DE863941C - Verfahren zur Herstellung von Buten-(1)-on-(3) - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Buten-(1)-on-(3)

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DE863941C
DE863941C DEC1258D DEC0001258D DE863941C DE 863941 C DE863941 C DE 863941C DE C1258 D DEC1258 D DE C1258D DE C0001258 D DEC0001258 D DE C0001258D DE 863941 C DE863941 C DE 863941C
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DE
Germany
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reaction
water
hydration
solution
vinyl acetylene
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Expired
Application number
DEC1258D
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English (en)
Inventor
Paul Dr Halbig
Alfred Dr Treibs
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Consortium fuer Elektrochemische Industrie GmbH
Original Assignee
Consortium fuer Elektrochemische Industrie GmbH
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C07C45/26Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by hydration of carbon-to-carbon triple bonds

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Buten-(1)=on-(3) Durch Anlagerung von Wasser an V inylacetylen in Gegenwart von sauren Metallkatalysatoren, vornehmlich quecksilberhaltiger wäßriger Schwefelsäure, hat man Buten-(i)-on-(3) erhalten, indem die Umsetzung des Vinylacetylens mit der Katalysatorflüssigkeit unter gleichzeitigem Ablestillieren des gebildeten Butenons durchgeführt wurde oder das Butenon nach vollendeter Umsetzung aus der Reaktionslösung herausdestilliert wurde. Nach dem bekannten Verfahren wurden bisher nur Säurekonzentrationen über io °/o angewendet. Wie im Patent 720 io8 festgestellt ist, entstehen bei der Wasseranlagerung an Vinylacetylen Butanol- (i) -on- (3), geringe Mengen 3, 3-Diketobutyläther und etwas Buten-(i)-on-(3). Aus der Lösung erhält man Butenon in sekundärer Reaktion bei der Destillation mit der Säure.
  • Es wurde nun gefunden, däß sich Buten-(i)-on-(3) in dieser Weise besonders vorteilhaft herstellen läßt, wenn der Gehalt der Katalysatorflüssigkeit an Säuren so niedrig wie möglich, mindestens unter io °/a, gehalten wird; die günstigsten Konzentrationen liegen zwischen o;5 und 5 ()/o. Diese Maßnahme erlaubt es, Butanolon in der Reaktionsflüssigkeit anzureichern, wodurch man eine ausreichende Reaktionsgeschwindigkeit mit niedrig konzentrierter Säure erzielt, da Butanolon und Diketobutyläther die Reaktionsfähigkeit der verdünnten Katalysatorlösung entscheidend beeinflussen. Aus der so gewonnenen Reaktionslösung wird Butenon durch destillierende Spaltung erhalten, wobei infolge der geringen Säurekonzentration die Reaktion ohne Verharzung verläuft. Bei höheren Säurekonzentrationen ist die Anreicherung von Butanolon nicht von Vorteil, weil dadurch die Reaktionsgeschwindigkeit nicht mehr erhöht, wohl aber die Verharzung der Enderzeugnisse sehr gefördert wird: ' Das vorliegende Verfahren kann in verschiedener Weise ausgeführt werden. Vorteilhaft ist die ununterbrochene Arbeitsweise, wobei die Enderzeugnisse und der verbrauchte Katalysator im laufenden Arbeitsgange abgezogen werden und der Katalysator laufend entsprechend dem Verbrauch ergänzt wird. Die Anwendung von Druck ist möglich. Schon durch Erhöhung der Flüssigkeitssäule erreicht man beispielsweise eine Leistungssteigerung. Man leitet in die Reaktionslösung so lange Vinylacetylen ein, bis die höchste Leistung des Katalysators erreicht ist. Diese Anlaufzeit dauert sehr lange. Erst nach vielen Stunden ist die volle Wirksamkeit vorhanden. Man kann natürlich auch eine bereits butanolonhaltige Katalysatorlösung von einem vorhergehenden Arbeitsgang vorlegen. Die Reaktionstemperatur wird zweckmäßig so -hoch gewählt, daß die Reaktionswärme durch einen "Rückflußkühler und verdampfende Reaktionsflüssigkeit abgeführt werden kann. Statt Bütanolon kann man als Zusatz auch -Butenon oder Diketobutyläther wählen, da -diese Verbindungen in saurer,- wäßriger Lösung mit Butanolon ein Gleichgewicht bilden. Nach Erreichung der gewünschten Konzentration und "der günstigsten * Reaktionsbedingungen, deren Einstellung beispielsweise mit Hilfe eingebauter Strömungsmesser leicht zu erkennen ist, zieht man die Hydratisierungserzeugnisse zusammen mit verbrauchter Reaktionsflüssigkeit ab, während man durch entsprechende Kühlvorrichtungen Sorge trägt, daß Butenon aus dem Reaktionssystem nicht entweichen kann. Der verbrauchte Katalysator wird ununterbrochen ergänzt. Das Verfahren wird auf diese Weise ganz in ununterbrochenem Arbeitsgang geführt und kann beliebig lange Zeit fortgesetzt werden. Die Konzentration an Hydratisierungserzeugnissen kann sehr hoch, z. B. bis auf 70 %, getrieben werden. Bei den höheren Konzentrationen entsteht in beträchtlicher Menge Diketobutyläther, der sich j edoch ebenso leicht wie Butanolon zu Butenon spalten läßt. Vom verbrauchten Quecksilberkatalysator fällt der größte Teil als Regulus an. Destilliert man die aus dem Reaktionssystem laufend abgezogene Lösung der Hydratisierungserzeugnisse, dann erhält man als einziges Enderzeugnis in annähernd quantitativer Ausbeute Butenon. Man kann die Reaktionslösung mit ähnlichem Ergebnis vor der Destillation auch alkalisch stellen. Die bei der Destillation hinterbleibende Katalysatorlösung kann ergänzt und erneut benutzt werden. Eine andere Ausführung des vorliegenden Verfahrens besteht darin, daß nach Erreichung der höchsten Leistung der Katalysatorflüssigkeit Butenon als binäres Gemisch mit Wasser abdestilliert wird in dem Maße, wie sich Butanolon nachbildet. Die Zusammensetzung der Katalysatoren kann verändert werden durch Zusätze von beispielsweise Silber- und Eisensalzen, sauren Salzen, oXydierend wirkenden Verbindungen und anderen Verbindungen, wie sie beispielsweise bei der Wasseranlagerung an Acetylen gebräuchlich sind. Die Leistung der Katalysatorlösung kann durch Durchtreiben überschüssigen Vinylacetylens gesteigert werden, wobei nicht umgesetztes Vinylacetylen beispielsweise mit Hilfe eines Gebläses wieder in das Reaktionssystem zurückgeführt wird. Bei Verwendung von weniger reinem oder verdünntem Vinylacetylen empfiehlt es sich, auf möglichst vollständigen Umsatz hinzuarbeiten, wie sich ganz allgemein das Verfahren dem jeweiligen Reinheitsgrad des Vinylacetylens anpassen läßt. So kann man beispielsweise äuch acetylenhaltiges Vinylacetylen in. der Weise umarbeiten, daß die Hydratisierungserzeugnisse des Vinylacetylens in der Reaktionsflüssigkeit verbleiben, während Acetaldehyd im Maße seiner Entstehung aus dem System ausgetragen wird; Die hauptsächlichsten Vorteile des Verfahrens lassen sich etwa wie folgt nennen: i. hohe Leistung der Katalysatorflüssigkeit; man erreicht mit Quecksilber- und Säurekonzentrationen, die einen Bruchteil der bisher üblichen betragen, gleich große und größere Umsätze; der Katalysatoraufwand ist entsprechend geringer.
  • 2. infolge der geringen Säure- und Katalysator--konzentration fallen Nebenerzeugnisse, wie beispielsweise Diacetyl oder unverwertbares Harz, kaum an; die Wasseranlagerung verläuft viehhehr eindeutig mit nahezu ioo % der Theorie im gewünschten Sinne; 3. die Reaktionstemperatur kann ohne Bildung von Nebenerzeugnissen höher gehalten werden; man erreicht dadurch eine beträchtliche Leistungs- und Umsatzsteigerung; gleichzeitig wird dadurch die Abführung- der Reaktionswärme in einfacher Weise mit Hilfe eines Rückflußkühlers ermöglicht; q.. einfache Katalysatorrückgewinnung infolge des geringen Anfalles von Nebenerzeugnissen und harzartigen Stoffen. Beispiel i In eine Katalysatorlösung aus 18 Gewichtsteilen Quecksilberoxyd, 21 Gewichtsteilen konzentrierter Schwefelsäure und io6i Gewichtsteilen Wasser wird bei go° Viriylacetylen eingeleitet, wobei man für gute Durchmischung durch Rühren oder andere Maßnahmen Sorge trägt und durch Rückflußkühlung ein Entweichen der entstandenen Verbindungen verhindert. Die Reaktion setzt zunächst schwach ein, um mit steigender Butanolonkonzentration sich zu vervielfachen. Das Einleiten des Vinylacetylens kann so geschehen, daß annähernd quantitativer Umsatz erfolgt. Es kann auch so rasch vorgenommen werden, daß nur an einem Teil des Vinylacetylens Wasser angelagert wird, während der Rest entweicht und dem Arbeitsgang von neuem zugeführt werden kann. Der Katalysator ist bei Verwendung von technischem Vinylacetylen gewöhnlich verbraucht, wenn an etwa 28o Teile Vinylacetylen Wasser angelagert ist. Bei Verwendung von reinerem Vinylacetylen lassen sich größere Umsätze erzielen. Nach Erlahmung des Katalysators wird der Quecksilberregulus abgetrennt. Durch Destillation der anfallenden sauren Hydratisierungslösung unter Verwendung einer guten Kolonne gewinnt man Butenon. Die Ausbeute beträgt 98 °/o der Theorie.
  • Butenon wird beim Fraktionieren der wäßrigen Lösung als Tiefsiedegemisch mit Wasser vom Kp71172,5° erhalten mit einem Gehalt von 88°/0. Das wasserfreie Butenon hat den Kp71o78,5°. Man gewinnt es in bekannter Weise mit Trockenmitteln, besser jedoch, wie gefunden wurde, durch Abscheiden des Wassers mit Hilfe von in Wasser schwer löslichen Verbindungen, wie z. B. Vinylacetylen, Äther, Methylenchlorid oder Penten, und nachfolgende Abtrennung durch Destillation. Butenon, Butanolon und Diketobutyläther sind gegen Säuren nicht völlig beständig, sondern verharzen unter ihrer Einwirkung, und zwar bereits merklich mit siedender, wäßriger Schwefelsäure von mehr als 5 °/o Säuregehalt, mit Säuren höherer Konzentration auch schon bei tieferen Temperaturen. Beispiel 2 Vinylacetylen wird in eine wäßrige Katalysatorlösung eingeleitet, die auf ioo Gewichtsteile etwa 4o Gewichtsteile Butanolon, 1,5 Gewichtsteile Schwefelsäure und 0,3 Gewichtsteile Quecksilberoxyd enthält. Diese Lösung wird im Sieden gehalten. Mittels Rückflußkühlers verhindert man ein Entweichen von Butenon. Je Liter Reaktionsraum werden in der Stunde etwa ioo g einer Lösung zugeführt, die 2 g Quecksilberoxyd und 2,5 g Schwefelsäure enthält. Das Vinylacetylen wird so eingeleitet, daß es möglichst vollständig umgesetzt wird. Gleichzeitig wird laufend Reaktionslösung abgezogen. Sie enthält etwa 4o Gewichtsteile Hydratisierungserzeugnisse. Die abgezogene Reaktionslösung wird, wie im Beispiel i, auf Butenon verarbeitet.
  • Der Reaktionsraum kann verschieden ausgestaltet, beispielsweise unterteilt sein, so daß das Vinylacetylen die einzelnen Reaktionskammern 'im Gegenstrom durchstreicht. Der zugesetzten Katalysatorlösung können Hydratisierungserzeugnigse beigemischt sein. Temperatur, Katalysatormenge und -konzentration, die Menge des eingeleiteten Vinylacetylens sowie die Art der Abtrennung der Verfahrenserzeugnisse können geändert werden. Wichtig ist, die Konzentration der Hydratisierungserzeugnisse in der Reaktionslösung in einer solchen Höhe aufrechtzuerhalten, daß die Vinylacetylenaufnahme sich nicht verlangsamt.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Buten-(i)-on-(3) durch Anlagerung von Wasser an Vinylacetylen in Gegenwart von sauren Metallkatalysatoren bei erhöhter Temperatur und Spaltung der Hydratisierungserzeugnisse durch Destillation ihrer Lösung in Gegenwart von hydrolysierend wirkenden Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasseranlagerung bei einer Säurekonzentration unter io % vorgenommen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB die Wasseranlagerung von vornherein in Gegenwart von Hydratisierungserzeugnissen des Vinylacetylens durchgeführt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydratisierungswärme durch Verdampfen von Reaktionsflüssigkeit abgeführt wird. ¢.
  4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydratisierungslösung bei saurer oder alkalischer Reaktion destilliert wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Buten-(i)-on-(3) durch azeotrope Destillation mit Wasser aus dem Umsetzungsgemisch abgetrennt wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 2o8 635, 559 738, 594 o83, 630 507, französische Patentschrift Nr. 719 309; USA.-Patentschrift Nr. 1967 225; Karrer, Lehrbuch der organ. Chemie, 5. Aufl., i937 S.69; Comptes rend. acad. sci., Bd. 202 (i936), S. 1685 bis i687.
DEC1258D 1938-02-05 1938-02-05 Verfahren zur Herstellung von Buten-(1)-on-(3) Expired DE863941C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE934824C (de) * 1952-03-28 1955-11-03 Huels Chemische Werke Ag Verfahren zur Herstellung von Alkoxyvinylmethylketonen

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