DE872205C - Verfahren zur Herstellung von Acrylsaeure, ihren Estern und Substitutionserzeugnissen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Acrylsaeure, ihren Estern und Substitutionserzeugnissen

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DE872205C
DE872205C DEB7570D DEB0007570D DE872205C DE 872205 C DE872205 C DE 872205C DE B7570 D DEB7570 D DE B7570D DE B0007570 D DEB0007570 D DE B0007570D DE 872205 C DE872205 C DE 872205C
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DE
Germany
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acrylic acid
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acetylene
esters
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DEB7570D
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English (en)
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Otto Dr Hecht
Karl Dr Merkel
Eugen Dr Reindl
Walter Dr Reppe
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/10Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reaction with carbon monoxide
    • C07C51/14Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reaction with carbon monoxide on a carbon-to-carbon unsaturated bond in organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/36Preparation of carboxylic acid esters by reaction with carbon monoxide or formates
    • C07C67/38Preparation of carboxylic acid esters by reaction with carbon monoxide or formates by addition to an unsaturated carbon-to-carbon bond

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Acrylsäure, ihren Estern und Substitutionserzeugnissen Gegenstand des Patents 854948 ist ein Verfahren zur Herstellung von Acrylsäure, ihren Estern und Substitutionserzeugnissen, bei dem man Acetylen oder ein- oder zweiseitig substituierte Acetylene und Kohlenoxyd auf Wasser oder Alkohole oder Phenole in Anwesenheit von carbonylbildenden Metallen oder deren Oxyden oder Salzen in der Wärme unter Druck in flüssiger oder gasförmiger Phase einwirken läßt. Es wurde nun gefunden, daB sich die Umsetzung besonders vorteilhaft gestalten läßt, wenn man als Katalysatoren Salze carbonylbildender Metalle, die in hochsiedenden Lösungsmitteln gelöst sind, verwendet, also in homogener Katalyse arbeitet. Das Verfahren ist von besonderem Vorteil für kontinuierliches Arbeiten und liefert gute Ausbeuten.
  • Die Umsetzung verläuft genau so wie in der im Hauptpatent angegebenen Weise; ebenso sind auch die dort aufgeführten Ausgangsstoffe für das vorliegende Verfahren geeignet.
  • Als Katalysatoren eignen sich, insbesondere die Halogenide, Cyanide und Rhodanide von carbonylbildenden Metallen,- z. B.. Nickel, Kobalt, Eisen, Wolfram, Molybdän, Ruthenium, Iridium oder Rhenium, beispielsweise Nickelchlorid, -jodid, -flüorid und borfluorid, Kobaltjodid und -bromid, Eisen-2-chlorid, -bromid und -jodid, Eisen-3-chlorid und -3-rhodanid, Wolframtrichlorid und -dijodid, Rheniumtrichlorid, -tribromid, -tetrabromid und -pentachlorid oder Iridiumtribromid sowie die komplexen Salze dieser Metalle.
  • Die zum Lösen dieser Salze benutzten Lösungsmittel müssen einen höheren Siedepunkt haben als die mit dem Acetylen und dem Kohlenoxyd umzusetzenden Stoffe. Besonders gut eignen sich organische tertiäre Stickstoffbasen, z. B. Chinolin oder Triäthanolamin, ferner mehrwertige Alkohole, auch solche, die bei gewöhnlicher Temperatur ixest und nur bei höherer Temperatur flüssig sind, z. B. Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Tetraäthylenglykol, Glycerin, Butantriol-i, '2i, 3 und -1, 2, 4, Hexantriol, Trimethylolpropan, Trioxäthyltrimethylolpropan, Tetra-1, 4-butylenglykbl, Erythrit, Pentaerythrit, Pentite, Hexite, ferner auch cyclische Äther mit einer Oxygruppe, z. B. 2, 5-Dimethyl-3-oxYtetrahydrofuran, und Mischungen solcher Stoffe. Wenn auch viele der vorstehend genannten Lösungsmittel Oxygruppen enthalten, so nehmen sie doch unter den Umsetzungsbedingungen nicht an der Umsetzung teil, da der niedrigersiedende Ausgangsstoff bevorzugt mit dem Acetylen und Kohlenoxyd reagiert. So bleibt beispielsweise bei der Umsetzung von Methanol, Hexanol, Cyclohexanol, Dekahydronaphthol oder Tetrahydrofurfurylalkohol ein -als Lösungsmittel verwendetes Polyglykol, z. B. Triäthylenglykol, auch bei längerem ununterbrochenem Betrieb praktisch unverändert. Daneben können noch andere Lösungsmittel verwendet werden, die, wie Dioxan oder Tetrahydrofuran, Acetylen gut lösen.
  • Die Wirkung dieser Katalysatorlösungen kann, wie bei dem Verfahren des Hauptpatents, durch Zusatz von Aktivatoren, z. B. von Mangan- oder Wismutsalzen, wie Wismutjodid, oder auch Acetyliden der Schwermetalle der i. und 2. Gruppe des Periodischen Systems, noch verbessert werden. Auch ein Zusatz von Jodverbindungen, z. B. Methyl- oder Äthyljodid, ist von Vorteil..
  • Besonders günstig läßt sich die Umsetzung kontinuierlich gestalten, indem man beispielsweise eine Lösung eines Nickelsalzes in einem mehrwertigen Alkohol im Kreislauf durch ein Gefäß, beispielsweise einen Turm, fließen oder rieseln läßt. Die flüssigen Ausgangsstoffe werden dann der Katalysatorlösung vor dem Eintritt in das Umsetzungsgefäß beigemischt, während die gasförmigen Umsetzungsteilnehmer gleichzeitig im Gleich- oder Gegenstrom durch das Gefäß geführt werden. Aus der das Gefäß- verlassenden Katalysatorlösung kann man dann die gebildete Acrylsäureverbindung abtrennen und die Lösung zusammen mit unverändertem Ausgangsstoff erneut im Kreislauf durch das Gefäß führen. Wenn bei einmaligem Durchgang der Umsatz nur gering ist, so kann man die Katalysatorlösung ohne Abtrennung der Acrylsäureverbindung erneut ein- oder mehrmals im Kreislauf durch das Umsetzungsgefäß führen.
  • Die Umsetzungsgefäße können mit großoberflächigen Stoffen oder Füllkörpern, z. B. Kieselgel, Bimsstein, Tonscherben, Porzellan- oder Glasringen, beschickt werden. Auf diese Körper kann man gewünschtenfalls die vorstehend erwähnten Aktivatoren und bzw. oder carbonylbildende Metalle oder solche Verbindungen dieser Metalle aufbringen, die in der Katalysatorlösung nicht löslich sind.
  • Um eine möglichst weitgehende und rasche Umsetzung zu erzielen, arbeitet man zweckmäßig bei Temperaturen über ioo°, vorzugsweise in einem Temperaturbereich, in dem unter dem jeweils angewendeten Druck das dem Katalysator entsprechende Metallcarbonyl nicht mehr beständig ist. Man vermeidet so, daß beim kontinuierlichen Arbeiten die Katalysatorlösung durch Bildung und Entweichen eines leichtflüchtigen Metallcarbonyls an wirksamer Substanz verarmt. Durch Zusatz polymerisationsverhindernder Stoffe kann man die Neigung der entstehenden Acrylsäureverbindungen zur Polymerisation zurückdrängen.
  • Es wird wie bei dem Verfahren des Hauptpatents unter erhöhtem Druck gearbeitet. Das Kohlenoxyd und auch die Acetylenverbindungen können mit inerten Verdünnungsgasen verdünnt sein. Beispielsweise kann man verdünntes Acetylen oder Mischungen verschiedener Acetylenkohlenwasserstoffe verwenden, wie man sie beispielsweise bei, der Spaltung von gasförmigen Kohlenwasserstoffn im Lichtbogen erhält. Da an der Umsetzung je ein Mol des Kohlenoxyds und der Acetylenverbindung teilnehmen, wendet man diese Stoffe zweckmäßig im Verhältnis i : i an; bei anderem Mischungsverhältnis wird ein entsprechender Teil des einen Ausgangsstoffs nicht umgesetzt.
  • Die in den nachstehenden Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile. Beispiel i Durch ein senkrechtes, elektrisch beheiztes Rohr aus Edelstahl von 5 m Länge und 4o mm lichter Weite leitet man mit einer Geschwindigkeit von 20o g je Stunde eine Mischung aus 7o Teilen n-Butanol und 3o Teilen einer Katalysatorflüssigkeit, die aus einer 2o9/eigen Nickelbromidlösung in Triäthylenglykol besteht. Gleichzeitig führt man im Gleich- oder Gegenstrom ein Gemisch aus gleichen Raumteilen Kohlenoxyd und Acetylen durch das Rohr. Die Temperatur beträgt im Innern des Rohres 185 bis 195°, der Gesamtdruck etwa 2o at. Aus der das Rohr verlassenden Flüssigkeit destilliert man fortlaufend im Stickstoffstrom ein Gemisch von Butanol und Acrylsäurebutylester ab; die zurückbleibende Katalysatorflüssigkeit wird erneut verwendet. Das Destillat enthält bei einmaligem Durchsatz 4oo/o Acrylsäure-n-butylester (KP7z0=145'"). Bei wiederholtem Durchsatz des Reaktionsgemischs, d. h. ohne zwischenzeitliche Destillation, steigt der Gehalt an Acrylsäureester; so steigt z. B. bei zweimaligem Durchsatz der Umsatz auf etwa 70% Acrylsäurebutylester; bei viermaligem Durchsatz ist die Ausbeute praktisch quantitativ. Arbeitet man unter sonst gleichen Bedingungen in einem Rohr von 15 bis 18 m Länge, so erhält man bereits bei einmaligem Durchsatz einen praktisch quantitativen Umsatz.
  • Beispiel e In der im Beispiel i beschriebenen Weise setzt man ein Gemisch aus 5o Teilen Äthylalkohol und 5o Teilen einer Lösung von 15 Teilen Nickelbromid und 3 Teilen Nickeljodid in 82 Teilen Äthylenglykol mit Kohlenoxyd und Acetylen um. Der Umsatz beträgt bei einmaligem Durchsatz 2o %, bei zweimaligem Durchsatz 45%, bei dreimaligem Durchsatz 7o0/0. Bei vierfachem Durchsatz ist die Ausbeute an Acrylsäureäthylester (Kp750 = ioi bis io2°) praktisch quantitativ.
  • In entsprechender Weise läßt sich mit Methanol Acrylsäuremethylester (Kp750 = 82'°) herstellen. Beispiel 3 In einem kührdruckgefäß aus Edelstahl von ,4,5 1 Inhalt wird ein Gemisch von 2ioo g n-Butanol und goo g Katalysatorflüssigkeit, die aus einer 20%igen Lösung von Nickelbromid in Butantriol-1, 2, 4 besteht, auf i90° erhitzt, während man gleichzeitig ein aus gleichen Raumteilen Kohlenoxyd und Acetylen bestehendes Gemisch unter 24 at aufpreßt. Nach 35 Stunden destilliert man ein Alkohol-Ester-Gemisch aus der Katalysatorflüssigkeit ab. Das Destillat enthält 35 % Acrylsäure-n-butylester.
  • Beispiel 4 In der im Beispiel i beschriebenen Weise setzt man stündlich Zoo g eines Gemischs aus i4o Teilen Cyclohexanol und 6o Teilen der im Beispiel i angegebenen Katalysatorflüssigkeit bei igo° unter 2o at Druck mit einem Gemisch aus gleichen Raumteilen Kohlenoxyd und Acetylen um. Aus der das Rohr verlassenden Katalysatorflüssigkeit destilliert man kontinuierlich in der in Beispiel i beschriebenen Weise ein Gemisch aus Cyclohexanol und Acrylsäureester ab. Das Destillat enthält bei einmaligem Durchsatz 2o bis 2i5 % Acryls,äurecyclohexylester (Kp7 = 70°') neben geringen Mengen Cyclohexan.
  • Beispiel s In einem Rührdruckgefäß aus Edelstahl wird in der im Beispiel 3 beschriebenen Weise ein Gemisch aua 7o Teilen Cyclohexanol und 3o Teilen einer 5%igen Nickelbromidlösung in Trioxyäthyltrimethylolpropan, hergestellt durch Einwirkung von 3 Mol Äthylenoxyd auf i Mol Trimethylolpropan, mit einem Gemisch aus gleichen Raumteilen Kohlenoxyd und Acetylen bei 185 bis 1g3'°' unter 3o at Druck umgesetzt. Nach 5 Stunden haben sich 15 % Acrylsäurecyclohexylester (Kp7 = 7a°) gebildet.
  • Verwendet man n-Butanol an Stelle von Cyclohexanol, so erhält man nach 5 Stunden Acrylsäuren-butylester in etwa i i%iger Ausbeute.
  • In entsprechender Weise kann man durch Umsetzen eines Gemisches aus 7o Teilen Cyclohexanol und 3o Teilen einer 3,5%igen Nickelbromidlösung in 3-Oxy-2, 5-dimethyltetrahydrofuran (Kp750 = 1770) bei 185 bis 2o2° und anschließende Destillation ein Cyclohexanol-Acrylsäureester-Gemisch erhalten, das 63 % Acrylsäurecyclohexylester (Kp0,7 =41 bis P') °) enthält.
  • Beispiel 6 In einem Rührdruckgefäß aus Edelstahl werden in der im Beispiel 5 beschriebenen Weise 7o Teile Butanol und 30 Teile einer 6,4%igen Nickelbromidlösung in Tetra- i, 4-butylenglykol mit einer Mischung aus gleichen Raumteilen Kohlenoxyd und Acetylen bei 186 bis i98" unter 3o at Druck behandelt. Man erhält so Acrylsäure-n-butylester in 23%iger Ausbeute.
  • Beispiel ? Durch ein senkrechtes, elektrisch beheiztes Rohr der im Beispiel i angegebenen Größe, das mit geformtem Kieselgel beschickt ist, leitet man stündlich 140 g n-Butanol und 6o g einer 50/@igen Nickelbromidlösung in Chinolin bei igo°. Gleichzeitig preßt man ein aus gleichen Teilen bestehendes Gemisch von Kohlenoxyd und Acetylen unter 25 at Druck auf. Aus der das Rohr verlassenden Flüssigkeit destilliert man fortlaufend ein Acrylsäureester-Alkohol-Gemisch ab. Das Destillat enthält bei einmaligem Durchsatz 25 0/@ Acrylsäure-n-butylester.
  • An Stelle von Chinolin kann man als Lösungsmittel für das Nickelbromid mit gleichem Erfolg auch Triäthanolamin verwenden.
  • Beispiel 8 Eine Mischung von 7o Teilen ß-Dekahydronaphthol und 3o Teilen der im Beispiel i beschriebenen Katalysatorflüssigkeit behandelt man mit einem Gemisch aus gleichen Raumteilen Kohlenoxyd und Acetylen in der im Beispiel 5 beschriebenen Weise bei i82 bis 195'°,. Das Umsetzungserzeugnis wird zur Stabilisierung des Esters mit einem Polymerisationsverzögerer versetzt und destilliert. Man erhält ein 5q.0/@ Acrylsäure-ß-dekahydronaphthylester enthaltendes Destillat vom Kp"5 = i2o bis 124°.
  • Beispiel 9 In einem Druckgefäß aus Edelstahl werden in der im Beispiel 5 beschriebenen Weise 7o Teile Butanol und 3o Teile einer Katalysatorflüssigkeit, die io % Eisen-2-bromid und io % Kobaltbromid in Triäthylenglykol gelöst enthält, mit einem Gemisch aus gleichen Raumteilen Kohlenoxyd und Acetylen etwa 35 Stunden bei i8o bis 185" und unter einem Druck von 3o at behandelt. Man erhältAcrylsäure-n-butylester in etwa io%igerAusbeute.
  • In der gleichen Weise erhält man aus Äthylalkohol den Acrylsäureäthylester.
  • Beispiel io Durch ein elektrisch beheiztes Rohr, wie im Beispiel i, leitet man ein Gemisch aus gleichen Ge-@vichtsteilen Äthylalkohol und einer i5%igen Lösung von Nickelbromid in Triäthylenglykölmonoäthyläther bei i85' und einem stündlichen Zulauf von 500 cm3 unter einem Druck von 30 at. Das Rohr ist mit Bimsstein (Körnung 6 bis 8 mm) gefüllt, auf dem sich durch thermische Zersetzung von Eisenpentacarbonyl hergestelltes und bei 53b° gesintertes Eisen befindet.
  • Im Gleichstrom führt man ein Gemisch aus gleichen Raumteilen Kohlenoxyd und Acetylen durch das Rohr. Der Gesamtdruck beträgt etwa 3o at. Aus der das Rohr verlassenden Flüssigkeit destilliert man fortlaufend im Stickstoffstrom ein Gemisch von Alkohol und Acrylsäureäthylester ab. Bei einmaligem Durchsatz enthält das Destillat 47 0/0 Acrylsäureäthylester. Die zurückbleibende Katalysatorflüssigkeit wird erneut verwendet.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Acrylsäure, ihren Estern und Substitutionserzeugnissen durch Umsetzen von Acetylen oder ein- oder zweiseitig substituierten Acetylenen mit Kohlenoxyd und Wasser, Alkoholen oder Phenolen nach Patent 854 948, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysatoren Lösungen von Salzen carbonylbildender Metalle in Lösungsmitteln verwendet, die einen höheren Siedepunkt haben als die mit den- Acetylenen und Kohlenoxyd umzusetzenden Stoffe.
DEB7570D 1941-11-19 1941-11-19 Verfahren zur Herstellung von Acrylsaeure, ihren Estern und Substitutionserzeugnissen Expired DE872205C (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2882299A (en) * 1957-02-12 1959-04-14 American Cyanamid Co Preparation of acrylic monomers
US2882297A (en) * 1956-03-26 1959-04-14 American Cyanamid Co Preparation of acrylic acid esters
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US2886591A (en) * 1956-04-18 1959-05-12 Basf Ag Production of acrylic acid esters
DE1139841B (de) * 1955-10-07 1962-11-22 Du Pont Verfahren zur Herstellung von Carbonsaeureestern

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