DE69409425T2 - Verfahren zur Herstellung eines cyclischen Ketons - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines cyclischen Ketons

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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/45Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by condensation
    • C07C45/48Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by condensation involving decarboxylation

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines cyclischen (ringfönnigen) Ketons. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines ringförmigen Ketons ausgehend von einer Dicarbonsäure.
  • Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Herstellung von Gydopentanon ausgehend von Adipinsäure und von 2,2-Dimethylcyclopentanon ausgehend von 2,2-Dimethyladipinsäure.
  • Aus der GB-A-615 543 ist es bekannt, Cyclopentanon ausgehend von Adipinsäure unter Erhitzen von Adipinsäure in Gegenwart von Magnesiumoxid oder -carbonat herzustellen. Die erhaltene Ausbeute an Cyclopentanon ist ausgezeichnet, nämlich in der Gräßenordnung von 90 %, wenn man die Cyclisierung bei einer Temperatur von etwa 280 ºC durchführt.
  • Jedoch ist dieses Verfahren nicht ganz ausreichend, denn es ist nicht möglich, die Produktivität in bezug auf Gydopentanon zu steigern.
  • Denn, um die zuvor genannten Ausbeuten zu erhalten, ist es erforderlich, die Zufuhrdurchsätze an Adipinsäure auf etwa 0,7 kg/h pro ein Kilogramm an eingesetztem Katalysator zu begrenzen.
  • Der Zufuhrdurchsatz könnte erhöht werden, indem man die Reaktionstemperatur erhöht. Obwohl die in der Beschreibung genannte Temperatur in einem Temperaturbereich von 280 ºC bis 350 ºC ausgewählt werden kann, ist es vom industriellen Standpunkt her sehr schwierig, eine Temperatur von mehr als 320 ºC ohne kostspielige Apparaturen oder spezielle und teure Wärmeaustauscherflüssigkeiten beizubehalten.
  • Außerdem ist es sehr schwierig, wenn nicht sogar unmöglich, eine solche Temperatur in homogener Weise konstantzuhalten in einem solchen Viskosemedium, das aus flüssiger Adipinsäure und Katalysator auf Manganbasis besteht. Des weiteren können auch noch Probleme bestehen, die vemrsacht werden durch die Gefahr des Abscheidens polymerer Substanzen an dem Reaktor (Phänomen der Krustenbildung an den Wandungen), wobei diese Verkrustungen nur schwierig zu entfernen sind.
  • Auch ist in der US-A-2 612 524 ein Verfahren zur Herstellung von Cyclopentanon durch Cyclisierung von Adipinsäure in Gegenwart eines Katalysators beschrieben, welcher ein Magnesiumoxid ist. Das Verfahren erfordert gleichermaßen eine hohe Temperatur, welche im Bereich zwischen 300 ºC und 350 ºC liegt.
  • Des weiteren ist in der EP-A-0 266 687 ein Verfahren zur Herstellung von Cyclopentanon ausgehend von Adipinsäure in Gegenwart eines Zeolith- und/oder Phosphatkatalysators in der Gasphase oder in flüssiger Phase bei einer Temperatur zwischen 150 ºC und 450 ºC beschrieben.
  • Hinsichtlich der zuvor beschriebenen Verfahren des Standes der Technik liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Verfahrens, das einen Anstieg der Produktivität in bezug auf Cyclopentanon ermöglicht, wobei es im industriellen Maßstab leicht durchzuführen ist, und zwar ohne die Verwendung einer aufwendigen Apparatur.
  • Man hat nun - und dies ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung - ein Verfahren zur Herstellung eines ringförmigen (cyclischen) Ketons ausgehend von einer entsprechenden Dicarbonsäure mit einer ausreichenden Kondensation an Atomen zur Ausbildung eines Rings gefunden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Reaktion in flüssiger Phase in Gegenwart einer wirksamen Menge eines gegebenenfalls kondensierten, neutralen Phosphats durchführt.
  • Unter "neutralem Phosphat" versteht man eine Phosphorverbindung, die sich von der Orthophosphorsäure ableitet und deren Protonen durch ein Metallkation, durch Ammonium oder ähnliches substituiert sind.
  • Da die erfindungsgemäßen Katalysatoren, nämlich die neutralen Phosphate, vorzugsweise Natriumphosphat, aktiver sind als die Katalysatoren auf Basis von Mangan, ist es folglich gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, den Durchsatz an Dicarbonsäure, insbesondere Adipinsäure, in einem Verhältnis von 1 bis 4 zu erhöhen. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet man eine Dicarbonsäure, die insbesondere der folgenden Formel (I) entspricht
  • HOOC-R-COOH (I)
  • wobei in der Formel (I) der Rest R einen gegebenenfalls substituierten, zweiwertigen (divalenten) Rest darstellt, der eine lineare Kette von Atomen in einer ausreichenden Anzahl für die Bildung des gewünschten Ketonrings umfaßt.
  • Im allgemeinen umfaßt der Rest R eine lineare Kette von 2 bis 10 Atomen, vorzugsweise von 2 bis 7 Atomen, insbesondere von 4 oder 5 Atomen. Es handelt sich meist um eine Kette von Kohlenstoffatomen, jedoch schließt die vorliegende Erfindung auch eine Kohlenwasserstoffkette nicht aus, die mit einem Heteroatom unterbrochen sein kann, insbesondere durch Stickstoff, Sauerstoff oder Schwefel.
  • Wie zuvor erwähnt, kann der zweiwertige Rest R substituiert sein, d.h. daß die Wasserstoffatome der Kohlenwasserstoffkette durch eine organische Gruppe oder Funktion ersetzt sein können. Beliebige Substituenten können vorhanden sein, jedoch mit der Maßgabe, daß sie im Hinblick auf die Cyclisierungsreaktion nicht störend wirken. Insbesondere kann die Kohlenwasserstoffkette Seitenketten oder Verzweigungen umfassen, die vorzugsweise aus Mkylresten bestehen können, welche wiederum im allgemeinen 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen. Die Verzweigungen befinden sich meist an einem oder beiden der Kohlenstoffatome in α- oder β-Position zu den Carboxylgruppen.
  • Im allgemeinen weist der Rest R eine Gesamtkondensation an Kohlenstoff auf, die in weiten Grenzen von 2 Kohlenstoffatomen bis zu einer Anzahl von 40 Kohlenstoffatomen variieren kann, wenn Substituenten vorhanden sind und der Rest eine lineare Kette mit 2 bis 10 Atomen umfaßt, die anschließend in dem erhaltenen Ring vorkommt.
  • In der Formel (I) stellt R vorzugsweise einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, aliphatischen zweiwertigen Rest dar.
  • Genauer gesagt, stellt der Rest R einen verzweigten oder linearen, gesättigten aliphatischen Rest mit vorzugsweise 2 bis 20 Kohlenstoffatomen oder einen linearen oder verzweigten, ungesättigten Rest dar, der ein bis mehrere ungesättigte Bindungen in der Kette enthält, im allgemeinen 1 bis 3 ungesättigte Bindungen, die vorzugsweise einfache oder konjugierte Doppelbindungen sind.
  • Insbesondere geeignet für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Dicarbonsäuren der allgemeinen Formel (I), in der der aliphatische Rest R ein linearer oder verzweigter Alkylenrest mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen ist, welcher eine lineare Kette von 2 bis 8 Kohlenstoffatomen zwischen den zwei COOH-Gruppen umfaßt.
  • Der bevorzugte Rest R umfaßt eine lineare Kette mit 4 oder 5 Kohlenstoffatomen zwischen den zwei COOH-Gruppen.
  • Gleichermaßen ist es möglich, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Dicarbonsäure der Formel (I) zu verwenden, bei der zwei benachbarte Kohlenstoffatome der linearen Kette des Restes R Teil eines Rings sind.
  • Unter Ring versteht man einen carbocyclischen oder heterocyclischen, gesättigten, ungesättigten oder aromatischen Ring.
  • Als Beispiele für Ringe kommen heterocyclische, cycloaliphatische oder aromatische Ringe in Betracht, insbesondere Cycloalkylringe mit 6 Kohlenstoffatomen im Ring, oder auch Benzolringe, wobei diese Ringe selbst wiederum gegebenenfalls ein oder mehrere Substituenten enthalten können, jedoch mit der Maßnahme, daß diese Substituenten die Cyclisierungsreaktion nicht beeinträchtigen.
  • Als Beispiele für solche Reste R kann man unter anderem die folgenden Reste nennen:
  • Als geeignete Carbonsäuren der Formel (I) für die vorliegende Erfindung kann man insbesondere die folgenden Dicarbonsäuren nennen:
  • - Adipinsäure,
  • - 2-Methyladipinsäure,
  • - 3-Methyladipinsäure,
  • - 4-Methyladipinsäure,
  • - 5-Methyladipinsäure,
  • - 2,2-Dimethyladipinsäure,
  • - 3,3-Dimethyladipinsäure,
  • - 2,2, 5-Trimethyladipinsäure,
  • - 2,5-Dimethyladipinsäure,
  • - Pimelinsäure (Heptandisäure),
  • - 2-Methylpimelinsäure,
  • - 2,2-Dimethylpimelinsäure,
  • - 3,3-Dimethylpimelinsäure,
  • - 2, 5-Dimethylpimelinsäure,
  • - 2,2,5-Trimethylpimelinsäure,
  • - Azelainsäure,
  • - Sebacinsäure und
  • - 1,2-Phenylendiessigsäure.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren führt man die Cyclisierungsreaktion der Dicarbonsäure in Gegenwart eines Katalysators aus.
  • Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man das Phosphat in beliebiger Form einsetzen. Jedoch greift man aus ökonomischen Gründen vorzugsweise auf die leicht zugänglichen, handelsüblichen Formen zurück. Vorzugsweise verwendet man die Orthophosphate, jedoch ist es auch möglich, kondensierte Phosphate zu verwenden, d.h. Phosphate, die mehr als ein Phosphoratom enthalten. Sie werden aus einer Verkettung von tetraedrischen PO&sub4;-Einheiten gebildet, die untereinander durch Sauerstoffatome verbunden sind. Diese Einheiten können beispielsweise lineare Polyphosphatketten mit 2 bis 10 Phosphoratomen bilden. Als spezielle Beispiele kann man Anionen mit 2 oder 3 Phosphoratomen nennen, so z.B. das Pyrophosphat P&sub4;O&sub7;²&supmin; oder das Tripolyphosphat P&sub3;O&sub1;&sub0;&sup5;&supmin;.
  • Was das Gegenanion anbelangt, so kann dieses von beliebiger Art sein. Es kann sich um ein Metallelement handeln, insbesondere um ein Element der Gruppe 1a, 2a oder 3b des Perioden Systems der Elemente, oder aber auch um ein Ammoniumkation.
  • Bezüglich der Definition der Elemente wird im folgenden auf das Periodensystem der Elemente verwiesen, wie es um Bulletin de la Société Chimique de France, Nr.1 (1966) veröffentlicht ist.
  • Der eingesetzte Katalysator ist ein Metallphosphat oder ein Ammoniumphosphat. Gleichermaßen geeignet ist die Verwendung von Mischungen von Phosphaten oder deren Mischsalzen.
  • Als besondere Beispiele für Phosphate, die erfindungsgemäß geeignet sind, kann man die folgenden Verbindungen nennen:
  • - Natriumphosphat Na&sub3;PO&sub4;,
  • - Kaliumphosphat,
  • - Natriumpyrophosphat Na&sub2;P&sub4;O&sub7;,
  • - Kaliumpyrophosphat,
  • - Aluminiumphosphat,
  • - Ammoniumphosphat,
  • - Silberphosphat,
  • - Bariumphosphat,
  • - Calciumphosphat,
  • - Chromphosphat,
  • - Cobaltphosphat,
  • - Kupferphosphat,
  • - Magnesium/Ammonium-Doppelphosphat,
  • - Eisenphosphat,
  • - Eisen(II)-phosphat,
  • - Lithiumphosphat,
  • - Magnesiumphosphat,
  • - Manganphosphat,
  • - Kaliumphosphat,
  • - Zinkphosphat,
  • - Calciumphosphat,
  • - Kupferpyrophosphat,
  • - Zinkpyrophosphat,
  • - Natriumpentapolyphosphat Na&sub7;P&sub5;O&sub1;&sub6;,
  • - Natriumtripolyphosphat Na&sub5;P&sub3;O&sub1;&sub0;,
  • - Kaliumtripolyphosphat K&sub5;P&sub3;O&sub1;&sub0;.
  • Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Phosphat kann entweder in wasserfreier Form oder in hydratisierter (wasserhaltiger) Form eingesetzt werden.
  • Unter allen zuvor genannten Katalysatoren bevorzugt man insbesondere die Phosphate, Pyrophosphate, Tripolyphosphate oder Pentapolyphosphate des Natriums oder Kaliums.
  • Da die erfindungsgemäßen Katalysatoren auch bei niedriger Temperatur aktiv sind, wird das erfindungsgemäße Verfahren in flüssiger Phase, vorzugsweise in Gegenwart eines Reaktionslösungsmittels, durchgeführt.
  • Die Dicarbonsäure kann als Reaktionslösungsmittel verwendet werden, jedoch verwendet man vorzugsweise ein organisches Lösungsmittel zur Übertragung des thermischen Flusses.
  • Weitere Anforderungen bestehen bei der Wahl des organischen Lösungsmittels
  • Es muß unter den Reaktionsbedingungen stabil sein und gegenüber der Ausgangsdicarbonsäure und dem erhaltenen ringförmigen Keton inert sein.
  • Es muß eine hohe Siedetemperatur aufweisen, vorzugsweise im Bereich zwischen 200 ºC und 500 ºC.
  • Als Beispiele für erfindungsgemäß besonders geeignete Lösungsmittel kann man u.a. die folgenden Lösungsmitteln nennen:
  • - aliphatische und/oder aromatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere die Paraffine wie insbesondere Dekan, Undekan, Dodekan oder Tetradekan; die aromatischen Kohlenwasserstoffe wie insbesondere die Xylole, das Kumol und die Kohlenwasserstofffraktionen aus einer Mischung von Alkylbenzolen, insbesondere Fraktionen vom Solvesso -Typ.
  • - schwere Ester von anorganischen Säuren (z.B. Trikresylphosphat) oder von Carbonsäuren (z.B. Octylphthalat);
  • - Ether, insbesondere aromatische Ether wie Biphenyloxid und/oder Benzyloxid;
  • - Paraffin- und/oder Naphthenöle sowie Erdöldestillationsrückstände.
  • Auch kann man eine Mischung organischer Lösungsmittel verwenden.
  • Folglich nehmen an dem erfindungsgemäßen Verfahren die Ausgangsdicarbonsäure, der Reaktionskatalysator und das organische Lösungsmittel teil.
  • Die Konzentration an Dicarbonsäure in der Reaktionsmasse kann in weiten Grenzen variieren. Im allgemeinen stellt die Dicarbonsäure 20 bis 50 Gew.-% der Reaktionsmasse dar.
  • Die Menge an eingesetztem Katalysator, berechnet als Anzahl der Metallkationatome auf 100 mol Dicarbonsäure, kann vorzugsweise zwischen 0,1 und 20 % liegen, insbesondere zwischen 1 und 10 %.
  • Aus praktischer Sicht legt man im allgemeinen zunächst das Reaktionslösungsmittel und den Katalysator vor, wenn das erfindungsgemäße Verfahren diskontinuierlich beschrieben wird, und anschließend gibt man die Dicarbonsäure hinzu, die vorzugsweise zuvor aufgeschmolzen worden ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl diskontinuierlich als auch kontinuierlich durchgeführt werden. In diesem Fall wird nur die Dicarbonsäure zugeführt.
  • Der Zufuhrdurchsatz an Dicarbonsäure kann in weiten Grenzen variieren, nämlich zwischen 0,1 und 4,0 kg/h pro 1 kg des hinzugegebenen Katalysators. Vorzugsweise ist er ausgewählt im Bereich zwischen 0,5 und 1,0 kg/h pro Kilogramm Katalysator.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise bei einer Temperatur von weniger als 300 ºC ausgeführt, vorzugsweise im Bereich von 200 ºC und 300 ºC, insbesondere im Bereich zwischen 250 ºC und 290 ºC.
  • Im allgemeinen wird es unter Atmosphärendruck durchgeführt, jedoch kann es auch unter reduziertem Druck durchgeführt werden, beispielsweise bei Drücken zwischen 50 und 760 mm Quecksilber.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, das gebildete ringförmige Keton, gebildetes Kohlendioxid und gebildetes Wasser, je nach Bildung, mittels Destillation zu entfernen.
  • Am Ende der Reaktion erhält man das ringförmige Keton ausgehend von dem Destillat gemäß herkömmlichen Verfahren, wie sie auf diesem Gebiet verwendet werden, insbesondere durch Dekantieren oder durch Kristallisation.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist hervorragend geeignet zur Herstellung von Cyclopentanon, von 2,2-Dimethylcyclopentanon und von Cyclohexanon.
  • Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung, ohne sie jedoch zu begrenzen.
  • In den Beispielen besitzen die Abkürzungen die folgenden Bedeutungen:
  • VSZ = Verhältnis der stündlichen Zufuhr an Adipinsäure in bezug auf Katalysator.
  • VSZ=Stündliche Beschickung mit Adipinsäure (gewichtsbezogen)/ Beschickung mit Katalysator (gewichtsbezogen)
  • Umsatz = Anzahl der Mol umgesetzter Adipinsäure Anzahl der Mol zugegebener Adipinsäure/%
  • Ausbeute = Anzahl der Mol an gebildetem Cyclopentanon Anzahl der Mol an umgesetzter Adipinsäure%
  • Beispiele Beispiele 1 bis 4
  • Die folgenden Beispiele werden gemäß einer kontinuierlichen Ausführungsform durchgeführt.
  • Im folgenden wird das Versuchsprotokoll beschrieben, das in allen Beispielen befolgt wird.
  • Die verwendete Apparatur ist stets dieselbe. Es handelt sich um einen 1.000-ml-Glaskolben, der mit einer Magnetvorrichtung ausgestattet ist, auf den eine Raschig-Kolonne mit 20 mm Durchmesser und 100 mm Höhe gesetzt ist. Der Kopf der Kolonne umfaßt einen Tropftrichter, der mit einer Heißluftpistole beheizt wird, um die Adipinsäure zuzuführen, die zuvor aufgeschmolzen worden ist.
  • Man legt das Reaktionslösungsmittel und den Katalysator vor, anschließend gibt man die aufgeschmolzene Adipinsäure hinzu.
  • Man führt eine kontinuierliche Destillation des Gydopentanons bei 130 ºC am Kopf durch, wobei man die Adipinsäure der Mischung aus Lösungsmittel/Katalysator zuführt, die bei einer Temperatur von 250 ºC konstantgehalten wird. Die verschiedenen Mengen an Adipinsäure und Katalysator, die zugegeben werden, sind in der zusammenfassenden Tabelle im folgenden angegeben. Die Natur des Reaktionslösungsmittels ist gleichermaßen in der Tabelle angegeben. Das eingesetzte Lösungsmittelvolumen beträgt etwa 500 ml.
  • Am Ende der Reaktion erhält man ein Destillat, das Wasser und das Cyclopentanon enthält. Man trennt das Wasser vom Cyclopentanon ab, indem man das Destillat mit Natriumchlorid sättigt. Das Cyclopentanon wird mittels Gasphasenchromatographie analysiert.
  • Hinsichtlich des Destillationsrückstandes wird dieser mit 3 x 600 ml einer Mischung aus Wasser und Natriumhydroxid (60/40 Volumen bezogen) extrahiert. Das Gesamtvolumen wird auf 2.000 ml gebracht. Man nimmt 10 ml, die mit einer Mischung aus Wasser/Natriumhydroxid (15/85 Volumen bezogen) mit 0,035 % Phosphorsäure auf 100 ml aufgefüllt werden. Man analysiert die nicht umgesetzte Adipinsäure mittels Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC).
  • Die Versuche werden gemäß dem zuvor beschriebenen Versuchsprotokoll durchgeführt.
  • Die Versuchsbedingungen und die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle (I) zusammengefaßt: Tabelle (I)
  • Beispiele 5 bis 9
  • Man verfährt gemäß dem zuvor beschriebenen Versuchsprotokoll.
  • Man führt eine Reihe von Versuchen in diskontinuierlicher Weise durch.
  • In einen 250-ml-Reaktor, der mit einer magnetischen Rührvorrichtung ausgestattet ist und über dem eine Multiknit-Rieselkolonne von 20 mm Durchmesser und 1 mm Höhe angeordnet ist, die wiederum wärmegedämmt ist und mit einem Kolonnenkopf ausgestattet ist, gibt man:
  • - Das Reaktionslösungsmittel, das Biphenyloxid in einer Menge von 140 ml ist,
  • - den Katalysator, der in der Tabelle (II) spezifiziert ist, in Mengen von 0,01 mol,
  • - die aufgeschmolzene Adipinsäure in Mengen von 0,2 mol (29,2 g).
  • Man setzt die Reaktionsmischung unter leichten Rückfiuß, so daß die Dämpfe nicht den Boden der Kolonne übersteigen.
  • Das gebildete Cyclopentanon wird am Kopf der Kolonne bei einer Temperatur von 130 ºC bis zum Ende destilliert.
  • Die Operationsdauer beträgt etwa 8 Stunden.
  • Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle (II) zusammengefaßt. Tabelle (II)
  • Man erhitzt 5 g 2,2-Dimethyladipinsäure in Gegenwart von 1,1 g Natriumphosphat Na&sub3;PO4 H&sub2;O und gibt 17 ml Biphenyloxid bei 225 ºC in 1 Stunde und 35 Minuten hinzu.
  • Das auf etwa 0 ºC abgekühlte Destillat ist zweiphasig. Nach Entfernen des Wassers durch Absorption an Natriumsulfat wird das erhaltene 2,2-Dimethylcyclopentanon mittels Gasphasenchromatographie analysiert.
  • Der Kesselrückstand wird zweimal mit alkalischem Wasser (3 x 100 ml einer wäßrigen 1 N) Sodalösung gewaschen, um die nicht umgesetzte Säure zu extrahieren. Die Analyse mittels Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC) flihrt zu den folgenden Ergebnissen: UmsatzAdipisinsäure = 85 % Ausbeute2,2-Dimethylcyclopentanon = 90 fi

Claims (20)

1. Verfahren zur Herstellung eines ringförmigen (cyclischen) Ketons ausgehend von einer entsprechenden Dicarbonsäure mit einer ausreichenden Kondensation an Atomen zur Ausbildung eines Ringes, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion in flüssiger Phase in Gegenwart einer wirksamen Menge eines gegebenenfalls kondensierten, neutralen Phosphats durchführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Dicarbonsäure der folgenden Formel (I) entspricht
HOOC-R-COOH (1)
in der R einen zweiwertigen (divalenten), gegebenenfalls substituierten Rest darstellt, der eine lineare Kette von Atomen in einer ausreichenden Anzahl für die Bildung des gewünschten Ketonringes umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Dicarbonsäure der Formel (I) entspricht, in der der Rest R eine lineare Kette mit 2 bis 10 Atomen, vorzugsweise mit 2 bis 7 Atomen, insbesondere mit 4 oder 5 Atomen, umfaßt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Dicarbonsäure der Formel (I) entspricht, in der der zweiwertige Rest R derart substituiert ist, daß die Kohlenwasserstoffkette Seitenketten oder Verzweigungen enthält, die aus Alkylresten mit 1 bis 4 Kohlenstoffen bestehen, wobei sich diese Verzweigungen an einem oder zwei Atomen in α-Position oder β-Position zu den Carbonylgruppen befinden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Dicarbonsäure der Formel (I) entspricht, in der der Rest R einen Gesamtkondensationsgrad in bezug auf Kohlenstoff zwischen 2 bis 40 Kohlenstoffatomen aufweist und eine lineare Kette mit 2 bis 10 Atomen umfaßt, die anschließend in dem erhaltenen Ring enthalten ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Dicarbonsäure der Formel (I) entspricht, in der der Rest R einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, zweiwertigen aliphatischen Rest darstellt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Dicarbonsäure der Formel (I) entspricht, in der der aliphatische Rest R ein linearer oder verzweigter Alkylenrest mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen ist, der eine lineare Kette mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen zwischen den zwei COOH-Gruppen, vorzugsweise mit 4 bis 5 Kohlenstoffatomen zwischen den zwei COOH-Gruppen, enthält.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Dicarbonsäure der Formel (I) entspricht, in der zwei Nachbaratome der linearen Kette des Restes R zu einem ungesättigten oder aromatischen, heterocyclischen oder carbocyclischen Ring gehören.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Dicarbonsäure der Formel (I) aus den folgenden Dicarbonsäuren ausgewählt ist:
- Adipinsäure,
- 2-Methyladipinsäure,
- 3-Methyladipinsäure,
- 4-Methyladipinsäure,
- 5-Methyladipinsäure,
- 2,2-Dimethyladipinsäure,
- 3,3-Dimethyladipinsäure,
- 2,2,5-Trimethyladipinsäure,
- 2,5-Dimethyladipinsäure,
- Pimelinsäure (Heptandisäure),
- 2-Methylpimelinsäure,
- 2,2-Dimethylpimelinsäure,
- 3,3-Dimethylpimelinsäure,
- 2,5-Dimethylpimelinsäure,
- 2,2,5-Trimethylpimelinsäure,
- Azelainsäure,
- Sebacinsäure und
- 1,2-Phenylendiessigsäure.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Dicarbonsäure der Formel (I) Adipinsäure oder 2,2-Dimethyladipinsäure ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte Katalysator ein Phosphat, Pyrophosphat oder Polyphosphat ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenion ein Metallkation ist, vorzugsweise ein Element aus der Gruppe la, 2a oder 3b des Periodensystems der Elemente oder ein Ammoniumkation.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte Katalysator ausgewählt ist aus Natrium- oder Kaliumphosphaten, -pyrophosphaten, -tripolyphosphaten oder -pentapolyphosphaten.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in flüssiger Phase in Gegenwart eines Reaktionslösungsmittels durchgeführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionslösungsmittel ausgewählt ist aus:
- aliphatischen und/oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, insbesondere den Paraffinen wie insbesondere Dekan, Undekan, Dodekan oder Tetradekan; aromatischen Kohlenwasserstoffen wie insbesondere den Xylolen, Cumol und Kohlenwasserstofffraktionen aus einer Mischung von Alkylbenzolen, insbesondere Fraktionen vom
- schweren Estern von anorganischen Säuren (z.B. Trikresylphosphat) oder von Carbonsäuren (z.B. Octylphthalat),
- Ethern, insbesondere aromatischen Ethern wie Biphenyloxid und/oder Benzyloxid,
- Paraffin- und/oder Naphthenölen sowie Erdöldestillationsrückständen.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Dicarbonsäure in der Reaktionsmasse 20 bis 50 Gew.-% der Reaktionsmasse darstellt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte Katalysator, berechnet als Anzahl der Metallkationatome auf 100 Mol Dicarbonsäure, zwischen 0,1 und 20%, vorzugsweise zwischen 1 und 10 %, liegt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst das Reaktionslösungsmittel und den Katalysator vorlegt und anschließend die Dicarbonsäure hinzugibt, die vorzugsweise zuvor aufgeschmolzen worden ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrmenge an Dicarbonsäure pro Zeit zwischen 0,1 und 4,0 kg/h pro ein Kilogramm des zugegebenen Katalysators variiert, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1,0 kg/h pro Kilogramm des Katalysators.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur zwischen 200 ºC und 300 ºC, vorzugsweise zwischen 250 ºC und 290 ºC, liegt.
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