DE2423356A1 - TRANSALKYLATION PROCESS - Google Patents
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Imperial Chemical Industries Limited London, EnglandImperial Chemical Industries Limited London, England
TransalkylierungsverfahrenTransalkylation Process
Die Erfindung betrifft die Transalkylierung von Alkyl-The invention relates to the transalkylation of alkyl
phenolen.phenols.
Es ist bekannt, daß Phenole mit einer großen Vielfalt von Katalysatoren, wie Schwefelsäure oder einer mit Säure aktivierten Erde, alkyliert und transalkyliert werden können. Bei · Alkylierungsreaktionen wird das Phenol mit einem Olefin oder Alkohol als Quelle einer tertiären Alkylgruppe umgesetzt, während bei einer Transalkylierungsreaktion ein Phenol, das schon durch eine oder mehrere tertiäre Alkylgruppen substituiert ist, mit einem anderen Phenol umgesetzt wird, wobei der übergang der tert.-Alkylgruppen erfolgt. Die Art des Katalysators hat einen beträchtlichen Einfluß auf die Position, die der ankommendeIt is known that phenols activated with a wide variety of catalysts such as sulfuric acid or one with acid Earth, alkylated and transalkylated. At · Alkylation reactions will be the phenol with an olefin or Alcohol is converted as a source of a tertiary alkyl group, while in a transalkylation reaction a phenol that has already passed through one or more tertiary alkyl groups is substituted, is reacted with another phenol, the transition of the tertiary alkyl groups takes place. The type of catalyst has a considerable influence on the position of the incoming
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Substituent in dem Phenolkern einnimmt. Einige Katalysatoren, z.B. Schwefelsäure, haben die Neigung, einen hohen Anteil von o-Isomeren zu erzeugen, während andere Katalysatoren die Substituenten mehr in p-Steilung lenken. 'r' : Occupies substituent in the phenolic nucleus. Some catalysts, for example sulfuric acid, tend to produce a high proportion of o-isomers, while other catalysts direct the substituents more into the p-position. 'r' :
Para-tert.-Alkylphenole im allgemeinen und p-tert.-ButyI-phenol im besonderen, sind wirtschaftlich brauchbare Verbindun- . gen, die bei der Harzherstellung Verwendung finden. Gewöhnlich wird p-tert.-Butylphenol durch Alkylierung von Phenol mit Isobuten hergestellt. Es sind aber andere tert.-butylsubstxtuierte Phenole verfügbar, z.B. 3-Methyl-4,6-di-tert.-buty!phenol, deren Wert zunehmen würde, wenn sie als eine Quelle für tert.-ButyI-gruppen bei der Herstellung von p-tert.-Butylphenol eingesetzt werden könnten und gleichzeitig wertvolle Nebenprodukte, wiePara-tert-alkylphenols in general and p-tert-butyl-phenol in particular, are economically viable compounds. genes that are used in resin production. Usually becomes p-tert-butylphenol by alkylating phenol with isobutene manufactured. However, other tert-butyl-substituted phenols are available, e.g. 3-methyl-4,6-di-tert-butyl phenol, their Value would increase if used as a source of tertiary butyl groups used in the production of p-tert-butylphenol could be and at the same time valuable by-products, such as
■ i m-Kresol, erzeugen. Wenn solche tert.-butylsubstxtuierte Phenole als Quelle für tert.-Butylgruppen in einem Verfahren zur Umsetzung von Phenol zu p-tert.-Butylphenol eingesetzt werden, ist es erforderlich, daß der zur Katalysierung der Transalkylierung verwendete Katalysator weitgehend in p-Stellung lenkt. Hinzu kommt,· daß tert.-butyl—substituierte Phenole, die auph einen m-Methyl— Substituenten ethaüienhäufig in Verbindung mit ähnlichen tert.-butylsubstituierten Phenolen auftreten, die einen p-Methyl—Substituenten enthalten, infolgedessen erhält man das wertvolle m-Kresol verunreinigt mit p-Kresol, von dem es schwierig zu trennen ist. Es ist daher von Vorteil, wenn die Transalkylierung so selektiv ist, daß das p-substituierte tert.-Alkylphenol unbeeinflußt bleibt.■ i m-cresol, generate. If such tert-butyl-substituted phenols as a source of tertiary butyl groups in a process for implementation from phenol to p-tert-butylphenol, it is necessary that the one used to catalyze the transalkylation Catalyst steers largely in p-position. Come in addition,· that tert.-butyl-substituted phenols, which also contain an m-methyl- Substituents are ethaüien often associated with similar tert-butyl -substituenten Phenols occur that have a p-methyl substituent as a result, the valuable m-cresol is obtained contaminated with p-cresol, from which it is difficult to separate. It is therefore advantageous if the transalkylation is so selective that the p-substituted tert-alkylphenol is unaffected remain.
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• Q _• Q _
Nach der vorliegenden Erfindung besteht das Transalkjlierungsverfahren in der übertragung einer tertiären Alkylgruppe von einem tert.-alkylsubstituierten Phenol auf die o-und/oder p-Position eines in o- und/oder p-Position unsubstituierten Phenols, indem man eine Mischung aus dem tert.-Alky!phenol und dem in o- und/oder p-Stellung unsubstituierten Phenol bei erhöhter Temperatur mit einer aktivierten Erde und Phosphorsäure in Berührung bringt. <.In accordance with the present invention, there is the transcalation process in the transfer of a tertiary alkyl group from a tert-alkyl-substituted phenol to the o- and / or p-position of a phenol which is unsubstituted in the o- and / or p-position, by adding a mixture of the tert-alkyphenol and the phenol unsubstituted in the o- and / or p-position at increased Temperature with an activated earth and phosphoric acid in contact. <.
Das tert.-alkylsubstituierte * Phenol ist vorzugsweise ein tert.- butylsubstituxertes Phenol, z.B.,- 3-Methyl-6-tert.-butylphenol, 3-Methyl-4,6-di-tert.-butylphenol oder 2,5-Dimethyl-4-tert.-butylphenol. Das tert.-älkylsubstituierte Phenol kann auch andere Substituenten enthalten, die an der Transalkylierung nicht teilnehmen, z.B. primäre Alkylgruppen mit C1 bis C., z.B. Methyl- oder Äthylgruppen. Es wurde gefunden, daß die tert.-Alkylgruppen in einem tert.-alkylsubstituierten Phenol, das auch in der m-Stellung durch beispielsweise eine primäre Alkylgruppe mit C1 bis C4, z.B. eine Methylgruppe, substituiert ist, beweglicher sind als die in einem analogen tert.-alkylsubstituierten Phenol, das einen gleichen Substituenten in p-Stellung anstatt in m-Stellung enthält. Infolgedessen kann die Transalkylierung mit einem solchen m-substituierten Phenol unter milderen Bedingungen, z.B. bei einer tieferen Temperatur, erfolgen. Diese Erscheinung ist besonders deutlich, wenn das tert.-alkylsubstituierte Phenol das im Handel erhältliche 3-Methyl-4,6-di-tert.-butylphenol ist, das oft eine kleineie Menge 4-Methyl-2,6-di-The tert-alkyl-substituted phenol is preferably a tert-butyl-substituted phenol, for example 3-methyl-6-tert-butylphenol, 3-methyl-4,6-di-tert-butylphenol or 2,5-dimethyl -4-tert-butylphenol. The tert-alkyl-substituted phenol can also contain other substituents which do not take part in the transalkylation, for example primary alkyl groups with C 1 to C., for example methyl or ethyl groups. It has been found that the tert-alkyl groups in a tert-alkyl-substituted phenol, which is also substituted in the m-position by, for example, a primary alkyl group with C 1 to C 4 , for example a methyl group, are more mobile than those in one analogous tert-alkyl-substituted phenol which contains the same substituent in the p-position instead of in the m-position. As a result, the transalkylation with such an m-substituted phenol can be carried out under milder conditions, for example at a lower temperature. This phenomenon is particularly evident when the tertiary alkyl substituted phenol is the commercially available 3-methyl-4,6-di-tert-butylphenol, which often contains a small amount of 4-methyl-2,6-di-
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tert.-butylphenol enthält. Unter bekannten Transalkylierungsbedingungen, z.B. mit einem Oleumkatalysator, transalkyliert das 4-Methyl-2,6-di-tert.-butylphenol unter Zurücklassung von p-Kresol, welches das aus dem 3-Methyl-4,6-di-tert.-butylphenol gebildete m-Kresol verunreinigt. Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung unter milden Reaktionsbedingungen (z.B. 70 bis 150°C, vorzugsweise 80 bis 100°C) transalkyliert das 4-Methyl-2,6-di-tert.-butylphenol sehr langsam, so daß man ein relativ reines m-Kresol erhält.contains tert-butylphenol. Under known transalkylation conditions, e.g., transalkylated with an oleum catalyst the 4-methyl-2,6-di-tert-butylphenol leaving behind p-cresol, which is derived from 3-methyl-4,6-di-tert-butylphenol m-cresol formed is contaminated. In the process of the present Invention under mild reaction conditions (e.g. 70 to 150 ° C, preferably 80 to 100 ° C) transalkylates the 4-methyl-2,6-di-tert-butylphenol very slowly, so that a relatively pure m-cresol is obtained.
Das zu alkylierende Phenol hat eint unbesetzte o- und/ oder p-Position, kann aber durch andere Substituenten substituiert sein, z.B. durch primäre Alkylgruppen mit C1 bis C^, wie z.B. Methyl- oder Äthylgruppe:,. Dieses Phenol kann daher Phenol selbst oder o- oder m-Kresol sein.The phenol to be alkylated has an unoccupied o- and / or p-position, but can be substituted by other substituents, for example by primary alkyl groups with C 1 to C ^, such as methyl or ethyl groups:,. This phenol can therefore be phenol itself or o- or m-cresol.
Die aktivierte Erde ist zweckmäßigerweise ein mit Säure aktivierter, natürlich vorkommender Montmorillonit, wie er unter der Warenbezeichnung "Fulcat" im Handel erhältlich ist. Vorzugsweise ist die mit Säure aktivierte Erde Fulcat 22A, das die folgende charakteristische Zusammensetzung aufweist:The activated earth is expediently a naturally occurring montmorillonite activated with acid, as described under under the trade name "Fulcat" is commercially available. Preferably the acid activated soil is Fulcat 22A, the has the following characteristic composition:
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,8t
,8th
(alle vorgenannten Zahlen beziehen sich auf Gewichts-% einer bei 105°C getrockneten Probe).(All of the above figures relate to% by weight of a sample dried at 105 ° C).
Die aktivierte Erde setzt man vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gew.-%» vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-%, bezogen auf tert.-alkylsubstituierten Phenol ein; die Phosphorsäure setzt man zweckliäßigerweise in der 0,1 bis 0,25-fachen Gewichtsmenge der aktivierten Erde, d.h. in einer Menge von 0,01 bis 1,25 Gew.-% des tert.-alkylsubstituierten Phenols ein. Das Verhältnis des zu alki'lierenden Phenols zu tert.-alkylsubstituiertem Phenol ist vorzugsweise größer als stöchiometrisch erforderlich, vorzugsweise bis zum fünffachen stöchiometrischen Verhältnis, insbesondere das 1-,5 bis 2-fache stöchiometrische Verhältnis. Wenn beispielsweise Phenol durch 3-Methylr4,6-di-tert.-butylphenol zu 4-tert.-Butylphenol transalkyliert werden soll, beträgt die erforderliche stöchiometrische Phenolmenge 2 Mole je Mol 3-Methyl-4,6-di-tert.-butylphenol, weil zwei tert.-Butylgruppen verfügbar sind. Daher werden vorzugsweise bis s:u 10 Mole Phenol je Mol 3-Methyl-4,6-ditert.-buty!phenol eingesetzt.The activated soil is preferably used in an amount of 0.1 to 5.0% by weight, preferably 0.5 to 3% by weight, based on the weight to tert-alkyl substituted phenol; the phosphoric acid is expediently used in 0.1 to 0.25 times the amount by weight of the activated soil, i.e. in an amount of 0.01 to 1.25% by weight of the tert-alkyl-substituted phenol. The ratio of the phenol to be alkylated to the tert-alkyl-substituted phenol is preferred greater than stoichiometrically required, preferably up to five times the stoichiometric ratio, in particular that 1-, 5 to 2-fold stoichiometric ratio. For example, if Phenol through 3-methylr4,6-di-tert-butylphenol to 4-tert-butylphenol is to be transalkylated, the required stoichiometric amount of phenol is 2 moles per mole of 3-methyl-4,6-di-tert-butylphenol, because two tertiary butyl groups are available. Therefore, preferably up to s: u 10 moles of phenol per mole of 3-methyl-4,6-di-tert-butyl phenol used.
Die Transalkylierung erfolgt in flüssiger Phase zweckmäßigerweise bei 50 bis 25O°C, vorzugsweise bei 70 bis 150°CThe transalkylation is advantageously carried out in the liquid phase at from 50 to 250.degree. C., preferably from 70 to 150.degree
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und insbesondere bei 80 bis 100°C, unter atmosphärischem DrucK. Die Alkylierungszeit, die erforderlich ist, daß im wesentlichen das gesamte tert.-alkylsubstituierte Phenol reagiert, kann bis zu 24 Stunden betragen, ist vorzugsweise aber kleiner, als 10 Stunden. Nach Beendigung der Reaktion wird der saure Katalysator neutralisiert, zweckmäßigerweise mit Natriumhydroxydlösung, und das Reaktionsgemisch wird destilliert, um die Produkte von den ■ im Überschuß vorliegenden unveränderten Ausgangstoffen abzutrennen. and especially at 80 to 100 ° C, under atmospheric pressure. The alkylation time required is essentially that all of the tert-alkyl-substituted phenol reacts, up to 24 hours, but is preferably less than 10 Hours. After the reaction has ended, the acidic catalyst is neutralized, expediently with sodium hydroxide solution, and the reaction mixture is distilled to remove the products from the ■ to separate unchanged starting materials present in excess.
Die erfindungsgemäße Transalkylierung ist besonders brauchbar zur Herstellung von 4-tert.-Butylphenol und m-Kresol aus 3-Methyl-4,6-di-tert.-butylphenol und Phenol; von 3-Methyl-6-tert.-butylphenol aus 3-MetLyl-4,6-di-tert.-butylphenol und m-Kresol; aus 4-tert.-Butylphenol und 2,5-Xylenol aus 2,5-Dimethyl-4-tert.-butylphenol und Phenol.The transalkylation according to the invention is particularly useful for the preparation of 4-tert-butylphenol and m-cresol from 3-methyl-4,6-di-tert-butylphenol and phenol; of 3-methyl-6-tert-butylphenol from 3-methyl-4,6-di-tert-butylphenol and m-cresol; from 4-tert-butylphenol and 2,5-xylenol from 2,5-dimethyl-4-tert-butylphenol and phenol.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele näher beschrieben.The invention will now be further described with reference to the following examples.
Eine Mischung aus 1,0 Mol 3-Methyl-4,6-di-tert.-butylphenol (3 M46 B) mit einem Gehalt an 1,3 Gew.-% 4-Methyl-2,6-di-tert.-butylphenol und 4,25 MolenPhenol wurde zusammen mit FULCAT 22 A (1,0 Gew.-% bezogen auf 3 M 46 B) und o-Phosphorsäure (0,16 Gew.-%, bezogen auf 3 M46 B) unter Rühren 10 StundenA mixture of 1.0 mole of 3-methyl-4,6-di-tert-butylphenol (3 M46 B) with a content of 1.3% by weight of 4-methyl-2,6-di-tert-butylphenol and 4.25 moles of phenol was used together with FULCAT 22 A (1.0% by weight based on 3 M 46 B) and o-phosphoric acid (0.16% by weight, based on 3 M46 B) with stirring for 10 hours
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auf 90°C erhitzt. Das resultierende Produkt enthielt 35,2 Gew.-% Phenol, 16,8 Gew.-% m-Kresol, 1,9 Gew.-% 2-tert.-Butylphenol, 0,2 Gew.-% 3-Methyl-6-tert.-butylphenol, 40,7 Gew.-% 4-tert.-Butylphenol und 1,7 Gew.-% 2,4-Di-tert.-butylphenol. Während der Reaktion wurde kein Gewichtsverlust beobachtet, d.h. es trat kein Isobutenverlust ein. Die Destillation nach der Neutralisation mit Natriumhydroxydlosung lieferte m-Kresol mit 98,5 %iger Rein-, heit (enthielt 0,3 % p-Kresol) und 4-tert.-Butylphenol mit einem Kristallisationspunkt von 98,3°C.heated to 90 ° C. The resulting product contained 35.2% by weight Phenol, 16.8% by weight m-cresol, 1.9% by weight 2-tert.-butylphenol, 0.2% by weight 3-methyl-6-tert-butylphenol, 40.7% by weight 4-tert-butylphenol and 1.7 wt% 2,4-di-tert-butylphenol. No weight loss was observed during the reaction, i.e. none occurred Isobutene loss. The distillation after neutralization with sodium hydroxide solution yielded m-cresol with 98.5% pure, unit (contained 0.3% p-cresol) and 4-tert.-butylphenol with a crystallization point of 98.3 ° C.
Beispiel 2 ·'" Example 2 · '"
I II I
Die Umsetzung erfolgte unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1, wobei jedoch 3,45 Mole Phenol verwendet wurden. Das gebildete Produkt enthielt 27,4 Gew.-% Phenol, 19,0 Gew.-% m-Kresol, 2,3 Gew..-% 2-tert.-Butylphenol, 0,3 Gew.-% 3-Methyl-4-tert.-butylphenol, 47,9 Gew.-% 4-tert.-Butylphenol und 1,3 Gew.-% 2,4-Di-tert.-büty!phenol. Wiederum wurde kein Gewichtsverlust beobachtet. Nach der Neutralisation wurde das Rohprodukt destilliert, wobei ein hochreines m-Kresol und 4-tert.-Butylphenol anfiel (76 Gew.-% bzw. 90 Gew.-% der Blasencharge) .The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1, except that 3.45 moles of phenol were used. The product formed contained 27.4% by weight phenol, 19.0% by weight m-cresol, 2.3% by weight 2-tert.-butylphenol, 0.3% by weight 3-methyl-4-tert-butylphenol, 47.9% by weight of 4-tert-butylphenol and 1.3% by weight of 2,4-di-tert-butylphenol. Again there was no Weight loss observed. After the neutralization, the crude product was distilled, whereby a highly pure m-cresol and 4-tert-butylphenol incurred (76 wt .-% or 90 wt .-% of the bladder charge).
Die Umsetzung erfolgte unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1, wobei jedoch 2,43 Mole Phenol eingesetzt wur-The reaction took place under the same conditions as in Example 1, except that 2.43 moles of phenol were used.
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den und die Reaktionszeit auf 12,5 Stunden verlängert wurde. Das erhaltene Produkt enthielt 14f0 Gew.-% Phenol, 24,5 Gew.-% m-Kresol, 2,3 Gew.-% 2-tert.-Butylphenol, 1,0 Gew.-% 3-Methyl-6-tert.-butylphenol, 53,7 Gew.-% 4-tert.-Butylphenol und 3,5 Gew.-% 2,4-Di-tert.-butylphenol. Es wurde kein Gewichtsverlust beobachtet, und man erhielt durch Destillation hochreines m-Kresol und 4-tert.-Butylphenol.den and the reaction time was extended to 12.5 hours. The product obtained contained 14 wt .-% phenol f 0, 24.5 wt .-% m-cresol, 2.3 wt .-% of 2-tert-butylphenol, 1.0 wt .-% 3-methyl-6 tert-butylphenol, 53.7% by weight of 4-tert-butylphenol and 3.5% by weight of 2,4-di-tert-butylphenol. No weight loss was observed and highly pure m-cresol and 4-tert-butylphenol were obtained by distillation.
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Claims (10)
stochiometrischen Verhältnisses, vorzugsweise das 1,5 bis 2-fache des stochiometrischen Verhältnisses, beträgt.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the ratio of phenol to be alkylated to the tert-alkyl-substituted phenol is up to 5 times
stoichiometric ratio, preferably 1.5 to 2 times the stoichiometric ratio is.
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