EA000280B1

EA000280B1 - Способ получения сложных алкиловых эфиров 3-пентеновой кислоты

Info

Publication number: EA000280B1
Application number: EA199700255A
Authority: EA
Inventors: Эрнст Ланггут; Регина Шнайдер; Фердинанд Липперт; Артур Хён
Original assignee: Басф Акциенгезельшафт
Priority date: 1995-03-22
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 1999-02-25
Also published as: HUP9802187A2; TR199700998T1; DE19510324A1; BG101907A; CN1075805C; HUP9802187A3; CZ290599B6; JP3815795B2; TW407148B; PL183538B1; CZ297197A3; BG62848B1; EA199700255A1; CA2214381A1; CN1179145A; AU5144596A; ES2148740T3; EP0815070B1; CA2214381C; KR100406220B1

Description

Настоящее изобретение относится к технологии производства сложных эфиров алкенкарбоновых кислот, более конкретно, к способу получения сложных алкиловых эфиров 3пентеновой кислоты путем каталитического карбонилирования алкокси-бутенов.

Известен способ получения сложных алкиловых эфиров алкенкарбоновой кислоты, например, пентеновой кислоты, путем карбонилирования простых аллиловых эфиров, например метил-т-бутенилового эфира, при повышенной температуре и под давлением в присутствии палладиево-медного катализатора и последующего разделения реакционной смеси добавлением хлоридов в количестве не менее 25 мол.%, в расчете на исходный эфир (см. заявку ЕР № 0 217 407, кл. С 07С 67/36, 69/33, 1987).

Недостатком известного способа является потеря катализатора в результате отделения металлического палладия и образования целевого продукта в виде смеси с изомерными формами.

Наиболее близким изобретению является способ получения сложных алкиловых эфиров

3-пентеновой кислоты путем карбонилирования алкоксибутенов [в присутствии катализатора] и в среде растворителя при температуре 50-250°С и давлении 0,68-20,6 Мпа [в присутствии катализатора] на основе родия и галоидсодержащего промотора (см. патент США № 5 166 421, кл. С 07С 67/36, 69/33, 1992).

Недостатком известного способа является получение целевого продукта в виде смеси с изомерными формами.

Задачей изобретения является разработка способа позволяющего получать сложные алкиловые эфиры 3-пентеновой кислоты с как можно меньшей долей изомерных сложных алкиловых эфиров 2- и 4-пснтсновой кислоты в умеренных условиях.

Поставленная задача решается предлагаемым способом получения сложных алкиловых эфиров 3-пентеновой кислоты путем карбонилирования алкоксибутенов в среде растворителя [при повышенной температуре и под давлением] в присутствии катализатора на основе благородного металла [при повышенной температуре и под давлением], заключающимся в том, что используют смесь алкоксибутенов с 1-10 атомами углерода, включающую транс- и цисизомеры, которую подвергают взаимодействию с окисью углерода при температуре от 60 до 140°С и парциальном давлении окиси углерода в диапазоне от 3 до 30 МПа в присутствии катализатора на основе палладия.

В качестве смеси алкоксибутенов используют смесь транс-1-метокси-2-бутена и цис-1метокси-2-бутена или смесь 3-метокси-1-бутена, транс-1-метокси-2-бутена и цис-1-метоксибутена.

Исходные алкоксибутены можно получать известными методами, например путем катализируемого кислотой присоединения спирта к бутадиенам.

В качестве катализатора предпочтительно применяют соединения палладия со степенью окисления 0, +1 или +2, которые могут иметься в виде солей палладия или комплексов палладия, в частности дихлорид палладия, PdCl₂ ^нзонитрил)₂, РбС1₂(ацетонитрил)₂, Pd(OAc)₂, бисаллилхлорпалладиевые комплексы и дихлордифосфинпалладиевые комплексы. Соответствующие соединения широко известны специалисту.

Молярное соотношение соединения палладия и смеси алкоксибутенов составляет, как правило, в диапазоне от 0,1:1 до 10:1, предпочтительно от 0,5:1 до 5:1.

Предлагаемый способ можно проводить в присутствии добавки, выбранной из группы, включающей хлориды, кислоты, азотосодержащие и фосфорсодержащие лиганды, при молярном соотношении к катализатору, составляющем от 0,1 до 10.

В качестве хлоридов предпочтительно используют хлориды щелочного металла, хлориды щелочно-земельного металла, хлориды переходного металла, хлориды четвертичного аммония и хлориды фосфония, такие как, например, хлорид лития, хлорид натрия, хлорид калия, предпочтительно хлорид натрия, дихлорид магния, дихлорид кальция, дихлорид стронция, дихлорид бария, предпочтительно дихлорид кальция, дихлорид меди, хлорид серебра, трихлорид золота, предпочтительно дихлорид меди, а также соединения общей формулы R^!R²R³R⁴NCl, R^!R²R³R⁴PCl или (R⁵)3N=P=N(R⁵)3, при этом R¹ - R⁴ одинаковы или различны и означают алифатические группы с 1-10 атомами углерода, предпочтительно 48 атомами углерода, и/или незамещенные или замещенные арильные группы, R⁵ означает арильную группу с 6-10 атомами углерода, незамещенную или замещенную алькильными группами, алкоксильными группами или алкоксикарбонильными группами с 1-4 атомами углерода или галогеном, предпочтительно применяют хлорид тетрабутиламмония, хлорид тетрабутилфосфония и хлорид бис-(трифенилфосфин)иминия.

В качестве кислот предпочтительно используют неорганические и органические протонные кислоты, такие как, например, соляная кислота, серная кислота, фосфорная кислота, тетрафторборная кислота или сульфокислоты, такие как метансульфокислота и паратолуолсульфокислота, или кислоты Люиса как, например, комплекс бортрифторида и диэтилового эфира, а также трихлорид алюминия.

В качестве соединения фосфора предпочтительно применяют фосфины общей формулы R⁶R⁷R⁸P, при этом R⁶ - R⁸ одинаковы или различны и означают алифатические группы с 1-10 атомами углерода, предпочтительно 4-8 атома3 ми углерода, незамещенные или замещенные арильные или незамещенные или замещенные гетероарильные группы с 6-10 атомами углерода, предпочтительно фенильные, пиридильные и пиримидильные группы. В качестве примеров можно назвать трифенилфосфин, трициклогексилфосфин, трис-(2-метоксифенил)-фосфин, трис-(3 -метоксифенил)-фосфин, трис-(4метоксифенил)-фосфин и 2-дифенилфосфинопиридин.

В качестве соединений фосфора можно также применять полидентатные хелатные лиганды как бис-(дифенилфосфино)-метан, 1,2бис(дифенилфосфино)-этан, 1,3 -бис-(дифенилфосфино)-пропан, 1,4-бис-(дифенилфосфино)бутан, 1,2-бис-(дифенилфосфино)-этан и бис(ди-трет-бутилфосфино)-метан.

Предпочтительное молярное соотношение добавки к палладию выбирают в диапазоне предпочтительно от 0.5 до 4.

Карбонилирование согласно изобретению предпочтительно осуществляют при температуре от 80 до 120°С и парциальном давлении окиси углерода в диапазоне от 5 до 15 МПа. Процесс можно проводить непрерывно или периодически.

В качестве растворителя применяют, например,

- алифатические, циклоалифатические или ароматические спирты с 1-10 атомами углерода, предпочтительно 1-4 атомами углерода, предпочтительно используют такие спирты ROH. остаток RO которых соответствует остатку RO алкоксильного остатка с 1-10 атомами углерода применяемого алкоксибутена, предпочтительно метанол, этанол, н-пропанол и н-бутанол;

- алифатические или ароматические нитрилы с 2-10 атомами углерода, предпочтительно бензонитрил, ацетонитрил, нитрил пропионовой кислоты;

- мочевины с 5-15 атомами углерода, предпочтительно тетраметилмочевина, диметилэтиленмочевина, диметилпропиленмочевина;

- амиды кислоты с 3-10 атомами углерода, предпочтительно диметилформамид, дибутилформамид, диметилацетамид, БГ-метил-2пирролидон;

- сложные эфиры карбаминовой кислоты с

4-13 атомами углерода как 3-метил-2 оксазолидинон,

- углеводороды с 5-10 атомами углерода как бензол и толуол,

- простой эфир с 2-16 атомами углерода как простой метил-трет-бутиловый эфир, простой дифениловый эфир, а также их смеси.

Весовое соотношение растворителя и смеси алкоксибутенов выбирают, как правило, в диапазоне от 0.5:1 до 15:1. предпочтительно от 2:1 до 10:1.

Получаемые согласно изобретению сложные алкиловые эфиры 3-пентеновой кислоты представляют собой важные промежуточные соединения для получения, например, адипиновой кислоты, капролактама и капролактона, а также их полимеров и сополимеров. как например полиамида-6 и полиамида-66.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами, в которых все выходы определяются с помощью газовой хроматографии. При этом сложного эфира 4-пентеновой кислоты не было найдено. В примерах 1-19 образуется менее 2% сложного эфира 2пентеновой кислоты в пересчете на соответствующий сложный эфир 3-пентеновой кислоты.

Пример 1. К смеси 61.48 ммоль 3-метокси1- бутена, 48.72 ммоль транс-1-метокси-2-бутена, 5.8 ммоль цис-1-метокси-2-бутена, 5.6 ммоль дихлорида палладия и 45 г метанола в автоклаве емкостью 300 мл при комнатной температуре добавляют окись углерода под давлением 10 МПа. Затем нагревают до температуры 80°С и перемешивают в течение 5 ч при данной температуре и установившемся собственном давлении (12 МПа). Затем охлаждают до комнатной температуры и давление доводят до атмосферного давления. Выход сложного метилового эфира 3-пентеновой кислоты составляет 60%.

Примеры 2-4. К смеси 53.0 ммоль 3метокси-1-бутена, 42.0 ммоль транс-1-метокси2- бутена, 5.0 ммоль цис-1-метокси-2-бутена, 2.5 ммоль дихлорида палладия и 40 г растворителя (см. табл.1) в автоклаве емкостью 300 мл при комнатной температуре добавляют окись углерода под давлением 5 МПа. Затем нагревают (температуру см. в табл. 1) и перемешивают в течение 5 ч при данной температуре и давлении 10 МПа. Затем охлаждают до комнатной температуры и давление доводят до атмосферного давления. Выход сложного метилового эфира 3пентеновой кислоты приведен в табл. 1.

Таблица 1

Пример №	Растворитель	Темпе- ратура, °C	Выход, %
2	Диметилпро- пиленмочевина	80	57
3	Бензонитрил	100	61
4	Смесь метанола и бензонитрила в соотношении 1:1	100	61

Примеры 5-18. К смеси 53.0 ммоль 3метокси-1-бутена, 42.0 ммоль транс-1-метокси2-бутена, 5.0 ммоль цис-1-метокси-2-бутена, 2.5 ммоль дихлорида палладия, 2.5-10 ммоль добавки (см. табл.2) и 40 г растворителя (см. табл.2) в автоклаве емкостью 300 мл при комнатной температуре добавляют окись углерода под давлением 10 МПа. Затем нагревают до 100°С и перемешивают в течение 5 ч при данной темпера5 туре и установившемся собственном давлении (<13 МПа). Затем охлаждают до комнатной температуры и давление доводят до атмосферного давления. Выход сложного метилового эфира 3-пентеновой кислоты также приведен в табл.2.

Таблица 2

Пример №	Растворитель	Добавка (моль на моль палладия)	Вы- ход, %
5	Бензонитрил	CuCl2 (1)	75
6	Бензонитрил	А1С1₃(1)	72
7	Бензонитрил	ВщРО (2)	39
8	Бензонитрил	Bu₄NCl (1)	60
9	Бензонитрил	Ph₂PPy, MSS (1/1)	74
10	Бензонитрил	Ph₂PPy, MSS (4/4)	56
11	N-метилпирро- лидон	Bu4NCl (1)	71
12	N-метилпирро- лидон	Рф-СНэОСЛОэ (1)	77
13	N-метилпирро- лидон	Ph₂PPy, p-TosOH (4/4)	63
14	3-метил-2- оксазолидинон	Ph2PPy, MSS (4/4)	58
15	3-метил-2- оксазолидинон	Bu4NCl (1)	73
16	Тетраметилмо- чевина	Ph2PPy, MSS (4/4)	58
17	Диметилпро- пиленмочевина	Ph2PPy, MSS (4/4)	57
18	Диметилаце- тамид	Bu4NCl (1)	64

Ph₂PPy = 2-дифенилфосфинопиридин MSS = метансульфокислота

Пример 19. К смеси 26,5 ммоль 3-метокси1-бутена, 21 ммоль транс-1-метокси-2-бутена, 2,5 ммоль цис-1-метокси-2-бутена, 2,5 ммоль Pd(OAc)₂, 5 ммоль 1,4-бис-(дифенилфосфино)бутана и 50 г толуола в автоклаве емкостью 300 мл при комнатной температуре добавляют окиси углерода под давлением 10 МПа. Затем нагревают до 110°С и перемешивают в течение 20 ч при данной температуре и установившемся собственном давлении (11 МПа). Затем охлаждают до комнатной температуры и давление доводят до атмосферного давления. Выход сложного метилового эфира 3-пентеновой кислоты составляет 35%.

Пример 20. В автоклав емкостью 94 мл с магнитной мешалкой, в котором постоянно поддерживают температуру 100°С с помощью масляной бани, непрерывно подают 5,25 г/ч раствора 48,0 вес.% смеси изомеров метоксибутена (при этом молярное соотношение 3-метокси-1бутена, транс-1-метокси-2-бутена и цис-1метокси-2-бутена составляет 49:45:6) в N-метил2-пирролидоне и 11,9 г/ч раствора катализатора в составе 2,20 вес.% дихлорида палладия и 7,36 вес.% хлорида тетрабутиламмония в виде гидрата в ]\Г-метил-2-пирролидоне, а также 6 л/ч газообразной окиси углерода. Давление постоянно держат при 100 бар. Через регулировочный клапан непрерывно отводят 21,0 г/ч жидкого продукта. Выход сложного метилового эфира 3пентеновой кислоты составляет 73,6% при степени конверсии, равной 85,5%. Образуется 5,1% сложного метилового эфира 2-пентеновой кислоты. В автоклаве отделения палладия не наблюдается. Жидкий продукт реакции содержит 99 вес.% применяемого палладия в растворенном виде (согласно данным анализа).

Пример 21. Опыт примера 19 повторяют с той лишь разницей, что применяют 9,10 г/ч раствора 48,8 всс.% смеси изомеров метоксибутена (при этом молярное соотношение 3-метокси-1бутена, транс-1-метокси-2-бутена и цис-1метокси-2-бутена составляет 45:50:5) в N-метил2-пирролидоне и 20,6 г/ч раствора катализатора в составе 2,20 всс.% дихлорида палладия и 7,36 вес.% хлорида тетрабутиламмония в виде гидрата в ]\Г-метил-2-пирролидоне. Выход сложного метилового эфира 3-пентеновой кислоты составляет 69,4% при степени конверсии, равной 78,9%. Образуется 3,4% сложного метилового эфира 2-пентеновой кислоты. В автоклаве отделения палладия не наблюдается. В жидком продукте реакции можно найти применяемый палладий количественно в растворенном виде.

Продукт и не прореагировавшее исходное соединение отделяют путем перегонки при 100°С и 30 мбар. Содержащий катализатор остаток перегонки повторно применяют вместо свежего раствора катализатора. После трехкратной рециклизации раствора катализатора вышеописанным образом получают 69,0% сложного метилового эфира 3-пентеновой кислоты и 3,4% сложного метилового эфира 2-пентеновой кислоты при степени конверсии, равной 77,9 %.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения сложных алкиловых эфиров 3-пентеновой кислоты путем карбонилирования алкоксибутенов в среде растворителя в присутствии катализатора на основе благородного металла при повышенной температуре и под давлением, отличающийся тем, что используют смесь алкоксибутенов с 1-10 атомами углерода, включающую транс- и цис-изомеры, которую подвергают взаимодействию с окисью углерода при температуре от 60 до 14()°С и парциальном давлении окиси углерода в диапазоне от 3 до 30 МПа в присутствии катализатора на основе палладия.
2. Способ по π. 1, отличающийся тем, что используют смесь транс-1-метокси-2-бутена и цис-1 -метокси-2-бутена.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют смесь 3-метокси-1-бутена, транс-1метокси-2-бутена и цис-1-метокси-2-бутена.
4. Способ по п. 1-3, отличающийся тем, что карбонилирование осуществляют в присутствии добавки, выбранной из группы, включающей хлориды, кислоты, азотосодержащие и фосфорсодержащие лиганды, при молярном соотношении к катализатору, составляющем от 0,1 до 10.