DE2504980B2

DE2504980B2 - Verfahren zur herstellung von 2-acetoxypropionaldehyd

Info

Publication number: DE2504980B2
Application number: DE19752504980
Authority: DE
Inventors: Christian Dr. 5000Köln; Scharfe Gerhard Dr. 5090 Leverkusen Rasp
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1975-02-06
Filing date: 1975-02-06
Publication date: 1976-11-25
Also published as: DE2504980A1

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 2-Acetoxypropionaldehyd durch Um-Setzung von Vinylacetat mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff.

Es ist bekannt. Vinylacetat mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff in Gegenwart von Dicobaltoktacarbonyl als Katalysator zu Acetoxypropionaldehyd umzusetzen. Bei dem Verfahren wird eine Ausbeute von 30% an 2-Acetoxypropionaldehyd und von 22% an 3-Acetoxypropionaldehyd erhalten (vgl. J. Am. Chem. Soc. 71, S. 3051 -3055 [1949]).

2-Acetoxypropionaldehyd ist ein organisches Zwisrhenprodukt, aus dem man in bekannter Weise durch Hydrierung 2-Acetoxypropanol und durch nachfolgende Hydrolyse 1,2-Propandiol erhalten kann (vgl. Bull. Soc. Chim. de France, 1955, S. 980). 1,2-Propandiol kann als Kühlmittel oder als Ausgangsprodukt zur Herstellung von Polyäthern und Polyesterharzen verwendet werden (vgl. GB-PS 11 24 862).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Umsetzung von Vinylacetat mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff die Ausbeute an 2-Acetoxypropionaldehyd gegenüber den Ergebnissen entsprechend dem Stand der Technik zu erhöhen.

Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von 2-Acetoxypropionaldehyd durch katalytische Umsetzung von Vinylacetat mi.t Kohlenmonoxid und Wasserstoff in Gegenwart eines Lösungsmittels bei erhöhter Temperatur und bei erhöhtem Druck gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Umsetzung in Anwesenheit einer Carbonylverbindung des Rhodiums als Katalysator durchführt, die man ggf. vor der Umsetzung mit Vinylacetat aus Verbindungen des Rhodiums durch eine Behandlung mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck herstellt.

Die Umsetzung von Vinylacetat mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff wird im allgemeinen so durchgeführt, daß das Vinylacetat bei Temperaturen von 50 — 200⁰C und einem Druck von 50 — 500 bar in Gegenwart des Katalysators mit einem Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff behandelt wird. Geeignete Arbeitsbedingungen für die Umsetzung sind z. B.: 130 — 180⁰C, 100 — 300 bar und ein Verhältnis Kohlenmonoxid : Wasserstoff wie 2:1 öis 1:2 Mol, ferner Verweilzeiten von 1 - 60 Minuten. Es ist vorteilhaft, für eine gute Durchmischung von Gasphase und Flüssigphase zu sorgen. Die Umsetzung kann in Gegenwart von Lösungsmitteln erfolgen. Geeignete Lösungsmittel sind unter Reaktionsbedingungen inerte Lösungsmittel, beispielsweise unter Reaktionsbedingungen inerte flüssige Kohlenwasserstoffe. Besonders geeignet sind Xylole, Toluol und Cyclohexan. Als Katalysatoren werden Carbonylverbindungen des Rhodiums verwendet, beispielsweise Rh(CO)₂Cl und Rh₂(CO)₈, die unter Reaktionsbedingungen ganz oder teilweise in Rhodiumcarbonylwasserstoffe, beispielsweise HRh(CO)₄, umgewandelt werden.

Als Lösungsmittel sind z. B. geeignet inerte Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Xylol, Cyclohexan. Geeignete Arbeitsbedingungen für die Herstellung des Katalysators sind z. B. Temperaturen von 100 - 200⁰C, Drücke von 100 — 300 bar, ein Verhältnis Wasserstoff : Kohlenmonoxid von 1 :2 bis 2 :1 Mol, z. B. 1 :1 Mol, und Verweilzeiten von 1 — 60 Minuten. Beim Arbeiten in Gegenwart eines Lösungsmittels kann soviel Lösungsmittel verwendet werden, daß eine Katalysatorlösung erhalten wird, die 0,0001 bis 1 Gew.-%, z. B. 0,01 bis 0,1 Gew.-%, Katalysator, gerechnet als Rhodium, enthält. Es ist vorteilhaft, Vinylacetat und Katalysatorlösung kontinuierlich in einen Reaktor einzupumpen, in dem bei Temperaturen von beispielsweise 100 - 200⁰C, vorzugsweise 130 160° C. mit Kohlenmonoxid, und Wasserstoff bei einem Druck von beispielsweise 100 — 300 bar die Umsetzung zu 2-Acetoxypropionaldehyd erfolgt. Für die Herstellung des Katalysators kann von den verschiedensten Verbindungen des Rhodiums ausgegangen werden. Beispielsweise seien genannt. Rhodium-III-oxidhydrat. Rhodium-IIl-acetat, Rhodiumacetylacetonat, Rhodium-111 -chlorid, Rhodiumdicarbonylchlorid.

Die Konzentration des Katalysators im Reaktionsgemisch kann in weiten Grenzen variiert werden. Sie kann 0.0001 - 1 Gew.-%, z. B. 0,001 — 0,1 Gew.-%, bezogen auf die flüssige Phase im Reaktor, betragen. Bei der Umsetzung kann das Vinylacetat teilweise oder vollständig umgesetzt werden, die Umsetzung kann 90 - 100%. beispielsweise 90 - 99 oder 99 - 99,9% betragen. Bei der Umsetzung bildet sich als Hauptprodukt 2-Acetoxypropionaldehyd. je nach den Arbeitsbedingungen kann sich aus dem 2-Acetoxypropionaldehyd 2-Acetoxypropanol bilden. Diese zweite Reaktion ist dann nicht von Nachteil, wenn 2-Acetoxypropionaldehyd im weiteren Verlauf der Verarbeitung durch Hydrierung in 2-Acetoxypropanol übergeführt werden soll.

Als Nebenprodukte können bei der Umsetzung 3-Acetoxypropionaldehyd. 3-Acetoxypropanol, Acrolein, Propionaldehyd und Essigsäure auftreten.

Nach beendeter Umsetzung kann man den Katalysator, beispielsweise durch eine Behandlung mit Wasserstoff unter Druck bei erhöhter Temperatur, in eine nicht flüchtige Form umwandeln und dann durch mechanische Abtrennung und/oder Destillation ein im wesentlichen aus 2-Acetoxpropionaldehyd bestehendes Produkt von dem Katalysator abtrennen. Aus dem so erhaltenen Produkt kann man, sofern dies erwünscht ist, 2-Acetoxypropionaldehyd in reiner Form gewinnen, z. B. durch Destillation. Die Verwendung des neuen Katalysators auf Basis Rhodium gestattet gegenüber der Verwendung von Kobaltverbindungen entsprechend dem Stand der Technik eine wesentliche Verbesserung in der Ausbeute an 2-Acetoxypropionaldehyd.

Beispiel

20 mg Rhodiumtrichlorid werden in 200 ml o-Xylol in einem Autoklaven bei 170⁰C 30 Minuten lang bei 250 bar mit einem Kohlenmonoxid/Wasserstoff-Gemisch im molaren Verhältnis 1 :1 unter Rühren umgesetzt Anschließend wird die Temperatur auf 135° C erniedrigt Im Verlauf von 20 Minuten werden 200 g Vinylacetat zugepumpt Die Umsetzung wird bei 135° C und 180 bar durchgeführt 40 Minuten nach Beendigung des Einpumpens wird auf Raumtemperatur abgekühlt und entspannt Vom eingesetzte» Vinylacetat haben sich 99,7% umgesetzt Das Reaktionsgemisch wird unter vermindertem Druck fraktiomert destilliert 2-Aceioxypropionaldehyd wird in einer Menge von 229 g erhalten, entsprechend einer Ausbeute von 85%. 3-Acetoxypropionaldehyd wird in einer Menge von 16 g erhalten, entsprechend einer Ausbeute von 6%.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Hersteilung von 2-Acetoxypropionaldehyd durch katalytische Umsetzung von Vinylacetat mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff in Gegenwart eines Lösungsmittels bei erhöhter Temperatur und bei erhöhtem Druck, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Anwesenheit einer Carbonylverbindung des Rhodiums als Katalysator durchführt, die man ggf. vor der Umsetzung mit Vinylacetat aus Verbindungen des Rhodiums durch eine Behandlung mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck herstellt «5