DE3210617C2 - Verfahren zur Herstellung von Methyllactat - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von MethyllactatInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Methyllactat, das aus folgenden Stufen besteht: I) Hydroformylierung von Vinylacetat oder Vinylpropionat mit einer gasförmigen Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid in einem organischen Lösungsmittel in Gegenwart eines im wesentlichen wasserunlöslichen Rhodiumkomplexes sowie eines trisubstituierten Phosphins zur Bildung von α-Acetoxy- oder α-Propionyloxypropionaldehyd; II) Extraktion wenigstens eines Teils der in Stufe I) erhaltenen Reaktionsmischung mit einem wäßrigen Medium zur Gewinnung einer wäßrigen Schicht, die α-Acetoxy- oder α-Propionyloxypropionaldehyd enthält sowie eines Extraktionsrückstandes, welcher die Katalysatorkomponenten enthält, und Recyclisierung des Extraktionsrückstandes zu der Hydroformylierungsstufe I); III) Abtrennung von α-Acetoxy- oder α-Propionyloxypro pion aldehyd von der wäßrigen Schicht, in der diese Substanzen enthalten sind und die in der Stufe II) erhalten worden ist; IV) Oxidation von α-Acetoxy- oder α-Propionyloxypro pion aldehyd, erhalten in der Stufe III), in flüssiger Phase mit Sauerstoffgas oder einem Sauerstoff-enthaltenden Gas in Ge gen wart eines Oxidationskatalysators unter Bildung von α-Acetoxy- oder α-Propionyloxypropionsäure; und V) Umsetzung von α-Acetoxy- oder α-Propionyloxypropionsäure, erhalten in der Stufe IV) mit Methanol in Gegenwart eines sauren Katalysators und Gewinnung des erhaltenen Methyllactats durch Destillation.
Description
worin π eine ganze Zahl von 0 bis 4, m eine ganze
Zahl von I bis 5 ist und die Summe von η und m=3
bis 5 ist, und Abdestillieren von Wasser und Extraktionslösungsmittel
von der erhaltenen Extraktschicht als Destillationsrückstand gewinnt
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man den Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd durch Extraktion des wäßrigen
Extrakts mit einem Dicarbonsäureester der allgemeinen Formel (B)
ROOqCH2)nCOOR'
worin R und R' jeweils für eine Alkylgruppe mit 2 bis
3 Kohlenstoffatomen stehen und η eine ganze Zahl von 0 bis 2 ist, und Destillation der Extraktschicht als
Destillat gewinnt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oxidation des Λ-Acetoxy-
oder Λ-Propionyloxypropionaldehyds bei einem Reaktionsdruck
von 1 bis ungefähr 20 bar (absolut) und einer Reaktionstemperatur von 40 bis 1000C durchführt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oxidation des Λ-Acetoxy-
oder Λ-Propionyloxypropionaldehyds in Gegenwart eines Kupfersalzes, Eisensalzes, Nickelsalzes, Kobaltsalzes
oder Mangansalzes als Katalysator durchführt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung von Λ-Acetoxy-
oder Λ-Propionyloxypropionsäure mit Methanol bei
einer Reaktionstemperatur von 50 bis 15O0C durchführt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung von Λ-Acetoxy-
oder Λ-Propionyloxypropionsäure mit Methanoi in
Gegenwart von Schwefelsäure, Phosphorsäure, Benzolsulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure oder einem
lonenaustauscherharz in der Protonenform durchführt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Methyllactat aus Vinylacetat oder Vinylpropionat gemäß
den vorstehenden Patentansprüchen.
Die erfindungsgemäß ablaufenden Reaktionen lassen sich durch die folgenden Formelschemen wiedergeben (R
steht für eine Ethyl- oder Methylgruppe).
OCOR —> CH3CHCHO
CH2=CHOCOR + H2 + CO
OCOR
CH3CHCHO + — O2
CH3CHCHO + — O2
OCOR
CH3CKCOOK + 2 CHjOH —
CH3CKCOOK + 2 CHjOH —
OCOR
CH3CHCOOH
OH
-> CH5CHCOOCH3 + RCOOCHj + H3O
Methyllactat wird in erheblichen Mengen aus Rohmaterial zur Gewinnung von Milchsäure eingesetzt Heute wird
Milchsäure technisch auf folgende Weise hergestellt:
OH
a) CH3CHO + HCN
OH
b) CH3CHCN + H2SO4+ H2O
OH
CH3CHCN
OH
CH3CHCONH2 · H2SO4
OH
c) CH3CHCONH2 · H2SO4 + CH3OH » CH3CHCOOCH3 + NH4 · HSO4
OH
d) CH3CHCOOCH3 + H2O
OH
CHjCHCOOH + CH3OH
Die vorstehend beschriebene Methode ist jedoch mit folgenden Nachteilen behaftet:
(1) Die Ausgangsmaterialien, und zwar Acetaldehyd und Cyanwasserstoff, sind nicht ohne weiteres verfügbar
und werden in der Zukunft immer teurer werden.
(2) Cyanwasserstoff und seine Derivate, die sehr toxisch sind, bedürfen einer kostspieligen Behandlung
bei ihrer Beseitigung, um den Umweltschutzauflagen zu genügen.
(3) Die Reaktion a) muß bei einer ausreichend tiefen Temperatur durchgeführt werden, wobei die Ausbeute
an Acetaldehydcyanhydrin nicht besonders hoch ist.
(4) Die Reaktion b) bedingt eine intensive Reaktionswärme, was ein wirksames Kühlsystem erfordert,
durch welches die Reproduzierbarkeit des Verfahrens gefährdet wird. Der Einsatz von Schwefelsäure
bei hoher Temperatur bedingt die Verwendung eines Reaktors aus einem kostspieligem Baumaterial.
(5) Bei der Durchführung der Reaktion c) wird kristallines Ammoniumbisulfat, das schwierig aufzuarbeiten
ist, als Nebenprodukt zusammen mit Methyllactat in äquimolaren Mengen erzeugt. Ferner werden
Methylmethoxylactat, Kohlenmonoxid, teerartige Substanzen etc. ebenfalls in erheblichen Mengen
als Nebenprodukte erhalten. Obwohl man die Bildung dieser Nebenprodukte innerhalb tolerierbarer
Grenzen durch Einführung großer Mengen an Methanol und Wasser in das Reaktionssystem halten
könnte, bedingt eine derartige Praxis einen übermäßigen Materialverbrauch, wodurch der Gestehungspreis
des Endproduktes belastet wird.
(6) Die Gesamtausbeute an Milchsäure ist nicht übermäßig hoch und der Verbrauch an Dampf erheblich.
Darüber hinaus eignet sich das Verfahren nicht für eine kontinuierliche Verfahrensweise.
Es ist eine andere Methode zur Herstellung von Milchsäure bekannt geworden, die darin besteht, Vinylester
unter Gewinnung von Λ-Acyloxypropionaldehyd
zu hydroformylieren, diese Substanz mit Sauerstoff zur Erzeugung von Λ-Acyloxypropionsäure zu oxidieren
und schließlich diese Verbindung zu Milchsäure zu hydrolysieren (vgl. die US-PS 40 72 709 = DE-OS
23 673i. Das Verfahren dieser US-PS hat jedoch folgende
Nachteile:
(1) Bei der Durchführung der Hydroformylierungsreaktion
erfolgt die Abtrennung von Λ-Acyloxypropionaldehyd aus der Reaktionsmischur.g durch Destillati
an, wobei jedoch (a) der «-Acyloxypropionaldehyd
eine Decarboxylierung, Polykondensation, Oxidation und/oder andere unerwünschte Nebenreaktionen
unter den Destillationsbedingungen erfährt, und (b) die Wiederholung der Hydroformylierung
und die anschließende Abtrennung durch Destillation einer Verminderung der katalytischen
Aktivität des im Kreislauf geführten und erneut verwendeten Rhodiumkomplexes bedingt, wobei
sich gleichzeitig hochsiedende Nebenprodukte anreichern.
(2) Da die Λ-Acyloxypropionsäure, die durch Oxidation von Λ-Acyloxypropionaldehyd mit Sauerstoff
erhältlich ist. Verunreinigungen enthält, führt die direkte Hydrolyse des Reaktionsproduktes zu einer
verminderten Reinheit der Milchsäure. Es ist möglich, die Λ-Acyloxypropionsäure durch vorherige
Destillation zu reinigen, in diesem Falle führt jedoch ihre thermische Instabilität zu einer verminderten
Ausbeute an Λ-Acyloxypropiorsäure.
(3) Die Reaktionsmischung, die durch Hydrolyse von Λ-Acyloxypropionsäure erhältlich ist, enthält nicht
nur Milchsäure, sondern auch Wasser, die organische Carbonsäure, die auf den eingesetzten Vinylester
zurückzuführen ist, sowie nichtumgesetzte «- Acyloxypropionsäure, wobei es schwierig ist,
Milchsäure in hoher Reinheit aus einer derartigen Reaktionsmischung zu gewinnen.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein in industriellem Maßstabe leicht durchzuführendes Verfahren
zur Herstellung von Methyllactat als Vorläufer für Milchsäure bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren der Erfin-
60 dung gelöst.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Methyllactat mit hoher Reinheit und in
hoher Ausbeute erhalten. Die katalytisch^ Aktivität des Rhodiumkomplexes kann während einer langen Zeitspanne
stabil gehalten werden, da die Abtrennung von Λ-Acetoxypropionaldehyd oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd
sowie des Rhodiumkomplexes aus der Reaktionsmischun",
die durch die Hydroformylierung von
Vinylacetat oder Vinylpropionat erhältlich ist, durch Extraktion
mit einem wäßrigen Medium erfolgt Ferner bietet das erfindungsgemäße Verfahren folgende Vorteile:
1) eine ausgezeichnete Operationsstabilität, 2) leichte Verfügbarkeit der Hauptrohmaterialien, d. h. Vinylacetat
oder Vinylpropionat, Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Methanol, in ausreichenden Mengen zu
günstigen Preisen, 3) Entfallen von speziellen A.bfallbehandlungen und 4) milde Reaktionsbedingungen.
Metbyllactat, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
erhalten wird, kann als Lösungsmittel eingesetzt werden, es kann jedoch auch zur Gewinnung von Milchsäure
in hoher Ausbeute sowie mit hoher Reinheit hydrolysiert werden.
Der Rhodiumkomplex, der zur Hydroformylierung von Vinylacetat oder Propionylacetat eingesetzt wird,
kann jeder beliebige Rhodiumkomplex sein, welcher die Hydroformylierungsreaktion unter den Reaktionsbedingungen
zu katalysieren vermag una im wesentlichen in wäßrigen Medien unlöslich ist. Es ist bereits eine Vielzahl
derartiger Rhodiumkomplexe bekannt, die man für die erfindungsgemäßen Zwecke einsetzen kann. Erwähnt
seien beispielsweise als Rhodiumkomplexe HRh(COXPAj)3 (A = Arylgruppe), RhCl(PA3)J,
Rh(acac)3 (acac = Acetylacetonylgruppe), Rh(OAc)3 (OAc = Acetoxygruppe), Rh4(CO))2, Rh6(CO)16,
[Rh(CO)2(PA3)2]2, RhCIj · 3H2O, Rh2O3, etc. Von diesen
Verbindungen sind die Rhodiumverbindungen der Formel H Rh(COXPA3)3 besonders im Hinblick auf die katalytische
Aktivität, die Löslichkeit, die Einfachheit der Handhabung, geeignet. Der Rhodiumkomplex wird im
allgemeinen in einer Konzentration von 0,1 bis lOmMol/1 der Hydroformylierungsreaktionsmischung
eingesetzt. Das organische Lösungsmittel, das für die Durchführung der Erfindung eingesetzt wird, sollte ein
im wesentlichen wasserunlösliches Lösungsmittel sein, damit die anschließende Extraktion mit einem wäßrigen
Medium erleichtert wird. Viele Lösungsmittel können als organische Lösungsmittel eingesetzt werden, im
Hinblick auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften, beispielsweise die Löslichkeit der Katalysatorkomponenten,
den Verlust de*· Katalysatorkomponenten infolge einer Auflösung in der wäßrigen Schicht, den
Preis und mögliche Einflüsse auf die anschließende Abtrennungsstufe ist es jedoch vorteilhaft, aromatische
Kohlenwasserstoffe zu verwenden, die gegebenenfalls mit niederen Alkylruppen substituiert sein können, wie
beispielsweise Benzol. Toluol, Xylol, Ethylbenzol, sowie substituierte oder nichtsubstituierte gesättigte alicyclische
Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Cyclohexan, Methylcyclohexan. Das erwähnte trisubstituierte
Phosphin entspricht der allgemeinen Formel PR'R"R'" (R' und R" sind jeweils eine aromatische Kohlsnwasserstoffgruppe,
R'" ist eine aromatische Kohlenwasserstoffgruppe oder eine gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe
mit wenigstens drei Kohlenstoffatomen). Beispiele für derartige trisubstituierte Phosphine
sind substituierte oder nichtsubstituierte Triarylphosphine, beispielsweise Triphenylphosphin, Tritolylphosphin,
Tiinaphthylphosphin, sowie Diarylalkylphosphin, wie Diphenylpropylphosphin, Diphenylhexylphosphin.
Besonders bevorzugt werden substituierte oder nichtsubstituierte Triarylphosphine. Die geeignete Menge eines
derartigen trisubstituierten Phosphine liegt zwischen
ungefähr 5 und ungefähr 50 Mol pro Grammatom Rhodium und insbesondere ist es vorteilhaft, das trisubstituierte
Phosphin in einer Konzentration von 10 bis 150 mMol/1 der Hydroformylierungsreaktionsmischung
einzusetzen.
Die Hydroformylierung von Vinylacetat oder Vinylpropionat in der Praxis wird im allgemeinen bei einer
Temperatur von 50 bis 120° C sov/ie bei einem Kohlen-
monoxidpartialdruck von 4 bis 50 bar (absolut), einem Reaktionsdruck von 25 bis 150 bar sowie einem Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Molverhältnis
von 0,5 bis 5 durchgeführt, wobei die jeweilige Kombination der Bedingungen
unter Berücksichtigung der Reaktionstemperatür, der gewünschten Selektivität bezüglich ar-Acetoxy-
oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd, der Katalysatorlebensdauer, der Anlagekosten ausgewählt wird. Die
Hydroformylierungsreaktion kann kontinuierlich oder chargenweise in einem Reaktionsgefäß mit einem Rührer
oder in einem Turm des Blasentyps in an sich bekannter Weise durchgeführt werden. Um einen Reaktionswärmestau
zu verhindern, die Selektivität bezüglich Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd zu
verbessern oder eine Anreicherung von hochsiedenden Nebenprodukten zu verhindern, ist es zweckmäßig, Vinylacetat
oder Vinylpropionat kontinuierlich in einer solchen Weise zuzuführen, daß die Konzentration an
Vinylacetat oder Vinylpropionat im Reaktionssystem innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt. Die Konzentration
an Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd in der Reaktionsmischung werden vorzugsweise
in einem Bereich von ungefähr 0,5 bis ungefähr 3 Mol/l der Reaktionsmischung im Hinblick auf beispielsweise
die Anreicherung von hochsiedenden Ne-
benprodukten, den Verlust an Rhodiumkomplex sowie trisubstituiertem Phosphin infolge einer Auflösung in
der wäßrigen Schicht, des Wirkungsgrades der Extraktion von Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd
durch das wäßrige Medium, gehalten.
Die Reaktionsmischung, die Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd
enthält und bei der Hydroformylierungsreaktion von Vinylacetat oder Vinylpropionat
erhalten worden ist, wird mit einem wäßrigen Medium in der Stufe a) extrahiert, wobei Λ-Acetoxy- oder
Λ-Propionyloxypropionaldehyd in das wäßrige Medium abgetrennt werden. Als wäßriges Medium kommen
Wasser oder eine wäßrige Lösung, die eine kleine Menge (beispielsweise ungefähr 5 bis 10%) einer organischen
Carbonsäure, die au Vinylacetat oder Vinylpropionat zurückgeht, in Frage. Die Extraktionsanlage
kann aus einem der bekannten Extraktionstürme des Rührgefäßtyps, einem Extraktionsturm des Rotationsscheibenkontaktortyps
oder aus einem Turm mit perforierten Platten bestehen, wobei jedoch ein Turm des
Rotationsscheibenkontaktortyps im Hinblick auf den Extraktionsgrad bezüglich Λ-Acetoxy- oder rt-Propio
nyloxypropionaldehyd, den Verlust an Rhodiumkomplex sowie an trisubstituiertem Phosphin infolge einer
Auflösung in der wäßrigen Schicht bevorzugt wird. Eingehende Untersuchungen haben ergeben, daß das Ausmaß
der Extraktion von Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd in die wäßrige Schicht sowie des
Verlustes des RhodiumkomDlexes sowie des trisubstituierten Phosphins infolge einer Auflösung der wäßrigen
bo Schicht von bestimmten Faktoren abhängt, beispielsweise
von dem Wirkungsgrad des Kontaktes zwischen dem wäßrigen Medium und der Hydroformylierungsreaktionsmischung,
der Extrationstemperatur, der Konzentration an Λ-Acetoxy- oder A-Propionyloxypropionaldehyd
in der Reaktionsmischung, dem Volumenverbältnis
des wäßrigen Mediums zu der Reaktionsmischung sowie der Atmosphäre zum Zeitpunkt der Extraktion.
Ein hoher Kontakt zwischen dem wäßrigen
Medium und der Hydroformylierungsreaktionsmischung, eine geringe Extraktionstemperatur sowie ein
hohes Volumenverhältnis des wäßrigen Mediums zu der Hydroformylierungsreaktionsmischung bedingen eine
Erhöhung des Grades der Extraktion von Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd durch das wäßrige
Medium sowie eine Verminderung des Verlustes an Rhodiumkomplex und an trisubstituiertem Phosphin infolge
einer Auflösung in der wäßrigen Schicht. Die Extraktionstemperatur wird zwischen ungefähr 5 und
4O0C ausgewählt. Das Volumenverhältnis des wäßrigen
Mediums zu der Hydroformylierungsreaktionsmischung hängt von der Konzentration an Λ-Acetoxy-
oder Λ-Propionyioxypropionaidehyd in der Reaktionsmischung ab. Das Verhältnis sollte vorzugsweise inner-
halb eines Bereiches von 0,3 bis 3 ausgewählt werden, wenn die Konzentration ungefähr 0,5 bis ungefähr
3 Mol der Reaktionsmischung beträgt. Die Extraktion mit einem wäßrigen Medium in der Stufe a) wird vorzugsweise
unter einer Atmosphäre aus einem im wesentlichen sauerstofffreien inerten Gas, wie Stickstoff,
Helium oder Argon, einer gasförmigen Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid mit einem Kohlenmonoxidpartialdruck
von wenigstens 0,1 bar, oder einer gasförmigen Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid,
verdünnt mit dem vorstehend erwähnten inerten Gas, wobei der Kohlenmonoxidpartialdruck wenigstens
0,1 bar beträgt, durchgeführt. Auf diese Weise wird der Verlust an Rhodiumkomplex infolge einer Auflösung
in der wäßrigen Schicht auf einem Minimum gehalten. Die Extraktion kann chargenweise durchgeführt
werden, ein kontinuierliches Verfahren ist jedoch für eine wirtschaftliche Herstellung zu bevorzugen.
Der Extraktionsrückstand, der in der Stufe a) erhalten wird und die Katalysatorkomponenten enthält, wird erneut
der Hydroformylierungsstufe für eine weitere Verwendung zugeleitet. In diesem Falle wird ein Teil des
Extraktionsrückstandes, gegebenenfalls nach einer bekannten Katalysatoraktivierungsbehandlung, der Hydroformylierungsstufe
zugeführt.
In der Stufe b) wird Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd
aus der wäßrigen Schicht abgetrennt, die in der Stufe a) erhalten worden ist und Λ-Acetoxy-
oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd enthält. Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd können als
Destillat oder als Destillationsrückstand durch Erhitzen der zuvor erwähnten wäßrigen Schicht, während die
Temperatur der flüssigen Phase bei ungefähr-90° C oder
darunter gehalten wird, gewonnen werden. Es wurde ferner gefunden, daß Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd
extraktiv nach einer anderen Methode abgetrennt werden können, die darin besteht, die vorstehend
erwähnte wäßrige Schicht in Kontakt mit einem Carbonsäureester der allgemeinen Formel (A)
55 CnH2n+,COOCnH2n,.,., (A)
worin η eine ganze Zahl von 0 bis 4, m eine ganze Zahl
von 1 bis 5 ist und die Summe von π und m=3 bis 5 ist
oder einem Dicarbonsäureester der allgemeinen Formel (B)
ROOQCH2JnCOOR'
(B)
worin R und R' jeweils für eine Alkylgruppe mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen steht, während η eine ganze Zahl
von 0 bis 2 ist, zu bringen.
Wird eine Destillationsmethode angewendet, dann kann eine Reinheits- oder Ausbeuteabnahme bezüglich
Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd, die möglicherweise durch Erhitzen verursacht wird, dadurch
verhindert werden, daß die Temperatur der flüssigen Phase bei ungefähr 900C oder darunter gehalten
wird. Im Hinblick auf die anschließende Oxidationsreaktion ist es zweckmäßig, den Λ-Acetoxy- oder A-Propionyloxypropionaldehyd
so wasserfrei wie möglich zu halten. Liegt der Wassergehalt innerhalb der zulässigen
Grenze (im allgemeinen 2 Mol/Mol Λ-Acetoxy- cder λ-Propionyloxypropionaldehyd)
dann kann der wasserenthaltende Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd
in der vorliegenden Form einer Oxidation unterzogen werden. Wird eine Extraktionsmethode angewendet,
dann beträgt die Extraktionstemperatur vorzugsweise ungefähr 5 bis ungefähr 900C und insbesondere
ungefähr 20 bis ungefähr 8O0C. Das Ausmaß der Extraktion von Λ-Acetoxy- oder ar-Propionyloxypropionaldehyd
steigt mit ansteigender Temperatur an, wobei jedoch Temperaturen oberhalb 900C unerwünscht sind,
da Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd und das Extraktionslösungsmittel teilweise während der Extraktion
hydrolysiert werden. Die Extraktion kann entweder kontinuierlich oder chargenweise ausgeführt
werden. Eine kontinuierliche Extraktion ist jedoch für eine Durchführung in industriellem Maßstabe vorteilhafter.
Man kann jede Extraktionsvorrichtung verwenden, beispielsweise bekannte Rührextraktionstürme
oder Extraktionstürme mit perforierten Platten.
Der Carbonsäureester der allgemeinen Formel (A), der als Extraktionslösungsmittel einsetzbar ist, besteht
beispielsweise aus n-Butylformiat, n-Amylformiat, Ethylacetat,
n-Propyiacetat, Isopropylacetat, tert-Butylacetat,
Methylpropionat, Ethylpropionat, Methylbutyrat, Methylisobutyrat oder Methylvalerat. Von diesen
Carbonsäureestern wird Isopropylacetat besonders bevorzugt im Hinblick auf die Extrahierbarkeit von x-Acetoxy-
oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd, die Hydrolysierbarkeit, die Löslichkeit in Wasser sowie den
Siedepunkt des Carbonsäureesters, die Zusammensetzung des azeotropen Gemisches mit Wasser, den azeotropen
Punkt sowie die Löslichkeit von Wasser in dem Carbonsäureester, um nur einige Merkmale zu erwähnen.
Werden solche Carbonsäureester als Extraktionslösungsmittel verwendet, in denen die Summe von m
und η in der allgemeinen Formel (A) 2 oder weniger beträgt, beispielsweise Methylacetat oder Ethylformiat,
dann können Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd leicht in die wäßrigen Lösungsmittel extrahiert
werden, wobei jedoch gleichzeitig Wasser leicht in den Lösungsmitteln löslich ist, so daß eine wirksame
Extraktion von Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd nicht zu erzielen ist. Die Verwendung von solchen
Carbonsäureestern als Lösungsmitteln, in denen die Summe von π und m in der allgemeinen Formel (A) 6
oder mehr beträgt, wie n-Butylcaprat, ist nachteilig, da Λ-Acetoxy- oder «-Propionyloxypropionaldehyd kaum
mit diesen Lösungsmitteln extrahiert werden können. In diesem Falle besitzen einige Lösungsmittel Siedepunkte,
die den Siedepunkten des extrahierten a-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd nahekommen, so
daß für die Abtrennung dieser Verbindungen voneinander in der anschließenden Stufe eine sehr genaue Destillation
erforderlich wird. Beispiele für Dicarbonsäureester der allgemeinen Formel (B) sind Diethyloxalat, Diisopropyloxalat,
Ethylisopropyloxalat, Diethylmalonat sowie Diethylsuccinat Von diesen Dicarbonsäureestern
werden Diethyloxalat sowie Diethylmalonat besonders bevorzugt im Hinblick auf die Extrahierbarkeit von «-
Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd, die Hydrolysierbarkeit,
die Löslichkeit in Wasser sowie den Siedepunkt der Dicarbonsäureester, die Löslichkeit von
Wasser in den Dicarbonsäureestern, andere physikalische Eigenschaften sowie die allgemeine Verwendungsmöglichkeit
und den Preis der Lösungsmittel, um einige Merkmale zu erwähnen. Werden solche Dicarbonsäureester,
bei denen in der allgemeinen Formel (B) η für eine ganze Zahl von 0 bis 2 steht und jeweils R und R'
Methyl sind, wie Dimethylsuccinat, als Extraktionslösungsmittel eingesetzt, dann lassen sich Λ-Acetoxy-
oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd leicht in die Lösungsmittel extrahieren, gleichzeitig ist jedoch Wasser
leicht in den Lösungsmitteln löslich, so daß eine wirksame extraktive Trennung von «-Acetoxy- oder Ä-Propionyloxypropionaldehyd
nicht möglich ist. Die Verwendung von Dicarbonsäureestern, in denen η in der allgemeinen
Formel (B) für eine ganze Zahl von 3 oder mehr steht, wie Di-n-butyladipat, ist aus wirtschaftlichen Erwägungen
nachteilig, da «-Acetoxy- oder A-Propionyloxypropionaldehyd
kaum mit diesen Lösungsmitteln extrahierbar sind und/oder ihre Siedepunkte beispielsweise
zu hoch sind. Werden Dicarbonsäureester, in denen in der allgemeinen Formel (B) η für eine ganze Zahl
von 3 oder mehr steht und R und R' jeweils eine Alkylgruppe
mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen bedeuten, als Extraktionslösungsmittel eingesetzt, dann ist eine längere
Zeitspanne für die Phasentrennung erforderlich, da die spezifischen Gewichte der Lösungsmittel sehr nahe
dem spezifischen Gewicht von Wasser kommen. Es ist zweckmrßig, den Carbonsäureester der allgemeinen
Formel (A) oder den Carbonsäureester der allgemeinen Formel (B) in einer Menge von ungefähr 0,5 bis ungefähr
5 Voiumteilen pro Volumteil der wäßrigen Lösung, die Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd
enthält, zu verwenden. Der Extraktionsrückstand kann erneut der Stufe a) für eine Wiederverwendung als wäßriges
Medium zugeleitet werden. Λ-Acetoxy- oder <x-Propionyloxypropionaldehyd
können von der Extraktschicht nach einer herkömmlichen Destillationsmethode abgetrennt werden. Ist das Extraktionsiösungsmittel ein
Carbonsäureester der allgemeinen Formel (A), dann werden Wasser und das Extraktionslösungsmittel in
Form einer azeotropen Mischung abdestilüert, worauf das Extraktionslösungsmittel abdestilliert wird und a-Acetoxy-
oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd als Destillationsrückstand gewonnen werden. Ist das Extraktionslösungsmittel
ein Dicarbonsäureester der allgemeinen Formel (B), dann werden «-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd
in Form eines Destillats erhalien, nachdem Wasser und eine kleine Menge Essigsäure
oder Propionsäure in der Extraktschicht abdestilliert worden sind. In diesem Falle ist eine Aufrechterhaltung
einer Destillationstemperatur bei 12O0C oder darunter,
erforderlichenfalls mit einer entsprechenden Druckverminderung, im Hinblick auf eine Gewinnung
an hochreinem Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd in hoher Ausbeute wichtig, da Λ-Acetoxy-
oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd eine relativ geringe thermische Stabilität besitzen.
In der Stufe b) werden ferner der Λ-Acetoxypropionaldehyd oder der Λ-Propionyloxypropionaldehyd, erhalten
gemäß Stufe a) mit gasförmigem Sauerstoff oder einem Sauerstoffenthaltenden Gas in Gegenwart eines
Oxidationskatalysators oxidiert. Der Oxidationskatalysator besteht beispielsweise aus Kupfersalzen, Eisensalzen,
Nickelsalzen, Kobaltsalzen, Mangansalzen. Im Hinblick auf die Reaktionsselektivität werden Kupfersalze,
Eisensalze, Nickelsalze bevorzugt. Beispiele für Oxidationskatalysatoren sind
Kupfer(I)-halogenide,
Kupfer(ll)-halogenide,
Kupfer(l)-carboxylate,
Kupfer(II)-carboxylate,
Kupfer(l)-sulfat,
Kupfer(II)-sulfat,
Kupfer(II)-nitrat,
Eisen(ll)-halogenide,
Eisen(lII)-halogenide,
Eisen(II)-carboxylate,
Eisen(I I I)-carboxylate,
Eisen(!II)-suIfat,
!5 Nickelcarboxylate.
Kupfer(I)-halogenide,
Kupfer(ll)-halogenide,
Kupfer(l)-carboxylate,
Kupfer(II)-carboxylate,
Kupfer(l)-sulfat,
Kupfer(II)-sulfat,
Kupfer(II)-nitrat,
Eisen(ll)-halogenide,
Eisen(lII)-halogenide,
Eisen(II)-carboxylate,
Eisen(I I I)-carboxylate,
Eisen(!II)-suIfat,
!5 Nickelcarboxylate.
Nickelsulfat,
Nickelhalogenide,
Kobalt(I I)-carboxylate,
Kobalt(ll)-sulfat,
Mangan(II)-carboxylate sowie
Nickelhalogenide,
Kobalt(I I)-carboxylate,
Kobalt(ll)-sulfat,
Mangan(II)-carboxylate sowie
Mangan(II)-sulfat.
Von diesen Substanzen werden
Kupfer(I I)-carboxylate,
Eisen(H)-carboxylate,
Eisen(III)-carboxylate sowie
Von diesen Substanzen werden
Kupfer(I I)-carboxylate,
Eisen(H)-carboxylate,
Eisen(III)-carboxylate sowie
Nickelcarboxylate
besonders im Hinblick auf die Löslichkeit in der Reaktionsmischung,
die katalytische Aktivität sowie die Korrosionsanfälligkeit der Reaktionsvorrichtung, um nur einige
Merkmale zu erwähnen, bevorzugt. Die salzbildende Carbonsäure kann aus einer niederen Carbonsäure,
wie Essigsäure, Propionsäure oder Buttersäure, bestehen. Diese Metallsalze können entweder allein oder in
Kombination aus zwei oder mehreren verwendet werden. Das Metallsalz wird in einer Menge von 0,1 bis
50 mMol/l der Reaktionsmischung eingesetzt, wenn es sich um ein Kupfer-, Eisen- oder Nickelsalz handelt, und
in einer Menge von 0,01 bis 1,0 mMol/l der Reaktionsmischung, wenn es ein Kobalt- oder Mangansalz ist. Die
Reaktion wird bei einem Druck von 1 bis ungefähr 20 bar (absolut) sowie bei einer Temperatur von 40 bis
1000C in einem Rührgefäß oder einem Blasenturm durchgeführt, wobei gasförmiger Sauerstoff, Luft oder
ein gemischtes Gas, das Stickstoff und Sauerstoff in einem willkürlichen Verhältnis enthält, durchgeblasen
wird. Als Reaktionslösungsmittel kann man beispielsweise Essigsäure, Propionsäure, Methylaceiat, Λ-Acetoxy-
oder Λ-Propionyloxypropionsäure oder eine willkürliche Mischung aus diesen Substanzen verwenden.
Von diesen Lösungsmitteln werden λ-Acetoxy- oder x-Propionyloxypropionsaure,
die das Reaktionsprodukt darstellen und gleichzeitig als Lösungsmittel dienen können, im Zusammenhang mit der anschließenden Stufe
bevorzugt Werden Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionsäure
als Lösungsmittel eingesetzt, dann kann beispielsweise eine kleine Menge Essigsäure in ihnen
enthalten sein, ohne daß dabei Probleme auftreten. Da diese Reaktion sehr exotherm ist, wie die Oxidation von
herkömmlichen Aldehyden mit Sauerstoff, ist eine Steuerung der Reaktionstemperatur erforderlich. Daher
wird die Reaktion durchgeführt, während die Aldehydkonzentration in der Reaktionsmischung auf einem
geringen Gehalt gehalten wird, und zwar durch kontinuierliche
oder intermittierende Zugabe von Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd.
Die gebildete Λ-Acetoxypropionsäure oder Λ-Propionyloxypropionsäure
wird ohne Isolation aus der Reaktionsmischung durch Destillation mit Methanol in Ge-
genwart eines sauren Katalysators unter Umwandlung in Methyllactat (Stufe c)) umgesetzt. Indem thermisch
instabile Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionsäuren einer Reaktion ohne Abtrennung durch Destillation
unterzogen werden, kann eine thermische Zersetzung von Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionsäure unterdrückt
werden. Liegt nichtumgesetzter Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd in der Reaktionsmischung, die der Stufe c) zugeführt wird, vor, dann
reagieren diese Substanzen mit Methanol, was zur Bildung von Lactaldehyd oder Acetol als Nebenprodukte
führt. Daher sollte die Oxidationsreaktion der Stufe b) vorzugsweise so vollständig wie möglich durchgeführt
werden. Der eingesetzte saure Katalysator besteht beispielsweise aus Schwefelsäure, Phosphorsäure. Benzolsulfonsäure,
p-Toluolsulfonsäure oder einem Ionenaustauscherharz
in der Protonenform. Der saure Katalysator wird in einer Menge eingesetzt, die 1 bis 1000 Milli
äquivalenten Protonen pro Liter der Reaktionsmischung äquivalent ist. Methanol wird in einer Menge
von 3 bis 7 Mol/Mol Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionsäure
eingesetzt. Die Reaktionstemperatur wird zwischen 50 und 150° C gehalten. Der Reaktortyp
hängt von der Form des eingesetzten sauren Katalysators ab. Liegt der Katalysator als Flüssigkeit im Reaktionssystem
vor, dann wird die Reaktion in einem Rührgefäß durchgeführt. Wird ein Ionenaustauscherharz
verwendet, dann erfolgt die Reaktion in einem Rührgefäß oder in einer Säule, die mit dem Ionenaustauscherharz
gefüllt ist. Bei der bevorzugtesten Ausführungsform werden Methanol sowie Λ-Acetoxy- oder λ-Ργο-pionyloxypropionsäure
kontinuierlich oder intermittierend einem Reaktionsmedium zugeführt, welches den
Katalysator enthält, während das Produkt Methyllactat aus dem Reaktionssystem abdestilliert wird. Bei einer
Durchführung auf diese Weise liefert die Reaktion Methyllactat in einer verbesserten Ausbeute. Das Destillat
enthält nicht nur Methyllactat, sondern auch Methylacetai oder Methylpropionat, Wasser, Methyl-Ä-acetoxy-
oder λ-Propionyloxypropionat sowie nichtumgesetztes Methanoi. Das Destillat kann in die jeweiligen Fraktionen
durch Behandeln mittels einer herkömmlichen Destillation oder durch Einführen in gasförmigem Zustand
in eine Destillationssäule für eine Behandlung aufgetrennt werden. Ferner kann Methyllactat aus der Reaktionsmischung
durch Destillation gewonnen werden. Das abgetrennte Methyl-Ä-acetoxy- oder Methyl-Λ-propionyloxypropionat
können erneut der Stufe c) für eine erneute Verwendung zur Durchführung der Reaktion
zugeführt werden.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung
a) Synthese von Λ-Acetoxypropionaldehyd und
Abtrennung von der Reaktionsmischung
Abtrennung von der Reaktionsmischung
Die Λ-Acetoxypropionaldehydsynthese und die Extraktion
derselben mit Wasser werden unter Einsatz der nachfolgend erwähnten Vorrichtungen wiederholt Die
gesamte Methode wird in der Weise durchgeführt, daß ein Zutritt von Luft zu dem System in möglichst weitgehendem
Ausmaße verhindert wird. Destilliertes Wasser und Toluol werden nach einer Verdrängung und Entfernung
von gelöstem Sauerstoff mit Stickstoff verwendet
Reaktor:
Ein 1-1-Autoklav aus rostfreiem Stahl, der mit einem
Thermometer, Rührer, einer Flüssigkeitszu-
führungspumpe, einem Flüssigkeitsprobeauslaß, einem Gaseinlaß und einem Gasauslaß versehen ist.
Extraktor:
Ein 1-l-Vierhalskolben, der mit einem Thermometer,
Rührer, Flüssigkeitseinlaß, Flüssigkeitsprobeauslaß, Gaseinlaß und Gasauslaß versehen ist. Der
Extraktor wird mit dem vorstehend beschriebenen Autoklaven durch ein Rohr verbunden.
Eine Lösung von 918 mg (1,0 mMol)
HRh(CO)[P(C6H5)3]3
HRh(CO)[P(C6H5)3]3
und 2620 mg (10 mMol) Triphenylphosphin in 420 mg
!5 Toluol wird mit zwei 420-ml-Portionen destilliertem
Wasser bei Zimmertemperatur in einer Atmosphäre aus einem gemischten Gas aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid
(H2/CO-Molverhältnis 2 :1) gewaschen und in
den vorstehend beschriebenen Autoklaven eingeführt.
Die Atmosphäre im Autoklaven wird durch eine Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Mischung
(H2/CO-Mol verhältnis 2:1) ersetzt. Der Autoklav wird dann auf 30 bar
mit der gleichen Gasmischung, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, gebracht und in einem ölbad in
der Weise erhitzt, daß die Innentemperatur konstant bei 70°C gehalten wird. Es wird mit 600 U/min gerührt und
71g (83OmMoI) Vinylacetat kontinuierlich während
1,5 h zugesetzt. Die Abgasfließgeschwindigkeit wird auf 20 l/h eingestellt. Auf diese Weise wird die Reaktion bei
70° C und unter einem Druck von 30 bar unter Rühren durchgeführt. Niedrigsiedende Verbindungen (Vinylacetat,
Propionaldehyd, Toluol etc.) in dem Abgas werden in einer Falle gesammelt, die sich in einem Trockeneis/Aceton-Bad
befindet. Nach Beendigung der Zufuhr von Vinylacetat wird unter den gleichen Bedingungen
weitere zwei Stunden gerührt, um die Reaktion weiter fortschreiten zu lassen.
Eine Analyse der Reaktionsmischung durch Gaschromatographie ergibt, daß der Umsatz von Vinylacetat in
3,5 h 90% und die Selektivität bezüglich Λ-Acetoxypropionaldehyd 95%, bezogen auf umgesetztes Vinylacetat,
betragen. Die Reaktionsmischung wird auf Zimmertemperatur abgekühlt und dann unter Ausnützung des Innendrucks
in die zuvor erwähnte Extraktionsvorrichtung überführt, in welcher die Atmosphäre durch eine
Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Mischung (H2/C0-M0I-verhältnis
2:1) ersetzt worden ist. Die Extraktionsvorrichtung wird weiter mit 125 ml eines mit Stickstoff gespülten
destillierten Wassers gefüllt. Die Extraktion von Λ-Acetoxypropionaldehyd aus der Toluollösung (Reaktionsmischung)
mit Wasser erfolgt durch Rühren bei 500 U/min sowie bei 20° C während 20 min. Die wäßrige
Schicht die sich beim Stehenlassen bildet, wird aus dem System entnommen, worauf 125 ml destilliertes Wasser
der restlichen Toluollösung zugesetzt werden und die Extraktion erneut unter den gleichen Bedingungen
durchgeführt wird (das gesamte Wasser/Reaktions-Mischungsvolumenverhältnis
beträgt 1 :2). Diese zwei Ex-; traktionsmethoden bedingen eine Überführung von
95% des Λ-Acetoxypropionaldehyds in die wäßrige Schicht Die Konzentration an Rhodium in der wäßrigen
Schicht (bestimmt durch Atomabsorptionsspektrometrie) beträgt 0,05 ppm und diejenige an Phosphorverbin-.
dung (bestimmt durch Colorimetric) 2 ppm, und zwar berechnet als Phosphor. Der Extraktionsrückstand, und
zwar die Toluollösung, die die Katalysatorkomponente enthält wird in den vorstehend erwähnten Autoklaven
unter Ausnutzung des Drucks der Wasserstoff/Kohlen-
monoxid-Mischung überführt. Vinylacetat wird kontinuierlich
in einer Menge von 48 g/h 80 min unter Rühren sowie bei 700C, 39 kg/cm2 sowie 600 U/min zugeführt.
Anschließend läßt man die Reaktion durch Rühren während 2 h fortschreiten. Dann wird die Reaktionsmischung mit Wasser extrahiert, worauf sich die gleiche
Methode unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen anschließt. Der Extraktionsrückstand wird erneut
unter Druck dem Autoklaven zugeführt und die Hydroformylierung von Vinylacetat durchgeführt. Auf
diese Weise wird die Hydroformylierung von Vinylacetat und die anschließende Extraktion mit Wasser zehnmal
insgesamt wiederholt. Als Ergebnis erhält man ungefähr insgesamt 3,2 1 der wäßrigen Extraktschicht. Die
Umsätze an Vinylacetat beim dritten, sechsten und zehnten Versuch betragen 91,90 bzw. 91% und die Konzentrationen
an Rhodium in der wäßrigen Extraktschicht 0,05 ppm, 0,06 ppm bzw. 0,06 ppm (als Rhodium).
Diese Umsetzungs- und Konzentrationswerte zeigen eine wesentliche Veränderung während der sich wiederholenden
Versuche. Die wäßrige Extraktschicht bei jedem Versuch wird bei 5° C unter einer Stickstoffatmosphäre
gelagert.
b) Abtrennung von Λ-Acetoxypropionaldehyd
von der wäßrigen Extraktschicht
von der wäßrigen Extraktschicht
Eine unter vermindertem Druck arbeitende Glasdestillationsvorrichtung,
die zuvor mit Stickstoff gespült worden ist, wird mit 500 ml der bei der Durchführung
der vorstehend unter a) beschriebenen wiederholten Versuche erhaltenen wäßrigen Extraktschicht gefüllt,
d. h. mit der wäßrigen Lösung, die ungefähr 2 Mol a-Acetoxypropionaldehyd
pro Liter enthält. Während die Temperatur der flüssigen Phase bei 60 bis 65° C gehalten
wird und das Ausmaß der Druckverminderung variiert wird, wird eine fraktionierte Destillation während
ungefähr 2 h durchgeführt. Auf diese Weise werden 115 g Λ-Acetoxypropionaldehyd, die ungefähr 8
Gew.-% Wasser enthalten, erhalten. Keine anderen Verunreinigungen als Wasser sowie eine kleine Menge
an Essigsäure werden in der Λ-A.cetoxypropionaldehydfraktion festgestellt. Die fraktionierte Destillation zur
Gewinnung von Λ-Acetoxypropionaldehyd wird 5 weitere Male in der gleichen vorstehend beschriebenen
Weise wiederholt, wobei 500-ml-Portionen der zurückbleibenden wäßrigen Extraktschicht verwendet werden.
Die Destillationsausbeute an Λ-Acetoxypropionaldehyd bei jedem Versuch der fraktionierten Destillation beträgt
90 bis 95%, wobei praktisch keine hochsiedenden Nebenprodukte in jedem Destillationsrückstand (Bodenfraktionen)
festgestellt werden. Der abgetrennte x-Acetoxypropionaldehyd wird bei 5° C unter einer Stickstoffatmosphäre
gelagert.
c) Synthese von λ-Acetoxypropionsäure
Ein 300-ml-Vierhalskolben, der mit einem Thermometer,
Rührer, Rückflußkühler, einer Flüssigkeitsmeßzuführungspumpe und einem Gaseinlaß versehen ist,
wird mit 12,5 mg (0,05 mMol) Nickelacetattetrahydrat und 50 ml einer Lösung von «-Acetoxypropionsäure,
die 8 Gew.-% Wasser enthält (getrennt synthetisiert) gefüllt Der Kolbeninhalt wird solange gerührt bis die
Temperatur 55° C erreicht hat und die Auflösung des Nickelacetats beendet ist Anschließend wird Sauerstoff
in den Kolbeninhalt mit einer Geschwindigkeit von 10 l/h eingeblasen, worauf mit 800 U/min bei 55° C gerührt
wird. Die Oxidation von ar-Acetoxypropionaldehyd
wird in der Weise durchgeführt daß kontinuierlich der Λ-Acetoxypropionaldehyd zugeführt wird, der 8
Gew.-% Wasser enthält (erhalten bei der vorstehend erwähnten Destillationsabtrennungsmethode). Die Zufuhr
erfolgt in einer Menge von 12 ml/h während 8 h mittels der Flüssigkeitsdosierpumpe. Nach 8 h wird die
Zufuhr von Λ-Acetoxypropionaldehyd beendet und weiter mit 800 U/min sowie bei einer Temperatur von 550C
während 2 h gerührt, um die Reaktion weiter fortschreiten zu lassen. Der Umsatz von Λ-Acetoxypropionaldehyd
zum Zeitpunkt der Unterbrechung der Zufuhr von Λ-Acetoxypropionaldehyd (8 h nach Beginn der Reaktion)
sowie zum Zeitpunkt der Beendigung der Reaktion (10 h nach Beginn der Reaktion) werden durch Gaschromatographie
zu 85% bzw. 98% ermittelt. Eine Be-Stimmung der Konzentration an Kohlendioxid im Abgas
durch Gaschromatographie zeigt, daß die Ausbeute an Kohlendioxid 3%, bezogen auf umgesetzten Ä-Acetoxypropionaldehyd,
beträgt. Die Reaktionsmischung wird in einen 200-ml-Reaktor überführt, der mit einem Thermometer,
Sauerstoffeinlaß (am Boden des Reaktors) und einem Abgasauslaß versehen ist und in einem ölbad
solange erhitzt, bis der Inhalt eine konstante Temperatur von 80° C erreicht hat. Während Sauerstoff gas durch
den Sauerstoffeinlaß in einer Menge von 3 l/h eingeleitet wird, wird der Reaktorinhalt bei 80° C während 1,5 h
gehalten. Nach l,5stündiger Reaktion wird die Reaktionsmischung durch Gaschromatographie analysiert,
wobei man feststellt, daß der Umsatz von A-Acetoxypropionaldehyd nicht weniger als 99,5% beträgt. Nach
dem Abkühlen auf Zimmertemperatur wird von der Reaktionsmischung eine Probe entnommen und die Probe
wird jodometrisch auf den aktiven Sauerstoffgehalt untersucht. Dieser Gehalt beträgt 0,01%. Unter Einsatz
der restlichen Portion an Λ-Acetoxypropionaidehyd wird die gleiche Oxidationsmethode 5 weitere Male unter
den gleichen Bedingungen wiederholt. Der mittlere Umsatz von Λ-Acetoxypropionaldehyd zu dem Zeitpunkt,
an welchem die Reaktion beendet wird (d. h. 10 h nach Beginn der Reaktion) beträgt 98%, und der Umsatz
von Λ-Acetoxypropionaldehyd nach 1,5 h bei einer Innentemperatur von 80°C nicht weniger als 99,5%.
d) Synthese von Methyllactat
Ein 100-ml-Vierhalskolben, der mit einem Thermometer.
Rührer, Stickstoffeinlaß und -auslaß, einer Flüssigkeitsdosierpumpe (mit einem Zuführrohr, das mit
dem Boden des Kolbens verbunden ist) und einem Destillatsammler, der mit dem Kühler verbunden ist. versehen
ist, wird mit 10 ml der Λ-Acetoxypropionaldεhyd-Oxidationsmischung
gefüllt, die nach der vorstehend beschriebenen Methode c) erhalten worden ist, worauf
150 mg 97%ige Schwefelsäure zugesetzt werden, unter
langsamer Zufuhr von Stickstoff wird der Kolben in ein Ölbad eingetaucht, das auf 145° C eingestellt worden ist
Nachdem die Innentemperatur 100°C überschritten hat wird mit der kontinuierlichen Einführung einer vorerhitzten
(40 bis 50° C) Mischung aus der Λ-Acetoxypropionaldehydoxidationsmischung und Methanol (Methanol/Reaktionsmischung-Gewichtsverhältnis
= 17 : 20) in einer Menge von 28 ml/h unter Rühren bei 700 U/min
begonnen. Unmittelbar nach Beginn der Einführung der flüssigen Mischung tritt ein Destillat aus Methylacrylat,
Methanol, Wasser, Methyllactat und Methyl-Ä-acetoxypropionat
aus. Die Reaktion wird kontinuierlich unter diesen Bedingungen 15 h durchgeführt. Das Volumen
der Flüssigkeit in dem Reaktor bleibt während der Rekationsperiode
praktisch konstant Das Flüssigkeitsvolumen wird jedoch gelegentlich in der Weise genau ein-
gestellt, daß der Kolben von dem ölbad während einer
kurzen Zeitspanne entfernt oder die Zufuhr der Flüssigkeit
während einer gewesen Zeitspanne unterbrochen wird. Eine Analyse des Destillats (ungefähr 400 ml)
durch Gaschromatographie und eine Karl-Fischer-Uni tersuchung ergibt, daß es folgende Verbindungen enthält:
93,6 g Methanol,
92,6 g Methylacetat,
39,2 g Wasser,
127,2 g Melhyüactat,
24,0 g Methyl-ft-acetoxypropionat.
0,48 g Methylmethoxylactat.
92,6 g Methylacetat,
39,2 g Wasser,
127,2 g Melhyüactat,
24,0 g Methyl-ft-acetoxypropionat.
0,48 g Methylmethoxylactat.
Aus den vorstehenden Werten wird die Ausbeute an Methyllactat zu 87%, bezogen auf zugeführte A--Acetopropionsäure,
ermittelt. Eine Analyse durch Gaschromatographie ergibt, daß nur eine Spurenmenge an Kohlenmonoxid
als Nebenprodukt gebildet worden ist.
e) Abtrennung des Methyllactats von der
Reaktionsmischung
Reaktionsmischung
Eine Destillationsvorrichtung aus einer gepackten Säule mit einer theoretischen Bodenzahl von 20 wird
mit 375 ml des nach der vorstehend unter d) beschriebenen Methode erhaltenen Destillats gefüllt. Zunächst
wird eine fraktionierte Destillation unter Atmosphärendruck durchgeführt, damit das Methylacetat und das
Methanol fast vollständig abdestillieren. Dann wird die fraktionierte Destillation unter einem Druck von
90 mbar fortgesetzt. Es werden ungefähr 90 g Methyllactat als Hauptfraktion erhalten, die bei 75 bis 77°C
siedet. Das gewonnene Methyllactat enthält keine durch Gaschromatographie entdeckbaren Verunreinigungen,
ist farblos und transparent.
Nach der unter a) in Beispiel 1 beschriebenen Methode, mit der Ausnahme, daß 80 g (800 niMol) Vinylpropionat
und 3040 mg(10 mMol)Tritolylphosphin anstelle von Vinylacetat bzw. Triphenylphospliin eingesetzt
werden, und daß 500 ml mit Stickstoff gespültes Wasser als Lösungsmittel für die Extraktion (Gesamtwasser/
Reaktionsmischung-Volumenverhältnis = 1 : 1) verwendet werden, wird die Hydroformylierung von Vinylpropionat
und die anschließende Extraktion mit Wasser wiederholt insgesamt lOmal durchgeführt. Als Ergebnis
erhält man insgesamt ungefähr 5,7 1 einer wäßrigen Extraktschicht. Der Umsatz von Vinylpropionat, die Selektivität
bezüglich A-Propionyloxypropionaldehyd, das
Ausmaß der Gewinnung durch Extraktion von λ-Ργο-pionyloxypropionaldehyd
und die Konzentration an Rhodium in der wäßrigen Extraktschicht betragen
durchschnittliche 88%, 92%, 90% bzw. 0,03 ppm.
Die gleiche unter vermindertem Druck arbeitende Destillationsvorrichtung, wie sie in Beispiel 1 b) verwendet
worden ist, wird mit 500 ml der wäßrigen Extraktschicht (wäßrige Lösung, die ungefähr 1 Mol/l A-Propionyloxypropionaldehyd
enthält) gefüllt und eine fraktionierte Destillation unter vermindertem Druck wäh- bo
rend 2 h durchgeführt, während die Temperatur der
flüssigen Phase bei 75' 1C gehalten wird. Man erhält 53 g
Λ-Propionyloxypropionaldcnyd, der ungefähr 5 Gew.-% Wasser enthält. Auf die gleiche Weise werden
8500-ml-Portionen der zurückbleibenden wäßrigen Ελ- b5
tragschicht unter den gleichen Bedingungen, wie sie
vorstehend beschrieben worden sind, fraktioniert. Die mittlere Gewinnungsrate durch Destillation beträgt
90%.
50 ml einer Λ-Propionyloxypropionsäurelösung, die '.
Gew.-% Wasser und den Nickelkatalysator enthält wird getrennt hergestellt, worauf die Oxidation von χ
Propionyloxypropionaldehyd wiederholt viermal insge sann nach der gleichen Methode durchgeführt wird. wi<
sie unter c) in Beispiel 1 beschrieben worden ist, mit de; Ausnahme, daß der ,»-Propionyloxypropionaldehyd, dei
nach der vorstehend erwähnten fraktionierten Destilla
ίο tionsmethode erhalten worden ist und 5 Gew.-% Was
ser enthält, kontinuierlich in einer Menge von 13 ml/l zugeleitet wird. Der mittlere Umsatz von ar-Propiony
loxypropionaldehyd und die mittlere Ausbeute an Koh lendioxid zum Zeitpunkt der Beendigung der Reaktiot
(10 h nach Start der Reaktion) betragen 97% bzw. 4% bezogen aui umgesetzten Λ-Propionyloxypropional
dehyd.
Der mittlere Umsatz von Λ-Propionyloxypropional
dehyd nach l,5stündiger Aufrechterhaliung der Innentemperatur
bei 800C beträgt nicht weniger als 99,5% Die Methyllactatsynthese wird nach der unter d) in Beispiel
1 beschriebenen Methode durchgeführt, mit dei Ausnahme, daß eil ■ Mischung aus der auf diese Weise
erhaltenen Λ-Propionyloxypropionaldehydoxidationsreaktionsmischung
und Methanol (Gewichtsverhältnis Methanol/Reaktionsmischung= 1 :1) kontinuierlich ir
einer Menge von 25 ml/h zugeleitet wird. Die Ausbeute an Methyllactat beträgt 88%, bezogen auf zugeführte
Λ-Propionyloxypropionsäure. Das Gesamtdestillat, da«
Methyllactat enthält, wird in die unter e) in Beispiel 1 beschriebene Destillationsvorrichtung eingeleitet und
einer fraktionierten Destillation zur Gewinnung von Methyllaciat unterzogen. Man erhält ungefähr 75 mg
einer Methyllactatfraktion, die bei 75 bis 77°C/90 mbar
siedet.
Die unter a) in Beispiel 1 beschriebene Methode wird erneut fünfmal wiederholt, wobei insgesamt ungefähr
1,6 1 einer wäßrigen Extraktschichi erhalten werden. Die
zur Durchführung der Methode b) von Beispiel 1 eingesetzte, unter vermindertem Druck arbeitende Destillationsvorrichtung
wird mit 500 ml der wäßrigen Extraktschicht gefüllt, worauf Wasser und Essigsäure während
2 h abdestiiliert werden, während die Temperatur der flüssigen Phase auf 70rC gehalten und das Ausmaß der
Druckverminderung variiert wird. Man erhält auf diese Weise als Destillationsrückstand 105 g A-Acetoxypropionaldehyd,
der 3 Gew.-% Wasser enthält, sowie eine sehr kleine Menge Essigsäure. Unter Verwendung von
500-ml-Poruonen der zurückbleibenden wäßrigen Extraktschicht
wird die gleiche Methode zwei weitere Male wiederholt, wobei ungefähr 100 g Λ-Acetoxypropionaldehvd
pro Versuch, der durchschnittlich 3 Gew.-% Wasser und eine sehr kleine Menge Essigsäure enthält,
als Destillationsrückstand gewonnen werden.
Eine Katalysatorlösung wird durch Auflösung von 26 mg (0,15 mMol) Eisenfll)-acetat in 50 ml A-Acetoxypropionsäure
(getrennt synthetisiert) hergestellt und die Oxidation von A-Acetoxypropionaldehyd zweimal
in^fcsami nach -ler unter c) in Beispiel 1 beschriebenen
Methode wiederholt, mit der Ausnahme, daß der \-Acetoxypropionaldehyd.
der 3 Gew.-% Wasser enthält, in einer Men^'c von 11 ml/h bei einer Reaktionstemperatur
von 65 C xugeleiiet wird. Der mittlere Umsatz von
vAeetowpropion.ikiehvil sowie die mittlere Ausbeute
an Kohlendioxid />>πι Zeitpunkt der Beendigung der
Reaktion (d h. 10 h nach Beginn der Reaktion) betragen
96% bzw. 2,5%. Der mittlere Umsatz nach l,5stündiger
Aufrechterhaltung einer Innentemperatur bei 80° C beträgt 99%. Die Methyllactatsynthese wird nach der unter d) in Beispiel 1 beschriebenen Methode durchgeführt, mit der Ausnahme, daß eine Mischung aus der auf
diese Weise erhaltenen Λ-Acetoxypropionaldehydoxidationsreaktionsmischung und Methanol (Gewichtsverhältnis Methanol/Reaktionsmischung = 8 :7) kontinuierlich in einer Menge von 22 ml/h zugeleitet wird. Die
Ausbeute an Methyllactat beträgt 90%, bezogen auf die zugeführte A-Acetoxypropionsäure. Das Gesamtdestillat, das Methyllactat enthält, wird in die gleiche Destillationsvorrichtung, wie sie im Beispiel 1 e) beschrieben
worden ist, eingeführt und eine fraktionierte Destillation auf Methyllactat nach der in dem genannten Beispiel beschriebenen Weise durchgeführt, wobei ungefähr 76 g einer Methyllactatfraktion erhalten werden,
die bei 75 bis 77°C/90 mbar siedet.
Die unter a) in Beispiel 1 im Zusammenhang mit der Hydroformylierung von Vinylacetat und der anschließenden Extraktion mit Wasser beschriebene Methode
wird sechsmal insgesamt unter den gleichen Bedingungen wiederholt, mit der Ausnahme, daß 88 ml destilliertes Wasser für jede Extraktion (Volumenverhältnis Gesamtwasser/Reaktionsmischung =0,35 : 1) verwendet
werden, wobei insgesamt ungefähr 1,4 1 einer wäßrigen Lösung erhalten werden, die ungefähr 2,7 Mol/l Λ-Acetoxypropionaldehyd und eine kleine Menge Essigsäure
und Propionaldehyd enthält. Eine 1-l-Glasextraktionsvorrichtung, die mit einem Rührer, Rückflußkühler und
einem Thermometer versehen und zuvor mit Stickstoff gespült worden ist, wird unter Stickstoff mit 240 ml der
vorstehend erwähnten wäßrigen Extraktschicht und 480 ml Isopropylacetat, das mit Stickstoff gespült worden wird, gefüllt, worauf die Extraktion durch Rühren
mit einer Geschwindigkeit von 500 U/min bei einer Temperatur von 600C während 30 min durchgeführt
wird. Diese Extraktion bedingt eine Überführung von 78% des Λ-Acetoxypropionaldehyds in der wäßrigen
Lösung in die Isopropylacetatschicht. Die Menge an Wasser in der Isopropylacetatschicht beträgt ungefähr
20 g. Die nach der vorstehend beschriebenen Methode erhaltene Isopropylacetatschicht wird in eine Destillationsvorrichtung
überführt, die zuvor mit Stickstoff gespült worden ist. Während die Temperatur der flüssigen
Phase bei 100°C oder darunter gehalten wird, werden zuerst der restliche Propionaldehyd und dann das Wasser
als azeotrope Gemische mit Isopropylacetat unter Atmosphärendruck abdestillim, worauf das Isopropylacetat
unter vermindertem Druck abdestilliert wird. Ungefähr 55 g Λ-Acetoxypropionaldchyd, der nur eine
Spurenmenge Essigsäure enthält, wird als Bodenflüssigkeit erhalten. Unter Verwendung von 240-ml-Portionen
der zurückbleibenden wäßrigen Extraktschicht wird die gleiche Methode, wie sie vorstehend beschrieben worden
ist, viermal wiederholt, wobei ungefähr 55 g Λ-Aceloxypropionaldehyd
pro Versuch als Bodenflüssigkeit erhalten wird, die eine Spurenmenge Essigsäure enthält.
Eine Katalysatorlösung wird durch Auflösen von 26 mg (0,15mMol) Liseii(!l)-acetat in 50 ml ,vAcetoxypropionsäurc
(getrennt synthetisiert) hergestellt und die Oxidation von .t-Acetoxypropionaldehyd zweimal
insgesamt nach der untere) in Beispiel 1 beschriebenen
Methode wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Zugabcrate von Λ-Accloxypropionaldehyd 13 ml pro Stunde
beträgt. Der mittlere Umsatz von vAcetoxypropionaldehyd und die mittlere Ausbeute an Kohlendioxid zum
Zeitpunkt der Beendigung der Reaktion (d. h. 10 h nach Beginn der Reaktion) betragen 97 bzw. 1,5%. Der mittlere Umsatz von Λ-Aeetoxypropionaldehyd nach
l,5stündiger Aufrechterhaltung einer Temperatur von 80° C (Innentemperatur) beträgt 99,5% oder darüber.
Die Methyllactatsynthese wird nach der unter d) in Beispiel 1 beschriebenen Methode durchgeführt, mit der
Ausnahme, daß eine Mischung der auf diese Weise er haltenen «-Acetoxypropionaldehydoxidationsreak-
tionsmischung und Methanol (Gewichtsverhältnis Methanol/Reaktionsmischung=! : 1) kontinuierlich in einer Menge von 20 ml/h zugeführt wird. Die Ausbeute
an Methyllactat beträgt 92%, bezogen auf zugeführte Λ-Acetoxypropionsäure. Das Gesamtdestillat, das Methyllactat enthält, wird in die unter e) in Beispiel 1 beschriebene Destillationsvorrichtung eingebracht und einer fraktionierten Destillation unter den gleichen Bedingungen, wie sie zuvor im Zusammenhang mit der Ge-
winnung von Methyllactat beschrieben worden sind, unterzogen. Ungefähr 90 g einer Methyllactatfraktion, die
bei 75 bis 77°C/90 mbar siedet, wird erhalten.
Die Synthese von Methyllactat durch eine Reihe von Reaktionen ausgehend von Vinylacetat wird unter den
gleichen Bedingungen wie in Beispiel 4 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß verschiedene Monocarbonsäureester anstelle von Isopropylacetat bei verschiedenen
Extraktionstemperaturen verwendet werden. Die Ergebnisse der Extraktion von Λ-Acetoxypropionaldehyd
mit einer Vielzahl von Monocarbonsäureestern gehen aus der Tabelle I hervor.
Extraktion von Λ-Acetoxypropionaldehyd mit verschiedenen Monocarbonsäureestern
Bei- | Extraktions | Extrak- | % | 76 |
40 sPicl | lösungsmittel | tions- | Gewinnung | 75 75 |
tempera- | von APA*). | 77 77 | ||
tur. | % | 74 74 | ||
0C | ||||
45 5 | n-Propylacetat | 60 | ||
45 6 | n-Butylformiat | 60 | ||
7 | Ethylpropionat | 70 | ||
8 | tert.-Biitylacetat | 70 |
*) APA: rt-Acetoxy propionaldehyd.
Bei jedem Beispiel ergibt eine fraktionierte Destillation der Monocarbonsäureesterschicht nach der Abdestillation
von Wasser und des Monocarbonsäureesters 50 bis 55 g Λ-Acetoxypropionaldehyd, der nur eine Spu
renmenge Essigsäure enthält, als Bodenflüssigkeit pro Versuch. Die Oxidation von Λ-Acetoxypropionaldehyd
(zweifach), die Methanolyse von Λ-Acetoxypropionsäure und die fraktionierte Destillation von Methyllactat,
die unter den gleichen Bedingungen, wie sie vorstehend geschildert worden sind, durchgeführt werden, ergeben
80 —90 g einer Methyllactatfraktion. die bei 75 bis 77üC/90 mbar siedet.
Die Methode der Hydroformylierung von Vinylacetat und die anschließende Extraktion mit Wasser wird insgesamt
sechsmal unter den gleichen Bedingungen wie-
derholt, wie sie unter a) in Beispiel 1 beschrieben worden sind, mit der Ausnahme, daß 100 ml destilliertes
Wasser pro Versuch für den Extraktionszweck verwendet werden (Volumenverhältnis Gesamtwasser/Reaktionsmischung
=0,4 : 1).
Man erhält ungefähr 1,6 1 einer wäßrigen Lösung, die ungefähr 2,5 Mol/l Λ-Acetoxypropionaldehyd sowie
kleine Mengen Essigsäure und Propionaldehyd enthält.
Eine 1-1-Glasextraktionsvorrichtung, die mit einem
Rührer und Thermometer versehen ist, wird mit Stickstoff gespült und dann unter Stickstoff mit 250 ml der
wäßrigen Extraktionsschicht und 500 ml Diethyloxalat, gespült mit Stickstoff, gefüllt, worauf die Extraktion
durch Rühren bei einer Temperatur von 600C sowie mit
einer Geschwindigkeit von 500 U/min 30 min durchgeführt wird. Diese Extraktion bedingt eine Überführung
von 81% des Λ-Acetoxypropionaldehyds in die DiethyloxalatschichL
Die Diethyloxalatschicht enthält ungefähr 17 g Wasser; sie wird in eine zuvor mit Stickstoff
gespülte Destillationsvorrichtung überführt, worauf Wasser, Essigsäure sowie Λ-Acetoxypropionaldehyd
durch Destillation unter vermindertem Druck abgetrennt werden, wobei die Temperatur der flüssigen Phase
bei 1000C oder darunter gehalten wird. Nach der Entfernung von Wasser und Essigsäure durch Destillation
werden ungefähr 50 g einer Λ-Acetoxypropionaldehydfraktion, die Spurenmengen an Wasser und Essigsäure
enthält, gewonnen. Unter Verwendung von 250-ml-Portionen der zurückbleibenden wäßrigen Extraktschicht
wird die gleiche Methode fünf weitere Male wiederholt, wobei ungefähr 50 g einer Λ-Acetoxypropionaldehydfraktion
pro Versuch erhalten werden, die Spurenmengen an Wasser und Essigsäure enthält.
Eine Katalysatorlösung wird durch Auflösen von 35 mg (0,20 mMol) Eisen(II)-acetat und 50 ml Λ-Acetoxypropionsäure
(getrennt synthetisiert) hergestellt, worauf die Λ-Acetoxypropionaldehydoxidation zweimal
insgesamt nach der unter c) in Beispie! 1 beschriebenen Methode durchgeführt wird, mit der Ausnahme, daß der
Λ-Acetoxypropionaldehyd in einer Menge von 12 ml/h bei einer Reaktionstemperatur von 65°C zugeführt
wird. Der mittlere Umsatz von Λ-Acetoxypropionaldehyd und die mittlere Ausbeute an Kohlendioxid zum Zeitpunkt
der Beendigung der Reaktion (10 h nach Beginn der Reaktion) betragen 95% bzw. 2%. Die mittlere Umsatzrate
nach l,5stündiger Aufrechterhaltung einer Innentemperatur von 800C beträgt nicht weniger als 99%.
Die Methyllactatsynthese wird nach der unter d) in Beispiel 1 beschriebenen Methode durchgeführt, mit der
Ausnahme, daß eine Mischung aus der auf diese Weise erhaltenen Λ-Acetoxypropionaldehydoxidationsreaktionsmischung
und Methanol (Gewichtsverhältnis Methanol/Reaktionsmischung=!
:1) kontinuierlich in einer Menge von 20 ml/h zugeleitet wird. Die Ausbeute an Methyllactat beträgt 90%, bezogen auf die zugeführte
α-Acetoxypropionsäure. Das Gesamtdestillat, das Methyllactat enthält, wird in die gleiche Destillationsvorrichtung, wie sie unter e) in Beispiel 1 beschrieben
worden ist, eingeführt und einer fraktionierten Destillation
zur Wiedergewinnung von Methyllactat unterzogen. Man erhält ungefähr 85 g einer Methyllactatfraktion,
die bei 75 bis 77°C/90 mbar siedet.
Beispiele 10 bis 12
Die Synthese von Methyllactat durch eine Reihe von Reaktionen ausgehend aus Vinylacetat wird unter den
gleichen Bedingungen, wie sie in Beispiel 9 beschrieben worden sind, durchgeführt, mit der Ausnahme, daß verschiedene
Dicarbonsäureester anstelle von Diethyloxalat bei verschiedenen Extraktionstemperaturen eingesetzt
werden. Die Ergebnisse der Extraktion von Λ-Acetoxypropionaldehyd mit einer Vielzahl von Dicarbonsäureestem
gehen aus der Tabelle Il hervor.
Extraktion von Λ-Acetoxypropionaldehyd mit verschiedenen Dicarbonsäureestern
Bei- | txtraktions- | Extrak- | % |
30 sPiel | lösungsmittel | tions- | Gewinnung |
tempera- | von APA, | ||
tur, | % | ||
0C | |||
35 Ό | Diethylsuccinat | 60 | 84 |
11 | Diethylmalonat | 60 | 82 |
12 | Diethyloxalat | 50 | 76 |
Bei de.' Durchführung eines jeden Beispiels ergibt eine fraktionierte Destillation der Dicarbonsäureesterschicht
nach dem Abdestillieren von Wasser und Essigsäure 45 bis 50 g einer A-Acetoxypropionaldehydfraktion
pro Versuch, die nur Spurenmengen Wasser und Essigsäure enthält. Die Oxidation von Λ-Acetoxypropionaldehyd
(zweifach), die Methanolyse von Λ-Acetoxypropionsäure und die fraktionierte Destillation zur
Wiedergewinnung von Methyllactat werden unter den gleichen Bedingungen durchgeführt, wobei 80 bis 90 g
einer Methyllactatfraktion erhalten werden, die bei 75 bis 77°C/9O mbar siedet.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von Methyllactat aus Vinylacetat oder Vinylpropionat, dadurch gekennzeichnet,
daß man
a) durch Hydroformylierung von Vinylacetat oder Vinylpropionat mit einer gasförmigen Mischung
aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid in einem organischen Lösungsmittel in Gegenwart
eines im wesentlichen wasserunlöslichen Rhodiumkomplexes sowie eines trisubstituiertem
Phosphins erhaltenen Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd aus dem Reaktionsgemisch
mit einem wäßrigen Medium extrahiert, den die Katalysatorkomponenten enthaltenden
Extraktionsrückstand in die Hydroformylierungsstufe zurückführt,
b) Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionylpropionaldehyd
aus dem wäßrigen Extrakt gewinnt und in an sich bekannter Weise in flüssiger Phase mit gasförmigem
Sauerstoff oder einem Sauerstoff enthaltenden Gas in Gegenwart eines Oxidationskatalysators oxidiert und
c) die erhaltene Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionylpropionsäure
mit Methanol in Gegenwart eines sauren Katalysators umsetzt und das erhaltene Methyllactat durch Destillation gewinnt.
30
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Extraktion des bei der Hydroformylierung
erhaltenen Reaktionsgemisches bei Temperaturen von etwa 5 bis 40°C unter einer Atmosphäre
durchführt, die entweder aus einem inerten Gas, einer Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Gasmischung
mit einem Kohlenmonoxidpartialdruck von wenigstens 0,1 bar oder einer mit de:n inerten Gas
verdünnten Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Gasmischung mit einem Kohlenmonoxidpartialdruck von
wenigstens 0,1 bar besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd
durch Erhitzen des wäßrigen Extrakts auf Temperaturen von etwa 9O0C oder darunter
als Destillat oder Destillationsrückstand gewinnt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Λ-Acetoxy- oder Λ-Propionyloxypropionaldehyd
durch Extrahieren des wäßrigen Extrakts mit einem Carbonsäureester der allgemeinen
Formel (A)
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