FI80672B - Foerfarande foer framstaellning av para-acyloxibensensulfonater medelst syrakatalys. - Google Patents

Description

1 80672

Menetelmä para-asyylioksibentseenisulfonaattien valmistamiseksi happokatalyysillä

Esillä oleva keksintö koskee para-asyylioksibentseenisul fo-naattien valmistusmenetelmää. Tarkemmin sanottuna se koskee menetelmää valmistaa happokatalyysin avulla para-asyylioksi-bentseenisulfonaatteja, joissa asyylioksiryhmä sisältää 7-12 hiiliatomia.

FR-patenttijulkaisun 2 164 619 esimerkistä 1 on tunnettua valmistaa näitä yhdisteitä lähtien alifaattisen hapon kloridista ja kaliumfenolisulfonaatista välittömästi kondensoimalla vedettömässä ympäristössä. Hapon kloridin ja fenolisulfonaatin välisen kondensaation nopeus on äärimmäisen hidas (20 h 150° C:ssa) ja muodostuneen tuotteen eristäminen on perin vaikeata. Tässä menetelmässä muodostuu myös huomattavasti HC1, jonka poistaminen ei aina ole helppoa.

On myös tunnettua - PUESCHEL, Tenside 7 (5) s. 249-54 (1970) -valmistaa näitä tuotteita menetelmällä, joka vain vähän eroaa FR-patentista 2 164 619, mutta hapon vastaanottoaineen läsnäollessa kaasumaisen kloorivetyhapon poistumisen välttämiseksi. Muodostunut tuote neutraloidaan natriumkarbonaatilla, mutta tällöin on erittäin vaikeata erottaa saatu tuote neutraloinnin • aikana muodostuneesta natriumkloridista.

Hapon kloridin fenolisulfonaatille kondensoitumisreaktion hitaus on saattanut ammattimiehen huomattavasti korottamaan lämpötilaa, mutta tällöin esiintyy voimakasväristen tuotteiden muodostumista. Koska näitä tuotteita itse asiassa käytetään pääasiassa detergentteinä, on välttämätöntä saada aikaan täysin valkeita tuotteita kaupallisten vaatimusten tyydyttämiseksi.

Samoin on tunnettua FR-patenttijulkaisusta 2 299 321, valmistaa para-asyylioksibentseenisulfonaatteja kondensoimalla fenolisulfonaattijauhetta höyrymuodossa olevan etikkahappo- 2 80672 anhydridin kanssa; tämä reaktio voidaan suorittaa kuivana, koska etikkahappoanhydridin kiehumapiste on 140°C, mutta on mahdotonta ajatella toimia tällä tavalla esimerkiksi nonanoiinihappoanhydridin kondensoimiseksi fenolisulfonaa-tille, 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, jonka avulla voidaan voittaa kaikki nämä hankaluudet, so. voidaan saada toimeksi nopea reaktio nesteväliaineessa, kondensaatiotuote voidaan helposti erottaa ja voidaan saada värittömiä tuotteita.

Tälle para-asyylioksibentseenisulfonaattien valmistusmenetelmälle, joiden yleinen kaava on:

RiC00-/o\-S03M (1) jossa kaavassa:

Ri on suora- tai haaraketjuinen alkyyliradikaali, joka sisältää 6-11 hiiliatomia, ja M on jokin alkalimetalli, tunnusmerkillistä on se, että jotakin alkalimetallifeno-lisulfonaattia asyloidaan jonkin suora- tai haaraketjuisen hapon anhydridillä, joka happo sisältää 7-12 hiiliatomia, jossakin polaarisessa aproottisessa liuottimessa katalyyttisen määrän sulfonihappoa läsnäollessa.

Niiden alifaattisten anhydridien joukosta, joita voidaan käyttää, voidaan mainita heptaani-, oktaani-, kapryyli-, pelargoni-, kapriini- ja lauriinihappoanhydridi. Esillä oleva keksintö on erityisen sopiva 9 hiiliatomia sisältävien happojen anhydrideihin.

Il 3 80672 Näistä anhydrideistä kyseessä ovat erityisesti pelargonihap-po- ja 3,5,5-trimetyyliheksaanihappoanhydridit, koska niitä on teollisesti saatavissa.

Happoanhydridit voidaan valmistaa tunnettuun tapaan useilla menetelmillä. Erään, 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 tertiäärinen emäs, joka sitten neutraloi muodostuneen hapon. Näin saadaan sitä anhydridiä, johon pyritään, ja tertiäärisen hapon kloorihydraattia. Erään toisen sovellutusmuodon mukaan, joka on selitetty julkaisussa "Journal of Chemical Society", 1964, s. 755, voidaan saattaa keskenään kosketukseen vedessä olevat hapon kloridi ja hapon natriumsuola. Näin saadaan tavoiteltu anhydridi ja natriumkloridia. Koska tämä reaktio tapahtuu vedessä, muodostunut anhydridi ei saa olla helposti hydrolysoituvaa.

Keksinnön kolmannen sovellutusmuodon mukaan etikkahappoan-hydridi saatetaan reagoimaan hapon kanssa seuraavan mekanismin mukaisesti:

2RCOOH + (CH3C0)20 -> (RCO)aO + 2CH3C00H

CHsCOONa

Mieluimmin käytetään ylimäärää etikkahappoanhydridiä, joka tislataan pois reaktion päätyttyä.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään mieluimmin tämän kolmannen sovellutusmuodon mukaan saatua happoanhydridiä.

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

Polaarisista, aproottisista liuottimista voidaan esimerkiksi mainita seuraavat: 4 80672 - dimetyyliformamidi - N-metyylipyrrolidoni - dimetyyliasetamidi - dimetyylisulfoksidi - sulfolaani.

Liuottimen on kuitenkin oltava hajutonta, koska on mahdotonta kaupalliselta näkökannalta sisällyttää pesuseokseen pahanhajuista tuotetta. Liuoksen kiehumapiste ei saa olla liian korkea ja sen kauppahinnan on oltava niin alhainen, niin että se ei tarpeettomasti rasita saatavan tuotteen hintaa. Kaikista näistä liuottimista dimetyyliformamidi on se, joka parhaiten vastaa näitä vaatimuksia.

Kondensaatioreaktion katalysaattorina käytettävä sulfonihap-po vastaa seuraavaa yleistä kaavaa: H0-<QVs03M (II) \ N.

jossa R3 edustaa vetyä, alkyyliradikaalia, joka sisältää 1-12 hiiliatomia, halogeenialkyyliä, fenyyliä, alkyylifenyy-liä, nitroa, halogeenia, SOaM, ja M on alkalimetalli.

Kaavaa (II) vastaavista tuotteista voidaan mainita seuraa-vat: paratolueenisulfonihappo, bentseenisulfonihappo ja nitrobentseenisulfonihappo.

Valitun hapon on oltava vahva, mutta ei hapettava happo, niin että saadun tuotteen värjäytyminen kokonaan vältetään. Mieluimmin käytetään paratolueenisulfonihappoa.

Jotta saataisiin oikea rektionopeus, on mieluimmin käytettävä molaarista ylimäärää anhydridiä fenolisulfonaattiin nähden. Taloudellisesti oikean saannon saavuttamiseksi sitä on vielä mieluummin lisättävä vähintään 0,3 moolin ylimäärää reaktion stökiometriaan nähden.

Il 5 80672

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

Sulfonihapon moolisuhde fenolisulfonaattiin on mieluummin suurempi kuin noin 0,01 ja mieluimmin noin 0,02.

Reaktion lämpötila vaikuttaa reaktion nopeuteen, niin että 100°C suurempi lämpötila on edullinen, 125°C:n yläpuolella esiintyy sekundäärisiä reaktioita anhydridin ja liuottimen välillä, etenkin dimetyyliformamidin tapauksessa, jolloin muodostuu amideja, jotka huomattavasti pienentävät saantoja. Sopivin reaktiolämpötila sijaitsee näin ollen 110°C ja 120°C välillä.

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

Keksinnön mukaiset tuotteet voidaan poistaa uuttamalla asetonilla, 90°C:ssa tai sitä korkeammassa lämpötilassa, lisäämällä likimäärin yhtä suuri painomäärä asetonia kuin liuotinta oli käytetty.

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

Keksintöä selitetään täydellisemmin seuraavien esimerkkien avulla.

6 80672

Esimerkki 1

Natrium-3,5.5-trimetwliheksanowlioksibentseenisulf onaatti 1. 3,5,5-trimetwliheksaanihapon anhvdridi fanhvdridi T.M.H. ) 1500 litran reaktoriin, joka on varustettu tislauskolonnilla, panostetaan 632 kg trimetyyliheksaanihappoa (3,99 Kmoo-lia), 408 kg etikkahappoanhydridiä (3,99 Kmoolia) ja 0,1 kg natriumasetaattia. Tämä katalysaattori on valittu ottaen huomioon, että se antaa vain heikon värityksen T.M.H.-anhyd-ridille. Reaktioseos lämmitetään 90°C:een 12 000 Pa:n tyhjössä muodostuneen etikkahapon tislaamisen mahdollistamiseksi; tyhjöä asetellaan sitten sikäli kuin keittimen lämpötila nousee. Kolmen tunnin kuluttua reaktio on päättynyt: T° : 110°C p = 6660 Pa

Reaktioseos kuumennetaan 160°C:een (1300 Pa alipaineessa) etikkahappoanhydridiylimäärän poistamiseksi.

3,5,5-trimetyyliheksaanihapon anhydridiä, joka on varsin heikosti värittynyttä, ei tislata, vaan käytetään sellaisenaan: p = 596 kg R = 100 % 2. T.M.H.-anhvdridin kondensoiminen natrium-p-fenolisul-fonaatilla 2 m3 reaktoriin, joka on varustettu pienellä kolonnilla, panostetaan 800 kg dimetyyliformamidia, 301 kg natrium-p-fenolisulfonaattia, joka on kuivatettu 160°C:ssa 2600 Pa paineessa (H20 < 0,5 %) ja 6 kg p-tolueenisulfonihappoa.

Reaktioseos saatetaan 115°C lämpötilaan ja 596 kg anhydridiä T.M.H. (30 % ylimäärä) panostetaan 1/2 - 2/3 tunnin aikana.

Lämpötila pysytetään 6 h niin, että se ei ylitä 120°C, jotta vältettäisiin DMF:n hajoamisreaktio.

it 7 80672 90-100°C lämpötilassa lisätään 800 kg asetonia DMFsssa liuonneena olevan esterin uuttamiseksi.

Jäähdytetään huoneen lämpötilaan.

Esteri suodatetaan suotimella, jonka pinta-ala on 6 m2 ja joka toimii paineen alaisena.

Suodatettu tuote pestään asetonilla ja kuivatetaan 150°C:ssa 2600 Pa paineessa. p=476kg R = 92 %

Liuokset tislataan ja palautetaan kiertoon.

Esimerkki 2

Natriumoktanoyvlioksibentseenisulfonaatti Oktaanihappoanhydridi valmistetaan samoissa olosuhteissa kuin edellisessä esimerkissä.

2 m3 reaktoriin panostetaan 550 kg DMF, 6 kg p-tolueeni-sulfonihappoa, 301 kg vedettömäksi tehtyä natrium-p-fenoli-sulfonaattia ja 300 kg oktaanihappoanhydridiä.

Reaktioseos kuumennetaan 115°C:een ja 342 kg oktanoiinian-hydridiä (40 % ylimäärä) lisätään puolen tunnin aikana.

Reaktio päätetään 5 tunnin kuluttua.

Lisätään 550 kg asetonia 90-100°C lämpötilassa. Jäähdytetään huoneen lämpötilaan.

Huoneen lämpötilassa tuote suodatetaan.

Kun on pesty asetonilla ja kuivatettu 150°C:ssa 2600 Pa paineessa, saadaan talteen: p = 493 kg natriumoktanoyylioksibentseenisulfonaattia R = 95 %.

8 80672

Esimerkki 3

Esimerkin 1 olosuhteet toistetaan, paitsi että paratolu-eenisulfonihappo korvataan metanitrobentseenisulfonihapolla (2 kg).

Reaktion ja uuton jälkeen saadaan 493 kg natrium-3,5,5-trimetyyliheksanoyylioksibentseenisulfonaattia eli 95 %:n saanto.

Esimerkki 4

Natrium-3,5,5-trimetwliheksanowlioksibentseenisulf onaatti Esimerkin 1 olosuhteet toistettiin korvaten paratolueenisul-fonihappo bentseenisulfonihapolla (2 kg).

Reaktion ja uuton jälkeen saadaan 470 kg natrium-3,5,5-trimetyyliheksanoyylioksibentseenisulfonaattia, eli 90 %:n saanto.

Esimerkki 5

Natriumdodekanovvlioksibentseenisulfonaatti Dodekaanihappoanhydridi valmistetaan samoissa olosuhteissa kuin esimerkissä 1.

2 m3 suuruiseen reaktoriin panostetaan 600 kg DMF, 4 kg paratolueenisulfonihappoa, 200 kg natriumparafenolisulfo-naattia, josta vesi on poistettu, ja 500 kg dodekaanihappo-anhydridiä.

Reaktioseoksen annetaan olla 115°C:ssa 5 tuntia.

Lisätään 800 kg asetonia 90 ja 100°C välisessä lämpötilassa, jäähdytetään ympäristön lämpötilaan ja suodatetaan.

Saadaan 265 kg natriumdodekanoyylioksibentseenisulfonaattia saannon ollessa 70 %.

Il

Claims (14)

1. Yleisen kaavan: RxCOO-^Q^-SOaM mukaisten para-asyylioksibentseenisulfonaattien valmistusmenetelmä, jossa kaavassa: Ri on suoraketjuinen tai haaraketjuinen alkyyliradikaali, joka sisältää 6-11 hiiliatomia, ja M on alkalimetalli, tunnettu siitä, että jokin alkalimetallifenolisulfonaatti asyloidaan jonkin suoraketjuisen tai haaraketjuisen hapon anhydridillä, joka sisältää 7-12 hiiliatomia, aproottisessa, polaarisessa liuottimessa, katalyyttisen sulfonihappomäärän läsnäollessa.

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 sulfonihappo on paratolueenisulfonihappo.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapon anhydridin ja fenolisulfonaatin välinen moolisuhde on vähintään 1,3.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aproottisen, polaarisen liuottimen ja fenolisulfonaatin moolisuhde on 5 ja 10 välillä. 10 80672

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 sulfonihapon ja fenolisulfonaatin moolisuhde on suurempi kuin noin 0,01.

9 80672

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulfonihapon ja fenolisulfonaatin välinen moolisuhde on noin 0,02.

11. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktiolämpötila on korkeampi kuin 100°C ja mieluimmin välillä 110-120°C.

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

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

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uuttaminen suoritetaan asetonimäärällä, joka on likimäärin yhtä suuri kuin panostetun liuottimen määrä.