DE874767C - Verfahren zur Herstellung von 1, 5-Pentandiol - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von 1, 5-Pentandiol

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DE874767C
DE874767C DEP1356A DEP0001356A DE874767C DE 874767 C DE874767 C DE 874767C DE P1356 A DEP1356 A DE P1356A DE P0001356 A DEP0001356 A DE P0001356A DE 874767 C DE874767 C DE 874767C
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DE
Germany
Prior art keywords
copper
catalyst
chromite
catalysts
dihydropyran
Prior art date
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Expired
Application number
DEP1356A
Other languages
English (en)
Inventor
John George Mackay Bremner
Frederick Starkey
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Imperial Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Imperial Chemical Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of DE874767C publication Critical patent/DE874767C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C31/00Saturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C31/18Polyhydroxylic acyclic alcohols
    • C07C31/20Dihydroxylic alcohols

Description

  • Verfahren zur Herstellung von 1, 5-Pentandiol Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von i, 5-Pentandiol.
  • Gemäß der Erfindung ist das Verfahren zur Herstellung von i, 3-Pelitandiol dadurch gekennzeichnet, daß man 2, 3-Dillydropyran in flüssiger Phase mit Wasser und Wasserstoff bei erhöhter Temperatur in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators umsetzt.
  • Es können Drucke von mindestcns 3o Atmosphären und Temperaturen von wenigstens i5o' angewendet werden. Vorzugsweise arbeitet man jedoch bei Drucken von wenigstens 5o Atmosphären und Temperaturen oberhalb 2oo' J 'Die bevorzugten Reaktionsbedingungen umfassen Temperaturen von 25o bis 215' und einen Druck von wenigstens 5o Atmosphären, z. B. 23o bis 25o Atmosphären. Es ist unzweckmäßig, Temperaturen weit oberhalb 4oo' anzuwenden. Es kann Wasser in bezug auf 2, 3-Dihydropyraii in stöchiometrischer Menge angewendet werden, doch ist es vorzuziehen, eine größere Menge als diese zu verwenden, z. B. eine solche bis zu etwa der vierfachen Gewichtsmenge des 2, 3-Dihvdropyraiis. Das Verfahren kann diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden.
  • Die vorzugsweise zu verwendenden Hydrierungskatalysatoren sind folgende. kupferenthaltende Katalysatoren, Z. B. Kupferchromit, Kupferbariumchromit oderKupferkaliumchromit, porigesKupferaluminium, Kupfer-Skelett-Legierungen, bekannt als Raneykupfer und geschmolzene Kupferkatalysatoren in metallischer Form, heirgestellt durch Reduktion von geschmolzenem Kupferoxyd. Unter den oben näher angegebenen bevorzugten Reaktionsbedingungen liefern all diese Katalysatoren Ausbeuten über 6o 1/o und einige, z. B. poriges Kupfer-ZD .aluminium und Kupferbariumchromit, liefern bis zu goll/o Ausbeute. Andere.Katalysatoren, die für das vorliegende Verfahren brauchbar sind, jedoch nicht in gleicher Weise wirksam, bestehen aus Nickel-auf-Kieselgur (z. B. 300/0 Nickelgehalt), Nickelchromit, Aluminiumchromit (15 1/o Aluminium), Kupfer, auf Kieselgur niedergeschlagen, Kupfer, auf Titandioxyd niedergeschlagen, und aus Silber oder Beryllium enthaltenden Katalysatoren, z. B. Berylliumchromit oder Silberchromit.
  • Einige von diesen können alkalisiert sein, d. h. mit Alkali behandelt sein, z. B. das porige Kupferaluminium und der Kupfer-Bariumchromit-Katalysator. Am brauchbarsten für eine kontinuierliche Arheitsweise sind die porigen Kupfer-Aluminium-Katalysatoren, da sie ein Durchströmen der Flüssigkeit über oder durch sie ohne wesentliche Zerstörung aushalten.
  • Die porigen Kupferkatalysatoren entsprechen dem Typ, wie er in der britischen Patentschrift 621749 beschrieben ist. Die Kupfer-Chromit-Katalysatoren mit oder ohne Zusatz von Barium oder Kalium können z. B. hergestellt werden, wie in Organic Syntheses, Sammelband 11 (1943), S. 14:2 bis 45, angegeben ist. Die Aluminium-Chromit-Katalysatoren können nach den Angaben in. den britischen Patentschriften 570 551 und 570 556,hergestellt werden.
  • Ein Nickel-Chromit-Katalysator kann z. B. dadurch hergestellt werden, daß man wässeriges Ammoniak zu einer auf 8o',erwärmten Lösung von Nickelnitrat und Chromtrioxyd gibt, in der die Konzentration eines jeden Bestandteils 1/5 molar ist, bis kein weiterer Niederschlag mehr ausfällt. Der Niederschlag wird- abfiltriert und bei i2o' getrocknet. Der trockene Filterkuchen wird vorsichtig bei 350' zersetzt und dann 3 Stunden bei 350' calciniert. Das Produkt, welches die Zusammensetzung NiO-Cr20" aufweist, wird zu Kügelchen geformt und durch Reduktion mit Wasserstoff bei etwa 400' aktiviert.
  • Der Nickel-auf-Kieselgur-Katalysator wird z. B. dadurch hergestellt, daß man Kieselgur zu einer i-molaren Lösung von Nickelnitrat in solchen Anteilen gibt, daß der wie folgt reduzierte Katalysator etwa 37 O/o Nickel als Metall enthält. Man versetzt das Gemisch bei 6o' mit einer 2o'/oigen Lösung von Natriumearbonat in einer Menge, die der 11/2fachen Menge, die theoretisch zur Fällung des Nickelcarbonats erforderlich ist, entspricht. Der schlammige Niederschlag wird abfiltriert, gewaschen, bis sein Natriumgehalt nicht höher als o,i % liegt, und dann getrocknet. Der Katalysator wird durch Reduktion mit Wasserstoff bei etwa 400' aktiviert. Ein Beryllium-Chromit-Katalysator wird z. B. in der Weise hergestellt, daß man Ammoniak bei Zimmertemperatur zu einer Lösung, die Berylliumnitrat und Ammoniuliibichromat enthält, und zwar in molaren bzw. 1/2-rnOlaren Konzentrationen, gibt, bis die Fällung vollständig ist. Der Niederschlag wird abfiltriert und bei i2o' getrocknet, worauf das trockene Produkt bei 300' zersetzt und schließlich 2 Stunden bei 500' geglüht wird. Der Katalysator wird durch Reduktion mit Wasserstoff bei etwa 3oo' aktiviert.
  • Ein Silberchromitkatalysator wird z. B. in der Weise hergestellt, daß man wässeriges Ammoniak zu einer Lösung voll Silber- und Chromnitrat, in der die* Konzentration von jedem der beiden Bestandteile zweifach molar ist, gibt, bis die Fällun- vollständig ist. Die Paste wird bei i2o' getrocknet, zersetzt und schließlich 4 Stunden bei 3oo' caleiniert. Der Katalysator wird durch Reduktion mit Wasserstoff in istündiger Dauer bei 3oo' aktiviert.
  • Einen Kupfer-auf-Ki-eselgur-Katalysator stellt man z. B. in der Weise her, daß man einen Schlamm aus Kieselgut und einer 1/2-molaren Lösung von T.,Cupfernitrat bereitet, wobei die Mengenverhältnisse immer so gewählt werden, daß der reduzierte Katalysator 2o Gewichtsprozent Kupfer enthält. Man versetzt dieses Gemisch bei Zimmertemperatur init einer 12,50/0i-eii Lösung von Natriumcarbonat, t> z# bis die Fällung vollständig ist, Das filtrierte Produkt wird gewaschen, bis es frei von Natrium ist, und bei i:2o' getrocknet. Der Katalysator wird durch istündige Reduktion mit Wasserstoff bei 3oo' aktiviert.
  • Einen Kupfer-auf-Titandioxyd-Katalysator stellt man dadurch her, daß man zunächst ein Titandioxydgel durch Zusatz von wässerigem Ammoniak zu einer Lösung von Titantetrachlorid, die 43 9 wasserfreies Salz pro ioo ccm enthält, bereitet, den Niederschlag abfiltriert und ihn chloridfrei wäscht. Der so erhaltene Filterkuchen wird dann in einer molaren Lösung von Kupfernitrat atigeschlämmt, wobei man die Komponenten in solchen Mengenverhältnissen verwendet, daß der fertig reduzierte Katalysator etwa :2o % Kupfer enthält. Das Kupfer wird dann durch Zusatz einer i2'/oigen Lösung von Natriumcarbonat bei Zimmertemperatur gefällt, bis die Fällung vollständig ist. Das abfiltrierte- Produkt wird nitratfrei gewaschen, getrocknet und 4 Stunden bei 400' caleiniert. Der Katalysator wird durch Reduktion mit Wasserstoff bei etwa 3oo' aktiviert.
  • Wird das Verfahren in kontinuierlicher Arbeitsweise durchgeführt, so ist es vorzuziehen, das Dihydropyran und das Wasser z. B. als Emulsion einem Vorerhitzer zuzuführen, um beide auf Reaktionstemperatur zu bringen und sie dann in die Reaktionszone einzuführen. Vorzugsweise füllt in an auch das Reaktionsgefäß mit dem Katalysator nach dein Zwischenraumprinzip, d. h. mit abwechselnden Schichten des Katalysators und einem inerten Material, das dazu dient, um die Hitze zu verteilen, z. B. Ouarzbrocken oder kleinen zylindrischen Füllkörpern.
  • Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert, in denen die Teile, sofern nicht anders angegeben, Gewichtsteile bedeuten. Beispiel i Man fÜllt 400 g Dihydropyran, ioo g Wasser und 4ot-, eines granulierten porigen Kupferkatalysators in einen Autoklav von 1 1 Fassungsvermögen, der aus einem Chromstahlrohr besteht, das elektrisch heizbar ist. Der Autoklav wird verschlossen und die . Luft mit Hilfe von Stickstoff herausgespült, worauf Wasserstoff bei Zimmertemperatur eingeleitet wird, bis der Druck ioo Atmosphären beträgt. Die Heizvorrichtung wird dann eingeschaltet und die Temperatur auf :2oo' und der Druck auf CtWa 20o Atmosphären gesteigert. Die Absorption von Wasserstoff beginnt deutlich bei etwa 2oo', worauf man den Druck auf etwa 15o Atmosphären fallen läßt. Die Reaktion wird dann 6 Stunden lang bei einer Temperatur Von 200' und einem Druck Von 225 bis .250 Atmosphären fortgesetzt, worauf die Absorption von Wasserstoff aufhört. Der Autoklav wird abgekühlt und entspannt, das Reaktionsprodukt vom Katalysator befreit und destilliert. Man erhält 1, 5-Pentandiol in einer Ausbeute von etwa go II/o der theoretisch zu erwartenden Ausbeute.
  • Beispiel 2 Man fÜllt 400 g Dihydropyran, ioo g Wasser und 40 9 eines Kupfer-Barium-Chromit-Katalysators in den im Beispiel i beschriebenen Autoklav und führt das Verfahren in der gleichen Weise unter Anwendung ähnlicher Temperaturen und Drucke durch. Die Absorption von Wasserstoff hört nach 6 Stunden auf. Durch Destillation des filtrierten Produkts erhält man i, 5-Pentandiol in einer Ausbeute von etwa 8o % der theoretischen Ausbeute.
  • Beispiel 3 Mal' fÜllt 400 g Dihydropyran, ioo g Wasser und 4o g eines aktivierten pulverförmigen Raneykupfers in den im Beispiel i beschriebenen Autoklav und führt das gleiche Verfahren unter Anwendung ähnlicher Temperaturen und Drucke durch. Nach 6ständigem Arbeiten hört die Absorption von Wasserstoff auf. Durch Destillation des filtrierten Produkts erhält man i, 5-Pentandiol in einer Ausbeute von etwa 85 % der theoretischen Ausbeute.
  • B e i S P i e 1 4 Man leitet eine Emulsion aus 4 Teilen Dihydropyran, die in i Teil Wasser mit Hilfe von Türkischrotöl dispergiert sind, kontinuierlich in einen Vorerliitzer unter einem Druck von 25o Atmosphären Wasserstoff und anschließend in einen gefüllten Konverter bei :2oo' mit einer Durchsatzgeschwindigkeit der Flüssigkeit von 0,3 1 pro Liter Katalysatorvolumen pro Stunde, berechnet auf Dihydropyran. Das Reaktionsgefäß, das eine Länge von 3 m und einen Durchmesser von 5 cm aufwies, bestand aus Chromstahl, wurde elektrisch geheizt und war mitGranalien aus porigem Kupfer von 6,3 mm Größe gefüllt, wobei abwechselnde Schichten aus Katalysatormaterial und Ouarzbrocken angeordnet sind und die Gesamtvolumen dieser Schichten 4 bzw. 2 1 betragen. Die Endgasmenge betrug 5 cbm pro Stunde. Durch Destillation des Reaktionsproduktes wurde I, 5-Pentandiol in 751/oiger Ausbeute erhalten.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von i, 5-Pentandiol, dadurch gekennzeichnet, daß man 2, 3-Dihydropyran in flüssiger Phase mit Wasser und Wasserstoff bei Temperaturen von i5o bis 400', vorzugsweise 25o bis 275', und einem erhöhten Druck von mindestens 3o Atmosphären, vor-ZUgSWeiSe 23o bis 25o Atmosphären, in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators zur Umsetzung bringt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch ge- kennzeichnet, daß als Hydrierungskatalysator ein kupferhaltiger Katalysator, und#zwar poriges Kupferaluminium, Kupfer - Skelett - Katalysatoren, geschmolzene Kupferkatalysatoren in metallischer Form, Kupferchromit einschließlich Kupferbariumchromit und Kupferkaliumchromit, Kupfer, auf Kieselgur niedergeschlagen, oder Kupfer, auf Titandioxyd niedergeschlagen, verwendet werden. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator Nickel-auf-Kieselgur, Nickelchromit, Aluminiumchromit oder Silber oder Beryllium enthaltende Katalysatoren verwendet werden. 4. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in kontinuierlicher Arbeitsweise gearbeitet wird. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dihydropyran und das Wasser vor dem Eintritt in die Hauptreaktionszone vorerhitzt werden. 6. Verfahren näch Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dihydropyran und das Wasser in Gegenwart von Wasserstoff unter erhöhten Temperaturen und Drucken vor dem Eintritt in die Hauptreaktionszone vorerhitzt werden.
DEP1356A 1945-05-25 1949-01-06 Verfahren zur Herstellung von 1, 5-Pentandiol Expired DE874767C (de)

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