DE2301118B2 - Verfahren zur herstellung von wasserstoffperoxid - Google Patents
Verfahren zur herstellung von wasserstoffperoxidInfo
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- C01B15/01—Hydrogen peroxide
- C01B15/022—Preparation from organic compounds
- C01B15/023—Preparation from organic compounds by the alkyl-anthraquinone process
Description
15
verwendet, in der R, R' und R" in folgenden Kombinationen vorliegen, wobei
(A) R eine Methylgruppe, R' ein Wasserstoffatom und
R" eine Alkylgruppe mit 5 bis 6 Kohlenstoffatomen
oder
oder
(B) R eine Methylgruppe, R' eine Alkylgruppe mit 5 bis 6 Kohlenstoffatomen
und
R" ein Wasserstoffatom
oder
oder
(C) R eine tertiäre Alkylgruppe mit 4 bis 6
Kohlenstoffatomen,
R' ein Wasserstoffatom und
R" eine primäre oder sekundäre Alkylgruppe
R' ein Wasserstoffatom und
R" eine primäre oder sekundäre Alkylgruppe
mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen
oder
oder
(D) R eine tertiäre Alkylgruppe mit 4 bis 6
Kohlenstoffatomen,
R' eine primäre oder sekundäre Alkylgruppe
R' eine primäre oder sekundäre Alkylgruppe
mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen und
R" ein Wasserstoffatom
R" ein Wasserstoffatom
bedeuten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dialkylanthrachinon als Reaktionsmedium
in einem Gemisch von aromatischen Kohlenwasserstoffen und aliphatischen oder alicyclischen
Alkoholen gelöst vorliegt.
50
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxid nach dem Anthrachinonverfahren.
Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxid bekannt, wonach durch Hydrierung und
Oxydation eines Reaktionsmediums aus Anthrachinon oder einem Alkylderivat davon und anschließende
Extraktion mit Wasser Wasserstoffperoxid gewonnen wird. Die Arbeitslösung muß hierbei eine gute (.0
Wasserstol'fperoxidausbeute je Volumeneinheit der Lösung in einem zyklischen Verfahren aus abwechselnder
Hydrierung und Oxydation erlauben. Dazu ist es erforderlich, die Chinonkonzentration in den beiden
Stufen der Oxydation und Hydrierung so hoch wie in möglich zu halten. Da es jedoch bekannt ist, daß ein
Anthrachinon einerseits und ein Ahthrahydnichinoii
andererseits vollständig verschiedene l.oslidikciieii
haben, wobei sich das erste verhältnismäßig gut in aromatischen Kohlenwasserstoffen und das letztere in
aliphatischen oder acyclischen Alkoholen löst, wird im allgemeinen ein Lösungsmittelgemisch verwendet, das
diese beiden Lösungsmittelarten enthält. Während es keine großen Schwierigkeiten macht, in einer Arbeitslösung
eine verhältnismäßig hohe Konzentration eines Anthrachinone mit hoher Löslichkeit einzuhalten, ist das
Einhalten einer hohen Konzentration des Anthrahydrochinons, dessen Löslichkeit klein ist, schwierig, obwohl
bereits viele Untersuchungen nach geeigneten Lösungsmitteln durchgeführt worden sind. Die Erfindung setzt
sich zur Aufgabe, diese Nachteile auszuschalten, was dadurch erreicht wird, daß als Reaktionsmediu.n ein
solches Anthrachinon verwendet wird, das in bekannten Lösungsmitteln in hohem Ausmaß löslich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxid nach dem Anthrachinonverfahren
ist dadurch gekennzeichnet, daß man als Reaktionsmedium ein Dialkylanthrachinon der allgemeinen
Formel
O
R" Il R
R" Il R
verwendet, in der R, R' und R" in folgenden Kombinationen vorliegen, wobei entweder
(A) R eine Methylgruppe,
R' ein Wasserstoffatom und
R" eine Alkylgruppe mit 5 bis 6 Kohlenstoffatomen
oder
R" eine Alkylgruppe mit 5 bis 6 Kohlenstoffatomen
oder
(B) R eine Methylgruppe,
R' eine Alkylgruppe mit 5 bis 6 Kohlenstoffatomen und
R" ein Wasserstoffatom
oder
oder
(C) R eine tertiäre Alkylgruppe mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen,
R' ein Wasserstoffatom und
R" eine primäre oder sekundäre Alkylgruppe mit 4
R" eine primäre oder sekundäre Alkylgruppe mit 4
bis 6 Kohlenstoffatomen
oder
oder
(D) R eine tertiäre Alkylgruppe mit 4 bis 6 Kohlen-
stoffatomen,
R' eine primäre oder sekundäre Alkylgruppe mit 4
R' eine primäre oder sekundäre Alkylgruppe mit 4
bis 6 Kohlenstoffatomen und
R" ein Wasserstoffatom
R" ein Wasserstoffatom
bedeuten.
Zwar ist 2,7-Dimethylanthrachinon aus der US-PS 30 30 186 als Arbeitslösung bekannt, jedoch ist überraschenderweise
die genannte Kombination von Stellung und Art der Substituenten erfindungsgemäß kritisch.
Die Löslichkeit nimmt ab, wenn andere Stellungen als die 2-Stcllung, 6-Stellung oder 7-Stellung substituiert
sind oder wenn die Zahl der Kohlenstoffatome der Substituenten außerhalb des genannten Bereiches liegt.
Außerdem besteht keine Regelmäßigkeit bei der Beziehung zwischen der Art der Substituenten und der
Löslichkeit des substituierten Anthrachinons. Die genannten Beziehungen konnten lediglich durch Versuche
klargestellt werden.
23 Ol 118
Die substituierten Anthrachinone können a'lein oder im Gemisch angewendet werden. Zur Herstellung
dieser Verbindungen durch Synthese wird im allgemeinen ein 4-alkylsubstituiertes Phthalsäureanhydrid mit
einem Alkylenbenzolderivat in Gegenwart eines Katalysators
zu einer cyclischen Verbindung kondensiert, oder es wird Anthracen zuerst alkyliert und anschließend
oxydiert. Obwohl sehr häufig ein Gemisch verschiedener Isomerer als Ergebnis einer Isomerisationsreaktion,
die gleichzeitig stattfindet, erhalten wird, kann das Gemisch als solches verwendet werden, ohne
daß es einer Fraktionierung unterworfen wird.
Anthrachinone, die erfindungsgemäß verwendet werden, können in verschiedenen Arten bekannter
Lösungsmittel gelöst werden, und die Lösung wird als Arbeitslösung verwendet. Die Anthrachinone können
daher im gelösten Zustand in einem Lösungsmittelgemisch aus aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie z. B.
Benzol, Toluol, Xylol, Naphthalin, Methylniiphlhalin,
und von aliphatischen oder acyclischen Alkoholen, wie Amylalkohol, Nonylalkohol, Isoheptylalkohol, Diisobutylcarbinol
und Methylcyclohexanol, oder einem einzelnen Lösungsmittel, bestehend aus einem Keton, Ester.
Äther od. dgl. oder einem Lösungsmittelgemisch, das diese enthält, verwendet werden.
Die Bedingungen, unter denen die erfindungsgemaß
verwendeten Anthrachinone als Reaktionsm;;dium bei der Durchführung der Reaktion verwendet werden, sind
die gewöhnlichen Bedingungen bei der Wasserstoffperoxidherstellung. Der Hydrierungsprozeß kann bei einer
Temperatur von 0 bis 800C in Gegenwiart eines
Hydrierkatalysators durchgeführt werden, und der Oxydationsprozeß kann bei einer Temperatur von 0 bis
600C unter Normaldruck oder erhöhtem Druck durchgeführt werden, und die Konzentration des
Reaktionsmediums im Lösungsmittel kann so eingestellt werden, daß der Grenzwert der Löslichkeit des
Anthrahydrochinons erreicht wird, wenn 30 bis 80% des Anthrachinone im Lösungsmittel durch die Hydrierung
in das Anthrahydrochinon überführt werden.
Durch Verwendung eines Reaktionsmediums, das aus dem Anthrachinon erfindungsgemäß hergestellt ist,
wird es möglich, eine so stark konzentrierte Arbeitslösung nutzbar zu machen, wie sie bisher nicht verfügbar
war. Dies führt wiederum dazu, daß die Konzentration des Wasserstoffperoxids, das aus dem flüssigen Reaktionsprodukt
durch Extraktion mit Wasser erhalten wird, erheblich ansteigt. Die Wirkung der erfindungsgemäßen
Verwendung des Reaktionsmediums ist so groß, daß ein zusätzliches Aufkonzentrieren des in hoher
Konzentration erhaltenen Wasserstoffperoxids überhaupt nicht mehr notwendig ist.
Es wurden 22 g eines Methyl-amyl-anthrachinons mit
einem Gehalt von 45% sekundären lsoamylgruppen und 55% tertiären Amylgruppen, das durch Kondtnsation
von 4-Methyl-phthalsiiureanhydrid und Amylbenzol
in Gegenwart von einem Aluminiumchloridkatalysator und anschließende Cyclisierung durch Dehydratisierung
hergestellt worden war, bei 300C im gleichen
Volumen eines Gemisches aus Xylol und Diisobutylcarbinol
gelöst, wodurch lOOccm Arbeitslösung erhallen wurden. Von dieser Lösung wurden 50 ecm mit 2 g eines
Katalysators aus Palladium auf einem Aluminiumoxidträger versetzt. Es wurde bei 30"C- die theoretische
Menge Wasserstoff eingeleitet und absorbieren gelassen. Hierdurch wurde das Anthrachinon /si dem
entsprechenden Anthrahydrochinon reduziert. Die erhaltene Lösung wurde bei 3O0C über Nacht
stehengelassen, wodurch aus der übersättigten Lösung das nicht mehr lösliche Anthrahydrochinon ausfiel.
Nachdem Katalysator und Niederschlag unter Stickstoff abfiltriert worden waren, wurde die Arbeitslösung an
der Luft gerührt, wodurch diese oxydiert wurde. Das gebildete Wasserstoffperoxid wurde mit Wasser extrahiert. Wenn nach vollständiger Wasserstoffperoxidex-
traktion 25 ecm der Arbeitslösung mit 1 g Katalysator versetzt und erneut bei 300C hydriert wurden, bis ein
Sättigungszustand erreicht war, wurde beobachtet, daß 16,OmMoI Wasserstoff absorbiert wurden, jedoch
überhaupt kein Anthrahydrochinon ausfiel. Aus dieser
is Beobachtung wurde sichergestellt, daß die Löslichkeit
von Methyl-amyl-anthrahydrochinon in dem genannten Lösungsmittel 187 g/l (0,64 Mol/l) betrug.
Im gleichen gemäß Beispiel 1 verwendeten Lösungsmittel wurden 117 g Methyl-amyl-anthrachinon mit
einem Gehalt von 72% sekundären lsoamylgruppen und 28% tertiären Amylgruppen, das analog Beispiel 1
erhalten worden war, gelöst. Hierdurch wurden 50 ecm Arbeitslösung von 300C erhalten. Zu dieser Lösung
wurden 2 g Palladiumkatalysator auf einem Aluminiumoxidträger zugefügt. Die Lösung wurde bei 300C so
lange hydriert, bis die absorbierte Wasserstoffmenge
70% des theoretischen Wertes erreicht hatte. Hierbei trat jedoch keine Ausfällung von Anthrahydrochinon
auf. Nach dem Abfiltrieren des Katalysators unter Stickstoff wurde das Filtrat durch Luft oxydiert. Das
gebildete Wasserstoffperoxid wurde mit Wasser extrahiert. Bei der Bestimmung der Wasserstoffperoxidmenge
wurde sichergestellt, daß dessen Ausbeute 18,1 g je Liter Arbeitslösung betrug.
Es wurde tert.-Buityl-n-butyl-anthrachinon durch Kondensation von 4tert.-Butyl-phthalsäureanhydrid
und n-Butylbenzol in Gegenwart von einem Aluminiumchloridkatalysator
und Cyclisierung durch Dehydra-
tisierung hergestellt. Das gebildete Anthrachinon wurde bet 300C in einem Gemisch aus gleichen Volumina Xylol
und Diisobutylcarbinol gelöst. Hierdurch wurde eine Arbeitslösung von 1 Mol je Liter erhalten. Zu 500 ecm
dieser Arbeitslösung wurden 2 g Palladiumkatalysator
so auf einem Aluminiumoxidträger zugefügt. Bei 30° C
wurde die theoretische Menge Wasserstoff absorbieren gelassen. Hierdurch wurde das Anthrachinon /um
entsprechenden Anthrahydrochinon reduziert. Die behandelte Lösung wurde bei 300C über Nacht
stehengelassen, wobei aus der überstättigten Lösung Anthrahydrochinon ausfiel Nachdem der Katalysator
und der Niederschlag durch Abfiltrieren unter Stickstoff entfernt worden waren, wurde die Arbeitslösung durch
Rühren an der Luft oxydiert. Das gebildete Wasserstoff-
(10 peroxid wurde mit Wasser extrahiert. Nach vollständiger
Extraktion des Wasserstoffperoxids wurden 25 ecm der Arbeitslösung erneut bei 30"C hydriert, bis ein
Sättigungszustand eintrat. Hierbei wurde festgestellt, daß l,75mMol Wasserstoff absorbiert wurde, jedoch
ds keine Ausfällung von Anlhrahyilrochinon auftrat. Dies
zeigte an, daß die Löslichkeit von ler.t.-Bütyl-n butyl .in
thrahydroeliinou in dem genannten Lösungsmittel
22b g/l (0,70 Mol/l) betrug.
23 Ol 1
In dem gleichen gemäß Beispiel 3 verwendeten Lösungsmittel wurden 32 g tert-Butyl-iso-butyl-anthrachinon gelöst, das nach dem analogen Verfahren von
Beispiel 3 hergestellt worden war. Es wurden 100 ecm einer Arbeitslösung bei 3O0C erhalten. Diese Lösung
wurde mit 4 g Palladiumkatalysator auf einem Aluminiumoxidträger versetzt und bei 3O0C hjdriert, bis die
absorbierte Wasserstoffmenge 80% des theoretischen Wertes erreichte. Hierbei trat jedoch keine Ausfällung ι ο
von Anthrahydrochinon auf. Nach dem Abfiltrieren des Katalysators unter Stickstoff wurde das Piltrat durch
Luft oxydiert, und das gebildete Wasserstoffperoxid wurde mit Wasser extrahiert. Die Bestimmung der
Wasserstoffperoxidmenge ergab eine Ausbeute von 25,7 g je Liter Arbeitslösung.
Es wurden für verschiedene Alkylanthrahydrochinone bei der gleichen Temperatur mit dem gleichen
Lösungsmittel in gleicher Weise wie gemäß Beispiel 3 Löslichkeitsmessungen durchgeführt und aie Ausbeute
von Wasserstoffperoxid je Liter Arbeitslösung unter Verwendung dieser Anthrahydrochinone als Reaktionsmedium bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der
folgenden Tabelle aufgeführt. Ein Vergleich der Alkylanthrahydrochinone, die erfindungsgemäß verwendet werden, mit solchen außerhalb des erfindungsgemäßen Bereiches zeigt, daß die Substitution der
Anthrahydrochinone gemäß der Erfindung kritisch ist und keine Regelmäßigkeiten zwischen Art und Löslichkeit der Alkylsubstituenten bestehen.
Subslitucni am Alkylanthrahydrochinon
Löslich keil
Theoretische Ausbeute an Wasserstoffperoxid
g/l Mol/l g/l
2-Methyl-amyl1)2)
2-Methyl-n-hexyl2)
2-tert.-Butyl-n-butyl2) 2-tert.-ButyI-sek.-butyl:)
2-tert.-Butyl-sek.-isoamyl2) 2-tert.-Buty!-n-hexyl2)
2-tert.-Amyl-n-amyl2) 2-terl.-Hexyl-isobutyl2)
187 216 226 210 320 342 279 358
0,64 0,70 0,70 0,65 1,01 0,98 0,80 1,02
21,8 23,8 23,8 22,1 32,3 33,1 28,2 34,6
Reaktionsmedium außerhalb der Erfindung 2-Methyl-tert.-butyl2)
2-Äthyl-tert.-butyl2)
2,3-Dimethy!-tert.-buty] 2) 1/f-dimethyi-tert.-butyl 2 2-Äthyl
2-tert.-Butyl
2-tert.-Butyi-isopropyl2) 2-tert.-Butyl-äthyl2)
2,3-Dimethyl-tert.-Butyl2) 2-tert.-Butyl-tert.-butyl2) 2-tert.-Butyl-tert.-amyl2)
2,3-Dimethy!-tert.-buty] 2) 1/f-dimethyi-tert.-butyl 2 2-Äthyl
2-tert.-Butyl
2-tert.-Butyi-isopropyl2) 2-tert.-Butyl-äthyl2)
2,3-Dimethyl-tert.-Butyl2) 2-tert.-Butyl-tert.-butyl2) 2-tert.-Butyl-tert.-amyl2)
120
100 35 21 26 69 89
100 35 90
101
0,43 0,34 0,12 0,07 0,11 0,26 0,29 0,34 0,12 0,28 0,30
14,6
11,6
4,1
2,4
3,7
8,8
10,5
11,6
4,1
9,5
10,2
') Sek.-lsnamyl 45%, tert.-Amyl 55 %.
2) Substituent in 6- oder 7-Stellung.
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxid nach dem Anthrachinonverfahren, dadurch
gekennzeichnet, daß man als Reaktionsmedium ein Dialkylanthrachinon aer allgemeinen Formel
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- 1973-01-11 FR FR7300819A patent/FR2167924B1/fr not_active Expired
- 1973-01-11 SE SE7300372A patent/SE379734B/xx unknown
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Also Published As
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NL174242B (nl) | 1983-12-16 |
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IT978109B (it) | 1974-09-20 |
NL174242C (nl) | 1984-05-16 |
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SE379734B (de) | 1975-10-20 |
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8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: BERENDT, T., DIPL.-CHEM. DR., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN |
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