DE2236875B2 - Verfahren zur Herstellung kernchlorierter Phthalsäureanhydride durch katalytische Luftoxydation - Google Patents
Verfahren zur Herstellung kernchlorierter Phthalsäureanhydride durch katalytische LuftoxydationInfo
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Description
Es ist weiterhin bekannt, aromatische halogen- raturen von 250 bis 55O0C, vorzugsweise 300 bis
hakige Benzolcarbonsäureii durch Oxydation der ent- 500DC, der Luftoxydation in Gegenwart von Katalyiprechenden
Halogenalkylbenzole herzustellen. Bei 30 satoren, die Vanadin in oxydierter Form, vorzugsweise
«iiesen in der USA.-Patentschrift 30 86 991 beschrie- in Form von Vanadat oder Vanadinpentoxid, entfcenen
Verfahren nimmt man die Oxydation der halten.
Halogenalkylbenzole mit Sauerstoff in flüssiger Phase Die für die Durchführung des erfindungsgemäßen
»nd in Gegenwart von Bromwasserstoff als Kataly- Verfahrens geeigneten Katalysatoren können VoIl-
«aior vor. 35 kontakte oder Trägerkatalysatoren sein. Sie können
Diese bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß aus der Vanadinverbindung, die der wesentliche
es, z. B. bei der Chlorierung von Phthalsäureanhydrid, aktive Bestandteil des Katalysators darstellt, bestehen
nicht gelingt, monochlorierte Verbindungen mit wirt- oder diese enthalten. So sind beispielsweise VoIltchaftlichen
Ausbeuten und in befriedigender Reinheit katalysatoren aus Vanadinpentoxid oder aus Vanadin-
lu erhalten, da neben den isomeren eini'achchlorierten 4° pentoxid und Titandioxid geeignet.
Verbindungen auch die doppelt, dreifach und vierfach Als Trägerkatalysatoren kommen z. B. solche Kata-
Verbindungen auch die doppelt, dreifach und vierfach Als Trägerkatalysatoren kommen z. B. solche Kata-
Chlorierten Verbindungen erhalten werden, deren lysatoren in Betracht, die aus einem inerten Träger,
Trennung nur schwierig möglich ist. wie Quarz, Porzellan, geschmolzenem Aluminiumoxid,
Die Oxydationsverfahren von halogeniert«! Alkyl- Siliciumcarbid und geschmolzenen oder gesinterten
benzolen in der Flüssigphase haben den Nachteil, daß 45 Silikaten, wie Aluminium-, Magnesium- oder Zirkoninfolge
des nur teilweisen Umsatzes die nicht umge- silikat, und der auf dem Träger in dünner Schicht auf-
»etzten Ausgangsstoffe von den Endprodukten abge- gebrachten katalytisch aktiven Masse bestehen. Die
trennt und wieder der Oxydation zugeführt werden katalytisch aktive Masse dieser Trägerkatalysatoren
müssen. enthält z. B. 1 bis 40, insbesondere 1 bis 15 Gewichts-
Die bekannte katalytische Luftoxydation von o-Xylol 50 prozent Vanadinpentoxid und 60 bis 99, insbesondere
tu Phthalsäureanhydrid zum Zwecke der Herstellung 85 bis 99 Gewichtsprozent Titandioxid und bzw. oder
chlorierter Phthalsäureanhydride auf kernchlorierte Zirkondioxid. Die katalytisch aktive Masse kann
©-Xylole zu übertragen, hat nicht nahegelegen. So wird außerdem noch kleine Mengen, z. B. bis 10 Gewichtsin
Russian Journal of Physical Chemistry, 43 (8) 1969, prozent, eines anderen Oxids, wie ein Oxid des Eisens,
$. 1154 bis 1156, über die vergleichende Oxydation 55 Kobalts, Nickels, Zirkons, Niobs, Urans, Phosphors,
von o-Xylol und halogenierten o-Xykilen mit Luft,- Arsens, Antimons, Wismuts, der alkalimetalle, wie
sauerstoff in der Flüssigphase berichtet, wobei man zu des Kaliums, der seltenen Erden, wie des Samariums,
dem Ergebnis kommt, daß die Oxydali onsgeschwiri- enthalten. Trägerkatalysatoren dieser Art werden z. B.
digkeit der beiden Methylgruppen des o-Xylols durch in der USA.-Patentschrift 34 64 930 beschrieben.
Einführung von Halogenatomen in den Kern ab- 60 Die Oxydation der Ausgangsstoffe zur Herstellung nimmt. Die Oxydation der Methylgruppen des o-Xylols der kernchlorierten Phthalsäureanhydride nimmt man wird also durch Chloratome im Kern erschwert, was z. B. in einem Röhrenofen vor, in dessen Rohren, die z. B. auch aus Houben-Weyl, »Methoden der z. B. einen Durchmesser von 20 bis 40 mm und eine Organischen Chemie«, 1952, Band VIII, S. 385 bis 392, Länge von 1 bis 3 m aufweisen, der Katalysator angehervorgeht. 65 ordnet ist. Zur Durchführung der Oxydation wird
Einführung von Halogenatomen in den Kern ab- 60 Die Oxydation der Ausgangsstoffe zur Herstellung nimmt. Die Oxydation der Methylgruppen des o-Xylols der kernchlorierten Phthalsäureanhydride nimmt man wird also durch Chloratome im Kern erschwert, was z. B. in einem Röhrenofen vor, in dessen Rohren, die z. B. auch aus Houben-Weyl, »Methoden der z. B. einen Durchmesser von 20 bis 40 mm und eine Organischen Chemie«, 1952, Band VIII, S. 385 bis 392, Länge von 1 bis 3 m aufweisen, der Katalysator angehervorgeht. 65 ordnet ist. Zur Durchführung der Oxydation wird
Andererseits ist aus »Angewandte Chemie«, 54 z. B. ein Gemisch aus 1 bis 4 Nm3 Luft und 50 bis
(1941), S. 22 bis 26, bekannt, daß bei der Gasphasen- 200 g Ausgangsstoff bei 4000C durch die Rohre geoxydation
halogenhaltiger Naphthaline an Vanadin- leitet. Die Temperatur im Reaktionsraum hält man
l. B, durch ein die Rohre umgebendes Wärmeaustauschmedium,
z. B. ein Salzbad, auf 350 bis 450"C.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man die kernchlorierten Phthalsäureanhydride, die für die
Einführung von reaktivem Chlor in Kunststoffe und Farbstoffe von großer Bedeutung sind, in guter Ausbeute
und hoher Reinheit.
Das Verfahren ist für die diskontinuierliche, insbesondere aber für die kontinuierliche Herstellung von
chloriertem Phthalsäureanhydrid hervorragend geeignet. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß es
z. B. gelingt, durch Einsatz von selektiv kernchlorierten o-Xylolen zu den entsprechenden monochlorierten
Phthalsäureanhydriden zu gelangen. Es ist auch möglich, ein leicht zugängliches Gemisch von 3-Chlorortho-xylol
und 4-Chlor-ortho-xylol gegebenenfalls
zusammen mit Dichlor-ortho-xylolen zur Oxydation
einzusetzen. Aus dem Reaktionsprodukt lassen sich anschließend durch Destillation die entstandenen
Mono- und gegebenenfalls Dichlorphthalsäureanhydride in großer Reinheit gewinnen. Das Oxydationsprodukt enthält überraschenderweise kein unhalogeniertes
o-Phthalsäureanhydrid und keine mehrfach
halogenierten Produkte, wie es z. B. stets der Fall ist, wenn man versucht, durch Chlorieren von Phthalsäureanhydrid
zu einfach halogenierten Produkten zu gelangen.
Dieses vorteilhafte Ergebnis war, wie oben dargelegt wurde, auf Grund der bekannten katalytischen Luftoxydation
von Kohlenwasserstoffen zur Herstellung von Maleinsäureanhydrid und von Phthalsäureanhydrid,
bei der man die Ausgangsstoffe auf ähnliche Weise in Gegenwart von Vanadinpentoxid enthaltenden
Katalysatoren oxydiert, nicht zu erwarten. Da sich z. B. Chlorbenzol nicht auf diese Weise in Cl-Maleinsäureanhydrid
und auch Cl-Naphthaline nicht in die entsprechenden Cl-Phthalsäureanhydride überführen
lassen, hätte man auch erwarten können, daß Chlor zumindest teilweise abgespalten wird und nennenswerte
Anteile Phthalsäureanhydrid entstehen, was bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch nicht
der Fall ist.
Die in den Beispielen genannten Teile oder Prozente sind Gewichtsteile oder Gewichtsprozente. Volumenteile
verhalten sich zu Gewichtsteilen wie Liter zu Kilogramm.
Beispiele 1 bis 4
A) Herstellung eines Katalysators
1. Nach Beispiel 3 der USA.-Patentschrift 34 64 930 stellt man einen Kugelkatalysator durch Aufsprühen
einer aus 32 Teilen Vanadyloxalat, 50 Teilen Formamid, 60 Teilen Wasser und 21? Teilen Titandioxid bestehenden Masse auf
200UTeile Magnesiumsilikatkugeln mit einem Durchmesser von 6 mm her, die in einer beheizten
Dragiertrommel gerollt werden. Die mit der aktiven Masse überzogenen Kugeln werden bei
4000C 2 Stunden unter Luft erhitzt. Der fertige Katalysator enthält 6% aktive Masse und 0,4 %
\ anadinpentoxid.
2. Durch Aufsprühen eines Gemischs aus 96 Teilen Vanadyloxalat, 50 Teilen Formamid, 212 Teilen
Titandioxid und 200 Teilen Wasser auf Mngnesiumsilikatkugeln mit einem Durchmesser von
6 mm und einer Temperatur von 350cC wird analog Beispiel A) 1 ein mit einer aktiven Masse
beschichteter Kugelkatalysator hergestellt. Der xo Katalysator wird 2 Stunden bei 400 "C unter Luft
erhitzt. Der fertige Katalysator enthält 6 % aktive Masse und 1 % Vanadinpentoxid.
3. Auf 200 Teile Titandioxidstränge mit einem Durchmesser von 4 mm wird eine Lösung von
11,5 Teilen Vanadinpentoxid und 23 Teilen Oxalsäure in 150 Teilen heißem Wasser auf getränkt.
Die getränkten Stränge werden getrocknet und anschließend 2 Stunden bei 400: C unter Luft
erhitzt. Der so hergestellte Katalysator hat einen Vanadinpentoxidgehalt von 5%.
4. Vanadinpentoxid wird im Muffelofen geschmolzen, die Schmelze auf ein Blech gegossen und na·"*1
dem Erstarren auf eine Korngröße mit ei; in Durchmesser von 3 bis 4 mm zerkleinert.
B) Oxydation
1. 100 Volumenteile des gemäß Beispiel Λ) 1 hergestellten
Katalysators werden in einen Röhrenreaktor (21 mm innerer Durchmesser) eingefüllt.
Nun wird ein Gemisch aus 300 000 Volumenteilen Luft und 15,4 Teilen eines Gemischs aus
50 Teilen 3-Chlor-l,2-dimethylbenzol und 50 Teilen 4-Chlor-l,2-dimethylbenzol stündlich durch
den Katalysator geleitet. Die Rohrwandtempera'ur beträgt 41O0C. Das den Reaktor verlassende
gasförmige Reaktionsgemisch wird auf 50"C abgekühlt, wobei der Endstoff und das nicht umgesetzte
3- bzw. 4-Chlor-l>2-dimethylbenzol kondensieren. Der nicht kondensierte Anteil wird mit
Wasser gewaschen. Nach dem Abdampfen des Waschwassers wird der verbleibende Rückstand
mit dem Kondensat vereinigt. Es werden nachstehende Ergebnisse erhalten. Ausgangsstoff Gemisch
aus 3- und 4-Chlor-l,2-dimethylbenzol: 212 Teile. Roher Endstoff: 225 Teile.
In dem rohen Endstoff wurden papierchromatographisch bestimmt: Summe an 3- und 4-Chlorphthalsäureanhydrid: 84,9 Gewichtsprozent = 191 Teile entsprechend einer Ausbeute an Chlorphthalsäureanhydrid, bezogen auf eingesetztes Chlordimethylbenzol, von 90 Gewichtsprozent = 69,3 % der Theorie.
In dem rohen Endstoff wurden papierchromatographisch bestimmt: Summe an 3- und 4-Chlorphthalsäureanhydrid: 84,9 Gewichtsprozent = 191 Teile entsprechend einer Ausbeute an Chlorphthalsäureanhydrid, bezogen auf eingesetztes Chlordimethylbenzol, von 90 Gewichtsprozent = 69,3 % der Theorie.
Analog diesem Beispiel wurde die Oxydation in Gegenwart der in den Beispielen A) 2 bis 4 beschriebenen
Katalysatoren durchgeführt. Die Bedingungen und Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle aufgeführt.
Beispiel | Katalysator | Katalysator | Teile | Rohrwand | Gesamtmenge | Gesamtmenge | Ausbeute | Chlorphthalsäure- | Theorie) |
nach | menge | Chlorxylol | temperatur | Ausgangsstoff | roher | anhydrid | bezogen auf | 56,7 | |
Beispiel | pro Stunde | Grundstoff | eingesetztes Chlorxylol | 62,6 | |||||
(Teile) | (0C) | (Teile) | (Teile) | (Gewichts- (%der | 63,6 | ||||
Prozent) | |||||||||
B) 2 | A) 2 | 71 | 3,65 | 430 | 14,0 | 11,9 | 73,7 | ||
3 | 3 | 59 | 4,36 | 302 | 17,4 | 18,6 | 81,4 | ||
4 | 4 | 82 | 7,42 | 460 | 29,7 | 31,8 | 82,5 |
80 Volumenteile des gemäß Beispiel A) 1 hergestellten Katalysators werden in eiuen Röhrenreaktor
(12 mm innerer Durchmesser) eingefüllt. Nun wird ein Gemisch aus 60 000 Voluroenteilen Luft und
3,16 Teilen 3,6-Dichlor-l,2-dimethylbenzol stündlich über den Katalysator geleitet. Die Rohrwandtemperatur
beträgt 3500C. Das den Reaktor verlassende Reaktionsgemisch wird wie im Beispiel B) 1 auige-Set
Ts werden folgende Ergebnisse erhalten: Au^angsstoff 3,6 - Dichlor -1,2 - d.methvlbenzol.
18 R Teile Roher Endstoff: 19,1 Teile.
18fn dem rohen Endstoff wurden mittels UV-Spektroskopie bestimmt: 89,6 Gewichtsprozent == 17,1 Te1Ie 3>PD!chlorphthalsäureanhydrid entsprechend e.ner Ausbeute von 91,1 Gewichtsprozent = 73,4/ der iheorTe bezogen auf eingesetztes 3,6-D.chlor-!,!^- methylbenzol.
18fn dem rohen Endstoff wurden mittels UV-Spektroskopie bestimmt: 89,6 Gewichtsprozent == 17,1 Te1Ie 3>PD!chlorphthalsäureanhydrid entsprechend e.ner Ausbeute von 91,1 Gewichtsprozent = 73,4/ der iheorTe bezogen auf eingesetztes 3,6-D.chlor-!,!^- methylbenzol.
Claims (1)
- AJ pentoxidkontakten der halogensubstituierte Benzol-Patentanspruch: kern erheblich leichter oxydativ aufgesprengt wird alsder nichtsubstituierte Ring (siehe z. B. die Tabelle 1Verfahren zur Herstellung von kernchlorierten auf S. 22). So wird im Falle des 1-Chlornaphthalins Phthalsäureanhydriden durch Oxydation von 5 nur 3 % 3-Chlorphthalsäureanhydrid erhalten
o-Xylolen, die am aromatischen Kenn 1 bis 4 Chlor- Auf Grund dieses Standes der Technik mußte be.atome enthalten, dadurch gekennzeich- der Luftoxydation von kernchlorierten o-Xylolen mit η e t, daß man die Oxydation in der Gasphase bei zwei gegenläufigen Effekten gerechnet werden, naml.ch Temperaturen von 250 bis 55O°C in Gegenwart der erschwerten Oxydation der chlorierten o-X>lole von Luft und von Katalysatoren, die Vanadin in io gegenüber dem nichtsubstituierten o-Xylol un1 dem oxydierter Form enthalten, vornimmt. schnelleren Abbau des chlorierten o-Xylols im Vergleich zum nichtsubstituierten o-Xylol.
Es wurde nun gefunden, daß man kernchloriertePhthalsäureanhydride durch Oxydation von o-Xylolen,15 die am aromatischen Kern 1 bis 4 Chloratome enthalten, besonders vorteilhaft herstellen kann, wennFür die Herstellung kernhalogenierter aromatischer man die Oxydation in der Gasphase bei Temperaturen Carbonsäuren stehen verschiedene Verfahren zur Ver- von 250 bis 5501C in Gegenwart von Luft und von tügung. So ist es beispielsweise bekannt, daß man Katalysatoren, die Vanadin in oxydierter horm ent-Tetrachlorphthalsäureanhydrid erhält, wenn man 20 halten, vornimmt.Phthalsäureanhydrid in Gegenwart von Katalysatoren o-Xylole, die am aromatischen Kern 1 bis 4 Chlor-Chloriert. Kernchlorierte aromatische Carbonsäuren atome enthalten, sind z. B. 3-Chlor-l,2-dimethyllassen sich z. B. auch nach dem aus der britischen benzol, 4-Chlor-l,2-dimethylbenzol, 3,6-Dichlor-Patentschrift 9 91 299 bekannten Verfahren durch 1,2-dimethylbenzol, 3,5-Dichlor-l,2-dimethylbenzol Hydrolyse von Trichlormethy!gruppen enthaltenden, 25 und 3,4-Dichlor-l,2-dimethylbenzol.
am aromatischen Ring außerdem durch Chlor substi- Nach dem neuen Verfahren unterwirft man dietuierten Kohlenwasserstoffen herstellen. kernchlorierten o-Xylole in der Gasphase bei Tempe-
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722236875 DE2236875C3 (de) | 1972-07-27 | Verfahren zur Herstellung kernchlorierter Phthalsäureanhydride durch katalytisch« Luftoxydation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722236875 DE2236875C3 (de) | 1972-07-27 | Verfahren zur Herstellung kernchlorierter Phthalsäureanhydride durch katalytisch« Luftoxydation |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2236875A1 DE2236875A1 (de) | 1974-03-28 |
DE2236875B2 true DE2236875B2 (de) | 1975-11-06 |
DE2236875C3 DE2236875C3 (de) | 1976-06-24 |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2236875A1 (de) | 1974-03-28 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8330 | Complete disclaimer |