DE2521470A1 - PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF VINYLESTER EPOXIDES - Google Patents
PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF VINYLESTER EPOXIDESInfo
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Description
"Verfahren zur Herstellung von Vinylesterepoxiden""Process for the production of vinyl ester epoxides"
Die Erfindung "bezieht sich auf ein wirtschaftlich günstiges Verfahren zur Herstellung von Epoxiden von Vinylestern der allgemeinen Formel:The invention "relates to an economically beneficial one Process for the preparation of epoxides of vinyl esters of the general formula:
CHCH
OCOROCOR
worin R ein Alkyl-, Arylalkyl-, Aryl- oder Cycloalkylrest ist; diese Verbindungen werden verwendet zur Herstellung von Glykolaldehyd durch Hydrolyse und dieser ist seinerseits ein Zwischenprodukt für die Synthese von Lösungsmitteln, Kunststoffen, d,£-Serin usw. .wherein R is an alkyl, arylalkyl, aryl or cycloalkyl radical is; these compounds are used to produce glycolaldehyde by hydrolysis and this in turn is an intermediate for the synthesis of solvents, plastics, d, £ -serine, etc.
Was die Herstellung von d,£-Serin betrifft, die mit Hilfe der Strecker-Reaktion und ihrer Varianten erfolgt, so kann die Reaktion mit Vorteil unmittelbar an dem erfindungsgemäßAs for the preparation of d, £ -sine made with the help If the Strecker reaction and its variants takes place, the reaction can advantageously be carried out directly on that according to the invention
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hergestellten Vinylesterepoxid durchgeführt werden, da die Hydrolyse zu Glykolaldehyd aufgrund der alkalischen Bedingungen der Reaktion selbst in situ verläuft.produced vinyl ester epoxide are carried out because the hydrolysis to glycolaldehyde takes place in situ due to the alkaline conditions of the reaction itself.
Es ist bekannt, daß man Vinylacetatepoxid durch Epoxidierung des Vinylacetates mit Hilfe von Perbenzoesäure herstellen kann (B.S. Gorton und J.A. Reeder, J.Org.Chem., 27, 2920 1962). It is known that vinyl acetate epoxide can be obtained by epoxidation of vinyl acetate can be produced with the help of perbenzoic acid (B.S. Gorton and J.A. Reeder, J.Org.Chem., 27, 2920 1962).
Das Verfahren ist jedoch unwirtschaftlich, da die Kosten für die Perbenzoesäure relativ hoch sind und man nur niedrige Ausbeuten (25 %) erzielt.However, the process is uneconomical because the cost of the perbenzoic acid is relatively high and one only low yields (25%) achieved.
Dagegen verläuft beim vorliegenden Verfahren die Epoxidierung der Ausgangsverbindung mit hoher Ausbeute mit Hilfe von Peressigsäure (vorausgesetzt, daß diese frei von unerwünschten Beimengungen, wie Wasser, Wasserstoffperoxid, Alkoholen und starken Sauren ist), die zu wesentlich geringeren Gestehungskosten dadurch, im. technischen Maßstab hergestellt werden kann, daß man eine Lösung von Acetaldehyd in einem inerten Lösungsmittel mit molekularem Sauerstoff oxidiert. Diese Reaktion verläuft nach folgendem Schema:In contrast, in the present process, the epoxidation of the starting compound proceeds with high yield with the aid of peracetic acid (provided that it is free of undesirable additions such as water, hydrogen peroxide, alcohols and strong acids), which results in significantly lower production costs . can be produced on an industrial scale by oxidizing a solution of acetaldehyde in an inert solvent with molecular oxygen. This reaction proceeds according to the following scheme:
GH0= CH-O-COR + CH2 COOOH -* CH0 - CH - 0 COR + CH-,COOHGH 0 = CH-O-COR + CH 2 COOOH - * CH 0 - CH - 0 COR + CH-, COOH
3 2 3 3 2 3
X 0 / X 0 /
und wird bei Temperaturen zwischen -20 und +500C, vorzugsweise bei etwa O0C durchgeführt.and is carried out at temperatures between -20 0 C and +50 0 C, preferably at about O.
Um bei der Epoxidierung mit Essigsäure gute Ausbeuten zu erhalten, muß man vorsichtig in Anwesenheit eines starken Überschusses an Vinylester arbeiten, um zu vermeiden, daß der so gebildete Epoxyvinylester im Verlauf der Reaktion mit der Essigsäure reagiert.In order to obtain good yields in the epoxidation with acetic acid, care must be taken in the presence of a strong one Working excess vinyl ester in order to avoid that the epoxy vinyl ester thus formed in the course of the reaction reacts with the acetic acid.
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_ 3 —_ 3 -
Der starke Überschuß an Vinylester ermöglicht das Arbeiten in einem so weit verdünnten System, daß die Reaktion des Epoxide mit der Essigsäure unterdrückt wird, ohne daß gleichzeitig die Epoxidierung selbst verlangsamt wird, da das Verdünnungsmittel die Basis dieser Reaktion darstellt.The large excess of vinyl ester makes it possible to work in such a dilute system that the epoxides react is suppressed with the acetic acid, without the epoxidation itself is slowed down at the same time, since the diluent is the basis of this reaction.
in Anwesenheit Die Reaktion wird vorzugsweise durch geführt/von Spuren eines üblichen Radikalabfängers, wie z.B. 4,V-Thiodi-(6-tbutyl-3-methylphenol); 2,6-Di-t-butyl-4-methylphenol; Dilauryl-3»3'-thiodipropionat oder Distearyl-3,3'-thiodipropionat. in presence The reaction is preferably carried out by / by traces a common radical scavenger such as 4, V-thiodi- (6-t-butyl-3-methylphenol); 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol; Dilauryl 3 »3'-thiodipropionate or distearyl 3,3'-thiodipropionate.
Auf diese Weise verläuft die Umsetzung quantitativ und man erhält das reine Produkt je nach Art der Reinigung und Isolierung in einer Ausbeute von mindestens 65 %5 die durch Aufarbeitung der Filtrate usw. auf bekannte Weise noch wesentlich erhöht werden kann.In this way, the reaction proceeds quantitatively and gives the pure product, depending on the type of purification and isolation in a yield of at least 65% 5 which can still be substantially increased by work-up of the filtrates, etc. in a known manner.
Das Verfahren wird anhand eines Beispiels, das keinen einschränkenden Sinn besitzt, näher erläutert.The method is explained in more detail using an example that is not restrictive.
Be i s ρ i e 1Be i s ρ i e 1
Zwecks Herstellung von Vinylacetatepoxid aus Vinylacetat mit Hilfe von Peressigsäure versetzt man 56 ml (52 g, 0,605 Mol) auf 0°0 gekühltes Vinylacetat mit Spuren eines Radikal-Abfangmittels (z.B. von 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol) und fügt 7 ml einer 5i3-molaren Lösung (entsprechend 37 mMol) Peressigsäure in Essigsäure zu.For the preparation of vinyl acetate epoxide from vinyl acetate with the aid of peracetic acid, 56 ml (52 g, 0.605 mol) are added vinyl acetate cooled to 0 ° 0 with traces of a radical scavenger (e.g. of 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol) and add 7 ml of a 5i3 molar solution (corresponding to 37 mmol) of peracetic acid in acetic acid.
Die Peressigsäurelösung wurde nach dem Verfahren von Y.Ogata und Y. Sawaki in Tetrahedron, 23, 3327 (1967) hergestellt durch alkalische Perhydrolyse von Essigsäureanhydrid in Wasser (in Abwesenheit von Methanol) in Anwesen-The peracetic acid solution was prepared according to the method of Y. Ogata and Y. Sawaki in Tetrahedron, 23, 3327 (1967) by alkaline perhydrolysis of acetic anhydride in water (in the absence of methanol) in the presence
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heit von Mg SO^ . 7 HpO und nachfolgendem Ansäuern m t HoSO^,, wobei die Persäure zusammen mit der Essigsäure mehrfach mit CHpCIp extrahiert und zum Schluß das Lösungsmittel unter Atmosphärendruck in einer 1 m-Vigreuxkolonne abgetrieben wird; man erhält auf diese Weise eine konzentrierte Lösung der Persäure in Essigsäure, die frei von unerwünschten Verunreinigungen ist.name of Mg SO ^. 7 HpO and subsequent acidification m t HoSO ^ ,, being the peracid together with the acetic acid extracted several times with CHpCIp and finally the solvent is driven off under atmospheric pressure in a 1 m Vigreux column; in this way one gets a concentrated one Solution of the peracid in acetic acid that is free from undesirable impurities.
Das obige Gemisch wurde 7 Tage bei 0° in einem geschlossenen Gefäß stehengelassen. In diesem Stadium zeigt ein gaschromatographischer Test anhand einer Standardkurve des Reaktionsgemisches eine wesentliche Ausbeute an Vinylacetatperoxid, berechnet auf die angewandte Persäure. Dann wurden dem Reaktionsgemisch 9»25 g Natriumbicarbonat zugefügt und die Suspension unter Schutz gegen die atmosphärische Feuchtigkeit bei Raumtemperatur 3 Stunden lang kräftig gerührt. Hierdurch wird fast die gesamte Essigsäure entfernt, ohne daß Epoxid verloren geht.The above mixture was allowed to stand in a closed vessel at 0 ° for 7 days. At this stage a gas chromatography shows Test using a standard curve of the reaction mixture a substantial yield of vinyl acetate peroxide, calculated on the peracid used. Then 9-25 g of sodium bicarbonate were added to the reaction mixture and the suspension was vigorously stirred for 3 hours at room temperature, protected from atmospheric moisture. This will remove almost all of the acetic acid without losing epoxy.
Dann wurde die Suspension filtriert und der FiIterrückstand mit etwasMethylenchlorid ausgewaschen. Um das Vinylacetat und das Methylenchlorid zu entfernen, wurden die vereinigten Filtrate bei etwa 20 mmHg und 15°G fraktioniert destilliert. Der Kolben war dabei mit eines Liebig-Büekflufikülilea? ausgerüstet, der mit Raschig-Eingen gefüllt war und in dem Wasser von 10°C zirkulierte; die Vorlage war mit flüssiger Luft gekühlt. Auf diese Weise erhielt man einen teilweisen Rückfluß, der eine geeignete Fraktionierung sicherstellt. Am Ende der Destillation blieben 3>93 6 Epoxid von 81 % Reinheit zurück, was 84 % der theoretischen Ausbeute entsprach; der Rest war zusammen mit dem Vinylacetat, dem Methylenchlorid und Spuren von Essigsäure übergegangen und die Verunreinigungen bestanden aus "Vinylacetat und Essigsäure im Verhältnis von etwa 3^1 sowie Spuren von Monoacetoxyaeetaldehyd. The suspension was then filtered and the filter residue was washed out with a little methylene chloride. To remove the vinyl acetate and methylene chloride, the combined filtrates were fractionally distilled at about 20 mmHg and 15 ° G. The piston was there with a Liebig Büekflufikülilea? equipped, which was filled with Raschig rings and in which water at 10 ° C circulated; the template was cooled with liquid air. In this way a partial reflux was obtained, which ensures proper fractionation. At the end of the distillation, 3> 93 6 epoxide of 81 % purity remained, which corresponded to 84% of the theoretical yield; the remainder had passed over together with the vinyl acetate, the methylene chloride and traces of acetic acid and the impurities consisted of vinyl acetate and acetic acid in a ratio of about 3 ^ 1 and traces of monoacetoxyaeetaldehyde.
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Zur weiteren Reinigung wird der Rückflußkühler abgenommen und der im Kolben verbleibende Rückstand bei etwa 50 mmHg in einem Wasserbad von 200C eingedampft. Durch Unterbrechung dieser Operation, wenn der Rückstand im Kolben 95 % dickes Vinylacetatepoxid ist (wobei der Rest Essigsäure und Spuren von Vinylacetat sind), erhält man das Produkt in einer Menge von 2,58 g, was einer 65%igen Ausbeute (berechnet auf die verwendete Peressigsäure) an reinem Vinylacetatepoxid entspricht.For further purification, the reflux condenser is removed, and the remaining residue in the flask is evaporated at about 50 mm Hg in a water bath at 20 0 C. By interrupting this operation when the residue in the flask is 95% thick vinyl acetate epoxide (the remainder being acetic acid and traces of vinyl acetate), the product is obtained in an amount of 2.58 g, which corresponds to a 65% yield (calculated on the peracetic acid used) corresponds to pure vinyl acetate epoxide.
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