EP1265829A1 - Verfahren zur dehydratisierung organischer verbindungen in einem mikroreaktor - Google Patents

Verfahren zur dehydratisierung organischer verbindungen in einem mikroreaktor

Info

Publication number
EP1265829A1
EP1265829A1 EP01921296A EP01921296A EP1265829A1 EP 1265829 A1 EP1265829 A1 EP 1265829A1 EP 01921296 A EP01921296 A EP 01921296A EP 01921296 A EP01921296 A EP 01921296A EP 1265829 A1 EP1265829 A1 EP 1265829A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
microreactor
acid
particularly preferably
mixture
chloride
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Withdrawn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
EP01921296A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hanns Wurziger
Guido Pieper
Norbert Schwesinger
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.)
Merck Patent GmbH
Original Assignee
Merck Patent GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Merck Patent GmbH filed Critical Merck Patent GmbH
Publication of EP1265829A1 publication Critical patent/EP1265829A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0093—Microreactors, e.g. miniaturised or microfabricated reactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B35/00—Reactions without formation or introduction of functional groups containing hetero atoms, involving a change in the type of bonding between two carbon atoms already directly linked
    • C07B35/06—Decomposition, e.g. elimination of halogens, water or hydrogen halides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B43/00—Formation or introduction of functional groups containing nitrogen
    • C07B43/08—Formation or introduction of functional groups containing nitrogen of cyano groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00—Preparation of carboxylic acid nitriles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00873—Heat exchange
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/0095—Control aspects
    • B01J2219/00984—Residence time

Definitions

  • the present invention relates to a method for dehydrating organic compounds to unsaturated compounds.
  • the object of the present invention is therefore to provide a process for the dehydration of organic compounds to unsaturated compounds which avoids the disadvantages mentioned above.
  • This process should in particular be able to be carried out in a simple, reproducible manner with increased safety for humans and the environment and with good yields, and the reaction conditions should be very easy to control.
  • This object is surprisingly achieved by the process according to the invention for dehydrating organic compounds to unsaturated compounds, in which at least one organic compound in liquid or dissolved form is mixed with at least one dehydrating agent in liquid or dissolved form in at least one microreactor, and reacts during a residence time and the dehydrated compound is optionally isolated from the reaction mixture.
  • individual organic compounds or mixtures of at least two of these compounds can be dehydrated by the claimed process.
  • Individual organic compounds are preferably used in the process according to the invention.
  • a microreactor in the sense of the invention is a reactor with a volume ⁇ 1000 ⁇ i in which the liquids and / or solutions are intimately mixed at least once.
  • the volume of the microreactor is preferably ⁇ 100 ⁇ l, particularly preferably ⁇ 50 ⁇ l.
  • the microreactor is preferably produced from thin, interconnected silicon structures.
  • the microreactor is preferably a miniaturized flow reactor, particularly preferably a static micromixer.
  • the microreactor is very particularly preferably a static micromixer, as is described in the patent application with the international publication number WO 96/30113, which is hereby introduced as a reference and is considered part of the disclosure.
  • Such a microreactor has small channels in which liquids and / or chemical compounds present in solutions are mixed with one another by the kinetic energy of the flowing liquids and / or solutions.
  • the channels of the microreactor preferably have a diameter of 10 to 1000 ⁇ m, particularly preferably 20 to 800 ⁇ m and very particularly preferably 30 to 400 ⁇ m.
  • liquids and / or solutions are preferably so in the
  • the microreactor can preferably be tempered.
  • the microreactor is preferably connected via an outlet to at least one residence zone, preferably a capillary, very particularly preferably a temperature-controllable capillary.
  • the liquids and / or solutions are passed into this residence zone or capillary after they have been mixed in the microreactor in order to extend their residence time.
  • the residence time in the sense of the invention is the time between the mixing of the starting materials and the working up of the resulting reaction solution for the analysis or isolation of the desired product (s).
  • the required residence time in the process according to the invention depends on various parameters, such as temperature or reactivity the educts. It is possible for the person skilled in the art to adapt the residence time to these parameters and thus to achieve an optimal course of the reaction.
  • the residence time of the reaction solution in the system used can be set by selecting the flow rate of the liquids and / or solutions used.
  • the reaction mixture is likewise preferably passed through two or more microreactors connected in series. This ensures that the residence time is extended even at an increased flow rate and the components used in the dehydration reaction are reacted in such a way that an optimal product yield of the desired dehydrated unsaturated compound (s) is achieved.
  • reaction mixture is passed through two or more microreactors arranged in parallel in order to increase the throughput.
  • the number and the arrangement of the channels in one or more microreactor (s) are varied in such a way that the residence time is lengthened so that an optimal yield of the desired dehydrated material is also obtained here at an increased flow rate unsaturated compound (s) is reached.
  • the residence time of the reaction solution in the microreactor is preferably ⁇ 15 hours, particularly preferably ⁇ 3 hours, very particularly preferably ⁇ 1 hour.
  • the process according to the invention can be carried out in a very wide temperature range, which is essentially due to the temperature resistance of the materials used for the construction of the microreactor, if appropriate the residence zone, and also further components, such as, for example, connections and seals, and the physical properties of the solutions used and / or Liquids is limited.
  • the process according to the invention is preferably carried out at a temperature of from -100 to +250 ° C., particularly preferably from -78 to +150 ° C., very particularly preferably from 0 to +40 ° C.
  • the process according to the invention can be carried out either continuously or batchwise. It is preferably carried out continuously.
  • Dehydration of organic compounds to unsaturated compounds requires that the dehydration reaction be carried out as far as possible in a homogeneous liquid phase which contains no or only very small solid particles, since otherwise the channels present in the microreactors are blocked.
  • the course of the dehydration reaction in the process according to the invention can be followed and, if necessary, regulated using various analytical methods known to the person skilled in the art.
  • the course of the reaction is preferably followed by chromatography, particularly preferably by gas chromatography, for example by GC-MS, and / or by high-pressure liquid chromatography and, if appropriate, regulated.
  • the course of the reaction is very particularly preferably monitored by high pressure liquid chromatography.
  • the control of the reaction is significantly improved in the process according to the invention compared to known processes.
  • the dehydrated products are optionally isolated.
  • the dehydrated product (s) is (are) isolated by extraction from the reaction mixture.
  • organic compounds known to the person skilled in the art as substrates of dehydrations which dehydrate to form unsaturated compounds can be used as organic compounds in the process according to the invention.
  • the organic compounds are preferably selected from aliphatic, aromatic or heteroaromatic alcohols, amides or aldoximes.
  • unsaturated compounds mean that an unsaturated organic compound is formed by the dehydration or that the unsaturated character of the compound increases if it is already an unsaturated compound. This means that alcohols are dehydrated to alkenes and amides or aldoximes to nitriles.
  • aliphatic (aliphatic) alcohol As aliphatic (aliphatic) alcohol, amide or aldoxime it is possible to use all aliphatic compounds of the substance classes listed above which are known to the person skilled in the art and are suitable as a substrate for dehydrations in which unsaturated compounds are formed. Straight-chain, branched, saturated or unsaturated compounds are also included.
  • Aromatic (aromatic) alcohol, amide or aldoxime which can be used are all aromatic compounds of the substance classes listed above which are known to the person skilled in the art and are suitable as a substrate for dehydrations in which unsaturated compounds are formed.
  • this encompasses compounds and / or derivatives which are monocyclic and / or polycyclic homoaromatic Have basic structure or a corresponding substructure, for example in the form of substituents.
  • heteroaromatic (heteroaromatic) alcohol, amide or aldoxime all heteroaromatic compounds of the substance classes listed above known to the person skilled in the art can be used, which are suitable as substrates for dehydrations in which unsaturated compounds are formed and which contain at least one heteroatom.
  • Heteroaromatic compounds within the meaning of the invention include heteroaromatic compounds and / or their derivatives which have at least one monocyclic and / or polycyclic heteroaromatic backbone or a corresponding partial structure, e.g. in the form of substituents.
  • Heteroaromatic basic structures or partial structures preferably comprise at least one oxygen, nitrogen or sulfur atom.
  • dehydrating agents or mixtures of at least two components known to the person skilled in the art and suitable for dehydrating organic compounds to unsaturated compounds can be used as dehydrating agents in the process according to the invention.
  • a single one is preferred
  • the dehydrating agent is at least one compound selected from acids, acid anhydrides, acid halides, carbodiimides or cyanoformates or a mixture of these dehydrating agents.
  • the preferred acid is p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoroacetic acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, perchloric acid or a mixture of two or more of these acids.
  • Preferred acid anhydrides are acetic anhydride, trifluoroacetic anhydride, Trifluoromethanesulfonic anhydride or a mixture thereof.
  • ethyl cyanoformate is a preferred cyanoformate.
  • Examples of preferred carbodiimides include dicyclohexylcarbodiimide, carbonyldiimidazole or a mixture thereof.
  • the molar ratio of the organic compound used to the dehydrating agent used in the process according to the invention depends on the reactivity of the organic compounds and the dehydrating agent used.
  • the dehydrating agent and the organic compound are used in an equimolar ratio.
  • the dehydrating agent is used in a 1.3 to 10-fold molar excess, based on the organic compound, particularly preferably in a 3-fold to ⁇ -fold excess, very particularly preferably in a 4-fold to ⁇ -fold excess.
  • the selectivity of the reaction itself depends on a number of other parameters, e.g. the concentration of the reagents used, e.g. the temperature, the type of dehydrating agent used or the residence time. It is possible for the person skilled in the art to adapt the various parameters to the respective dehydration reaction in such a way that the desired dehydrated product (s) is (are) obtained.
  • the organic compounds and dehydrating agents used are either themselves liquid or are in dissolved form. If these compounds are not already in liquid form, they must therefore be used before Carrying out the method according to the invention can be dissolved in a suitable solvent.
  • Preferred solvents are halogenated solvents, particularly preferably dichloromethane, chloroform, 1, 2-dichloroethane or 1, 1, 2,2-tetrachloroethane, straight-chain, branched or cyclic paraffins, particularly preferably pentane, hexane, heptane, octane, cyclopentane, cycloheptane or Cyclooctane or straight-chain, branched or cyclic ethers, particularly preferably diethyl ether, methyl tert-butyl ether, tetrahydrofuran or dioxane, aromatic solvents, particularly preferably toluene, xylenes, ligroin or phenyl ether, N-containing heterocyclic solvents, particularly preferably N-methylpyrrolidone , or mixtures of these solvents used.
  • halogenated solvents particularly preferably dichloromethane, chloroform, 1, 2-dich
  • the risk to humans and the environment from escaping chemicals is considerably reduced and thus leads to increased safety when handling hazardous substances.
  • the dehydration of organic compounds by the process according to the invention also enables better control of the reaction conditions, e.g. Reaction time and temperature than is possible in the conventional processes.
  • the temperature can be individually selected and kept constant in each volume element of the system.
  • the course of the dehydration reaction can be regulated very quickly and precisely in the process according to the invention.
  • the dehydrated unsaturated products can be obtained in very good and reproducible yields.
  • the static micromixer was connected via an outlet and an Omnifit medium pressure HPLC connection component (Omnifit, Great Britain) to a Teflon capillary with an inner diameter of 0.49 mm and a length of 1.0 m.
  • the reaction was carried out at room temperature.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dehydratisierung organischer Verbindungen zu ungesättigten Verbindungen.

Description

VERFAHREN ZUR DEHYDRATISIERUNG ORGANISCHER VERBINDUNGEN IN EINEM MIKROREAKTOR
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dehydratisierung organischer Verbindungen zu ungesättigten Verbindungen.
Die Dehydratisierung geeigneter organischer Verbindungen zu ungesättigten Verbindungen ist ein in der chemischen Industrie sehr häufig durchgeführtes Verfahren, dessen große Bedeutung sich auch in zahlreichen Veröffentlichungen zu diesem Thema widerspiegelt.
Die Durchführung von solchen Dehydratisierungen im technischen Maßstab bringt jedoch Sicherheitsprobleme und Gefahren mit sich. Zum einen werden häufig größere Mengen hochgiftige chemische Substanzen eingesetzt, die für sich allein bereits ein erhebliches Risiko für Mensch und Umwelt darstellen, zum anderen können in vielen Fällen die Reaktionsbedingungen nur mit beträchtlichem Aufwand gut kontrolliert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Dehydratisierung organischer Verbindungen zu ungesättigten Verbindungen zur Verfügung zu stellen, das die oben genannten Nachteile vermeidet. Dieses Verfahren soll insbesondere in einfacher, reproduzierbarer Weise mit erhöhter Sicherheit für Mensch und Umwelt sowie mit guten Ausbeuten durchführbar sein und die Reaktionsbedingungen sollen sehr gut kontrollierbar sein. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt überraschenderweise durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Dehydratisierung organischer Verbindungen zu ungesättigten Verbindungen, bei denen wenigstens eine organische Verbindung in flüssiger oder gelöster Form mit wenigstens einem Dehydratisierungsmittel in flüssiger oder gelöster Form in wenigstens einem Mikroreaktor vermischt wird, während einer Verweilzeit reagiert und die dehydratisierte Verbindung gegebenenfalls aus dem Reaktionsgemisch isoliert wird.
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß können einzelne organische Verbindungen oder Gemische aus mindestens zwei dieser Verbindungen nach dem beanspruchten Verfahren dehydratisiert werden. Vorzugsweise werden einzelne organische Verbindungen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt.
Ein Mikroreaktor im Sinne der Erfindung ist ein Reaktor mit einem Volumen < 1000 μi in dem die Flüssigkeiten und/oder Lösungen wenigstens einmal innig vermischt werden. Vorzugsweise beträgt das Volumen des Mikroreaktors < 100 μl, besonders bevorzugt < 50 μl.
Der Mikroreaktor wird bevorzugt aus dünnen, miteinander verbundenen Siliziumstrukturen hergestellt.
Vorzugsweise ist der Mikroreaktor ein miniaturisierter Durchflußreaktor, besonders bevorzugt ein statischer Mikromischer. Ganz besonders bevorzugt ist der Mikroreaktor ein statischer Mikromischer, wie er in der Patentanmeldung mit der internationalen Veröffentlichungsnummer WO 96/30113 beschrieben ist, die hiermit als Referenz eingeführt wird und als Teil der Offenbarung gilt. Ein solcher Mikroreaktor weist kleine Kanäle auf, in denen Flüssigkeiten und/oder in Lösungen vorliegende, chemische Verbindungen durch die kinetische Energie der strömenden Flüssigkeiten und/oder Lösungen miteinander vermischt werden.
Die Kanäle des Mikroreaktors weisen vorzugsweise einen Durchmesser von 10 bis 1000 μm, besonders bevorzugt von 20 bis 800 μm und ganz besonders bevorzugt von 30 bis 400 μm auf.
Vorzugsweise werden die Flüssigkeiten und/oder Lösungen so in den
Mikroreaktor gepumpt, daß sie diesen mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 0,01 μl/min bis 100 ml/min, besonders bevorzugt 1 μl/min bis 1 ml/min durchströmen.
Der Mikroreaktor ist erfindungsgemäß vorzugsweise temperierbar.
Erfindungsgemäß ist der Mikroreaktor vorzugsweise über einen Auslaß mit wenigstens einer Verweilstrecke, vorzugsweise einer Kapillare, ganz besonders bevorzugt einer temperierbaren Kapillare verbunden. In diese Verweilstrecke bzw. Kapillare werden die Flüssigkeiten und/oder Lösungen nach ihrer Durchmischung im Mikroreaktor zur Verlängerung ihrer Verweilzeit geführt.
Die Verweilzeit im Sinne der Erfindung ist die Zeit zwischen der Durchmischung der Edukte und der Aufarbeitung der resultierenden Reaktionslösung zur Analyse bzw. Isolierung der (des) gewünschten Produkte(s).
Die erforderliche Verweilzeit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hängt von verschiedenen Parametern ab, wie z.B. der Temperatur oder der Reaktivität der Edukte. Dem Fachmann ist es möglich, die Verweilzeit an diese Parameter anzupassen und so einen optimalen Reaktionsverlauf zu erzielen.
Die Verweilzeit der Reaktionslösung in dem zum Einsatz kommenden System aus wenigstens einem Mikroreaktor und gegebenenfalls einer Verweilstrecke kann durch die Wahl der Durchflußgeschwindigkeit der eingesetzten Flüssigkeiten und/oder Lösungen eingestellt werden.
Ebenfalls bevorzugt wird das Reaktionsgemisch durch zwei oder mehr in Reihe geschaltete Mikroreaktoren geführt. Hierdurch wird erreicht, daß auch bei erhöhter Durchflußgeschwindigkeit die Verweilzeit verlängert wird und die eingesetzten Komponenten der Dehydratisierungsreaktion so umgesetzt werden, daß eine optimale Produktausbeute der gewünschten dehydratisierten ungesättigten Verbindung(en) erreicht wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Reaktionsgemisch durch zwei oder mehr parallel angeordnete Mikroreaktoren geleitet, um den Durchsatz zu erhöhen.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Zahl und die Anordnung der Kanäle in einem oder mehreren Mikroreaktor(en) so variiert, daß die Verweilzeit verlängert wird, so daß auch hier bei erhöhter Durchflußgeschwindigkeit eine optimale Ausbeute an der (den) gewünschten dehydratisierten ungesättigten Verbindung(en) erreicht wird.
Vorzugsweise beträgt die Verweilzeit der Reaktionslösung im Mikroreaktor, gegebenfalls im Mikroreaktor und der Verweilstrecke < 15 Stunden, besonders bevorzugt < 3 Stunden, ganz besonders bevorzugt < 1 Stunde. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem sehr breiten Temperaturbereich durchgeführt werden, der im wesentlichen durch die Temperaturbeständigkeit der zum Bau des Mikroreaktors, gegebenenfalls der Verweilstrecke, sowie weiterer Bestandteile, wie z.B. Anschlüsse und Dichtungen eingesetzten Materialien und durch die physikalischen Eigenschaften der eingesetzten Lösungen und/oder Flüssigkeiten beschränkt ist. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Temperatur von -100 bis +250 °C, besonders bevorzugt von -78 bis +150 °C, ganz besonders bevorzugt von 0 bis +40 °C durchgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich durchgeführt werden. Vorzugsweise wird es kontinuierlich durchgeführt.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Dehydratisierung organischer Verbindungen zu ungesättigten Verbindungen ist es erforderlich, daß die Dehydratisierungsreaktion möglichst in homogener flüssiger Phase, die keine oder nur sehr kleine Feststoffpartikel enthält, durchgeführt wird, da sonst die in den Mikroreaktoren vorhandenen Kanäle verstopft werden.
Der Reaktionsverlauf der Dehydratisierung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann mit verschiedenen dem Fachmann bekannten analytischen Methoden verfolgt und gegebenenfalls geregelt werden. Vorzugsweise wird der Reaktionsverlauf chromatographisch, besonders bevorzugt durch Gaschromatographie, z.B. durch GC-MS, und/oder durch Hochdruckflüssigkeitschromatographie verfolgt und gegebenenfalls geregelt. Ganz besonders bevorzugt wird der Reaktionsverlauf durch Hochdruckflüssigkeitschromatographie verfolgt. Die Kontrolle der Reaktion ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im Vergleich zu bekannten Verfahren deutlich verbessert. Nach der Reaktion werden die dehydratisierten Produkte gegebenenfalls isoliert. Vorzugsweise wird (werden) das (die) dehydratisierte(n) Produkte durch Extraktion aus dem Reaktionsgemisch isoliert.
Als organische Verbindungen können-bei dem erfindungsgemäßen Verfahren alle dem Fachmann als Substrate von Dehydratisierungen bekannten organischen Verbindungen eingesetzt werden, die unter Bildung von ungesättigten Verbindungen dehydratisieren. Vorzugsweise werden die organischen Verbindungen aus aliphatischen, aromatischen oder heteroaromatischen Alkoholen, Amiden oder Aldoximen ausgewählt.
Im Sinne der Erfindung bedeutet ungesättigte Verbindungen, daß durch die Dehydratisierung eine ungesättigte organische Verbindung gebildet wird oder daß der ungesättigte Charakter der Verbindung zunimmt, falls es sich bereits um eine ungesättigte Verbindung handelt. Damit ist umfaßt, daß Alkohole zu Alkenen und Amide bzw. Aldoxime zu Nitrilen dehydratisiert werden.
Als aliphatischer (aliphatisches) Alkohol, Amid oder Aldoxim können alle dem Fachmann bekannten aliphatischen Verbindungen der vorstehend aufgeführten Substanzklassen eingesetzt werden, die sich als Substrat für Dehydratisierungen eignen, bei denen ungesättigte Verbindungen entstehen. Dabei sind auch geradkettige, verzweigte, gesättigte oder ungesättigte Verbindungen umfaßt.
Als aromatischer (aromatisches) Alkohol, Amid oder Aldoxim können alle dem Fachmann bekannten aromatischen Verbindungen der vorstehend aufgeführten Substanzklassen eingesetzt werden, die sich als Substrat für Dehydratisierungen eignen, bei denen ungesättigte Verbindungen entstehen. Im Sinne der Erfindung werden damit Verbindungen und/oder Derivate umfaßt, die ein monocyclisches und/oder polycyclisches homoaromatisches Grundgerüst oder eine entsprechende Teilstruktur, z.B. in Form von Substituenten, aufweisen.
Als heteroaromatischer (heteroaromatisches) Alkohol, Amid oder Aldoxim können alle dem Fachmann bekannten heteroaromatischen Verbindungen der vorstehend aufgeführten Substanzklassen eingesetzt werden, die sich als Substrat für Dehydratisierungen eignen, bei denen ungesättigte Verbindungen entstehen und die wenigstens ein Heteroatom enthalten. Heteroaromatische Verbindungen im Sinne der Erfindung umfassen heteroaromatische Verbindungen und/oder deren Derivate, die wenigstens ein monocyclisches und/oder polycyclisches heteroaromatisches Grundgerüst oder eine entsprechende Teilstruktur, z.B. in Form von Substituenten, aufweisen. Heteroaromatische Grundgerüste oder Teilstrukturen umfassen bevorzugt wenigstens ein Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefelatom.
Als Dehydratisierungsmittel können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sämtliche, dem Fachmann bekannten, für Dehydratisierungen von organischen Verbindungen zu ungesättigten Verbindungen geeigneten Dehydratisierungsmittel oder Gemische aus mindestens zwei Komponenten eingesetzt werden. Vorzugsweise wird jeweils ein einzelnes
Dehydratisierungsmittel bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Dehydratisierungsmittel wenigstens eine Verbindung ausgewählt aus Säuren, Säureanhydriden, Säurehalogeniden, Carbodiimiden oder Cyanoformiaten oder ein Gemisch aus diesen Dehydratisierungsmitteln. Als Säure wird bevorzugt p-Toluolsulfonsäure, Methansulfonsäure, Trifluoressigsäure, Schwefelsäure, Salzsäure, Perchlorsäure oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Säuren verwendet. Bevorzugte Säureanhydride sind Essigsäureanhydrid, Trifluoressigsäureanhydrid, Trifluormethansulfonsäureanhydrid oder ein Gemisch daraus. Chlorsulfonsäure, Chlorsuifonylisocyanat, Acetylchlorid, Trichloracetylchlorid, p-Toluolsulfonylchlorid, Methansulfonylchlorid, Phosgen, Diphosgen, Triphosgen, Phosphoroxychlorid, Phosphortrichlorid, Phosphortribromid, Hexachlorcyclophosphatnazin, Thionylchlorid oder ein Gemisch daraus sind bevorzugte Säurehalogenide. Ferner ist Ethyl-cyanoformiat ein bevorzugtes Cyanoformiat. Beispiele für bevorzugte Carbodiimide umfassen Dicyclohexylcarbodiimid, Carbonyldiimidazol oder ein Gemisch daraus.
Das molare Verhältnis von eingesetzter organischer Verbindung zu eingesetztem Dehydratisierungsmittel hängt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von der Reaktivität der eingesetzten organischen Verbindungen und der Dehydratisierungsmittel ab. Vorzugsweise wird das Dehydratisierungsmittel und die organische Verbindung in einem äquimolaren Verhältnis verwendet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Dehydratisierungsmittel in einem 1 ,3fachen bis 10fachen molaren Überschuß bezogen auf die organische Verbindung eingesetzt, besonders bevorzugt in einem 3fachen bis δfachen Überschuß, ganz besonders bevorzugt in einem 4fachen bis δfachen Überschuß.
Die Selektivität der Reaktion selbst hängt außer von der Konzentration der eingesetzten Reagenzien von einer Reihe weiterer Parameter, wie z.B. der Temperatur, der Art des verwendeten Dehydratisierungsmittels oder der Verweilzeit, ab. Dem Fachmann ist es möglich, die verschiedenen Parameter auf die jeweilige Dehydratisierungsreaktion so abzustimmen, daß das (die) gewünschte(n) dehydratisierte(n) Produkt(e) erhalten wird (werden).
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es wesentlich, daß die eingesetzten organischen Verbindungen und Dehydratisierungsmittel entweder selbst flüssig sind oder in gelöster Form vorliegen. Sofern diese Verbindungen nicht schon selbst in flüssiger Form vorliegen, müssen sie daher vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst werden. Als Lösungsmittel werden bevorzugt halogenierte Lösungsmittel, besonders bevorzugt Dichlormethan, Chloroform, 1 ,2-Dichlorethan oder 1 ,1 ,2,2-Tetrachlorethan, geradkettige, verzweigte oder cyclische Paraffine, besonders bevorzugt Pentan, Hexan, Heptan, Octan, Cyclopentan, Cycloheptan oder Cyclooctan oder geradkettige, verzweigte oder cyclische Ether, besonders bevorzugt Diethylether, Methyl-tert.- butylether, Tetra hydrofu ran oder Dioxan, aromatische Lösungsmittel, besonders bevorzugt Toluol, Xylole, Ligroin oder Phenylether, N-haltige heterocyclische Lösungsmittel, besonders bevorzugt N-Methylpyrrolidon, oder Gemische dieser Lösungsmittel eingesetzt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Gefahr für Mensch und Umwelt durch austretende Chemikalien erheblich verringert und führt somit zu einer erhöhten Sicherheit beim Umgang mit Gefahrstoffen. Die Dehydratisierung organischer Verbindungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht ferner eine bessere Kontrolle der Reaktionsbedingungen, wie z.B. Reaktionsdauer und Reaktionstemperatur, als dies in den herkömmlichen Verfahren möglich ist. Die Temperatur kann in jedem Volumenelement des Systems individuell gewählt und konstant gehalten werden. Der
Reaktionsverlauf der Dehydratisierung ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr schnell und genau regelbar. Die dehydratisierten ungesättigten Produkte lassen sich so in sehr guten und reproduzierbaren Ausbeuten erhalten.
Besonders vorteilhaft ist auch, daß das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchgeführt werden kann. Hierdurch ist es im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren schneller und kostengünstiger und es ist ohne großen Meß- und Regelungsaufwand möglich, beliebige Mengen der dehydratisierten ungesättigten Verbindungen herzustellen. Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels erläutert. Dieses Beispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und schränkt den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
Beispiel
Dehydratisierung von Benzaldoxim zu Benzonitril
Die Dehydratisierung von Benzaldoxim mit Methansulfonylchlorid erfolgte in einem statischen Mikromischer (Technische Universität Ilmenau, Fakultät Maschinenbau, Dr.-Ing. Norbert Schwesinger, Postfach 100565, D-98684, Ilmenau) mit einer Baugröße von 40 mm x 25 mm x 1 mm, der insgesamt 11 Mischstufen mit einem Volumen von jeweils 0,125 μl aufwies. Der Gesamtdruckverlust betrug circa 1000 Pa.
Der statische Mikromischer war über einen Auslaß und eine Omnifit Mitteldruck-HPLC-Verbindungskomponente (Omnifit, Großbritannien) an eine Teflon-Kapillare mit einem Innendurchmesser von 0,49 mm und einer Länge von 1 ,0 m verbunden. Die Reaktion wurde bei Raumtemperatur durchgeführt.
Es wurde eine 2 ml Einweginjektionsspritze mit einem Teil einer Lösung aus 1 ,0 g Benzaldoxim (8 mmol) und 8 ml N-Methylpyrrolidon und eine weitere 2 ml Spritze mit einem Teil einer Lösung von 1 ,4 g Methansulfonylchlorid (12 mmol) in 8 ml N-Methylpyrrolidon befüllt. Anschließend wurde der Inhalt beider Spritzen mit einer Dosierpumpe (Harvard Apparatus Inc., Pump 22, South Natick, Massachussets, USA) in den statischen Mikromischer überführt. Die Versuchsanordnung wurde vor der Durchführung der Reaktion in Bezug auf die Abhängigkeit der Verweiizeit von der Pumpenflußrate kalibriert. Die Verweilzeit wurde auf 3,75 Minuten eingestellt. Die Reaktionen wurden mit Hilfe eines Merck Hitachi LaChrom HPLC-Instruments verfolgt. Der statische Mikromischer und die Teflon-Kapillare wurden in einem auf 150 °C thermostatisierten Doppelmantelgefäß temperiert.
Bei einer Reaktionsdauer von 3,75 Minuten wurde eine vollständige Umsetzung des Benzaldoxims ausschließlich zu Benzonithl beobachtet.
n

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
Verfahren zur Dehydratisierung organischer Verbindungen zu ungesättigten Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine organische Verbindung in flüssiger oder gelöster Form mit wenigstens einem Dehydratisierungsreagenz in flüssiger oder gelöster Form in wenigstens einem Mikroreaktor vermischt wird, während einer Verweilzeit reagiert und die dehydratisierte Verbindung gegebenenfalls aus dem Reaktionsgemisch isoliert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroreaktor ein miniaturisierter Durchflußreaktor ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroreaktor ein statischer Mikromischer ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroreaktor über einen Auslaß mit einer Kapillare, vorzugsweise einer temperierbaren Kapillare verbunden ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Mikroreaktors < 100 μl, vorzugsweise < 50 μl beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroreaktor temperierbar ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroreaktor Kanäle mit einem Durchmesser von 10 bis 1000 μm, bevorzugt von 20 bis 800 μm, besonders bevorzugt von 30 bis 400 μm aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgemisch den Mikroreaktor mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 0,01 μl/min bis 100 ml/min, vorzugsweise 1 μl/min bis 1 ml/min durchströmt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit der eingesetzten Verbindungen im Mikroreaktor, gegebenenfalls im Mikroreaktor und der Kapillaren < 15 Stunden, vorzugsweise < 3 Stunden, besonders bevorzugt < 1 Stunde beträgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einer Temperatur von -100 bis +250 °C, vorzugsweise von -78 bis +150 °C, besonders bevorzugt von 0 bis +40 °C durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsverlauf chromatographisch, vorzugsweise durch Gaschromatographie, besonders bevorzugt durch Hochdruckflüssigkeitschromatographie verfolgt und gegebenenfalls geregelt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Verbindungen aus aliphatischen, aromatischen oder heteroaromatischen Alkoholen, Amiden oder Aldoximen ausgewählt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Dehydratisierungsmittel wenigstens eine Verbindung ausgewählt aus Säuren, Säureanhydriden, Säurehalogeniden, Carbodiimiden oder Cyanoformiaten oder ein Gemisch dieser Dehydratisierungsmittel verwendet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Säure p- Toluolsulfonsäure, Methansulfonsäure, Trifluoressigsäure, Schwefelsäure, Salzsäure, Perchlorsäure oder ein Gemisch daraus verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Säureanhydrid Essigsäureanhydrid, Trifluoressigsäureanhydrid, Trifluormethansuifonsäureanhydrid oder ein Gemisch daraus verwendet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Säurehaiogenid Chlorsulfonsäure, Chlorsulfonylisocyanat, Acetylchlorid, Trichloracetylchlorid, p-Toluolsulfonylchlorid, Methansulfonylchlorid, Phosgen, Diphosgen, Triphosgen, Phosphoroxychlorid, Phosphortrichlorid, Phosphortribromid, Hexachlorcyclophosphatnazin,
Thionylchlorid oder ein Gemisch daraus verwendet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Cyanoformiat Ethyl-cyanoformiat verwendet wird.
18. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Carbodiimid Dicyclohexylcarbodiimid, Carbonyldiimidazol oder ein Gemisch daraus verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Dehydratisierungsmittel in einem äquimolaren Verhältnis, oder in einem 1 ,3fachen bis 10fachen molaren Überschuß bezogen auf die organische Verbindung eingesetzt wird, bevorzugt in einem 3fachen bis 6fachen Überschuß, besonders bevorzugt in einem 4fachen bis δfachen Überschuß.
EP01921296A 2000-03-23 2001-03-01 Verfahren zur dehydratisierung organischer verbindungen in einem mikroreaktor Withdrawn EP1265829A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10014296A DE10014296A1 (de) 2000-03-23 2000-03-23 Verfahren zur Dehydratisierung organischer Verbindungen zu ungesättigten Verbindungen
DE10014296 2000-03-23
PCT/EP2001/002300 WO2001070650A1 (de) 2000-03-23 2001-03-01 Verfahren zur dehydratisierung organischer verbindungen in einem mikroreaktor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1265829A1 true EP1265829A1 (de) 2002-12-18

Family

ID=7635955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP01921296A Withdrawn EP1265829A1 (de) 2000-03-23 2001-03-01 Verfahren zur dehydratisierung organischer verbindungen in einem mikroreaktor

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7098357B2 (de)
EP (1) EP1265829A1 (de)
JP (1) JP2003528062A (de)
AU (1) AU2001248322A1 (de)
DE (1) DE10014296A1 (de)
WO (1) WO2001070650A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7402719B2 (en) 2002-06-13 2008-07-22 Velocys Catalytic oxidative dehydrogenation, and microchannel reactors for catalytic oxidative dehydrogenation
US7405338B2 (en) 2003-04-07 2008-07-29 Velocys Dehydrogenation reactions in narrow reaction chambers and integrated reactors
DE102004029811A1 (de) * 2004-06-19 2006-01-12 Clariant Gmbh Verfahren zur Herstellung von Alkenen durch Eliminierung von Wasser aus Alkoholen mit Alkylphosphonsäureanhydriden
JP4844793B2 (ja) * 2004-08-30 2011-12-28 Ｄｉｃ株式会社 フェニルシクロヘキセン誘導体またはスチレン誘導体の製造方法
JP5154406B2 (ja) * 2005-04-13 2013-02-27 アステックス、セラピューティックス、リミテッド 医薬化合物
PL2222628T3 (pl) * 2007-12-20 2012-12-31 Dsm Fine Chemicals Austria Nfg Gmbh & Co Kg Tworzenie estrów azotanowych w mikroreaktorach i milireaktorach z zastosowaniem ciągłej ekstrakcji produktu w układzie przepływu burzliwego
JP2011042677A (ja) * 2010-10-22 2011-03-03 Dic Corp フェニルシクロヘキセン誘導体またはスチレン誘導体の製造方法
WO2012103144A1 (en) * 2011-01-28 2012-08-02 Wems, Inc. Method and system for solvent purification

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4441419A1 (de) * 1994-11-22 1996-05-23 Bayer Ag Herbizide Mittel auf Basis von 2,6-Dichlor-3-fluor-benzonitril und neue Zwischenprodukte
GB9723260D0 (en) * 1997-11-05 1998-01-07 British Nuclear Fuels Plc A method of performing a chemical reaction

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0170650A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003528062A (ja) 2003-09-24
AU2001248322A1 (en) 2001-10-03
WO2001070650A1 (de) 2001-09-27
DE10014296A1 (de) 2001-09-27
US20040049078A1 (en) 2004-03-11
US7098357B2 (en) 2006-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10020632A1 (de) Verfahren zur Expodierung von Olefinen
EP1296915A1 (de) Verfahren zur übertragung von alkyliden-gruppen auf organische verbindungen
WO2001070387A1 (de) Verfahren zur metathesereaktion ungesättigter organischer verbindungen
WO2001068636A1 (de) Verfahren zur baeyer-villiger-oxidation organischer carbonylverbindungen
EP1265829A1 (de) Verfahren zur dehydratisierung organischer verbindungen in einem mikroreaktor
EP1265828A1 (de) Verfahren zur reduktion organischer verbindungen mittels hydriden und/oder deren derivaten in einem mikroreaktor
WO2001074758A1 (de) Verfahren zur beckmann-umlagerung organischer oxime
WO2001074822A1 (de) Verfahren zur 1,3-dipolaren cycloaddition organischer verbindungen in einem mikroreaktor
EP1284947A1 (de) Verfahren zur formylierung organischer verbindungen
DE10015518A1 (de) Verfahren zur Oximierung organischer Carbonylverbindungen und/oder CH-acider Verbindungen
EP1284965B1 (de) Verfahren zur herstellung von indolen
WO2001083430A2 (de) Verfahren zur oxidation von tertiären aminen und stickstoff-haltigen aromatischen heterocyclen
WO2001009064A1 (de) Friedel-crafts acylierung im statischen mikromischer
WO2002000577A2 (de) Verfahren zur kupplung von organischen verbindungen
WO2001023329A1 (de) Verfahren zur bromierung organischer verbindungen
WO2001023328A1 (de) Verfahren zur friedel-crafts-alkylierung organischer verbindungen
DE10063027A1 (de) Verwendung eines Mikroreaktionskanals mit Piezoelement
DE19935693A1 (de) Verfahren zur Herstellung geschützter Acylguanidine durch Mukaiyama Reaktion

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20020927

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT PAYMENT 20020927;LV PAYMENT 20020927;MK;RO PAYMENT 20020927;SI PAYMENT 20020927

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: WURZIGER, HANNS

Inventor name: PIEPER, GUIDO

Inventor name: SCHWESINGER, NORBERT

17Q First examination report despatched

Effective date: 20030806

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20031217