DE2400007A1 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ACID CHLORIDES - Google Patents
PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ACID CHLORIDESInfo
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Description
Die.Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Säurechloriden.The invention relates to an improved method of manufacture of acid chlorides.
Die Erzeugung von Säurechloriden durch Reaktion einer Carbonsäure mit Carbonylchlorid ist bereits in den US-Patenten 3 184 506,'3 544 626, 3 544 627,. 3 547 960 und im britischen Patent 540 O96 beschrieben. Bei diesen vorbekannten Verfahren sind lange Reaktionszeiten oder hohe Temperaturen notwendig.The generation of acid chlorides by the reaction of a carboxylic acid with carbonyl chloride is already in the US patents 3 184 506, '3 544 626, 3 544 627 ,. 3,547,960 and in the UK Patent 540,096. In these previously known methods long reaction times or high temperatures are necessary.
Es wurde nunmehr überraschenderweise, gefunden, dass durch Reaktion einer Carbonsäure mit Carbonylchlorid in Anwesenheit eines tertiären Aminkatalysators und eines SäureChloridmediums,It has now surprisingly been found that by Reaction of a carboxylic acid with carbonyl chloride in the presence of a tertiary amine catalyst and an acid chloride medium,
98-7/114298-7 / 1142
2400Ü072400Ü07
das dem zu bildenden Säurechlorid entspricht, die Vervrendung hoher Temperaturen und Drucke vermieden wird und die Reaktionszeit-ganz beträchtlich vermindert wird.which corresponds to the acid chloride to be formed, the use high temperatures and pressures is avoided and the reaction time is reduced quite considerably.
Die tertiären Aminkatalysatoren der vorliegenden Erfindung sind Verbindungen, die durch die allgemeine FormelThe tertiary amine catalysts of the present invention are compounds represented by the general formula
R2 f
R3 R 2 f
R 3
wiedergegeben werden, worin R., Rp und R, unabhängig voneinander aus Alkyl-, Aryl-, Cycloalkyl-, Alkaryl- und Aralkyl-Resten mit 1 bis 25 Kohlenstoffatomen ausgewählt sind.are reproduced, in which R., Rp and R, independently of one another are selected from alkyl, aryl, cycloalkyl, alkaryl and aralkyl radicals having 1 to 25 carbon atoms.
Beispiele geeigneter tertiärer Amine sind Trimethylamin, Tri-namylamin, Tribenzylamin, t-Butyldimethylamin, Methyläthylbutylamin, Tetradecyldimethylamin, Tri-cyclohexylamin und Triphenylamin. Examples of suitable tertiary amines are trimethylamine, triamylamine, Tribenzylamine, t-butyldimethylamine, methylethylbutylamine, Tetradecyldimethylamine, tricyclohexylamine and triphenylamine.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendbaren Carbonsäuren sind aliphatische und cycloaliphatische Mono- und Poly-Carbonsäuren, arylaliphatische Säuren und aromatische Mono- pder Polycarbonsäuren. Beispiele geeigneter Carbonsäuren sind Isophthalsäure, Phthalsäure, Terephthalsäure, Benzoesäure, Toluylsäure, Trimesinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Sebazinsäure, Laurinsäure, Stearinsäure, Azelainsäure, Cyclohexan-l^-dicarbonsäure und Cyclopentandicarbonsäure. The carboxylic acids which can be used in the present invention are aliphatic and cycloaliphatic mono- and polycarboxylic acids, arylaliphatic acids and aromatic mono- or polycarboxylic acids. Examples of suitable carboxylic acids are isophthalic acid, phthalic acid, terephthalic acid, benzoic acid, toluic acid, trimesic acid, Glutaric acid, adipic acid, sebacic acid, lauric acid, stearic acid, azelaic acid, cyclohexane-l ^ -dicarboxylic acid and cyclopentanedicarboxylic acid.
Bei -der Durchführung der Reaktion unter Verwendung niedrigschmelzender Säuren kann das in der Reaktion gebildete Carbonylchlorid als einziges Reaktionslösungsmittel dienen, wenn die umzuwandelnde Säure bei einer unpassend hohen Temperatur schmilzt, dann kann das vorgebildete Säurechlorid als Reaktionslösungsmittel benutzt werden.When carrying out the reaction using low-melting acids, the carbonyl chloride formed in the reaction can serve as the sole reaction solvent when the acid to be converted melts at an inappropriately high temperature, then the preformed acid chloride can be used as the reaction solvent.
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Das erfindungsgemässe Verfahren kann entweder im Chargen-, halbkontinuierlichen oder im kontinuierlichen Betrieb durchgeführt werden. Ein geeignetes Verfahren für die Herstellung des Säurechlorids auf einer kontinuierlichen Basis besteht darin, eirue Mischung aus der Säure, dem Säurechlorid und dem Katalysator in den Kopf eines erhitzten vertikalen Reaktionsgefässes zu geben. Die Mischung' strömt dann kontinuierlich durch das Reaktionsgefäss herab und trifft in Gegenstrom auf das kontinuierlich -im Reaktor aufströmende Phosgengas. Der Produktstrom aus Säurechlorid und Katalysator wird dann am Boden des Reaktors abgezogen. The process according to the invention can be carried out either in batch, semicontinuous or continuous operation will. A suitable method for the preparation of the acid chloride on a continuous basis is to eirue mixture of the acid, the acid chloride and the catalyst to the head of a heated vertical reaction vessel. The mixture then flows continuously through the The reaction vessel descends and meets the phosgene gas continuously flowing up in the reactor in countercurrent. The product stream out Acid chloride and catalyst are then withdrawn from the bottom of the reactor.
Bei der praktischen Durchführung wird der neue erfindungsgemässe Katalysator in einer katalytischen Menge verwendet. Der Ausdruck "katalytische Menge" bezeichnet die Menge des Katalysators, die die Reaktion zwischen der Carbonsäure und dem Carbonylchlorid ■ wirksam katalysiert, um das gewünschte Säurechlorid in hohen Ausbeuten zu ergeben. Es wurde gefunden, dass eine geeignete Menge des tri-substituierten tertiären Aminkatalysators etwa 0,1 Mol-# bis etwa 2,0 MoI-JS, bezogen auf die Mole der Carbonsäure und vorzugsweise von etwa 0,5 MoI-Ji bis etwa 1,0 Mol-$, oeträgt.In practice, the novel catalyst of the present invention is used in a catalytic amount. The expression "Catalytic amount" refers to the amount of catalyst that the reaction between the carboxylic acid and the carbonyl chloride ■ effectively catalyzed to give the desired acid chloride in high yields. It has been found to be a suitable amount of the tri-substituted tertiary amine catalyst about 0.1 mol # up to about 2.0 mol / s based on the moles of the carboxylic acid and preferably from about 0.5 mol- $ to about 1.0 mol- $.
Der Druck ist nicht kritisch und die Reaktion kann bei Atmosphärendruck durchgeführt werden. -The pressure is not critical and the reaction can take place at atmospheric pressure be performed. -
Die Betriebstemperatur für die Herstellung der Säurechloride nach dem erfindungsgemässen Verfahren hängt von der Wahl der verwendeten Carbonsäure' ab. Im allgemeinen liegt ein bevorzugter Temperaturbereich zwischen etwa 1200C und etwa l60°C.The operating temperature for the preparation of the acid chlorides by the process according to the invention depends on the choice of the carboxylic acid used. In general, a preferred temperature range between about 120 0 C and about l60 ° C.
Bei der Durchführung der Reaktion in der vorstehend beschriebenen Weise wurde gefunden, dass das gewünschte Säurechlorid in bequemer Weise in Ausbeuten von 9β bis 99 %, bezogen auf den Gesamtgehalt der'Säure, erhalten werden kann und dass unerwünschte Nebenprodukte entweder nicht oder nur in unbedeutenden Mengen gebildet werden.When carrying out the reaction in the manner described above, it was found that the desired acid chloride can be obtained in a convenient manner in yields of 9 to 99 %, based on the total content of the acid, and that undesired by-products either not at all or only in insignificant amounts are formed.
"409827/1142"409827/1142
Die Reaktionszeiten werden ganz beträchtlich vermindert durch Verwendung der neuen Katalysatoren und des Säurechloridmediums gemä'ss der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu den Reaktionszeiten, die mit anderen Katalysatoren und Lösungsmitteln|benötigt werden. Dies ist besonders der FaIl3 wenn das Verfahren bei Temperaturen oberhalb von 100 C durchgeführt wird.The reaction times are reduced quite considerably by using the new catalysts and the acid chloride medium according to the present invention compared to the reaction times which are required with other catalysts and solvents. This is particularly the case 3 when the process is carried out at temperatures above 100.degree.
Die gebildeten Säurechloride können nach beliebigen Verfahren, beispielsweise durch Destillation oder durch Rekristallisation, gereinigt werden.The acid chlorides formed can by any process, for example by distillation or by recrystallization, getting cleaned.
Die Menge des Katalysators beträgt vorzugsweise von 0,1 Mol-# bis 2,0 Mol-/2, bezogen auf die Mole der Carbonsäure und besonders bevorzugt werden 0,5 bis 1,0 MoI-JL Die Reaktion kann bei Atmosphärendruck, vorzugsweise im Temperaturbereich von 120 bis . l60 C, durchgeführt werden.The amount of the catalyst is preferably from 0.1 mol # to 2.0 mol / 2, based on the moles of the carboxylic acid and especially 0.5 to 1.0 mol / L are preferred. The reaction can be carried out at atmospheric pressure, preferably in the temperature range from 120 to. 160 ° C.
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung des Prinzips und der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung.The following examples serve to further explain the principle and the practical implementation of the present invention Invention.
In einen mit Thermometer, mechanischem Rührer und Trockeneiskondensator versehenen 250 ml-Kolben wurden 70 g verflüssigtes Terephthaloylchlorid, 33,2 g (0,2 Mol) Terephthalsäure und 0,30 ml Triäthylamin gegeben. Die Aufschlämmung wurde gerührt, auf 150 C erhitzt und mit einem Thermostat auf dieser Temperatur gehalten. In die Reaktionsmischung wurde dann Phosgen mit einer Geschwindigkeit von 0,5 g/Min, und etwa 85 Minuten lang eingeleitet, bis ein scharfer Abfall in der Temperatur der Reaktionsmischung festgestellt wurde und die feste Säure vollständig verschwand. Die Destillation des Produktes unter Vakuum ergab 109 g Terephthaloylchlorid (97,5 %, bezogen auf die Säure). Der Siedepunkt betrug 1^7 bis 1^9°C bei 15 mm; Schmelzpunkt 8H bis 84,5°C.70 g of liquefied terephthaloyl chloride, 33.2 g (0.2 mol) of terephthalic acid and 0.30 ml of triethylamine were placed in a 250 ml flask equipped with a thermometer, mechanical stirrer and dry ice condenser. The slurry was stirred, heated to 150 ° C. and kept at that temperature with a thermostat. Phosgene was then bubbled into the reaction mixture at a rate of 0.5 g / min and for about 85 minutes until a sharp drop in the temperature of the reaction mixture was observed and the solid acid completely disappeared. Distillation of the product under vacuum gave 109 g of terephthaloyl chloride (97.5 % based on acid). The boiling point was 1 ^ 7 to 1 ^ 9 ° C at 15 mm; Melting point 8H to 84.5 ° C.
40Sb27/ 1 1 Ul 40Sb27 / 1 1 Ul
Beispiel II · Example II
Beispiel I wurde wiederholt mit der Ausnahme, dass Isophthaloylchlorid und Isophthaloylsäure anstelle des Terephthaloylchlorids und der Terephthalsäure verwendet wurden. Die Ausbeute an Isophthaloylchlorid betrug-109,5 g (98,2 %, bezogen auf die Säure). Der Siedepunkt lag bei l60 bis 162 C/25 mm; der Schmelzpunkt betrug 43 bis 43,5 0C.Example I was repeated except that isophthaloyl chloride and isophthaloylic acid were used in place of the terephthaloyl chloride and terephthalic acid. The yield of isophthaloyl chloride was -109.5 g (98.2 % based on the acid). The boiling point was 160 to 162 C / 25 mm; the melting point was 43 to 43.5 0 C.
In einen mit Thermometer, mechanischem Rührer und Trockeneiskondensator versehenen 1 1-Kolben wurden 200 g verflüssigtes Isophthaloylchlorid, l66,2 g Isophthalsäure und 2,5 ml Triäthylamin gegeben. Die Aufschlämmung wurde gerührt, auf 150 C erhitzt und mittels eines Thermostaten auf dieser Temperatur gehalten. Phoagengas wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 2,0 g/Min, eingeleitet. Nach etwa 110 Minuten wurde ein plötzlicher Abfall der Reaktionstemperatur beobachtet, der mit einem gleichzeitigen Verschwinden der letzten Spuren der festen Säure verbunden war. Die Phosgenierung wurde unterbrochen und zusätzliche 332,4 g Isophthalsäure wurden in das ReaktIonsgefass gegeben. Kein weiterer Katalysator wurde zugesetzt. Mit einer Geschwindigkeit von etwa 4 g pro Minute wurde die Phosgenierung fortgesetzt. Nach 108 Minuten wurde das Ende der Reaktion durch das Verschwinden der festen Säure und durch einen scharfen Abfall in der Reaktionstemperatur angezeigt. Die Vakuumdestillation des Produktes ergab 797 g Isophthaloylchlorid (98 %, bezogen auf die Säure). Der Siedepunkt betrug ΙβΟ bis l62°C bei 25 mm. .200 g of liquefied isophthaloyl chloride, 166.2 g of isophthalic acid and 2.5 ml of triethylamine were placed in a 1 liter flask equipped with a thermometer, mechanical stirrer and dry ice condenser. The slurry was stirred, heated to 150 ° C. and kept at that temperature by means of a thermostat. Phoage gas was then introduced at a rate of 2.0 g / min. After about 110 minutes, a sudden drop in the reaction temperature was observed, which was associated with a simultaneous disappearance of the last traces of the solid acid. The phosgenation was stopped and an additional 332.4 g of isophthalic acid was added to the reaction vessel. No further catalyst was added. Phosgenation was continued at a rate of about 4 g per minute. After 108 minutes the end of the reaction was indicated by the disappearance of the solid acid and by a sharp drop in the reaction temperature. Vacuum distillation of the product gave 797 g of isophthaloyl chloride (98 % based on the acid). The boiling point was ΙβΟ to 162 ° C at 25 mm. .
Aus Pyrexglasrohr (50 cm' lang) mit einem Innendurchmesser von 62 mm wurde ein Reaktorrohr konstruiert, das an beiden-Enden mit sich verjüngenden geschliffenen Glasaussenverbindungsstücken verschmolzen war. Es wurden entsprechende Kappen konstruiert y die mit inneren Verbindungsstücken versehen waren und sowohl in die am Boden als auch am Kopf der Reaktorröhre vorgesehenen Ver-A reactor tube was constructed from Pyrex glass tube (50 cm 'long) with an inner diameter of 62 mm, which was fused at both ends with tapered, ground glass outer connectors. There are corresponding caps constructed y which were provided with internal connectors and that both in the bottom and provided at the top of the reactor tube encryption
409827/1142409827/1142
240000?240000?
bindungen einpassen. Die am Kopf vorgesehene Kappe war mit drei Aussenschliffglasverbindungen versehen, um (1) einen Einlass für die zugeführte Mischung, (2) einen Einlass für ein Thermometer und (3) einen Auslass für die gasförmigen Reaktionsprodukte zu ergeben. Die am Boden vorgesehene Kappe war ebenfalls mit drei Aussenschliffglasverbindungen versehen, um auf diese Weise (1) einen Einlass für das Phosgengas, (2) einen Einlass für ein Thermometer und (3) einen Auslass für den flüssigen Produktstrom zu liefern. Das gesamte Reaktionsrohr wurde mittels eines Erhitzungsbandes, welches über einen Regeltransformator gesteuert wurde, erhitzt.Fit bindings. The cap on the head was fitted with three ground glass connections to (1) provide an inlet for the supplied mixture, (2) an inlet for a thermometer and (3) an outlet for the gaseous reaction products result. The cap provided on the bottom was also provided with three external ground glass connections in order to be able to do this (1) an inlet for the phosgene gas, (2) an inlet for a thermometer and (3) an outlet for the liquid product stream to deliver. The entire reaction tube was controlled by means of a heating belt controlled by a regulating transformer was heated.
Eine Aufschlämmung aus 500 Teilen verflüssigtem Isophthaloylchlorid, 200 Teilen Isophthalsäure und 3,0 Teilen Triäthylamin wurde am Kopf des Reaktors aus einem erhitzten Zuführungsgefäss mit einer Geschwindigkeit von etwa 5^85 Teilen pro Minute zugeführt. Die Mischung bewegte sich kontinuierlich im Reaktor nach unten und traf im Gegenstrom auf das Phosgengas, welches mit einer Geschwindigkeit von etwa 2,1 g pro Minute kontinuierlich im Reaktor aufstieg. Die mittlere Temperatur des Reaktionsgefässes wurde mittels geeigneter Mittel zum Einstellen der Spannung an dem Erhitzungsband auf 150 C gehalten. Das flüssige Produkt wurde kontinuierlich am Boden des Reaktionsgefässes mit einer solchen Geschwindigkeit abgezogen, dass der Pegel der Reaktionsmischung im Inneren des Reaktionsgefässes im wesentlichen konstant blieb. Periodisch wurde das gesammelte Produkt im Vakuum abgezogen, wobei etwa 1/3 der Charge abdestilliert wurde. Der Destillationsrückstand wurde verwendet, um eine frische Zuführungsmischung herzustellen. Es wurden daher 200 Teile Isophthalsäure und 500 Teile des Destillationsrückstandes mit 0,05 Teilen frischem Triäthylamin (um den durch die mechanische Übertragung aufgetretenen Katalysatorverlust zu ersetzen) gemischt, um eine weitere Ausgangsmischung zu bilden, die in das Zuführungsgefäss gegeben wurde. Nach diesem Verfahren wurden innerhalb "von 10 Betriebsstunden insgesamt 1200 g Isophthaloylchlorid erzeugt. A slurry of 500 parts of liquefied isophthaloyl chloride, 200 parts of isophthalic acid and 3.0 parts of triethylamine were removed from a heated feed vessel at the top of the reactor fed at a rate of about 5 ^ 85 parts per minute. The mixture moved continuously downwards in the reactor and met the phosgene gas, which was in countercurrent rose continuously in the reactor at a rate of about 2.1 g per minute. The mean temperature of the reaction vessel was maintained at 150 ° C by suitable means of adjusting the tension on the heating belt. The liquid product was continuously withdrawn from the bottom of the reaction vessel at such a rate that the level of the reaction mixture inside the reaction vessel was essentially constant stayed. Periodically, the collected product was removed in vacuo, about 1/3 of the batch being distilled off. Of the Still bottoms were used to make a fresh feed mix. There were therefore 200 parts of isophthalic acid and 500 parts of the distillation residue with 0.05 parts of fresh triethylamine (by the amount caused by the mechanical transfer to replace any loss of catalyst) to form a further starting mixture, which is fed into the feed vessel was given. This process produced a total of 1200 g of isophthaloyl chloride within 10 hours of operation.
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