DE69810944T2 - Hydroperoxidzersetzungsverfahren - Google Patents

Hydroperoxidzersetzungsverfahren

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DE69810944T2
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Norman Herron
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Kostantinos Kourtakis
Livingston Lane
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein verbessertes katalytisches Verfahren zum Zerlegen von Alkyl- oder aromatischen Hydroperoxiden, um eine Mischung zu erzeugen, die den entsprechenden Alkohol und das entsprechende Keton enthält. Speziell betrifft die Erfindung das Zerlegen eines Hydroperoxids, indem es mit einer katalytischen Menge eines heterogenen Katalysators aus Au oder Ag kontaktiert wird.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Technische Verfahren für die Herstellung von Mischungen aus Cyclohexanol und Cyclohexanon aus Cyclohexan sind gegenwärtig kommerziell von besonderer Bedeutung und in der Patentliteratur gut beschrieben. Nach der technischen Praxis wird Cyclohexan typischerweise oxidiert, um ein Reaktionsgemisch zu erzeugen, das Cyclohexylhydroperoxid (CHHP) enthält. Das resultierende CHHP wird wahlweise in Gegenwart eines Katalysators zerlegt, um ein Reaktionsgemisch zu erzeugen, das Cyclohexanol und Cyclohexanon enthält. In der Technik ist ein solches Gemisch bekannt als eine K/A (Keton/Alkohol)-Mischung und kann leicht unter Erzeugung von Adipinsäure oxidiert werden, die ein bedeutender Reaktant in den Verfahren zum Herstellen bestimmter Kondensationspolymere und besonders Polyamide ist. Wegen der großen Volumina an Adipinsäure, die in diesen und anderen Verfahren verbraucht werden, lassen sich Verbesserungen in den Verfahren zum Erzeugen von Adipinsäure und ihren Präkursoren nutzen, um Kostenvorteile zu schaffen.
  • Druliner et al. offenbaren in der US-P-4326084 ein verbessertes katalytisches Verfahren zum Oxidieren von Cyclohexan, um ein Reaktionsgemisch zu erzeugen, das CHHP enthält, und um danach das resultierende CHHP unter Erzeugung einer Mischung zu zerlegen, die K und A enthält. Die Verbesserung umfasst die Verwendung bestimmter Übergangsmetall-Komplexe von 1,3-Bis(2-pyridylimino)isoindolinen als Katalysatoren für die Oxidation von Cyclohexan und die Zerlegung von CHHP. Nach dieser Patentschrift zeigen diese Katalysatoren eine längere Katalysatorwirkzeit, eine höhere CHHP-Umwandlung zu K und A, eine Verarbeitbarkeit bei niedrigeren Temperaturen (80ºC bis 160ºC) und eine verringerte Bildung von unlöslichen, Metall-enthaltenden Feststoffen im Vergleich zu Ergebnissen, die mit bestimmten Kobalt(II)-Fettsäure-Salzen, z. B. Kobalt-2-ethylhexanoat, erzielt werden.
  • Druliner et al. offenbaren in der US-P-4503257 einen anderen verbesserten katalytischen Prozess zum Oxidieren von Cyclohexan, um ein Reaktionsgemisch zu erzeugen, das CHHP enthält, und um danach das resultierende CHHP unter Erzeugung einer Mischung zu zerlegen, die K und A enthält. Diese Verbesserung umfasst die Verwendung von Co&sub3;O&sub4;, MnO&sub2; oder Fe&sub3;O&sub4; die auf einen geeigneten festen Träger als Katalysatoren für die Oxidation von Cyclohexan und die Zerlegung von CHHP bei einer Temperatur von etwa 80ºC bis etwa 130ºC in Gegenwart von molekularem Sauerstoff aufgebracht sind.
  • Sanderon et al. offenbaren in der US-P-5414163 ein Verfahren zum Herstellen von tert-Butanol aus tert-Butylhydroperoxid in der flüssigen Phase über katalytisch wirksame Mengen von Titandioxid, Zirconiumdioxid oder Mischungen davon.
  • Sanderson et al. offenbaren in der US-P-5414141, 5399794 und 5401889 ein Verfahren zum Herstellen von tert-Butanol aus tert-Butylhydroperoxid in der flüssigen Phase über katalytisch wirksame Mengen von Palladium mit Gold als ein Dispergiermittel, gehalten auf Aluminiumoxid.
  • Druliner et al. offenbaren in der vorläufigen Patentanmeldung 60/025368, eingereicht am 3. September, 1996 (jetzt die PCT US97/15332, eingereicht am 2. September, 1997) das Zerlegen eines Hydroperoxids durch sein Kontaktieren mit einer katalytischen Menge eines heterogenen Katalysators aus Zr-, Nb-, Hf und Ti-Hydroxiden oder -Oxiden. Bevorzugt wird der Katalysator auf SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, Kohlenstoff oder TiO&sub2; getragen.
  • Die US-P-3941845 (Voskuil et al.) offenbart ein Verfahren für die Zerlegung von Cycloalkylperoxiden unter Verwendung eines heterogenen Katalysators, der Kupferoxid aufweist. Vorzugsweise wird ein Kupfer-Chromoxid als ein Katalysator eingesetzt.
  • Die EP-659726 (DSM, N. V.) offenbart ein Verfahren für die Zerlegung von Cycloalkylperoxiden unter Verwendung eines heterogenen Katalysators, bei dem es sich um eine Metallverbindung handelt, die auf einem Trägermaterial imobilisiert ist. Das Metall des Katalysators wird ausgewählt aus Mn, Fe, Co, Ni und Cu. Die Metallverbindung ist in der Regel eine Metalloxid-Verbindung.
  • Weitere Verbesserungen und Möglichkeiten sind für die Zerlegung von Hydroperoxid in K/A-Mischungen nachgefragt, um die dem Stand der Technik innewohnenden Mängel zu überwinden. Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann auf dem Gebiet unter Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung offensichtlich, die nachfolgend folgt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Nach der vorliegenden Erfindung wird ein verbessertes Verfahren gewährt, bei welchem ein Hydroperoxid unter Erzeugung eines Zersetzungs-Reaktionsgemisches, das einen entsprechenden Alkohol und Keton enthält. Die Verbesserung umfasst das Zerlegen des Hydroperoxids durch Kontaktieren eines Hydroperoxids mit einer katalytischen Menge eines heterogenen Katalysators, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Au (Gold) und Ag (Silber). Darüber hinaus werden die Katalysatoren gegebenenfalls von einem geeigneten Trägerelement gehalten, wie beispielsweise SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, Kohlenstoff, Zirconiumdioxid, MgO oder TiO&sub2;.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die vorliegende Erfindung gewährt ein verbessertes Verfahren zur Ausführung des Hydroperoxid- Zersetzungsschrittes in einem technischen Prozess, in dem eine Alkyl- oder aromatische Verbindung unter Erzeugung einer Mischung des entsprechenden Alkohols und Ketons oxidiert wird. Speziell kann Cyclohexan oxidiert werden, um eine Mischung Cyclohexanol (A) und Cyclohexanon (K) enthaltend zu erzeugen. Der technische Prozess umfasst zwei Schritte: erstens, Cyclohexan wird oxidiert unter Erzeugung eines Reaktionsgemisches, das CHHP enthält; zweitens, CHHP wird zerlegt unter Erzeugung einer Mischung, die K und A enthält. Wie bereits erwähnt, sind Verfahren für die Oxidation von Cyclohexan in der Literatur gut bekannt und für den Fachmann auf dem Gebiet zugänglich.
  • Vorteile des gegenwärtigen Verfahrens zur heterogenen Katalyse gegenüber den Verfahren, die homogene Metall-Katalysatoren einsetzen, wie beispielsweise Metallsalze oder Metall/Ligandenmischungen, schließen längere Katalysatorwirkzeit ein, verbesserte Ausbeuten an nutzbaren Produkten und das Fehlen löslicher Metallverbindungen.
  • Das verbesserte Verfahren kann außerdem für die Zerlegung anderer Alkan- oder aromatischer» Hydroperoxide eingesetzt werden, wie beispielsweise tert-Butylhydroperoxid, Cyclododecylhydroperoxid und Cumolhydroperoxid.
  • Das Verfahren zur Zerlegung von CHHP kann unter einer großen Vielzahl von unter stark variierenden Bedingungen und in einer großen Vielzahl von Lösemitteln ausgeführt werden, einschließlich dem Cyclohexan selbst. Da das CHHP im typischen Fall technisch als eine Lösung in Cyclohexan durch katalytische Oxidation von Cyclohexan erzeugt wird, ist ein bequemes und bevorzugtes Lösemittel für das erfindungsgemäße Verfahren der Zerlegung Cyclohexan selbst. Eine derartige Mischung kann verwendet werden, wie sie aus dem ersten Schritt des Oxidationsprozesses für Cyclohexan erhalten wird, oder nachdem einige der Bestandteile nach bekannten Verfahren entfernt worden sind, wie beispielsweise Destillation oder wässriger Extraktion zur Entfernung von Carbonsäuren und anderen Verunreinigungen.
  • Die bevorzugte Konzentration von CHHP in der Mischung der Beschickung für die CHHP-Zerlegung kann im Bereich von etwa 0,5% bis 100 Gew.-% (d. h. unvermischt) liegen. Auf dem in der Technik praktizierten Weg liegt der bevorzugte Bereich von etwa 0,5% bis etwa 3 Gew.-%.
  • Geeignete Reaktionstemperaturen für das Verfahren der vorliegenden Erfindung liegen im Bereich von etwa 80ºC bis etwa 170ºC. Im typischen Fall sind Temperaturen von etwa 110ºC bis etwa 130ºC bevorzugt. Die Reaktionsdrücke können vorzugsweise im Bereich von etwa 69 kPa bis etwa 2.760 kPa (10 bis 400psi) liegen, wobei Drücke von etwa 276 kPa bis etwa 1.380 kPa (40 bis 200psi) mehr bevorzugt sind. Die Reaktionszeit variiert umgekehrt proportional zur Reaktionstemperatur und liegt im typischen Fall im Bereich von etwa 2 bis etwa 30 Minuten.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch unter Verwendung von Au oder Ag in Gegenwart anderer Metalle (z. B. Pd) ausgeführt werden. Der prozentuale Gehalt des Metalls im Bezug auf den Träger kann von etwa 0,01% bis etwa 50 Gew.-% variieren und beträgt bevorzugt etwa 0,1% bis etwa 10 Gew.-%. Geeignete, gegenwärtig bevorzugte Träger schließen ein: SiO&sub2; (Siliciumdioxid), Al&sub2;O&sub3; (Aluminiumoxid), C (Kohlenstoff), TiO&sub2; (Titandioxid), MgO (Magnesiumoxid) oder ZrO&sub2; (Zirconiumdioxid). Zirconiumdioxid ist ein besonders bevorzugter Träger, wobei Au auf Zirconiumdioxid als Träger ein für die Erfindung besonders bevorzugter Katalysator ist.
  • Einige der heterogenen Katalysatoren der Erfindung können bereits von Herstellern hergestellt erhalten werden oder sie können aus geeigneten Ausgangsmaterialien unter Anwendung von Methoden bekannter Ausführung hergestellt werden. Trägerkatalysatoren mit Gold können nach jeder beliebigen Standardprozedur hergestellt werden, von der bekannt ist, dass sie ein gut dispergiertes Gold liefert, wie beispielsweise Verdampfungsmethoden oder Beschichtungen aus kolloidalen Dispersionen.
  • Besonders bevorzugt wird Gold in ultrafeiner Partikelgröße. Ein derartiges feindisperses Gold (oftmals kleiner als 10 nm) kann hergestellt werden nach Haruta, M., "Size-and Support-Dependency in the Catalysis of Gold" ("Größen- und Trägerabhängigkeit in der Katalyse des Goldes"), Catalysis Today 36 (1997) 153-166 und Tsubota et al., Preparation of Catalysts V, S. 695-704 (1991). Derartige Goldpräparate erzeugende Proben, die anstelle der typischen Bronzefarbe im Zusammenhang mit Gold eine purpur-rosa Farbe haben und zu hochdispersen Goldkatalysatoren führen, wenn sie auf ein geeignetes Trägerelement aufgebracht werden. Diese hochdispersen Goldpartikel haben einen Durchmesser von typischerweise etwa 3 nm bis etwa 15 nm.
  • Die festen Katalysatorträger einschließlich SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, Kohlenstoff, MgO, Zirconiumdioxid oder TiO&sub2; können amorph oder kristallin sein oder eine Mischung von amorphen und kristallinen Formen annehmen. Die Auswahl einer optimalen mittleren Partikelgröße für die Katalysatorträger hängt von solchen Prozessparametern ab, wie beispielsweise Verweilzeit im Reaktor und gewünschte Reaktor- Durchflussraten. Im Allgemeinen wird die mittlere Partikelgröße, die ausgewählt wird, von etwa 0,005 mm bis etwa Smm variieren. Katalysatoren mit einer Oberfläche größer als 10 m²/g sind bevorzugt, da die erhöhte Oberfläche des Katalysators im direkten Zusammenhang mit den erhöhten Zerlegungsgeschwindigkeiten in Chargenversuchen steht. Es können auch Träger eingesetzt werden, die über sehr viel größere Oberflächen verfügen, wobei jedoch die ihnen innewohnende Sprödheit von Katalysatoren mit großer Oberfläche und die damit verbundenen Probleme, eine akzeptable Partikelgrößenverteilung aufrecht zu erhalten, der Oberfläche des Katalysatorträgers eine praktische obere Grenze setzen werden.
  • In der Ausführung der Erfindung können die Katalysatoren mit CHHP durch Ansatz in ein Katalysatorbett kontaktiert werden, das so angeordnet ist, dass der innige Kontakt zwischen Katalysatoren und Reaktanten gewährt ist. Alternativ lassen sich Katalysatoren mit Reaktionsmischungen unter Anwendung von Methoden bekannter Ausführung aufschlämmen. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für chargenweise oder kontinuierliche Prozesse der CHHP-Zerlegung. Diese Prozesse können unter vielfältig variierenden Bedingungen ausgeführt werden.
  • Das Zusetzen von Luft oder einer Mischung von Luft und inerten Gasen zu CHHP-Zersetzungsmischungen gewährt höhere Umwandlungen von Prozessreaktanten K und A, da ein bestimmter Teil von Cyclohexan direkt zu K und A zusätzlich zu dem K und A oxidiert wird, die durch CHHP-Zerlegung erzeugt werden. Dieser Zusatzprozess ist bekannt als "Cyclohexan-Mitwirkung" und wurde im Detail in der US-P-4326084 von Druliner et al. beschrieben, deren gesamter Inhalt hiermit als Fundstelle einbezogen ist.
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird anhand der folgenden nicht einschränkenden Beispiele weiter veranschaulicht. Sofern nicht anders angegeben, sind alle Temperaturen in den Beispielen in ºC und alle Prozentangaben als Gewichtsprozent angegeben.
  • VERSUCHE VERSUCH 1: ETWA 1,4% Au-AUF-KOHLENSTOFF
  • Es wurden 5 g Holzkohle-Kohlenstoff mit 0,5 bis 0,85 mm (20 bis 35mesh) (EM Science, Cherry Hill, NJ) in strömendem Helium (100 ml/min) bei 400ºC für 1 Stunde calciniert. Dieses Material wurde sodann in eine Lösung von 0,1 g Goldtrichlorid in 10 ml Wasser mit einem Gehalt von 1 ml konzentrierter HCl aufgeschlämmt. Die Aufschlämmung wurde für 15 Minuten bei Raumtemperatur, gerührt und danach bis zur Trockene auf einem Rotationsverdampfer eingedampft. Der gewonnene Feststoff wurde in strömendem Stickstoff (100 ml/min) bei 400ºC für 1 Stunde calciniert, gekühlt und danach in einem fest verschlossenen Fläschchen zum Testen als ein Katalysator für die CHHP-Zerlegung aufbewahrt.
  • VERSUCH 2: ETWA 1,4% Au-AUF-SILICIUMDIOXID
  • Es wurden 5 g Silicagel mit +8mesh mit einer Oberfläche von 300 m²/g und einem Porenvolumen von 1 cm³/g (Alfa Aesar, Ward Hill, MA) in strömendem Helium (100 ml/min) bei 400ºC für 1 Stunde calciniert. Dieses Material wurde sodann in einer Lösung von 0,1 g Goldtrichlorid in 10 ml Wasser mit einem Gehalt von 1 ml konzentrierter HCl aufgeschlämmt. Die Aufschlämmung wurde für 15 Minuten bei Raumtemperatur gerührt und danach bis zur Trockene auf einem Rotationsverdampfer eingedampft. Der gewonnene Feststoff wurde in strömendem Stickstoff (100 ml/min) bei 400ºC für 1 Stunde calciniert; gekühlt und danach in einem fest verschlossenen Fläschchen zum Testen als ein Katalysator für die CHHP-Zerlegung aufbewahrt.
  • VERSUCH 3: ETWA 14% Au-AUF-SILICIUMDIOXID
  • Es wurden 5 g Silicagel mit weniger als 2 um und einer Oberfläche von A50 m²/g und einem Porenvolumen von 1,6 cm³/g (Alfa Aesar, Ward Hill, MA) in strömendem Helium (100 ml/min) bei 400ºC für 1 Stunde calciniert. Dieses Material wurde sodann in einer Lösung von 1,0 g Goldtrichlorid in 10 ml Wasser mit einem Gehalt von 1 ml konzentrierter HCl aufgeschlämmt. Die Aufschlämmung wurde für 15 Minuten bei Raumtemperatur gerührt und danach bis zur Trockene auf einem Rotationsverdampfer eingedampft. Der gewonnene Feststoff wurde in strömendem Stickstoff (100 ml/min) bei 400ºC für 1 Stunde calciniert, gekühlt und danach in einem fest verschlossenen Fläschchen zum Testen als ein Katalysator für die CHHP-Zerlegung aufbewahrt.
  • VERSUCH 4: KONTROLLE MIT ZUSATZFREIEM SILICIUMDIOXID
  • Es wurden 5 g Silicagel mit +8mesh und einer Oberfläche von 300 m²/g und einem Porenvolumen von 1 cm³/g (Alfa Aesar, Ward Hill, MA) in strömendem Helium (100 ml/min) bei 400ºC für 1 Stunde calciniert. Dieses Material wurde sodann in einer Lösung von 10 ml Wasser mit einem Gehalt von 1 ml konzentrierter HCl aufgeschlämmt. Die Aufschlämmung wurde für 15 Minuten bei Raumtemperatur gerührt und danach bis zur Trockene auf einem Rotationsverdampfer eingedampft. Der gewonnene Feststoff wurde in strömendem Stickstoff (100 ml/min) bei 400ºC für 1 Stunde calciniert, gekühlt und danach in einem fest verschlossenen Fläschchen zum Testen als ein Katalysator für die CHHP-Zerlegung aufbewahrt.
  • VERSUCH 5: ETWA 1,4% Au-AUF-α-ALUMINIUMOXID
  • Es wurden 5 g α-Aluminiumoxid-Kügelchen mit 6 bis 12mesh (Calsicat, Erie, PA) zu einer Lösung von 0,1 g Goldtrichlorid in 10 ml Wasser mit einem Gehalt von 1 ml konzentrierter HCl aufgeschlämmt. Die Aufschlämmung wurde für 15 Minuten bei Raumtemperatur gerührt und danach auf einem Rotationsverdampfer bis zur Trockene eingedampft. Der gewonnene Feststoff wurde in strömendem Stickstoff (100 ml/min) bei 400ºC für 1 Stunde calciniert, gekühlt und danach in einem fest verschlossenen Fläschchen zum Testen als ein Katalysator für die CHHP-Zerlegung aufbewahrt.
  • VERSUCH 6: ETWA 13% Ag-AUF-SILICIUMDIOXID
  • Es wurden 5 g Silicagel mit +8mesh und einer Oberfläche von 300 m²/g und einem Porenvolumen von 1 cm³/g (Alfa Aesar, Ward Hill, MA) in strömendem Helium (100 ml/min) bei 400ºC für 1 Stunde calciniert. Dieses Material wurde zu einer Lösung von 1,0 g Silbernitrat in 10 ml Wasser mit einem Gehalt von 1 ml konzentrierter HNO&sub3; aufgeschlämmt. Die Aufschlämmung wurde für 15 Minuten bei Raumtemperatur gerührt und danach bis zur Trockene auf einem Rotationsverdampfer eingedampft. Der gewonnene Feststoff wurde in strömendem Stickstoff (100 ml/min) bei 400ºC für 1 Stunde calciniert, bis 200ºC gekühlt und nochmals 1 Stunde in strömendem Wasserstoff (100 ml/min) calciniert und danach in einem fest verschlossenen Fläschchen zum Testen als ein Katalysator für die CHHP-Zerlegung aufbewahrt.
  • VERSUCH 7: ETWA 1% Au-AUF-MgO
  • Es wurden 10 g pulverförmiges MgO mit -200mesh (Alfa Aesar, Ward Hill, MA) zu einer Lösung von 0,2 g Goldtrichlorid in 50 ml Wasser mit einem Gehalt von 1 ml konzentrierter HCl aufgeschlämmt. Der pH-Wert der Aufschlämmung wurde mit Natriumcarbonat-Lösung auf 9,6 eingestellt und danach 0,69 g Natriumcitrat zugesetzt. Nach dem Rühren für 2 Stunden bei Raumtemperatur wurde der Feststoff durch Filtration gewonnen und mit destilliertem Wasser gut gewaschen. Der gewonnene Feststoff wurde in strömender Luft (100 ml/min) bei 250ºC für 5 Stunden calciniert, gekühlt und danach in einem fest verschlossenen Fläschchen zum Testen als ein Katalysator für die CHHP-Zerlegung aufbewahrt.
  • VERSUCH 8: ETWA 1% Au-AUF-γ-ALUMINIUMOXID
  • Es wurden 10 g pulverförmiges γ-Aluminiumoxid mit -60mesh (Alfa Aesar, Ward Hill, MA) zu einer Lösung von 0,2 g Goldtrichlorid in 50 ml Wasser mit einem Gehalt von 1 ml konzentrierter HCl aufgeschlämmt. Der pH-Wert der Aufschlämmung wurde mit Natriumcarbonat-Lösung auf 9,6 eingestellt und danach 0,69 g Natriumcitrat zugegeben. Nach dem Rühren für 2 Stunden bei Raumtemperatur wurde der Feststoff durch Filtration gewonnen und mit destilliertem Wasser gut gewaschen. Der gewonnene Feststoff wurde in strömender Luft (100 ml/min) bei 250ºC für 5 Stunden calciniert, gekühlt und danach in einem fest verschlossenen Fläschchen zum Testen als ein Katalysator für die CHHP-Zerlegung aufbewahrt. Der resultierende Katalysator hatte eine purpur/rosa Farbe und eine Gold-Partikelgröße von 8 nm anhand der Bestimmung mit Hilfe der Röntgenbeugung (XRD).
  • VERSUCH 9: ETWA 1% Au-AUF-SILICIUMDIOXID
  • Es wurden 10 g Siliciumdioxid als Granalien mit +8mesh (Alfa Aesar, Ward Hill, MA) zu einer Lösung von 0,2 g Goldtrichlorid in 50 ml. Wasser mit einem Gehalt von 1 ml konzentrierter HCl aufgeschlämmt. Der pH-Wert der Aufschlämmung wurde mit Natriumcarbonat-Lösung auf 9,6 eingestellt und danach 0,69 g Natriumcitrat zugegeben. Nach dem Rühren für 2 Stunden bei Raumtemperatur wurde der Feststoff durch Filtration gewonnen und mit destilliertem Wasser gut gewaschen. Der gewonnene Feststoff wurde in strömender Luft (100 ml/min) bei 250ºC für 5 Stunden calciniert, gekühlt und danach in einem fest verschlossenen Fläschchen zum Testen als Katalysator für die CHHP-Zerlegung aufbewahrt.
  • VERSUCH 10: ETWA 1% Au-AUF-TITANDIOXID
  • Es wurden 10 g pulverförmiges Titandioxid mit -325mesh (Alfa Aesar, Ward Hill, MA) zu einer Lösung von 0,2 g Goldtrichlorid in 50 ml Wasser mit einem Gehalt von 1 ml konzentrierter HCl aufgeschlämmt. Der pH-Wert der Aufschlämmung wurde mit Natriumcarbonat-Lösung auf 7,0 eingestellt und danach 1,5 g Natriumcitrat zugegeben. Nach dem Rühren für 2 Stunden bei Raumtemperatur wurde der Feststoff durch Filtration gewonnen und mit destilliertem Wasser gut gewaschen. Der gewonnene Feststoff wurde in strömender Luft (100 ml/min) bei 400ºC für 5 Stunden calciniert, gekühlt und danach in einem fest verschlossenen Fläschchen zum Testen als ein Katalysator für die CHHP-Zerlegung aufbewahrt.
  • VERSUCH 11: ETWA 1% Au-AUF-ZIRCONIUMDIOXID
  • Es wurden 10 g Zirconiumdioxid mit -325mesh (Calsicat #96F-88A, Erie, PA) zu einer Lösung von 0,2 g Goldtrichlorid in 50 ml Wasser und 1 Tropfen konz. HCl aufgeschlämmt. Die Aufschlämmung wurde leicht gerührt und der pH-Wert mit 0,1 M Natriumcarbonat-Lösung auf 9,6 eingestellt. Die Aufschlämmung wurde leicht gerührt, während 0,69 g Natriumcitrat als Feststoff langsam zugesetzt wurden und danach für weitere 2 Stunden gerührt wurde. Nach dem Filtrieren und dem ausreichenden Waschen mit destilliertem Wasser wurde der Feststoff in strömender Luft für 5 Stunden bei 250ºC calciniert.
  • VERSUCH 12: ETWA 1% Au UND 0,1% Pd-AUF-ALUMINIUMOXID
  • Es wurden IOg γ-Aluminiumoxid mit -60mesh zu einer Lösung von 0,2 g Gold und 0,02 g Palladiumtetraaminchlorid in 50 ml Wasser und einem Tropfen konz. HCl aufgeschlämmt. Die Aufschlämmung wurde leicht gerührt und der pH-Wert mit 0,1 M Natriumcarbonat-Lösung auf 9,6 eingestellt. Die Aufschlämmung wurde wiederum leicht gerührt, während 0,69 g Natriumcitrat als Feststoff langsam zugesetzt wurden, wonach für weitere 2 Stunden gerührt wurde. Nach dem Filtrieren und ausreichendem Waschen mit destilliertem Wasser wurde der Feststoff in strömender Luft für 5 Stunden bei 250ºC calciniert.
  • BEISPIELE
  • Sämtliche Reaktionen wurden in einem diskontinuierlich arbeitenden Reaktor in gerührten 3,5 ml- Glasfläschchen ausgeführt, die mit Membranen und Kunststoffkappen verschlossen waren. Die Fläschchen wurden in einen Aluminium-Heizblock/Rührapparat eingesetzt, der bis zu 8 Fläschchen aufnimmt. Das Rühren erfolgte unter Verwendung von Teflon®-beschichteten Rührstäben. Jedes Fläschchen wurde zuerst mit 1,5 ml n-Octan oder Undecan-Lösemittel, mit näherungsweise 0,005 oder 0,01g eines vorgegebenen zerkleinerten Katalysators, einem Rührstab beschickt und das Fläschchen verschlossen. Die Fläschchen wurden für näherungsweise 10 Minuten gerührt und erhitzt, um zu gewährleisten, dass die gewünschte Reaktionstemperatur von 125ºC erreicht worden war. Danach wurden zu Beginn jedes Beispiels 30 ul einer Stammlösung von CHHP und TCB (1,2,4-Trichlorbenzol) oder CB (Chlorbenzol), GC (Gaschromatograph)-interner Standard eingespritzt. Die Stammlösungen bestanden aus Mischungen von etwa 20 Gew.-% TCB oder CB in CHHP. Das CHHP-Ausgangsmaterial enthielt bis zu 2,0 Gew.-% vereinigtes Cyclohexanol und Cyclohexanon. Die Fläschchen wurden aus dem Aluminium- Heizblock/Rührapparat nach 0,5 bis 10 Minuten Dauer entnommen und auf Raumtemperatur abkühlen gelassen.
  • In den Beispielen 1 bis 9 (Tabelle I) wurden die Fläschchen direkt auf die zurückbleibende CHHP- Menge unter Verwendung einer 15 m DB-17-Kapillarsäule mit einem Innendurchmesser von 0,32 mm analysiert. Die flüssige Phase der Säule bestand aus Methylpolysiloxan (50 Gew.-% Phenyl). Die Säule wurde von der "J. and W. Scientific", Folsum, California, erhalten.
  • Die GC-Analysen für die Mengen an CHHP in jeder Lösung wurden unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet:
  • Gew.-% CHHP = (Fläche % CHHP/Fläche % TCB) · Gew.-% TCB · R. F.CHHP
  • R. F.CHHP(GC-Ansprechfaktor für CHHP) wurde aus den Eichlösungen ermittelt, die bekannte Mengen an CHHP und TCB enthielten und wurde aus der folgenden Gleichung berechnet:
  • % CHHP-Zerlegung = 100 · [1-(Fläche % CHHP/Fläche % TCB) Ende /(Fläche % CHHP/Fläche % TCB Beginn)]
  • In den Beispielen 1 bis 9 (Tabelle I) betragen die Anfangskonzentrationen von CHHP in den jeweiligen Fläschchen näherungsweise 2,2 Gew.-%. Die Zahlenwerte für GC in Gew.-% CHHPAnfang und CHHPEnde, sind lediglich Näherungswerte, da der Betrag der in den GC-Berechnungen verwendeten Verhältnisse von TCB/g Lösung ungefähr gleich 0,25 mg TCB/g Lösung gesetzt wurde. Da eine nicht erhitzte Probe von 1,5 ml n-Octan und 304 CHHP/TCB-Lösung mit jedem Satz von CHHP-Zersetzungsprodukt der Fläschchen analysiert wurde, die aus der gleichen CHHP/TCB-Lösung angesetzt waren, ließen sich genaue Änderungen in den CHHP/TCB-Verhältnissen berechnen.
  • Beispiele 10 bis 12 (Tabelle II) und Beispiele 13 bis 15 (Tabelle III) liefern die Ergebnisse der chargenweisen Zerlegung in % tert-Butylhydroperoxid (tert-BuOOH) und in % Cumolhydroperoxid (CumolOOH) jeweils für 1% Au/Kohlenstoff und 10% Au/SiO&sub2;-Katalysatoren. Die Analysen auf tert-BuOOH und CumolOOH wurden unter Anwendung gut bekannter Methoden der iodometrischen Titration ausgeführt, die in "Comprehensive Analytical Chemistry", Elsevier Publishing Company, New York, Herausg. C. L. Wilson, S. 756, 1960, beschrieben wurden. Ausgangslösungen und Produktlösungen von tert-BuOOH und CumolOOH in n-Octan, gefolgt von einem Zusetzen eines Überschusses einer KI/Essigsäure-Lösung, wurden in verschlossenen Fläschchen bei Umgebungstemperatur für 10 Minuten gerührt und mit 0,1 M Na&sub2;S&sub2;O&sub3;-Lösung auf die durch vorhandenes tert-BuOOH und CumolOOH freigesetzten I&sub2;-Mengen titriert.
  • Beispiele 16 bis 21 (Tabelle IV) wurden entsprechend der Beschreibung in den Beispielen 1 bis 9 mit der Ausnahme ausgeführt, dass die Reaktion bei 150ºC geführt wurde und Chlorbenzol als ein GC-interner Standard anstelle von TCB verwendet wurde und Undecan anstelle von n-Octan-Lösemittel verwendet wurde. In Tabelle IV wurde die Menge an Anfangs-CHHP und End-CHHP in der Reaktion ermittelt, indem die Fläche des CHHP-GC-Peaks dividiert durch die Fläche des Chlorbenzol-GC-Peaks berechnet wurde (Fläche %CHHP/Fläche % CB). TABELLE I TABELLE II TABELLE III TABELLE IV

Claims (13)

1. Verbessertes Verfahren zum Zerlegen eines Hydroperoxids, um ein Zersetzungs-Reaktionsgemisch zu erzeugen, das einen entsprechenden Alkohol und ein Keton enthält, wobei die Verbesserung das Zerlegen eines Hydroperoxids durch Kontaktieren des Hydroperoxids mit einer katalytischen Menge eines heterogenen Katalysators umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus (1) Gold und (2) Silber.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der heterogene Katalysator auf einem Katalysatorträgerelement gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Katalysatorträgerelement ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, Kohlenstoff, TiO&sub2;, MgO und Zirconiumdioxid.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Hydroperoxid Cyclohexylhydroperoxid ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Temperatur der Zersetzungsreaktion von 80ºC bis 170ºC und der Druck der Zersetzungsreaktion 69 kPa bis 2.760 kPa betragen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Reaktionsdruck 276 kPa bis 1.380 kPa beträgt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Reaktionsgemisch 0,5% bis 100 Gewichtsprozent Cyclohexylhydroperoxid enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 1, welches Verfahren in Gegenwart von Cyclohexan ausgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, welches Verfahren in Gegenwart von zugesetztem Sauerstoff ausgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Katalysator Gold ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Gold auf Zirconiumdioxid gehalten wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Gold 0,1% bis 10 Gewichtsprozent des Katalysators und des Trägerelements ausmacht.
13. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem mit dem Gold ebenfalls Pd vorhanden ist.
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