DE842073C - Verfahren zur Herstellung von Alkylphenolen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Alkylphenolen

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DE842073C
DE842073C DER4129A DER0004129A DE842073C DE 842073 C DE842073 C DE 842073C DE R4129 A DER4129 A DE R4129A DE R0004129 A DER0004129 A DE R0004129A DE 842073 C DE842073 C DE 842073C
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phenol
catalyst
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fluorosulfonic acid
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DER4129A
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English (en)
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Clinton A Braidwood
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Reichhold Chemicals Inc
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Reichhold Chemicals Inc
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C37/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
    • C07C37/11Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring by reactions increasing the number of carbon atoms
    • C07C37/14Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring by reactions increasing the number of carbon atoms by addition reactions, i.e. reactions involving at least one carbon-to-carbon unsaturated bond
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/06Halogens; Compounds thereof

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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Alkylphenolen Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von substituierten Phenolen, insbesondere die Alkylierung von Phenolen 'mit Olefinen unter Verwendung von Fluorsulfonsäure als Katalysator.
  • Es ist bekannt, daß zur Alkylierung von Phenolen verschiedene Katalysatoren, «ie Borfluorid, Metallhalogcnide, wie Aluminium- und Eisenhalogenide, z. B. Eisenchlorid, mit Säure aktivierte Erden, Mineralsäuren, z. B. Schwefelsäure, verwendet wcrden können.
  • Es wurde nute gefunden, daß bei der Alkylierung von Phenolen mit Olefinen unter Verwendung von Fluorsulfonsäure überraschende Ergebnisse erzielt werden. Die Alkylierung wird erleichtert, und es werden ausgezeichnete Ausbeuten erzielt.
  • Die üblichen Metallhalogenide, besonders Aluminiumchlorid, ergeben bei ihrer Verwendung als Katalysatoren gewisse Nachteile. Aluminiumchlorid ist stark hygroskopisch und wird daher leicht unbrauchbar. Die Metallhalogenide reagieren mit Feuchtigkeit unter Bildung von Chlorwasserstoff, der die Metallapparaturen angreift, so daß es nötig ist, für diese Umsetzungen emaillierte Apparaturen zu verwenden. Der Katalysator muß aus dem Reaktionsprodukt entfernt oder auf umständlichem Wege wiedergewonnen werden. Auch die als Katalysator vorgeschlagene Schwefelsäure weist erhebliche Nachteile auf, weil sie ein Oxydationsmittel ist und eine Oxydation nicht völlig verhindert werden kann, so daß die Ausbeuten an Alkylierungsprodukt schlecht sind. Als Folge dieser Oxydationsneigung nimmt die Wirksamkeit des Schwefelsäurekatalysators rasch ab. Seine Beständigkeit kann aber wirtschaftlich von wesentlicher Bedeutung sein.
  • Es wurde gefunden, daß diese Nachteile durch Verwendung von Fluorsulfonsäure als Katalysator vermieden werden können, daß nur geringe Mengenerforderlich sind, daß gute Ausbeuten erzielt werden und .der Katalysator leicht wiedergewonnen werden kann.
  • Der neue Katalysator läßt sich sowohl auf die Alkylierung mittels Olefinen als auch mit Diolefinen anwenden.
  • Das Verfahren kann in Apparaturen aus gewöhnlichem oder rostfreiem Stahl ausgeführt werden, ohne daß merkliche Korrosionen auftreten, so daß die gewöhnlichen Apparaturen für die Alkylierung verwendet werden können.
  • Es wurde gefunden, daß bei Verwendung von Fluorsulfonsäure Phenol mit Olefinen, wie Äthylen, Propylefi, Isobutylen, Buten, Amylen, Isoamylen, Hexen, Hepten, Octen, Diisobutylen und Triisobutylen u. dgl., von C-2 bis aufwärts zu Cl= alkylicrt werden können. .
  • Nach der vorliegenden Erfindung wird die Alkylierung in flüssiger Phase durchgeführt. Zur Herstellung von p-tert. Butylphenol wird das Phenol in einem geeigneten Verdünnungsmittel gelöst und die Fluorsulfonsäure hinzugegeben. Dann wird ?sobutylen in einem Molverhältnis von i : i oder i, i : i unter Rühren entweder bei Atmosphären- oder bei überdruck in solcher Menge eingeleitet, daß die Temperatur auf ungefähr 25° gehalten wird, wobei die beste Ausbeute erzielt wird. Die Reaktionslösung kann dann in einem Absetzbehälter oder in einem Abscheider abgelassen werden, aus dem unten die flüssige Fluorsulfonsäure abgezogen und entweder entfernt oder zur Alkylierung zurückgeführt wird. Die obere, das Alkylierungsprodukt enthaltende Schicht wird gewaschen oder neutralisiert und einer üblichen Fraktionierung unterworfen. Das alkylierte Phenol wird in ausgezeichneter Ausbeute erhalten. Das nicht umgesetzte Phenol, das o-tert. Butylphenol und das inerte Verdünnungsmittel werden im Kreislauf in das System zurückgeführt.
  • Das Verfahren kann absatzweise oder stetig durchgeführt werden. Die Ausbeute an Alkylphenol ist um so besser, je inniger die Berührung zwischen Phenol, Olefin und Katalysator erfolgt. Das kann durch Anwendung von Überdruck (ungefähr i bis a atü) und lebhaftes Rühren erreicht werden.
  • Nach längerer Benutzung verliert die Fluorsulfonsäure bis zu einem gewissen Umfang ihre Reaktionsfähigkeit. Der teilweise verbrauchte Katalysator kann aus dem System entfernt und regeneriert werden.
  • Beien Alkyliereneines Phenols mit einem Olefin werden mit Zusätzen von o, i bis 1 oo 0,'o Fluorsulfonsäure, bezogen auf das angewandte Phenol, gute Ausbeuten an Alkylphenol erzielt. In der Praxis haben sich Zusätze von 2 bis 5000. Katalysator als zweckmäßig erwiesen, wobei eine I Ausbeute von 70 bis 9o% an Alkylphenol erzielt wurde.
  • Die Ausbeute an substituiertem Phenol ist von verschiedenen Faktoren abhängig, nämlich dem Molvexhältnis der Umsetzungsbestandteile, der Temperatur, dem Druck, der Reaktionsdauer und der Katalysatorkonzentration. Bei ,geeigneter Wahl der Arbeitsbedingungen können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mono-, di- und trisubstituierte Phenole leicht gewonnen werden.
  • Zur Erzielung der günstigsten Ergebnisse ist es zweckmäßig, i,o bis i, i Mol Olefin auf i Mol Phenol bei Atmosphären- oder Cberdruck zu verwenden. Durch Anwendung von überdruck werden die Reaktionsbestandteile und der Katalysator in innigere Berührung gebracht, so daß die Reaktionsgeschwindigkeit und die Ausbeute erhöht wird.
  • Durch die Temperatur, bei der die Monoalkylierung des Phenols durchgeführt wird, wird die Stelle im Phenolkern bestimmt, an der die Alkylierung stattfindet. Es wurde nun gefunden, daß die günstigste Temperatur bei 25° liegt. Wird dieTemperatur auf 5o° oder höher gesteigert, so nimmt die Parasubstitution ab, während die Orthosubstitution steigt. Bei Atmosphärendruck liegt die obere Temperatuzgrenze vorzugsweise unter ioo° und gewöhnlich bei 9o°, weil die Fluorsulfonsäure bei dieser Temperatur zu dissoziieren beginnt. Bei Überdruck können auch höhere Temperaturen werden.
  • Die praktisch brauchbare untere Temperaturgrenze wird durch die Löslichkeitseigenschaften des Phenols und des alkylierten Phenols in dem betreffenden inerten Lösungsmittel bei tiefer Temperatur und den Gefrierpunkt der Fluorsulfonsäure, der bei -87° liegt, bestimmt. Obwohl die Reaktion bei Atmosphärendruck oder leichtem überdruck und bei gewöhnlichem Druck innerhalb von Temperaturbereichen von -i 8° bis '-, 4o° witksam verläuft, können auch höhere Temperaturen und Drucke angewendet werden und liegen im Bereich des Erfindungsgedankens.
  • Nach der vorliegenden Erfindung können die verschiedensten inerten Lösungsmittel verwendet werden, wie aromatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Benzol, Toluol, Xylol u. dgl., aliphatische Lösungsmittel, wie Petroläther, Leichtbenzin, Lösungs; benzin, .Erdölbenzin, n-Hexan, Heptan. Octan usw., gesättigte cyc@ische Verbindungen, wie Cyclohexan, NIethylcyclohexan u. dgl., und hydriertes Erdölbenzin. Auch chlorierte Lösungsmittel, wie Tetrachlorkohlenstoff, Äthylendichlorid und -trichlorid, Dichlorbutan und Chlorbenzol, sind geeignet. Die Löslichkeit des Phenols und parasubstituierten Phenols in den angeführten Lösungsmitteln schwankt zwischen etwa io bis 8o0/0. Die praktisch brauchbare Konzentration liegt bei ungefähr 2o bis 500/0, jedoch beschränkt sich die Erfindung nicht auf diesen Bereich. 1>ic Erfindung wird iii den nachstehenden Beispielen erläutert.
  • Beispiel 1 188 g Phenol wurden zu 40o g Benzol in ein Reaktionsgcfäft gegeben, das mit einem unter dem Flüssigkeitsspiegel angeordneten Einleitungsrohr, einem IZührer, Kühler usw. ausgestattet war. Die Lösung wurde auf 25 '' abgekühlt und 26,2g Fluort' hinzugegeben, die einen leichten Temperaturanstieg bewirkte. Das Gemisch wurde mit Kühlwasser auf 2o'' abgekühlt und dann 132g ISO-butylen durch das Einleitungsrohr in die Lösung unter IZiihren so eingeleitet, daß die Temperatur auf etwa 25" gehalten wurde. Nach Einleiten der gesamten Isolititylcnmenge, was etwa 4 Stunden erforderte, wurde noch mehrere Stunden gerührt. Nach Beendigung des Rührens trennte sich die Reaktionsflüssigkeit in zwei Schichten: Die obere Schicht, die etwa 98 % ausmachte, stellte eine klare farblose Flüssigkeit dar, die untere Schicht, ungefähr 20/ö, war orangefarben, was für Phenol-Fluorsulfonsäure-Komplere charakteristisch ist. Nun wurde die obere Schicht abgelassen, bis zur Säurefreiheit gewaschen, darauf getrocknet und zur Wiedergeu innung des Benzols und des nicht umgesetzten Phenols destilliert. Dabei wurden folgende Fraktionen erhalten: io,oo,o Phenol, 2,50;ö o-trrt. Butylphenol, 840,'o p-tert. Butylphenol, 1,5% Rückstand (Polyisol)titylcn und hochmolckula-c Plicnolc 1. Beispiel e Zu 188g Phenol wurden .40o g Benzol gegeben, die Lösung tut 25 gekühlt und 359 Fluorsulfonsäur, hinzugefügt. Darauf wurden 120g Isobutylcn langsam in die Bctizol-Phenol-Fluorsulfonsäure-Lösung unter Kühlen und Rühren eingeleitet und die Trmpcrattir um 25 herum gehalten. Das Einleiten des Isobutylens erforderte i Stunde 20 Minuten. Das IZühreil wurde nach 3o Minuten fortgesetzt und dann das Rührwerk abgestellt. Die IZcaktionsliistnig wurde 3o Minuten nach Bcendigutig des Einleitens des Isobutyletis in Wasser gegossen, säurefrei gewaschen, getrocknet und in der üblichen Weise destilliert, um das Benzol und die alkylierten Phenole wiederzugewinnen.
  • Es wurden folgende Fraktionen erhalten: 9,40'o Phenol, 13,15010 o-tert. Butylphenol, 74,00/0 p-tert. Butylphenol, 3,450o Rückstand (Polyisobutylenund hochmolekulare Phenole). Beispiel 3 Zu 188g Phenol wurden 400g Benzol in einen Behälter gegeben, die Lösung auf 16° gekühlt, dann 38,5 g Fluorsulfonsäure hinzugegeben und 224g Diisobutylen so langsam zugegeben, daß die Temperatur zwischen 19 bis 20° lag. Danach wurde die Reaktionslösung 212 Stunden gerührt und dann in Wasser gegossen. Die alkylierte Phenollösung wurde säurefrei gewaschen, getrocknet und dann destilliert, um das Benzol und die Alkylphenole zu gewinnen. Es wurden folgende Fraktionen erhalten: 24,5% Phenol, 2,80'o o-Diisobutylphenol, 70,0% p-Diisobutylphenol, 2,4% Rückstand (hochmolekulare Phenole).

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Alkylphenolen, dadurch gekennzeichnet, daß das Phenol mit einem Olefin in Anwesenheit von Fluorsulfonsäure als Katalysator umgesetzt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung des Phenols mit dem Olefin und dem Katalysator in flüssiger Phase bei gewöhnlichem oder höherem Druck und einer Temperatur unter etwa 1 oo° vorgenommen wird.
  3. 3. Verfahren zur Herstellung von p-tert. Butylphenol nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung von Isobutylen und Phenol in Benzollösung in Gegenwart von Fluorsulfonsäure bei gewöhnlichem' oder höherem Druck und einer Temperatur unter 5o° vorgenommen wird.
DER4129A 1946-11-25 1950-10-01 Verfahren zur Herstellung von Alkylphenolen Expired DE842073C (de)

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