DE2602082A1 - Verfahren zur herstellung von alkylsulfonsaeuren - Google Patents

Verfahren zur herstellung von alkylsulfonsaeuren

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DE2602082A1
DE2602082A1 DE19762602082 DE2602082A DE2602082A1 DE 2602082 A1 DE2602082 A1 DE 2602082A1 DE 19762602082 DE19762602082 DE 19762602082 DE 2602082 A DE2602082 A DE 2602082A DE 2602082 A1 DE2602082 A1 DE 2602082A1
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alkyl
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hydrogen peroxide
reaction
mercaptan
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DE19762602082
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Friedhelm Dr Geiger
Joerg Dr Hensel
Gerd Dr Schreyer
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Evonik Operations GmbH
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Degussa GmbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C309/00Sulfonic acids; Halides, esters, or anhydrides thereof

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Alkylsulfonsäuren
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkylsulfonsäuren durch Oxydation von Alkylmercaptanen oder Dialkyldisulfiden mittels Wasserstoffperoxid in Alkylsulfonsäuren0 Alkylsulfonsäuren sind als starke, nicht oxydierend wirkende Säuren sowohl als Lösungsmittel als auch als Katalysatoren bei Alkylierungs-, Veresterungt und Polymerisations-Reaktionen von Interesse.
  • Es ist bekannt, Alkylsulfonsäuren durch Oxydation von Alkylmercaptan zu erzeugen und als Oxydationsmittel Kaliumpermanganat, Salpetersäure oder Ozon anzuwenden (J.prakt. Chem., 4. Reihe, Band 2 (1955), 241 bis 242). Diese Verfahren sind aufwendig und daher für technische Zwecke wenig brauchbar. Sie ergeben überdies nur mässige Ausbeuten.
  • Es ist ferner bekannt, als Oxydationsmittel Wasserstoffperoxid einzusetzen. Diese Umsetzung verläuft nur unter Schwierigkeiten, es sei denn, dass Carbonsäuren zugegen sind. Es wird folglich die sich aus der Carbonsäure und dem Wasserstoffperoxid bildende Percarbonsäure als das eigentliche wirksame Agens erachtet (J.Org.
  • Chem. 27 (1962), 2853 bis 2858). Nachteilig ist bei diesem Verfahren insbesondere, dass ein Gemisch von Alkylsulfonsäuren mit Carbonsäuren und gegebenenfalls Percarbonsäuren anfällt, aus dem die Alkylsulfonsäuren in vielen Fällen nur schwierig in reiner Form gewonnen werden können.
  • Es ist auch bekannt, die Oxydation der Alkylmercaptane oder gegebenenfalls der Dialkyldisulfide mit Wasserstoffperoxid in einem Medium auszuführen, das entsteht, wenn in Alkylsulfonsäuren als Lösungsmittel Carbonsäuren mittels überschüssigem Wasserstoffperoxid zu Percarbonsäuren umgesetzt und die sich abscheidenden Percarbonsäuren abgetrennt werden (DT.OS 1 668 585). Nachteilig ist bei der Ausführung der Oxydation in diesem Reaktionsmedium, dass dieses merkliche Mengen an Percarbonsäuren enthält, so dass auch in diesem Fall durch Carbonsäuren und gegebenenfalls Percarbonsäuren verunreinigte Alkylsulfonsäuren anfallen.
  • Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von Alkylsulfonsäuren durch Oxydation von Alkylmercaptanen oder Dialkyldisulfiden mittels Wasserstoffperoxid in Alkylsulfonsäuren gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Reaktionsmedium frei von Percarbonsäuren ist. Die bei dem erfindungsgemässen Verfahren anfallenden Alkylsulfonsäuren enthalten zwar Wasser und gegebenenfalls nicht umgesetzte Ausgangssubstanzen, jedoch keine Fremdstoffe. Sie können daher für die meisten Anwendungszwecke unmittelbar eingesetzt werden. Nötigenfalls können die reinen wasserfreien Alkylsulfonsäuren durch eine einfache Destillation gewonnen werden.
  • Erfindungsgemäss wird die Oxydation mittels Wasserstoffperoxid in einem Reaktionsmedium ausgeführt, dass frei von Percarbonsäuren ist, also auch Carbonsäuren nicht enthält. Das dergestalt inerte Reaktionsmedium sind Alkylsulfonsäuren, die gegebenenfalls durch geeignete inerte Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, verdünnt sind. Es werden zweckmässigerweise jeweils diejenigen Alkylsulfonsäuren vorgelegt, deren Herstellung beabsichtigt ist.
  • Vorteilhaft ist es, in das Reaktionsmedium zunächst das Alkylmercaptan oder Dialkyldisulfid einzutragen und dann, erforderlichenfalls in kleinen Anteilen, das Wasserstoffperoxid zuzusetzen. Die Umsetzung tritt, auch bei Raumtemperatur, sofort ein. Sie verläuft schnell und mit hervorragenden Ausbeuten.
  • Das ist überraschend; denn nach früheren Erfahrungen ist in Abwesenheit von Carbonsäuren beziehungsweise Percarbonsäuren die Oxydation mit Wasserstoffperoxid gehemmt und nur unter Schwierigkeiten ausführbar.
  • Unter Alkylmercaptanen werden Verbindungen verstanden, deren Alkylgruppe 1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 6, Kohlenstoffatome aufweist. Als Dialkyldisulfide werden Verbindungen mit 2 bis 20, vorzugsweise mit 2 bis 12, Kohlenstoffatomen eingesetzt.
  • Die Konzentration der wässrigen Wasserstoffperoxidlösungen ist nicht kritisch. So sind die handelsüblichen Lösungen mit einer Konzentration von 25 bis 70 Gewichtsprozent, aber auch mit einer Konzentration bis zu 90 Gewichtsprozent, geeignet.
  • Auch geringere Konzentrationen bis etwa zu 3 Gewichtsprozent kommen in Frage. Bevorzugt werden Lösungen mit einer Konzentration von 10 bis 50 Gewichtsprozent Wasserstoffperoxid eingesetzt.
  • Es ist vorteilhaft1 die erfindungsgemässe Umsetzung bei mindestens der 5fachen Molmenge an Wasser, bezogen auf die eingesetzte Menge an Alkylmercaptan oder Dialkyldisulfid, auszuführen.
  • Dieses Verhältnis von Wasser zu Ausgangsverbindung soll zweckmässigerweise bei Beginn der Reaktion vorliegen, wobei bei der, gegebenenfalls anteilsweisen, Zugabe der wässrigen Wasserstoffperoxidlösung je nach Konzentration der zugegebenen Lösung mehr oder weniger eine Verschiebung zu einer grösseren Wassermenge erfolgen kann.
  • Weiterhin kann man die erfindungsgemässe Umsetzung in Gegenwart von 1 bis 35 Mol- Alkylsulfonsäure, bezogen auf das eingesetzte Alkylmercaptan oder Dialkyldisulfid, durchführen.
  • Die zu oxydierenden Substanzen, Alkylmercaptan oder Dialkyldisulfid, und das Wasserstoffperoxid können in äquivalenten Mengen eingesetzt werden, obgleich auch Uberschüsse, in erster Linie an Wasserstoffperoxid, möglich sind. Vorteilhaft ist es, die erfindungsgemässe Umsetzung mit mindestens der zweifachen, vorzugsweise mindestens der 2,4fachen, Molmenge an Wasserstoffperoxid, bezogen auf die eingesetzte Menge an Alkylmercaptan oder Dialkyldisulfid, durchführen.
  • Die Temperaturen, bei denen das erfindungsgemässe Verfahren ausgeführt wird, hängen von der Art der Durchführung ab: wird eine unter ihren Siedepunkt gekühlte Mischung der Schwefelverbindung und Alkylsulfonsäure - gegebenenfalls in Wasser oder einem anderen inerten Lösungsmittel gelöst - und dann Wasserstoffperoxid hinzugegeben, so muss darauf geachtet werden, dass während der Zugabe des ersten Drittels der äquivalenten Menge von Wasserstoffperoxid eine Temperaturerhöhung huber den Siedepunkt der Reaktionsmischung ausgeschlossen ist. bei zu rascher Temperaturerhöhung lässt sich die Reaktionswärme nicht mehr schnell genug abführen und die Reaktion nicht mehr unter Kontrolle halten.
  • Während des Zufügens der beiden letzten Drittel der äquivalenten Wasserstoffperoxidmenge kann die Temperatur bis zum Siedepunkt des Gemisches ansteigen, d.h., die Zuflussgeschwindigkeit des Wasserstoffperoxids ist gegenüber der ersten Reaktionsphase erhöht.
  • Nach einer anderen Verfahrensvariante werden die Wasserstoffperoxidlösung und die Alkylsulfonsäure in Mischung vorgelegt und dann wird die S-Verbindung eindosiert.
  • Durch Erhitzen setzt die Reaktion ein und wird durch Kühlung und entsprechende Dosiergeschwindigkeit der Schwefelverbindung bei Siedetemperatur gehalten und so zu Ende geführt.
  • Bei kontinuierlicher Durchführung empfiehlt es sich, die Reaktion zweistufig durchzuführen.
  • Hierbei wird die Reaktion nach einer der zuvor genannten Varianten in einem Hauptreaktionsgefäss gestartet und die Reaktanden in stöchiometrischen Mengen zugesetzt. In einem Nachreaktor wird die Reaktion zu Ende geführt.
  • Iri vielen Fällen kann nach Entfernen des überschüssigen Wasserstoffperoxids die Alkylsulfonsäure direkt in der hergestellten Konzentration eingesetzt und verwendet werden. Ist dies nicht der Fall, so wird unter vermindertem Druck zunächst der grösste Teil des Wassers abdestilliert, danach kann unter vermindertem Druck die Reindestillation der Alkylsulfonsäure erfolgen.
  • Hiermit lässt sich leicht ein nahezu 100 96-iges Produkt erzielen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert und beschrieben: Beispiel 1 (nach dem Stand der Technik) Zu 48 g Methylmercaptan in 100 g Wasser werden unter Rühren im Laufe von 2,5 Stunden 287 g einer 32 %igen wäßrigen lössung von Wasserstoffperoxid getropft. Anschliepend wird die Reaktionsmischung eine Stunde lang auf Siedetemperatur gehalten.
  • L's kann keine Reaktion des Methylmercaptans mit dem Wasserstoffperoxid festgestellt werden.
  • ipiel 2 (gemäß Erfindung) Zu 48 g ILethylmercaptan und 5 g Methansulfonsäure in 100 g Wasser werden unter Rühren im Laufe von 2,5 Stunden 287 g einer 32 %igen wäprigen Lösung von Wasserstoffperoxid so zugetropft, daß die Temperatur der Vorlagemischung von 6° C auf 90°C ansteigt.
  • Die Reaktionsmischung wird eine halbe Stunde auf eine Temperatur von 100 bis 110°C erhitzt.
  • Danach ist das zugesetzte Wasserstoffperoxid bis auf 0,1% umgesetzt.
  • Die Destillation des Reaktionsproduktes ergibt eine Ausbeute an 100 zeiger Methansulfonsäure von 88 cjá.
  • Beispiel 3 (gemäß Frfindung) zu 48 g Methylmercaptan und 20 g tIethansulfonsäure in 100 g Wasser werden unter Rühren im Laufe von 2,5 Stunden 2o7 g einer 32 zeigen waßrigen Lösung von .{asserstoffperoxid so zugetropft, da die Temperatur der Vorlagemischung von 60 C auf 900 C ansteigt.
  • Die Reaktionsmischung wird eine halbe Stunde auf eine Temperatur von 100 bis 1100 C erhitzt.
  • Danach ist das zugesetzte Wasserstoffperoxid bis auf 0,5 % umgesetzt.
  • Die Destillation des Reaktionsproduktes ergibt eine Ausbeute an 100 zeiger Methansulfonsäure von 95 %.
  • Beispiel 4 (gemäß Erfindung) Zu 189 g Dimethyldisulfid und 30 g Methansulfonsäure in 200 g Wasser werden unter Rühren im Laufe von 2,5 Stunden 574 g einer 32 %igen wäprigen Lösung von Wasserstoffperoxid so zugetropft, dap die Temperatur der Vorlagemischung von 6° C auf 900 C ansteigt.
  • Die Reaktionsmischung wird eine halbe Stunde auf eine Temperatur von 100 bis 1100 erhitzt.
  • Danach ist das zugesetzte Wasserstoffperoxid bis auf 0,5 % umgesetzt.
  • Die Destillation des Reaktionsproduktes ergibt eine Ausbeute an 100 Zeiger Methansulfonsäure von 89 %.
  • Beispiel 5 (gemäß Erfindung) Zu 118 g Hexylmercaptan und 30 g Ilexansulfonsäure in 100 g Wasser werden unter Rühren im Laufe von 2,5 Stunden 287 g einer 32 %igen wäprigen Lösung von Wasserstoffperoxid so zugetropft, daß die Temperatur der Vorlagemischung von 60 C auf 960 C ansteigt.
  • Die Reak-tionsmischung wird eine halbe Stunde auf eine Tempert von 100 bis 110°C erhitzt.
  • Danach ist das Wasserstoffperoxid bis auf 0,1 umgesetzt.
  • Die Destillation des Reaktionsproduktes ergibt eine Ausbeute an 100 zeiger Hexansulfonsäure von 85 %.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Alkylsulfonsäuren durch Oxydation von Alkylmercaptanen oder Dialkyldisulfiden mittels Wasserstoffperoxid in Alkylsulfonsäuren, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsmedium frei von Percarbonsäuren ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung bei mindestens der 3fachen Molmenge an Wasser, bezogen auf die eingesetzte Menge an Alkylmercaptan oder Dialkyldisulfid, durchführt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart von 1 bis 35 Mol-* Alkylsulfonsäure, bezogen auf das eingesetzte Alkylmercaptan oder Dialkyldisulfid, durchführt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung mit mindestens der 2fachen, vorzugsweise mindestens der 2,4fachen Molmenge an Wasserstoffperoxid, bezogen auf die eingesetzte Menge an Alkylmercaptan oder Dialkyldisulfid, durchfUhrt.
DE19762602082 1975-02-01 1976-01-21 Verfahren zur herstellung von alkylsulfonsaeuren Withdrawn DE2602082A1 (de)

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NL7600974A NL7600974A (nl) 1975-02-01 1976-01-30 Werkwijze voor het bereiden van alkylsulfonzuren.
FR7602691A FR2299320A1 (fr) 1975-02-01 1976-01-30 Procede de preparation d'acides alcoylsulfoniques

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