DE2345160A1 - Verfahren zur herstellung von 1,4diacetoxybutan - Google Patents
Verfahren zur herstellung von 1,4diacetoxybutanInfo
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Description
PATENTANWÄLTE
Dipping. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK
DlpL-lng. G. DAN N EN BERG ■ Dr. P. WEIN HOLD · Dr. D. GUDEL
281134 6 FRANKFURT AM MAIN
287014 GR. ESCHENHEIMER STRASSE 38
SK/SK M-3-13-3
MITSUBISHI CHEMICAL INDUSTRIES Ltd. 5-2, Marunouchi 2-chome, Chiyoda-ku
l/erfahren 7iir Herstellung von 1,4-Diacetoxybutan
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein wirtschaftuch
Vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung von 1,4-Diacetoxybutan
durch Hydrierung von 1,4-Diacetoxy-2-buten in Anwesenheit eines
verbesserten, reduzierten Nickelkatalysators.
1,4-Diacetoxybutan ist ein wichtiges Zwischenprodukt für Tetrahydrofuran,
das wiederum als Ausgangsmaterial für Polymerisate und als Lösungsmittel sehr zweckmäßig ist. Es sind verschiedene
Verfahren zur Herstellung von 1,4-Diacetoxybutan durch Hydrierung von 1,4-Diacetoxy-2-buten vorgeschlagen worden, das z.B. durch
Umsetzung von Butadien mit Essigsäure und Sauerstoff erhalten wurde. So ist z.B. in der britischen Patentschrift 1 170 222
eine Umsetzung mit Palladiumkatalysator auf Tierkohle, Kieselsäure oder Tonerde usw. beschrieben, während die ÜLS 2 105 220
Umsetzungen unter Verwendung verschiedener Palladium- und Raney-Nickel-Katalysatoren
beschreibt. Gemäß diesen Veröffentlichungen
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liefern andere Hydrierungskatalysatoren als solche aus Palladium und "Raney-Nickel, z.B. reduzierte Nickelkatalysatoren, nur niedrige
Ausbeuten.
Bei der Durchführung der Hydrierung von ungesättigten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen
in großtechnischem Maßstab u/ird als Katalysator gewöhnlich ein Palladium- oder Nickelkatalysatorsystem
verwendet. Beim l/ergleich eines Palladiumkatalysatorsystems mit demjenigen aus Nickel hat das erstere gewöhnlich
eine höhere Aktivität pro Hetallgewicht als das letztere, obgleich
das erstere geuiichtsrnäßig einige hundert Mal teurer ist als das
letztere. Es wäre daher sehr zweckmäßig, ein Nickelkatalysatorsystem von ausreichend hoher Aktivität herzustellen. Bei der Verwendung
eines Palladium-katalysatorsystems kann' weiterhin - im V/ergleich
zu- Nickelkatalysatoren - nur eine geringere Menge metallisches Palladium auf einem Xräger gut dispergiert ,werden. Daher ist ein
Palladiumkatalysator weniger widerstandsfähig gegen Vergiftungen,
und er ist dem Nickelkatalysatorsystem in der katalytischen Lebensdauer unterlegen. Daraus folgt, daß die Verwendung eines hoch
aktiven Nickelkatalysatorsystems sehr wirtschaftlich und vorteilhaft
wäre.
Das Nickelkatalysatorsystem kann gemäß dem Aktivierungsverfahren
gewöhnlich als ein Nickelkatalysator vom Raney-Typ (einschließlich Urushibara's IMickelkatalysatoren), reduzierter PJickelkatalysator
und als ein auf einem zersetzten Nickelsalz einer organischen
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Säure basierender Katalysator klassifiziert warden. Ein Raney-Katalysator
muß gewöhnlich zum Zeitpunkt der Aktivierung mit einer alkalischen Lösung entwickelt werden, wobei dieser Entwicklungsvorgang
in großtechnischem f-'aßstab sehr kompliziert ist. Die
großtechnische Herstellung von Katalysatoren durch Zersetzung organischer Nickelsalze ist noch schwieriger als diejenige von
Raney-Katalysatoren. Weiterhin sind diese Katalysatoren einem reduzierten
Nickelkatalysator auch vom wirtschaftlichen Standpunkt aus iueit unterlegen. Bei der großtechnischen Durchführung dieser
Reaktion ist daher die Verwendung eines reduzierten Nickelkataly-'sators
vom wirtschaftlichen und technischen Standpunkt aus deutlich
überlegen.
Auf der Suche nach einem verbesserten reduzierten Nickelkatalysator,
dem bisher eine sehr niedrige Ausbeute nachgesagt wurde, wurde arfindungsgemäß nun mit Erfolg ein reduzierter Mickelkata-•lysator
von hoher Aktivität und guter Selektivität entwickelt, indem man dem Nickel eine zweite, spezifische Komponente zufügt.
Das erfindungsgemäße Herfahren zur Herstellung von 1,4-Diacetoxybutan
ist dadurch gekennzeichnet, daß man 1,4-Diacetoxy-2-buten in Anwesenheit eines Zink und/oder Vanadium und reduziertes Nickel
enthaltenden Katalysators katalytisch hydriert.
Wie oben aru/ähnt, ist es wesentlich, daß erfindungsgemäß ein verbesserter
reduzierter Nickelkatalysator verwendet wird, dem mindestens Zink oder Vanadium zugefügt worden ist. Dadurch kann,
wie in den Beispielen gezeigt, die Ausbeute an 1,4-Diacetoxybutan
merklich verbessert werden, wobei dasselbe Maß an Wirkung wie im
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Falls einer Verwendung von Raney-Nickelkatalysator allein erzielt
wird.
Der erfindungsgemäß verwendete Katalysator erfordert nicht immer
einen Träger, obgleich die Verwendung eines geeigneten Trägers zweckmäßig ist. Als Träger können Aktivkohle, Kieselsäuregel,
Kieselsäure-Tonerde, ion, Bauxit, .Magnesium, Diatomeenerde, Bimsstein
ustu. verwendet werden. Die Nickelkonzentrgtion auf jliesen
Trägern kann über einen weiten Bereich variiert werden, obgleich gewöhnlich mehr als 0,1 Gew.-^, vorzugsweise 2-60 Gew.-^, bezogen
auf den gesamten Katalysator plus Träger, wirksam sind. Selbstverständlich sind auch mehr als 60 Ge\u-% möglich? jedoch unwirtschaftlich.
Die Zugabemenge der zweiten, dem Nickel zuzufügenden Komponente
kann mit der Art derselben variieren, obgleich gewöhnlich ein Atornverhältnis zu Nickel von 0,01-1,0 wirksam ist.
Liegt die zugegebene Menge der zweiten Komponente unter diesem Bereich, dann erzielt man nur eine unzureichende Wirkung, während
die Zugabe einer größeren Menge an zweiter Komponente oberhalb dieses Bereiches die Hydrierungsfähigkeit des Nickelkatalysators
einschränkt, so daß man keine ausreichende Wirksamkeit erhalten kann.
Die Ausgangsmaterialien für Nickel und das zur Herstellung des
erfindungsgemäßen Katalysators als zweite Komponente verwendeten Zink und Vanadium sind zweckmäßig in den zur Katalysatorherstellung
verwendeten Lösungsmitteln, wie Wasser, Mineralsäuren und organische Säuren, löslich. So können z.B. Nitrate, Sulfate,
Halogenide, Cxysäuresalze usw. dieser Metalle verwendet werden.
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Das Herstellungsverfahren für den erfindungsgemäß verwendeten
Katalysator ist nicht besonders entscheidend; es kann jedes übliche Herstellungsverfahren für Hydrierungskatalysatoren angewendet
u/erden. So kann der Katalysator z.B. durch Abscheidung einer Nickelverbindung, einer Zinkverbindung und/oder l/anadiumverbindung
auf einem Träger, durch anschließendes Erhitzen zur Bildung der Oxide und Behandlung des so gebildeten Oxids mit einem Reduktionsmittel,
bis das Nickeloxid zu metallischem Nickel reduziert ist, Zinkoxid und/oder l/anadiumoxid jedoch noch in Form der Oxide
verbleiben können, hergestellt.
Übliche Reduktionsmittel können dabei verwendet werden, wie z.B. Wasserstoff, Formalin, Hydrazin, usw., wobei Wasserstoff bevorzugt
iuird. Ein Verfahren kann wie folgt dargestellt werden:
'#
Ein Träger wird in eine Lösung eingetaucht, die durch Lösen einer bestimmten Menge Nickel und der zweiten Komponente in einer bestimmten Menge eines entsprechenden Lösungsmittels hergestellt ist. Dann wird der eingetauchte Träger aus der Lösung entfernt, 3 Stunden auf 1000C. getrocknet und dann 5 Stunden auf 400°C. erhitzt, Das Erhitzen ist nicht auf die oben angegebenen Bedingungen beschränkt, sondern es genügen solchen Bedingungen, daß die Ausgangssalze zu Oxiden zersetzt werden. Nach dem Erhitzen wird der Träger in einem Strom von gasförmigem Wasserstoff 6 Stunden bei 4000C. reduziert und liefert so den erfindungsgemäßen Katalysator. Die Bedingungen der Reduktion sind nicht auf die obigen Angaben beschränkt, sondern es genügen solche Bedingungen, daß das Nickeloxid zu metallischem Nickel reduziert wird.
Ein Träger wird in eine Lösung eingetaucht, die durch Lösen einer bestimmten Menge Nickel und der zweiten Komponente in einer bestimmten Menge eines entsprechenden Lösungsmittels hergestellt ist. Dann wird der eingetauchte Träger aus der Lösung entfernt, 3 Stunden auf 1000C. getrocknet und dann 5 Stunden auf 400°C. erhitzt, Das Erhitzen ist nicht auf die oben angegebenen Bedingungen beschränkt, sondern es genügen solchen Bedingungen, daß die Ausgangssalze zu Oxiden zersetzt werden. Nach dem Erhitzen wird der Träger in einem Strom von gasförmigem Wasserstoff 6 Stunden bei 4000C. reduziert und liefert so den erfindungsgemäßen Katalysator. Die Bedingungen der Reduktion sind nicht auf die obigen Angaben beschränkt, sondern es genügen solche Bedingungen, daß das Nickeloxid zu metallischem Nickel reduziert wird.
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Bei einem anderen V/erfahren zur Herstellung des Katalysators wird
ein Träger in eine saure Lösung einer Nickelverbindung, Zinkverbindung
und/oder Vanadiumverbindung gegeben, anschließend wird eine alkalische Lösung, wie Ammoniak oder Natriumhydroxid, zur
Ausfällung eines Niederschlags auf den Träger zugefügt, und nach Abtrennung der Lösung werden sie ujie oben erhitzt und reduziert.
Die Form des so erhaltenen Katalysators ist nicht entscheidend. Wird kein Träger verwendet, dann kann der Katalysator in jede
Form verformt sein. Bei Verwendung eines Trägers ist jede Trägerform geeignet. Man kann auch einen pulverigen Träger in die Lösung
eintauchen und ihn in der Erhitzungsstufe verformen.
Die Temperatur zur Durchführung der erfindungsgemäßen Reaktion
liegt gewöhnlich zwischen Zimmertemperatur bis 200 C, obgleich
für eine ausreichende Reakt ionsgeschujindigkeit und gute Selektivität ein Bereich von 50-1200C. bevorzugt \uird.
Der Wasserstoffdruck zur Durchführung der erfindungsgemäßen Reaktion
ist nicht besonders entscheidend, obgleich für eine wirtschaftliche
Reaktion und ausreichende Reaktionsgeschwindigkeit ein Wasserstoffdruck von 10-100 at zweckmäßig ist.
Die Reaktion erfolgt in flüssiger Phase.
.Bei der erfindungsgemäßen Reaktion kann man selbstverständlich ein
Lösungsmittel verwendet, obgleich dies nicht unbedingt notwendig •ist. Das verwendete Lösungsmittel ist nicht sehr entscheidend,
wobei z.B. Diacetoxybutan, Alkohole, Ester, Kohlenwasserstoffe
usiu. genannt werden können.
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Bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung kann ■
die Reaktion mit einem fixierten Bett eines geformten Katalysators oder einem bewegten Bett des pulverformigen Katalysators
durchgeführt werden.
Wie bereits erwähnt, liefert die vorliegende Erfindung ein wirtschaftliches
Verfahren zur Herstellung von 1,4-Diacetoxybuten in
weit höherer Ausbeute als bei Verwendung der üblichen reduzierten Nickelkatalysatoren; erfindungsgemäß erfolgt dabei die Hydrierung
von 1^-Diacetoxy-^-buten in Anwesenheit eines verbesserten,
reduzierten Katalysators.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die"vorliegende Erfindung,
ohne sie zu beschränken.
100 ecm eines geformten Trägers aus Diatomeenerde (Massendichte
= 0,5; Wasserabsorptions = 120 %) von 5 m^*Durchmesser und 7 mm
Länge wurden in 100 ecm einer wässrigen Lösung, hergestellt durch Lösen von 41,3 g Nickelnitrathexahydrat und 21,2 g Zinknitrathexahydrat
in entsalztem Wasser bei 1Ou0C., eingetaucht; nach
Stehenlassen über Nacht wurde das Wasser entfernt, das Material wurde in einem Luftstrom 3 Stunden bei 1OD0C. getrocknet und anschließend
nach Abkühlenlassen in einem Strom von gasförmigem Wasserstoff 6 Stunden bei 4000C. reduziert. So erhielt man einen
erfindungsgemäßen Katalysator. 16 g des Katalysators, 50 g 1,4-Diacetoxy-2-buten
und 50 g Dicaetoxybutan wurden in einen 200-ccm-Schüttelautoklaven gegeben und 90 Minuten bei BO0C. unter 60 at
Wasserstoffdruck umgesetzt. Das Produkt wurde durch Gas-chromatographie
analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
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l/ergleichsbeispiel 1
Für Vergleichszwecke uiurde wie in Beispiel 1 ein Katalysator hergestellt,
tuobei jedoch kein Zinknitrat zugefügt wurde. Die Reaktion erfolgte wie in Beispiel 1. Die Analysewerte des erhaltenen
Produktes sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel" 2.
Wie in Beispiel 1 wurde eine Katalysator hergestellt, wobei jedoch
Ammoniumvanadat anstelle won Zinknitrathexahydrat und eine massage
Lösung aus Oxalsäure als Lösungsmittel verwendet wurden. Die Reaktion erfolgte wie in Beispiel 1. Die Analysewerte des erhaltenen
Produktes sind in Tabelle 1 aufgeführt.
60 | at; 8O0C.; | Tabelle | 1 | DAS | 6 | |
PH2 = | Katalysator | 90 min | 8 | |||
2. Kompo nente; X |
spezif.* | 2 | ||||
1 | Zn | Wi/X (Atom verhältnis ) |
Reak tions- qeschtuindk. |
|||
Beisp. | 2 | \i | 1/0,5 | 0,54 | Selektivität | |
Beisp. | - | 1/0,5 | 0,50 | 97, | ||
l/ergl. beisp. |
-- | 0,30 | 9.5, | |||
94, | ||||||
* = die mit einem numerischen Wert dargestellte spezifische
Reaktionsgeschwindigkeit wird berechnet aus der Wasserstoffabsorptionskurve
im Hinblick auf eine Reaktion für DAB" nullter Ordnung (dAB" = 1,4-Diacetoxy-2-buten). DAB = 1,4-Diacetoxybutan.
Wie in Beispiel 1 wurden Katalysatoren hergestellt, wobei anstelle
von Zinknitrat 20,5 g Kobaltnitrathexahydrat, 17,2 g Kupfernitrattrihydrat,
28,8 g Ferrinitratnonahydrat bzw. 9,0 g Ammoniumbichromat
verwendet wurden; die Reaktion erfblgte wie in Beispiel 1. Die
409812/122 2.
Analyse-Werts der erhaltenen Produkte sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Bezugs- | Katalysator | 1/0,5 | spezif.* | DAB Selektivität |
beisp. | 2. Kompo- Ni/X (Atom- nente X verhältnis) |
1/0,5 | Reaktions- geschiyindk. |
|
1 | Kobalt | 1/0,5 | 0,33 | 95,0 |
CSl | Kupfer | 1/0,5 | 0,18 | 95,8 |
3 | Eisen | 0,29 | 91,0 | |
4 | Chrom | 0,40 | 84,8 |
* = siehe oben
409812/ 1222
Claims (1)
- - ίο -Patentansprüche1,- Verfahren zur Herstellung von 1,4-Diacetoxybutan, dadurch
gekennzeichnet, daß man 1,4-Diacetoxy-2-buten in Anwesenheit eines Katalysators katalytisch hydriert, der reduziertes' Nickel und
Zink und/oder Vanadium enthält.2,- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Katalysator verwendet, der durch Behandlung eines auf einem Träger abgeschiedenen Präparates im u/esentlichen aus Nickeloxid und Zinkoxid und/oder Vanadiumoxid mit einem Reduktionsmittel
bis zur Reduktion des Nickeloxids zu metallischem Nickel hergestellt morden ist.3.- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Präparat im luesent-lichen aus einem Nickeloxid und einem Zinkoxid und/oder Vanadiumoxid besteht und durch Abscheiden einer Nickelverbindung, einer Zinkverbindung und/oder Vanadiumverbindung auf einem Träger und anschließendes Erhitzen hergestellt morden ist.4,- Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Atomverhältnis von Zink und/oder Vanadium zu Nickel 0,01 bis 1,0 beträgt.5.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Katalysator enthaltene Nickelkonzentration über 0,1 Geu/.-^j liegt.6,- Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur zwischen Zimmertemperatur bis 2000C. liegt.409812/12227.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion bei einem Wasserstoffdruck von 10-100 at erfolgt.8,- Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in flüssiger Phase erfolgt.9.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Diacetoxybutan, ein Alkohol, Ester oder Kohlenwasserstoff verwendet wird.10.- Nickelkatalysator als Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er aus reduziertem Nickel besteht und noch Vanadium und/oder Zink enthält.Der Patentanwalt:4^)9812/1222
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JP47091611A JPS5249447B2 (de) | 1972-09-11 | 1972-09-11 |
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