DE2446216A1 - Verfahren zur herstellung von epoxiden - Google Patents

Verfahren zur herstellung von epoxiden

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DE2446216A1
DE2446216A1 DE19742446216 DE2446216A DE2446216A1 DE 2446216 A1 DE2446216 A1 DE 2446216A1 DE 19742446216 DE19742446216 DE 19742446216 DE 2446216 A DE2446216 A DE 2446216A DE 2446216 A1 DE2446216 A1 DE 2446216A1
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DE
Germany
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catalyst
organic
ion exchanger
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DE19742446216
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English (en)
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Hans Joerg Dipl Chem Wilfinger
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BASF SE
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BASF SE
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D301/00Preparation of oxiranes
    • C07D301/02Synthesis of the oxirane ring
    • C07D301/03Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds
    • C07D301/19Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with organic hydroperoxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07D301/02Synthesis of the oxirane ring
    • C07D301/03Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds
    • C07D301/04Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with air or molecular oxygen

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Epoxiden Epoxide (Olefinoxide) sind wegen ihrer vielseitigen Verwendbarkeit sehr geschätzte Zwischenprodukte.
  • Zur Herstellung von Epoxiden stehen im wesentlichen drei Wege zur Verfügung: das öhlorhydrinverfahren, die Oxidation von Olefinen mit Peroxysäuren (Prileschajew-Reaktion) und die Oxidation von Olefinen mit Hydroperoxiden in Gegenwart von geeigneten Katalysatoren.
  • Für die Oxidation von Olefinen mit Hydroperoxiden sind in den deutschen Orfenlegungsschrirten 1 468 012 und 2 229 015 Katalysatoren beschrieben, die aus löslichen Verbindungen (vorzugsweise thylhexanaten oder Naphthenaten) der Elemente No, W, V, Se, Ti bestehen. Ein Nachteil dieser Arbeitsweise ist die notwendige Abtrennung des Katalysators vom Reaktionsgemisch und seine Rückführung in die Reaktionszone.
  • In den deutschen Offenlegungsschriften 2 015 542, 2 015 543, 2 015 505 und 2 102 597 wird für die Sauerstoffübertragung von einem Hydroperoxid auf ein Olefin ein im Reaktionsgemisch unlöslicher Katalysator aus anorganischem Trägermaterial (silo2 bzw. Al203) und Mo-, V-, Zr- bzw. Ti-Verbindungen empfohlen.
  • Die Herstellung dieser Kontakte ist zum Teil ziemlich auSwendig, da von metallorganischen oder anderen hydrolyseempfindlichen Verbindungen der Metalle ausgegangen wird.
  • Im übrigen verläuts die Oxidation von Olefinen zu Olefinoxiden in Gegenwart von Sauerstoff unter bestimmten Bedingungen auch spontan; dieser Weg ist jedoch derzeit technisch noch nicht allgemein gangbar.
  • Ziel der vorlingenden Erfindung war es, einen Katalysator zur die Epoxidierung eines Olefins mit einem organischen Hydroperoxid zu entwickeln, der die katalytisch wirksamen Metalle in einer, vom Standpunkt der Herstellung wie der Verwendung des Katalysators, günstigeren Form enthält.
  • Ausgehend von der Tatsche, daß organische Polymere in den meisten organischen Lösungsmitteln unlöslich sind, verwendet man erfindungsgemäß als Träger für die katalytisch wirksamen Metalle ein Ionenaustauscherharz. Solche Ionenaustauscherharze werden von zahlreichen Firmen auf dem Markt angeboten. Viele Typen sind handelsüblich z.B. unter den Handelsnamen Amberlite, Amberlyst, Dovfex und Lewatit.
  • Im allgemeinen werden diese Harze durch Polymerisation von Styrol, Divinylbenzol sowie gegebenenfalls Methacrylsäure und Acrylsäure aufgebaut. Saure Ionenaustauscher enthalten zusätzlich sulfonsaure oder andere carboxylsaure Gruppen und basische Ionenaustauscher Aminogruppen als aktive Zentren.
  • Erfindungsgegenstand ist demnach ein Verfahren zur Herstellung von Epoxiden durch Umsetzung eines organischen Hydroperoxids mit einer olefinisch ungesättigten Verbindung in Gegenwart eines Katalysators, der als katalytisch wirksamen Bestandteil ein Metall bzw. eine Metallverbindung aus der Gruppe der Elemente der Gruppen IVB, VB oder VIB des Periodensystems der Elemente auf einem resten, im Reaktionsgemisch unlöslichen Träger enthält, wobei die erfinderische Besonderheit darin besteht, daß man als Katalysator eine Substanz wählt, die den katalytisch wirksamen Bestandteil auf einem organischen Ionenaustauscher als Träger enthält.
  • Die Herstellung eines für die Epoxidierung geeigneten Katalysators auf der Grundlage eines Ionenaustauschers gestaltet sich denkbar einfacn. Man bringt zweckmäBigerweise eine wäßrige Lösung der Verbindungen der gewünschten Metalle mit einem Ionenaustauscher mit sauren (d.h. Metall in kationischer Form) oder basischen (d.h. Metall in anionischer Form) Gruppen in Kontakt. Gewählt wird dieses Metall aus den Elementen Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Se und Te, insbesondere Mo,, V oder Ti. Die wäßrige Lösung kann dabei Verbindungen eines oder mehrerer der oben angegebenen Elemente enthalten.
  • In den meisten Fällen erfolgt der Austausch von H gegen bletallkation bzw. OH gegen Metallanion nur unvollständig. Da aber sowohl die verwendetenHydroperoxide als auch die entsprechenden Epoxide von H- bzw. OH-Ionen angegriffen werden, ist es ratsam, diese Gruppen gegen inerte, die Reaktion nicht störende Ionen åuszutauschen. Bei Kationenaustauschern verwendet man vorzugsweise Carbonate oder Hydrogencarbonate der Alkali- und/oder Erdalkalimetalle. Bei Anionenaustauschern können nicht ausgetauschte OH-Ionen durch Behandeln mit schwachen Säuren oder sauren Salzen, wie z.B. Hydrogensulfaten oder primären Phosphaten beseitigt werden. Die Menge an wirksamen Metallionen ist natürlich durch die Speicherkapazität des Ionenaustauschers gegeben, wie sich aus dem Vorstehenden ergibt.
  • Die so hergestellten resten, in organischen Lösungsmitteln unlöslichen Katalysatoren haben einen außerordentlich günstigen Einfluß auf die Übertragung des aktiven Sauerstoffs von organischen Hydroperoxiden auf Olefine unter Bildung von Olefinoxiden. Die-Reaktion wird vorzugsweise in der flüssigen Phase durchgeführt. Als Oxidationsmittel für das Olefin dienen Hydroperoxide mit der funktionellen Gruppe -O-O-H und einem organischen Rest. Dieser kann aliphatischer und/oder aromatischer Natur sein; t.-Butylhydroperoxid, Äthylbenzolhydroperoxid oder Cumolhydroperoxid sind einige leicht zugängliche Verbindungen dieser Art.
  • Geeignete Olefine können ein verzweigtes oder unverzweigtes Kohlenstoffgerüst mit 2 bis 70 Kohlenstoffatomen und funktionellen Gruppen, wie z.B. -OH, Halogene, -COOR besitzen. Es kann sich natürlich augen um Diolefine oder mehrfach ungesättigte Verbindungen handeln.
  • Beispiele für Olefinoxide, die nach der Erfindung gewonnen werden können, sind etwa Cyclohexenoxid, Cyclooctenoxid, Hexen-(l)-oxid, usw.; allgemein aliphatische, cycloaliphatische oder aromatisch substituierte Olefine.
  • Die Umsetzung wird im allgemeinen in Gegenwart eines Lösungsmittels, vorzugsweise eines Kohlenwasserstoffs, bei Temperaturen zwischen 0 und 15O0C und unter dem Eigendruck des flUssigen Reaktionsgemisches durchgeführt. Die Vorteile des im Reaktionsgemisch unlöslichen Katalysators werden optimal bei Verwendung eines Reaktors mit fest angeordnetem Kontakt genutzt. Als Maß für die erforderliche Menge ist ein Gewichtsanteil von z.B. 1 bis 10 %, bezogen auf das Reaktionsgemisch, anzunehmen.
  • Beispiel a) Herstellung des Katalysators: Ein stark saures Ionenaustauscherharz auf der Basis Styrol/ Divinylbenzol wird mit einer z,B. 10 %igen wäßrigen Titanylsulfatlösung getränkt. Anschließend wäscht man den mit etwa 5 Gewichtsprozent Titan beladenen Ionenaustauscher mit Wasser aus und neutralisiert die restlichen sauren Gruppen mit einer wäßrigen Natriumbicarbonatlösung. Nach erneutem Auswaschen mit Wasser wird der Kontakt getrocknet.
  • b) Umsetzung mit Cyclohexen: 50 g einer 30 %igen Lösung von Athylbenzolhydroperoxid in Athylbenzol werden mit 100 g Cyclohexen und 6-g Katalysator eine Stunde am RUckfluß gekocht, Hydroperoxidumsatz 88 %.
  • Cyclohexenoxid-Ausbeute: 99 %, bezogen auf umgesetztes Cyclohexen.

Claims (1)

  1. Patentanspruch
    Verfahren zur Herstellung von Epoxiden durch Umsetzung eines organischen Hydroperoxids mit einer olefinisch ungesättigten Verbindung in Gegenwart eines Katalysators, der als katalytisch wirksamen Bestandteil ein Metall bzw. eine Metallverbindung aus der Gruppe der Elemente der Gruppen IVB, VB oder VIB des Periodensystems der Elemente auf einem festen, im Reaktionsgemisch unlöslichen Träger enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die erfinderische Besonderheit darin besteht, daß man als Katalysator eine Substanz wählt, die den katalytisch wirksamen Bestandteil auf einem organischen Ionenaustauscher als Träger enthält.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4602100A (en) * 1983-10-18 1986-07-22 Bp Chemicals Limited Organo metallic complexes and the use thereof in epoxidation of olefins

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4602100A (en) * 1983-10-18 1986-07-22 Bp Chemicals Limited Organo metallic complexes and the use thereof in epoxidation of olefins

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