EP2097363A1 - Process for preparing 3-alkoxypropan-1-ols - Google Patents

Process for preparing 3-alkoxypropan-1-ols

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EP2097363A1
EP2097363A1 EP07822482A EP07822482A EP2097363A1 EP 2097363 A1 EP2097363 A1 EP 2097363A1 EP 07822482 A EP07822482 A EP 07822482A EP 07822482 A EP07822482 A EP 07822482A EP 2097363 A1 EP2097363 A1 EP 2097363A1
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EP
European Patent Office
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substituted
alkoxy
radicals
interrupted
chain
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07822482A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jens Heimann
Markus Rösch
Ellen Dahlhoff
Steffen Maas
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Publication date
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C41/00Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
    • C07C41/01Preparation of ethers
    • C07C41/18Preparation of ethers by reactions not forming ether-oxygen bonds
    • C07C41/26Preparation of ethers by reactions not forming ether-oxygen bonds by introduction of hydroxy or O-metal groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/30Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group
    • C07C67/31Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group by introduction of functional groups containing oxygen only in singly bound form

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Abstract

The present invention relates to a process for preparing 3-alkoxy-propan-1-ols of the general formula (I) by catalytic hydrogenation of esters of the general formula (II), where the radicals R1 and R2 and R3, R4 and R5 can be, independently of one another, straight chain or branched, C1-C20-alkyl radicals which may be substituted by one or more C1-C20-alkoxy groups or interrupted by one or more oxygen atoms in the chain, C6-C20-aryl, C7-C20-arylalkyl which may be substituted by one or more C1-C20-alkoxy groups or interrupted by one or more oxygen atoms in the alkyl chain, C7-C20-alkylaryl which may be substituted by one or more C1-C20-alkoxy groups or interrupted by one or more oxygen atoms in the alkyl chain, C7-C20-cycloalkyl radicals which may be substituted by one or more C1-C20-alkoxy groups and R2, R3 and R4 can, independently of one another, also be hydrogen, over chromium and nickel-free catalysts.

Description

Verfahren zur Herstellung von 3-Alkoxypropan-1-ole Process for the preparation of 3-alkoxypropan-1-ols
Beschreibungdescription
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist Verfahren zur Herstellung von 3- Alkoxypropan-1-olen der allgemeinen Formel IThe present invention relates to processes for the preparation of 3-alkoxypropan-1-ols of general formula I.
I durch katalytische Hydrierung von Estern der allgemeinen Formel II,I by catalytic hydrogenation of esters of general formula II,
in der die Reste R1 und R2 und R3, R4 und R5 unabhängig voneinander geradkettige oder verzweigte, gegebenenfalls ein- oder mehrfach d- bis C2o-Alkoxy-substituierte oder durch oder ein oder mehrere Sauerstoffatome in der Kette unterbrochene d- bis C2o-Alkylreste, Cβ- bis C2o-Aryl, gegebenenfalls ein- oder mehrfach d- bis C2o-Alkoxy- substituierte oder durch oder ein oder mehrere Sauerstoffatome in der Alkylkette unterbrochene C7- bis C2o-Arylalkyl, gegebenenfalls ein- oder mehrfach d- bis C20- Alkoxy-substituierte oder durch oder ein oder mehrere Sauerstoffatome in der Alkylket- te unterbrochene C7- bis C20- Alkylaryl, gegebenenfalls ein- oder mehrfach d- bis C20- Alkoxy-substituierte C7- bis C2o-Cycloalkylreste und R2, R3 und R4 unabhängig voneinander zusätzlich Wasserstoff bedeuten können, an chrom- und nickelfreien Katalysatoren.in which the radicals R 1 and R 2 and R 3, R 4 and R 5 independently of one another denote straight-chain or branched C 1 - to C 20 -alkyl radicals which are optionally mono- or polysubstituted to C 20 -alkoxy-substituted or interrupted by one or more oxygen atoms in the chain; C 8 - to C 20 -aryl, optionally mono- or polysubstituted to C 20 -alkoxy-substituted or interrupted by or one or more oxygen atoms in the alkyl chain, C 7 - to C 20 -arylalkyl, optionally mono- or polysubstituted to C 20 -alkoxy substituted or interrupted by or one or more oxygen atoms in the alkyl chain C7 to C20 alkylaryl, optionally mono- or polysubstituted to C20 alkoxy-substituted C7 to C2o-cycloalkyl and R2, R3 and R4 are each independently hydrogen mean, on chromium and nickel-free catalysts.
3-Alkoxypropanole sind gesuchte Lösungsmittel und zudem als Bausteine für Wirkstoffe vielseitig verwendbar.3-alkoxypropanols are sought solvents and also versatile as building blocks for active ingredients.
Zur Herstellung von 3-Alkoxypropanole sind verschiedene Verfahren, die in der Regel von einem C3-Baustein ausgehen, bekannt.For the preparation of 3-alkoxypropanols, various processes, which are generally based on a C3 building block, are known.
Aus JP-A- 2001247503 ist die ZrO2-katalysierte Addition von Alkoholen an Allylalkohol bekannt, die jedoch mit nur unbefriedigendem Umsatz und unbefriedigender Selektivität verläuft. Die in J P-A-2004196783 beschriebene Veretherung der entsprechenden Diole benötigt entweder stöchiometrische Mengen Base oder Umsatz und Selektivität zum Monoether sind nicht befriedigend.JP-A-2001247503 discloses the ZrO 2 -catalyzed addition of alcohols to allyl alcohol, which, however, proceeds with only unsatisfactory conversion and unsatisfactory selectivity. The etherification of the corresponding diols described in J PA-2004196783 requires either stoichiometric amounts of base or conversion and selectivity to the monoether are not satisfactory.
Bekannt ist weiterhin, Acrolein in Gegenwart eines Katalysators zunächst zu alkoxylie- ren, wobei 3-Alkoxypropionadehyd gebildet wird, und den Aldehyd dann in Gegenwart von Hydrierkatalysatoren zum 3-Alkoxypropanol zu hydrieren. Für diese Hydrierung werden Nickelkatalysatoren als besonders effektiv und kostengünstig beispielsweise in EP-A 1 085 003 empfohlen. Diese Verfahren weisen den Nachteil auf, dass das kataly- tisch aktive Element, insbesondere bei Verwendung von Raney-Nickel-Katalysatoren, in geringen Mengen in Form löslicher Verbindungen den Produktstrom verunreinigt und somit zusätzliche Aufarbeitungsschritte erforderlich werden. Gegen die Verwendung von Nickel-Katalysatoren und Acrolein bestehen aufgrund der Toxizität der Stoffe zusätzlich Bedenken. Zur Produktion im technischen Maßstab werden besondere Sicher- heitsvorkehrungen notwendig.Acrolein is also known in the presence of a catalyst first to alkoxylie- Ren, wherein 3-alkoxypropionadehyde is formed, and then to hydrogenate the aldehyde in the presence of hydrogenation catalysts to 3-alkoxypropanol. For this hydrogenation, nickel catalysts are recommended to be particularly effective and inexpensive, for example in EP-A 1 085 003. These processes have the disadvantage that the catalytically active element, in particular when using Raney nickel catalysts, in small amounts in the form of soluble compounds contaminates the product stream and thus additional workup steps are required. There are additional concerns about the use of nickel catalysts and acrolein due to the toxicity of the substances. For production on an industrial scale special safety precautions are necessary.
Die beispielsweise in EP-A 810 194 beschriebene katalytische Hydrierung von gegebenenfalls substituierten 1 ,3-Dioxan kommt zwar ohne die Verwendung von Nickelkatalysatoren aus, kann jedoch bezüglich der erzielbaren Umsätze und Selektivitäten nicht befriedigen.Although the catalytic hydrogenation of optionally substituted 1,3-dioxane described in EP-A 810 194 does not require the use of nickel catalysts, it can not satisfy the achievable conversions and selectivities.
Weiterhin beschreiben Mozingo und Folkers in J. Am. Chem. Soc. 1948, 70, 227-229 die Hydrierung von 3-Ethoxypropionsäureethylester in Methanol an einem Kupferchro- mit-Katalysator bei 290 - 438 bar zu 3-Ethoxypropanol und Ethanol. Sowohl der hohe Investitionskosten erforderlich machende hohe Reaktionsdruck, als auch die Verwendung eines als toxisch bekannten chromhaltigen Katalysators sind nachteilig.Furthermore, Mozingo and Folkers in J. Am. Chem. Soc. 1948, 70, 227-229 the hydrogenation of 3-Ethoxypropionsäureethylester in methanol on a Kupferchro- with catalyst at 290 - 438 bar to 3-ethoxypropanol and ethanol. Both the high investment costs requiring high reaction pressure, as well as the use of a known as toxic chromium catalyst are disadvantageous.
Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem 3-Alkoxypropan1-ole ohne den Ein- satz von toxikologisch problematischen Substanzen technisch einfach realisierbar und allgemein anwendbar, das heißt auch in großtechnischen multi-pupose Anlagen durchführbar, mit gutem Umsatz und guter Selektivität hergestellt werden können ohne dass die vorstehend genannten Nachteile auftreten.Based on this prior art, the present invention, the object of the invention to provide a method with the 3-Alkoxypropan1-ole without the use of toxicologically problematic substances technically easy to implement and generally applicable, that is also in large-scale multi-pupose systems feasible, with good turnover and good selectivity can be produced without the disadvantages mentioned above occur.
Es wurde nun ein Verfahren zur Verfahren zur Herstellung von 3-Alkoypropan-1 -ölen der allgemeinen Formel IThere has now been a process for the preparation of 3-alkoxypropane-1-oils of the general formula I.
durch katalytische Hydrierung von Estern der allgemeinen Formel II, by catalytic hydrogenation of esters of general formula II,
in der die Reste R1 und R2 und R3, R4 und R5 unabhängig voneinander geradkettige oder verzweigte, gegebenenfalls ein- oder mehrfach d- bis C2o-Alkoxy-substituierte oder durch oder ein oder mehrere Sauerstoffatome in der Kette unterbrochene d- bis C2o-Alkylreste, Cβ- bis C2o-Aryl, gegebenenfalls ein- oder mehrfach d- bis C2o-Alkoxy- substituierte oder durch oder ein oder mehrere Sauerstoffatome in der Alkylkette unterbrochene C7- bis C2o-Arylalkyl, gegebenenfalls ein- oder mehrfach d- bis C20- Alkoxy-substituierte oder durch oder ein oder mehrere Sauerstoffatome in der Alkylkette unterbrochene C7- bis C20- Alkylaryl, gegebenenfalls ein- oder mehrfach d- bis C20- Alkoxy-substituierte C7- bis C2o-Cycloalkylreste und R2, R3 und R4 unabhängig von- einander zusätzlich Wasserstoff bedeuten können, an chrom- und nickelfreien Katalysatoren.in which the radicals R 1 and R 2 and R 3, R 4 and R 5 independently of one another denote straight-chain or branched C 1 - to C 20 -alkyl radicals which are optionally mono- or polysubstituted to C 20 -alkoxy-substituted or interrupted by one or more oxygen atoms in the chain; C 8 - to C 20 -aryl, optionally mono- or polysubstituted to C 20 -alkoxy-substituted or interrupted by or one or more oxygen atoms in the alkyl chain, C 7 - to C 20 -arylalkyl, optionally mono- or polysubstituted to C 20 -alkoxy substituted or interrupted by or one or more oxygen atoms in the alkyl chain C7 to C20 alkylaryl, optionally mono- or polysubstituted to C20 alkoxy-substituted C7 to C2o-cycloalkyl and R2, R3 and R4 independently of one another additionally hydrogen mean, on chromium and nickel-free catalysts.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die selektive Umwandlung der entsprechenden, durch Addition von Alkoholen an Acrylsäureester zugänglichen Ester der allgemeinen Formel Il in 3-Alkoypropan-1-ole bei gutem Umsatz. Das Verfahren ist ohne besondere Sicherheitsvorkehrungen auch in großtechnischen Anlagen, die für die Herstellung wechselnder Produkte genutzt werden, geeignet.The inventive method allows the selective conversion of the corresponding, accessible by addition of alcohols to acrylic esters ester of the general formula II in 3-alkoxypropan-1-ols with good conversion. The procedure is suitable without special safety precautions also in large-scale plants, which are used for the production of changing products.
Erfindungsgemäße Katalysatoren für die Hydrierung können homogene oder hetero- gene metallhaltige Katalysatoren sein, wobei das Metall elementar oder in Form einer Verbindung vorliegt; Chrom und Nickel sind nicht enthalten.Catalysts for the hydrogenation according to the invention may be homogeneous or heterogeneous metal-containing catalysts, the metal being present elementally or in the form of a compound; Chrome and nickel are not included.
Bevorzugt enthalten die einsetzbaren Katalysatoren mindestens ein Metall aus der 7., der 8., der 9., der 10., der 11. oder der 14. Gruppe des Periodensystems der Elemente. Weiter bevorzugt enthalten die erfindungsgemäß einsetzbaren Katalysatoren mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu und Au. Insbesondere bevorzugt enthalten die erfindungsgemäß einsetzbaren Katalysatoren mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pd, Pt, Ru und Cu. Besonders bevorzugt enthalten die erfindungsgemäß einsetzbaren Katalysatoren Cu als hydrieraktive Komponente. Besonders bevorzugte Katalysatoren, die als hydrieraktive Komponente Cu enthalten können nach der Offenbarung des US- Patents 5,403,962 oder der WO 2004/85356 hergestellt werden, die hier ausdrücklich miteinbezogen sein soll.The catalysts which can be used preferably contain at least one metal from the 7th, the 8th, the 9th, the 10th, the 11th or the 14th group of the Periodic Table of the Elements. The catalysts which can be used according to the invention more preferably contain at least one element selected from the group consisting of Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu and Au. In particular, the catalysts which can be used according to the invention particularly preferably contain at least one element selected from the group consisting of Pd, Pt, Ru and Cu. The catalysts which can be used according to the invention particularly preferably comprise Cu as the hydrogenation-active component. Particularly preferred catalysts containing Cu as the hydrogenation-active component can be prepared according to the disclosure of US Pat. No. 5,403,962 or WO 2004/85356, which is expressly incorporated herein by reference.
Besonders bevorzugt werden daher die Katalysator-Formkörper eingesetzt, die aus WO 2004/ 85356 bekannt und herstellbar sind gemäß einem Verfahren, in demParticular preference is therefore given to using the shaped catalyst bodies which are known from WO 2004/85356 and can be prepared by a process in which
(i) ein oxidisches Material, umfassend Kupferoxid, Aluminiumoxid und mindestens eins der Oxide des Lanthans, Wolframs, Molybdäns, Titans oder Zirkoniums be- reitgestellt wird,(i) an oxidic material comprising copper oxide, alumina and at least one of the oxides of lanthanum, tungsten, molybdenum, titanium or zirconium is provided;
(ii) dem oxidischen Material pulverförmiges metallisches Kupfer, Kupferblättchen, pulverförmiger Zement oder Graphit oder ein Gemisch davon zugegeben werden kann, und(ii) powdered metallic copper, copper flakes, powdered cement or graphite or a mixture thereof may be added to the oxidic material, and
(iii) das aus (ii) resultierende Gemisch zu einem Formkörper verformt wird.(iii) the mixture resulting from (ii) is shaped into a shaped article.
Von den Oxiden des Lanthans, Wolframs, Molybdäns, Titans oder Zirkoniums ist Lanthanoxid bevorzugt.Of the oxides of lanthanum, tungsten, molybdenum, titanium or zirconium, lanthanum oxide is preferred.
Insbesondere bevorzugt sind Katalysatoren gemäß der Offenbarung der aus WO 2004/85356, die hier ausdrücklich mit einbezogen sein soll, bei denen das oxidische MaterialParticular preference is given to catalysts according to the disclosure of WO 2004/85356, which is expressly to be included here, in which the oxidic material
(a) Kupferoxid mit einem Anteil im Bereich von 50 < x < 80, vorzugsweise 55 < x < 75 Gew.-%,(a) copper oxide in a proportion in the range of 50 <x <80, preferably 55 <x <75 wt .-%,
(b) Aluminiumoxid mit einem Anteil im Bereich von 15 < y <35, vorzugsweise 20 < y < 30 Gew.-% und(b) alumina in a proportion in the range of 15 <y <35, preferably 20 <y <30 wt .-% and
(c) mindestens eins der Oxide des Lanthans, Wolframs, Molybdäns, Titans oder Zirkoniums mit einem Anteil im Bereich von 2 < z < 20, bevorzugt 3 < z < 15 Gew.-%,(c) at least one of the oxides of lanthanum, tungsten, molybdenum, titanium or zirconium in an amount in the range of 2 <z <20, preferably 3 <z <15 wt%,
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des oxidischen Materials nach Calcinierung, wobei gilt: 80 < x + y + z < 100, insbesondere 95 < x + y + z < 100, umfasst.in each case based on the total weight of the oxidic material after calcination, where: 80 <x + y + z <100, in particular 95 <x + y + z <100.
Geeignet sind weiterhin homogene Katalysatoren enthaltend mindestens ein Element der 8., 9. oder 10. Gruppe mit Ausnahme von Nickel. Weiter bevorzugt sind homogene Katalysatoren, die Ru, Rh, und/oder Ir enthalten. Werden Verbindung der vorgenannten Element eingesetzt, so eignen sich beispielsweise Salze wie Halogenide, Oxide, Nitrate, Sulfate, Carbonate, Akoxyde und Aryloxi- de, Carboxylate, Acetylacetonate oder Acetate des jeweiligen Metalls. Weiterhin können diese Salze mit komplexierenden Liganden modifiziert sein. Die erfindungsgemäß benutzten Katalysatoren enthalten bevorzugt einen oder mehrere Sauerstoff-, schwefel- , Stickstoff- oder phosphorhaltige komplexierende Liganden. Vorzugsweise ist der Katalysator ausgewählt aus Halogeniden, Oxiden, Nitraten, Sulfaten, Carbonaten, Alkoxyden, Aryloxyden, Carboxylaten, Acetylacetonaten und Acetaten des jeweiligen Metalls sowie den Verbindungen des Metalls enthaltend CO, CS, einen gegebenenfalls orga- nylsubstituierten Aminoliganden, einen gegebenenfalls organylsubstituierten Phosphin- liganden, einen Alkyl-, AIIyI-, Cyclopentadienyl- und/oder Olefinliganden.Also suitable are homogeneous catalysts comprising at least one element of the 8th, 9th or 10th group, with the exception of nickel. More preferred are homogeneous catalysts containing Ru, Rh, and / or Ir. If compounds of the abovementioned elements are used, salts such as, for example, halides, oxides, nitrates, sulfates, carbonates, alkoxides and aryloxides, carboxylates, acetylacetonates or acetates of the particular metal are suitable. Furthermore, these salts may be modified with complexing ligands. The catalysts used according to the invention preferably contain one or more oxygen, sulfur, nitrogen or phosphorus-containing complexing ligands. The catalyst is preferably selected from halides, oxides, nitrates, sulfates, carbonates, alkoxides, aryloxides, carboxylates, acetylacetonates and acetates of the respective metal and the compounds of the metal containing CO, CS, an optionally organyl-substituted amino ligand, an optionally organyl-substituted phosphine. ligand, an alkyl, allyl, cyclopentadienyl and / or olefin ligand.
Beispielsweise sind hierbei etwa RhCI(TPP)3 θder Ru4H4(CO)-I2 zu nennen. Besonders bevorzugt sind solche homogenen Katalysatoren, die Ru enthalten. Beispielsweise werden homogene Katalysatoren eingesetzt, wie sie in der US 5,180,870,For example, here are about RhCI (TPP) 3 θder Ru 4 H 4 (CO) -I 2 call. Particularly preferred are those homogeneous catalysts containing Ru. For example, homogeneous catalysts are used, as described in US 5,180,870,
US 5,321 ,176, US 5,177,278, US 3,804,914, US 5,210,349 US 5,128,296 und in D. R. Fahey in J. Org. Chem. 38 (1973) S. 80-87 beschrieben sind, deren diesbezügliche Offenbarung in den Kontext der vorliegenden Anmeldung vollumfänglich einbezogen wird. Solche Katalysatoren sind etwa (TPP)2(CO)3Ru, [Ru(CO)4J3, (TPP)2Ru(CO)2CI2, (TPP)3(CO)RuH2, (TPP)2(CO)2RuH2, (TPP)2(CO)2RUCIH oder (TPP)3(CO)RuCI2.Chem. 38 (1973) pp. 80-87, the disclosure of which is incorporated herein by reference in the context of the present application in its entirety. US Pat. Nos. 5,321,176, 5,177,278, 3,804,914, 5,210,349, 5,128,296 and DR Fahey , Such catalysts are about (TPP) 2 (CO) 3 Ru, [Ru (CO) 4 J 3 , (TPP) 2 Ru (CO) 2 Cl 2 , (TPP) 3 (CO) RuH 2 , (TPP) 2 ( CO) 2 RuH 2 , (TPP) 2 (CO) 2 RUCIH or (TPP) 3 (CO) RuCl 2 .
Geeignet ist insbesondere mindestens ein heterogener Katalysator, wobei mindestens eines der obenstehend genannten Metalle als solches, als Raney-Katalysator und/oder aufgebracht auf einen üblichen Träger eingesetzt werden kann. Bevorzugte Trägermaterialien sind etwa Aktivkohlen oder Oxide wie beispielsweise Aluminiumoxide, Siliciumoxide, Titanoxide oder Zirkonoxide. Ebenso sind unter anderem als Trägermaterialien Bentonite zu nennen. Werden zwei oder mehr Metalle eingesetzt, so können diese separat oder als Legierung vorliegen. Hierbei ist es möglich, mindestens ein Me- tall als solches und mindestens ein anderes Metall als Raney-Katalysator oder mindestens ein Metall als solches und mindestens ein anderes Metall, aufgebracht auf mindestens einen Träger, oder mindestens ein Metall als Raney-Katalysator und mindestens ein anderes Metall, aufgebracht auf mindestens einen Träger, oder mindestens ein Metall als solches und mindestens ein anderes Metall als Raney-Katalysator und mindestens ein anderes Metall, aufgebracht auf mindestens einen Träger, einzusetzen.In particular, at least one heterogeneous catalyst is suitable, wherein at least one of the abovementioned metals can be used as such, as a Raney catalyst and / or applied to a conventional support. Preferred support materials are, for example, activated carbons or oxides such as, for example, aluminum oxides, silicon oxides, titanium oxides or zirconium oxides. Also to be mentioned among other things as support materials bentonites. If two or more metals are used, they may be present separately or as an alloy. In this case, it is possible to use at least one metal as such and at least one other metal as Raney catalyst or at least one metal as such and at least one other metal applied to at least one support, or at least one metal as Raney catalyst and at least one another metal applied to at least one support, or at least one metal as such and at least one metal other than Raney catalyst and at least one other metal applied to at least one support.
Die eingesetzten Katalysatoren können beispielsweise auch so genannte Fällungskatalysatoren sein. Solche Katalysatoren können hergestellt werden, indem man ihre kata- lytisch aktiven Komponenten aus deren Salzlösungen, insbesondere aus den Lösun- gen von deren Nitraten und/oder Acetaten, beispielsweise durch Zugabe von Lösungen von Alkalimetall- und/oder Erdalkalimetallhydroxid- und/oder Carbonat-Lösungen, beispielsweise schwerlöslichen Hydroxiden, Oxidhydraten, basischen Salzen oder Carbo- naten ausfällt, die erhaltenen Niederschläge anschließend trocknet und diese dann durch Calcinierung bei im allgemeinen 300 bis 7000C, insbesondere 400 bis 6000C in die entsprechenden Oxide, Mischoxide und/oder gemischtvalentigen Oxide umwandelt, die durch eine Behandlung mit Wasserstoff oder mit Wasserstoff enthaltenden Gasen im Bereich von im Allgemeinen 50 bis 700°C, insbesondere 100 bis 4000C zu den betreffenden Metallen und/oder oxidischen Verbindungen niederer Oxidationsstufe reduziert und in die eigentliche katalytisch aktive Form überführt werden. Dabei wird in der Regel so lange reduziert, bis kein Wasser mehr gebildet wird. Bei der Herstellung von Fällungskatalysatoren, die ein Trägermaterial enthalten, kann die Fällung der kata- lytisch aktiven Komponenten in Gegenwart des betreffenden Trägermaterials erfolgen. Die katalytisch aktiven Komponenten können vorteilhaft gleichzeitig mit dem Trägermaterial aus den betreffenden Salzlösungen gefällt werden.The catalysts used may, for example, also be so-called precipitation catalysts. Such catalysts can be prepared by reacting their catalytically active components from their salt solutions, in particular from the solutions of their nitrates and / or acetates, for example by adding solutions of alkali metal and / or alkaline earth metal hydroxide and / or carbonate. Solutions, for example, sparingly soluble hydroxides, oxide hydrates, basic salts or carbonates. precipitates, and then calcined by calcination at generally 300 to 700 0 C, in particular 400 to 600 0 C in the corresponding oxides, mixed oxides and / or mixed-valent oxides, by treatment with hydrogen or with hydrogen containing gases in the range of generally 50 to 700 ° C, especially 100 to 400 0 C to the respective metals and / or oxidic compounds lower oxidation state reduced and converted into the actual catalytically active form. This is usually reduced until no more water is formed. In the preparation of precipitation catalysts containing a support material, the precipitation of the catalytically active components can be carried out in the presence of the relevant support material. The catalytically active components can advantageously be precipitated simultaneously with the carrier material from the relevant salt solutions.
Bevorzugt werden Hydrierkatalysatoren eingesetzt, welche die die Hydrierung kataly- sierenden Metalle oder Metallverbindungen auf einem Trägermaterial abgeschieden enthalten.Hydrogenation catalysts which contain the metals or metal compounds catalyzing the hydrogenation on a carrier material are preferably used.
Außer den oben genannten Fällungskatalysatoren, die außer den katalytisch aktiven Komponenten noch zusätzlich ein Trägermaterial enthalten, eignen sich für das erfin- dungsgemäße Verfahren im Allgemeinen solche Trägermaterialien, bei denen die kata- lytisch-hydrierend wirkende Komponente beispielsweise durch Imprägnierung auf ein Trägermaterial aufgebracht worden ist.In addition to the precipitation catalysts mentioned above, which additionally contain a carrier material in addition to the catalytically active components, those carrier materials in which the catalytic hydrogenating component has been applied to a carrier material, for example by impregnation, are generally suitable for the process according to the invention ,
Die Art des Aufbringens des katalytisch aktiven Metalls auf den Träger ist in der Regel nicht kritisch und kann auf verschiedene Art und Weise bewerkstelligt werden. Die katalytisch aktiven Metalle können auf diesen Trägermaterialien beispielsweise durch Tränkung mit Lösungen oder Suspensionen der Salze oder Oxide der betreffenden Elemente, Trocknung und anschließende Reduktion der Metallverbindungen zu den betreffenden Metallen oder Verbindungen niederer Oxidationsstufe mittels eines Re- duktionsmittels, vorzugsweise mit Wasserstoff oder komplexen Hydriden, aufgebracht werden. Eine andere Möglichkeit zur Aufbringung der katalytisch aktiven Metalle auf diese Träger besteht darin, die Träger mit Lösungen thermisch leicht zersetzbarer Salze, beispielsweise mit Nitraten oder thermisch leicht zersetzbaren Komplexverbindungen, beispielsweise Carbonyl- oder Hydrido-Komplexen der katalytisch aktiven Metalle, zu imprägnieren und den so getränkten Träger zur thermischen Zersetzung der adsorbierten Metallverbindungen auf Temperaturen im Bereich von 300 bis 600°C zu erhitzen. Diese thermische Zersetzung wird vorzugsweise unter einer Schutzgasatmosphäre vorgenommen. Geeignete Schutzgase sind beispielsweise Stickstoff, Kohlendioxid, Wasserstoff oder die Edelgase. Weiterhin können die katalytisch aktiven Metalle auf dem Katalysatorträger durch Aufdampfen oder durch Flammspritzen abgeschieden werden. Der Gehalt dieser Trägerkatalysatoren an den katalytisch aktiven Metallen ist prinzipiell für das Gelingen des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht kritisch. Im All- gemeinen führen höhere Gehalte an katalytisch aktiven Metallen dieser Trägerkatalysatoren zu höheren Raum-Zeit-Umsätzen als niedrigere Gehalte.The manner of applying the catalytically active metal to the support is usually not critical and can be accomplished in various ways. The catalytically active metals can be supported on these support materials, for example by impregnation with solutions or suspensions of the salts or oxides of the relevant elements, drying and subsequent reduction of the metal compounds to the respective metals or compounds of lower oxidation state by means of a reducing agent, preferably with hydrogen or complex hydrides. be applied. Another possibility for applying the catalytically active metals to these carriers is to impregnate the carrier with solutions of thermally easily decomposable salts, for example with nitrates or thermally easily decomposable complex compounds, for example carbonyl or hydrido complexes of the catalytically active metals, and the like impregnated carrier for thermal decomposition of the adsorbed metal compounds to temperatures in the range of 300 to 600 ° C to heat. This thermal decomposition is preferably carried out under a protective gas atmosphere. Suitable shielding gases are, for example, nitrogen, carbon dioxide, hydrogen or the noble gases. Furthermore, the catalytically active metals can be deposited on the catalyst support by vapor deposition or by flame spraying. The content of these supported catalysts on the catalytically active metals is in principle not critical to the success of the process according to the invention. In space- In general, higher levels of catalytically active metals of these supported catalysts result in higher space-time conversions than lower levels.
Im Allgemeinen werden Trägerkatalysatoren verwendet, deren Gehalt an katalytisch aktiven Metallen im Bereich von 0,1 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 80 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, liegt. Da sich diese Gehaltsangaben auf den gesamten Katalysator inklusive Trägermaterial beziehen, die unterschiedlichen Trägermaterialien jedoch sehr unterschiedliche spezifische Gewichte und spezifische Oberflächen haben, ist es auch denkbar, dass diese Angaben auch unter- oder überschritten werden können, ohne dass sich dies nachteilig auf das Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens auswirkt. Selbstverständlich können auch mehrere der katalytisch aktiven Metalle auf dem jeweiligen Trägermaterial aufgebracht sein. Weiterhin können die katalytisch aktiven Metalle beispielsweise nach dem Verfahren von DE-OS 25 19 817 oder EP 0 285 420 A1 auf den Träger aufgebracht werden. In den Katalysatoren gemäß den vorgenannten Schriften liegen die katalytisch aktiven Metalle als Legierungen vor, die durch thermische Behandlung und/oder Reduktion der z.B. durch Tränkung des Trägermaterials mit einem Salz oder Komplex der zuvor genannten Metalle, erzeugt werden.In general, supported catalysts are used whose content of catalytically active metals in the range of 0.1 to 90 wt .-%, preferably in the range of 0.5 to 80 wt .-% based on the total weight of the catalyst. Since these content data refer to the entire catalyst including carrier material, but the different carrier materials have very different specific weights and specific surface areas, it is also conceivable that these data can be exceeded or exceeded, without adversely affecting the result of the process according to the invention. Of course, several of the catalytically active metals may be applied to the respective carrier material. Furthermore, the catalytically active metals can be applied to the support, for example, by the process of DE-OS 25 19 817 or EP 0 285 420 A1. In the catalysts according to the above-mentioned documents, the catalytically active metals are present as alloys which are obtained by thermal treatment and / or reduction of e.g. by impregnation of the carrier material with a salt or complex of the aforementioned metals.
Sowohl die Aktivierung der Fällungskatalysatoren als auch der Trägerkatalysatoren kann auch in situ zu Beginn der Reaktion durch den anwesenden Wasserstoff erfolgen. Bevorzugt werden diese Katalysatoren vor ihrer Verwendung separat aktiviert. Als Trägermaterialien können im Allgemeinen die Oxide des Zinks, Aluminiums und Titans, Zirkoniumdioxid, Siliciumdioxid, Lanthanoxid, Tonerden wie beispielsweise Montmorillonite, Silikate wie beispielsweise Magnesium- oder Aluminiumsilikate, Zeo- lithe wie beispielsweise der Strukturtypen ZSM-5 oder ZSM-10, oder Aktivkohle verwendet werden. Bevorzugte Trägermaterialien sind Aluminiumoxide, Titandioxide, Siliciumdioxid, Zirkoniumdioxid, Lanthanoxid und Aktivkohle. Selbstverständlich können auch Mischungen verschiedener Trägermaterialien als Träger für im erfindungsge- mäßen Verfahren verwendbare Katalysatoren dienen. Als Beimischungen zum gezielten Einstellen der sauren, vor allem basischen Eigenschaften des Katalysators können auch Alkali- und/oder Erdalkali haltige Verbindungen, bevorzugt als Oxide, enthalten sein. Mögliche Katalysatoren sind auch solche, die als Aktivkomponente Zinkoxid oder Zirkonoxid enthalten.Both the activation of the precipitation catalysts and of the supported catalysts can also be carried out in situ at the beginning of the reaction by the hydrogen present. Preferably, these catalysts are activated separately before use. As carrier materials, in general, the oxides of zinc, aluminum and titanium, zirconium dioxide, silicon dioxide, lanthanum oxide, clays such as montmorillonites, silicates such as magnesium or aluminum silicates, zeolites such as the structural types ZSM-5 or ZSM-10, or activated carbon be used. Preferred support materials are aluminas, titanium dioxides, silica, zirconia, lanthana and activated carbon. Of course, it is also possible to use mixtures of different carrier materials as carriers for catalysts which can be used in the process according to the invention. As admixtures for the targeted adjustment of the acidic, especially basic properties of the catalyst and alkali and / or alkaline earth-containing compounds, preferably as oxides, may be included. Possible catalysts are also those which contain zinc oxide or zirconium oxide as the active component.
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann der heterogene Katalysator beispielsweise als Suspensionskatalysator und/oder als Festbettkatalysator eingesetzt werden.In the process according to the invention, the heterogeneous catalyst can be used, for example, as a suspension catalyst and / or as a fixed bed catalyst.
Wird beispielsweise im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Hydrierung mit mindestens einem Suspensionskatalysator durchgeführt, so wird bevorzugt in mindestens einem Rührreaktor oder in mindestens einer Blasensäule oder in mindestens einer gepackten Blasensäule oder in einer Kombination aus zwei oder mehr gleichen oder unterschiedlichen Reaktoren hydriert.If, for example, in the context of the process according to the invention the hydrogenation is carried out with at least one suspension catalyst, preference is given in at least one stirred reactor or in at least one bubble column or in at least one hydrogenated a packed bubble column or in a combination of two or more identical or different reactors.
Der Begriff "unterschiedliche Reaktoren" bezeichnet vorliegend sowohl unterschied- liehe Reaktortypen als auch Reaktoren der gleichen Art, die sich beispielsweise durch ihre Geometrie wie beispielsweise ihr Volumen und/oder ihren Querschnitt und/oder durch die Hydrierbedingungen in den Reaktoren unterscheiden.The term "different reactors" in the present case denotes both different types of reactors and reactors of the same type, which differ, for example, by their geometry, such as, for example, their volume and / or their cross-section and / or by the hydrogenation conditions in the reactors.
Wird als Katalysator bei der Hydrierung beispielsweise ein heterogener Katalysator als Suspensionskatalysator eingesetzt, so wird dieser im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt durch mindestens einen Filtrationsschritt abgetrennt. Der derart abgetrennte Katalysator kann in die Hydrierung rückgeführt werden oder mindestens einem beliebigen anderen Verfahren zugeführt werden. Ebenso ist es möglich, den Katalysator aufzuarbeiten, um beispielsweise das in dem Katalysator enthaltene Metall zurück zu gewinnen.If, for example, a heterogeneous catalyst is used as catalyst in the hydrogenation as suspension catalyst, it is preferably separated off in the context of the present invention by at least one filtration step. The thus separated catalyst can be recycled to the hydrogenation or fed to at least one of any other method. It is also possible to work up the catalyst in order, for example, to recover the metal contained in the catalyst.
Besonders bevorzugt wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Hydrierung mit mindestens einem fest angeordneten Katalysator durchgeführt. Dazu wird bevorzugt mindestens ein Rohrreaktor wie beispielsweise mindestens ein Schachtreak- tor und/oder mindestens ein Rohrbündelreaktor verwendet, wobei ein einzelner Reaktor in Sumpf- oder Rieselfahrweise betrieben werden kann. Bei Verwendung von zwei oder mehr Reaktoren kann mindestens einer in Sumpffahrweise und mindestens einer in Rieselfahrweise betrieben werden.In the context of the process according to the invention, the hydrogenation is particularly preferably carried out with at least one fixed catalyst. For this purpose, preferably at least one tubular reactor, such as at least one shaft reactor and / or at least one tube bundle reactor is used, it being possible to operate a single reactor in bottom or trickle mode. If two or more reactors are used, at least one can be operated in a sump mode and at least one in a trickle mode.
In einer Ausführungsform wird die zu hydrierende Lösung im geraden Durchgang über die Katalysatorschüttung gepumpt. In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Teil des Produkts nach Durchgang durch den Reaktor als Produktstrom kontinuierlich abgezogen und ggf. durch einen zweiten Reaktor geleitet. Der andere Teil des Produkts (Kreislaufmenge) wird zusammen mit frischem Edukt (Zulaufmenge) dem Reaktor erneut zugeführt. Dieser Flüssigkeitskreislauf dient unter anderem zur Wärmeabfuhr. Diese Verfahrensweise wird auch als Kreislauffahrweise bezeichnet. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt ein Gewichtsverhältnis von Zulauf zu Kreislaufmenge von 3 : 1 bis 1 : 40, besonders bevorzugt von 2 : 1 bis 1 : 10 eingestellt.In one embodiment, the solution to be hydrogenated is pumped in a straight pass over the catalyst bed. In another embodiment of the method according to the invention, a portion of the product is withdrawn continuously after passing through the reactor as a product stream and optionally passed through a second reactor. The other part of the product (circulation amount) is fed together with fresh starting material (feed quantity) to the reactor again. Among other things, this liquid circuit is used for heat dissipation. This procedure is also referred to as circulation mode. In the process according to the invention, a weight ratio of feed to circulation amount of from 3: 1 to 1:40, more preferably from 2: 1 to 1:10, is preferably set.
Optional kann neben der flüssigen Kreislaufmenge auch ein Teil der Gasphase des Austrage nach Phasentrennung zurückgeführt, dass heißt mit dem Zulauf und dem Frischgas Wasserstoff an beliebiger Stelle vor dem Reaktoreingang vermischt werden. Das kann entweder nach Abtrennung der flüssigen Phase des Austrage über eine zweite separate Pumpe oder zusammen mit dem flüssigen Kreislauf über eine Pumpe realisiert werden. Besonders bevorzugt ist eine Rückführung der Gasphase (Kreisgas) zur Wärmeabfuhr für den Fall der besonders bevorzugten kleinen flüssigen Kreislaufmengen von Zulauf : Kreislaufmenge = 3 : 1 bis 1 : 10.Optionally, in addition to the liquid circulation amount and a portion of the gas phase of the discharge after phase separation recycled, that is mixed with the inlet and the fresh gas hydrogen at any point in front of the reactor inlet. This can be realized either after separation of the liquid phase of the discharge via a second separate pump or together with the liquid circuit via a pump. Particularly preferred is a recycling of the gas phase (circulating gas) for heat removal in the case of the particularly preferred small liquid circulating amounts of feed: circulating amount = 3: 1 to 1:10.
Vor dem Einsatz in einem beliebigen Verfahren wie beispielsweise vor der Rückfüh- rung in das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl der mindestens eine homogene als auch der mindestens eine heterogene Katalysator, sollte dies erforderlich sein, durch mindestens ein geeignetes Verfahren regeneriert werden.Before use in any process, for example before being returned to the process according to the invention, both the at least one homogeneous and the at least one heterogeneous catalyst can, if necessary, be regenerated by at least one suitable process.
Bevorzugt sind für die Hydrierung heterogene Katalysatoren, die in Formkörper in der Form von Tabletten, Ringen, Zylindern, Kugeln, Triloben oder Strängen vorliegen.Heterogeneous catalysts which are present in shaped articles in the form of tablets, rings, cylinders, spheres, trilobes or strands are preferred for the hydrogenation.
Heterogene Katalysatoren werden, wenn notwendig, im Allgemeinen vor ihrem Einsatz aktiviert, bevorzugt mit Wasserstoff. Die Methoden hierzu sind dem Fachmann bekannt.Heterogeneous catalysts are, if necessary, generally activated prior to their use, preferably with hydrogen. The methods for this are known to the person skilled in the art.
Die erfindungsgemäße katalytische Hydrierung wird bei 10 bis 400 bar, bevorzugt bei 120 bis 280 bar und besonders bevorzugt bei 130 bis 250 bar und bei einer Temperatur von 100 bis 3000C, bevorzugt bei 120 bis 2000C und besonders bevorzugt bei 130 bis 190°C durchgeführt.The catalytic hydrogenation according to the invention is at 10 to 400 bar, preferably at 120 to 280 bar and more preferably at 130 to 250 bar and at a temperature of 100 to 300 0 C, preferably 120 to 200 0 C and particularly preferably 130 to 190 ° C performed.
Der Ester II, der als Edukt für die erfindungsgemäße Hydrierung dient, ist nach an sich bekannten Verfahren herstellbar. So kann der Ester Il beispielsweise durch Addition von Alkoholen der Formel R1-OH an Acrylsäureester der Formel III,The ester II, which serves as starting material for the hydrogenation according to the invention, can be prepared by processes known per se. Thus, the ester II can be prepared, for example, by addition of alcohols of the formula R1-OH to acrylic esters of the formula III,
in der die Reste R1 und R2 und R3, R4 und R5 unabhängig voneinander geradkettige oder verzweigte, gegebenenfalls ein- oder mehrfach Ci-bis C2o-Alkoxy-, substituierte oder durch oder ein oder mehrere Sauerstoffatome in der Kette unterbrochene d- bis C2o-Alkylreste, Cβ- bis C2o-Aryl, gegebenenfalls ein- oder mehrfach d- bis C2o-Alkoxy- substiuierte oder durch oder ein oder mehrere Sauerstoffatome in der AI kyl kette unterbrochene C7- bis C2o-Arylalkyl, gegebenenfalls ein- oder mehrfach Ci-C2o-Alkoxy- substituierte oder durch oder ein oder mehrere Sauerstoffatome in der Alkylkette unterbrochene C7- bis C2o-Alkylaryl, gegebenenfalls ein- oder mehrfach d- bis C20- Alkoxy-substituierte C7- bis C2o-Cycloalkylreste und R2, R3 und R4 unabhängig voneinander zusätzlich Wasserstoff bedeuten können. Die Addition des Alkohols an den Acrylsäureester kann in einem inerten Lösungsmittel wie z. B. Tetrahydrofuran oder Ethylenglykoldimethylether durchgeführt werden. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn der eingesetzte Alkohol R1-OH oder der Ac- rylester III unter den Bedingungen der Additionen nicht flüssig ist.in which the radicals R 1 and R 2 and R 3, R 4 and R 5 are independently straight-chain or branched, optionally mono- or poly-C 1 -C 20 -alkoxy, substituted or interrupted by or one or more oxygen atoms in the chain d- to C 20 -alkyl radicals , Cβ- to C 2 O -aryl, optionally mono- or polysubstituted to C 2 -alkoxy-substituted or interrupted by or one or more oxygen atoms in the alkylene chain, C 7 - to C 2 -alkyl-arylalkyl, optionally mono- or polysubstituted Alkoxy-substituted or interrupted by or one or more oxygen atoms in the alkyl chain C7 to C30 alkylaryl, optionally mono- or polysubstituted to C20 alkoxy-substituted C7 to C2o-cycloalkyl and R2, R3 and R4 are each independently hydrogen can mean. The addition of the alcohol to the acrylic ester can be carried out in an inert solvent such as. B. tetrahydrofuran or ethylene glycol dimethyl ether can be performed. This is necessary in particular when the alcohol R1-OH or the acrylate III used is not liquid under the conditions of the additions.
In einer bevorzugten Variante zur Herstellung der Edukte Il für die erfindungsgemäße Hydrierung werden zur Addition 0.001 bis 10 mol %, bezogen auf die Menge an Acryl- ester, im Reaktionsgemisch lösliche Metallalkoholate, z. B. Natriummethylat, als Katalysator eingesetzt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform entspricht das Anion des Metallalkoholats dem Anion des zu addierenden Alkohols R1-OH.In a preferred variant for the preparation of the reactants II for the hydrogenation according to the invention for the addition 0.001 to 10 mol%, based on the amount of acrylic ester, soluble in the reaction mixture of metal alkoxides, eg. As sodium methylate, used as a catalyst. In a particularly preferred embodiment, the anion of the metal alcoholate corresponds to the anion of the alcohol R1-OH to be added.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform werden der Acrylsäureester III und der Alkohol R1-OH so gewählt, so dass R5 und R1 den gleichen Rest bedeuten. So kann eine Verringerung der Ausbeute an Il durch Umesterung und in Folge Freisetzung von Alkohol R5-OH vermieden werden.In a further preferred embodiment, the acrylic acid ester III and the alcohol R1-OH are chosen so that R5 and R1 represent the same radical. Thus, a reduction in the yield of Il by transesterification and consequent release of alcohol R5-OH can be avoided.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung wird der Ester Il aber nicht mit an sich bekannten Verfahren zur Reinigung von Stoffen, wie z. B. Destillation, aufgereinigt, sondern das Reaktionsgemisch aus der Addition nach Abtrennung bzw. Neutralisation des Additionskatalysators ohne weitere Aufreinigung des Esters Il direkt in die Hydrierung eingesetzt.In a preferred variant of the invention, the ester II but not with known per se methods for the purification of substances such. B. distillation, but the reaction mixture from the addition after separation or neutralization of the addition catalyst without further purification of the ester II used directly in the hydrogenation.
Wurden zur Herstellung des Esters Il homogene basische oder saure Katalysatoren verwendet, so werden diese bevorzugt mit einer organischen oder anorgansichen Säu- re wie zum Beispiel Ameisensäure, Essigsäure oder eine andere Mono- oder Dicar- bonsäure oder einer organischen oder anorganischen Base neutralisiert und/oder gegebenenfalls abfiltriert. Weiterhin kann der für die Addition verwendete Katalysator auch mittels eines geeigneten lonentauschers, insbesondere eines handelsüblichen Anionen- oder Kationentauscherharzes, entfernt werden.If homogeneous basic or acidic catalysts were used to prepare the ester II, they are preferably neutralized and / or neutralized with an organic or inorganic acid such as, for example, formic acid, acetic acid or another mono- or dicarboxylic acid or an organic or inorganic base optionally filtered off. Furthermore, the catalyst used for the addition can also be removed by means of a suitable ion exchanger, in particular a commercially available anion or cation exchange resin.
Wurde ein heterogener Katalysator verwendet, so muss das Reaktionsgemisch vor seinem Einsatz als Edukt in der erfindungsgemäßen Hydrierung filtriert werden.If a heterogeneous catalyst was used, the reaction mixture must be filtered before use as starting material in the hydrogenation according to the invention.
Neben dem Alkoxypropan-1-ol I wird in dem erfindungsgemäßen Hydrierverfahren vor allem n-Propanol durch Hydrierung von durch Rückspaltung entstandenem Acrylester als Nebenprodukt gebildet, welches durch Destillation leicht abgetrennt und entweder wieder eingesetzt oder anders verwertet werden kann.In addition to the alkoxypropan-1-ol I, in the hydrogenation process according to the invention, especially n-propanol is formed as a by-product by hydrogenation of acrylic ester formed by cleavage, which can easily be separated off by distillation and either reused or otherwise recycled.
Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert, aber nicht ein- geschränkt. BeispieleThe invention is explained in more detail by the following examples, but not restricted. Examples
Beispiel 1 : Herstellung von 6-Ethyl-4-oxadecan-1-olExample 1: Preparation of 6-ethyl-4-oxadecan-1-ol
Bei 60 0C wurden 1670 g 2-Ethylhexanol mit 640 mg Natrium umgesetzt. Nachdem sich eine homogene Lösung gebildet hatte, wurden innerhalb von 6 Stunden 1160 g Acrylsäure-2-ethylhexylester zudosiert. Nach weiteren 6 Stunden bei 60 0C wurde das Reaktionsgemisch über einen frisch mit 2 N Schwefelsäure regenerierten und mit Methanol und dann mit 2-Ethylhexanol gewaschenen sauren Kationentauscher (Amberlite IR-120 der Firma Merck, Darmstadt) gegeben. Es wurde eine 67 gew.-%ige Lösung von 2-Ethylhexyl-[6-ethyl-4-oxadecanoat] in 2-Ethylhexanol erhalten (Ausbeute 96 %). 80 g Kupferkatalysator der Zusammensetzung 57 % CuO / 28,5 % AI2O3 / 9,5 % La2O3 / 5 % Cu in 3 x 3 mm Tabletten, hergestellt gemäß Beispiel 1 der WO -A 2004/85356, wurden in einem Wasserstoffstrom bei 180 0C reduziert. Anschließend wurde bei 180 0C, 200 bar, einem Zulauf von 12 g/h des vorstehend hergestellten 2-Ethylhexyl-[6- ethyl-4-oxadecanoat] enthaltenden Reaktionsgemischs, Rückführung des Austrage zum Reaktoreingang in einer Menge von 80 g/h und einer Wasserstoffzufuhr von 40 NL/h hydriert. Der Austrag enthielt bei 99 % Umsatz: 68 Gew.-% 2-Ethylhexanol, 24 Gew.-% 6-Ethyl-4-oxadecan-1-ol (Ausbeute 59 %), 5 Gew.-% Propanol, 1 Gew.-% 2- Ethylhexyl-[6-ethyl-4-oxadecanoat] sowie in Summe 2 Gew.-% anderer Verbindungen. Beispiel 2: Herstellung von 3-Methoxypropan-1-olAt 60 0 C 1670 g of 2-ethylhexanol were reacted with 640 mg of sodium. After a homogeneous solution had formed, 1160 g of 2-ethylhexyl acrylate were added within 6 hours. After a further 6 hours at 60 0 C, the reaction mixture over a fresh with 2 N sulfuric acid regenerated and washed with methanol and then with 2-ethylhexanol acidic cation exchanger (Amberlite IR-120 from Merck, Darmstadt) was added. A 67% strength by weight solution of 2-ethylhexyl [6-ethyl-4-oxadecanoate] in 2-ethylhexanol was obtained (yield 96%). 80 g of copper catalyst of composition 57% CuO / 28.5% Al 2 O 3 / 9.5% La 2 O 3 /5% Cu in 3 x 3 mm tablets, prepared according to Example 1 of WO -A 2004/85356, were reduced in a hydrogen stream at 180 0 C. Subsequently, at 180 0 C, 200 bar, an inlet of 12 g / h of the above-prepared 2-ethylhexyl [6-ethyl-4-oxadecanoate] containing reaction mixture, return of the discharge to the reactor inlet in an amount of 80 g / h and hydrogenation of 40 NL / h hydrogenated. The effluent contained 99% conversion: 68% by weight of 2-ethylhexanol, 24% by weight of 6-ethyl-4-oxadecan-1-ol (yield 59%), 5% by weight of propanol, 1% by weight. % 2-ethylhexyl [6-ethyl-4-oxadecanoate] and in total 2% by weight of other compounds. Example 2: Preparation of 3-methoxypropan-1-ol
Bei 600C wurden 1 160 g Methanol und 5 g einer 30 %igen Lösung von Natriummethy- lat in Methanol innerhalb von 6 Stunden mit 1160 g Acrylsäuremethylester versetzt und anschließend zwei Stunden bei 60 0C weitergerührt. Gaschromatographisch wurde ein Acrylsäuremethylesterumsatz von mehr als 99 % festgestellt , entsprechend einer Ausbeute von 99 %). Es wurde mit einem Äquivalent Essigsäure bezogen auf die Menge an Natriummethylat bei Raumtemperatur neutralisiert und die Reaktionslösung direkt als Zulauf für die kontinuierliche Hydrierung eingesetzt.At 60 0 C 1 160 g of methanol and 5 g of a 30% solution of sodium methylate in methanol were added within 6 hours with 1160 g of methyl acrylate and then further stirred at 60 0 C for two hours. Gas chromatography showed a methyl acetate conversion of more than 99%, corresponding to a yield of 99%). It was neutralized with one equivalent of acetic acid based on the amount of sodium methylate at room temperature and the reaction solution was used directly as feed for the continuous hydrogenation.
80 g Kupferkatalysator der Zusammensetzung 57 % CuO / 28,5 % AI2O3 / 9,5 % La2O3 / 5 % Cu in 3 x 3 mm Tabletten, hergestellt gemäß Beispiel 1 der WO-A 2004/85356 wurden in einem Wasserstoffstrom bei 180 0C reduziert. Anschließend wurde die Anlage unter folgenden Bedingungen betrieben: Temperatur im Reaktor 170 0C, Druck 200 bar, Zulauf 16 g/h des vorstehend hergestellten Ester enthaltenden Reaktionsgemischs, Rückführung des Austrage zum Reaktoreingang in einer Menge von 80 g/h und einer Wasserstoffzufuhr von 40 NL/h. Der Austrag enthielt bei 99% Umsatz: 57 Gew.-% Methanol, 27 Gew.-% 3-Methoxypropan-1-ol , entsprechen einer Ausbeute von 51 %, 14 Gew.-% Propanol, 1 Gew.-% 3-Methoxypropionsäuremethylester sowie in Summe 1 Gew.- % andere Ester. 80 g of copper catalyst of composition 57% CuO / 28.5% Al 2 O 3 / 9.5% La 2 O 3 /5% Cu in 3 x 3 mm tablets, prepared according to Example 1 of WO-A 2004/85356 were in a hydrogen stream at 180 0 C reduced. The plant was then operated under the following conditions: temperature in the reactor 170 ° C., pressure 200 bar, feed 16 g / h of the ester-containing reaction mixture prepared above, return of the discharge to the reactor inlet in an amount of 80 g / h and a hydrogen feed of 40 NL / h. The effluent contained at 99% conversion: 57 wt .-% methanol, 27 wt .-% of 3-methoxypropan-1-ol, corresponding to a yield of 51%, 14 wt .-% propanol, 1 wt .-% 3-Methoxypropionsäuremethylester and in total 1% by weight of other esters.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von 3-Alkoxypropan-1-olen der allgemeinen Formel I1. A process for the preparation of 3-alkoxypropan-1-ols of the general formula I.
I durch katalytische Hydrierung von Estern der allgemeinen Formel II,I by catalytic hydrogenation of esters of general formula II,
in der die Reste R1 und R2 und R3, R4 und R5 unabhängig voneinander gerad- kettige oder verzweigte, gegebenenfalls ein- oder mehrfach d- bis C2o-Alkoxy- substituierte oder durch oder ein oder mehrere Sauerstoffatome in der Kette unterbrochene Cr bis C2o-Alkylreste, Cβ- bis C2o-Aryl, gegebenenfalls ein- oder mehrfach d- bis C2o-Alkoxy-substituierte oder durch oder ein oder mehrere Sauerstoffatome in der AI kyl kette unterbrochene C7- bis C2o-Arylalkyl, gegebenenfalls ein- oder mehrfach d- bis C2o-Alkoxy-substituierte oder durch oder ein oder mehrere Sauerstoffatome in der Alkylkette unterbrochene C7- bis C20- Alkylaryl, gegebenenfalls ein- oder mehrfach d- bis C2o-Alkoxy-substituierte C7- bis C20- Cycloalkylreste und R2, R3 und R4 unabhängig voneinander zusätzlich Wasserstoff bedeuten können, an chrom- und nickelfreien Katalysatoren.in which the radicals R1 and R2 and R3, R4 and R5 independently of one another straight-chain or branched, optionally mono- or polysubstituted to C2o-alkoxy-substituted or interrupted by or one or more oxygen atoms in the chain Cr to C2o-alkyl radicals , Cβ- to C 2o-aryl, optionally mono- or polysubstituted to C 20 -alkoxy-substituted or interrupted by or one or more oxygen atoms in the AI alkyl chain C7 to C 2o-arylalkyl, optionally one or more times d- to C 2o Alkoxy-substituted or interrupted by or one or more oxygen atoms in the alkyl chain C7 to C20 alkylaryl, optionally mono- or polysubstituted to C2o-alkoxy-substituted C7 to C20 cycloalkyl radicals and R2, R3 and R4 independently of one another Hydrogen on chromium and nickel-free catalysts.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein homogener Katalysator eingesetzt wird, der ein Salz und/oder eine einen oder mehrere sauer- stoff-, schwefel-, Stickstoff- oder phosphorhaltige komplexierende Liganden enthaltende Verbindung eines Metalls der Gruppen 8., 9. und 10. des Periodensystems mit Ausnahme von Nickel ist.2. The method according to claim 1, characterized in that a homogeneous catalyst is used, the containing a salt and / or one or more oxygen, sulfur, nitrogen or phosphorus-containing complexing ligand-containing compound of a metal of groups 8., 9th and 10th of the periodic table with the exception of nickel.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein heterogener Ka- talysator eingesetzt wird, der mindestens ein Metall ausgewählt aus den Gruppen 7, 8, 9, 10 mit Ausnahme von Nickel, 11 und 14 des Periodensystems der Elemente, enthält. 3. The method according to claim 1, characterized in that a heterogeneous catalyst is used, which contains at least one metal selected from the groups 7, 8, 9, 10 with the exception of nickel, 11 and 14 of the Periodic Table of the Elements.
4. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysator ein Formkörper verwendet wird, der herstellbar ist gemäß einem Verfahren, in dem (i) ein oxidisches Material, umfassend Kupferoxid, Aluminiumoxid und mindestens eins der Oxide des Lanthans, Wolframs, Molybdäns, Titans oder Zir- koniums, bereitgestellt wird,4. The method according to claim 3, characterized in that a shaped body is used as the catalyst which can be produced according to a method in which (i) an oxidic material comprising copper oxide, alumina and at least one of the oxides of lanthanum, tungsten, molybdenum, titanium or zirconium,
(ii) dem oxidischen Material pulverförmiges metallisches Kupfer, Kupferblätt- chen, pulverförmiger Zement, Graphit oder ein Gemisch davon zugegeben wird, und(ii) adding powdered metallic copper, copper flakes, powdered cement, graphite or a mixture thereof to the oxidic material, and
(iii) das aus (ii) resultierende Gemisch zu einem Formkörper verformt wird.(iii) the mixture resulting from (ii) is shaped into a shaped article.
5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass das oxidische Material5. The method according to claim 4, characterized in that the oxidic material
(a) Kupferoxid mit einem Anteil im Bereich von 50 < x < 80, vorzugsweise 55 < x < 75 Gew.-%,(a) copper oxide in a proportion in the range of 50 <x <80, preferably 55 <x <75 wt .-%,
(b) Aluminiumoxid mit einem Anteil im Bereich von 15 < y < 35, vorzugsweise 20 < y < 30 Gew.-% und(b) alumina in a proportion in the range of 15 <y <35, preferably 20 <y <30 wt .-% and
(c) mindestens eins der Oxide des Lanthans, Wolframs, Molybdäns, Titans oder Zirkoniums mit einem Anteil im Bereich von 2 < z < 20, bevorzugt 3 < z < 15 Gew.-%,(c) at least one of the oxides of lanthanum, tungsten, molybdenum, titanium or zirconium in an amount in the range of 2 <z <20, preferably 3 <z <15 wt%,
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des oxidischen Materials nach Calcinie- rung, wobei gilt: 80 < x + y + z < 100, insbesondere 95 < x + y + z < 100, wobei Zement nicht dem oxidischen Material im obigen Sinne zugerechnet wird, um- fasst.in each case based on the total weight of the oxidic material after calcination, where: 80 <x + y + z <100, in particular 95 <x + y + z <100, where cement is not attributed to the oxidic material in the above sense - sums up.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Druck von 100 bis 400 bar und einer Temperatur von 100 bis 300 0C in der Flüssigphase hydriert wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that is hydrogenated at a pressure of 100 to 400 bar and a temperature of 100 to 300 0 C in the liquid phase.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in Kreislauffahrweise mit einem Verhältnis von Kreislauf : Zulauf von 1 : 3 bis 40 : 1 betrieben wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the process is operated in circulation mode with a ratio of circulation: feed from 1: 3 to 40: 1.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Edukt ein durch Addition von Alkoholen der Formel R1-OH an Acrylsäureester der Formel III hergestelltes, den Ester der allgemeinen Formel Il enthaltendes Reaktionsgemisch, eingesetzt wird, 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the starting material used is a reaction mixture prepared by addition of alcohols of the formula R 1 -OH to acrylic acid esters of the formula III and containing the ester of the general formula II,
in der die Reste R1 und R2 und R3, R4 und R5 unabhängig voneinander gerad- kettige oder verzweigte, gegebenenfalls ein- oder mehrfach Ci-bis C2o-Alkoxy-, substituierte oder durch oder ein oder mehrere Sauerstoffatome in der Kette unterbrochene Cr bis C2o-Alkylreste, Cβ- bis C2o-Aryl, gegebenenfalls ein- oder mehrfach d- bis C2o-Alkoxy-substiuierte oder durch oder ein oder mehrere Sauerstoffatome in der AI kyl kette unterbrochene C7- bis C2o-Arylalkyl, gegebenen- falls ein- oder mehrfach Ci-C2o-Alkoxy-substituierte oder durch oder ein oder mehrere Sauerstoffatome in der AI kyl kette unterbrochene C7- bis C2o-Alkylaryl, gegebenenfalls ein- oder mehrfach d- bis C2o-Alkoxy-substituierte C7- bis C20- Cycloalkylreste und R2, R3 und R4 unabhängig voneinander zusätzlich Wasserstoff bedeuten können.in which the radicals R 1 and R 2 and R 3, R 4 and R 5 independently of one another denote straight-chain or branched C 1 to C 2 o radicals which are optionally mono- or polysubstituted to C 20 -alkoxy, substituted or interrupted by or one or more oxygen atoms in the chain. Alkyl radicals, Cβ- to C 2o-aryl, optionally mono- or polysubstituted to C 20 -alkoxy-substituted or interrupted by one or more oxygen atoms in the alkylene chain C7 to C 2o-arylalkyl, optionally one or more times Ci -C 2o-alkoxy-substituted or by or one or more oxygen atoms in the AI alkyl chain interrupted C7 to C 20 alkylaryl, optionally mono- or polysubstituted to C 20 -alkoxy-substituted C 7 to C 20 cycloalkyl radicals and R 2, R 3 and R4 independently of one another may additionally denote hydrogen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Addition der Alkohole R1-OH an Acrylsäureester der Formel III in Gegenwart katalytischer Mengen eines Metallalkoholats erfolgt.9. The method according to claim 8, characterized in that the addition of the alcohols R1-OH to acrylic acid ester of the formula III is carried out in the presence of catalytic amounts of a metal alcoholate.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallalkoholat so gewählt ist, dass dessen Anion dem Anion des zu addierenden Alkohols R1-OH entspricht.10. The method according to any one of claims 8 or 9, characterized in that the metal alkoxide is chosen so that its anion corresponds to the anion of the alcohol to be added R1-OH.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Acrylsäureester nach Formel III und ein Alkohol der Formel R1-OH eingesetzt werden, bei denen die Reste R5 und R1 gleich sind.1 1. A method according to any one of claims 8 to 10, characterized in that an acrylic acid ester of formula III and an alcohol of the formula R1-OH are used, in which the radicals R5 and R1 are the same.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das den Ester Il enthaltende Reaktionsgemisch vor seinem Einsatz in der erfindungsgemäßen Hydrierung gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 nicht aufgereinigt wird.12. The method according to any one of claims 8 to 1 1, characterized in that the reaction mixture containing the ester Il is not purified before use in the hydrogenation according to the invention according to claims 1 to 5.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das den Ester Il enthaltende Reaktionsgemisch vor seinem Einsatz in der erfindungsgemäßen Hydrierung gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 mit einem Kationen- tauscher behandelt oder mit einer organischen oder anorganischen Säure neutralisiert wird. 13. The method according to any one of claims 8 to 12, characterized in that the reaction mixture containing the ester Il before use in the hydrogenation according to the invention according to claims 1 to 5 treated with a cation exchanger or neutralized with an organic or inorganic acid.
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