FR2525590A1 - LIQUID-PHASE PREPARATION OF DELTA-CETOCARBOXYLIC ACID ESTERS USING A LIQUID-PHASE INSOLUBLE CATALYST - Google Patents
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Abstract
Description
La préparation d'esters d'acide delta-cétocarboxy licue par la réaction de Kichael d'une cétone avec- un ester d'acide acrylique est bien connue, Des catalyseurs améliorés pour la réaction présentent un intérêt particulier dans le cas présent.. The preparation of licoric ketocarboxy acid esters by the Kichael reaction of a ketone with an acrylic acid ester is well known. Improved catalysts for the reaction are of particular interest in the present case.
Une réaction de I.'ichael à catalyse alcaline d'une cétone avec un ester d'acide acrylique donnant un ester d'aCide delta-cétocarboxylique est décrite dans Comptes
Rendus, 248, 1533-1535 (1959 .. On utilise un catalyseur alcalcin tel que fourni par l'amidure de sodium ou l'éthylate de potassium, lequel catalyseur est soluble cans le milieu réactionnel et réactif avec le céto-ester produit dans la réaction. 'A partir de layon signale de faibles rendements pour la plupart des produits de départ cétoniques,
Des réactions d'addition sinilaires ont été signalées, utilisant des catalyseurs qui sont solubles dans les milieux réactionnels.Par exemple, dans le brevet G3 1.389.510 de
Stamicarbon B.V., il est décrit une réaction catalytique de
Michael d'une cétone avec un ester d'acide acrylique donnant un ester d'acide delta-cétocarboxylique.. La réaction est catalysée par un mélange d'une amine primaire et d'un des différents types de composés acides, tous étant solubles dans le milieu réactionnel. Dans le brevet GB 1.473.184 de Hoechst, on décrit une réaction d'addition de Michael si miliaire pour la préparation d'esters d'acides 5-oxo-carboxy- liques (à savoir de delta-cétoesters) par réaction d'une cétone avec un ester d'acide acrylique en présence d'un mélange d'une aine primaire et d'un parti différents acides, tous étant solubles dans le milieu réactionnel..Chacune de ces réactions catalyséespar un acide est désavantageuse en ce sens due le composé acide du catalyseur, soluble dans le milieu réactionnel, est difficile à séparer du produit de la réaction, le delta0cétoester. Pour la purification du produit de la réaction, par exemple par distillation, la combinaison de chaleur et du catalyseur acidee provoque de manière typique la formation de sous-produits indésirables et par conséquent ccnduit à des rendements plus @aibles en delta-cétoester.A reaction of the alkali-catalyzed ichelium ketone with an acrylic acid ester to give a delta-ketocarboxylic acid ester is described in Accounts
Rendus, 248, 1533-1535 (1959. An alkaline catalyst is used, as supplied by sodium amide or potassium ethylate, which catalyst is soluble in the reaction medium and reactive with the keto ester produced in the 'From layon reports low yields for most ketone starting materials,
Sinilary addition reactions have been reported, using catalysts which are soluble in reaction media. For example, in G3 patent 1,389,510 to
Stamicarbon BV, there is described a catalytic reaction of
Michael of a ketone with an acrylic acid ester giving a delta-ketocarboxylic acid ester. The reaction is catalyzed by a mixture of a primary amine and one of the different types of acidic compounds, all of which are soluble in the reaction medium. In GB patent 1,473,184 to Hoechst, a Michael addition reaction is described if miliary for the preparation of esters of 5-oxo-carboxylic acids (i.e. delta-keto esters) by reaction of a ketone with an ester of acrylic acid in the presence of a mixture of a primary groin and a party of different acids, all of which are soluble in the reaction medium. Each of these reactions catalyzed by an acid is disadvantageous in this sense due to the acid compound of the catalyst, soluble in the reaction medium, is difficult to separate from the reaction product, the delta0 keto ester. For the purification of the reaction product, for example by distillation, the combination of heat and the acidic catalyst typically causes the formation of undesirable by-products and therefore results in lower yields of delta-ketoester.
I1 existe par conséquent un besoin pour un procédé de préparation d'estersd'acidesdelta-cétocarboxyliques pexmettant d'obtenir des renaenents élevés en produit par,
I1 est préconisé selon l'invention un procédé pour l'ob- tention en un seul passage d'un rendement élevé en un ester d'acide delta-cétocarboxylique en phase liquide, le delta-cétoester répondant à la formule générale
dans laquelle R peut être un groupe benzyle ou un grouse al- coyle de un à environ six atomes de carbone, R' peut être choisi parmi l'hydrogène, des groupes méthyle,. éthyle pro pyle et isopropyle et R" peut être un groupe alcoyle de un a environ 24 atomes de carbone..Une première étape du procédé consiste à former un milieu réactionnel pour la réaction d'une cétone possédant un hydrogène actif en position alpha avec un ester d'acide acrylique de formule générale
dans laquelle chaque R, R' et R" est tel que défini plus haut, le milieu réactionnel contenant de l"eau et une quantité efficace d'un catalyseur.Le catalyseur est fourni par un mélange d'un constituant à base d'amine primaire et d'un constituant à base d'une matière catalytique activable par de l'eau choisi dans le groupe consistant en un hémi-sel alcalin d'acide phtalique, d'un minéral à base d'hydrosilicate d'aluminium, un tamis moléculaire à base de silice et alumine, une alumine exempte ae silice et en une résine perfluorée sulfonée Ces matières catalytiques se caractérisent par le fait au'elles sont entièrement ou presque entièrement insolubles dans le milieu réactionnel. There is therefore a need for a process for the preparation of esters of delta-ketocarboxylic acids which makes it possible to obtain high yields of product by,
It is recommended according to the invention a process for obtaining in a single pass a high yield in an ester of delta-ketocarboxylic acid in the liquid phase, the delta-ketoester corresponding to the general formula
in which R can be a benzyl group or a crane alkyl of one to about six carbon atoms, R 'can be chosen from hydrogen, methyl groups ,. ethyl pro pyl and isopropyl and R "can be an alkyl group of one to about 24 carbon atoms. A first step of the process consists in forming a reaction medium for the reaction of a ketone having an active hydrogen in alpha position with a acrylic acid ester of general formula
wherein each R, R 'and R "is as defined above, the reaction medium containing water and an effective amount of a catalyst. The catalyst is provided by a mixture of an amine component primer and a constituent based on a water-activatable catalytic material chosen from the group consisting of an alkaline hemi-salt of phthalic acid, of a mineral based on aluminum hydrosilicate, a sieve Molecular based on silica and alumina, an alumina free of silica and of a sulfonated perfluorinated resin These catalytic materials are characterized by the fact that they are entirely or almost entirely insoluble in the reaction medium.
Le mélange de produits de réaction contient l'ester
d'acide delta-cétocarboxylique au contact de la matière catalytique qui est insoluble dans la phase liquide du mé l'ange réacti-onnel. L'élimination de la matière catalytique insoluble et la distillation ultérieure du mélange des pro
duits de la réaction fournissent un ester d'acide delta-céto
carboxylique de haute pureté dans le distilla t., non contaminé par des sous-produits secondaires formes au cours de la
distillation en raison de la présence de catalyseur rési
duel provenant de la réaction d'addition.The reaction product mixture contains the ester
of delta-ketocarboxylic acid in contact with the catalytic material which is insoluble in the liquid phase of the reactive angel. Removal of insoluble catalytic material and subsequent distillation of the mixture of pro
reaction tubes provide a delta-keto acid ester
high purity carboxylic acid in the distillate, not contaminated by secondary by-products formed during the
distillation due to the presence of catalyst
duel from the addition reaction.
Le procédé se prête particulièrement à la prérara-
tion; de oo-4caproate ae méthyle par la réaction d'addition,
d'acrylate de méthyle et d'acétone en présence d'un élément
quelconque de la famille des matières catalytiques spécifiées.The process is particularly suitable for prerara-
tion; oo-4caproate ae methyl by the addition reaction,
methyl acrylate and acetone in the presence of an element
any of the family of specified catalytic materials.
Un avantage du procédé selon l'invention est que, du fait que le catalyseur est en grande partie ou entièrement
insoluble dans le milieu réactionnel, on peut obtenir un produit de réaction exempt de catalyseur. Au cours de la
distillation du produit de réaction pour l'obtention d'un
delta-cétoester pur, il se forme relativement moins de produits secondaires nocifs, comparativement auxprocédeés de l'art antérieur dans lesquels la distillation a lieu en présence de catalyseur acide.An advantage of the process according to the invention is that, since the catalyst is largely or entirely
insoluble in the reaction medium, a reaction product free of catalyst can be obtained. During the
distillation of the reaction product to obtain a
delta-keto ester pure, relatively less harmful side products are formed, compared to the processes of the prior art in which the distillation takes place in the presence of acid catalyst.
Un deuxième avantage résiae en ce que des composés préférés choisis dans la famille des matières catalytiques se prêtent à l'emploi dans un réacteur à lit fixe dans la mesure ou
le catalyseur sélectionné est insoluble dans le milieu réac
tionnel. A partir de là, la réaction d'addition peut être effectuée en continu.A second advantage is that preferred compounds chosen from the family of catalytic materials are suitable for use in a fixed bed reactor insofar as
the selected catalyst is insoluble in the reaction medium
tional. From there, the addition reaction can be carried out continuously.
Tors de la constitution d'un milieu réactionnel pour -la préparation d'un ester d'acide delta-cétocarboxylique,
la cétone réactive et l'ester d'acide acrylique,
matières de départ du type défini de manière générale sont introduits dans un réacteur à pression avec agi
tationen acier inoxydable. La cétone sert 8. la fois de réac
tif et de milieu réactionnel. La cétone est habituellement présente en un excès molaire par rapport à l'ester d'acier acrylique de tordre d'environ 7:1 à environ 15:1.As the constitution of a reaction medium for the preparation of a delta-ketocarboxylic acid ester,
the reactive ketone and the acrylic acid ester,
starting materials of the generally defined type are introduced into a pressurized reactor with
stainless steel tation. The ketone serves as a 8. reaction time
tif and reaction medium. The ketone is usually present in a molar excess over the acrylic ester of twisting from about 7: 1 to about 15: 1.
Les cétones appropriées possèdent un hydrogène actif ou labile sur un carbone en alpha par rapport au carbonyle de 12 cétone. Parmi ces cétones figurent l'acétone, la méthylétnylcétone, la méthylproptlcétone, la diéthylcétone, la méthylisopropylc'étone,. la cyclonentanone, la cyclohexanone, la 2-méthylcyclohexanone et-la 4-métnylcyclohexanone. The appropriate ketones have an active or labile hydrogen on a carbon in alpha compared to the carbonyl of 12 ketone. Among these ketones are acetone, methylethyl ketone, methylproptl ketone, diethyl ketone, methyl isopropyl ketone ,. cyclonentanone, cyclohexanone, 2-methylcyclohexanone and -4-methylcyclohexanone.
Des esters d'acide acrylique appropriés répondant à la for nule générale II sont des esters d'acidescarboxyliques α, ss -insaturéstels que l'acrylate de méthyle, l'acrylate d'éthyle, le méthacrylate de méthyle, le méthacrylate d'éthyle, le crotonate de métnyle, le crotonate d'éthyle, le maléate de méthyle, le maléate d'éthyle, le fumarate de méthyle et le fumarate d'éthyle.Suitable acrylic acid esters corresponding to general formula II are esters of alpha & carboxylic acids, ss -unsaturated such as methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate , methyl crotonate, ethyl crotonate, methyl maleate, ethyl maleate, methyl fumarate and ethyl fumarate.
La réaction d'addition progresse en présence d'une combinaison de cocatalyseur fournie par une amine et une matière catalytique activée par l'eau. Comme amines appropriées on peut citer la méthylamine, l'éthyamine, la npropylamine, l'isopropylamine, la n-butylamine, @'isobu- tylamine, la butylamine sec., la pentylamine sec., l'hexylamine, la cyclopentylamine, la cyclohexylamine et l'hexa msthylènediamine. D'une manière générale, la quantité d'amine présente dans le mélange réactionnel se situe dans la gamme d'environ 0,05 à environ C,5 mole par mole de matière de départ à base d'ester d'acide acrylique initialement présente dans le mélange réactionnel
Des exemples d'hémi-sels alcalins d'acide phtalique convenant comme matières catalytiques sont l'hydrogénothta- late de lithium, l'hydrogénophtalate de sodium et l'hydro- génophtalate de potassium. Un hémi-sel alcalin d'acide phta- lique préféré est l'hydrogénophtalate de potassium. Ces h6- mi-sels sont en grande partie mais non entièrement inso- solubles dans l'eau C'est ainsi oueJ lorsqu'un de ces sels est utilisé comme matière catalytique, la ouantité d'eau présente dans le mélange réactionnel sera la quantité nécessaire tour activer l'hémi-sel en tant que matière ca talytique mais insuffisante pour cissoudre une partie impor
tante de l'hémi-sel.Le terme "partie importante" désigne la quantité d'hémi-sel qui, lorsqu'elle est présente au cours de la distillation du mélange de produits de la réaction, ne favorise pas la formation de sous-produits gênants.The addition reaction proceeds in the presence of a combination of cocatalyst provided by an amine and a water activated catalytic material. As suitable amines, mention may be made of methylamine, ethylamine, npropylamine, isopropylamine, n-butylamine, isobutylamine, dry butylamine, dry pentylamine, hexylamine, cyclopentylamine, cyclohexylamine and hexa methylstiamine. Generally, the amount of amine present in the reaction mixture is in the range of about 0.05 to about C, 5 moles per mole of starting material based on acrylic acid ester initially present in the reaction mixture
Examples of alkali metal phthalic acid hemi-salts suitable as catalytic materials are lithium hydrogen chloride, sodium hydrogen phthalate and potassium hydrogen phthalate. A preferred alkaline hemi-salt of phthalic acid is potassium hydrogen phthalate. These h6-mi-salts are largely but not entirely insoluble in water. It is thus oueJ when one of these salts is used as catalytic material, the quantity of water present in the reaction mixture will be the quantity necessary to activate the hemi-salt as a catalytic material but insufficient to dissolve an important part
aunt of the hemi-salt. The term "substantial portion" denotes the amount of hemi-salt which, when present during the distillation of the mixture of reaction products, does not promote the formation of sub- troublesome products.
D'une manière générale, la quantité d'eau appropriée nour l'activation d'hémi-'sel mais qui est insuffisante pour dissoudre une partie importante de l'hémi-sel se situe entre environ ane à environ cinq parties d'eau par partie d'hémisel cans le mélange réactionnel total. De manière typique, un hXmi-sel alcalin d'acide phtalique peut être utilisé en tant que matière catalytique en une quantité allant d'environ 0,02 à environ 0,13 partie d'hémi-sel pour une partie d'ester d'acide acrylique ae départ initialement prisent dans le mélange réactionnel. Generally speaking, the quantity of water suitable for activating hemi-sel but which is insufficient to dissolve a significant part of the hemi-salt is between about ane to about five parts of water per part of hemisel in the total reaction mixture. Typically, an alkaline phthalic acid salt can be used as the catalyst material in an amount ranging from about 0.02 to about 0.13 part hemi-salt per part of ester ester. acrylic acid initially taken from the reaction mixture.
Une deuxième matière catalytique appropriée est fournie par un minéral à base d'hydrosilicate d'aluminium. A second suitable catalytic material is provided by a mineral based on aluminum hydrosilicate.
Cette matière est caractérisée par la formule théorique
Al2O3.4SiO2.H2O + H20 (III) et est généralement connue sous le nom-de Kontmorillonite.This material is characterized by the theoretical formula
Al2O3.4SiO2.H2O + H20 (III) and is generally known as Kontmorillonite.
Les matières catalytiques a base de Montmorillonite appropriées sont vendues sous la désignation "K-Catalysts" tar
Süd-Chemie A.G., unich, Allemagne de l'Ouest. Ces matières de tyne argile se caractérisent en ce qu'elles appartiennent au groupe des minéraux à trois coucnes, qu'elles possèdent un grand nombre d'ions échangeables et qu'elles sont pra- tiquement insolubles dans l'eau. De manière générale, la matière à base d'nydrosilicate d'aluminium peut etre pré-sente en une quantité allant d'environ 0,1 à environ 4 parties en poins d'nydrosilicate d'aluminium pour une tartie d'ester d'acide acrylique de déDart initialement dans le mélange réactionnel.Appropriate Montmorillonite-based catalytic materials are sold under the designation "K-Catalysts" tar
Süd-Chemie AG, unich, West Germany. These clay tyne materials are characterized in that they belong to the group of minerals with three layers, that they have a large number of exchangeable ions and that they are practically insoluble in water. In general, the aluminum hydrosilicate material can be present in an amount ranging from about 0.1 to about 4 parts by pieces of aluminum hydrosilicate for a tar of acid ester. Starting acrylic initially in the reaction mixture.
Un troisème type de matière catalytinue est fourni par une zéolithe pour tamis moléculaire a base de silice et alumine dans laquelle le rapport atomique du silicium a 1 l'alu- miniu est d'environ 10 å 1.Les matières utiles se caractérisent de manière typique en ce qu'elles possédent un sur face spécifique d'environ 450 à environ 500 m2/g@ une teneur en eau de l'ordre d'environ 1 à 15% en poids. La matiere est pratiquement insoluble dans l'eau.. Tes matières particulierement arpropriées sont vendues dans le commerce sous la qésignation de "mordénite hydrogénée", Strem Chemicals, lnc., @ewburyport, @ass. Généralement, la zéolithe de silice et alumine peut être présente en une quantité se situant entre environ 0,1 et environ 4 parties en poids de zéolitne de silice et alumine pour une partie de l'ester d'acide acrylique de départ initialement présent dans le mélange réactionnel
Un quatrieme type de matiere catalytique est fourni nar une alumine exempte de silice gui est caractérisée en ce qu'elle est pratiquement insoluble cans l'eau. Une matiere catalytioue appropriée à base d'A12C3 sans silice est vendue sous la désignation HA 100 S par Houdry Process and Chemical Co., Div. d'Air Products and Chemical Co.,
Inc., Phialadelphie, Pa.Généralement, la matière catalytique a base d'alumine exempte de silice peut être pré- sente en une quantité de l'ordre d'environ 0,1 à environ 4 parties en poids d'alumine pour une partie de l'ester d'acide acrylique de départ initialement présent dans le mélange réactionnel.A third type of catalytic material is provided by a zeolite for molecular sieve based on silica and alumina in which the atomic ratio of silicon to 1 aluminum is about 10 to 1. The useful materials are typically characterized in that they have a specific surface of approximately 450 to approximately 500 m2 / g @ a water content of the order of approximately 1 to 15% by weight. The material is practically insoluble in water. Your particularly appropriated materials are sold commercially under the designation of "hydrogenated mordenite", Strem Chemicals, lnc., @Ewburyport, @ass. Generally, the silica and alumina zeolite may be present in an amount ranging between about 0.1 and about 4 parts by weight of silica and alumina zeolite per part of the starting acrylic acid ester initially present in the reaction mixture
A fourth type of catalytic material is provided by an alumina free from silica which is characterized in that it is practically insoluble in water. A suitable catalytic material based on silica-free A12C3 is sold under the designation HA 100 S by Houdry Process and Chemical Co., Div. from Air Products and Chemical Co.,
Inc., Phialadelphia, Pa. Generally, the silica-free alumina catalyst material may be present in an amount of the order of about 0.1 to about 4 parts by weight of alumina per part starting acrylic acid ester initially present in the reaction mixture.
Un cinquième type de matière catalytique cst fourni par ne résine perfluorée sulfonée préparée à partir de copolymères de tétrafluoroéthylène et de monomères tels que le fluorure o-e -erfluoro-dioxa-3-6-méthyl-4-octane-7 sulfonée. La résine est pratiquement insoluble dans l'eau. A fifth type of catalytic material is provided by a sulfonated perfluorinated resin prepared from copolymers of tetrafluoroethylene and of monomers such as fluoride o-e-erfluoro-dioxa-3-6-methyl-4-octane-7. The resin is practically insoluble in water.
Des résines appropriées sont vendues sous la marque NAFIONR 501 par DuPont Company, Wilmington, Del. Généralement, la résine perfluorée sulfonée peut être présente en une quantité allant d'environ 0,001 à environ 0,04 partie de résine pour une rartie de l'ester d'acide acrylique de départ initialement présent dans le mélange réactionnel.Suitable resins are sold under the brand name NAFIONR 501 by DuPont Company, Wilmington, Del. Generally, the sulfonated perfluorinated resin may be present in an amount ranging from about 0.001 to about 0.04 part of resin for a portion of the starting acrylic acid ester initially present in the reaction mixture.
tour une réaction d'@ddition dans laquelle on utilise l'une quelconque des @euxième à cinquième matières cataly tiques, il faut la présence dans le mélange réactionnel d'une quantité d'eau suffisante pour induire l'activité de la matière catalytique. Dans la mesure où aucune de ces matières catalytiques spécifiées n'est soluble à un degré décelable dans une quelconaue quantité d'eau, la quantité d'eau à utiliser peut être déterminée simplement par la quantité d'ester d'acide acrylique de départ Ainsi, les quantités d'eau excédentaires ne jouent aucun rôle dans la formation de sous-produits gê- nants dans le mélange de produits de la réaction.Généralement, la quantité d'eau utilisée sera, pour l'une quelconque des deuxième,à cinquième matières catalytiques décrites, comprise entre environ 0,02 et environ 0,12 partie en goids de matière catalytique pour une partie d'ester d'acide acrylique de départ. For an addition reaction in which any of the fifth to fifth catalytic materials is used, there must be present in the reaction mixture an amount of water sufficient to induce the activity of the catalytic material. Since none of these specified catalytic materials is soluble to any detectable degree in any amount of water, the amount of water to be used can be determined simply by the amount of starting acrylic acid ester. , the quantities of excess water play no role in the formation of annoying by-products in the mixture of reaction products. Generally, the quantity of water used will, for any of the second, to fifth catalytic materials described, between approximately 0.02 and approximately 0.12 part in goids of catalytic material for a part of starting acrylic acid ester.
Pour introduire le catalyseur dans un mélange réactionnel, le constituant aminé et le constituant à base de matière catalytique peuvent être ajoutés séparément ou sous forme d'un mélange des deux constituants. To introduce the catalyst into a reaction mixture, the amine component and the component based on catalytic material can be added separately or as a mixture of the two components.
Avant la tistillation à une température suffisamment élevée pour la récupération d'une fraction d'ester d'acide delta-cétocarboxylique pur, la matière catalytique insoluble ou en grande partie insoluble doit être éliminée de la phase liquide contenant 11 ester d'acide delta-cétocarboxylique. Dans des réactions utilisant un hémi-sel alcalin d'-acide phtalique comme constituant de matière catalytiques il est nécessaire d'effectuer une dis
tillation préliminaire à environ 10500 afin d'éliminer toute eau du mélange de produits de réaction. Une fois que le mélange desproduïts de la réaction est débarrassé de l'eau, 1' hémi-sel alcalin d'acide phtalique devient pratiquement insoluble dans le mélange réactionnel et peut être éliminé par filtration. Pour les deuxième à cinquième éléments de la famille desmatières catalytiques, l'étape de,' distillation préliminaire 'est pas nécessaire vu que ces matières sont aisément filtrables à partir du mélange de nroduits de la réaction en raison de leur insolubilité dans le mélange indépendamment de la quantité d'eau présente.Before tistillation at a temperature high enough to recover a fraction of pure delta-ketocarboxylic acid ester, the insoluble or largely insoluble catalytic material must be removed from the liquid phase containing the delta acid ester. ketocarboxylic. In reactions using an alkaline hemi-salt of phthalic acid as a constituent of catalytic material it is necessary to carry out a dis
preliminary till about 10500 to remove any water from the reaction product mixture. Once the mixture of reaction products is freed from water, the alkaline hemi-salt of phthalic acid becomes practically insoluble in the reaction mixture and can be removed by filtration. For the second to fifth elements of the family of catalytic materials, the step of 'preliminary distillation' is not necessary since these materials are easily filterable from the mixture of reaction products due to their insolubility in the mixture independently of the amount of water present.
Un filtrat obtenu à partir de l'un ou l'autre de ces mélanges réactionnels peut etre ensuite soumis à une distillation fractionnée sous pression réduite en vue de la récuné- ration d d'une fraction contenant de l'ester d'acide delta- cétocarboxylique de haute pureté.A filtrate obtained from either of these reaction mixtures can then be subjected to fractional distillation under reduced pressure with a view to recovering a fraction containing delta acid ester. high purity ketocarboxylic.
Les exemples suivants illustrent des modes de réalisation spécifiques de l'invention. L'invention n'est cependant pas considérée comme limitée à ces modes de réalisation, car il existe bien entendu de nombreuses variantes et modifications possibles. Sauf indication contraire, tous les pourcentages et parties dans les exemples comme dans la
description, s'entendent en poids.The following examples illustrate specific embodiments of the invention. The invention is however not considered to be limited to these embodiments, since there are of course many variations and possible modifications. Unless otherwise indicated, all percentages and parts in the examples as in the
description, are by weight.
Exemple I
Dans un réacteur à pression en acier inoxydable avec agitation mécaniquement et équipé d'un moyen de mesure et de régulation de température, on a chargé 1660 g d'acétone, 215 g d'acrylate de méthyle, 22 g d'isopropylamine, 2 g d'hydroquinone, 10 g de phtalate acide de potassium et 18 g d'eau. L'espace libre du réacteur a été balayé avec un courant d'azote de manière à éliminer sensiblement tout oxygène ambiant dans le réacteur. Le mélange réactionnel a été ensuite chauffé avec agitation jusqu'à une teEpé- rature de 13 à 1t350C t maintenu dans ces conditions pen- dant environ 6 heures. Une pression de 21x 105 Pa a été observée après que la température- de réaction eut été atteinte.Après refroidissement au réacteur åusqu'à la tem pérature ambiante, la totalité du mélange réactionnel a été transféré dans un appareil à distiller. Ensuite, l'acétone, l'acrylate de méthyle n'ayant pas réagi, l'isopro- pylamine et l'eau ont été séparés sous forme de distillat la température de distillation ayant été maintenue au ximum à environ 105 C. La produit résiduel a-ans l'appareil de distillation a été transféré dans un appareil de filtration.Dans la mesure Où le phtalate acide de potassium était en grande partie insoluble dans le produit dela réaction liquide, il y avait séparation presque totale du rhtalate acide de potassium du filtrat liquide qui cnte- hait du produit à base de oxo-4-caproate de méthyle (@OC) brut. On a fait passer le @OC brut à travers un lit de bisulfate de sodium pour éliminer la matière basi que rési- duelle, telle que l'isopropylamine, du produit @ base de
MOC.Le produit à base de MOC a été ansuite introcuit dans @n appareil de distillation et récupéré sous forme d'un distillat à une température de distillation de 120-124 C sous une pression absolue d'environ 3333 PA. On a
isolé 328 g de MOC purifié, ce qui correspond à un rendement de al molaire nar rapport à l'acrwlate de e- thyle de départ. Cn a obtenu un résidu de distillation de 14 g. L'analyse par chromatographie en phase gazeuse du produit a base de MOC indiquait une pureté du MOC supérieure à 99,5'. Une impureté à l'état de trace a été identifiée comme de la phorone.Example I
1660 g of acetone, 215 g of methyl acrylate, 22 g of isopropylamine, 2 g were charged into a stainless steel pressure reactor with mechanical stirring and equipped with a temperature measurement and regulation means. hydroquinone, 10 g of potassium acid phthalate and 18 g of water. The free space of the reactor was swept with a stream of nitrogen so as to remove substantially all of the ambient oxygen in the reactor. The reaction mixture was then heated with stirring to a temperature of 13 to 1350C t maintained under these conditions for about 6 hours. A pressure of 21 x 10 5 Pa was observed after the reaction temperature had been reached. After cooling in the reactor to room temperature, the entire reaction mixture was transferred to a distillation apparatus. Then, acetone, unreacted methyl acrylate, isopropylamine and water were separated in the form of a distillate, the distillation temperature having been kept at a maximum of about 105 C. The residual product a-years the distillation apparatus was transferred to a filtration apparatus. Insofar as the potassium acid phthalate was largely insoluble in the product of the liquid reaction, there was almost complete separation of the potassium acid rhthalate from Liquid filtrate which contains crude methyl oxo-4-caproate (@OC) product. The crude @OC was passed through a bed of sodium bisulfate to remove residual basic material, such as isopropylamine, from the base product.
MOC. The product based on MOC was then introduced into a distillation apparatus and recovered in the form of a distillate at a distillation temperature of 120-124 ° C. under an absolute pressure of approximately 3333 PA. We have
isolated 328 g of purified MOC, which corresponds to a yield of al molar nar relative to the starting ethyl acrylate. Cn obtained a distillation residue of 14 g. Analysis by gas chromatography of the MOC product indicated a purity of the MOC greater than 99.5 '. A trace impurity has been identified as phorone.
Exemple II
Une réaction d'addition a été effectuée avec l'équipe- nent, les matières de départ et suivant les modes opératoires généralement décrits dans l'exemple I. Pour mettre en evidence le taux de conversion des réactifs de départ en oxo-4-caproate de méthyle, des échantillons du -ilieu réactionnel ont été prélevés au cours d'une période de réaction de cinq heures. Le Tableau I fournit la liste des conversions d'acrylate de méthyle et des rendements en oxo-4-caproate de méthyle pour chacun des échantillons.Example II
An addition reaction was carried out with the equipment, the starting materials and according to the procedures generally described in Example I. To demonstrate the degree of conversion of the starting reagents to oxo-4-caproate methyl, samples of the reaction medium were taken during a five hour reaction period. Table I provides a list of methyl acrylate conversions and yields of methyl oxo-4-caproate for each of the samples.
Tableau I
Réaction de l'acétone et de l'acrylate de méthyle pour former
de l'oxo-4-caproate de méthyle au cours d'une période de
réaction de cinq heures
Temps de Conversion de Rendement en % Rendement final réaction l'acrylate de par passage d'- (en %) d'oxo-4-
(heures) méthyle (%) oxo-4-caproate caproate de méde méthyle (%) thyle (%)
2 79 70 9
3 88 79 89
4 94 86 91
5 97 90 93
Exemple III
Une Péaction d'addition a été conduite avec m.ent, les réactifs de départ et suivant les modes opératoires généralement décrits dans l'exemple I.Pour démontrer l'affet activateur ae l'eau sur la matière catalytique activable par l'eau consistant en 4 g d'hydrogénophtalate de po potassium rar mole d'acrylate de méthyle de départ, deux réactions ont été menées côte à côte ne différant que par la présence ou l'absence d'eau. Dans la réaction (a), 7,2 g d'eau par mole d'acrylate de méthyle ont étZ utilisés. Dans la réaction (b), il n'a pas été ajouté d'eau.Table I
Reaction of acetone and methyl acrylate to form
methyl oxo-4-caproate over a period of
five hour reaction
Conversion time of Yield in% Final yield reaction of acrylate by passage of- (in%) of oxo-4-
(hours) methyl (%) oxo-4-caproate methyl caproate (%) thyle (%)
2 79 70 9
3 88 79 89
4 94 86 91
5 97 90 93
Example III
An addition action was carried out with m.ent, the starting reagents and according to the procedures generally described in Example I. To demonstrate the water activating effect on the catalytic material activatable by water consisting in 4 g of po potassium hydrogen phthalate rar mole of starting methyl acrylate, two reactions were carried out side by side differing only in the presence or absence of water. In reaction (a), 7.2 g of water per mole of methyl acrylate was used. In reaction (b), no water was added.
Les résultats sont résumés dans le tableau II.The results are summarized in Table II.
Exemple IV
Une réaction d'addition a été effectue avec l'équipe- ment, 1PS réactifs de départ et suivant les moues opératoires généralement décrits dans l'exemple I. Pour démontrer l'effet activateur de l'eau sur la matière catalytique activable par l'eau consistant en 40 g de montmorillonite (K-306,
Sud Chemie A.G.) par mole d'acrylate de méthyle de départ, on a mené deux réactions côte à côte ne différant que par la présence ou l'absence d'eau. Dans la réaction (a), il a été utilisé 7,2 g d'eau par mole d'acrylate de méthyle. Dans la réaction (b), il n'a pas été ajouté d'eau. Les résultats sont résumés dans le tableau II. Example IV
An addition reaction was carried out with the equipment, 1PS starting reagents and following the operating slurries generally described in Example I. To demonstrate the activating effect of water on the catalytic material activatable by the water consisting of 40 g of montmorillonite (K-306,
Sud Chemie AG) per mole of starting methyl acrylate, two reactions were carried out side by side differing only in the presence or absence of water. In reaction (a), 7.2 g of water was used per mole of methyl acrylate. In reaction (b), no water was added. The results are summarized in Table II.
Exemple V
Une réaction d'addition a été réalisée avec l'équipe- ment, les réactifs de départ et suivant les modes opératoires généralement décrits dans l'exemple T. Pour démontrer l'effet activateur de l'eau sur la matière catalytique activable par l'eau consistant en 60 g d'alumine exempte de silice (HA-1005, Houdry Proc. & hem. Co.) par mole d'acry
late de méthyle de départ, il a été effectué deux réactions côte à côte ne différant que par la quan- tité d'eau présente. Dans la réaction (a), il a été
utilisé 7,2 g d'eau par mole d'acrylate de méthyle.Example V
An addition reaction was carried out with the equipment, the starting reagents and according to the procedures generally described in Example T. To demonstrate the activating effect of water on the catalytic material activatable by water consisting of 60 g of silica-free alumina (HA-1005, Houdry Proc. & hem. Co.) per mole of acryl
starting methyl late, two reactions were carried out side by side differing only in the amount of water present. In reaction (a), it was
used 7.2 g of water per mole of methyl acrylate.
Dans la réaction (b), 2 g d'eau ont été utilisés rar mole d'acrylate de méthyle. Les résultats sont résumés dans le tableau II.In reaction (b), 2 g of water was used rar mole of methyl acrylate. The results are summarized in Table II.
Exemple VI
Une réaction d'addition a été conduite avec l'équipement, les réactifs de départ et suivant les modes opératoires décrits d'une manière générale dans l'exemple I, à cette éxception près que 4C g de matière catalytique à base de zéolithe pour tamis moléculaire en silice et alu- mine ("Mordenite Hydrogénée", Strem Chem., Inc.) ont été utilisés par mole d'acrylate de méthyle de départ. Les résultats sont résumés dans le tableau Il. Example VI
An addition reaction was carried out with the equipment, the starting reagents and according to the procedures generally described in Example I, except that 4C g of catalytic material based on zeolite for sieves molecular silica and aluminum ("Hydrogenated Mordenite", Strem Chem., Inc.) were used per mole of starting methyl acrylate. The results are summarized in Table II.
Exemple VII
Une réaction d'addition a été conduite avec l'équipe- ment, les réactifs de départ et suivant les modes opératoires généralement décrits dans l'exemple I, à cette différence près qu'il a été utilisé 0,4 g de résine perfluorée sulfonée (NAFIONR 501, DuPont Co.) par mole d'acrylate de méthyle de départ. Les résultats sont résumés dans le tableau II. Example VII
An addition reaction was carried out with the equipment, the starting reagents and according to the procedures generally described in Example I, except that 0.4 g of sulfonated perfluorinated resin was used (NAFIONR 501, DuPont Co.) per mole of starting methyl acrylate. The results are summarized in Table II.
Tableau Il. Table II.
Préparation de oxo-4-caproate de méthyle (MOC) à partir d'acétone et d'acrylate de méthyle (MA) avec des matières catalytiques sélectionnées activées par l'eau et non activées par l'eau.Preparation of methyl oxo-4-caproate (MOC) from acetone and methyl acrylate (MA) with selected catalytic materials activated by water and not activated by water.
N d'exemple Temps de Matière cata- Eau d'ac- Rendement
réaction lytique tivation en MOC
(hres) (g/mole MA) (# molaire)
III (a) 5 Hydrogénophta- 7,-2 90
(b) 5 late de potas- néant 67
sium
IV (a) 5 montmorillonite 7,2
(b) 5 néant 55
V (a) 4 alumine 7,2
(b) 5,5 2,0 74
VI 6 silice-alumine 7,2 74
VIT 6 résine perfluorée 7,2 74
sulfonée
Exemple VIII
Pour montrer que le procédé de l'invention est utile rour des réactions bréves telles qu'elles se produisent dans des opérations en continu, une réaction d'addition a été conduite avec l'équipement, les réactifs de départ et suivant les modes opératoires généralement décrits dans l'exemple I, à l'exception de ce qui suit : 880 g d'acétone ont été utilisés et le mélange réactionnel a été chauffé à partir de la température ambiante jusqu'à 2350C en l'espace ae 1,5 heures. Dès que la température du mélange réactionnel eut atteint 2,350C, le mélange réactionnel a été refroidi à une température de 180 C en l'espace de cinq minutes et a atteint la température ambiante après quatre heures supplémentaires. Après distillation du mélange réactionnel, on a obtenu de l'oxo-4-caproate de méthyle avec un rendement de 9--. Example No. Catalytic Material Time- Water yield
lytic reaction tivation in MOC
(hrs) (g / mole MA) (# molar)
III (a) 5 Hydrogenophta- 7, -2 90
(b) 5 potassium late 67
sium
IV (a) 5 montmorillonite 7.2
(b) 5 none 55
V (a) 4 alumina 7.2
(b) 5.5 2.0 74
VI 6 silica-alumina 7.2 74
VIT 6 perfluorinated resin 7.2 74
sulfonated
Example VIII
To show that the process of the invention is useful for brief reactions as they occur in continuous operations, an addition reaction was carried out with the equipment, the starting reagents and generally according to the procedures. described in Example I, with the exception of the following: 880 g of acetone were used and the reaction mixture was heated from room temperature to 2350C in 1.5 hours . As soon as the temperature of the reaction mixture reached 2.350C, the reaction mixture was cooled to 180C over five minutes and reached room temperature after an additional four hours. After distillation of the reaction mixture, methyl oxo-4-caproate was obtained with a yield of 9--.
Bien que des exemples spécifiques de la présente invention aient été présentés plus haut, il n'est pas question de limiter l'invention uniquement a ceux-ci mais d'inclure toutes les variantes et modifications entrant dans le cadre des revendications en annexe. Although specific examples of the present invention have been presented above, there is no question of limiting the invention only to them but of including all the variants and modifications coming within the scope of the appended claims.
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