DE3335639A1 - METHOD FOR PRODUCING A CARBONIC ACID, CARBONIC ACID ANHYDRID OR CARBONIC ACID ESTER - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING A CARBONIC ACID, CARBONIC ACID ANHYDRID OR CARBONIC ACID ESTERInfo
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Description
Beschreibungdescription
Die Erfindung bezieht sich auf die Carbonylierung von Olefinen unter Bildung von Carbonsäuren, insbesondere von Monocarbonsäuren und vor allem von Nxederalkancarbonsauren, wie Propionsäure, den Anhydriden solcher Säuren und den Estern solcher Säuren, insbesondere den Niederalkancarbonsäureestern. The invention relates to the carbonylation of olefins with the formation of carboxylic acids, in particular monocarboxylic acids and above all Nxederalkancarbonsauren, such as propionic acid, the anhydrides of such acids and the esters of such acids, especially the lower alkanecarboxylic acid esters.
Carbonsäuren sind seit vielen Jahren bekannte Industriechemikalien, die in großen Mengen zur Herstellung der verschiedensten Produkte verwendet werden. Die Herstellung von Carbonsäuren durch Einwirkung von Kohlenmonoxid auf Olefine (Carbonylierung) wird beispielsweise in US-PSCarboxylic acids have been known industrial chemicals for many years, which are used in large quantities to manufacture a wide variety of products. The production of carboxylic acids by the action of carbon monoxide on olefins (carbonylation) is for example in US-PS
2 768 968 beschrieben. Diese bekannten Carbonylierungsreaktionen von Olefinen erfordern jedoch die Anwendung sehr hoher Drücke. Es gibt allerdings auch bereits Carbonylierungsverfahren für Olefine, die bei niedrigeren Drücken durchgeführt werden können. So beschreiben die US-PS2,768,968. These known carbonylation reactions however, olefins require the use of very high pressures. However, there are already carbonylation processes for olefins which can be carried out at lower pressures. So describe the US PS
3 579 551, US-PS 3 579 522 und US-PS 3 816 488 beispielsweise die Carbonylierung von Olefinen in Gegenwart von Verbindungen und Komplexen von Edelmetallen aus der Gruppe VIII des Periodensystems der Elemente, wie Iridium und Rhodium, und in Anwesenheit von Iodid unter mäßigeren Drükken als bei der eingangs erwähnten US-PS. Diese Niederdruckcarbonylierungsverfahren haben jedoch den Nachteil, daß sie den Einsatz teurer Edelmetalle erfordern. In BE-PS 860 557 wird die Herstellung von Carbonsäuren durch Carbonylierung von Alkoholen in Gegenwart eines Nickelkatalysators, der durch eine dreiwertige Phosphorverbindung promoviert ist, und in Anwesenheit eines Iodids beschrieben.3,579,551, U.S. Patent 3,579,522 and U.S. Patent 3,816,488, for example, the carbonylation of olefins in the presence of Compounds and complexes of precious metals from Group VIII of the Periodic Table of the Elements, such as iridium and Rhodium, and in the presence of iodide under more moderate pressures than in the US-PS mentioned at the beginning. This low pressure carbonylation process however, have the disadvantage that they require the use of expensive precious metals. In BE-PS 860 557 is the production of carboxylic acids by carbonylation of alcohols in the presence of a nickel catalyst, which is promoted by a trivalent phosphorus compound, and described in the presence of an iodide.
Es ist ebenfalls bereits bekannt, Säureanhydride durch Einwirkung von Kohlenmonoxid auf Olefine zu erzeugen, und hierzu wird beispielsweise auf die oben schon erwähnte US-PS 2 768 968 hingewiesen, wonach sehr hohe Drücke ange-It is also already known to produce acid anhydrides by the action of carbon monoxide on olefins, and For example, reference is made to the US Pat. No. 2,768,968 already mentioned above, according to which very high pressures are required.
wandt werden müssen. Die ÜS-PS 3 852 346 beschreibt die Carbonylierung von Olefinen in Gegenwart von Verbindungen von Edelmetallen aus der Gruppe VIII des Periodensystems der Elemente, wie Iridium und Rhodium, und in Anwesenheit ^ eines Iodids unter mäßigeren Drücken als beim Verfahren der US-PS 2 768 968 und sonstigen sogenannten Reppe-Verfahren. Diese Verfahren haben jedoch wiederum die gleichen Nachteile wie die aus den bereits erwähnten US-PS 3 579 551, US-PS 3 579 522 und US-PS 3 816 488 bekannten Verfahren, 1^ nämlich daß bei ihnen ebenfalls teure und verhältnismäßig seltene Metalle verwendet werden müssen.must be turned. US Pat. No. 3,852,346 describes the carbonylation of olefins in the presence of compounds of noble metals from Group VIII of the Periodic Table of the Elements, such as iridium and rhodium, and in the presence of an iodide under more moderate pressures than in the process of US Pat. No. 2,768 968 and other so-called Reppe processes. These methods have, in turn, however, the same disadvantages as the patent US, US Patent 3,579,522 and US Patent No. 3,816,488 methods known from the aforementioned 3,579,551 1 ^ namely, that also expensive with them, relatively rare metals used Need to become.
Die Herstellung von Carbonsäureestern durch Einwirkung von Kohlenmonoxid auf Olefine nach Verfahren, bei denen mehrere Arten an Katalysatoren zur Anwendung gelangen, wird ebenfalls bereits in verschiedenen Patenten beschrieben. So zeigt beispielsweise die US-PS 3 168 55-3 die Umsetzung von Kohlenmonoxid mit einem olefinischen Kohlenwasserstoff in Gegenwart von Alkoholen unter Verwendung eines Übergangsmetall-Carbonylkatylysators aus der Gruppe VIIIb, der Kobalt, Ruthenium, Rhodium oder Iridium in komplexer Kombination mit Kohlenmonoxid und einem Trialkylphosphor enthält. Aus US-PS 3 040 090 ist eine Umsetzung von Kohlenmonoxid, einer ethylenisch ungesättigten Verbindung und einem Alkohol in Anwesenheit eines Edelmetallchelats aus der Gruppe VIII des Periodensystems der Elemente bekannt. Die US-PS 3 917 677 zeigt eine Umsetzung von Kohlenmonoxid, ethylenisch ungesättigten Verbindungen und Alkoholen unter Verwendung eines Katalysators, der eine Rhodiumkomponente und eine tertiäre Organophosphorkomponente enthält. Darin findet sich auch eine Diskussion über den Stand der Technik und die Grenzen der bekannten Verfahren, nämlich vor allem die mit ihnen erzielbaren schlechten Ausbeuten-Weiter erfordern die bekannten Verfahren im allgemeinen die Anwendung verhältnismäßig hoher Drücke. Nach dem in US-PS 3 917 677 beschriebenen Verfahren werden zwar offenbar bessere Ausbeuten erzielt, dies jedoch nur unter Ver-The production of carboxylic acid esters by the action of carbon monoxide on olefins by processes in which several Types of catalysts used is also already described in various patents. For example, US Pat. No. 3,168,555-3 shows the implementation of carbon monoxide with an olefinic hydrocarbon in the presence of alcohols using a Transition metal carbonyl catalyst from group VIIIb, the cobalt, ruthenium, rhodium or iridium in complex Contains combination with carbon monoxide and a trialkyl phosphorus. From US-PS 3,040,090 is a conversion of carbon monoxide, an ethylenically unsaturated compound and an alcohol in the presence of a noble metal chelate of Group VIII of the Periodic Table of the Elements. The US-PS 3,917,677 shows a conversion of carbon monoxide, ethylenically unsaturated compounds and alcohols using a catalyst that has a rhodium component and contains a tertiary organophosphorus component. This also includes a discussion of the status of the Technology and the limits of the known processes, namely above all the poor yields that can be achieved with them the known processes generally require the use of relatively high pressures. After the in US Pat. No. 3,917,677 processes described are evidently achieved better yields, but this is only possible with
Wendung eines Rhodiumkatalysators.Twist of a rhodium catalyst.
Die US-PS 4 335 058, US-PS 4 354 036 und US-PS 4 372 889 beschreiben in Beziehung stehende Verfahren zur Carbonylierung von Olefinen unter Verwendung eines Molybdän-Nikkei- oder eines Wolfram-Nickel-Cokatalysators in Gegenwart eines Promotors aus einer Organophosphorverbindung oder einer Organostickstoffverbindung, wie einem Phosphin oder einem tertiären Amin, unter Bildung von Carbonsäuren und Carbonsäureanhydriden bzw. von Carbonsäureestern und Carbonsäuren. Diese Verfahren unter Verwendung von Nickelkatalysatoren ermöglichen die Carbonylierung von Olefinen bei mäßigen Drücken ohne Notwendigkeit zur Verwendung eines Edelmetallkatalysators und sind für den beabsichtigten Zweck hoch wirksam, lassen bezüglich der erzielbaren Reaktionsgeschwindigkeit und Produktivität ohne Notwendigkeit zur Verwendung organischer Promotoren jedoch immer noch Raum für Verbesserungen.U.S. Patent 4,335,058, U.S. Patent 4,354,036 and U.S. Patent 4,372,889 describe related processes for carbonylation of olefins using a molybdenum-Nikkei or a tungsten-nickel cocatalyst in the presence a promoter made from an organophosphorus compound or an organonitrogen compound such as a phosphine or a tertiary amine, with the formation of carboxylic acids and carboxylic acid anhydrides or of carboxylic acid esters and Carboxylic acids. These processes using nickel catalysts enable the carbonylation of olefins at moderate pressures with no need to use a noble metal catalyst and are intended for Purpose highly effective, leaving no need in terms of attainable reaction speed and productivity however, there is still room for improvement using organic promoters.
Infolge der oben dargelegten Nachteile der bekannten Verfahren liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, verbesserte Verfahren zur Herstellung von Carbonsäuren, insbesondere Niederalkancarbonsauren, wie Propionsäure, den Anhydriden solcher Säuren und ihren Estern bereitzustellen, bei denen weder hohe Drücke noch Edelmetalle aus der Gruppe VIII des Periodensystems der Elemente benötigt werden und die die Herstellung von Carbonsäuren, Carbonsäureanhydriden und Carbonsäureestern in hoher Ausbeute unter kurzen Reaktionszeiten ohne Notwendigkeit zur Verwendung organischer Promotoren ermöglichen.As a result of the disadvantages of the known methods set out above, the invention is now based on the object of improved Process for the preparation of carboxylic acids, in particular lower alkanecarboxylic acids such as propionic acid, the To provide anhydrides of such acids and their esters, in which neither high pressures nor noble metals from the Group VIII of the Periodic Table of the Elements is needed and which involves the manufacture of carboxylic acids, carboxylic acid anhydrides and carboxylic acid esters in high yield with short reaction times with no need for use enable organic promoters.
Diese Aufgabe wird nun erfindungsgemäß gelöst durch Carbonylierung eines Olefins unter Verwendung eines Molybdän-Nickel-Alkalimetall-, eines Wolfram-Nickel-Alkalimetall- oder eines Chrom-Nickel-Alkalimetall-Cokatalysators in Anwesenheit eines Halogenide, vorzugsweise eines Iodids, eines Bromids und/oder eines1 Chlorids, insbesondere einesThis object is now achieved according to the invention by carbonylating an olefin using a molybdenum-nickel-alkali metal, a tungsten-nickel-alkali metal or a chromium-nickel-alkali metal cocatalyst in the presence of a halide, preferably an iodide, a bromide and / or a 1 chloride, especially one
Iodids, und in Gegenwart eines Coreaktanten, bei dem es sich um Wasser, eine Carbonsäure oder einen Alkohol handeln kann. Möchte man daher eine Carbonsäure herstellen, dann wird diese Carbonylierung in Anwesenheit von Wasser durchgeführt. Möchte man ein Carbonsäureanhydrid erzeugen, dann wird die Carbonylierung unter praktisch wasserfreien Bedingungen in Gegenwart einer Carbonsäure durchgeführt. Zur Herstellung eines Esters arbeitet man bei dieser Carbonylierung in Anwesenheit eines Alkohols. Es wurde dem-Iodide, and in the presence of a coreactant in which it is can be water, a carboxylic acid or an alcohol. Therefore, if you want to produce a carboxylic acid, then this carbonylation is carried out in the presence of water. If you want to produce a carboxylic acid anhydride, then the carbonylation is carried out under practically anhydrous conditions in the presence of a carboxylic acid. To produce an ester, this carbonylation is carried out in the presence of an alcohol. It was
1^ nach überraschenderweise gefunden, daß dieses Cokatalysatorsystem in einer Umgebung der angegebenen Art die Carbonylierung von Olefinen nicht nur bei verhältnismäßig niedrigen Drücken ermöglicht, sondern daß sich hiernach auch rasch und in hoher Ausbeute Carbonsäuren, Carbonsäu- 1 ^ after surprisingly found that this cocatalyst system in an environment of the specified type enables the carbonylation of olefins not only at relatively low pressures, but that after this, carboxylic acids, carboxylic acids are also rapidly and in high yield
1^ reanhydride und Carbonsäureester herstellen lassen. 1 ^ reanhydrides and carboxylic acid esters can be produced.
Die besondere Wirksamkeit des Katalysatorsystems des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vor allem in Anbetracht der Versuchsdaten überraschend, die in EP-OS 0 035 458 angegeben sind, worin die Carbonylierung von Methanol unter Bildung von Essigsäure beschrieben wird. Bei den darin enthaltenen Versuchen unter Verwendung von Nickel in Kombination mit Molybdän, Wolfram oder Chrom zeigt sich sogar nach 2 Stunden absolut keine Reaktion. Ferner ist auch beobachtet worden, daß bei der üblichen Verwendung von Katalysatoren auf Nickelbasis bei Carbonylierungsreaktionen die Neigung besteht, daß die Nickelkomponenten verflüchtigt werden und dann zusammen mit den sich bei der Reaktion ergebenden Dämpfen austreten. Demgegenüber wurde nun überraschenderweise gefunden, daß das erfindungsgemäße Katalysatorsystem die Flüchtigkeit des Nickels stark herabsetzt und eine hochstabile Katalysatorkombination ergibt, und zwar insbesondere im Fall des molybdänhaltigen Cokatalysators, der der erfindungsgemäß bevorzugte Cokatalysator ist.The particular effectiveness of the catalyst system of the process according to the invention is above all taken into account of the test data surprisingly given in EP-OS 0 035 458, in which the carbonylation of methanol under Formation of acetic acid is described. In the experiments it contains using nickel in combination with molybdenum, tungsten or chromium there is absolutely no reaction even after 2 hours. It is also observed that with the usual use of nickel-based catalysts in carbonylation reactions there is a tendency for the nickel components to be volatilized and then dissipated together with the reaction resulting vapors escape. In contrast, it has now surprisingly been found that the catalyst system according to the invention greatly reduces the volatility of nickel and results in a highly stable catalyst combination, in particular in the case of the molybdenum-containing cocatalyst, which is the cocatalyst preferred according to the invention is.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht daher in einer Um-The method according to the invention therefore consists in a
Setzung von Kohlenmonoxid mit einem Olefin, wie einem niederen Alken, in Anwesenheit eines Halogenids, beispielsweise eines Kohlenwasserstoffhalogenids, insbesondere eines Niederalkylhalogenids, wie Ethyliodid, in Gegenwart eines Cokatalysators der oben definierten Art und in Anwesenheit von Wasser, einer Carbonsäure (unter wasserfreien Bedingungen) oder einem Alkohol. Propionsäure, Propionsäureanhydrid oder ein Propionsäureester lassen sich hiernach beispielsweise wirksam herstellen, indem man Ethylen einer Carbonylierung in Gegenwart des geeigneten Coreaktanten und in Anwesenheit des Katalysatorsystems gemäß der Erfindung unterzieht. Im Falle der Herstellung von Propionsäureanhydrid wird Propionsäure als Coreaktant verwendet.Reaction of carbon monoxide with an olefin, such as a lower one Alkene, in the presence of a halide, for example a hydrocarbon halide, especially one Lower alkyl halide, such as ethyl iodide, in the presence and in the presence of a cocatalyst of the type defined above of water, a carboxylic acid (under anhydrous conditions) or an alcohol. Propionic acid, propionic anhydride or a propionic acid ester can be efficiently prepared hereafter, for example, by ethylene a Carbonylation in the presence of the appropriate co-reactant and in the presence of the catalyst system according to the invention undergoes. In the case of the production of propionic anhydride, propionic acid is used as a coreactant.
In ähnlicher Weise können auch andere Alkancarbonsäuren, wie Buttersäure oder Valeriansäure, ihre Anhydride und ihre Ester hergestellt werden, indem man das entsprechende Alken, wie Propylen, Buten-1, Buten-2, die Hexene, die Octene und dergleichen, carbonyliert. Ähnlich lassen sich auch andere Alkancarbonsäuren, wie Caprinsäure, Caprylsäure oder Laurinsäure und entsprechende höhere Carbonsäuren, ihre Anhydride und ihre Ester herstellen, indem man das jeweilige Olefin einer Carbonylierung"unterzieht.In a similar way, other alkanecarboxylic acids, Like butyric acid or valeric acid, their anhydrides and their esters can be prepared by adding the appropriate Alkene, such as propylene, butene-1, butene-2, the hexenes, the octenes and the like, are carbonylated. Similar can be also other alkanecarboxylic acids, such as capric acid, caprylic acid or lauric acid and corresponding higher carboxylic acids, prepare their anhydrides and their esters by subjecting the respective olefin to a "carbonylation" process.
Bei dem als Reaktant benötigten Olefin kann es sich um irgendeinen ethylenisch ungesättigten Kohlenwasserstoff handeln, der im allgemeinen 2 bis etwa 25 Kohlenstoffatome und vorzugsweise 2 bis etwa 15 Kohlenstoffatome enthält. Die ethylenisch ungesättigte Verbindung hat die folgendeThe olefin required as a reactant can be any an ethylenically unsaturated hydrocarbon, generally of 2 to about 25 carbon atoms and preferably contains 2 to about 15 carbon atoms. The ethylenically unsaturated compound has the following
QQ allgemeine FormelQQ general formula
worin R,, R„, R_ und R. für Wasserstoff oder gleiches oder verschiedenes Alkyl, Cycloalkyl, Aryl, Alkaryl oder Aralkyl steht oder worin einer der Substituenten R, und R„ und einer der Substituenten R^ und R zusammen jeweils einewherein R ,, R ", R_ and R. for hydrogen or the same or various alkyl, cycloalkyl, aryl, alkaryl, or aralkyl or in which one of the substituents R, and R "and one of the substituents R ^ and R together each one
einzelne Alkylengruppe mit 2 bis etwa 8 Kohlenstoffatomen bilden. Die Substituenten R,, R37 R3 und R können verzweigt und durch Substituenten substituiert sein, die bei den erfindungsgemäßen Reaktionen inert sind.form a single alkylene group of 2 to about 8 carbon atoms. The substituents R ,, R 37 R 3 and R may be branched and may be substituted by substituents which are inert in the inventive reactions.
Zu Beispielen für beim erfindungsgemäßen Verfahren brauchbare ethylenisch ungesättigte Kohlenwasserstoffe gehören Ethylen, Propylen, Buten-1, Buten-2, 2-Methylbuten-1, Cyclobuten, Hexen-1, Hexen-2, Cyclohexen, 3-Ethylhexen-l, Isobutylen, Octen-1, 2-Methylhexen-l, Ethyleyelohexen, Decen-1, Cyclohepten, Cycloocten, Cyclononen, 3,3-DimethyI-nonen-1, Dodecen-1, Undecen-3, 6-Propyldecen-l, Tetrade- u cen-2, 3-Amyldecen-l und dergleichen, Hexadecen-1, 4-Ethyltridecen-1, Octadecen-1, 5,5-Dipropyldodecen-l, Vinylcyclohexan, Allylcyclohexan, Styrol, p-Methylstyrol, (X-Methylstyrol, p-Vinylcumol, ß-Vinylnaphthalin, 1,1-Diphenylbuten-1, 3-Benzylhepten-l, Divinylbenzol, l-Allyl-3-vinylbenzol und dergleichen. Von den oben angeführten Olefinen sind die cx-Kohlenwasserstoffolefine und die Olefine mit 2 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen bevorzugt, wie Ethylen, Propylen, Buten-1, Hexen-1, Hepten-1, Octen-1 und dergleichen, nämlich solche Olefine der obigen Formel, worin R,, R„, R, und R4 Wasserstoff oder Alkylgruppen mit insgesamt 1 bis 8 Kohlenstoffatomen sind, wobei die Niederalkene bevorzugt sind, nämlich die Alkene mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, und hier insbesondere das Ethylen.Examples of ethylenically unsaturated hydrocarbons useful in the process of the invention include ethylene, propylene, butene-1, butene-2, 2-methylbutene-1, cyclobutene, hexene-1, hexene-2, cyclohexene, 3-ethylhexene-1, isobutylene, octene -1, 2-Methylhexen-1, Ethyleyelohexen, Decen-1, Cyclohepten, Cycloocten, Cyclononen, 3,3-DimethyI-nonen-1, Dodecen-1, Undecen-3, 6-Propyldecen-1, Tetrad- u cen- 2,3-Amyldecene-1 and the like, hexadecene-1, 4-ethyltridecene-1, octadecene-1, 5,5-dipropyldodecene-1, vinylcyclohexane, allylcyclohexane, styrene, p-methylstyrene, (X-methylstyrene, p-vinylcumene , β-vinylnaphthalene, 1,1-diphenylbutene-1, 3-benzylheptene-1, divinylbenzene, 1-allyl-3-vinylbenzene, etc. Of the olefins listed above, the cx-hydrocarbon olefins and the olefins having 2 to about 10 carbon atoms preferred, such as ethylene, propylene, butene-1, hexene-1, heptene-1, octene-1 and the like, namely those olefins of the above formula in which R 1, R 1, R and R 4 are hydrogen or Are alkyl groups with a total of 1 to 8 carbon atoms, the lower alkenes being preferred, namely the alkenes with 2 to 6 carbon atoms, and here in particular ethylene.
Die im Falle der Herstellung 'eines Säureanhydrids als Coreaktant benötigte Carbonsäure kann im allgemeinen irgend-"^ eine Carbonsäure mit 1 bis etwa 2 5 Kohlenstoffatomen sein und die folgende Formel habenIn the case of the production of an acid anhydride as a coreactant The carboxylic acid required can generally be any carboxylic acid having 1 to about 25 carbon atoms and have the following formula
RCOOH,RCOOH,
worin R für Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl oder Aryl steht. R enthält vorzugsweise 1 bis etwa 18 Kohlenstoffatome und ist insbesondere Alkyl mit 1 bis etwa 12 Kohlenstoffatomen,wherein R is hydrogen, alkyl, cycloalkyl or aryl. R preferably contains 1 to about 18 carbon atoms and is in particular alkyl having 1 to about 12 carbon atoms,
vor allem mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Methyl, Ethyl, Propyl, Isobutyl, Hexyl, Nonyl und dergleichen oder Aryl mit 6 bis etwa 9 Kohlenstoffatomen, wie Phenyl, Tolyl und dergleichen.especially with 1 to 6 carbon atoms, such as methyl, Ethyl, propyl, isobutyl, hexyl, nonyl and the like or aryl of 6 to about 9 carbon atoms such as phenyl, tolyl, and the like.
Zu Beispielen für geeignete Säuren gehören Essigsäure, Propionsäure, η-Buttersäure, Isobuttersäure, Pivalinsäure, n-Valeriansäure, n-Capronsäure, Stearinsäure, Benzoesäure, Phthalsäure, Terephthalsäure, Toluolsäure, 3-Phenylhexancarbonsäure, 2-Xylylpalmitinsäure oder 4-Phenyl-5-isobutylstearinsäure. Die bevorzugten Säuren sind die Fettsäuren oder Alkancarbonsauren mit 2 bis etwa 12 Kohlenstoffatomen, wie Essigsäure, Propionsäure, η-Buttersäure, Isobuttersäure, Pivalinsäure, Capronsäure, Undecylsäure und dergleichen. Besonders bevorzugt sind die Niederalkancarbonsauren, nämlich die Säuren der obigen Formel, worin R eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, insbesondere Propionsäure. R kann verzweigt oder durch Substituenten substituiert sein, die bei den erfindungsgemäßen Reaktionen inert sind.Examples of suitable acids include acetic acid, propionic acid, η-butyric acid, isobutyric acid, pivalic acid, n-valeric acid, n-caproic acid, stearic acid, benzoic acid, Phthalic acid, terephthalic acid, toluic acid, 3-phenylhexanecarboxylic acid, 2-xylyl palmitic acid or 4-phenyl-5-isobutyl stearic acid. The preferred acids are the fatty acids or alkanecarboxylic acids having 2 to about 12 carbon atoms, such as acetic acid, propionic acid, η-butyric acid, isobutyric acid, Pivalic acid, caproic acid, undecylic acid and the like. The lower alkanecarboxylic acids are particularly preferred, namely the acids of the above formula in which R is an alkyl group with 1 to 6 carbon atoms, especially propionic acid. R can be branched or substituted by substituents be substituted, which are inert in the reactions according to the invention.
Die Reaktanten werden vorzugsweise so gewählt, daß das erhaltene Anhydrid ein symmetrisches Säureanhydrid ist, nämlich ein Säureanhydrid mit zwei identischen Acylgruppen. 25The reactants are preferably chosen so that the anhydride obtained is a symmetrical acid anhydride, viz an acid anhydride with two identical acyl groups. 25th
Der als Coreaktant benötigte Alkohol kann im allgemeinen irgendein Alkohol der Formel ROH, worin R für Alkyl, Cycloalkyl, Aryl, Alkaryl oder Aralkyl steht, oder ein Gemisch hiervon sein. R enthält vorzugsweise 1 bis etwa 18 Kohlenstoffatome und ist insbesondere Alkyl mit 1 bis etwa 12 Kohlenstoffatomen, wie Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Isobutyl, Pentyl, Hexyl, Nonyl und dergleichen, oder bedeutet Aralkyl mit 7 bis etwa 14 Kohlenstoffatomen, wie Benzyl, Phenethyl und dergleichen.The alcohol required as a coreactant can generally be any alcohol of the formula ROH, where R is alkyl, cycloalkyl, Aryl, alkaryl or aralkyl, or a mixture thereof. R preferably contains 1 to about 18 carbon atoms and is in particular alkyl having 1 to about 12 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, butyl, isobutyl, Pentyl, hexyl, nonyl and the like, or means aralkyl with 7 to about 14 carbon atoms, such as benzyl, Phenethyl and the like.
Zu Beispielen für geeignete Alkohole gehören Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, t-Butanol, Penta-Examples of suitable alcohols include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, t-butanol, penta-
nol, Hexanol, 2-Ethylhexanol, Octanol, Decanol, 6-Pentadecanol, Cyclopentanol, Methylcyclopentanol, Cyclohexanol, Benzylalkohol, O^Qc-Dimethylbenzylalkohol, ex ,α-Diethy!.benzylalkohol, CX-Ethylphenethylalkohol, Naphthylcarbinol, Xylylcarbinol, Tolylcarbinol und dergleichen.nol, hexanol, 2-ethylhexanol, octanol, decanol, 6-pentadecanol, Cyclopentanol, methylcyclopentanol, cyclohexanol, Benzyl alcohol, O ^ Qc-dimethylbenzyl alcohol, ex, α-diethy! .Benzyl alcohol, CX ethyl phenethyl alcohol, naphthyl carbinol, xylyl carbinol, tolyl carbinol, and the like.
Bei den bevorzugtesten Ausführungsformen der Erfindung setzt man Kohlenmonoxid mit Ethylen und Wasser, Propionsäure oder Methanol in Gegenwart des Cokatalysator-Halogenid-Systems der oben beschriebenen Art um, wodurch man zu Propionsäure, Propionsäureanhydrid oder Methylpropionat gelangt. Diese Umsetzungen laufen formelmäßig wie folgt ab:In the most preferred embodiments of the invention, carbon monoxide is used with ethylene and water, propionic acid or methanol in the presence of the cocatalyst-halide system of the type described above, resulting in propionic acid, propionic anhydride or methyl propionate got. The formula for these conversions is as follows:
C0H. + CO + H0O > CoHcC00HC 0 H. + CO + H 0 O > C o H c C00H
2 4 2. 2 4 2. ZdZd
C0H + CO + C0H COOH > C0H COOCOC0HC 0 H + C 0 H + CO COOH> C 0 0 H H COOCOC
C2H4 + CO + CH3OH > C2H5COOCH3 C 2 H 4 + CO + CH 3 OH> C 2 H 5 COOCH 3
Kohlenmonoxid wird in der Dampfphase zusammen' mit nichtumgesetztem Olefin entfernt, wenn das Olefin normalerweise gasförmig ist, wie dies für Ethylen gilt, und es läßt sich gewünschtenfalls rückführen. Normalerweise flüssige und verhältnismäßig flüchtige Bestandteile, wie Alkylhälogenid, normalerweise flüssiges, nichtumgesetztes Olefin und der Coreaktant (Wasser, Carbonsäure, oder Alkohol) und irgendwelche Nebenprodukte, die im erhaltenen Reaktionsgemisch vorhanden sind, können ohne weiteres entfernt und voneinander getrennt werden, beispielsweise durch Destillation, so daß sie sich dann rückführen lassen, und in einem solchen Fall besteht die Nettoproduktausbeute praktisch ausschließlich aus der gewünschten Carbonsäure, dem gewünschten Säureanhydrid oder dem gewünschten Ester. Im Falle der bevorzugten Flussigphasenreaktxon lassen sich die organisehen Verbindungen ohne weiteres beispielsweise durch Destillation von den metallhaltigen Komponenten abtrennen. Die Umsetzung wird zweckmäßigerweise in einer Reaktions-Carbon monoxide is combined with unreacted in the vapor phase Olefin removed when the olefin is normally gaseous, as is the case with ethylene, and it can be return if desired. Usually liquid and relatively volatile components, such as alkyl halide, usually liquid unreacted olefin and the co-reactant (water, carboxylic acid, or alcohol) and any By-products that are present in the resulting reaction mixture can be easily removed and separated from each other are separated, for example by distillation, so that they can then be recycled, and in such a way In this case, the net product yield consists practically exclusively of the desired carboxylic acid, the desired one Acid anhydride or the desired ester. In the case of the preferred liquid phase reaction, they can be organized Compounds readily, for example, by distillation separate from the metal-containing components. The reaction is expediently carried out in a reaction
zone durchgeführt, in die man das Kohlenmonoxid, das Olefin, den Coreaktanten, das Halogenid und den Cokatalysator einspeist. Möchte man ein Säureanhydrid als gewünschtes Produkt, dann wird kein Wasser gebildet und die Umsetzung, wie oben erwähnt, unter praktisch wasserfreien Bedingungen durchgeführt. Im Falle der Herstellung eines Esters wird die Flussigphasenreaktion vorzugsweise unter siedenden Bedingungen durchgeführt, wobei alle flüchtigen Bestandteile in der Dampfphase entfernt werden, so daß der Katalysator im Reaktor zurückbleibt.zone carried out in which the carbon monoxide, the olefin, the co-reactants, the halide and the cocatalyst feeds. If you want an acid anhydride as the desired product, then no water is formed and the reaction, as mentioned above, carried out under practically anhydrous conditions. In the case of making a Esters, the liquid phase reaction is preferably carried out under boiling conditions, all of which are volatile Components are removed in the vapor phase, so that the catalyst remains in the reactor.
Wie obige Gleichungen zeigen, erfordert eine Carbonylierungsreaktion der beschriebenen Art, die selektiv zu einer Carbonsäure, einem Carbonsäureanhydrid oder einem Carbonsäureester führt, wenigstens 1 Mol Kohlenmonoxid und 1 Mol des Coreaktanten (Wasser, Carbonsäure oder Alkohol) pro Mol (Äquivalent) an umgesetzter ethylenisch ungesättigter. Bindung. Das als Beschickung dienende Olefin wird daher normalerweise zusammen mit äquimolaren Mengen des Coreaktanten eingeführt, obgleich auch mit einer größeren Menge des Coreaktanten gearbeitet werden kann.As the above equations show, requires a carbonylation reaction of the type described, which is selective to a carboxylic acid, a carboxylic acid anhydride or a carboxylic acid ester leads, at least 1 mole of carbon monoxide and 1 mole of the co-reactant (water, carboxylic acid or alcohol) per Mol (equivalent) of converted ethylenically unsaturated. Binding. The olefin serving as the feed is therefore normally introduced with equimolar amounts of the co-reactant, although in a larger amount of the co-reactant can be worked.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann über einen weiten Temperaturbereich durchgeführt werden, beispielsweise im allgemeinen bei Temperaturen von 25 bis 35O0C. Vorzugsweise wird bei Temperaturen von 100 bis 2500C, und insbesondere bei Temperaturen von 125 bis 225°C, gearbeitet. Es können auch niedrigere Temperaturen angewandt werden, wodurch sich jedoch die Neigung zu langsameren Reaktionsgeschwindigkeiten ergibt. Ferner kann auch bei höheren Temperaturen gearbeitet werden, was jedoch keinen besonderen Vorteil mehr bringt. Die Umsetzungszeit ist ebenfalls kein Parameter des erfindungsgemäßen Verfahrens und hängt weitgehend ab von der angewandten Temperatur. So kann beispielsweise allgemein bei Verweilzeiten von 0,1 bis 20 Stunden gearbeitet werden. Die Umsetzung wird unter überatmosphärischem Druck durchgeführt. Übermäßig hohe Drücke,The inventive method can be performed over a wide temperature range, for example, generally at temperatures of 25 to 35O 0 C. is preferably carried out at temperatures of 100 to 250 0 C, and especially at temperatures of 125 to 225 ° C. Lower temperatures can also be used, but this tends to result in slower reaction rates. It is also possible to work at higher temperatures, but this is no longer of any particular advantage. The reaction time is also not a parameter of the process according to the invention and depends largely on the temperature used. For example, residence times of 0.1 to 20 hours can generally be used. The reaction is carried out under superatmospheric pressure. Excessively high pressures,
die die Anwendung spezieller Hochdruckanlagen erforderlich machen würden, sind jedoch nicht notwendig- Im allgemeinen wird die Umsetzung bei Kohlenmonoxidpartialdrücken von vorzugsweise wenigstens 1 bis zu weniger als 140 bar durchgeführt, wobei insbesondere bei Kohlenmonoxidpartialdrükken von 1 bis 70 bar, und vor allem bei Kohlenmonoxidpartialdrücken von 2 bis 14 bar, gearbeitet wird. Allgemein lassen sich jedoch Kohlenmonoxidpartialdrücke von 0,07 bis 350 bar oder sogar bis hinauf zu 700 bar anwenden. Durch Einstellung des' Kohlenmonoxidpartialdrucks auf einen dieser Werte sind immer ausreichende Mengen dieses Reaktanten vorhanden. Der Gesamtdruck ist natürlich der Druck, der für den gewünschten Kohlenmonoxidpartialdruck sorgt, und er stellt vorzugsweise den Druck dar, den man zur Aufrechterhaltung einer flüssigen Phase braucht, und in einem solchen Fall wird die Umsetzung zweckmäßigerweise in einem Autoklav oder einer ähnlichen Apparatur durchgeführt. Am Ende der jeweils gewünschten Verweilzeit wird das Reaktionsgemisch in seine einzelnen Bestandteile aufgetrennt, was am besten destillativ erfolgt. Das Reaktionsprodukt wird vorzugsweise in eine Destillationszone eingeführt, bei der es sich um eine Fraktionierdestillatxonskolonne oder eine Reihe von Kolonnen handeln kann, durch die sich die flüchtigen Bestandteile von dem als Produkt gewünschten Anhydrid oder Ester abtrennen lassen und durch die man das Produkt auch von den weniger flüchtigen Bestandteilen des Katalysators aus dem Reaktionsgemisch abtrennen kann. Die Siedepunkte der flüchtigen Bestandteile.sind so weit voneinander entfernt, daß ihre Auftrennung durch herkömmliehe Destillation kein besonderes Problem bereitet. In ähnlicher Weise lassen sich auch die höhersiedenden organischen Bestandteile ohne weiteres destillativ von den Metal lkatalysatorkomponenten abtrennen. Den hierdurch erhaltenen Cokatalysator kann man dann unter Einschluß der Halogenidkomponente mit frischen Mengen an Olefin,- Kohlenmonoxid und Coreaktant vereinigen und wieder umsetzen, wodurch weitere Mengen an Carbonsäure, Anhydrid oder Esterwhich would make the use of special high-pressure systems necessary, but are not necessary- In general, the reaction is carried out at carbon monoxide partial pressures of preferably at least 1 to less than 140 bar, in particular at carbon monoxide partial pressures of 1 to 70 bar, and especially at carbon monoxide partial pressures of 2 up to 14 bar. In general, however, carbon monoxide partial pressures of 0.07 to 350 bar or even up to 700 bar can be used. By adjusting the carbon monoxide partial pressure to one of these values, sufficient quantities of this reactant are always present. The total pressure is of course the pressure which provides the desired carbon monoxide partial pressure, and it preferably represents the pressure which one needs to maintain a liquid phase, and in such a case the reaction is conveniently carried out in an autoclave or similar apparatus. At the end of the residence time desired in each case, the reaction mixture is separated into its individual components, which is best done by distillation. The reaction product is preferably introduced into a distillation zone, which can be a Fraktionierdestillatxonskolonne or a series of columns through which the volatile constituents can be separated from the anhydride or ester desired as the product and through which the product can also be separated from the less can separate volatile constituents of the catalyst from the reaction mixture. The boiling points of the volatile constituents are so far apart that their separation by conventional distillation does not cause any particular problem. In a similar way, the higher-boiling organic constituents can easily be separated from the metal catalyst components by distillation. The cocatalyst obtained in this way can then be combined with fresh amounts of olefin, carbon monoxide and coreactant, including the halide component, and reacted again, producing further amounts of carboxylic acid, anhydride or ester
gebildet werden. Wird die Reaktion unter siedenden Bedingungen durchgeführt, dann liegt der Reaktionsabstrom vollständig in der Dampfphase vor, so daß sich die Komponenten nach Kondensation in der beschriebenen Weise voneinander trennen lassen.are formed. If the reaction is carried out under boiling conditions, the reaction effluent is complete in the vapor phase, so that the components separate from one another after condensation in the manner described let separate.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in Anwesenheit eines organischen Lösungsmittels oder Verdünnungsmittels durchgeführt werden, was jedoch nicht unbedingt notwendig ist. Die Anwesenheit eines höhersiedenden Lösungsmittels oder Verdünnungsmittels, vorzugsweise des Produkts selbst,The method according to the invention can also be carried out in the presence an organic solvent or diluent can be carried out, but this is not absolutely necessary is. The presence of a higher boiling solvent or diluent, preferably the product itself,
: . wie Propionsäure, Propionsaureanhydrid oder ein Propionsäureester im Falle der Carbonylierung von Ethylen, ermöglicht die Anwendung mäßigerer Gesamtdrücke. Wahlweise kann das Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel auch irgendein organisches Lösungsmittel sein, das in der Umgebung des vorliegenden Verfahrens inert ist, beispielsweise ein Kohlenwasserstoff, wie Octan, Benzol, Toluol, Xylol oder Tetralin, oder eine Carbonsäure. Wird mit einer Carbonsäure gearbeitet, dann soll diese vorzugsweise der herzustellenden Carbonsäure entsprechen, da das verwendete Lösungsmittel vorzugsweise systemeigen sein soll, so daß im Falle einer Carbonylierung von Ethylen beispielsweise Propionsäure verwendet werden soll. Statt dessen lassen sich jedoch auch andere Carbonsäuren anwenden, wie Essigsäure. Handelt es sich nicht um das Produkt selbst, dann wird zweckmäßigerweise ein Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel ausgewählt, das sich bezüglich seines Siedepunkts ausreichend vom gewünschten Produkt im Reaktionsgemisch unterscheidet, so daß es sich ohne weiteres abtrennen läßt. Natürlich können auch Gemische von Lösungsmitteln oder Verdünnungsmitteln verwendet werden.:. such as propionic acid, propionic anhydride or a propionic acid ester in the case of the carbonylation of ethylene, allows the use of more moderate total pressures. Optionally can the solvent or diluent can also be any organic solvent present in the vicinity of the present Process is inert, for example a hydrocarbon such as octane, benzene, toluene, xylene or tetralin, or a carboxylic acid. If a carboxylic acid is used, this should preferably be the one to be produced Carboxylic acid correspond, since the solvent used should preferably be native, so that in the case of a Carbonylation of ethylene for example propionic acid should be used. Instead, however, can also use other carboxylic acids, such as acetic acid. If it is not the product itself, then it is advisable a solvent or diluent is selected which is sufficient in terms of its boiling point from the desired Product differs in the reaction mixture so that it can be separated off without further ado. Of course you can mixtures of solvents or diluents can also be used.
Das Kohlenmonoxid wird vorzugsweise in praktisch reiner und wie im Handelerhältlicher Form eingesetzt, kann gewünschtenfalls jedoch auch inerte Verdünnungsmittel enthalten, wie Kohlendioxid, Stickstoff, Methan oder Edelgase. Die Anwesenheit inerter Verdünnungsmittel beeinträchtigt die Car-The carbon monoxide is preferably used in a practically pure and as commercially available form, if desired however also contain inert diluents, such as carbon dioxide, nitrogen, methane or noble gases. The presence inert diluent affects the car-
bonylierungsreaktion nicht, macht jedoch eine Erhöhung des Gesaratdrucks erforderlich, damit sich der gewünschte Kohlenmonoxidpartialdruck aufrechterhalten läßt. Wasserstoff kann vorhanden sein und sogar zu einer Stabilisierung des Katalysators beitragen. Zur Erzielung niedriger Kohlenmonoxidpartialdrücke kann man die Kohlenmonoxidbeschickung daher sogar mit Wasserstoff oder irgendeinem sonstigen Inertgas der oben erwähnten Art verdünnen. Das als Verdünnungsmittel dienende Gas kann in Mengen bis zu 95 % angewandt werden.Bonylierungsreaktion not, but makes an increase in System pressure required to achieve the desired carbon monoxide partial pressure can be maintained. Hydrogen can be present and even stabilize the Contribute to the catalyst. Carbon monoxide feed can be used to achieve lower carbon monoxide partial pressures therefore even dilute with hydrogen or some other inert gas of the kind mentioned above. That as a diluent serving gas can be used in amounts up to 95%.
Die Cokatalysatorkomponenten können in jeder geeigneten Form eingesetzt werden, beispielsweise in nullwertigem Zustand oder in irgendeiner höherwertigen Form. So kann man beispielsweise das Nickel und das Molybdän, Wolfram oder Chrom in metallischer und feinverteilter Form oder in Form einer Verbindung einsetzen, und zwar sowohl einer organischen als auch einer anorganischen Verbindung, durch die sich die Cokatalysatorkomponenten wirksam in das Reaktionssystem einführen lassen. Als Katalysatorverbindungen können daher beispielsweise entsprechende Carbonate, Oxide, Hydroxide, Bromide, Iodide, Chloride, Oxyhalogenide, Hydride, Niederalkoxide (Methoxide), Phenoxide oder Carboxylate, deren Carboxylation von einer Alkancarbonsäure mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen stammt, wie Acetate, Butyrate, Decanoate, Laurate, Benzoate und dergleichen, von Molybdän, Wolfram, Chrom oder Nickel verwendet werden. In ähnlicher Weise lassen sich auch Komplexe der Cokatalysatorkomponenten einsetzen, beispielsweise Carbonyle, Metallalkyle, Chelate, Assoziationsverbindungen oder Enolsalze. Zu Beispielen für sonstige Komplexe gehören Bis(tripheny!phosphin )nickeldicarbony1, Tricyclopentadieny1trinickeldicarbonyl, Tetrakisitriphenylphosphit)nickel und die entsprechenden Komplexe der anderen Komponenten, wie Molybdän- The cocatalyst components can be used in any suitable form, for example in the zero valent state or in any superior form. So you can, for example, the nickel and the molybdenum, or tungsten Use chromium in metallic and finely divided form or in the form of a compound, both an organic one as well as an inorganic compound through which the cocatalyst components effectively enter the reaction system let introduce. Corresponding carbonates, oxides, Hydroxides, bromides, iodides, chlorides, oxyhalides, hydrides, lower alkoxides (methoxides), phenoxides or carboxylates, the carboxylation of which is derived from an alkanecarboxylic acid with 1 to 20 carbon atoms, such as acetates, butyrates, decanoates, Laurates, benzoates and the like, of molybdenum, tungsten, chromium or nickel can be used. In a similar way Complexes of the cocatalyst components can also be used, for example carbonyls, metal alkyls, Chelates, association compounds or enol salts. Examples of other complexes include bis (tripheny! Phosphine ) nickeldicarbony1, tricyclopentadieny1trinickeldicarbonyl, Tetrakisitriphenylphosphit) nickel and the corresponding complexes of the other components, such as molybdenum
gg hexacarbonyl oder Wolframhexacarbonyl.gg hexacarbonyl or tungsten hexacarbonyl.
Besonders bevorzugt sind hierbei die elementaren Formen, Verbindungen, bei denen es sich um Halogenide, insbeson-The elemental forms, compounds which are halides, in particular
dere Iodide, handelt, und organische Salze, wie beispielsweise die Salze der Monocarbonsäure, die dem Carbonsäurerest des herzustellenden Produkts entspricht.dere iodides, and organic salts, such as the salts of the monocarboxylic acid, which corresponds to the carboxylic acid residue of the product to be manufactured.
Die Alkalimetallkomponente, beispielsweise ein Metall aus der Gruppe IA des Periodensystems, wie Lithium, Kalium, Natrium oder Caesium wird zweckmäßigerweise als Verbindung, vor allem als Salz, und insbesondere als Halogenid, wie Iodid, eingesetzt. Das bevorzugte Alkalimetall ist Lithium. Die Alkalimetallkomponente kann jedoch auch als Hydroxid, Carboxylat, Alkoxid oder in Form anderer geeigneter Verbindungen angewandt werden, wie sie oben im Zusammenhang mit den anderen Cokatalysatorkomponenten erwähnt worden sind, und typische Alkalimetallkomponenten sind daher beispiels-■*■" weise Natriumiodid, Kaliumiodid, Caesiumiodid, Lithiumiodid, Lithiumbromid, Lithiumchlorid, Lithiumacetat und Lithiumhydroxid .The alkali metal component, for example a metal from Group IA of the periodic table, such as lithium, potassium, sodium or cesium is conveniently used as a compound, especially as a salt, and especially as a halide, such as Iodide, used. The preferred alkali metal is lithium. However, the alkali metal component can also be used as a hydroxide, Carboxylate, alkoxide or in the form of other suitable compounds can be used, as described above in connection with the other cocatalyst components have been mentioned, and typical alkali metal components are therefore exemplary- ■ * ■ " wise sodium iodide, potassium iodide, cesium iodide, lithium iodide, lithium bromide, lithium chloride, lithium acetate and lithium hydroxide .
Die oben erwähnten Verbindungen und Komplexe stellen selbstverständlich lediglich Beispiele geeigneter Formen für mehrere Cokatalysatorkomponenten dar und sind daher nicht beschränkend aufzufassen.The above-mentioned compounds and complexes are a matter of course are merely examples of suitable forms for several cocatalyst components and are therefore not limiting to grasp.
Die genannten und zu verwendenden Cokatalysatorkomponenten können auch Verunreinigungen enthalten, wie sie normalerweise bei handelsüblichen Metallen oder Metallverbindungen vorhanden sind, und sie brauchen nicht weiter gereinigt zu werden.The cocatalyst components mentioned and to be used can also contain impurities, as they normally do Commercially available metals or metal compounds are present and they do not need to be cleaned any further will.
Die Menge einer jeden Cokatalysatorkomponente ist in keiner Weise kritisch, stellt keinen Parameter des erfindungsgemäßen Verfahrens dar und kann über einen breiten Bereich schwanken. Selbstverständlich wird mit einer Katalysatormenge gearbeitet, die für die gewünschte geeignete und zweckmäßige Reaktionsgeschwindigkeit sorgt, da die Reaktionsgeschwindigkeit durch die Katalysatormenge beeinflußt wird. Praktisch jede Katalysatormenge führt jedoch zu einerThe amount of each cocatalyst component is in no way critical and does not constitute a parameter of the invention Procedure and can vary over a wide range. Of course, with an amount of catalyst worked, which ensures the desired suitable and appropriate reaction rate, since the reaction rate is influenced by the amount of catalyst. However, virtually any amount of catalyst results in one
Erleichterung der Grundreaktion und kann daher als katalytisch wirksame Menge angesehen werden. Die Menge einer jeden Katalysatorkomponente beträgt im allgemeinen 1 mMol bis 1 Mol pro Liter Reaktionsgemisch, vorzugsweise 15 bis 5 00 mMol pro Liter Reaktionsgemisch, und insbesondere 15 bis 150 mMol pro Liter Reaktionsgemisch.Facilitates the basic reaction and can therefore be regarded as a catalytically effective amount. The amount of each Catalyst component is generally 1 mmol to 1 mol per liter of reaction mixture, preferably 15 to 500 mmol per liter of reaction mixture, and in particular 15 to 150 mmol per liter of reaction mixture.
Das Verhältnis von Nickel zur Molybdän-, Wolfram- oder Chrom-Cokatalysatorkomponente kann schwanken. Im allgemeinen beträgt dieses Verhältnis 1 Mol der Niekelkomponente auf 0,01 bis 100 Mol der zweiten Cokatalysatorkomponente, nämlich der Molybdän-, Wolfram- oder Chromkomponente. Vorzugsweise wird die Nickelkomponente in einer Menge von 1 Mol auf 0,1 bis 20 Mol der zweiten Cokatalysatorkomponen-The ratio of nickel to molybdenum, tungsten or chromium cocatalyst components can vary. In general this ratio is 1 mole of the Niekel component to 0.01 to 100 moles of the second cocatalyst component, namely the molybdenum, tungsten or chromium component. Preferably the nickel component is in an amount of 1 mol to 0.1 to 20 mol of the second cocatalyst component
1^ te, und insbesondere in einer Menge von 1 Mol auf 1 bis 10 Mol der zweiten Cokatalysatorkomponente, angewandt. In ähnlicher Weise kann auch das Verhältnis von Nickel zur Alkalimetall komponente schwanken. Die Menge an Nickel kann beispielsweise 1 Mol auf 1 bis 1000 Mol der Alkalimetallkomponente ausmachen. Sie beträgt vorzugsweise 1 Mol Nickel auf 10 bis 100 Mol der Alkalimetallkomponente, und macht insbesondere 1 Mol Nickel auf 20 bis 50 Mol der Alkalimetallkomponente aus. 1 ^ te, and especially in an amount of 1 mole to 1 to 10 moles of the second cocatalyst component, applied. The ratio of nickel to alkali metal component can fluctuate in a similar way. The amount of nickel can be, for example, 1 mole per 1 to 1000 moles of the alkali metal component. It is preferably 1 mole of nickel to 10 to 100 moles of the alkali metal component, and in particular makes 1 mole of nickel to 20 to 50 moles of the alkali metal component.
Die "Menge der Halogenidkomponente kann ebenfalls innerhalb breiter Grenzen schwanken. Die Halogenidkomponente soll vorzugsweise in einer Menge von wenigstens 0,1 Mol (ausgedrückt als elementares Halogen) pro Mol Nickel-vorhanden sein. Gewöhnlich wird mit einer Halogenidmenge von 1 bis 100 Mol pro Mol Nickel, und insbesondere mit einer Halogenidmenge von 2 bis 50 Mol pro Mol Nickel, gearbeitet. Normalerweise werden nicht mehr als 20 0 Mol Halogenid pro Mol Nickel verwendet. Die Halogenidkomponente muß dem System selbstverständlich nicht als Kohlenwasserstoffhalogenid zugesetzt werden, sondern kann ihm auch als anderes organisches Halogenid, als Halogenwasserstoff oder als sonstiges anorganisches Halogenid, wie als Salz, beispielsweiseThe "amount of the halide component can also be within fluctuate across broad boundaries. The halide component should preferably be in an amount of at least 0.1 mol (in terms of as elemental halogen) per mole of nickel. Usually with an amount of halide from 1 to 100 moles per mole of nickel, and in particular with an amount of halide of 2 to 50 moles per mole of nickel, worked. Normally no more than 20 0 moles of halide per mole of nickel are used. The halide component must be part of the system of course, it cannot be added as a hydrocarbon halide, but can also be added as another organic one Halide, as hydrogen halide or as other inorganic halide, such as a salt, for example
als Alkalimetallsalz oder sonstiges Metallsalz, oder sogar als elementares Halogen, wie Iod oder Brom, zugeführt werden. as an alkali metal salt or other metal salt, or even as elemental halogen, such as iodine or bromine, are supplied.
Das erfindungsgemäße Katalysatorsystem besteht, wie bereits erwähnt, aus einer Halogenidkomponente, insbesondere einer Iodidkomponente, und einer Molybdän-Nickel-Alkalimetall-, einer Wolfram-Nickel-Alkalimetall- oder einer Chrom-Nickel-Alkalimetall-Cokatalysatorkomponente. Das erfin-The catalyst system according to the invention exists, as already mentioned, from a halide component, in particular an iodide component, and a molybdenum-nickel-alkali metal, a tungsten-nickel-alkali metal or a chromium-nickel-alkali metal cocatalyst component. The invented
1^ dungsgemäße Katalysatorsystem erlaubt die Bildung von Carbonsäuren,
(Carbonsäureanhydriden und Carbonsäureestern in
hoher Ausbeute unter kurzen Reaktionszeiten, ohne daß hierbei Edelmetalle aus der Gruppe VIII verwendet werden müssen,
und die Anwesenheit der Alkalimetallkomponente zusam- 1 ^ proper catalyst system allows the formation of carboxylic acids, ( carboxylic acid anhydrides and carboxylic acid esters in
high yield with short reaction times, without the need to use noble metals from group VIII, and the presence of the alkali metal component together
1^ men mit der Molybdän-, Wolfram- oder Chromkomponente ermöglicht
gute Ergebnisse mit verhältnismäßig geringen
Mengen an Cokatalysatorkomponenten und niedrigeren Mengen
. an Nickel im Vergleich zu den bekannten Verfahren, bei denen
nickelhaltige Katalysatoren verwendet werden müssen. 1 ^ men with the molybdenum, tungsten or chromium component allows good results with relatively low
Amounts of cocatalyst components and lower amounts
. of nickel in comparison to the known processes in which nickel-containing catalysts have to be used.
Eine besondere Ausführungsform des Katalysators aus der
Molybdän-Nickel-Alkalimetall-, Wolfram-Nickel-Alkalimetalloder Chrom-Nickel-Alkalimetall-Cokatalysatorkomponente und
der Halogenidkomponente läßt sich durch die folgende Formel darstellen:A particular embodiment of the catalyst from
The molybdenum-nickel-alkali metal, tungsten-nickel-alkali metal or chromium-nickel-alkali metal cocatalyst component and the halide component can be represented by the following formula:
X : T : Z : Q ,X: T: Z: Q,
worin X für Molybdän, Wolfram oder Chrom steht, T Nickel
ist, X und T entweder in nullwertigem. Zustand oder in Form eines Halogenids, Oxids, Carboxylate mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen,
Carbonyls oder Hydrids vorliegen, Z eine HaIogenidquelle ist, bei der es sich um Halogenwasserstoff,
Halogen, ein Alkylhalogenid mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen
in der Alkylgruppe oder ein Alkalimetallhalogenid handelt, und Q die Alkalimetallkomponente ist. Das bevorzugte Alkalimetall
ist obigen Ausführungen zufolge Lithium, und zwarwhere X stands for molybdenum, tungsten or chromium, T nickel
is, X and T in either zero-valued. State or in the form of a halide, oxide, carboxylate with 1 to 20 carbon atoms, carbonyls or hydride, Z is a halide source which is hydrogen halide,
Halogen, an alkyl halide having 1 to 20 carbon atoms in the alkyl group, or an alkali metal halide, and Q is the alkali metal component. According to the above, the preferred alkali metal is lithium
in Form eines Iodids, Bromids, Chlorids oder Carboxylats gemäß der Definitionen für X und T, wobei das Molverhältnis von X : T von 0,1 bis 10 : 1 reicht, das Molverhältnis von X + T : Q ebenfalls von 0,1 bis 10 : 1 reicht und das Molverhältnis von Z : X + T von 0,01 bis 0,1 : 1 reicht.in the form of an iodide, bromide, chloride or carboxylate as defined for X and T, wherein the molar ratio of X: T ranges from 0.1 to 10: 1, the molar ratio of X + T: Q also ranges from 0.1 to 10: 1 and the molar ratio of Z: X + T ranges from 0.01 to 0.1: 1.
Die oben beschriebene Reaktion bietet sich für ein kontinuierliches Verfahren an, bei welchem man die Reaktanten und den Katalysator kontinuierlich in die jeweilige Reaktionszorie einspeist und das Reaktionsgemisch zur Auftrennung der flüchtigen organischen Bestandteile kontinuierlich destilliert, wodurch man zu einem Nettoprodukt aus praktisch der Carbonsäure, dem Carbonsäureanhydrid oder dem Ester gelangt, wobei man die sonstigen organischen Komponenten rückführt und im Falle einer Flüssigphasenreaktion auch eine restlichen Katalysator enthaltende Fraktion rückleitet. The reaction described above lends itself to a continuous one Process in which the reactants and the catalyst are continuously fed into the respective reaction zone feeds and the reaction mixture for separation the volatile organic matter is continuously distilled, resulting in a net product of practically the carboxylic acid, the carboxylic acid anhydride or the ester, with the other organic components recycled and, in the case of a liquid phase reaction, also recirculates a fraction containing residual catalyst.
Die sich beim erfindungsgemäßen Verfahren abspielende katalytische Reaktion kann gewünschtenfalls selbstverständlich in der Dampfphase durchgeführt werden, indem man den Gesamtdruck in geeigneter Weise so in Abhängigkeit von der Temperatur steuert, daß die Reaktanten in Dampfform vorliegen, wenn sie mit dem Katalysator in Kontakt sind. Im Fall eines Dampfphasenverfahrens und auch im Fall eines Flüssigphasenverfahrens können gewünschtenfalIs Trägerkatalysatoren verwendet werden, nämlich Katalysatoren, deren katalytisch wirksame Bestandteile auf einem Träger herkömmlicher Art dispergiert sind, wie auf Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Siliciumcarbid, Zirkonoxid, Kohle, Bauxit, Attapulgitton und dergleichen. Die Katalysatorkomponenten können in herkömmlicher Weise auf die Träger aufgebracht werden, beispielsweise durch Imprägnierung des jeweiligen Trägers mit einer Lösung der Katalysatorkomponente. Die Konzentrationen der Katalysatorkomponenten auf dem Träger · können innerhalb breiter Grenzen schwanken. Sie können beispielsweise 0,01 bis 10 Gew.-% oder mehr ausmachen. Ty-The catalytic which takes place in the process according to the invention Reaction can of course, if desired be carried out in the vapor phase by adjusting the total pressure in a suitable manner so as a function of the Temperature controls that the reactants are in vapor form when in contact with the catalyst. In the case a vapor phase process and also in the case of a liquid phase process If desired, supported catalysts can be used, namely catalysts whose catalytically active ingredients are dispersed on a support of conventional type, such as on alumina, silica, Silicon carbide, zirconia, carbon, bauxite, attapulgite clay and the like. The catalyst components can can be applied to the carrier in a conventional manner, for example by impregnating the respective carrier with a solution of the catalyst component. The concentrations of the catalyst components on the carrier can fluctuate within wide limits. For example, they can make up 0.01 to 10% by weight or more. Ty-
pische Arbeitsbedingungen für ein Dampfphasenverfahren sind Temperaturen von im allgemeinen 100 bis 3500C, vorzugsweise 150 bis 275°C, und insbesondere 175 bis 255°C, Drücke von im allgemeinen 0,07 bis 350 bar, vorzugsweise 4 bis 105 bar, und insbesondere 10,5 bis 35 bar, sowie Raumgeschwindigkeiten von im allgemeinen 50 bis 10000 h , vorzugsweise 200 bis 6000 h , und insbesondere 500 bis 4000 h (STP). Im Falle der Verwendung eines Trägerkatalysators ist die Iodidkomponente in den Reaktanten enthalten und nicht auf dem Träger angeordnet.european working conditions for a vapor phase method are temperatures of generally from 100 to 350 0 C, preferably 150 to 275 ° C, and especially 175-255 ° C, pressures of generally from 0.07 to 350 bar, preferably 4 to 105 bar, and in particular 10.5 to 35 bar, and space velocities of generally 50 to 10,000 hours, preferably 200 to 6000 hours, and in particular 500 to 4000 hours (STP). If a supported catalyst is used, the iodide component is contained in the reactants and is not arranged on the support.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen weiter erläutert. Sofern nichts anderes gesagt ist, sind darin alle Teilangaben als Gewichtsangaben zu verstehen.The invention is further illustrated below with the aid of examples. Unless otherwise stated, are in it all partial information is to be understood as weight information.
Beis-piel 1Example 1
Bei diesem Beispiel wird ein mit einem Magnetrührer gerührtes und mit Glas ausgekleidetes Druckgefäß verwendet.A glass-lined pressure vessel stirred with a magnetic stirrer is used in this example.
Das Reaktionsgefäß wird mit 12 Teilen Wasser, 11,9 Teilen Ethyliodid, 0,76 Teilen Nickeliodid (NiI-), 1,4 Teilen Molybdanhexacarbonyl, 14,3 Teilen Lithiumiodid und 60 Teilen Ethylacetat als Lösungsmittel beschickt. Das Gefäß wird mit Argon gespült, worauf man Wasserstoff bis zu einem Überdruck von 6,9 bar und dann Kohlenmonoxid bis zu einem Druck von 34,5 bar zugibt. Das Gefäß wird dann unter Rühren auf 1800C erhitzt. Sodann wird der Druck mit Ethylen auf 52 bar gebracht. Der Druck wird durch bedarfsweisen Zusatz eines 1;1-Gemisches aus Ethylen und Kohlen-The reaction vessel is charged with 12 parts of water, 11.9 parts of ethyl iodide, 0.76 parts of nickel iodide (NiI-), 1.4 parts of molybdenum hexacarbonyl, 14.3 parts of lithium iodide and 60 parts of ethyl acetate as a solvent. The vessel is flushed with argon, whereupon hydrogen is added up to an overpressure of 6.9 bar and then carbon monoxide up to a pressure of 34.5 bar. The vessel is then heated to 180 ° C. with stirring. The pressure is then brought to 52 bar with ethylene. The pressure is increased by adding a 1; 1 mixture of ethylene and carbon as required.
2Q monoxid auf 52 bar gehalten, und die Temperatur hält man auf 1800C. Nach einstündiger Umsetzung zeigt eine gaschromatographische Analyse des Reaktionsgemisches die Bildung von Propionsäure mit einer Geschwindigkeit von 4,38 Mol pro Liter und Stunde, wobei das gesamte umgesetzte Olefin in Propionsäure umgewandelt worden ist.2Q monoxide at 52 bar maintained, and the temperature is maintained at 180 0 C. After one hour of reaction shows a gas chromatographic analysis of the reaction mixture, the formation of propionic acid at a rate of 4.38 moles per liter per hour, where the entire unreacted olefin i n Propionic acid has been converted.
"- 20 -"- 20 -
Das in Beispiel 1 verwendete Druckgefäß beschickt man mit 12 Teilen Wasser, 12 Teilen Ethyliodid, 0,74 Teilen Nickeliodid (Nil„), 1,4 Teilen Molybdanhexacarbonyl, 14,4 Teilen Lithiumiodid und 60 Teilen Tetrahydrofuran als Lösungsmittel. Das Gefäß wird mit Argon gespült, worauf man Wasserstoff bis zu einem Überdruck von 6,9 bar und dann Kohlenmonoxid bis zu einem Druck von 34,5 bar zugibt. Das Gefäß wird dann unter Rühren auf 1800C erhitzt. Sodann wird der Druck mit Ethylen auf 55 bar gebracht. Der Druck wird durch bedarfsweisen Zusatz eines 1:!-Gemisches aus Ethylen und Kohlenmonoxid auf 55 bar gehalten, und die Temperatur· hält man bei 1800C. Nach einstündiger Umsetzung zeigt eine gaschromatographische Analyse des Reaktionsgemisches die Bildung von Propionsäure mit einer Geschwindigkeit von 2,97 Mol pro Liter und Stunde, wobei das gesamte umgesetzte Olefin in Propionsäure umgewandelt worden ist.The pressure vessel used in Example 1 is charged with 12 parts of water, 12 parts of ethyl iodide, 0.74 parts of nickel iodide (Nil “), 1.4 parts of molybdenum hexacarbonyl, 14.4 parts of lithium iodide and 60 parts of tetrahydrofuran as solvent. The vessel is flushed with argon, whereupon hydrogen is added up to an overpressure of 6.9 bar and then carbon monoxide up to a pressure of 34.5 bar. The vessel is then heated to 180 ° C. with stirring. The pressure is then brought to 55 bar with ethylene. The pressure is kept at 55 bar by adding a 1: 1 mixture of ethylene and carbon monoxide as required, and the temperature is kept at 180 ° C. After one hour of reaction, gas chromatographic analysis of the reaction mixture shows the formation of propionic acid at a rate of 2 .97 moles per liter per hour with all of the olefin converted having been converted to propionic acid.
Das in Beispiel 1 beschriebene Druckgefäß beschickt man mit 12 Teilen Wasser, 12 Teilen Iodethan, 0,72 Teilen Nikkeliodid (NiI ), 1,4 Teilen Chromhexacarbonyl, 14,3 Teilen Lithiumiodid und 60 Teilen Tetrahydrofuran als Lösungsmittel. Das Gefäß wird mit Argon gespült, worauf man Wasserstoff bis zu einem Überdruck von 6,9 bar und dann Kohlenmonoxid bis zu einem Druck von 34,5 bar zugibt. Das Gefäß wird dann unter Rühren auf 1800C erhitzt. Sodann wird der Druck mit Ethylen auf 62 bar gebracht. Der Druck wird durch bedarfsweisen Zusatz eines 1:1-Gemisches aus Ethylen und Kohlenmonoxid auf 62 bar gehalten, und die Temperatur hält man bei 1800C. Nach einstündiger Umsetzung zeigt eine gaschromatographische Analyse des Reaktionsgemisches die Bildung von Propionsäure mit einer Geschwindigkeit von 1,21 Mol pro Liter und Stunde, wobei das gesamte umgesetzte Olefin in Propionsäure umgewandelt worden ist.The pressure vessel described in Example 1 is charged with 12 parts of water, 12 parts of iodoethane, 0.72 parts of nickel iodide (NiI), 1.4 parts of chromium hexacarbonyl, 14.3 parts of lithium iodide and 60 parts of tetrahydrofuran as solvent. The vessel is flushed with argon, whereupon hydrogen is added up to an overpressure of 6.9 bar and then carbon monoxide up to a pressure of 34.5 bar. The vessel is then heated to 180 ° C. with stirring. The pressure is then brought to 62 bar with ethylene. The pressure is kept at 62 bar by adding a 1: 1 mixture of ethylene and carbon monoxide as required, and the temperature is kept at 180 ° C. After one hour of reaction, a gas chromatographic analysis of the reaction mixture shows the formation of propionic acid at a rate of 1, 21 moles per liter per hour with all of the olefin converted having been converted to propionic acid.
Ein mit einem Magnetrührer gerührtes und mit Glas ausgekleidetes Druckgefäß beschickt man mit 12 Teilen Wasser, 12 Teilen Ethyliodid, 0,72 Teilen Nickeliodid (NiI2), 1,43 Teilen Molybdanhexacarbonyl, 14 Teilen Lithiumiodid und 60 Teilen Tetrahydrofuran als Lösungsmittel. Das Gefäß wird mit Argon gespült, worauf man Kohlenmonoxid bis zu einem Überdruck von 20,7 bar zugibt. Das Gefäß wird dann · unter Rühren auf 1800C erhitzt. 'Sodann wird der Druck mit" Ethylen auf 52 bar gebracht. Der Druck wird durch bedarfsweisen Zusatz eines 1:1-Gemisches aus Ethylen und Kohlenmonoxid auf 52 bar gehalten, und die Temperatur hält man bei 1800C. Nach einstündiger Umsetzung zeigt eine gaschromatographische Analyse des Reaktionsgemisches die Bildung von Propionsäure mit einer Geschwindigkeit von 4,63 Mol pro Liter und Stunde, wobei das gesamte umgesetzte Olefin in Propionsäure umgewandelt worden ist.A pressure vessel, stirred with a magnetic stirrer and lined with glass, is charged with 12 parts of water, 12 parts of ethyl iodide, 0.72 parts of nickel iodide (NiI 2 ), 1.43 parts of molybdenum hexacarbonyl, 14 parts of lithium iodide and 60 parts of tetrahydrofuran as solvent. The vessel is flushed with argon, whereupon carbon monoxide is added up to an overpressure of 20.7 bar. The vessel is then heated to 180 ° C. with stirring. The pressure is then brought to 52 bar with ethylene. The pressure is kept at 52 bar by adding a 1: 1 mixture of ethylene and carbon monoxide, if necessary, and the temperature is maintained at 180 ° C. After one hour of reaction, gas chromatography shows Analysis of the reaction mixture shows the formation of propionic acid at a rate of 4.63 moles per liter per hour, with all of the converted olefin having been converted to propionic acid.
Das in Beispiel 4 beschriebene Verfahren wird mit der Ausnahme wiederholt, daß man das Molybdanhexacarbonyl hier durch eine gleiche Menge Wolframcarbonyl ersetzt. Nach einstündiger Umsetzung zeigt eine gaschromatographxsche Analyse des Reaktionsgemisches die Bildung von Propionsäure mit einer Geschwindigkeit von 2,6 Mol pro Liter und Stunde, wobei das gesamte umgesetzte Ethylen in Propionsäure umgewandelt worden ist.The procedure described in Example 4 is repeated except that the molybdenum hexacarbonyl is used here replaced by an equal amount of tungsten carbonyl. To After one hour of reaction, a gas chromatographic analysis of the reaction mixture shows the formation of propionic acid at a rate of 2.6 moles per liter per hour with all of the ethylene converted to propionic acid has been converted.
Das in Beispiel 1 beschriebene Reaktionsgefäß beschickt man mit 11,4 Teilen Wasser, 11,4 Teilen Ethyliodid, 0,7 Teilen Nickeliodid (Nil„), 1,4 Teilen Molybdanhexacarbonyl, 18 Teilen Lithiumiodid und 57 Teilen Tetrahydrofuran als Lösungsmittel. Das Gefäß wird mit Argon gespült, wor-The reaction vessel described in Example 1 is charged one with 11.4 parts of water, 11.4 parts of ethyl iodide, 0.7 parts of nickel iodide (Nil "), 1.4 parts of molybdenum hexacarbonyl, 18 parts of lithium iodide and 57 parts of tetrahydrofuran as solvents. The vessel is purged with argon,
auf man Ethylen bis zu einem Überdruck von 6,9 bar und dann Kohlenmonoxid bis zu einem Druck von 41,4 bar zugibt. Das Gefäß wird dann unter Rühren auf 1800C erhitzt. Der Druck wird durch bedarfsweisen Zusatz eines 1:1-Gemisches aus Ethylen und Kohlenmonoxid auf 52 bar gehalten, und die Temperatur hält man auf 1800C. Nach 0,5-stündiger Umsetzung zeigt eine gaschromatographxsche Analyse des Reaktionsgemisches die Bildung von Propionsäure mit einer Geschwindigkeit von 6,3 Mol pro Liter und Stunde, wobei das gesamte umgesetzte Ethylen in Propionsäure umgewandelt worden ist.on adding ethylene up to a pressure of 6.9 bar and then carbon monoxide up to a pressure of 41.4 bar. The vessel is then heated to 180 ° C. with stirring. The pressure is kept at 52 bar by adding a 1: 1 mixture of ethylene and carbon monoxide as required, and the temperature is kept at 180 ° C. After 0.5 hours of reaction, a gas chromatographic analysis of the reaction mixture shows the formation of propionic acid with a Rate of 6.3 moles per liter per hour with all of the reacted ethylene converted to propionic acid.
Den in Beispiel 1 beschriebenen Reaktor beschickt man mit 12 Teilen Wasser, 12 Teilen Ethyliodid, 0,7 Teilen Nickeliodid, 1,4 Teilen Molybdanhexacarbonyl, 14 Teilen Caesiumiodid und 60 Teilen Tetrahydrofuran als Lösungsmittel. Das Reaktionsgefäß wird mit Argon gespült, worauf man es zuerst mit Wasserstoff auf einen Druck von 6,9 bar und dann mit.The reactor described in Example 1 is charged with 12 parts of water, 12 parts of ethyl iodide, 0.7 parts of nickel iodide, 1.4 parts of molybdenum hexacarbonyl, 14 parts of cesium iodide and 60 parts of tetrahydrofuran as solvents. That The reaction vessel is flushed with argon, whereupon it is first heated to a pressure of 6.9 bar and then with hydrogen.
Kohlenmonoxid auf einen Druck von 34,5 bar bringt. Hierauf wird das Reaktionsgefäß unter Rühren auf 1800C erhitzt. Der Druck wird dann mit Ethylen auf 62 bar erhöht und durch bedarfsweisen Zusatz eines 1:1-Gemisches aus Ethylen und Kohlenmonoxid auf 62 bar gehalten. Die Temperatur hält man auf 18O0C. Nach einstündiger Umsetzung zeigt eine gaschromatographische Analyse des Reaktionsgemisches die Bildung von Propionsäure in einer Geschwindigkeit von 1,7 Mol pro Liter und Stunde, wobei das gesamte umgesetzten Ethylen in Propionsäure umgewandelt worden ist.Brings carbon monoxide to a pressure of 34.5 bar. The reaction vessel is then heated to 180 ° C. with stirring. The pressure is then increased to 62 bar with ethylene and kept at 62 bar by adding a 1: 1 mixture of ethylene and carbon monoxide as required. The temperature is maintained to 18O 0 C. After one hour of reaction, a gas chromatographic analysis of the reaction mixture shows the formation of propionic acid in a rate of 1.7 mole per liter per hour, where the entire unreacted ethylene has been converted into propionic acid.
■ Vergleichsbeispiel A ■ Comparative example A
Das in Beispiel 2 beschriebene Verfahren wird mit der Ausnahme wiederholt, daß man kein Molybdanhexacarbonyl zuführt. Nach einstündiger Umsetzung zeigt eine gaschromatographische Analyse des Reaktionsgemisches die Bildung von Propionsäure mit einer Geschwindigkeit von nur 0r12 Mol pro Liter und Stunde.The procedure described in Example 2 is repeated with the exception that no molybdenum hexacarbonyl is added. After one hour of reaction, gas chromatographic analysis of the reaction mixture shows the formation of propionic acid at a rate of only 0.12 mol per liter and hour.
Ein mit einem Magnetrührer gerührtes und mit Glas ausgekleidetes Druckgefäß beschickt man mit 68 Teilen Propionsäure, 12 Teilen Iodethan, 0,8 Teilen Nickeliodid, 1,6 Teilen Molybdänhexacarbonyl und 16 Teilen Lithiumiodid. Das Reaktionsgefäß wird mit Argon gespült, worauf man es zuerst mit Wasserstoff auf 6,9 bar und dann mit Kohlenmonoxid auf einen Druck von 34,5 bar bringt. Das Reaktionsgefäß"wird unter R'ühren auf 16O0C e"rhitzt und der Druck mit Ethylen auf 55 bar gebracht. Der Druck wird durch bedarfsweise Zugabe eines 1:1-Gemisches aus Ethylen und Kohlenmonoxid auf 55 bar gehalten, und die Temperatur hält man auf 1600C. Nach einer Umsetzungszeit von 50 Minuten zeigt eine gaschromatographische Analyse des Reaktionsgemisches die Bildung von Propionsäureanhydrid mit einer Geschwindigkeit von 10 Mol pro Liter und Stunde, wobei das gesamte umgesetzte Ethylen in Propionsäureanhydrid überführt worden ist.A pressure vessel, stirred with a magnetic stirrer and lined with glass, is charged with 68 parts of propionic acid, 12 parts of iodoethane, 0.8 part of nickel iodide, 1.6 parts of molybdenum hexacarbonyl and 16 parts of lithium iodide. The reaction vessel is flushed with argon, whereupon it is first brought to 6.9 bar with hydrogen and then to a pressure of 34.5 bar with carbon monoxide. The reaction vessel "is under R'ühren to 16O 0 C e" rhitzt and brought the pressure with ethylene to 55 bar. The pressure is kept at 55 bar by adding a 1: 1 mixture of ethylene and carbon monoxide, if necessary, and the temperature is maintained at 160 ° C. After a reaction time of 50 minutes, gas chromatographic analysis of the reaction mixture shows the formation of propionic anhydride at one rate of 10 moles per liter and hour, all of the converted ethylene having been converted into propionic anhydride.
Ein mit einem Magnetrührer gerührtes und mit Glas ausgekleidetes Druckgefäß beschickt man mit 68 Teilen Propionsäure, 1,6 Teilen Molybdänhexacarbonyl, 0,8 Teilen Nickeliodid, 12 Teilen Ethyliodid und 16 Teilen Lithiumiodid. Das Reaktionsgefäß wird mit Argon gespült, worauf-man es . zuerst,mit Wasserstoff auf 6,9 bar und dann mit Kohlenmonoxid auf einen Druck von 34,5 bar bringt. Das Reaktionsgefäß wird unter Rühren auf 1800C erhitzt und der Druck mit Ethylen auf 52 bar gebracht. Der Druck wird durch bedarfsweise Zugabe eines 1:1-Gemisches aus Ethylen und Kohlenmonoxid auf 52 bar gehalten, und die Tempereitur hält man auf 1800C. Nach einer Umsetzungszeit von 1 Stunde zeigt eine gaschromatographische Analyse des Reaktionsgemisches die Bildung von Propionsäureanhydrid mit einer Geschwindigkeit von 7,1 Mol pro Liter und Stunde, wobei das gesamte umgesetzte Ethylen in Propionsäureanhydrid überführt wor-A pressure vessel, stirred with a magnetic stirrer and lined with glass, is charged with 68 parts of propionic acid, 1.6 parts of molybdenum hexacarbonyl, 0.8 part of nickel iodide, 12 parts of ethyl iodide and 16 parts of lithium iodide. The reaction vessel is purged with argon, whereupon it. first, with hydrogen to 6.9 bar and then with carbon monoxide to a pressure of 34.5 bar. The reaction vessel is heated to 180 ° C. with stirring and the pressure is brought to 52 bar with ethylene. The pressure is required, the addition of a 1: kept 1 mixture of ethylene and carbon monoxide at 52 bar and the Tempereitur is maintained at 180 0 C. After a reaction time of 1 hour shows a gas chromatographic analysis of the reaction mixture, the formation of propionic anhydride at a rate of 7.1 mol per liter and hour, with all of the converted ethylene being converted into propionic anhydride
den ist.that is.
Beispiel 10Example 10
° Das in Beispiel 8 beschriebene Verfahren wird mit der Ausnahme wiederholt, daß die Reaktionstemperatur auf 1400C gehalten wird und die Umsetzungszeit 1 Stunde beträgt. Eine anschließende gaschromatographxsche Analyse des Reaktionsgemisches zeigt die Bildung von Propionsäureanhydrid in einer Geschwindigkeit von 3,2 Mol pro Liter und Stunde, wobei das gesamte umgesetzte Ethylen zu Propionsäureanhydrid überführt worden ist.° The process described in Example 8 is repeated with the exception that the reaction temperature is kept at 140 0 C and the reaction time is 1 hour. A subsequent gas chromatographic analysis of the reaction mixture shows the formation of propionic anhydride at a rate of 3.2 mol per liter and hour, all of the converted ethylene having been converted to propionic anhydride.
Beispiel 11 .Example 11.
Das in Beispiel 9 beschriebene Verfahren wird mit der Ausnahme wiederholt,- daß man- das Molybdänhexacarbonyl-hier, durch eine gleiche Menge Wolframhexacarbonyl ersetzt. Nach einstündiger Umsetzung zeigt eine gaschromatographxsche Analyse des Reaktionsgemisches die Bildung von Propionsäureanhydrid in einer Geschwindigkeit von 1,8 Mol pro Liter und Stunde, wobei das gesamte umgesetzte" Ethylen in Propionsäureanhydrid überführt worden ist.The procedure described in Example 9 is repeated with the exception - that one - the molybdenum hexacarbonyl here, replaced by an equal amount of tungsten hexacarbonyl. After one hour of reaction, gas chromatography shows Analysis of the reaction mixture shows the formation of propionic anhydride at a rate of 1.8 moles per liter and hour during which all of the reacted ethylene has been converted to propionic anhydride.
Beispiel 12Example 12
Das in Beispiel 9 beschriebene Verfahren wird mit der Ausnahme wiederholt, daß man das Lithiumiodid durch eine gleiche Menge Kaliumiodid ersetzt. Nach zweistündiger Umsetzung zeigt eine gaschromatographxsche Analyse des Reaktionsgemisches die Bildung, von Propionsäureanhydrid in einer Geschwindigkeit von 0,7 Mol pro Liter und Stunde, wobei das gesamte umgesetzte Ethylen in Propionsäureanhydrid überführt worden ist.The procedure described in Example 9 is repeated with the exception that the lithium iodide is through a replaced equal amount of potassium iodide. After two hours of reaction, a gas chromatographic analysis of the reaction mixture shows the formation of propionic anhydride at a rate of 0.7 mol per liter per hour, all of the reacted ethylene having been converted to propionic anhydride.
Beispiel 13Example 13
Das in Beispiel 9 beschriebene Verfahren wird mit der Ausnahme wiederholt, daß das Lithiumiodid durch eine gleiche Menge Caesiumiodid ersetzt wird. Nach einstündiger Umsetzung zeigt eine gaschromatographisehe Analyse des Reaktionsgemisches die Bildung von Propionsäureanhydrid in einer Geschwindigkeit von 1,9 Mol pro Liter und Stunde, wobei das gesamte umgesetzte Ethylen in Propionsäureanhydrid überführt worden ist.The procedure described in Example 9 is repeated except that the lithium iodide is replaced by a similar Amount of cesium iodide is replaced. After one hour of reaction, a gas chromatographic analysis of the reaction mixture shows the formation of propionic anhydride at a rate of 1.9 mol per liter per hour, with all of the converted ethylene in propionic anhydride has been convicted.
Beispiel 14Example 14
Das in Beispiel 9 beschriebene Verfahren wird1 mit der Ausnähme wiederholt, daß nach der einstündigen Umsetzung kein Wasserstoff zugeführt wird. Eine anschließende gaschromatographische Analyse des Reaktionsgemisches zeigt die Bildung von Propionsäureanhydrid in einer Geschwindigkeit von 2,3 Mol pro Liter und Stunde, wobei das gesamte umgesetzte Ethylen in Propionsäureanhydrid überführt worden ist.The procedure described in Example 9 is repeated with the 1 Ausnähme that after the one hour reaction, no hydrogen is supplied. A subsequent gas chromatographic analysis of the reaction mixture shows the formation of propionic anhydride at a rate of 2.3 mol per liter and hour, all of the converted ethylene having been converted into propionic anhydride.
Das in Beispiel 9 beschriebene Verfahren wird mit der Ausnähme wiederholt, daß kein Lithiumiodid zugeführt wird. Nach einstündiger Umsetzung zeigt eine gaschromatographische Analyse des Reaktionsgemisches die Bildung von Propionsäureanhydrid in einer Geschwindigkeit von nur 0,2 Mol pro Liter und Stunde.The procedure described in Example 9 is followed with the exception of repeats that no lithium iodide is supplied. After one hour of reaction, gas chromatography shows Analysis of the reaction mixture shows the formation of propionic anhydride at a rate of only 0.2 mol per liter and hour.
Das in Beispiel 9 beschriebene Verfahren wird mit der Ausnahme wiederholt, daß kein Molybdänhexacarbonyl zugeführt wird. Nach einstündiger Umsetzung zeigt eine gaschromatographische Analyse des Reaktionsgemisches die Bildung von Propionsäureanhydrid in einer Geschwindigkeit von nur 0,5 Mol pro Liter und Stunde.The procedure described in Example 9 is repeated except that no molybdenum hexacarbonyl is added will. After one hour of reaction, gas chromatographic analysis of the reaction mixture shows the formation of Propionic anhydride at a rate of only 0.5 moles per liter per hour.
Beispiel 15Example 15
Bei diesem Beispiel wird eine mit einem Magnetrührer gerührte und mit Glas ausgekleidete Parr-Bombe (Hastelloy) als Reaktionsgefäß verwendet. Die Bombe beschickt man mit Tetrahydrofuran (57 Teile), Ethyliodid (12 Teile), Nickeliodid (0,68 Teile), Molybdänhexacarbonyl (1,4 Teile), Lithiumiodid (13,6 Teile) und Methanol (16 Teile), worauf man sie mit Argon spült und mit Kohlenmonoxid bis zu ei-In this example, a Parr bomb (Hastelloy) stirred with a magnetic stirrer and lined with glass used as a reaction vessel. You load the bomb with you Tetrahydrofuran (57 parts), ethyl iodide (12 parts), nickel iodide (0.68 parts), molybdenum hexacarbonyl (1.4 parts), lithium iodide (13.6 parts) and methanol (16 parts), whereupon they are flushed with argon and treated with carbon monoxide up to one
•"•^ nem Druck von 27,6 bar versetzt. Das Reaktionsgefäß wird unter Rühren auf 1800C erhitzt und dann durch Zugabe von Ethylen auf einen Druck von 55 bar gebracht. Der Druck wird durch bedarfsweise Zugabe jeweils gleicher Mengen an Kohlenmonoxid und Ethylen auf 55 bar gehalten, und dieThe reaction vessel is heated to 180 ° C. with stirring and then brought to a pressure of 55 bar by adding ethylene. The pressure is increased by adding equal amounts of carbon monoxide and ethylene, if necessary kept at 55 bar, and the
1^ Temperatur hält man auf 18 00C. Nach 0,5-stündiger Umsetzung zeigt eine gaschromatographische Analyse des Reaktionsgemisches die Bildung von Methylpropionat in einer Geschwindigkeit von 1,75 Mol pro Liter und Stunde. The temperature is kept at 18 0 ° C. After 0.5 hours of reaction, a gas chromatographic analysis of the reaction mixture shows the formation of methyl propionate at a rate of 1.75 mol per liter and hour.
Beispiel 16Example 16
Das in Beispiel 15 beschriebene Verfahren wird mit der Ausnahme wiederholt, daß das Molybdänhexacarbonyl durch eine gleiche Menge Wolframhexacarbonyl ersetzt wird. Eine anschließende gaschromatographische Analyse des Reaktionsgemisches zeigt die Bildung von Methylpropionat in einer Geschwindigkeit von 0,55 Mol pro Liter und Stunde.The procedure described in Example 15 is repeated except that the molybdenum hexacarbonyl is through an equal amount of tungsten hexacarbonyl is replaced. A subsequent gas chromatographic analysis of the reaction mixture shows the formation of methyl propionate in one Speed of 0.55 moles per liter per hour.
Beispiel 17Example 17
Das in Beispiel 15 beschriebene Verfahren wird mit der Ausnahme wiederholt, daß man das Molybdänhexacarbonyl durch eine gleiche Menge Chromhexacarbonyl ersetzt. Eine anschließende gaschromatographische Analyse des Reaktionsgemisches zeigt die Bildung von Methylpropionat in einer Geschwindigkeit von 0,52 Mol pro Liter und Stunde.The procedure described in Example 15 is repeated except that the molybdenum hexacarbonyl replaced by an equal amount of chromium hexacarbonyl. A subsequent gas chromatographic analysis of the reaction mixture shows the formation of methyl propionate at a rate of 0.52 moles per liter per hour.
1 Vergleichsbeispiel D 1 Comparative Example D.
Das in Beispiel 15 beschriebene Verfahren wird erneut wiederholt, wobei man jedoch das Molybdänhexacarbonyl von der 5 Beschickung wegläßt. Eine anschließende gaschromatographische Analyse des Reaktionsgemisches zeigt, daß sich kein Methylpropionat gebildet hat.The procedure described in Example 15 is repeated again, except that the molybdenum hexacarbonyl of the 5 omits loading. A subsequent gas chromatographic Analysis of the reaction mixture shows that no methyl propionate has formed.
Claims (5)
155. Liquid phase carbonylation catalyst, characterized in that it consists of a molybdenum-nickel-alkali metal, a tungsten-nickel-alkali metal or a chromium-nickel-alkali metal cocatalyst component and a halide component and has the following formula
15th
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |