DE2345160A1 - Verfahren zur herstellung von 1,4diacetoxybutan - Google Patents

Verfahren zur herstellung von 1,4diacetoxybutan

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DE2345160A1 DE19732345160 DE2345160A DE2345160A1 DE 2345160 A1 DE2345160 A1 DE 2345160A1 DE 19732345160 DE19732345160 DE 19732345160 DE 2345160 A DE2345160 A DE 2345160A DE 2345160 A1 DE2345160 A1 DE 2345160A1
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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
Tokyo t Japan
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.
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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.
Beispiel \
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.
Bezugsbeispiele 1 bis 4
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
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Analyse-Werts der erhaltenen Produkte sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Tabelle 2
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
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Claims (1)

  1. - ίο -
    Patentansprüche
    1,- 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.
    409812/1222
    7.- 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
DE2345160A 1972-09-11 1973-09-07 Verfahren zur Herstellung von 1,4- Diacetoxybutan Expired DE2345160C2 (de)

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