DE3212163A1 - METHOD FOR PRODUCING AROMATIC BIS (AETHERPHTHALIC ACID) OR AROMATIC BIS (AETHERANE HYDROID) - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING AROMATIC BIS (AETHERPHTHALIC ACID) OR AROMATIC BIS (AETHERANE HYDROID)Info
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Description
Verfahren zur Herstellung von aromatischer Bis (ätherphthalsaure) oder aromatischem Bis(ätheranhydrid)Process for the production of aromatic bis (ether phthalic acid) or aromatic Bis (ethereal anhydride)
Vor der vorliegenden Erfindung wurden, wie von Heath et al. in den US-PS'en 3 879 428 und 3 957 862 derselben Anmelderin gezeigt, aromatische Bis(ätheranhydride) (nachfolgend als "Bisanhydride" bezeichnet) der allgemeinen FormelPrior to the present invention, as suggested by Heath et al. commonly assigned U.S. Patents 3,879,428 and 3,957,862 shown, aromatic bis (ether anhydrides) (hereinafter referred to as "bisanhydrides") of the general formula
I.I.
O—R—iO-R-i
nach einem mehrstufigen Verfahren hergestellt, wozu die Basenhydrolyse eines aromatischen Bis(äther-N-organosubstituierten Phthalimids) der Formelproduced by a multistage process, including the base hydrolysis of an aromatic bis (ether-N-organosubstituted Phthalimides) of the formula
II.II.
I'-NIN
Ο—ΧΟ — Χ
gehörte. Eine speziellere Verbindung hiervon ist 2,2-Bis [4-(3,4-dicarboxy)phenyl]propan-bis-N-methylimidbelonged to. A more specific compound of these is 2,2-bis [4- (3,4-dicarboxy) phenyl] propane-bis-N-methylimide
der Formelthe formula
II A.II A.
worin R ein zweiwertiger aromatischer Rest mit 6 bis 30where R is a divalent aromatic radical with 6 to 30
1
Kohlenstoffatomen und R ein einwertiger organischer Rest
aus der Klasse der C .., „.-Alkylreste und organischen Reste
mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen, z.B. aromatische Kohlenwasserstoffreste
und deren halogenierte Derivate, ist. Diese Arbeitsweise führte zu einem Tetra-Säuresalz, das
dann zur Tetrasäure angesäuert und diese darauf zum aromatischen Bis(ätheranhydrid) der Formel I dehydratisiert wurde.1
Carbon atoms and R is a monovalent organic radical from the class of the C .., “.-Alkyl radicals and organic radicals with 6 to 20 carbon atoms, for example aromatic hydrocarbon radicals and their halogenated derivatives. This procedure led to a tetra-acid salt, which was then acidified to the tetra-acid and this was then dehydrated to the aromatic bis (ether anhydride) of the formula I.
Wenngleich die Arbeitsweise von Heath et al. einen wertvollen Weg sowohl zu den aromatischen Bis(ätherphthalsäuren) als auch den aromatischen Bis(ätherphthalsäureanhydriden) bietet, erfordert sie die Basenhydrolyse des aromatischen Bis(äther-N-organo-substituierten Phthalimide) der Formel II und die Umwandlung des anfallenden Salzes in die Tetrasäure sowie deren anschließende Dehydratisierung. Außer der Notwendigkeit einer Reihe von Stufen zur Umwandlung des Bisimids in ein Bisanhydrid fallen anorganische Salze an, die Beseitigungsprobleme aufwerfen. Bemühungen richten sich daher auf die Schaffung einer vereinfachteren Arbeitsweise zur Herstellung des Bisanhydrids der Formel I oder seiner Tetrasäure-Vorstufe.Although the method of Heath et al. a valuable route to both the aromatic bis (ether phthalic acids) as well as the aromatic bis (etherphthalic anhydrides), it requires the base hydrolysis of the aromatic Bis (ether-N-organo-substituted phthalimides) of the formula II and the conversion of the resulting salt into the tetraacid as well as their subsequent dehydration. Besides the need for a number of steps to convert the Bisimides in a bisanhydride result in inorganic salts which pose problems of removal. Efforts are directed therefore to the creation of a simplified procedure for the preparation of the bisanhydride of the formula I or its Tetraacid precursor.
Die US-PS 4 128 574 offenbart eine Imid-Anhydrid-Austauschreaktion, die zur Herstellung von organischen Polycarbonsäuren, deren Anhydriden oder organischen Imiden führt. Beispielsweise wird in besonderen Fällen ein Bisimid derU.S. Patent 4,128,574 discloses an imide-anhydride exchange reaction which leads to the production of organic polycarboxylic acids, their anhydrides or organic imides. For example, in special cases, a bisimide is the
/iO/ OK
Formel HA mit Phthalsäureanhydrid in Gegenwart von Wasser erwärmt, um einen Austausch zwischen dem vorgenannten Bisimid und dem Phthalsäureanhydrid zu bewirken und die entsprechende Tetrasäure oder deren Anhydrid herzustellen.Formula HA heated with phthalic anhydride in the presence of water to achieve an exchange between the aforementioned To effect bisimide and the phthalic anhydride and to produce the corresponding tetraacid or its anhydride.
Wenngleich die aus der letztgenannten Patentschrift bekannte Methode viele der Nachteile des Standes der Technik beseitigt, z.B. die rasche Umwandlung von N-alkylsubstituierten Bisimiden, die direkte Herstellung von cyclischen Anhydriden, die Bildung anorganischer Salze oder das Erfordernis einer vielstufigen Arbeitsweise, ermöglicht, ist dieses bekannte Verfahren im wesentlichen ein Ansatzoder Chargen-Verfahren. Die Gewinnung einer Tetrasäure oder eines Bisanhydrids in befriedigender Ausbeute, 80 % oder darüber, erfordert mehrere Erwärmungs- und Isolierzyklen. Auch ist es schwierig, eine wesentliche Umwandlung des Bisimids in die Tetrasäure oder das Bisanhydrid zu erzielen, ohne zum Rückführen überschüssiger Mengen an Phthalsäure oder Phthalsäureanhydrid Zuflucht zu nehmen. Aufgrund der Art des Austauschs zwischen dem Bisimid und der Phthalsäure oder dem Phthalsäureanhydrid kann optimale Umwandlung nicht verwirklicht werden, wenn nicht das N-Organophthalimid der allgemeinen FormelAlthough the method known from the latter patent specification has many of the disadvantages of the prior art eliminated, e.g. the rapid conversion of N-alkyl substituted Bisimides, the direct production of cyclic anhydrides, the formation of inorganic salts or the Requiring a multi-step procedure, this known method is essentially an approach or Batch process. The recovery of a tetraacid or a bisanhydride in a satisfactory yield, 80% or above that, requires several heating and insulating cycles. It is also difficult to achieve a substantial transformation of the To achieve bisimides in the tetraacid or the bisanhydride without recycling excess amounts of phthalic acid or to take refuge in phthalic anhydride. Due to the nature of the exchange between the bisimide and the phthalic acid or the phthalic anhydride, optimal conversion cannot be realized unless the N-organophthalimide the general formula
worin R wie zuvor definiert ist, das auch bei der Umsetzung entsteht, aus dem Gemisch abgetrennt wird.wherein R is as defined above, also in the implementation arises, is separated from the mixture.
Die US-PS 4 116 980 hat gezeigt, daß optimale Umwandlung des Bisimids in die Tetrasäure oder deren Dianhydrid auf der Grundlage des Imid-Anhydrid-Austauschs in Gegenwart von Wasser erfolgen kann, wie durch die folgende GleichungU.S. Patent 4,116,980 has shown that optimal conversion of the bisimide into the tetraacid or its dianhydride on the basis of the imide-anhydride exchange in the presence of water can be done as by the following equation
Λ*Λ *
wiedergegeben:reproduced:
A + B ^A + B ^
worin A und A1 Imide und B und B1 Anhydride sind, wenn dcu; Imid A1 während des Austausche selektiv aus der Reaktion entfernt wird. Beispielsweise kann in der obigen Gleichung A ein Bisimid, B eine Phthalsäure, B1 ein Bisanhydrid oder eine Tetrasäure und A1 ein N-Organophthalimid sein. Nach der letztgenannten Patentschrift wurden diese Ergebnisse erzielt, indem ein Teil der Dampfphase während des Austauschs abgelassen wurde. Die Dampfphase bestand im wesentlichen aus Wasser und N-Organophthalimiden mit sehr wenig Phthalsäure, so daß durch kontinuierliches Ablassen der Dampfphase während des Austausche die Reaktion zur rechten Sei Le der Gleichung hin verschoben wird. Daher kann das Ausgangs-Bisimid in die entsprechende Tetrasäure oder das Bisanhydrid umgewandelt werden, ohne den Reaktor völlig abzuschließen oder allzu große Mengen an Phthalsäure rückzuführen.wherein A and A 1 are imides and B and B 1 are anhydrides when dcu; Imide A 1 is selectively removed from the reaction during the exchange. For example, in the above equation, A can be a bisimide, B can be phthalic acid, B 1 can be a bisanhydride or tetraacid, and A 1 can be an N-organophthalimide. According to the latter patent, these results were achieved by venting part of the vapor phase during the exchange. The vapor phase consisted essentially of water and N-organophthalimides with very little phthalic acid, so that by continuously letting off the vapor phase during the exchange, the reaction is shifted to the right side of the equation. The starting bisimide can therefore be converted into the corresponding tetraacid or bisanhydride without completely closing off the reactor or recycling excessively large amounts of phthalic acid.
Die Erfindung basiert auf der Entwicklung eines neuen zweiphasigen Imid-Anhydrid-Austauschprozesses, bei dem eine Lösung eines aromatischen Bis (äther-N-organo-substituierten Phthalimide), nachfolgend auch als "BI" identifiziert, in einem inerten organischen Lösungsmittel mit einer wässrigen Lösung von Phthalsäure, nachfolgend auch als "PA" bezeichnet, und einem Austauschkatalysator bei erhöhter Temperatur in Berührung gebracht wird. Der Imid-Anhydrid-Austausch erfolgt, und ein Hauptanteil der Bisverbindung geht von der organischen Phase in die wässrige Phase über, wo er als Salz der aromatischen Bis(ätherphthalsäure), nachfolgend auch als "TA" der allgemeinen Formel:The invention is based on the development of a new two-phase Imide-anhydride exchange process in which a solution of an aromatic bis (ether-N-organo-substituted Phthalimide), hereinafter also identified as "BI", in an inert organic solvent with an aqueous one Solution of phthalic acid, hereinafter also referred to as "PA", and an exchange catalyst at an elevated temperature is brought into contact. The imide-anhydride exchange occurs and a major portion of the bis-compound goes from the organic phase to the aqueous phase, where it is used as a salt of the aromatic bis (etherphthalic acid), below also as "TA" of the general formula:
IV. ο οIV. Ο ο
C-OHC-OH
worin R wie zuvor definiert ist, bezeichnet, vorliegt. Diese Verbindung wird nach herkömmlichen Maßnahmen leicht in das aromatische Bis(ätherphthalsäureanhydrid) umgewandelt, nachfolgend auch als "DA" der Formel I bezeichnet. Das nachfolgend auch als "PI" bezeichnete, durch den Austausch gebildete N-Organophthalimid tritt aus der wässrigen Phase in die organische Phase über und ermöglicht bzw. erleichtert eine erhöhte Umwandlung von BI in TA. Nichtumgesetzte (überschüssige) Phthalsäure verbleibt in der wässrigen Phase als Salz.wherein R is as previously defined, denotes. This connection becomes easy after conventional measures converted into the aromatic bis (ether phthalic anhydride), hereinafter also referred to as "DA" of the formula I. The N-organophthalimide, also referred to below as "PI" and formed by the exchange, emerges from the aqueous Phase into the organic phase and enables or facilitates an increased conversion of BI into TA. Unimplemented (Excess) phthalic acid remains in the aqueous phase as a salt.
Vor der Austauschreaktion liegen alle Imide (PI und BI) in der organischen Phase und alle Säuren und Katalysatoren in der wässrigen Phase vor. Nach der Austauschreaktion, nach Einstellung des Gleichgewichts, ist der Hauptanteil von BI von der organischen Phase in die wässrige Phase übergegangen, wo es als Salz von TA vorliegt. Das nachfolgend auch als "PI" bezeichnete, durch den Austausch gebildete Phthalimid geht in die organische Phase zusammen mit nichtumgesetztem BI und etwas aromatischem Bis(äther-N-organosubstituiertem Phthalimidätheranhydrid) über, nachfolgend als "IA" der allgemeinen FormelAll imides (PI and BI) are in front of the exchange reaction in the organic phase and all acids and catalysts in the aqueous phase. After the exchange reaction, after the equilibrium has been established, the main part of BI has passed from the organic phase into the aqueous phase, where it is present as the salt of TA. That which is also referred to as "PI" in the following and is formed by the exchange Phthalimide goes into the organic phase along with unreacted BI and some aromatic bis (ether-N-organosubstituted Phthalimide ether anhydride), hereinafter referred to as "IA" of the general formula
V.V.
worin R und R' wie zuvor definiert sind, bezeichnet. Somit liegt beim Gleichgewicht, abgesehen von der Gegenwart einer kleinen Menge IA in beiden Phasen, der ursprüngliche Zustand vor, wobei alle Imide in der organischen Phase und alle Säuren oder Salze der Säuren in der wässrigen Phase vor-wherein R and R 'are as previously defined. Thus, apart from the presence of one, there is equilibrium small amount IA in both phases, the original state before, with all imides in the organic phase and all Acids or salts of acids in the aqueous phase
handen sind.are in hand.
Mit früheren Verfahren verbundene Korrosionsprobleme können durch Neutralisieren aller Säuren unter Verwendung eines Aminkatalysators praktisch beseitigt werden, und außerdem ermöglicht das zweiphasige Austauschverfahren eine saubere Trennung des N-Organophthalimids von der Phthalsäure. Der Austausch kann auch rasch katalysiert werden, erfordert erheblich weniger Prozeßenergie als die früheren Verfahren und erhält Reaktionskomponenten, Lösungsmittel und Katalysator.Corrosion problems associated with previous processes can be eliminated by neutralizing all acids using a Amine catalyst can be practically eliminated, and moreover The two-phase exchange process enables a clean separation of the N-organophthalimide from the phthalic acid. Of the Exchange can also be catalyzed rapidly, requires considerably less process energy than the previous processes and receives reaction components, solvent and catalyst.
Gegenstand der Erfindung ist ein zweiphasiges Imid-Anhydrid-Austauschverfahren zur Herstellung von aromatischer Bis(ätherphthalsäure) aus aromatischem Bis(ätherphthalimid), das folgende Schritte umfaßt:The invention relates to a two-phase imide-anhydride exchange process for the preparation of aromatic bis (ether phthalic acid) from aromatic bis (ether phthalimide), the following Steps include:
(A) Erwärmen auf erhöhte Temperatur, z.B. von 170-2600C, und unter überatmosphärischem Druck, z.B. zwischen 14 und 35 bar (200-500 psi) eines Gemischs mit (i) aromatischem Bis(ätherphthalimid) der Formel II, (ii) 2 bis 20 Mol Phthalsäureanhydrid oder Phthalsäure pro Mol (i),(A) heating at elevated temperature, for example from 170-260 0 C and under superatmospheric pressure, for example 14-35 bar (200-500 psi) of a mixture of (i) aromatic bis (ätherphthalimid) of the formula II, (ii ) 2 to 20 moles of phthalic anhydride or phthalic acid per mole (i),
(iii) einer ausreichenden und wirksamen Menge eines Austauschkatalysators ,(iii) a sufficient and effective amount of a replacement catalyst ,
(iv) 0,01 bis 100 Teilen Wasser pro Gewichtsteil (i), (v) 0,01 bis 100 Teilen eines mit Wasser nicht mischbaren, inerten, organischen Lösungsmittels pro Gewichtsteil (i),(iv) 0.01 to 100 parts of water per part by weight of (i), (v) 0.01 to 100 parts of a water immiscible, inert organic solvent per part by weight (i),
zu einem ins Gleichgewicht gebrachten flüssigen, zweiphasigen Reaktionsgemisch mit einer wässrigen Phase und darin selektiv gelöst die bei der Austauschreaktion gebildete aromatische Bis(ätherphthalsäure), der Austauschkatalysator zusammen mit nichtumgesetzter Phthalsäure,to an equilibrated liquid, two-phase reaction mixture with an aqueous phase and the aromatic bis (etherphthalic acid), the exchange catalyst, formed in the exchange reaction, selectively dissolved therein together with unreacted phthalic acid,
- AHr- AHr
und mit einer organischen Phase, darin selektiv gelöst N-Organo-substituiertes Phthalimid der Formel III, das auch bei der Austauschreaktion entstanden ist, zusammen mit nichtumgesetztem aromatischem Bis(ätherphthalimid),and with an organic phase selectively dissolved therein N-organo-substituted Phthalimide of the formula III, which was also formed in the exchange reaction, together with unreacted aromatic bis (etherphthalimide),
B) Abtrennen der organischen Phase von der wässrigen Phase undB) separating the organic phase from the aqueous phase and
C) Gewinnen der aromatischen Bis(ätherphthalsäure) aus der wässrigen Phase.C) Obtaining the aromatic bis (etherphthalic acid) from the aqueous phase.
Reste R sind z.B.R residues are e.g.
CH, Br Bf CH,CH, Br Bf CH,
CH1Bf Br CH,CH 1 Bf Br CH,
OCH,),OCH,),
und zweiwertige organische Reste der allgemeinen Formel;and divalent organic radicals of the general formula;
PWoPWo
worin X ein Vertreter aus der Klasse zweiwertiger Reste derwherein X is a member of the class of divalent radicals
ι
Formeln: -C H3 , >C=0, O=S=O, -0-, -S-, worin m O oder 1ι
Formulas: -CH 3 ,> C = 0, O = S = O, -0-, -S-, where m is O or 1
ist, und y eine ganze Zahl von 1 bis 5 einschließlich, ist.and y is an integer from 1 to 5 inclusive.
Reste R sind z.B. Phenyl, Tolyl, XyIyI, Naphthyl, Chlorphenyl, Bromnaphthyl usw.,und Alkylreste, wie Methyl, Äthyl,Residues R are e.g. phenyl, tolyl, XyIyI, naphthyl, chlorophenyl, Bromonaphthyl etc., and alkyl radicals such as methyl, ethyl,
Propyl usw.Propyl etc.
Die Bisimide der Formel II und ein Verfahren zu ihrer Herstellung sind im einzelnen in der vorgenannten US-PS 3 879 428 beschrieben, basierend auf der anfänglichen BiI, dung von N-Organo-substituiertem Phthalimid der Formel:The bisimides of Formula II and a process for their preparation are detailed in the aforementioned US Pat 3 879 428, based on the initial BiI, Formation of N-organo-substituted phthalimide of the formula:
VI.VI.
worin X ein Rest aus der Klasse Nitro, Halogen, z.B. Chlor, Fluor, Brom, usw., und R wie zuvor definiert ist. Das Phthalimid der Formel VI kann durch eine Umsetzung zwischen X-substituiertem Phthalsäureanhydrid und einem organischen Amin, wie Anilin, Toluidin, Methylamin, Äthylamin usw., gebildet werden.wherein X is a radical from the class nitro, halogen, e.g., chlorine, fluorine, bromine, etc., and R is as previously defined. That Phthalimide of the formula VI can by a reaction between X-substituted phthalic anhydride and an organic Amine, such as aniline, toluidine, methylamine, ethylamine, etc., are formed.
Von den Phthalimiden der Formel VI werden z.B. N-Methyl-4-nitrophthaliniid, N-Phenyl-3-nitrophthalimid, N-Phenyl-4-nitrophthalimid, N-Methyl-3-nitrophthalimid, N-Butyl-4-nitrophthalimid usw., umfaßt. Wie weiter in der US-PS 3 879 428 gezeigt, können die aromatischen Bis(ätherphthalimide) der Formel II durch Umsetzung zwischen Phthalimiden der Formel VI und einem Alkalidiphenoxid der allgemeinen Formel:Of the phthalimides of the formula VI, e.g. N-methyl-4-nitrophthaliniid, N-phenyl-3-nitrophthalimide, N-phenyl-4-nitrophthalimide, N-methyl-3-nitrophthalimide, N-butyl-4-nitrophthalimide etc., includes. As further shown in US Pat. No. 3,879,428, the aromatic bis (etherphthalimide) of the formula II by reaction between phthalimides of the formula VI and an alkali metal diphenoxide of the general Formula:
VII. M-O-R-O-M ,VII. M-O-R-O-M,
worin R wie zuvor definiert und M ein Metallion eines Alkalimetalls, z.B. Natrium, Kalium, Lithium, usw., ist, hergestellt werden.wherein R is as previously defined and M is a metal ion of an alkali metal, e.g. sodium, potassium, lithium, etc., is to be produced.
Unter die Alkalidiphenoxide der Formel VII fallen Natrium- und Kaliumsalze der folgenden zweiwertigen Phenole:The alkali diphenoxides of the formula VII include sodium and potassium salts of the following dihydric phenols:
2,2-Bi S(2-hydroxyphenyl)propan; 2,4'-Dihydroxydiphenylmethan; Bis-(2-hydroxyphenyl)methan; 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)propan, nachfolgend als "Bis-2,2-Bi S (2-hydroxyphenyl) propane; 2,4'-dihydroxydiphenylmethane; Bis (2-hydroxyphenyl) methane; 2,2-bis- (4-hydroxyphenyl) propane, hereinafter referred to as "bis-
phenol-A" oder "BPA" bezeichnet, 1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)äthan;
1 ,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)propan; 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)pentan;
3,3-Bis-(4-hydroxyphenyl)pentan;
4,4'-Dihydroxybiphenyl; 4,4'-Dihydroxy-3,3,5,5'-tetramethylbiphenyl;
2,4'-Dihydroxybenzophenon; 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfon;
2,4'-Dihydroxydiphenylsulfon; 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfoxid;
2,4"-Dihydroxydiphenylsulfoxid; 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfid;
Hydrochinon;
Resorcin;phenol-A "or" BPA "denotes 1,1-bis- (4-hydroxyphenyl) ethane; 1,1-bis- (4-hydroxyphenyl) propane; 2,2-bis- (4-hydroxyphenyl) pentane; 3 , 3-bis (4-hydroxyphenyl) pentane; 4,4'-dihydroxybiphenyl;4,4'-dihydroxy-3,3,5,5'-tetramethylbiphenyl;2,4'-dihydroxybenzophenone;4,4'-dihydroxydiphenylsulfone;2,4'-dihydroxydiphenylsulfone;4,4'-dihydroxydiphenylsulfoxide; 2,4 "-dihydroxydiphenyl sulfoxide; 4,4'-dihydroxydiphenyl sulfide; Hydroquinone;
Resorcinol;
3,4'-Dihydroxydiphenylmethan; 4,4'-Dihydroxybenzophenon; 4,4'-Dihydroxydiphenyläther usw.3,4'-dihydroxydiphenylmethane; 4,4'-dihydroxybenzophenone; 4,4'-dihydroxydiphenyl ether etc.
Austauschkatalysatoren, die erfindungsgemäß eingesetzt werden können, sind Säuren, wie Schwefel-, Phosphor-, Salz-, Methansulfon-, Fluorbor-, Toluolsulfon-, Essig-, Butter-, Trifluoressigsäure usw.; Metallsalze, wie FeCl3, ZnC^, SnCl^, AlCl3 und deren Bromide; Trialkylamine, nachfolgend auch als "R3N11 bezeichnet, wie Trimethylamih, Triäthylamin, Tripropylamin, Tributylamin usw., wobei die bevorzugten Katalysatoren Triäthylamin und Trimethylamin sind.Exchange catalysts which can be used according to the invention are acids such as sulfuric, phosphoric, hydrochloric, methanesulphonic, fluoroboronic, toluenesulphonic, acetic, butyric, trifluoroacetic acid, etc .; Metal salts such as FeCl 3 , ZnC ^, SnCl ^, AlCl 3 and their bromides; Trialkylamines, hereinafter also referred to as “R 3 N 11 , such as trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, etc., the preferred catalysts being triethylamine and trimethylamine.
Erfindungsgemäß verwendbare organische Lösungsmittel sind inerte, mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel, die jedesOrganic solvents which can be used according to the invention are inert, water-immiscible solvents, any
-Xf--Xf-
zunächst vorhandene oder während der Austauschreaktion gebildete Imid selektiv lösen, z.B. Toluol, Benzol, Xylol, Chlorbenzol und o-Dichlorbenzol.initially present or formed during the exchange reaction Selectively dissolve imide, e.g. toluene, benzene, xylene, chlorobenzene and o-dichlorobenzene.
Die folgenden breiten und bevorzugten Parameter sind für .das zweiphasige Imid-Anhydrid-Verfahren bestimmt worden:The following broad and preferred parameters are for the two-phase imide-anhydride process has been determined:
1. Temperatur Bereich 170° bis 2600C1. Temperature range 170 ° to 260 0 C
bevorzugt 185 bis 2250Cpreferably 185 to 225 ° C
2. Druck bestimmt durch die Temperatur,2. pressure determined by temperature,
Bereich 14-35 bar (200-500 psi)Range 14-35 bar (200-500 psi)
3. PA/BI-Molverhältnis Bereich 2:1 bis 20:13. PA / BI molar ratio range 2: 1 to 20: 1
bevorzugt 4-6:1preferably 4-6: 1
4. Katalysator/PA-Molver- Bereich 1:1 bis 3:1 hältnis bevorzugt ca. 2:14. Catalyst / PA Molver range 1: 1 to 3: 1 ratio preferably approx. 2: 1
5. organisches Lösungs- Bereich 0:1 bis 10:1 mittel/Wasser-Gewichts- bevorzugt ca. 4:1 verhältnis5. organic solution range 0: 1 to 10: 1 medium / water weight - preferably approx. 4: 1 relationship
6. Feststoffgehalt Bereich 1 bis 70 %6. Solids content range 1 to 70%
bevorzugt ca. 10-15 %.preferably about 10-15%.
Ein besseres Verständnis der praktischen Durchführung der Erfindung kann durch die Bezugnahme auf die Figuren erreicht werden.A better understanding of the practice of the invention can be obtained by referring to the figures will.
In Fig. 1 ist ein kontinuierliches Dreistufen-Imid-Anhydrid-Austauschverfahren, das erfindungsgemäße Verfahren umfassend; dargestellt, das 2,2-Bis-4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenylpropan von wenigstens 97 Mol-% Reinheit liefert, indem der Imid-Anhydrid-Austausch zwischen PA und BI in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels erfolgt, das das Imid selektiv absorbiert, die organische Phase abgetrenntIn Fig. 1 is a continuous three-step imide-anhydride exchange process, comprising the method of the invention; shown, the 2,2-bis-4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenylpropane of at least 97 mole percent purity by providing the imide-anhydride exchange between PA and BI takes place in the presence of an organic solvent, which the Imide selectively absorbed, the organic phase separated
und entfernt, dann die Gleichgewichtseinstellung-Trennung zwei- oder mehrmals mit organischem Lösungsmittel wiederholt wird, um TA in der wässrigen Phase zu bilden. Die organische Phase wird in der dritten, zweiten, dann ersten Gleichgewichtseinstellung-Trenn-Stufe verwendet, worauf sie destilliert wird, um die Imide zu entfernen, und zur dritten Gleichgewichtseinstellungs-Stufe rückgeführt wird. Von den während der Destillation entfernten Imiden wird PI gewonnen und kann nitriert und zur Herstellung von mehr BI verwendet werden, während das verbleibende BI und IA rückgeführt werden. Nach der Gewinnung von TA aus der wässrigen Phase durch Destillation von HUO, R3N und nichtumgesetztem PA werden diese Materialien zur ersten Gleichgewichtseinstellungs-Stufe rückgeführt.and removed, then the equilibration separation is repeated two or more times with organic solvent to form TA in the aqueous phase. The organic phase is used in the third, second, then first equilibrium separation stage, after which it is distilled to remove the imides and recycled to the third equilibration stage. From the imides removed during the distillation, PI is recovered and can be nitrated and used to make more BI while the remaining BI and IA are recycled. After TA has been recovered from the aqueous phase by distillation of HUO, R 3 N and unreacted PA, these materials are returned to the first stage of equilibration.
Im einzelnen ist bei 10 der erste Behälter zur Gleichgewichtseinstellung gezeigt, worin eine wässrige Lösung von PA im Überschuß und 2 Mol R^N-Katalysator pro Mol PA zusammen mit einer Toluol-Lösung von BI erwärmt werden. Phthalsäure (PA) oder Phthalsäureanhydrid wird 10 über eine Leitung 3 aus einem PA-Vorratsbehälter 2 zusammen mit rückgeführtem Wasser, R3N und nichtumgesetzter PA aus dem vorangegangenen Zyklus über eine Leitung 12 zugeführt. Toluol wird von Stufe 2 des vorhergehenden Zyklus über eine Leitung 13 rückgeführt. Bl-Vorratsmaterial wird aus einem Behälter 1 über eine Leitung 11 dem ersten Behälter 10 zur Gleichgewichtseinstellung zusammen mit nichtumgesetztem BI und teilweise umgesetztem IA, die von dem Toluol in den Destillieranlagen 4 und 6 abgetrennt und über Leitungen 5 und 8 überführt werden, zugeführt. Die beiden Phasen werden bei etwa 2000C und 21 bis 35 bar (300 bis 500 psi) Druck, je nach der genauen Temperatur, 1 bis 2 h zusammen erhitzt, um ein Gemisch zu ergeben, das sich chemisch im Gleichgewicht befindet. In detail, the first equilibrium setting tank is shown at 10, in which an aqueous solution of PA in excess and 2 moles of R ^ N catalyst per mole of PA are heated together with a toluene solution of BI. Phthalic acid (PA) or phthalic anhydride is fed to 10 via a line 3 from a PA storage container 2 together with recirculated water, R 3 N and unconverted PA from the previous cycle via a line 12. Toluene is recycled from stage 2 of the previous cycle via line 13. BI stock material is fed from a container 1 via a line 11 to the first container 10 for equilibrium adjustment together with unreacted BI and partially converted IA, which are separated from the toluene in the distillation units 4 and 6 and transferred via lines 5 and 8. The two phases are heated together at about 200 ° C. and 21 to 35 bar (300 to 500 psi) pressure, depending on the exact temperature, for 1 to 2 hours in order to give a mixture which is chemically in equilibrium.
Nun wird das Gemisch aus dem Behälter 1O zur Gleichgewichtseinstellung über eine Leitung 14 zum Phasenscheider oder zur Dekantieruinrichtung 20 der ersten Stufe gepumpt. Noch heiß kann das Gemisch sich absetzen und trennen·, die Toluolphasu wird abgezogen und über eine Leitung 22 zu uiner era Lern Destilliereinheit 4 gepumpt, worin das Toluol abgezogen und für spätere Rückführung kondensiert wird. Die Destillationsrückstände von 4, die BI, IA und PI enthalten, werden über eine Leitung 5 zu einer zweiten Destillationsanlage 6 gepumpt, wo PI für mögliche spätere Erzeugung von BI abdestilliert wird. Die Destillationsrückstände aus 6, die BI und IA enthalten, werden über die Leitung 8 zum ersten Behälter 10 zur Gleichgewichtseinstellung rückgeführt. Die wässrige Phase aus dem Phasenscheider 20 der ersten Stufe wird über eine Leitung 21 zu einem zweiten Behälter 30 zur Gleichgewichtseinstellung gepumpt, wo sie mit Toluol gemischt wird, das vom Phasenscheider 60 der dritten Stufe dekantiert wurde. Wenn in dem zweiten Behälter 30 zur Gleichgewichtseinstellung diese erfolgt ist, wird das Gemisch über eine Leitung 31 zu einem Phasenscheider 40 der zweiten Stufe gepumpt, wo, nach dem Absitzen, die Toluolschicht zum Behälter 10 der ersten Gleichgewichtseinstellung über die Leitung 13 rückgeführt wird, und die wässrige Phase wird über eine Leitung zum Behälter 50 der dritten Gleichgewichtseinstellung gepumpt. Toluol aus der Destillationseinrichtung 4 wird über eine Leitung 52 zum Behälter 50 der dritten Gleichgewichtseinstellung gepumpt und das Gemisch noch einmal ins Gleichge- ■ wicht gebracht und zum letzten Phasenscheider oder Dekantiereinrichtung 60 gepumpt. Nach dem Überkommen wird die Toluolschicht von 60 über eine Leitung 32 zum Behälter 30 der zweiten Gleichgewichtseinstellung rückgeführt und die wässrige Phase über eine Leitung 61 einer dritten Destillationseinrichtung 70 zugeführt, worin PA, H-O und R3N abdestilliert, kondensiert und über Leitung 12 zum Behälter 10 der ersten Gleichgewichtseinstellung rückgeführt werden. Die Destillations'· rückstände aus 70 werden abgenommen, um DA zu ergeben.The mixture is now pumped from the container 10 to establish the equilibrium via a line 14 to the phase separator or to the decanting device 20 of the first stage. While the mixture is still hot, it can settle and separate, the toluene phase is drawn off and pumped via a line 22 to a deep distillation unit 4, in which the toluene is drawn off and condensed for later recycling. The distillation residues from 4, which contain BI, IA and PI, are pumped via a line 5 to a second distillation plant 6, where PI is distilled off for possible subsequent production of BI. The distillation residues from 6, which contain BI and IA, are returned via line 8 to the first container 10 for equilibrium adjustment. The aqueous phase from the phase separator 20 of the first stage is pumped via a line 21 to a second container 30 for equilibrium adjustment, where it is mixed with toluene which has been decanted by the phase separator 60 of the third stage. When this has taken place in the second container 30 for equilibration, the mixture is pumped via a line 31 to a phase separator 40 of the second stage, where, after settling, the toluene layer is returned to the container 10 for the first equilibrium via line 13, and the aqueous phase is pumped via a line to the container 50 of the third equilibrium setting. Toluene from the distillation device 4 is pumped via a line 52 to the container 50 of the third equilibrium setting and the mixture is brought into equilibrium again and pumped to the last phase separator or decanter 60. After it has passed over, the toluene layer of 60 is returned via a line 32 to the container 30 of the second equilibrium and the aqueous phase is fed via a line 61 to a third distillation device 70, in which PA, HO and R 3 N are distilled off, condensed and via line 12 to the container 10 of the first equilibrium can be returned. The still bottoms from 70 are removed to give DA.
-ys-20 -ys- 20
Die folgenden Beispiele dienen dem besseren Verständnis der praktischen Durchführung der Erfindung zur Veranschaulichung, keineswegs zur Begrenzung.The following examples serve to better understand the practical implementation of the invention to illustrate, in no way limiting.
Jede der neun Gleichgewichtseinstellungen erfolgte ansatzweise, wie nachfolgend beschrieben. Die Toluolphasen wurden gehandhabt, wie in Fig. 2 angegeben, die leicht verständlich ist.Each of the nine equilibrium adjustments were made in batches as described below. The toluene phases were handled as indicated in Fig. 2, which is easily understood.
Ein 1 1-Autoklav wurde mit 35,7 g (0,24 Mol) Phthalsäureanhydrid, 21,84 g (0,04 Mol) des Bisimids der Formel HA, nachfolgend auch als "BPA-BI" bezeichnet, 67 ml (0,48 Mol) Triäthylamin, 80 ml Wasser und 320 ml Toluol beschickt. Der Autoklav wurde mit N2 gespült, verschlossen und 2 h auf 2000C erwärmt. Dann wurde er abgekühlt und geöffnet. Die organische und die wässrige Phase wurden getrennt und Proben von jeder genommen. Die wässrige Phase wurde zusammen mit dem nächsten geeigneten Anteil an Toluol gemäß Fig. II zum Autoklaven rückgeführt. Dieser wurde wieder mit N2 gespült, verschlossen und erneut 2 h auf 2000C erwärmt. Es wurde wieder aufgearbeitet, wie für die erste Gleichgewichtseinstellung beschrieben. A 1 1 autoclave was filled with 35.7 g (0.24 mol) of phthalic anhydride, 21.84 g (0.04 mol) of the bisimide of the formula HA, hereinafter also referred to as "BPA-BI", 67 ml (0, 48 mol) of triethylamine, 80 ml of water and 320 ml of toluene are charged. The autoclave was flushed with N2, closed and heated to 200 ° C. for 2 h. Then it was cooled and opened. The organic and aqueous phases were separated and samples were taken from each. The aqueous phase was returned to the autoclave together with the next suitable portion of toluene according to FIG. II. This was flushed again with N2, closed and heated again to 200 ° C. for 2 h. It was worked up again as described for the initial equilibrium.
Die Proben beider Phasen aus jedem Zyklus wurden unter Vakuum (ca. 25 mm) bei 2000C von Lösungsmittel befreit und flüssigchromatographisch analysiert (Waters Associates LC, corisol-I, Säule 1/8" χ 2', Lösungsmittel = 40 % CH3Cl2, 59,5 % CHCl3 und 0,5 % Et3O; Strömungsgeschwindigkeit = 2 ml/min, Detektor = UV, Λ254). Die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen wiedergegeben, wobei die Zusammensetzungen der Bestandteile in der wässrigen Phase in Mol-% angegeben sind.The samples of both phases from each cycle were removed under vacuum (about 25 mm) at 200 0 C of solvent removed and analyzed by liquid chromatography (Waters Associates LC, Corisol-I, column 1/8 "χ 2 ', solvent = 40% CH 3 Cl 2 , 59.5% CHCl 3 and 0.5% Et 3 O; flow rate = 2 ml / min, detector = UV, Λ254) The results are shown in the following tables, with the compositions of the constituents in the aqueous phase are given in mol%.
η Ψ -m η Ψ -m
Produktzusammensetzung des Amid-Anhydrid-AuotauschaProduct composition of the amide-anhydride exchange
(Mol-%)(Mol%)
Die obigen Ergebnisse zeigen, daß eine zweiphasige Austauschreaktion ein Produkt mit wenigstens etwa 85 Mol-% TA nach nur einer GIeLchgewichtseinstellung zu liefern vermag. Zwei und drei Stufen führten zu etwa 98 bzw. etwa 99,5 Mol-%igen Produkten.The above results show that there is a two-phase exchange reaction is able to deliver a product with at least about 85 mole percent TA after only one balance weight adjustment. Two and three steps resulted in about 98 and about 99.5 mole percent products, respectively.
Die dritte Gleichgewichtseinstellung bei allen drei Zyklen erbrachte etwa 18 g (0,035 Mol) an über 99 Mol-%igem TA, was einer etwa 86%igen Gesamtumwandlung des BI der Formel II in TA der Formel IV entspricht, die leicht zur DA der Formel I entwässerbar ist.The third equilibrium on all three cycles yielded about 18 grams (0.035 moles) of over 99 mole percent TA, which corresponds to an approximately 86% total conversion of the BI of the formula II into TA of the formula IV, which is easy to DA of the formula I is dewaterable.
ZXZX
Zur Erfindung gehört auch die Entwicklung eines kontinuierlichen zweiphasigen Imid-Anhydrid-Austauschverfahrens, bei dem die Lösung eines aromatischen Bis(äther-N-organosubstituierten Phthalimids), nachfolgend auch als "BI" bezeichnet, in dem inerten organischen Lösungsmittel mit der wässrigen Lösung von Phthalsäure, nachfolgend auch als "PA" bezeichnet, und einem Austauschkatalysator bei erhöhter Temperatur in einem Heizwendelreaktor zusammengebracht wird. Der Imid-Anhydrid-Austausch tritt ein, und ein Hauptanteil der Bis-Verbindung geht von der organischen Phase in die wässrige Phase über, wo er als Salz der aromatischen Bis(ätherphthaisäure), nachfolgend auch als "TA" bezeichnet, der allgemeinen FormelThe invention also includes the development of a continuous two-phase imide-anhydride exchange process, in which the solution of an aromatic bis (ether-N-organosubstituted Phthalimide), hereinafter also referred to as "BI", in the inert organic solvent the aqueous solution of phthalic acid, hereinafter also referred to as "PA", and an exchange catalyst at increased Temperature is brought together in a heating coil reactor. The imide-anhydride exchange occurs, and a major part the bis-compound passes from the organic phase to the aqueous phase, where it acts as a salt of the aromatic Bis (ether phthalic acid), hereinafter also referred to as "TA", the general formula
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vorliegt. Die Bedingungen der erhöhten Temperatur und des Drucks für die Imid-Anhydrid-Austauschreaktion werden im Labor durch einfache Autoklaven leicht eingestellt. In industriellem Maßstab jedoch wird eine so schwerwandige Druckanlage sehr teuer. Außerdem wird ein Rühren des Inhalts der Autoklaven, das kürzere Reaktionszeiten ermöglichen würde, sehr schwierig, da dieser Anlagentyp mit sich bewegenden Teilen und Hochdruckdichtungen um rotierende Wellen herum sehr teuer und schwer zu handhaben ist. Mischen ist ein Hauptproblem bei der Erzielung der Gleichgewichtseinstellung bei dem zweiphasigen System gemäß der Erfindung. Das Mischen kann durch Hindurchleiten des zweiphasigen Gemischs durch eine horizontal gehaltene Rohrschlange erreicht werden. Aufgrund von Dichteunterschieden steigt die organische Phase durch die wässrige Phase auf der aufsteigenden Seite der Schlange und die wässrige Phase fällt durch die organische Phase auf der absteigenden Seite der Schlange. Der Prozeß läuft über die Länge der Schlange ab und ergibt guten Kontakt zwischen den beiden Phasen und beschleunigtis present. The conditions of elevated temperature and pressure for the imide-anhydride exchange reaction are im Laboratory easily adjusted by simple autoclaves. On an industrial scale, however, such a heavy-walled printing system becomes very expensive. In addition, stirring the contents of the autoclave will allow shorter reaction times would be very difficult as this type of plant has moving parts and high pressure seals around rotating shafts around is very expensive and difficult to work with. Mixing is a major problem in achieving equilibrium in the two-phase system according to the invention. Mixing can be accomplished by passing the two-phase mixture through can be reached by a horizontally held pipe coil. Due to differences in density, the organic phase through the aqueous phase on the ascending side of the snake and the aqueous phase falls through the organic phase on the descending side of the snake. The process runs the length of the queue and results good contact between the two phases and accelerated
folglich den Vorgang der Gleichgewichtseinstellung.consequently the process of establishing equilibrium.
Somit wird ein kontinuierliches, zweiphasiges Imid-Anhydrid-Austauschverfahren zur Herstellung aromatischer Bis(ätherphthalsäure) aus aromatischem Bis(ätherphthalimid) mit folgenden Stufen geschaffen:Thus, it becomes a continuous, two-phase imide-anhydride exchange process for the production of aromatic bis (ether phthalic acid) from aromatic bis (ether phthalimide) with created the following stages:
A) Durchleiten durch einen beheizten Rohrschlangen-Reaktor bei erhöhter Temperatur, z.B. von 170-2600C, und unter überatmosphärischem Druck, z.B. zwischen 14 und 49 bar (200-700 psi), eines Gemischs mitA) Passing through a heated coil reactor at elevated temperature, for example 170-260 0 C, and under superatmospheric pressure, for example between 14 and 49 bar (200-700 psi), a mixture with
(i) aromatischem Bis (ätherphthalimid) der Formel II, (ii) 2 - 20 Mol Phthalsäureanhydrid oder Phthalsäure pro Mol (i),(i) aromatic bis (ether phthalimide) of the formula II, (ii) 2 - 20 mol of phthalic anhydride or phthalic acid per Mole (i),
(iii) einerausreichenden und wirksamen Menge eines Austauschkatalysators ,(iii) a sufficient and effective amount of a replacement catalyst ,
(iv) 0,01 bis 100 Teilen Wasser pro Gewichtsteil (i), (v) 0,01 bis 100 Teilen eines mit Wasser"nicht mischbaren inerten organischen Lösungsmittels pro Gewichtsteil (i) , (iv) 0.01 to 100 parts of water per part by weight of (i), (v) 0.01 to 100 parts of "water immiscible" inert organic solvent per part by weight (i),
zu einem ins Gleichgewicht gebrachten flüssigen zweiphasigen Reaktionsgemisch mit einer wässrigen Phase, darin selektiv gelöst die in der Austauschreaktion gebildete aromatische Bis(ätherphthalsäure), der Austauschkatalysator zusammen mit nichtumgesetzter Phthalsäure, und mit einer organischen Phase, darin selektiv gelöst das N-Organo-substituierte Phthalimid der Formel III, das auch bei der Austauschreaktion gebildet wurde, zusammen mit nichtumgesetztem aromatischem Bis(ätherphthalimid),to an equilibrated liquid two-phase reaction mixture with an aqueous phase therein selectively dissolved the aromatic bis (etherphthalic acid) formed in the exchange reaction, the exchange catalyst together with unreacted phthalic acid, and with an organic phase, selectively dissolved therein N-organo-substituted phthalimide of the formula III, which was also formed in the exchange reaction with unreacted aromatic bis (etherphthalimide),
B) Abtrennen der organischen Phase von der wässrigen Phase undB) Separating the organic phase from the aqueous phase and
C) Gewinnen der aromatischen Bis(ätherphthalsäure) aus der wässrigen Phase.C) Obtaining the aromatic bis (etherphthalic acid) from the aqueous phase.
Der Rohrschlangenreaktor dieser Ausführungsform kann aus jedem Rohr sein, das die Temperaturen und Drücke der Umsetzung aushält und von dem zweiphasigen Reaktionsgemisch nicht angegriffen wird. Beispiele für verwendbare Rohre sind solche aus rostfreiem Stahl 3.16, 347, Glas usw.The tube coil reactor of this embodiment can be made of any tube, which the temperatures and pressures the reaction withstands and is not attacked by the two-phase reaction mixture. Examples of usable Pipes are those made of stainless steel 3.16, 347, glass, etc.
Die Länge des Rohres (1), der Querschnitt des Rohres (a) und die Strömungsgeschwindigkeit (r) beeinflussen die Geschwindigkeit der Austauschreaktion und somit die Verweilzeit (t), die erforderlich ist, um sich der Gleichgewichtseinstellung anzunähern. Diese Parameter sind verknüpft durch die Beziehung la/r=t. Kinetische Studien zeigten, daß eine Verweilzeit von etwa 2 h erforderlich war.The length of the pipe (1), the cross-section of the pipe (a) and the flow velocity (r) influence the Rate of exchange reaction and therefore the residence time (t) that is required to reach equilibrium approximate. These parameters are linked by the relationship la / r = t. Kinetic Studies showed that a residence time of about 2 hours was required.
Der Rohrschlangenreaktor wird z.B. durch einen ölgefüllten Heizmantel oder andere herkömmliche Einrichtungen be*- heizt.The tube coil reactor is, for example, powered by an oil-filled heating jacket or other conventional equipment. heats.
Die folgenden breiten und bevorzugten Parameter sind für das zweiphasige, kontinuierliche Imid-Anhydrid-Heißrohrreaktorverfahren bestimmt worden.The following broad and preferred parameters are for the two-phase, continuous imide-anhydride hot tube reactor process has been determined.
1 .· Temperatur Bereich 170-2600C1. · Temperature range 170-260 0 C
bevorzugt 185 - 2250Cpreferably 185 to 225 0 C
2. Druck bestimmt durch die Temperatur2. Pressure determined by temperature
Bereich 14-49 bar (200-700 psi)Range 14-49 bar (200-700 psi)
3. PA/BI-Molverhältnis Bereich 2:1 bis 20:13. PA / BI molar ratio range 2: 1 to 20: 1
bevorzugt 4-6:1preferably 4-6: 1
4. Katalysator/PA-Molver- Bereich 1:1 bis 3:1 hältnis bevorzugt ca. 2:14. Catalyst / PA Molver range 1: 1 to 3: 1 ratio preferably approx. 2: 1
5. organisches Lösungsmittel /Wasser- Bereich 0:1 bis 10:1 Gewichtsverhältnis bevorzugt ca. 4:15. organic solvent / water range 0: 1 to 10: 1 Weight ratio preferably approx. 4: 1
6. Feststoffgehalt Bereich 1 bis 60 %6. Solids content range 1 to 60%
bevorzugt ca. 10-15 %preferably approx. 10-15%
7. PA-Konzentration in der wässri- Bereich 0.2-6 Mol/l gen Phase bevorzugt ca. 3 Mol/l7. PA concentration in the aqueous phase 0.2-6 mol / l preferably approx. 3 mol / l
8. BI-Konzentration in der organi- Bereich 0.02-1 Mol/l sehen Phase bevorzugt ca. 0,2 Mol/l8. BI concentration in the organic range 0.02-1 mol / l see phase preferably about 0.2 mol / l
Bei der praktischen Durchführung des kontinuierlichen Verfahrens wird eine wässrige Lösung, die PA und einen Austauschkatalysator enthält, und eine organische Lösung, die BI enthält, zusammengebracht und unter Druck dem Rohrschlangenreaktor zugeführt. Ein Erwärmen beider Reaktionskomponentenphasen ist im allgemeinen erforderlich, um höherkonzentrierte Lösungen aufrechtzuerhalten. Nach dem Durchgang durch den Reaktor werden die Phasen in herkömmlicher Weise getrennt und die Lösungsmittel, Reaktxonskomponenten und Katalysatoren gegebenenfalls für die Rückführung destilliert. Das aus der organischen Phase gewonnene PI kann nitriert und zur Herstellung von weiterem BI verwendet werden. Das TA-Produkt in der wässrigen Phase liefert nach dem Dehydratisieren das DA-Produkt.In the practical implementation of the continuous process, an aqueous solution, the PA and an exchange catalyst contains, and an organic solution containing BI, brought together and fed to the coil reactor under pressure. A warming of both reaction component phases is generally required to maintain more concentrated solutions. After the passage through the reactor, the phases are separated in a conventional manner and the solvents, reaction components and catalysts optionally distilled for recycling. The PI obtained from the organic phase can be nitrided and used for the production of further BI. The TA product in the aqueous phase delivers after dehydration, the DA product.
Der Heißrohrreaktor war ein Rohr aus rostfreiem Stahl 347 von 7,3 m (24 Fuß) und 10,9 mm Innendurchmesser mit einem Volumen von 640 cm3 in Form einer vielfach gewundenen Schlange von 16 cm Durchmesser, horizontal bezüglich der Schlangenachse angeordnet. Die Reaktorschlange war in einem Kupfermantel eingeschlossen und wurde mit strömendem heißem öl auf 2000C erhitzt. Der Druck imThe hot tube reactor was a 347 stainless steel tube of 7.3 m (24 feet) inside diameter 10.9 mm in volume with a volume of 640 cm 3 in the form of a multiple coiled serpentine 16 cm in diameter positioned horizontally with respect to the axis of the serpentine. The reactor coil was enclosed in a copper jacket and was heated to 200 ° C. with flowing hot oil. The pressure in
Reaktor wurde bei 35 bar (500 psi) gehalten, um ein Sieden des Inhalts zu vermeiden.The reactor was held at 35 bar (500 psi) to avoid boiling of the contents.
Eine wässrige Lösung von 2,98 Mol/l PA und 4,5 Mol/l Triäthylamin-Katalysator wurde auf 650C erwärmt, um ein Kristallisieren zu vermeiden, und zum Heißrohrschlangenreaktor in einer Geschwindigkeit von 3 ml/min gepumpt.An aqueous solution of 2.98 mol / l of PA and 4.5 mol / l of triethylamine catalyst was heated to 65 0 C, in order to avoid crystallization, and to the hot coil reactor at a rate of 3 ml / min pumped.
Eine Toluollösung von 0,22 Mol/l BI wurde auf 800C erwärmt und bei 7 ml/min zum Heißrohrreaktor gepumpt. Diese Strömungsgeschwindigkexten führen zu einem PA/BI-Molverhältnis von 5,75:1 .A toluene solution of 0.22 mol / l BI was heated to 80 0 C and pumped at 7 ml / min to the hot tube reactor. These flow rates lead to a PA / BI molar ratio of 5.75: 1.
Die gesamte Betriebszeit war etwa 6 h bei einer Gesamtströmungsgeschwindigkeit von 10 ml/min, und Proben wurden alle 6 min nach der berechneten Verweilzeit entnommen.Total run time was about 6 hours at total flow rate of 10 ml / min, and samples were taken every 6 min after the calculated residence time.
Der Reaktor war zunächst mit wässriger PA-Lösung gefüllt.The reactor was initially filled with aqueous PA solution.
Die Proben beider Phasen wurden unter Vakuum (ca. 25 mm) bei 200.0C von Lösungsmittel befreit und flüssigchromatographisch analysiert (Waters Associates LC, corisol-I, Säule 1/8" χ 21, Lösungsmittel = 40 % CH2Cl2, 59,5 % CHCl3 und 0,5 % Et2O; Strömungsgeschwindigkeit = 2 ml/min, Detektor = UV, X254).The samples of both phases were liberated under vacuum (about 25 mm) at 200 0 C of solvent and liquid chromatography analyzes (Waters Associates LC, Corisol-I, column 1/8 "χ 2 1, solvent = 40% CH 2 Cl 2 , 59.5% CHCl 3 and 0.5% Et 2 O; flow rate = 2 ml / min, detector = UV, X254).
Die Ergebnisse sind unten in Tabelle II wiedergegeben, wo die Konzentration von Bis-Verbindungen (BI+IA+TA) in g/l und die Konzentration von TA in den Bis-Verbindungen in Mol-% angegeben ist.The results are given in Table II below, where the concentration of Bis compounds (BI + IA + TA) is given in g / l and the concentration of TA in the bis compounds in mol%.
Die Daten zeigen, daß bei ca. 120 min ein Stationärzustand oder ein Gleichgewicht war und danach kein weiteres Material von der organischen Phase überführt wurde und die Mol-% TA unverändert bei etwa 75 % blieben.The data show that at about 120 minutes a steady state or was an equilibrium and thereafter no further material was transferred from the organic phase and the mol% TA remained unchanged at about 75%.
Produktzusammensetzung des Imid-Anhydrid-Austauschs aus dem HeißrohrschlangenreaktorProduct composition of the imide-anhydride exchange from the hot coil reactor
g/iTo connections *,
g / i
Bis-VerbindungenMol% TA in
Up connections
* Bisverbindungen = BI + IA + TA* Bis connections = BI + IA + TA
Die obigen Ergebnisse zeigen, daß eine in einem Heißrohrschlangenreaktor durchgeführte kontinuierliche zweiphasige Austauschreaktion ein Produkt mit wenigstens etwa 75 Mol-% TA nach einem Reaktordurchgang zu liefern vermag. Das Produkt aus dem ersten Durchgang wurde unter den gleichen Bedingungen, mit Ausnahme, daß das Toluol kein BI enthielt, wieder durch den Reaktor geleitet. Dies führte zu einem Produkt mit etwa 95 Mol-% TA. Ein dritter Durchgang, wieder mit nur Toluol in der organischen Phase, liefert ein Produkt mit wenigstens 97 Mol-% TA,The above results show that one in a hot coil reactor carried out continuous two-phase exchange reaction a product with at least about 75 mol% TA is able to deliver after one reactor passage. The product from the first pass was among the same Conditions except that the toluene did not contain BI was again passed through the reactor. This led to a product with about 95 mole percent TA. A third pass, again with only toluene in the organic phase, provides one Product with at least 97 mol% TA,
Die Anfangsbedingungen und -konzentrationen waren die gleichen wie im Beispiel I, doch waren die Strömungsgeschwindigkeiten für die wässrige Phase und die organische Phase beide 5 ml/min. Dies führt zu einem PA/BI-Molverhältnis von 13,42:1.The initial conditions and concentrations were the same as in Example I, but the flow rates were for the aqueous phase and the organic phase both 5 ml / min. This results in a PA / BI molar ratio from 13.42: 1.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle III wieder gegeben .The results are given in Table III below.
Tabelle III Heißschlangenreaktor-ProduktzusammensetzungTable III Hot Coil Reactor Product Composition
Konzentration, g/lUp connection,
Concentration, g / l
Bis-VerbindungenMol% TA in
Up connections
Diese Daten zeigen, daß ein Stationärzustand nach etwa 81 min erreicht ist und ein Produkt mit etwa 88 Mol-% TA liefert. Die kürzere Zeit zur Erreichung des Gleichge wichts, 81 min gegenüber 120 min in Beispiel II, und der höhere Mol-Prozentsatz an TA, 88 % gegenüber 77 % in Beispiel II, beruhen auf dem höheren PA/BI-Molverhältnis, 13,42:1 gegenüber 5,75:1 in Beispiel II.These data show that a steady state after about 81 min is reached and provides a product with about 88 mol% TA. The shorter time to achieve equality weight, 81 min versus 120 min in Example II, and the higher mole percentage of TA, 88% versus 77% in Example II, based on the higher PA / BI molar ratio, 13.42: 1 versus 5.75: 1 in Example II.
Claims (19)
Schenectady, N.Y., U.S.A.1, River Road
Schenectady, NY, USA
(üi)
(iv)
(v)(ii)
(üi)
(iv)
(v)
οIl
ο
Wasser,Phthalic anhydride or phthalic acid, a replacement catalyst,
Water,
Fluor, Brom usw., und R wie zuvor definiert ist.1
Fluorine, bromine, etc., and R is as previously defined.
(iii) 1 bis 3 Mol eines Trialkylamin-Austauschkatalysators pro Mol (i),(ii) 2 to 20 moles of phthalic anhydride or phthalic acid per mole of (i),
(iii) 1 to 3 moles of a trialkylamine exchange catalyst per mole of (i),
C0
C.
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Patent Citations (4)
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