FI80015C - Foerfarande foer framstaellning av para-acyloxibensensulfonater medelst alkalisk katalys. - Google Patents

Description

1 80015

Menetelmä para-asyylioksibentseenisulfonaattien valmistamiseksi emäskatalyysillä

Esillä oleva keksintö koskee para-asyylioksibentseenisulfo-naattien valmistusmenetelmää. Tarkemmin sanottuna se koskee menetelmää valmistaa emäksisellä katalyysillä para-asyylioksi-bentseenisulfonaatteja, joissa asyylioksiryhmä sisältää 7-12 hiiliatomia.

FR-patenttijulkaisun 2 164 619 esimerkin 1 mukaan on tunnettua valmistaa näitä yhdisteitä, lähtien alifaattisen hapon klorideista ja natriumfenolisulfonaateista, suoralla konden-saatiolla vedettömässä väliaineessa. Hapon kloridin ja fenoli-sulfonaatin välisen kondensaation nopeus on äärimmäisen hidas (20 h 150°C:ssa) ja muodostunut tuote on erittäin vaikeasti eristettävissä. Menetelmässä esiintyy myös suuresti HCl:n muodostumista, jonka poistaminen ei aina ole helppoa.

Tunnettua on myös -PUESCHEL, Tenside 7 (5) s. 249-54 (1970) -näiden yhdisteiden valmistus menetelmällä, joka eroaa vain vähän FR-patenttijulkaisusta 2 164 619, mutta hapon vastaan-ottoaineen läsnäollessa, kaasumaisen kloorivetyhapon poistamisen välttämiseksi. Muodostunut tuote neutraloidaan natrium-karbonaatilla, mutta sitten on hyvin vaikeata erottaa saatu tuote neutraloimisen aikana muodostuneesta natriumkloridista.

Hapon kloridin fenolisulfonaatille kondensoitumisreaktion hitaus on saattanut alan ammattimiehet huomattavasti korottamaan lämpötilaa, mutta tällöin esiintyy voimakasväristen tuotteiden muodostumista. Koska nämä tuotteet on itse asiassa tarkoitettu käytettäviksi pääasiassa pesuaineina, on välttämätöntä, että käytettävissä on täysin valkoisia tuotteita kaupallisten vaatimusten tyydyttämiseksi.

Samoin tunnetaan - FR-patenttijulkaisusta 2 299 321 - asyyli-oksibentseenisulionaattien valmistaminen kondensoimalla feno-lisulfonaattijauhetta höyrymuodossa olevan etikkahappoanhydri-din kanssa; tämä reaktio voidaan suorittaa kuivana, koska 2 80015 etikkahappoanhydridin kiehumapiste on 140°C, mutta ei tule kysymykseen menetellä tällä tavalla esimerkiksi nonanoiini-hapon anhydridin kondensoimiseksi fenolisulfonaatille, koska nonanoiinihapon anhydridin kiehumispiste on 260°C.

Mitään julkaisua, jossa selitettäisiin jonkin hapon anhydridin ja jonkin fenolisulfonaatin kondensoiminen nesteväliai-neessa, ei tunneta.

Nyt on keksitty menetelmä, joka tekee mahdolliseksi voittaa kaikki nämä hankaluudet, so. tekee mahdolliseksi saada aikaan nopea reaktio nesteväliaineessa, kondensaatiotuotteen erottamisen helposti, ja värittömien tuotteiden saannin.

Tälle yleisen kaavan;

RiC00--(^qV-S03M (I) mukaisten para-asyylioksibentseenisulfonaattien valmistusmenetelmälle, jossa kaavassa:

Ri on suoraketjuinen tai haaraketjuinen alkyyliradikaali, joka sisältää 6-11 hiiliatomia, ja M on aikalimetaili, tunnusmerkillistä on se, että jonkin aikaiimetä11in fenolisulfonaatti asyloidaan suora- tai haaraketjuisen, 7-12 hiiliatomia sisältävän alkaanihapon anhydridillä, aproottisessa, polaarisessa liuottimessa, katalyyttisen määrän jonkin suora- tai haaraketjuisen ali-faattisen, 7-12 hiiliatomia sisältävän alkaanihapon alkali-metallisuolan läsnäollessa.

t Käytettäväksi sopivien alifaattisten anhydridien joukosta voidaan mainita heptaanihapon, oktaanihapon, kapryyliha-pon, pelargonihapon, kapriinihapon ja lauriinihapon anhydri-dit. Esillä oleva keksintö sopii erityisen hyvin happoihin, jotka sisältävät 9 hiiliatomia. Näiden anhydridien joukosta erityisen sopivia ovat pelargonihapon ja 3,5,5-trimetyyli-heksanoyylihapon anhydridit, koska niitä on teollisesti saatavissa.

3 80015

Hapon anhydridit voivat olla valmistetut lukuisista menetelmistä tunnetulla tavalla. Ensimmäisen sovellutusmuodon mukaan, joka on selitetty teoksessa "Organic synthese collective", John Wiley, 1955, voi. 3, s. 28, voidaan saattaa keskenään kosketukseen hapon kloridi, happo ja jokin terti-äärinen emäs, joka sitten neutraloi muodostuneen hapon.

Täten saadaan haluttu anhydridi ja tertiäärisen emäksen kloorihydraattia. Toisen sovellutusmuodon mukaan, joka on selitetty julkaisussa "Journal of Chemical Society", 1964, s. 755, hapon kloridi ja hapon natriumsuola voidaan saattaa keskenään kosketukseen vedessä. Täten saadaan haluttu anhydridi ja natriumkloridia. Koska tämä reaktio on tapahtunut vedessä, muodostuneen anhydridin ei tarvitse olla helposti hydrolysoitavissa.

Kolmannen sovellutusmuodon mukaan etikkahapon anhydridi saatetaan reagoimaan hapon kanssa seuraavan mekanismin mukaisesti:

2RCOOH + (CH3C0)20 -> (RCO)aO + 2CH3COOH

CH3COONa

Mieluimmin käytetään ylimäärää etikkahapon anhydridiä, joka sitten tislataan reaktion lopussa.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään mieluimmin hapon anhydridiä, joka on saatu tämän kolmannen sovellutusmuodon mukaisesti.

Eri fenolisulfonaateista käytetään mieluimmin natrium- ja kaliumfenolisulfonaatteja, koska juuri niitä on helpommin teollisesti saatavissa.

Aproottisista, polaarisista liuottimista voidaan esimerkiksi mainita seuraavat: - dimetyyliformamidi - N-metyylipyrrolidoni - dimetyyliasetamidi 4 80015 - dimetyylisulfoksidi ja - sulfolaani.

Liuottimen on kuitenkin oltava hajuton, koska kaupalliselta kannalta on mahdotonta sisällyttää pesuaineseokseen pahanhajuista tuotetta. Liuoksen kiehumapiste ei saa olla liian korkea ja sen hankintahinnan on oltava riittävän alhainen, niin että se ei hyödyttämättömästi kallista saatavan tuotteen hintaa. Kaikista näistä liuottimista dimetyyliformamidi on se, joka parhaiten vastaa näitä ehtoja.

7-12 hiiliatomia sisältävän hapon alkalimetallisuola, jota käytetään kondensaatioreaktion katalysaattorina, vastaa seuraavaa yleistä kaavaa:

RaCOOM (II) jossa: M on alkalimetalli, R3 on suora tai haaraketjuinen alkyyliradikaali, joka sisältää 6-11 hiiliatomia. Mieluimmin käytetään saman hapon nat-riumsuolaa, jonka anhydridiä on käytetty, minkä ansiosta voidaan välttää sellaisten kemiallisten alkuaineiden mukaantulo, jotka ovat vieraita reaktion alkuaineille.

Oikean rektionopeuden saamiseksi anhydridiä on mieluimmin käytettävä molaarinen ylimäärä fenolisulfonaattiin nähden. Oikean taloudellisen hyötysuhteen saamiseksi on vielä mieluummin käytettävä vähintään 0,2 moolin ylimäärää, niin että ylimäärä on 0,2 ja 0,3 moolin välillä reaktion stö-kiometrisestä määrästä.

Liuottimen moolisuhde fenolisulfonaattiin on mieluimmin 5 ja 50 välillä. Suurempikaan määrä ei ole poissuljettu keksinnön alueelta, mutta määrät on sovitettava menetelmän talouteen; mieluummin tämä moolisuhde on 5 ja 10 välillä ja vielä mieluummin 7 ja 10 välillä.

5 80015

Yhdisteen (II) moolisuhde fenolisulfonaattiin on suurempi kuin 0,005 ja on mieluummin 0,01 ja 0,02 välillä.

Reaktiolämpötila vaikuttaa reaktionopeuteen, niin että lämpötila, joka on korkeampi kuin 80°C, on edullinen. Korkeampikaan lämpötila ei ole haitallinen keksinnön mukaiselle menetelmälle. On vain sovitettava lämpötila menetelmän talouteen. Sopivin reaktiolämpötila on tällöin 90 ja 100°C välillä.

Reaktio suoritetaan yleensä ilmakehän paineessa, joskaan ylipainekaan ei ole haitallinen keksinnön mukaiselle menetelmälle .

Keksinnön mukaiset tuotteet voidaan eristää reaktioväliai-neesta uuttamalla asetonilla lämpötilassa, joka on yhtä korkea tai korkeampi kuin 90°C ja mieluummin se on 90 ja 100°C välillä, lisäten suunnilleen sama painomäärä asetonia kuin liuotinta on panostettu.

Para-asyylioksibentseenisulfonaatteja käytetään pesuaineissa pinta-aktiivisina aineina. Esimerkkeinä kaavan (I) mukaisista yhdisteistä voidaan mainita: natriumtrimetyyli-3,5,5-heksanoyylioksibentseenisulfonaatti, natriumoktanoyylibent-seenisulfonaatti ja natriumdodekanoyylioksibentseenisul-fonaatti.

Keksintö selviää täydellisemmin seuraavien esimerkkien avulla.

Esimerkki 1

Natrium-3.5.5-trimetwliheksanowlioksibentseenisulf onaatti 1. 3.5,5-trimetwliheksaanihapon anhvdridi (anhvdridi T.M.H.1 1000 litran reaktoriin, joka on varustettu tislauskolonnilla, panostetaan 583 kg 3,5,5-trimetyyliheksaanihappoa (3,69 Kmoolia), 282 kg etikkahappoanhydridiä (2,76 Kmoolia) ja 0,1 kg natriumasetaattia. Tämä katalysaattori on valittu 6 80015 ottaen huomioon sen värityksen heikkous, jonka T.M.H.-anhyd-ridi antaa. Reaktioseos lämmitetään 90°C:een 12 000 Pa alipaineessa, muodostuneen etikkahapon tislaamisen mahdollistamiseksi; alipainetta asetellaan sitten sen mukaan kun keittimen lämpötila nousee.

3 tunnin kuluttua reaktio on päättynyt: T° : 110°C p = 6660 Pa

Reaktioseos lämmitetään 160°C:een (1300 Pa alipaineessa) etikkahappoanhydridin ylimäärän poistamiseksi.

3,5,5-trimetyyliheksaanihapon anhydridiä, joka on hyvin heikosti värittynyttä, ei tislata, vaan käytetään sellaisenaan : p = 550 kg R = 100 % 2. T.M.H.-anhvdridin kondensaatio natriumfenolisulfonaatille 3 m3 reaktoriin, joka on varustettu pienellä kolonnilla, panostetaan 794 kg (10,9 Kmoolia) dimetyyliformamidia, 301 kg (1,53 Kmoolia) natrium-p-fenolisulfonaattia, joka on kuivatettu 160°C:ssa 2600 Pa paineessa (H20 < 0,5 %) ja 3 kg (0,016 Kmoolia) natriumisononanoaattia.

Reaktioseos lämmitetään sitten 90°C:een ja 550 kg (1,84 Kmoolia) T.M.H.-anhydridiä (20 % ylimäärä) lisätään puolen tunnin - 3/4 tunnin aikana.

Lämpötilaa ylläpidetään 3 h.

90-100°C lämpötilassa reaktoriin lisätään 794 kg asetonia DMF:ssa liuonneena olevan esterin uuttamiseksi.

Jäähdytetään ympäristön lämpötilaan.

7 80015

Esteri suodatetaan 6 m2 pinta-alaisella suotimella, joka toimii paineen alaisena.

Suodos pestään asetonilla ja kuivatetaan 150°C:ssa 2600 Pa paineessa.

Liuokset tislataan ja palautetaan kiertoon.

Esimerkki 2

Natrium-2-etwliheksanowlioksibentseenisulfonaatti 1. 2-etvvli-heksanovvlianhvdridi 2-etyyli-heksaanihapon anhydridi valmistetaan samoissa olosuhteissa kuin edellisessä esimerkissä.

2. 2-etwli-heksaanihapon anhvdridin kondensaatio natrium-p-fenolisulfonaatille 250 cm3 reaktoriin panostettiin 66 g (0,9 moolia) DMF, 25 g (0,127 moolia) natriumparafenolisulfonaattia, josta vesi on poistettu, ja 0,35 g (0,002 moolia) natrium-2-metyylihek-sanoaattia.

Reaktioseos lämmitetään 100°C:een, siihen lisätään 45 minuutissa 45 g (0,160 moolia) eli 25 % ylimäärin 2-etyylihek-saanihapon anhydridiä; reaktiota ylläpidetään 2 h 30 min tässä lämpötilassa.

Sitten lisätään 80 g asetonia 100°C lämpötilassa.

Jäähdytetään ympäristön lämpötilaan ja sitten tuote suodatetaan.

Esteri pestään asetonilla ja kuivatetaan 150°C:ssa 2600 Pa paineessa.

Saadaan: p = 39 g natrium-2-metyyliheksanoyylioksibentseenisulfo-naattia R = 95 %.

Claims (13)

1. Yleisen kaavan: RxCOO -^Q^-S03M jossa: Rx on suora- tai haaraketjuinen alkyyliradikaali, joka sisältää 6-11 hiiliatomia, ja M on alkalimetalli, mukaisten para-asyylioksibentseenisulfonaattien valmistusmenetelmä, tunnettu siitä, että jotakin alkalimetallifeno-lisulfonaattia asyloidaan suora- tai haaraketjuisen 7-12 hiiliatomia sisältävän alkaanihapon anhydridillä aprootti-sessa, polaarisessa liuottimessa, joka sisältää katalyyttisen määrän jonkin suora- tai haaraketjuisen alkaanihapon, joka sisältää 7-12 hiiliatomia, alkalimetallisuolaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että fenolisulfonaatti on natriumin fenolisulfonaat-ti.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että happoanhydridi on 9 hiiliatomia sisältävän hapon anhydridi.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aproottinen, polaarinen liuotin on dimetyyli-formamidi.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että katalysaattori on saman hapon natriumsuola, jota käytetään muodostamaan anhydridi. 1 Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapon anhydridin ja fenolisulfonaatin moolisuhde on vähintään 1,2 ja mieluimmin välillä 1,2-1,3. 9 80015

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aproottisen, polaarisen liuottimen moolisuhde fenolisulfonaattiin on 5 ja 50 välillä.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuottimen ja fenolisulfonaatin moolisuhde on 7 ja 10 välillä.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että katalysaattorin ja fenolisulfonaatin moolisuhde on suurempi kuin noin 0,005.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että katalysaattorin moolisuhde fenolisulfonaattiin on 0,01 ja 0,02 välillä.

11. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktiolämpötila on korkeampi kuin 80°C ja mieluimmin 90 ja 100°C välillä.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valmistettu para-asyylioksibentseenisulfonaatti otetaan talteen uuttamalla asetonilla.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uuttaminen suoritetaan lämpötilassa, joka on vähintään 90°C ja mieluummin 90 ja 100°C välillä.

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uuttaminen suoritetaan asetonimäärällä, joka on suunnilleen yhtä suuri kuin panostettu liuottimen määrä. 10 8001 5