DE2556206C3 - Process for the production of terephthalaldehyde - Google Patents

Process for the production of terephthalaldehyde

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DE2556206C3 DE19752556206 DE2556206A DE2556206C3 DE 2556206 C3 DE2556206 C3 DE 2556206C3 DE 19752556206 DE19752556206 DE 19752556206 DE 2556206 A DE2556206 A DE 2556206A DE 2556206 C3 DE2556206 C3 DE 2556206C3
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/41Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by hydrogenolysis or reduction of carboxylic groups or functional derivatives thereof

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Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung des Verfahrens zur Herstellung von Terephthalaldehyd durch Reduktion von Terephthaloylchlorid mit Wasserstoff in Gegenwart von Edelmetallkatalysatoren und schwefelhaltigen Reglern.The present invention is an improvement of the process for the production of Terephthalaldehyde by reducing terephthaloyl chloride with hydrogen in the presence of noble metal catalysts and sulphurous regulators.

Die Reduktion von Säurechloriden zu den entsprechenden Aldehyden und von Terephthaloylchlorid zu Terephthalaldehyd in Gegenwart von Edelmetallkalalysatoren durch Wasserstoff ist unter dem Namen Rosenmund-Reduktion in der Literatur seit langem bekannt. Besonders charakteristisch für das Verfahren ist die Verwendung eines Katalysators, dessen Aktivität durch Zusatz schwerflüchtiger Schwefelverbindungen, auch Regler genannt, soweit herabgesetzt ist, daß die Reaktionsgeschwindigkeit der Reduktion der gebildeten Aldehyde zu Alkoholen und Kohlenwasserstoffen gegenüber der Hydrogenolyse der Säurechloride sehr stark herabgesetzt wird.The reduction of acid chlorides to the corresponding aldehydes and of terephthaloyl chloride to Terephthalaldehyde in the presence of precious metal analyzers by hydrogen is under the name Rosenmund reduction in the literature for a long time known. The use of a catalyst and its activity is particularly characteristic of the process by adding low-volatility sulfur compounds, also called regulators, is reduced to such an extent that the Rate of reaction of the reduction of the aldehydes formed to alcohols and hydrocarbons compared to the hydrogenolysis of the acid chlorides is very much reduced.

Wesentlich für die technische Verwertbarkeit des Reduktionsverfahrens ist eine häufige Wiederverwendung des eingesetzten Edelmetallkatalysators. Bei der Reduktion von Tcrephthaloylchlorid hat es sich gezeigt, daß beim diskontinuierlichen Arbeiten nach wenigen Chargen die Aktivität des Katalysators stark abnimmt. Durch Erhöhung der Temperatur auf 1200C ist es dann zwar möglich, noch einige Chargen mit dem Katalysator durchzuführen, jedoch geht bei diesen hohen Temperaturen die Ausbeute an Terephthalaldehyd stark zurück.Frequent reuse of the noble metal catalyst used is essential for the technical usability of the reduction process. In the case of the reduction of trephthaloyl chloride, it has been shown that, when working discontinuously, the activity of the catalyst decreases sharply after a few batches. By increasing the temperature to 120 ° C., it is then possible to carry out a few more batches with the catalyst, but at these high temperatures the yield of terephthalaldehyde falls sharply.

Es ist auch schon bekannt, die Reduktion des Terephthaloylchlorids in der Weise durchzuführen, daß das Säurechlorid und der schwefelhaltige Regler in einem hoensiedenden organischen Lösungsmittel gelöst vorliegen und durch diese Lösung Wasserstoff in Gegenwart von Katalysatoren durchgeleitet wird. Bei dieser Arbeitsweise gemäß der DE-OS 16 43 639 nimmt jedoch die Aktivi'ät d<;s Katalysators schnell ab, so daß nur wenige Ansätze mit dem gleichen Katalysator gefahren werden können.It is also already known to carry out the reduction of the terephthaloyl chloride in such a way that the acid chloride and the sulfur-containing regulator dissolved in a high-boiling organic solvent are present and hydrogen is passed through this solution in the presence of catalysts. at However, this procedure according to DE-OS 16 43 639 decreases the Aktivi'ät d <; s catalyst quickly, so that only a few approaches can be carried out with the same catalyst.

Es wurde nun gefunden, daß man die Aktivität des Katalysators über eine wesentlich längere Zeit erhalten kann, wenn man das Verfahren zur Herstellung von Terephthalaldehyd, bei dem eine Lösung von Terephthaloylchlorid und schwefelhaltigen Zuschlagstoffen in hochsiedenden organischen Lösungsmitteln der Hydrogenolyse mittels Wasserstoff in Gegenwart von lidelmetall-Katalysatoren unterworfen sind, so durchführt, daß man die Lösung während 1 bis 6 Stunden auf Temperaturen zwischen 90°C und dem Siedepunkt der Losung erhitzt.It has now been found that the activity of the catalyst can be maintained over a significantly longer period of time can, if one considers the process for the preparation of terephthalaldehyde, in which a solution of terephthaloyl chloride and sulfur-containing additives in high-boiling organic solvents from hydrogenolysis are subjected to hydrogen in the presence of lidelmetall catalysts, that the solution for 1 to 6 hours at temperatures between 90 ° C and the boiling point of Solution heated.

Die Dauer des Erhitzens in dem verwendeten Lösungsmittel soll möglichst eine Stunde nicht unterschreiten. Ein Erhitzen von mehr als 6 Stunden ist zwar prinzipiell möglich, bringt aber keinen zusätzlichen Effekt. Vorzugsweise wird unte etwa 3 Stunden erhitztThe duration of the heating in the solvent used should, if possible, not be less than one hour. Heating for more than 6 hours is possible in principle, but does not bring any additional Effect. Heating is preferably carried out for about 3 hours

Bei Anwendung dieser Arbeitsweise läßt sich der Edelmetall-Katalysator mindestens drei Mal so lange einsetzen wie ohne diese zusätzliche Behandlung, ohne daß seine Aktivität merklich nachläßtUsing this procedure, the noble metal catalyst lasts at least three times as long start as without this additional treatment, without its activity noticeably decreasing

Als Lösungsmittel eignen sich prinzipiell alle organischen Lösungsmittel, in denen TerephthaloylchloridIn principle, all organic solvents in which terephthaloyl chloride are suitable as solvents

ίο löslich ist und die durch Wasserstoff in Anwesenheit der Katalysatoren nicht angegriffen werden. Der Siedepunkt der Lösungsmittel sollte oberhalb 800C liegen. Geeignete Lösungsmittel sind z. B. aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol, die Xylole oder Äthylbenzol. Es können aber auch andere Lösungsmittel eingesetzt werden, sofern diese unter den Reaktionsbedingungen sich nicht verändern und die Siedetemperatur genügend hoch liegt Als Beispiel sei Dioxan genanntίο is soluble and which are not attacked by hydrogen in the presence of the catalysts. The boiling point of the solvent should be above 80 0C. Suitable solvents are e.g. B. aromatic hydrocarbons such as toluene, the xylenes or ethylbenzene. However, other solvents can also be used, provided these do not change under the reaction conditions and the boiling temperature is sufficiently high. Dioxane is an example

Die Lösungsmittel können von technischer QualitätThe solvents can be of technical quality

2(i sein; zusätzliche Reinigungsverfahren, wie sie von F. Zymalkowski (in dem Buch »Katalytische Hydrierungen«, F. Enke Verlag, Stuttgart, 1965, Seite 171) empfohlen werden, sind nicht erforderlich.
Als Katalysator dient ein an sich bekanntes, poröses Trägermaterial, wie Kohle, y-AhOj oder BaSO+, auf dem das Edelmetall (vorzugsweise Palladium), in feinverteilter Form als Metall niedergeschlagen ist. Der Metallgehalt der Katalysatoren liegt zwischen 2,5 und 10 Gew.-%, bevorzugt jedoch zwischen 4,5 und 5,5
2 (be i; additional purification methods as recommended by F. Zymalkowski (in the book "Katalytische Hydrierungen", F. Enke Verlag, Stuttgart, 1965, page 171) are not required.
The catalyst used is a porous carrier material known per se, such as carbon, γ-AhOj or BaSO +, on which the noble metal (preferably palladium) is deposited in finely divided form as metal. The metal content of the catalysts is between 2.5 and 10% by weight, but preferably between 4.5 and 5.5

«ι Gew.-%. Die Menge der Katalysatoren beträgt, bezogen auf das eingesetzte Terephthaloylchlorid, 0,5 bis 10 Gew.-°/o, vorzugsweise 4 bis 5 Gew.-%.«Ι% by weight. The amount of the catalysts, based on the terephthaloyl chloride used, is 0.5 to 10% by weight, preferably 4 to 5% by weight.

Als Regulatoren werden die bei der katalytischen Reduktion von Säurechloriden zu Aldehyden bekanntenKnown regulators are those used in the catalytic reduction of acid chlorides to aldehydes

π schwefelhaltigen Substanzen eingesetzt, wie z. B. Chinolin-Schwefel, Thioharnstoff, Mercaptobenzthiazol oder Thiochinanthren. Der bevorzugte Regler ist Chinolin-Schwefel, ein dem Fachmann bekanntem Regulator aus technischem Thiochinanthren, der in oben genanntem Buch von Zymalkowski auf Seite 172 beschrieben ist. Die Menge der Regulatoren kann zwischen 0,1 und 2 Gew.-%, bezogen auf den eingesetzten Katalysator, schwanken. Bevorzugt werden 0,8 bis 1,5 Gew.-% eingesetzt.π sulfur-containing substances used, such as. B. Quinoline sulfur, thiourea, mercaptobenzothiazole or thioquinanthrene. The preferred regulator is Quinoline-sulfur, a regulator known to the person skilled in the art from technical thioquinanthrene, which is described in in the above-mentioned book by Zymalkowski on page 172. The amount of regulators can between 0.1 and 2% by weight, based on the catalyst used, vary. To be favoured 0.8 to 1.5 wt .-% used.

■π Die Durchführung des Verfahrens erfolgt im allgemeinen in der Weise, daß eine Lösung von Terephthaloylchlorid in dem Lösungsmittel hergestellt wird, deren Konzentration nicht zu hoch sein soll. Der bevorzugte Konzentrationsbereich liegt zwischen 15 und 25■ π The procedure is carried out in general in such a way that a solution of terephthaloyl chloride in the solvent is prepared, their Concentration shouldn't be too high. The preferred concentration range is between 15 and 25

in Gew.-%; es sind jedoch auch Konzentrationen bis zu etwa 40 Gew.-% cinsetzbar. In dem Lösungsmittel wird dann noch der Regulator gelöst und das Gemisch, gegebenenfalls unter Rückfluß, auf Temperaturen zwischen 90°C und dem Siedepunkt der Lösung erhitzt.in% by weight; however, there are also concentrations up to about 40% by weight can be used. In the solvent is then the regulator is still dissolved and the mixture, optionally under reflux, to temperatures heated between 90 ° C and the boiling point of the solution.

Ti Anschließend wird der Katalysator hinzugefügt und das Terephthaloylchlorid durch Durchleiten von Wasserstoff durch die Lösung in an sich bekannter Weise zu dem Aldehyd reduziert. Die Reduktion wird bevorzugt bei Temperaturen zwischen 80 und 1100C durchgeführt.Ti The catalyst is then added and the terephthaloyl chloride is reduced to the aldehyde by passing hydrogen through the solution in a manner known per se. The reduction is preferably carried out at temperatures between 80 and 110 0 C.

wi Die dabei entstehende gasförmige Salzsäure wird in einer Vorlage aufgefangen. Das Ende der Reaktion läßt sich leicht am Nachlassen bzw. Aufhören der HCI-Entwicklung erkennen.wi The resulting gaseous hydrochloric acid is converted into a template. The end of the reaction can easily be seen from the decrease or cessation of the HCl development recognize.

Beispielexample

Es werden 900 Gew.-Teile Xylol und 203 Gew.-Teile Terephthaloylchlorid mit 0,1 Gew.-Teilen Chinolin-There are 900 parts by weight of xylene and 203 parts by weight of terephthaloyl chloride with 0.1 parts by weight of quinoline

Schwefel während 3 Stunden auf 1000C erhitzt Die Lösung wird anschließend zu 10 Gew.-Teilen eines Katalysators gegeben, der aus AI2O3 besteht auf dem 5 Gew.-% metallisches Palladium niedergeschlagen ist Daraufhin wird unter kräftigem Rühren bei 90 bis 100" C eine Wasserstoffmenge von 1251 pro Stunde eingeleitet Das verdampfende Xylol wird in einem Rückflußkühler kondensiert und wieder in das Reaktionsgefäß zurückgeleitet Das Wasserstoff-HCl-Gemisch wird durch eine Absorptionsanlage geleitet wo der Chlorwasserstoff durch Titration mit NaOH bestimmt wird. Nach 2,5 Stunden ist 95% der theoretisch möglichen Menge Chlorwasserstoff abgespalten.Sulfur for 3 hours at 100 0 C heats the solution is then added to 10 parts by weight of a catalyst consisting of AI2O3 is at the 5 wt .-% of metallic palladium is deposited Subsequently, with vigorous stirring at 90 to 100 "C a An amount of hydrogen of 125 liters per hour is introduced The evaporating xylene is condensed in a reflux condenser and returned to the reaction vessel The hydrogen-HCl mixture is passed through an absorption unit where the hydrogen chloride is determined by titration with NaOH. After 2.5 hours 95% of the split off theoretically possible amount of hydrogen chloride.

Es wird nun heiß vom Katalysator abfiltriert und 700 Gew.-Teile Xylol werden abgedampft Der anhaftende Chlorwasserstoff und nicht umgesetztes Säurechlc-id werden durch Extraktion mit einem Oberschuß an NaHCOj-Lösung beseitigt Beim Abkühlen der verbleibenden Xyloliösung kristallisiert der Terephthalaldehyd mit einer Reinheit von über 99% aus.The catalyst is then filtered off while hot and 700 parts by weight of xylene are evaporated Hydrogen chloride and unreacted acid chloride are extracted with an excess NaHCOj solution eliminated. When the remaining xylene solution cools, the terephthalaldehyde crystallizes with a purity of over 99%.

Aus der Mutterlauge und der Bicarbonatlösung läßt sich eine weitere Fraktion Terephthalaldehyd gewinnen mit einer Reinheit die unter 96% liegt; bei der Berechnung der Ausbeute (siehe Tabelle) wird diese Nachfällung nicht berücksichtigtAnother fraction of terephthalaldehyde can be obtained from the mother liquor and the bicarbonate solution with a purity of less than 96%; when calculating the yield (see table) this Post-precipitation not taken into account

Der abfiltrierte und ausgewaschene Katalysator wird in weiteren Ansätzen, die in vollkommen analoger Weise durchgeführt werden, weiter verwendet. Aus der folgenden Tabelle gehen die Ausbeuten in Abhängigkeit von der Zahl der Rückführungen des Katalysators jo hervor.The filtered and washed out catalyst is used in further approaches that are completely analogous Way to be carried out, further used. The following table shows the yields as a function from the number of returns of the catalyst jo.

Bei einer Vergleichsserie wurden Xylol, Säurechlorid und Regler nicht auf 100° C erhitzt, sondern sofort zum Katalysator gegeben und mit Wasserstoff reduziert. Die weitere Verfahrensdurchführung erfolgte vollkommen y, analog den oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Versuchen.In a comparative series, xylene, acid chloride and regulator were not heated to 100 ° C, but immediately added to the catalyst and reduced with hydrogen. The rest of the process was carried out completely y, analogously to the experiments according to the invention described above.

VerVer Laufzeitrunning time Ausbeuteyield VergleichsserieComparative series suchsearch bis 95%
Umsatz
up to 95%
sales
Lauizeit Ausbeute
(bis 95%
Lauizeit yield
(up to 95%
Umsatz)Sales) (Std.)(Hours.) (Gew.-%)(Wt .-%) (Std.) (Gew.-%)(Hrs.) (Wt .-%)

2,5 3,5 4,0 4,1 4,3 4,7 5,1 5,3 5.4 5,8 5,8 6,8 6,4 6,8 6,6 7,5 6,8 6,8 6,8 6,8 6,3 7,5 7,2 7,0 7,5 7,82.5 3.5 4.0 4.1 4.3 4.7 5.1 5.3 5.4 5.8 5.8 6.8 6.4 6.8 6.6 7.5 6.8 6.8 6.8 6.8 6.3 7.5 7.2 7.0 7.5 7.8

62 62 66 66 68 68 69 68 69 67 67 68 68 70 70 69 67 68 68 69 70 69 71 68 68 6962 62 66 66 68 68 69 68 69 67 67 68 68 70 70 69 67 68 68 69 70 69 71 68 68 69

3,03.0

4,54.5

5,05.0

6,56.5

8,08.0

9,0 10,3 12,49.0 10.3 12.4

Umsatz blieb bei 75% stehenConversion remained at 75%

64 67 68 69 69 70 68 66 3564 67 68 69 69 70 68 66 35

Serie abgebrochen, obwohl der Katalysator noch teilweise intakt warSeries canceled although the catalytic converter was still partially intact

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung von Terephthalaldehyd, bei dem eine Lösung von Terephthaloylchlorid und schwefelhatigen Zuschlagstoffen in hochsiedenden organischen Lösungsmitteln der Hydrogenolyse mittels Wasserstoff in Gegenwart von Edelmetall-Katalysatoren unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung vor der Hydrogenolyse während 1 bis 6 Stunden auf Temperaturen zwischen 90° C und dem Siedepunkt der Lösung erhitztProcess for the production of terephthalaldehyde, in which a solution of terephthaloyl chloride and sulfur-containing additives in high-boiling organic solvents of hydrogenolysis using hydrogen in the presence of noble metal catalysts is subjected, characterized in that the solution before the Hydrogenolysis for 1 to 6 hours to temperatures between 90 ° C and the boiling point the solution heated
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