DE698970C - Process for the production of carboxylic acids by catalytic oxidation of ketones - Google Patents

Process for the production of carboxylic acids by catalytic oxidation of ketones

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DE698970C DE1939I0063964 DEI0063964D DE698970C DE 698970 C DE698970 C DE 698970C DE 1939I0063964 DE1939I0063964 DE 1939I0063964 DE I0063964 D DEI0063964 D DE I0063964D DE 698970 C DE698970 C DE 698970C
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carboxylic acids
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Dr Walter Flemming
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IG Farbenindustrie AG
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Verfahren zur Herstellung von Carbonsäuren durch katalytische Oxydation von Ketonen Es- ist bekannt, bei der Oxydation vorn Ketonen zu Säuren mittels Sauerstoffs oder sauerstoffhaltiger Gase in - flüssiger Phase Oxydationskatalysatoren, wie Mangan, Kobalt, Kupfer und Eisen, zu verwenden. Diese Metalle werden in Form ihrer Oxyde oder Carbonate oder an Essigsäure - oder andere organische Verbindungen gebunden, z. B. als Acetylaoetonat.e, angewandt.Process for the production of carboxylic acids by catalytic oxidation of ketones It is known that ketones are oxidized to acids by means of oxygen or oxygen-containing gases in - liquid phase oxidation catalysts, such as manganese, Cobalt, copper and iron, too. These metals are in the form of their oxides or carbonates or bound to acetic acid or other organic compounds, z. B. as Acetylaoetonat.e applied.

. Es wurde nun gefunden, daß die Oxydation der Ketone besonders vorteilhaft verläuft, wenn man die - als Oxydationskatalysatoren wirkenden Metalle in Form ihrer Nitrate verwendet. Man erreicht so eine schnellere Umsetzung und damit bessere Raumzeitausbeuten. Außerdem kann .man bei gelinderen Temperaturen arbeiten, wodurch der an sich nur geringe Abbau zu Kohlensäure noch weiter herabgesetzt wird. Während beispielsweise aus Methyläthylketon mit den bisher benutzten 'Katalysa:torien bei Anwendung.bestimmter Arbeitsbedingungen -täglich- etwa -a5 g Säuren je qcm des Gefäßquersclinittes gebildet werden, erreicht man unter sonst gleichen Bedingungen mit den Nitratkatalysatoren eine S.äürebildung, volu 40 und mehr g je Tag und-qcm. Bei anderen Ketonen werden bei Vprwendung :aitrathaltiger Oxydationskatalysatox,en ähnliche, zum Teil noch- bessere Ergebnisse erreicht. - -Geeignete -- sind beispielsweise- Mangan-, Kobalt-, Kupfer-,-Eisennitrat sowie Gemische dieser Nitrate nütennan-der oder mit indifferenten Stöffen. Man kann entweder fertige Nitrate' oder ändere Wrbindungen der in Betracht kommenden Metalle oder diese selbst zusammen mit - Sälpetersäüre@ verwenden. - Z. B. kann man - dem zu' oxydierenden Keton Katalysatoren:- -der eingangs erwähnten Art, wie Mangain-, Kobalt-, Eisenacetat- oder -carbonat, und- konzentrierte Saipet,ersäure @zusetz,en. -Die Oxydation -der Ketöne wird vor teilliäft kontiriuierlich ausgeführt, -wobei man -däs-@umgewandelte Keton fortlaufend durch- -fiisches Ketonersetzt und-die- für- die -Saüerstöfläufnahme günstigste- K etonkaiiientratiönyeinhält. Das bereits weitgehend in Säuren ungewandelte Reaktionsgut wird fortlaufend oder von Zeit zu Zeit aus dem Reaktionsgefäß entfernt. Durch fortlaufende Zugabe oder öfters wiederholtes Zugeben von Katalysator wird dafür gesorgt, daß jeweils die günstigstes: Menge Katalysator zugegen ist.- . .. It has now been found that the oxidation of the ketones proceeds particularly advantageously if the metals which act as oxidation catalysts are used in the form of their nitrates. This achieves faster implementation and thus better space-time yields. In addition, one can work at milder temperatures, which further reduces the in itself only slight degradation to carbonic acid. While, for example, from methyl ethyl ketone with the catalysts used up to now, when certain working conditions are used, about -a5 g of acids per square cm of the vessel transverse line are formed, under otherwise identical conditions, acid formation, volu 40 and more, is achieved with the nitrate catalysts g per day and qcm. In the case of other ketones, the use of: aitrate-containing oxidation catalytic converter gives similar, in some cases even better, results. Suitable ones are, for example, manganese, cobalt, copper, iron nitrate and mixtures of these nitrates near or with indifferent substances. Either ready-to-use nitrates or other compounds of the metals in question can be used, or they can be used together with saltpeteric acid. - For example, you can - the to 'oxidative ketone catalysts: - -the kind mentioned how Mangain-, cobalt, Eisenacetat- or carbonate, and-concentrated Saipet, ersäure @ zusetz, en. The oxidation of the ketones is carried out partially continuously, with the converted ketone being continuously replaced by fish ketone and the ketone ketone which is most favorable for oxygen absorption is adhered to. The reaction mixture, which has already largely been converted into acids, is removed continuously or from time to time from the reaction vessel. Continuous addition or repeated addition of catalyst ensures that the most favorable amount of catalyst is present in each case. .

Beispiel i ' " In :ein zylindrisches, mit .einem Rückflußkühler versehenes Reaktionsgefäß von 4o cm Höhe und S cm, lichter Weite gibt man zunächst 25g Eisessig, in dem i g Manganonitra.t, i g Kupfernitrat und i g Eisennitrat gelöst sind, und 4009 Methyläthylketon. Während des nun ,erfolgenden Erhitzens, das durch einen Heißwassermantel bewirkt wird, beginnt man von unten her durch eine Glasfilterplatte einen Sauerstoffstrom von 251, in der Stunde durch das Reaktionsgut zu leiten. Der Sauerstoffstrom wird im Kreislauf geführt und der verbrauchte Sauerstoff ergänzt.Example i '"In: a cylindrical, provided with a reflux condenser Reaction vessel with a height of 40 cm and a clear width of 1 cm is first added 25 g of glacial acetic acid, in which i g manganonitrate, i g copper nitrate and i g iron nitrate are dissolved, and 4009 methyl ethyl ketone. During the heating that now takes place, this is done by a hot water jacket a flow of oxygen is started from below through a glass filter plate of 251 per hour to pass through the reaction mixture. The flow of oxygen will guided in the circuit and the consumed oxygen replenished.

Bei 6o bis 65° C setzt die Sauerstoffaufnahme ein. Man hält die Temperatur auf 65 bis 70° C, indem man eine Kühlflüssigkeit durch den Mantel leitet. Die Sauerstoffaufnahme beträgt je Stunde 13 bis I71. Sobald sie nachzulassen beginnt, gibt man langsam 3009 Methyläthylketon und 2 g des obenerwähnben Nitratgemisches zu. Nun: entnimmt man dem Reaktionsgefäß jeweils beim Nachlassen der Sauerstoffaufnahme etwa 2/5 bis 1/2 des flüssigen, Inhalts kurz oberhalb der Glasfilterplatte und gibt oben frisches Keton und entsprechende Mengen Katalysator zu. Das Kreislaufgas wird von Zeit zu Zeit erneuert, da sich allmählich Kohlen monoxyd und Kohlendioxyd- und, bei Verwendung von stickstoffhaltigem Gas, Stickstoff darin zu stark anreichern.At 6o to 65 ° C, oxygen uptake begins. The temperature is kept at 65 to 70 ° C. by passing a cooling liquid through the jacket. The oxygen uptake is 13 to 171 per hour. As soon as it begins to subside, 3009 methyl ethyl ketone and 2 g of the above-mentioned nitrate mixture are slowly added. Now: as the oxygen uptake decreases, take about 2/5 to 1/2 of the liquid content from the reaction vessel just above the glass filter plate and add fresh ketone and corresponding amounts of catalyst at the top. The cycle gas is renewed from time to time, as carbon monoxide and carbon dioxide and, if nitrogen-containing gas is used, nitrogen in it gradually accumulate too much.

Die niedrigsiedendenAnteile des Reaktionsproduktes, die in der Hauptsache aus unverändertem- Methyläthyllceton neben etwas Acet-und Formaldehyd sowie geringen Mengen Diacetyl bestehen, werden zweckmäßig in -den Oxydationsprozeß zurückgeführt. Bei Anwendung von 750,9 Methyläthylketon werden täglich 626g des Ketons-in Io42g eines Gemisches übergeführt, das aus 8 i % Essigsäure, io% Propionsäure, 60;o Ameisensäure und 3% Wasser besteht. -BBiSpi e1 2 Man oxydiert Aceton in der in Beispiel i beschriebenen Weise bei 68 bis 75°C, wobei an Stelle des dort genannten Katalysators Manganonitrat (Anfangsmenge 4 g) angewandt wird. Die Kohlendioxydbildung ist hier meist etwas stärker als bei. der Oxydation des Methyläthylketons, während die Sauerstoffaufnahme je Stunde etwas geringer ist.The low-boiling components of the reaction product, which mainly consist of unchanged methyl ethyl acetone in addition to some acetaldehyde and formaldehyde and small amounts of diacetyl, are expediently returned to the oxidation process. When using 750.9 methyl ethyl ketone, 626 g of the ketone are converted daily into Io42 g of a mixture consisting of 8% acetic acid, 10% propionic acid, 60% formic acid and 3% water. -BBiSpi e1 2 Acetone is oxidized in the manner described in Example i at 68 to 75 ° C., manganese nitrate (initial amount 4 g) being used in place of the catalyst mentioned there. The formation of carbon dioxide is usually a bit stronger here than with. the oxidation of methyl ethyl ketone, while the oxygen uptake per hour is somewhat lower.

Die Ausbeute an S.äuzen, bezogen auf umgesetztes . Aceton, beträgt 91 % der Theorie. Das vom überschüssigen Aceton befreite Oxyd4,tionsg:emis,ch besteht aus etwa 6o% Essig-@sänme, 3o % Ameisensäure, 501o Fommaldehyd und-5 % Wa4er. Der Formaldehyd, der in Form von #-Päraformaldehyd erhalten wird, kann als solcher gewonnen oder zusammen mit denn Aeetonvorlauf der Oxydation wieder zugeführt und in Ameisensäure übergeführt werden.The yield of S.äuzen, based on converted. Acetone, is 91 % of theory. The oxyd4, ionsg: emis, ch freed from excess acetone consists of about 60% acetic acid, 30% formic acid, 5010 formaldehyde and -5% wa4er. The formaldehyde, which is obtained in the form of # -paraformaldehyde, can be obtained as such or fed back to the oxidation together with the acetone flow and converted into formic acid.

Beispiel 3 Man behandelt ein Gemisch aus 3oog Eisessig, 3009 Cyclohexanon und 2 g Mangan0-nitrat in der in Beispiel i beschriebenen Weise mit Luft. Zur Verteilung des Sauerstoffs verwendet man hier statt der Glasfilterplatte besser ein bauchig erweitertes Glasrohr, das mit vielen kleinen Öffnungen vom etwa i mm Größe versehen isst. Hierdurch werden Störungen durch auskriställisierende Adipinsäure vermieden. Zweckmäßig befindet sich diese Glasdüse etwas oberhalb des Gefäßbodens, so daß unter ihr ein Raum bleibt, in dem sich die auskristallisiezende Adipinsäure absetzen kann.Example 3 A mixture of 300 g of glacial acetic acid, 3009 of cyclohexanone and 2 g of manganese nitrate is treated with air in the manner described in Example 1. To distribute the oxygen, it is better to use a bulbous, expanded glass tube instead of the glass filter plate, which is provided with many small openings about 1 mm in size. This avoids interference from adipic acid which crystallizes out. This glass nozzle is expediently located somewhat above the bottom of the vessel, so that a space remains below it in which the adipic acid which crystallizes out can settle.

Man hält die Reaktionsbemperatur durch Kühlung zweckmäßig auf 6o bis 70°C. Jedoch läßt sich,die Reaktion, wenn sie einmal ,eingeleitet ist, auch bei tieferen Temperaturen, z. B. 25 bis 3o° C, durchführen. Der Zusatz von Eisessig ermöglicht @es, die Oxydation bis zu höheren Adipinsäurekonze:n:trationen zu treiben. Er- bewirkt auch, daß die Adipinsä ure in reiner Form erhalten wird.The reaction temperature is expediently kept at 6o bis by cooling 70 ° C. However, once initiated, the reaction can also be used lower temperatures, e.g. B. 25 to 3o ° C, perform. The addition of glacial acetic acid It enables the oxidation to drive up to higher adipic acid concentrations. It also ensures that the adipic acid is obtained in a pure form.

Der Eisessig . wird nach , dem Auskristallisi:eren und Abtrennen der Adipinsäure aus dem dem Reaktionsgemisch entnommenen Umsetzungsgemisch zusammen mit nicht umgesetztem Keton in das Reaktionsgefäß zurückgeführt. Bei einem Verbrauch von 2o bis 23 1 Sauerstoff werden stündlich .etwa 44 g CYclohexanon zu 65 g Adipinsäure oxydiert. Die Ausbeute an Adipinsäure beträgt 95 bis 970/0 der Theorie, berechnet auf umgesetztes Cyelohexanan.The glacial acetic acid. is, after the crystallization and separation of the adipic acid from the reaction mixture removed from the reaction mixture, returned to the reaction vessel together with unreacted ketone. With a consumption of 20 to 23 liters of oxygen, about 44 g of cyclohexanone are oxidized to 65 g of adipic acid every hour. The yield of adipic acid is 95 to 970/0 of theory, calculated on the converted cyelohexanane.

Claims (1)

PATLNTANSPRUCII: Verfahren zur Herstellung von Carbonsäuren durch katalytische Oxydation von Ketonen .mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen in flüssiger Phase, dadurch gekennzeichnet, daß man die als Oxydationskatalysatoren wirkenden Metalle in Form ihrer Nitrate anwendet.PATLNTANSPRUCII: Process for the production of carboxylic acids by catalytic oxidation of ketones with oxygen or oxygen-containing gases in the liquid phase, characterized in that the oxidation catalysts active metals in the form of their nitrates.
DE1939I0063964 1939-03-02 1939-03-02 Process for the production of carboxylic acids by catalytic oxidation of ketones Expired DE698970C (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1290137B (en) * 1961-09-14 1969-03-06 Shell Int Research Process for the preparation of methacrylic acid from a substituted 2-methylbutan-3-one

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1290137B (en) * 1961-09-14 1969-03-06 Shell Int Research Process for the preparation of methacrylic acid from a substituted 2-methylbutan-3-one

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