PL194619B1 - Sposób wytwarzania monoizomaślanu 2,2,4-trimetylopentanodiolu-1,3 - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania izomaślanu 2.2.4-trimetylopentanodiolu-1.3 w procesie kondensacji aldehydu izomasłowego w obecności wodnego roztworu wodorotlenku alkalicznego jako katalizatora w temperaturze 50 do 120°C, przy stężeniu katalizatora 20 do 60% i stosunku molowym aldehydu izomasłowego do katalizatora 0.02 do 0.06, znamienny tym, że w pierwszym stopniu procesu do reaktora rurowego wprowadza się w sposób ciągły aldehyd izomasłowy i roztwór wodny wodorotlenku sodowego i w temperaturze 55 do 65°C prowadzi się wstępne przereagowanie surowców, przy czym czas przebywania surowców w reaktorze rurowym wynosi 60 do 120 s, po czym wstępnie przereagowany surowiec kieruje się w etapie drugim do wyparki (reaktora doreagowania) w 2/3 jej wysokości, w kubie wyparki utrzymuje się temperaturę 70 do 95°C, a aldehyd izomasłowy oddestylowuje się z górnej części wyparki i po jego kondensacji zawraca do kuba, przy czym na szczycie kolumny wyparki utrzymuje się temperaturę 64 do 75°C, a czas przebywania mieszaniny w kubie wyparki wynosi 60 do 120 s.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania monoizomaślanu 2.2.4-trimetylopentanodiolu-1.3 z aldehydu izomasłowego. Produkt stosowany jest jako dodatek do farb i lakierów, środków do zwalczania szkodników, mas klejowych, oraz jako plastyfikator i zmiękczacz tworzyw sztucznych.

Według znanych sposobów, pochodne trójpodstawionego glikolu otrzymuje się w reakcji kondensacji aldolowej aldehydów zawierających 2-10 atomów węgla i posiadających jeden atom wodoru przy węglu w pozycji a do grupy aldehydowej. W obecności silnie zasadowych katalizatorów produkt kondensacji dwu cząsteczek aldehydu izomasłowego ulega następczej reakcji Canizarro i Tiszczenki z kolejną cząsteczką aldehydu izomasłowego.

l tak z aldehydu izomasłowego o wzorze 1 otrzymuje się monoizomaślan 2.2.4-trimetylopentanodiolu-1.3. Reakcja zachodzi w obecności katalizatorów zasadowych takich jak wodorotlenki metali alkalicznych lub metali ziem alkalicznych, tlenków metali alkalicznych oraz alkoholanów metali alkalicznych, soli metali alkalicznych, jak izomaślan sodu, a także związków ułatwiających homogenizację mieszaniny reakcyjnej, jak IV-rzędowe związki amoniowe, fosforowe itp. z glikolami polialkilowymi.

Według opisu patentowego DE 3833 033 monoizomaślan 2.2.4-trimetylo-pentanodiolu-1.3 otrzymuje się w procesie ciągłym z aldehydu izomasłowego (L. K. max. 2) wobec 5-20% roztworu wodnego wodorotlenku sodowego. Proces ten charakteryzuje się niskim stopniem przemiany aldehydu izomasłowego do pożądanego produktu.

W opisie patentowym EP 0317 977 autorzy przedstawili sposób produkcji monoizomaślanu 2.2.4-trimetylopentanodiolu-1.3 z aldehydu izomasłowego wobec wodnego roztworu wodorotlenku sodowego, jako katalizatora. Proces prowadzi się w reaktorze w postaci wężownicy w temperaturze 90-110°C. Celem ograniczenia parowania aldehydu izomasłowego konieczne jest stosowanie ciśnienia około 10 atm. Produkt z reaktora wyprowadza się do kotła destylacyjnego, w którym w temperaturze 180-190°C odparowany jest nie przereagowany aldehyd izomasłowy.

Opisane w literaturze sposoby wytwarzania monoizomaślanu 2.2.4-trimetylopentanodiolu-1.3 wymagają, dla zapewnienia pożądanego stopnia przemiany aldehydu izomasłowego, stosowania długich czasów reakcji, wysokich temperatur, lub stosowania ciśnień. W warunkach tych powstają wysokie ilości produktów wyżej skondensowanych (np. diizomaślan 2.2.4-trimetylopentanodiolu-1.3), które obniżają selektywność procesu, a uzyskanie wysokiej wydajności produktu nie zawsze jest możliwe.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu wytwarzania monoizomaślanu 2.2.4-trimetylopentanodiolu-1.3, w którym uzyskuje się wysoki stopień przemiany aldehydu izomasłowego do produktu i małe ilości produktów ubocznych.

Istota wynalazku polega na tym, że proces wytwarzania monoizomaślanu 2.2.4-trimetylopentanodiolu-1.3 prowadzi się w sposób dwustopniowy, w którym w pierwszym stopniu do reaktora rurowego wprowadza się wymieszany roztwór aldehydu izomasłowego z katalizatorem, którym jest wodny roztwór wodorotlenku sodowego o stężeniu 30-60%, najkorzystniej 35-45%, a stosunek molowy aldehydu izomasłowego do NaOH wynosi 0.02-0.06, najkorzystniej 0.035-0.05, proces prowadzi się w temperaturze 50-80°C, najkorzystniej 55-65°C, w czasie 30 do 240 s, najkorzystniej 60-120 s, tak wytworzona mieszanina wprowadzana jest do reaktora zbiornikowego wyposażonego w kolumnę destylacyjną w 2/3 jej wysokości, doreagowanie surowców prowadzi się w temperaturze 60-100°C, najkorzystniej 70-90°C, temperatura na szczycie kolumny destylacyjnej wynosi 64-80°C, najkorzystniej 70-75°C, czas przebywania reagentów w reaktorze wynosi 30-300 s, najkorzystniej 60-120 s.

Wstępne przereagowanie aldehydu izomasłowego do monoizomaślanu 2.2.4-trimetylopentanodiolu-1.3 zachodzi w reaktorze rurowym, z którego mieszanina reakcyjna kierowana jest do reaktora zbiornikowego wyposażonego w kolumnę destylacyjną, w którym następuje dalsze przereagowanie aldehydu izomasłowego do produktu, a nie przereagowany aldehyd izomasłowy odbierany z górnej części kolumny jest kondensowany i zawracany do reaktora zbiornikowego. Surowy produkt poddaje się myciu wodą i oddziela warstwę organiczną od wodnej, w której rozpuszczony jest izomaślan sodu i wodorotlenek sodu. Z warstwy organicznej oddestylowuje się aldehyd izomasłowy i zawraca do reaktora rurowego.

Nieoczekiwanie okazało się, że możliwe jest uzyskanie wysokiego stopnia przereagowania aldehydu izomasłowego do monoizomaślanu 2.2.4-trimetylopentanodiolu-1.3 i równoczesne ograniczenie powstawania produktów ubocznych w przypadku prowadzenia procesu kondensacji aldehydu izomasłowego w procesie dwustopniowym, w którym pierwszy stopień reakcji prowadzony jest w reaktorze

PL 194 619 B1 rurowym w krótkich czasach przebywania reagentów i w temperaturze 60-70°C, a wstępnie przereagowana mieszanina kierowana jest do reaktora zbiornikowego, w którym dalsze doreagowanie surowców zachodzi w temperaturze 80-95°C w czasie 60-120 s, a aldehyd izomasłowy oddestylowany z drugiego stopnia reakcji, odbierany ze szczytu kolumny destylacyjnej jest kondensowany i zawracany do reaktora zbiornikowego.

Sposobem według wynalazku otrzymuje się monoizomaślan 2.2.4-trimetylopentanodiolu-1.3 w ilości około 75% do użytego w syntezie aldehydu izomasłowego, a selektywność liczona stosunkiem ilości aldehydu izomasłowego, który przereagował do monoizomaślanu 2.2.4-trimetylopentanodiolu-1.3 do całkowitej ilości przereagowanego aldehydu izomasłowego (monoizomaślan 2.2.4-trimetylopentanodiolu-1,3, 2.2.4-trimetylopentanodiol-1.3, diizomaślan 2.2.4-trimetylopentanodiolu-1.3, izobutanol i inne) wynosi powyżej 98%.

Otrzymany sposobem według wynalazku monoizomaślan 2.2.4-trimetylopentanodiolu-1.3 jest stabilny i zawiera małą ilość zanieczyszczeń organicznych.

Przykła d y

Do reaktora rurowego (wężownica szklana o średnicy 5 mm i objętości 20 lub 40 cm³) termostatowanego płaszczem wodnym wprowadzono pompami dozującymi aldehyd izomasłowy i 40% wodny roztwór wodorotlenku sodowego, stosunek molowy aldehydu izomasłowego do wodorotlenku sodowego wynosi 0.04. Produkty reakcji wprowadzano do kolumny szklanej o średnicy 2 cm i długości 30 cm w 2/3 jej wysokości i do kuba szklanego o objętości 250 lub 500 cm ogrzewanego płaszczem elektrycznym. Destylujący z górnej części kolumny aldehyd izomasłowy wykraplano i wprowadzano do kuba. Z kuba szklanego surowy produkt usuwano pompą i określano jego skład metodą chromatografii gazowej. Warunki wykonania prób i uzyskane wyniki badań przedstawiono w tabeli.

Czas reakcji [s] • reaktor rurowy • reaktor zbiornikowy	60 60	60 120	120 60	60 60
Temperatura [°C]
• reaktor rurowy	60	60	60	60
• reaktor zbiornikowy	90	90	90	90
• szczyt kolumny	70	70	70	65
Wyniki procesu
• ilość produktu <1 [%]	73.60	74.70	68.10	69.53
• selektywność <2 [%]	98.34	98.39	98.70	99.10

^<1 - stosunek ilości aldehydu izomasłowego, który przereagował do monoizomaślanu 2.2.4-trimetylopentanodiolu-1.3 do ilości aldehydu użytego w syntezie.

<² - stosunkiem ilości aldehydu izomasłowego, który przereagował do monoizomaślanu 2.2.4-trimetylopentanodiolu-1.3 do całkowitej ilości przereagowanego aldehydu izomasłowego.

Claims (1)

1. Sposób wytwarzania izomaślanu 2.2.4-trimetylopentanodiolu-1.3 w procesie kondensacji aldehydu izomasłowego w obecności wodnego roztworu wodorotlenku alkalicznego jako katalizatora w temperaturze 50 do 120°C, przy stężeniu katalizatora 20 do 60% i stosunku molowym aldehydu izomasłowego do katalizatora 0.02 do 0.06, znamienny tym, że w pierwszym stopniu procesu do reaktora rurowego wprowadza się w sposób ciągły aldehyd izomasłowy i roztwór wodny wodorotlenku sodowego i w temperaturze 55 do 65°C prowadzi się wstępne przereagowanie surowców, przy czym czas przebywania surowców w reaktorze rurowym wynosi 60 do 120 s, po czym wstępnie przereagowany surowiec kieruje się w etapie drugim do wyparki (reaktora doreagowania) w 2/3 jej wysokości, w kubie wyparki utrzymuje się temperaturę 70 do 95°C, a aldehyd izomasłowy oddestylowuje się z górnej części wyparki i po jego kondensacji zawraca do kuba, przy czym na szczycie kolumny wyparki utrzymuje się temperaturę 64 do 75°C, a czas przebywania mieszaniny w kubie wyparki wynosi 60 do 120 s.