DE3923389A1

DE3923389A1 - Verfahren zur herstellung von methoxyessigsaeure

Info

Publication number: DE3923389A1
Application number: DE3923389A
Authority: DE
Inventors: Pal Dr Agocs; Jenoe Pelyva; Laszlo Dr Legradi; Zoltan Kolonics; Csaba Soeptei; Lajos Nagy
Original assignee: Nitrokaelepek
Current assignee: Nitrokaelepek
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1989-07-14
Publication date: 1990-01-18
Also published as: HU202472B; GB2221905A; IT8921175A0; GR890100451A; GB2221905B; CN1039798A; GB8916138D0; JPH0273035A; HUT53352A; FR2634196A1; ATA169889A; IT1230784B; FR2634196B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Methoxyessigsäure. Die Methoxyessigsäure ist ein wichtiges Zwischenprodukt, vor allem zur Herstellung von als Methoxyacetilierungsmittel angewandtem Methoxyacetylchlorid, welches man in der Pflanzenschutzmittel- und pharmazeutischen Industrie verwendet. Die Verbindung kann weiterhin als Weichmacher, Farbstoff und Hilfsstoff in der Textilindustrie sowie als Flotationsadjuvant verwendet werden.

Es sind mehrere Verfahren zur Herstellung von Methoxyessigsäure bekannt. Als Beispiel für Verfahren, die auf die Umsetzung von Monochloressigsäure bzw. deren Salzen mit Methanol benutzen, können die folgenden erwähnt werden:

Die US-PS 24 58 741 (1949) beschreibt die Umsetzung von Monochloressigsäure mit Methanol im Autoklav bei 200°C und 4 Stunden, wobei eine Mischung aus Methoxyessigsäure, Methylchlorid und Dimethylether entsteht. Die Ausbeute von Methoxyessigsäure beträgt 35%.

Die DE-PS 27 59 169 (1979) beschreibt die Umsetzung von Monochloressigsäurenatrium mit Methanol und Natriummethylat durch 2 Stunden Kochen bei 75°C. Nach Eindampfen der Reaktionsmischung zum Trocknen wird der Rückstand im Wasser gelöst, mit Salzsäure angesäuert und das Wasser abdestilliert. Der Rückstand wird mit Toluol versetzt und Spuren vom Wasser und Salzsäure werden mit dem Toluol abdestilliert. Das Natriumchlorid wird heiß filtriert und mit Toluol gewaschen. Die vereinigten Toluolphasen werden fraktioniert destilliert. Nach Abdampfen von Toluol wird die Methoxyessigsäure durch Vakuumdestillation gereinigt. Die Ausbeute beträgt 85%.

Die Nachteile des Verfahrens sind wie folgt:

- als Ausgangsstoff verwendet man Monochloressigsäurenatrium, welches in einem getrennten Schritt hergestellt werden soll;
- nach Beendigung der Umsetzung wird der Methanolüberschuß abdestilliert, das Natriummethylat mit Wasser versetzt, mit Salzsäure angesäuert und das Wasser abdestilliert. Aus Natriummethylat entsteht nach Ansäuerung Methanol und diese führt im salzsäurigen Medium mit der Methoxyessigsäure zur Esterbildung. Diese Komponente soll von Wasser, Salzsäure und Methoxyessigsäure abgetrennt werden;
- zusammen mit Wasser wird auch Methoxyessigsäure abdestilliert, deren Rückgewinnung sehr schwierig ist;
- die Reaktionsmischung enthält wegen dem wäßrigen Medium immer gelöstes Natriumchlorid, welches während der Destillation im Kessel ablagert und apparative Probleme verursacht.

Die Aufgabe der Erfindung ist ein neues, einfaches und wirtschaftliches Verfahren ausgehend aus Monochloressigsäure auszuarbeiten, wobei die Entstehung von Nebenprodukten verhindert und die Reagenzien im Prozeß zurückgeführt werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man bei dem Verfahren zur Herstellung von Methoxyessigsäure aus Monochloressigsäure, Natriummethylat und Methanol so vorgeht, daß man die Monochloressigsäure mit Natriummethylat in einem Molverhältnis von 0,5 : 1,1-1,2 in Methanol enthaltend Methoxyessigsäuremethylester bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise bei Siedetemperatur der Reaktionsmischung, umsetzt, das Methanol abdestilliert und die rührbare Reaktionsmischung nach Versetzen mit Methoxyessigsäuremethylester mit Salzsäuregas umsetzt, das abgetrennte Natriumchlorid entfernt, den Methoxyessigsäuremethylester abdestilliert und die erhaltene Methoxyessigsäure gewünschtenfalls durch Vakuumdestillation reinigt.

Die Umsetzung von Salzsäuregas und Methoxyessigsäurenatrium, welches in dem wasserfreien methoxyessigsäuremethylesterigen Medium vorhanden ist, wird bei einer Temperatur zwischen 20-80°C durchgeführt. Das abgetrennte Natriumchlorid wird durch Filtrieren entfernt und mit Methanol gewaschen. Das zum Waschen angewandte Methanol enthält Methoxyessigsäure und Methoxyessigsäuremethylester. Der abdestillierte Methoxyessigsäuremethylester, welcher auch freie Säure enthält, wird als Lösungsmittel in die Synthese zurückgeführt.

Erfindungsgemäß wird die Monochloressigsäure in Methanol oder Methoxyessigsäuremethylester gelöst. Das angewandte Methoxyessigsäuremethylester muß nicht rein sein, sondern kann er Monochloressigsäure, Methanol und Methoxyessigsäure enthalten, die an der Reaktion sowieso teilnehmen. Das Natriummethylat wird zu der gerechneten Menge im Überschuß verwendet. Nach der völligen Umsetzung der Monochloressigsäure wird das Methanol abdestilliert. Danach wird eine Ansäuerung mit trockenem Salzsäuregas durchgeführt. Das abgetrennte Natriumchlorid wird filtriert und mit Methanol gewaschen, welches in die Synthese zurückgeführt wird. Danach wird das Methoxyessigsäuremethylester abdestilliert und ebenfalls in die Synthese zurückgeführt. Der Rückstand besteht aus 95-98% Methoxyessigsäure, welche durch Vakuumdestillation gereinigt wird.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich mit den bekannten Methoden können wie folgt zusammengefaßt werden:

1. Als Ausgangsstoff verwendet man direkt Monochloressigsäure und die Herstellung von Natriumsalz in einem gesonderten Schritt kann dadurch entfallen.
2. Die Ausbeute des Verfahrens beträgt 90% auf die Monochloressigsäure gerechnet.
3. Die Glykolsäurebildung wird dadurch ausgeschlossen, daß man ständig in wasserfreiem Medium arbeitet.
4. Die Verunreinigung des Endproduktes durch Monochloressigsäure wird durch Verwendung von überschüssigem Natriummethylat und demzufolge durch eine völlige Umsetzung vermieden.
5. Die Technologie wird im Vergleich mit den bekannten Verfahren vereinfacht. Es sollen keine Druckgefäße, wie in der US-PS 24 58 741 verwendet werden. Man arbeitet ohne Verdünnung mit Wasser bei der Ansäuerung, und deshalb ohne Destillierung von Wasser und ohne Extraktion mit einem Lösungsmittel, wie es in der DE-PS 27 59 169 beschrieben ist. Weiterhin wird die Salzbildung, die beim Verfahren in wäßrigem Medium unvermeidlich ist, ausgeschlossen.
6. Der Produktverlust ist sehr gering, da die Methoxyessigsäure immer in der Lösung verbleibt und ohne Extraktion, nur durch Abdestillierung des Lösungsmittels isoliert wird.
7. Das Verfahren ist umweltfreundlich. Die Reagenzien kommen mit Wasser nicht in Kontakt und so kann kein Abwasser entstehen. Das entstandene Natriumchlorid zeigt nach Waschen mit Methanol eine Reinigung über 99% und kann in der Industrie direkt verwendet werden. Das abdestillierte Methanol zeigt ebenfalls eine Reinigung über 99% und kann deshalb direkt weiter umgesetzt werden. Der Kesselrückstand der Vakuumdestillation kann durch Verbrennung ohne Belastung der Umwelt direkt in Kohlendioxyd und Wasser zersetzt werden.
8. Wenn man als Ausgangsstoff Monochloressigsäure verwendet, so geht man meistens von Natriumsalz aus und setzt dieses mit Natriummethylat um. Die Synthese wird dadurch durch einen Schritt verlängert, da das Natriumsalz in einem gesonderten Schritt hergestellt werden soll, welches zu Verlusten führt. Wenn man direkt von Monochloressigsäure ausgeht, wie z. B. nach der US-PS 24 58 741, so erhält man ein gemischtes Produkt mit geringer Ausbeute (35%).
9. Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man direkt von Monochloressigsäure, das heißt ohne Herstellung des Natriumsalzes ausgeht, und eine verbesserte Ausbeute (auf die Monochloressigsäure gerechnet 90%) erreicht.
10. Nach der DE-PS 27 59 169 wird die Ansäuerung in wäßrigem Medium durch konzentrierte Salzsäure durchgeführt. Deren Nachteil besteht in der schweren Isolierung von Methoxyessigsäure aus wäßrigem Medium. Erfindungsgemäß wird die Ansäuerung deshalb in wasserfreiem Medium durchgeführt. Bei der Behandlung der methanolischen Lösung mit Salzsäuregas entsteht jedoch Methoxyessigsäuremethylester und das Methanol soll deshalb vorzeitig entfernt werden. Zu der Umsetzung mit Salzsäure bewährt als Lösungsmittel das Methoxyessigsäuremethylester am besten verwendet werden, da dieser die Reaktionspartner sehr gut löst und von Methoxyessigsäure durch Destillation abgetrennt werden kann, da er einen Siedepunkt um 70°C niedriger besitzt.

Beispiel 1

Man löst 47,25 g (0,5 mol) Monochloressigsäure in 200 cm³ Methoxyessigsäuremethylester und tropft 200 g 30% (1,1 mol) Natriummethylat in Methanol bei 40°C unter Rühren zu. Danach wird das Methanol mittels einer Destillierkolonne langsam abdestilliert, der entstehende Rückstand wird kontinuierlich mit 50 cm³ Methanol (welches in einem früheren Gang als Waschmethanol verwendet wurde) verdünnt und die Destillation wird bis zur vollständigen Entfernung von Methanol fortgesetzt. Die Kesseltemperatur wird schließlich mindestens bis 100°C erhöht. Die Reaktionsmischung wird abgekühlt und die Methoxyessigsäure wird aus dem Natriumsalz mit trockenem Salzsäuregas bei 25-30°C unter Kühlung befreit. Das entstehende Natriumchlorid wird filtriert, mit 50-100 cm³ Methanol gewaschen (dieses wird in dem nächsten Gang zur Verdünnung verwendet). Aus dem Filtrat wird der Methoxyessigsäuremethylester bei etwa 40 bar abdestilliert. Der Rückstand enthält 95-98% Methoxyessigsäure, welche durch Vakuumdestillation gereinigt wird. Man erhält 40,5 g Methoxyessigsäure, Ausbeute auf die Monochloressigsäure berechnet beträgt 90%. Das Produkt ist mindestens 99%ig rein, die Gesamtmenge von Glykolsäure und Monochloressigsäure beträgt nur etwa 0,2%.

Beispiel 2

Man löst 47,25 g (0,5 mol) Monochloressigsäure in 100 cm³ Methanol und tropft 200 g 30% (1,1 mol) Natriummethylat bei 40°C unter intensiver Rührung zu. Die Reaktionsmischung wird gekocht, danach analysiert und bei unvollständiger Umsetzung, das heißt bei Vorhandensein von unumgesetzter Monochloressigsäure, wird eine weitere Menge an Natriummethylat zugefügt und die Reaktionsmischung wird bis zur vollständigen Umsetzung von Monochloressigsäure weitergekocht. Das Methanol wird mittels einer Destillierkolonne abdestilliert, der Rückstand mit Waschmethanol verdünnt und die Destillation bis zur vollständigen Entfernung von Methanol fortgesetzt. Die Kesseltemperatur wird schließlich mindestens bis 100°C erhöht. Der Rückstand wird mit 200 cm³ Methoxyessigsäure aus Methoxyessigsäurenatrium mit trockenem Salzsäuregas bei 25-30°C unter Kühlung gesättigt. Das entstehende Natriumchlorid wird filtriert, mit 50 cm³ Methanol gewaschen (welches in dem nächsten Gang zur Verdünnung verwendet wird). Der als Lösungsmittel angewandte Methoxyessigsäuremethylester wird danach bei 40 bar abdestilliert. Der Rückstand ist 95%ig und wird durch Vakuumdestillation gereinigt. Ausbeute auf die Monochloressigsäure beträgt 90-91%, die Menge der Verunreinigungen bleibt unter 0,2%.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Methoxyessigsäure aus Monochloressigsäure, Natriummethylat und Methanol, dadurch gekennzeichnet, daß man die Monochloressigsäure mit Natriummethylat in einem Molverhältnis von 0,5 : 1,1-1,2 in Methanol, gegebenenfalls enthaltend Methoxyessigsäuremethylester, bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise bei Siedetemperatur der Reaktionsmischung umsetzt, das Methanol abdestilliert und die nach Versetzen mit Methoxyessigsäuremethylester rührbare Reaktionsmischung mit trockenem Salzsäuregas umsetzt, das abgetrennte Natriumchlorid entfernt, den Methoxyessigsäuremethylester abdestilliert und die erhaltene Methoxyessigsäure gewünschtenfalls durch die erhaltene Methoxyessigsäure gewünschtenfalls durch Vakuumdestillation reinigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung von Methoxyessigsäurenatrium, welches in dem wasserfreien methoxyessigsäuremethylesterigen Medium enthalten ist, mit dem Salzsäuregas bei 20-80°C durchführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das abgetrennte Natriumchlorid filtriert und mit Methanol wäscht.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Waschen Methanol enthaltend Methoxyessigsäure und Methoxyessigsäuremethylester verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den abdestillierten Methoxyessigsäuremethylester, welcher gegebenenfalls freie Säure enthält, als Lösungsmittel zu der Synthese zurückführt.