DE3224509A1 - Process for the preparation of diacyloxybutenes - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren zur Herstellung von DiacyloxibutenenProcess for the preparation of diacyloxibutenes
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Diacyloxibutenen (DABE) durch Umsetzung von Butadien mit Carbonsäuren und Sauerstoff an einem Katalysator.The invention relates to a new process for the preparation of diacyloxibutenes (DABE) by reacting butadiene with carboxylic acids and oxygen on a catalyst.
Aus der DE-PS 22 17 452 ist bekannt, daß man 1,4-Diacyloxibutene erhält, wenn man Butadien mit Sauerstoff und einer Carbonsäure an einen festen Katalysator unsetzt, der Pd und mindestens eines der Elemente Antimon, Bismut, Tellur und Selen enthält. Nach den Angaben der De-OS 24 17 658 kann man diese Synthese aus Butadien, Sauerstoff und Essigsäure in der Gas- oder Flüssigphase auch an Katalysatoren durchführen, die Platin und mindestens ein Element der 5. oder 6. Hauptgruppe enthalten.From DE-PS 22 17 452 it is known that 1,4-diacyloxibutenes are obtained, if you add butadiene with oxygen and a carboxylic acid to a solid catalyst unsetzt, the Pd and at least one of the elements antimony, bismuth, tellurium and selenium contains. According to the information in De-OS 24 17 658, this synthesis from butadiene, Carry out oxygen and acetic acid in the gas or liquid phase also on catalysts, which contain platinum and at least one element of the 5th or 6th main group.
In der DE-OS 25 42 925 wird der Vorschlag gemacht, die Umsetzung der Ausgangsstoffe in einem Reaktor unter Vermeidu..In DE-OS 25 42 925 the proposal is made to implement the Starting materials in a reactor with avoidance ...
einer Gasphase durchzuführen. Aus der DE-CS 27 47 634 ist bekannt daß man anstelle von Butadien einen Butadien enthaltenden C4-Crackschnitt verwenden kann.perform a gas phase. From DE-CS 27 47 634 is known that a butadiene-containing C4 cracking fraction is used instead of butadiene can.
Für eine technische Nutzung dieser Verfahren müssen mehrere Voraussetzungen erfüllt sein. So darf z.B. die Produktivität des Katalysators, d.h. die pro Zeiteinheit und Katalysa tor- bzw. Edelmetallmengeneinheit produzierte Menge an DABE einen bestimmten ert nicht unterschreiten, aa sich sonst die Aufwendungen für den relativ teuren Katalysator nicht rentieren. Auch muß dieser Wert über einen hinreichend langen Zeitraum bestehen bleiben, um zeitraubende und kostspieliege Katalysatorwechsel und Katalysatorregenerierungen zu vermeiden. Sehr wesentlich ist ferner, daß die Selektivität der Synthese, d.h. der DABE-Anteil im Verfahrensprodukt einen bestimmten Wert nicht unterschreitet. Die bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von DABE erfüllen die genannten Voraussetzungen nicht oder nur in unvollkommene Weise.There are several prerequisites for a technical use of this process be fulfilled. For example, the productivity of the catalyst, i.e. that per unit of time and the amount of DABE produced by the catalyst or precious metal unit, a certain amount ert not fall below, aa otherwise the expenses for the relatively expensive Catalyst doesn't pay off. This value must also be long enough Period of time to avoid time-consuming and costly catalyst changes and avoid catalyst regeneration. It is also very important that the Selectivity of the synthesis, i.e. the proportion of DABE in the process product a certain Does not fall below the value. The so far known method of manufacture von DABE do not meet the requirements mentioned or only partially Way.
Es wurde nun gefunden, daß man bei der Herstellung von Di acyloxibutenen du-ch Umsetzung von gegebenenfalls substituiertem 1,3-Butadien mit Carbonsäuren und Sauerstoff an einem Palladium oder Platin enthaltenden Katalysator, bei den man die Umsetzung in einem Reaktor unter Verwmeidung einer Gasphase vornimmt, besonders vorteilhafte Ergebnisse erhält, wenn man in den Reaktor zusätzlich zu den Ausgangsstoffen Alkane oder Alkene mit einer Doppelbindung, die 3 bis 5 C-Atomen enthalten, einleitet, aus dem flüssigen Reaktionsgemisch nach dem Verlassen des Reaktors die Alkane oder Alkene in gasförmiger Form zurückgewinnt und diese in flüssiger Form in den Reaktor zurückführt.It has now been found that in the preparation of di acyloxibutenes du-ch reaction of optionally substituted 1,3-butadiene with carboxylic acids and oxygen on a palladium or platinum-containing catalyst, in the the reaction is carried out in a reactor avoiding a gas phase, especially advantageous results are obtained if the reactor is used in addition to the starting materials Initiates alkanes or alkenes with a double bond containing 3 to 5 carbon atoms, the alkanes or from the liquid reaction mixture after leaving the reactor Recover alkenes in gaseous form and put them in liquid form in the reactor returns.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden hohe Raun-Zeit-Ausbeuten und hohe Selektivitäten erzielt, die sich über besonaers lange Zeiträume aufrechterhalten lassen.The process according to the invention results in high yields in terms of time and achieves high selectivities which are maintained over particularly long periods of time permit.
3 bis 5 Kohlenstoffatome enthaltende Alkane und Alkene mit einer Doppelbindung sind z.D. Alkane, wie n-Butan und n-Pentan oder einfach ungesättigte C4- oder C5-Kohlenwasserstoffe, wie 3uten-1, Buten-2, Penten oder isobuten. 3evorzugt sind die linearen einfach ungesättigten Kohlenwasserstoffe, von denen sich die Butene besonders gut eignen. Bein erfindungsgemäßen Verfahren wird die Zugabe der genannten Alkane oder Alkene zweckmäßig so bemessen, daß ihre Gewichtsmenge, bezogen auf das Butadien, aen Verhältnis 1 : oiæ 4 : 1 entspricht.Alkanes and alkenes containing 3 to 5 carbon atoms with a double bond are z.D. Alkanes such as n-butane and n-pentane or monounsaturated C4 or C5 hydrocarbons, such as 3-butene-1, butene-2, pentene or isobutene. The linear ones are preferred unsaturated hydrocarbons, of which the butenes are particularly suitable. In the process according to the invention, the alkanes or alkenes mentioned are added expediently dimensioned so that their amount by weight, based on the butadiene, aen ratio 1: oiæ corresponds to 4: 1.
Daß bein Zusatz dieser Kohlenwasserstoffe zum Butadien enthaltenden Reaktionsgemisch so vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden, ist überraschend, da die genannten Sohlenwasserstoffe im Gegensatz zum Butadien unter den Bedingungen der Umsetzung nicht reagieren und praktIsch in unveränderter Form den Reaktor wieder verlassen. Erstaunlicherweise übt cer Zusatz der genannten Kohlenwasserstoffe einen besonders günstigen Einfluß auf die Katalysatorstandzeit aus. Bei der schon bekannten Acetoxylierung von Butadien, bei der man das Butadien zusammen mit anderen C4-Kohlenwasserstoffen als Ausgangsstoff verwendet hat, wurde dieser Effekt nicht erkannt und nicht genutzt, so daß rit dem bekannten Verfahren unzureichende Raum-Zeit-Ausbeuten erhalten wurden.That when these hydrocarbons are added to the butadiene-containing Reaction mixture so advantageous results are achieved is surprising because the mentioned hydrocarbons in contrast to butadiene under the conditions the reaction does not react and the reactor is practically in unchanged form again leaving. Surprisingly, the addition of the hydrocarbons mentioned causes one particularly favorable influence on the catalyst life. With the already known one Acetoxylation of butadiene, in which the butadiene is mixed with other C4 hydrocarbons used as a starting material, this effect was not recognized and not used, so that inadequate space-time yields were obtained with the known process.
Erst durch den erfindungsgemäßen Vorschlag, die inerten Kohlenwasserstoffe in einen separaten Kreislauf zurückzuführen, konnte das angestrebte vorteilnafte Ergebnis erzielt werden.Only through the proposal according to the invention, the inert hydrocarbons returned to a separate cycle, the desired beneficial Result can be achieved.
Die eigentliche katalytische Umsetzung des Butadiens mit der Carbonsäure und Sauerstoff wird in an sich bekannter Weise, z.B. bei Temperaturen von 80 bis 12000 und Drucken von 1 bis 100 bar vorgenommen. Anstelle von 1,3-Butadien können auch andere konjugierte Diolefine, wie Isopren, 2,3-Dimethyl-1,3-butadien, 1,3-Pentadiene, wie Piperztlen oder durch Acyloxygruppen substituierte 1,3-Butadiene wie 1-Acetoxybutadien, 1-Acetoxy-2-methyl-1,3-butadien oder 1-Acetoxy-3-methyl-1,3-butadien verwendet werden. Als Carbonsäuren kommen z.B. niedernolekulare Fettsäuren, wie Ameisensäure, Essigsau-e oder Propionsäure in Betracht.The actual catalytic conversion of the butadiene with the carboxylic acid and oxygen is in a manner known per se, for example at temperatures from 80 to 12000 and pressures from 1 to 100 bar. Instead of 1,3-butadiene you can also other conjugated diolefins, such as isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadienes, such as Piperztlen or 1,3-butadienes substituted by acyloxy groups such as 1-acetoxybutadiene, 1-acetoxy-2-methyl-1,3-butadiene or 1-acetoxy-3-methyl-1,3-butadiene can be used. Examples of carboxylic acids are low molecular weight fatty acids such as formic acid and acetic acid or propionic acid into consideration.
Die Palladium oder Platin enthaltenden Katalysatoren sina bevorzut Trägerkatalysatoren, bei denen die aktiven Bestandteile auf dem Trägermaterial, wie Aktivkohle, SiO2 oder Al2O3 aufgebracht sind. Die aktive Katalysatormasse Wann neben Palladium oder Platin noch andere Metalle, ie Tellur, Kupfer, Antimon, Selen oder 3ismut enthalten.The catalysts containing palladium or platinum are preferred Supported catalysts, in which the active constituents on the support material, such as activated carbon, SiO2 or Al2O3 are applied. The active catalyst mass When in addition to palladium or platinum, other metals, ie Tellurium, copper, Contains antimony, selenium or 3ismuth.
Geeignete Katalysatoren dieser Art werden z.B. in DE-PS 22 17 452, DE-OS 24 17 658 und DE-OS 29 43 407 beschrieben.Suitable catalysts of this type are, for example, in DE-PS 22 17 452, DE-OS 24 17 658 and DE-OS 29 43 407 described.
Das neue Verfahren wird anhand der Figur folgendermaßen erläutert: Frische Carbonsäure (2) sowie die aus der Destillation (3) zurückgewonnene Carbonsaure (4) wird mit einem Teil (6) des flüssigen Gemisches, das den Reaktor (8) verläßt, in einen Sättiger (1) mit Sauerstoff (5) beaufschlagt. Die dabei erhaltene Flüssigphase wird mit einer Kreislaufpumpe (7) In den mit den Katalysator gefüllten Reaktor (8) geleitet. Gleichzeitig werden Butadien (9) und die in einer Kolonne (14) und im Abscheider (12) zurückgewonnen inerten Alkane oder Alkene (17) und (16) in flüssiger Form in den Reaktor gepumpt.The new method is explained using the figure as follows: Fresh carboxylic acid (2) and the carboxylic acid recovered from the distillation (3) (4) is with part (6) of the liquid mixture leaving the reactor (8), exposed to oxygen (5) in a saturator (1). The resulting liquid phase with a circulation pump (7) into the reactor (8) filled with the catalyst directed. At the same time butadiene (9) and in a column (14) and in Separator (12) recovered inert alkanes or alkenes (17) and (16) in liquid Form pumped into the reactor.
Das flüssige Reaktionsgemisch (11) wird nach den Verlassen des Reaktors aufgeteilt in den bereits erwähnten Strom (6) und in einen Nebenstrom (13) der in dem Abscheider (12) entspannt wird. Das Gewichtsverhältnis zwIschen dem Stron (6) und den Nebenstrom (13) liegt zweckmäßig zwischen den Grenzen 1 : 1 und 200 : 1.The liquid reaction mixture (11) is after leaving the reactor divided into the already mentioned stream (6) and a secondary stream (13) in the separator (12) is relaxed. The weight ratio between the Stron (6) and the secondary stream (13) is expediently between the limits 1: 1 and 200: 1.
In Abscheider (12) findet eine Flüssigkeit-Gas-?hasentrennung statt. Die in wesentlichen aus den inerten Alkanen und Alkenen bestehende Gasphase wird auf an sich bekannte Weise verflüsslgt und wie beschrieben über (16) und (1G) in den Reaktor (8) zurückgeführt. Die Flüssigphase (15) wird aus (12) in die Kolonne (14) geleitet, in der Reste der inerten Alkane oder Alkene über (17) und (10) 1' den Reaktor zurückgeleitet werden. Damit ist der Kreislauf dieser inerten Zusatzstoffe geschlossen. Das flüssige Reaktionsgemisch (13), das man als Sumpf der Kolonne (14) entnimmt, und das in wesentlichen aus dem DAE und der Carbonsaure besteht, wird in eine Kolonne (3) geleitet, in der man die Carbonsäure (4) über Kopf destilliert und das rohe DABE als Sumpfprodukt (19) gewinnt. Die über Kopf abdestillierte Carbonsäure wird zum Sättiger (1) zurückgeleitet, womit der Carbonsäurekreislauf geschlossen ist. Das rohe DABE wird einer weiteren Reinigung oder einer weiteren Verarbeitung zugeführt.A liquid-gas phase separation takes place in the separator (12). The gas phase consisting essentially of the inert alkanes and alkenes becomes liquefied in a manner known per se and as described in (16) and (1G) in returned to the reactor (8). The liquid phase (15) is from (12) into the column (14) passed, in the residues of the inert alkanes or alkenes via (17) and (10) 1 ' returned to the reactor. So that is the cycle of these inert additives closed. The liquid reaction mixture (13), which is the bottom of the column (14) removes, and which consists essentially of the DAE and the carboxylic acid, will passed into a column (3) in which the carboxylic acid (4) is distilled overhead and the raw DABE wins as bottom product (19). The carboxylic acid distilled off overhead is returned to the saturator (1), closing the carboxylic acid cycle is. The raw DABE undergoes further purification or further processing fed.
Die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Diacyloxibutene sind wertvolle Zwischenprodukte, z.3. für die Herstellung von Butendiol-1,4, Tetrahydrofuran und Butandiol-1,4. Das in untergeordneten Nennen gebildete Butendiol-3,4-diacetat (Vinylglykoldiacetat) ist als Zwiscnenrodukt zur Herstellung von Vitaminen und anderen biologisch wirksamen Verbindungen geeignet.The diacyloxibutenes which can be prepared by the process of the invention are valuable intermediates, e.g. for the production of 1,4-butenediol, tetrahydrofuran and 1,4-butanediol. The 3,4-butenediol-diacetate formed in subordinate names (Vinyl glycol diacetate) is used as an intermediate product in the manufacture of vitamins and others biologically active compounds suitable.
Die bei der Acetoxilierung von Isopren oder 1-Acetoxy-2-methyl-1,3-butadien erhaltenen 2-Methyl-1,4-diacetoxy-2-butene oder 1,1,4-Triacetoxy-2-methyl-2-butene sind wertvolle Zwischenprodukte z.B. für die Synthese von Terpenverbindunben.Those involved in the acetoxylation of isoprene or 1-acetoxy-2-methyl-1,3-butadiene obtained 2-methyl-1,4-diacetoxy-2-butenes or 1,1,4-triacetoxy-2-methyl-2-butenes are valuable intermediates e.g. for the synthesis of terpene compounds.
Beispiel 1 In den Sätti6er (1) werden 1,25 l/h frische Essigsäure (2), die aus der Kolonne (3) zurückgewonnene Essigsäure (4), 30 Nl/h Sauerstoff (5) und 200 l/h des flüssigen Reaktionsaustrages (6) gepumpt. lit Hilfe einer Kreislaufpumpe (7) wird das Sauerstoff enthaltende flüssige Gemisch in den mit 460 g (600 ml) Katalysator gefüllten Reaktor (8) gepreßt.Example 1 1.25 l / h of fresh acetic acid are put into the saturator (1) (2), the acetic acid (4) recovered from column (3), 30 Nl / h oxygen (5) and 200 l / h of the liquid reaction discharge (6) are pumped. lit the help of a circulation pump (7) Add the oxygen-containing liquid mixture to the 460 g (600 ml) catalyst filled reactor (8) pressed.
Der Katalysator ist ein Trägerkatalysator mit SiO2-Gel als Träger, der 3,4 Gew.% Pd, 0,u Gew Te und 10,3 Gew.% 0 enthält und eine Korngröße von 1 bis 3 mm aufweist. Im Reaktor (3) findet 95°C und 70 bar die Synthese zum 1,4-Diacetoxibuten-2 statt. Dein Reaktor werden 0,15 l/h Butadien (9) zugeführt. Gleichzeitig leitet man 0,45 l/h n-Buten (10) in den Reaktor. Der flüssige Reaktoraustrag (11) wird so aufgeteilt, daß ca. 99,5 GewM dem Sättiger (1) und 0,5 Gew.% dem Abscheider (12) zugeführt (15) werden.The catalyst is a supported catalyst with SiO2 gel as a support, which contains 3.4 wt.% Pd, 0, u wt. Te and 10.3 wt.% O and a grain size of 1 to 3 mm. The synthesis to 1,4-diacetoxibutene-2 takes place in the reactor (3) at 95 ° C. and 70 bar instead of. Your reactor will be 0.15 l / h Butadiene (9) supplied. Simultaneously 0.45 l / h of n-butene (10) is passed into the reactor. The liquid discharge from the reactor (11) is divided in such a way that approx. 99.5 wt.% goes to the saturator (1) and 0.5 wt.% to the separator (12) are fed to (15).
In Abscheider (12) scheidet sich eine Flüssigphase ab, die In die Kolonne (14) geleitet (15) wird. Die Gasphase, die hauptsächlich aus n-Buten besteht, wird durcn Abkühlen verflüssigt und über (16) dem Strom (10) zugeführt. In der Kolonne (14) destilliert man Reste von n-Buten ab, die ebenfalls den Reaktor zugeleitet (17) werden. Das Sumpfprodukt der Kolonne (14), das aus 1,4-Diacetoxibuten-2 und Essigsäure besteht, wird in die Kolonne (3) geleitet (13), in der man die Essigsäure über Kopf destilliert und dem Sättiger (1) zuführt (4). Als Sumpfprodukt entnimmt man der Kolonne (3) das rohe 1,4-Diacetoxibuten-2.A liquid phase separates out in separator (12), which is in the Column (14) is passed (15). The gas phase, which consists mainly of n-butene, is liquefied by cooling and fed to stream (10) via (16). In the column (14) residues of n-butene are distilled off, which are also fed into the reactor (17) will be. The bottom product of the column (14), which consists of 1,4-diacetoxibutene-2 and Acetic acid is passed into the column (3) (13), in which the acetic acid Distilled overhead and fed to the saturator (1) (4). Takes off as bottom product one of the column (3) the crude 1,4-diacetoxibutene-2.
Im flüssigen Reaktoraustrag (Stoffstron 11) sind enthalten 18 bis 20 Gew% trans-1,4-Diacetoxibuten-2, 2-Gew% cis-1,4-Diacetoxibuten-2 und 2 Gew% 3,4-Diacetoxibuten-1 Dies entspricht einer Raum-Zeit-Ausbeute von ca. 460 bis 500 g Diacetoxibutenen pro 1 Katalysator und Stunde. Der Gehalt an oligo- und polymeren Substanzen liegt unter 0,5 Gew%. Auch nacn einer Betrlebszeit von 1500 Stunden wird kein Rückgang der K2talysatoraktivit=' und Selektivitt festgestellt.The liquid reactor discharge (Stoffstron 11) contains 18 to 20% by weight of trans-1,4-diacetoxibutene-2, 2% by weight of cis-1,4-diacetoxibutene-2 and 2% by weight of 3,4-diacetoxibutene-1 This corresponds to a space-time yield of approx. 460 to 500 g of diacetoxibutenes per 1 catalyst per hour. The content of oligomeric and polymeric substances is less than 0.5% by weight. Even after an operating time of 1500 hours there is no decrease the K2talysatoraktivit = 'and selectivity determined.
Beispiel 2 9 Verfährt man wie in Beispiel 1 beschrieben, wobei man jedoch anstelle von n-Buten iso-Buten verwendet, so erhält man ein flüssiges Reaktionsgemisch (Stoffstrom 11), in den 19 Gew% trans-1,4-Diacetoxibuten-2, 2 Ge cis-1,4-Diacetoxibuten-2 und 2 Gewd 3,4-Diacetoxibuten-1 enthalten sind. Der Gehalt an oligo- und polymeren Substanzen liegt unter 0,5 Gewd. Dies entspricht einer Raum-Zeit-Ausbeute von ca. 480 g Diacetoxibutenen pro 1 Katalysator und Stunde.Example 2 9 The procedure described in Example 1 is followed, whereby one however, isobutene is used instead of n-butene, a liquid reaction mixture is obtained (Stream 11), in which 19% by weight of trans-1,4-diacetoxibutene-2, 2 Ge cis-1,4-diacetoxibutene-2 and 2 wt. 3,4-diacetoxibutene-1 are included. The content of oligomers and polymers Substances is below 0.5 wt. This corresponds to a space-time yield of approx. 480 g of diacetoxibutenes per 1 catalyst and hour.
Die Raun-Zeit-Ausbeute bleibt während der gesamten Versuchsdauer von knapp 300 Stunden konstant.The roughness-time yield remains during the entire duration of the experiment almost 300 hours constant.
Zeichn.Sign.
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Cited By (1)
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EP0625503A1 (en) * | 1993-05-19 | 1994-11-23 | Mitsubishi Chemical Corporation | Process for preparing diacetoxybutene |
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1982
- 1982-07-01 DE DE19823224509 patent/DE3224509A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
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