EP1155166A1 - Verfahren zur herstellung von 2,2,3,3-tetramethoxypropanol - Google Patents

Verfahren zur herstellung von 2,2,3,3-tetramethoxypropanol

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Publication number
EP1155166A1
EP1155166A1 EP00902640A EP00902640A EP1155166A1 EP 1155166 A1 EP1155166 A1 EP 1155166A1 EP 00902640 A EP00902640 A EP 00902640A EP 00902640 A EP00902640 A EP 00902640A EP 1155166 A1 EP1155166 A1 EP 1155166A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
steel
methanol
tetramethoxypropyl
alcohol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00902640A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg Botzem
Hagen Jaedicke
Hermann Pütter
Kerstin Schierle-Arndt
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.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B3/00—Electrolytic production of organic compounds
    • C25B3/20—Processes
    • C25B3/23—Oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B3/00—Electrolytic production of organic compounds
    • C25B3/01—Products
    • C25B3/07—Oxygen containing compounds

Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of 2, 2, 3, 3 -tetramethoxypropanol by electrochemical oxidation of methylglyoxaldimethylacetal using a mixture containing methanol and water as the electrolysis medium and a cathode made of iron, steel, platinum or zinc.
  • the invention was therefore based on the object of providing a process which enables the preparation of 2, 2, 3, 3 tetramethoxypropanol with high selectivity, conversion and yield.
  • the electrolysis liquid contains water, preferably in amounts of 0.1 to 5% by weight.
  • auxiliary electrolyte is added to ensure that the electrolysis liquid has sufficient conductivity.
  • Suitable auxiliary electrolytes are preferably halogen-containing compounds, for example elemental halogen, alkyl halides, hydrogen halides and preferably salts of the halides, particularly preferably iodides and bromides.
  • the salts of the halides are especially ammonium halides, e.g. Ammonium bromide or ammonium iodide or tetrabutylammonium iodide or metal halides, preferably alkali metal halides such as sodium bromide, sodium iodide, potassium iodide or potassium bromide are preferred.
  • the electrolysis liquid preferably has the following composition:
  • methylglyoxaldimethylacetal 50 to 98.8 preferably 70 to 95% by weight of methanol 0.1 to 5, preferably 0.5 to 3% by weight of an auxiliary electrolyte and
  • the reaction according to the invention is preferably carried out at current densities of 0.5 to 25 A / dm 2 and at temperatures from -20 to 60 ° C., preferably 0 to 40 ° C.
  • pressure is generally not critical. In general, the process is carried out at pressures of 0.1 to 10 bar, preferably at normal pressure. High pressures are particularly suitable at high reaction temperatures.
  • Suitable anode materials are, for example, noble metals such as platinum or oxides such as ruthenium and chromium oxide or RuO x Ti x mixed oxides and preferably graphite.
  • iron, steel, platinum or zinc 20 are used as cathodes.
  • the steel can be both unalloyed steel and higher-alloy steel with additives such as chrome, manganese, boron or stainless steel.
  • the term iron is not only elemental iron but the well-known types of iron, which are more or less Si, Mn, 25 S, P as further alloy components and also additions of Al, Cr, Mn, Mo, Ni, Ta, Ti, Vn, Contain Si, Co, and other common alloy components.
  • V is particularly preferably 2 A-, VA steel.
  • the method according to the invention can be carried out in the generally customary electrolysis cells, for example in undivided flow cells, e.g. undivided plate frame - cells -.
  • the electrolysis is stopped when a conversion 35 of approximately 100% is reached.
  • the electrolysis liquid is worked up by the methods generally used in organic chemistry, for example by distillation.
  • Undivided plate-frame cell 6 mm electrode spacing anode Sigraflex cathode: steel of type 1.4301 total electrode area: 2.56 dm 2

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Verfahren zur Herstellung von 2,2,3,3-Tetramethoxypropanol durch elektrochemische Oxidation von Methylglyoxaldimethylacetal unter Verwendung von einer Mischung aus Methanol, Wasser und einen Hilfselektrolyten als Elektrolysemedium und einer Kathode aus Eisen, Stahl, Platin oder Zink.

Description

Verfahren zur Herstellung von 2 , 2 , 3 , 3 -Tetramethoxypropanol
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 2 , 2 , 3 , 3 -Tetramethoxypropanol durch elektrochemische Oxidation von Methylglyoxaldimethylacetal unter Verwendung von einer Mischung enthaltend Methanol und Wasser als Elektrolysemedium und einer Kathode aus Eisen, Stahl, Platin oder Zink.
Aus der EP-A-460 451 ist es bekannt, α-Hydroxymethylketale durch elektrochemische Oxidation von CarbonylVerbindung mit Alkoholen herzustellen. Im Rahmen einer Liste, die geeignete α-Hydroxyme- thylketale nennt, ist auch das 2 , 2 , 3 , 3 -Tetramethoxypropanol aufgeführt. In dieser Schrift wird als Kathodenmaterial neben anderen vor allem Graphit empfohlen. Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung derartiger Kathoden im Falle vieler -Hydroxyethylace- talen zu guten Ergebnissen insbesondere Ausbeuten und Selektivi- täten führt. Im Falle der Herstellung von 2 , 2 , 3 , 3 -Tetramethoxypropanol erwies es sich jedoch, daß nur bestimmte der in dieser Schrift genannten Kathodenmaterialien zu befriedigenden Ausbeuten führen.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, das die Herstellung von 2 , 2 , 3 , 3 -Tetramethoxypropanol mit hoher Selektivität, Umsatz und Ausbeute ermöglicht.
Die Elektrolyseflüssigkeit enthält neben den Ausgangsverbindungen Methanol und Methoxyglyoxaldimethylacetal Wasser, bevorzugt in Mengen von 0,1 bis 5 Gew.-%.
Damit die Elektrolyseflüssigkeit eine ausreichende Leitfähigkeit aufweist, wird sie mit einem Hilfelektrolyten versetzt. Als Hilfselektrolyte eignen sich bevorzugt halogenhaltige Verbindungen, beispielsweise elementares Halogen, Alkylhalogenide, Halogenwasserstoffe und bevorzugt Salze der Halogenide, besonders bevorzugt Iodide und Bromide. Unter den Salzen der Halogenide sind insbesondere Ammoniumhalogenide, z.B. Ammoniumbromid oder Ammo- niumiodid oder Tetrabutylammoniumiodid oder Metallhalogenide, bevorzugt Alkalimetallhalogenide wie Natriumbromid, Natriumiodid, Kaliumiodid oder Kaliumbromid bevorzugt.
Bevorzugt hat die Elektrolyseflüssigkeit folgende Zusammenset - zung:
1 bis 49, vorzugsweise 5 bis 30 Gew. -% Methylglyoxaldimethylacetal 50 bis 98,8, vorzugsweise 70 bis 95 Gew.- Methanol 0,1 bis 5, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-% eines Hilfselektrolyten und
0,1 bis 5, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew. -% Wasser. 5
Vorzugsweise nimmt man die erfindungsgemäße Umsetzung bei Stromdichten von 0,5 bis 25 A/dm2 und bei Temperaturen von -20 bis 60°C, bevorzugt 0 bis 40°C vor.
10 Die Wahl des Druckes ist im allgemeinen unkritisch. Im allgemeinen wird das Verfahren bei Drücken von 0,1 bis 10 bar, bevorzugt bei Normaldruck ausgeübt. Hohe Drücke eignen sich insbesondere bei hohen Reaktionstemperaturen.
15 Als Anodenmaterialien eignen sich beispielsweise Edelmetalle wie Platin oder Oxide wie Ruthenium- und Chromoxid oder RuOxTix- Mischoxide und bevorzugt Graphit.
Als Kathoden werden solche aus Eisen, Stahl, Platin oder Zink 20 eingesetzt. Bei dem Stahl kann es sich sowohl um unlegierten Stahl als auch um höherlegierten Stahl mit Zusätzen wie Chrom, Mangan, Bor oder Edelstahl handeln. Unter den Begriff Eisen ist nicht nur elementares Eisen sondern die bekannten Eisensorten, die als weitere Legierungsbestandteile mehr oder weniger Si, Mn, 25 S, P und außerdem noch Zusätze von AI, Cr, Mn, Mo, Ni, Ta, Ti, Vn, Si, Co, und andere übliche Legierungsbestandteile enthalten, in Betracht. Besonders bevorzugt ist V2A- , VA-Edelstahl .
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in den allgemein üblichen 30 Elektrolysezellen durchgeführt werden, also beispielsweise in ungeteilten Durchflußzellen, z.B. ungeteilten Platten-Rahmen - Zel - len.
Im allgemeinen wird die Elektrolyse abgebrochen, wenn ein Umsatz 35 von annähernd 100% erreicht ist. Die Aufarbeitung der Elektrolyseflüssigkeit erfolgt nach den in der organischen Chemie allgemein üblichen Verfahren, also beispielsweise durch Destillation.
Experimenteller Teil 40 Herstellung von 2 , 2 , 3 , 3 -Tetramethoxypropanol
Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)
Ungeteilte bipolare Plattenstapelzelle 45 10 Spalte, 0,5 mm Spaltabstand Anode: Graphit Kathode: Graphit Gesamtelektrodenflache: 29,2 dm2
Ansatz :
450 g Methylglyoxaldimethylacetal 45 g Kaliumiodid 15 g Wasser 2490 g Methanol
Stromstärke: 5 A
Dauer : 5 h
Temperatur : ca. 30°C
Umsatz : > 99%
Ausbeute: 24,6 %
Beispiel 2
Ungeteilte Platten-Rahmen-Zelle 6 mm Elektrodenabstand Anode: Sigraflex Kathode: Stahl des Typs 1.4301 Gesamtelektrodenflache: 2,56 dm2
Ansatz :
75 g Methylglyoxaldimethylacetal 7,5 g Kaliumiodid 0,5 g Wasser 417 g Methanol
Stromstärke : 6,4 A Dauer: 6,8 h
Temperatur: ca. 20°C
Umsatz : 98, 1%
Ausbeute : 69,9 %

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von 2, 2, 3 , 3 -Tetramethoxypropanol durch elektrochemische Oxidation von Methylglyoxaldimethylacetal unter Verwendung von einer Mischung enthaltend Methanol, Wasser und einen Hilfselektrolyten als Elektrolysemedium und einer Kathode aus Eisen, Stahl, Platin oder Zink.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrolysemedium 0,1 bis 5 Gew. -% Wasser enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrolysemedium einen halogenhaltigen Hilfselektrolyten enthält.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Hilfselektrolyt Jodide oder Bromide einsetzt.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrolysemedium folgende Zusammensetzung aufweist:
1 bis 49 Gew. -% Methylglyoxaldimethylacetal - 50 bis 98,8 Gew.- Methanol
0,1 bis 5 Gew.-% Hilfselektrolyt und 0, 1 bis 5 % Wasser.
EP00902640A 1999-02-06 2000-01-29 Verfahren zur herstellung von 2,2,3,3-tetramethoxypropanol Withdrawn EP1155166A1 (de)

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