PL244160B1 - Sposób otrzymywania kwasu adypinowego z cykloheksano-1,2-diolu - Google Patents

Sposób otrzymywania kwasu adypinowego z cykloheksano-1,2-diolu Download PDF

Info

Publication number
PL244160B1
PL244160B1 PL439798A PL43979821A PL244160B1 PL 244160 B1 PL244160 B1 PL 244160B1 PL 439798 A PL439798 A PL 439798A PL 43979821 A PL43979821 A PL 43979821A PL 244160 B1 PL244160 B1 PL 244160B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
mol
cyclohexane
diol
carried out
oxygen
Prior art date
Application number
PL439798A
Other languages
English (en)
Other versions
PL439798A1 (pl
Inventor
Dawid Lisicki
Beata Orlińska
Kamil Peckh
Ewelina Pabich
Original Assignee
Politechnika Slaska Im Wincent
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Slaska Im Wincent filed Critical Politechnika Slaska Im Wincent
Priority to PL439798A priority Critical patent/PL244160B1/pl
Publication of PL439798A1 publication Critical patent/PL439798A1/pl
Publication of PL244160B1 publication Critical patent/PL244160B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/31Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation of cyclic compounds with ring-splitting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C55/00Saturated compounds having more than one carboxyl group bound to acyclic carbon atoms
    • C07C55/02Dicarboxylic acids
    • C07C55/14Adipic acid

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób otrzymywania kwasu adypinowego który charakteryzuje się tym, że cykloheksano-1,2-diol utlenia się gazami zawierającymi tlen, w polarnym rozpuszczalniku, a reakcję prowadzi się w obecności katalizatora związków metali przejściowych, w ilości 0,01-20% mol., w przeliczeniu na surowiec, kwasu azotowego(V) w ilości 0,1-200% mol. w przeliczeniu na surowiec, w temperaturze 40-200°C w czasie 2-48h. Jako czynnik utleniający stosuje się powietrze, powietrze wzbogacone w tlen lub  inny gaz zawierający tlen. Katalizator związków metali przejściowych stosuje się w ilości korzystnie 1% mol. Jako polarny rozpuszczalnik stosuje się kwas octowy, propionowy, wodę lub acetonitryl.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania kwasu adypinowego z cykloheksano-1,2-diolu.
Kwas adypinowy znajduje szerokie zastosowanie między innymi w przemyśle tworzyw sztucznych, głownie nylonu, poliamidów, poliuretanów i plastyfikatorów. Wykorzystuje się go również w produkcji kosmetyków, klejów, wosków, zmiękczaczy oraz jako dodatek w produkcji żywności i papieru.
Obecnie kwas adypinowy przemysłowo wytwarza się w procesie utleniania cykloheksanolu lub cykloheksanonu, lub mieszaniny tych związków. W reakcji wykorzystuje się 50-65% kwas azotowy(V), a proces prowadzi się wobec soli wanadu(V), w ilościach w przedziale 0,05-0,1% lub/i soli miedzi(l), w ilościach w przedziale 0,1-0,5%, w przeliczeniu na surowiec, pod ciśnieniem w zakresie od 0,1-0,4 MPa oraz w temperaturze od 60 do 90°C. Proces utleniania charakteryzuje duży efekt cieplny, który kontroluje się poprzez szybkość wprowadzania surowca do kwasu azotowego(V). Reaktor utleniania, nazywany reaktorem typu wymiennika ciepła, cechuje wysoka efektywność odbioru ciepła. Proces przeprowadza się w reaktorze zbiornikowym lub kaskadzie takich reaktorów.
W amerykańskim opisie patentowym US 3 359 308 opisano jednostopniową reakcję utleniania cykloheksanolu z wykorzystaniem 55-58% kwasu azotowego(V), pod ciśnieniem atmosferycznym, w czasie 0,5-1,5 minuty. W ten sposób otrzymano kwas adypinowy z wydajnością 95%. Niemiecki opis patentowy DE 1 904 573 przedstawia proces utleniania mieszaniny składającej się z cykloheksanolu i cykloheksanonu, kwasem azotowym(V), pod zwiększonym ciśnieniem, w czasie 14 minut. Utlenianie prowadzi się w kaskadzie pięciu reaktorów. Rozwiązanie umożliwia otrzymanie kwasu adypinowego z 96% wydajnością. W brytyjskim opisie patentowym GB 1 092 603 opisano wytwarzanie kwasu adypinowego z mieszaniny cykloheksanolu i cykloheksanonu z wykorzystaniem 50% kwasu azotowego(V), wobec dodatku tlenków azotu. Reakcja została przeprowadzona w kaskadzie dwóch reaktorów, pod ciśnieniem atmosferycznym, przez 4-10 minut, w wyniku czego otrzymano kwas adypinowy z 95% wydajnością. Wykorzystanie kwasu azotowego(V) jako czynnika utleniającego związane jest z wytworzeniem ubocznie dużej ilości odpadów, na przykład niebezpiecznych tlenków azotu w tym podtlenku azotu, który przyczynia się do globalnego ocieplenia. Neutralizacja produktów ubocznych powoduje wzrost kosztów produkcji. Ponadto wskutek silnie korozyjnego środowiska reakcji, należy korzystać z kosztownej aparatury, wykonanej z odpornego materiału.
W amerykańskich opisach patentowych US 2 005 183, US 2 452 741, US 2 299 013, US 3 869 508, US 5 922 908 opisano proces utleniania cykloheksanonu do kwasu adypinowego, powietrzem. Reakcję utlenienia przeprowadza się głównie w obecności kompleksów metali przejściowych, zazwyczaj miedzi(l), manganu(III), manganu(II), kobaltu(II), z wykorzystaniem kwasu octowego jako rozpuszczalnika i pod ciśnieniem 0,1-0,5 MPa. Wykorzystanie tlenu z powietrza i zastąpienie kwasu azotowego(V) jest niewątpliwie interesującym rozwiązaniem, umożliwiającym poprawę aspektu ekologicznego oraz ekonomicznego. Tlen jest relatywnie tani i jego zastosowanie nie przyczynia się do generowania uciążliwych tlenków azotu.
W polskim opisie patentowym PL 238 051 opisano bezrozpuszczalnikowy sposób otrzymywania kwasów dwukarboksylowych z mieszaniny cyklicznego alkanu i cyklicznego ketonu. Utlenianie prowadzono, wobec soli lub kompleksów metali przejściowych, w kombinacji z N-hydroksyftalimidem, w podwyższonej temperaturze i w podwyższonym ciśnieniu.
Celem wynalazku jest wytworzenie kwasu adypinowego poprzez utlenianie tlenem cykloheksano-1,2-diolu.
Istotą wynalazku jest sposób otrzymywania kwasu adypinowego charakteryzujący się tym, że cykloheksano-1,2-diol utlenia się gazami zawierającymi tlen, w polarnym rozpuszczalniku, a reakcję prowadzi się w obecności katalizatora związków metali przejściowych, w ilości 0,01-20% mol., w przeliczeniu na surowiec, kwasu azotowego(V) w ilości 0,1-200% mol. w przeliczeniu na surowiec, w temperaturze 40-200°C w czasie 2-48 h.
Jako czynnik utleniający stosuje się powietrze, powietrze wzbogacone w tlen lub inny gaz zawierający tlen.
Katalizator związków metali przejściowych stosuje się w ilości korzystnie 1% mol. Jako polarny rozpuszczalnik stosuje się kwas octowy, propionowy, wodę lub acetonitryl. Kwas azotowy stosuje się w ilości korzystnie 40% mol.
Utlenianie prowadzi się wobec związków metali przejściowych w postaci acetyloacetonianów, octanów, chlorków, bromków, naftenianów, tlenków, 2-etylokapronianów. Utlenianie prowadzi się pod ciśnieniem w zakresie od 0,125 do 5 MPa i w temperaturze korzystnie w 90°C, w czasie korzystnie 24 h.
Zaletą rozwiązania według wynalazku jest wytworzenie kwasu adypinowego z cykloheksano-1,2-dioli z wykorzystaniem gazów zawierających tlen. W porównaniu do przemysłowej metody otrzymywania kwasu adypinowego, opisana metoda charakteryzuje się mniejszą odpadowością i jest znacząco przyjaźniejsza dla środowiska.
Korzystnym jest zastosowanie podwyższonego ciśnienia tlenu, co umożliwia prowadzenie procesu z wyższą szybkością.
Sposób prowadzenia procesu według wynalazku ilustrują poniższe przykłady wykonania.
Przykład 1
Do szklanego reaktora o objętości 25 ml wprowadzono 1 g cykloheksano-1,2-diolu, 4 ml benzonitrylu, 20% mol. 65% kwasu azotowego(V), 1% mol. acetyloacetonianu wanadylu(IV), w przeliczeniu na surowiec. Proces utleniania prowadzono przez 24 h, w atmosferze tlenu, w 80°C, przy mieszaniu 1400 obr/min mieszadła magnetycznego. W wyniku procesu otrzymano kwas adypinowy i glutarowy z odpowiednio 42 i 6% selektywnością, a konwersja cykloheksano-1,2-diolu wyniosła 59%.
Przykład 2
Do szklanego reaktora o objętości 25 ml wprowadzono 1 g cykloheksano-1,2-diolu, 4 ml benzonitrylu, 20% mol. 65% kwasu azotowego(V), 1% mol. acetyloacetonianu wanadylu(IV), w przeliczeniu na surowiec. Proces utleniania prowadzono przez 24 h, w atmosferze tlenu, w 90°C, przy mieszaniu 1400 obr/min mieszadła magnetycznego. W wyniku procesu otrzymano kwas adypinowy i glutarowy z odpowiednio 48 i 6% selektywnością, a konwersja cykloheksano-1,2-diolu wyniosła 92%.
Przykład 3
Do szklanego reaktora o objętości 25 ml wprowadzono 1 g cykloheksano-1,2-diolu, 4 ml benzonitrylu, 40% mol. 65% kwasu azotowego(V), 1% mol. acetyloacetonianu wanadylu(lV), w przeliczeniu na surowiec. Proces utleniania prowadzono przez 24 h, w atmosferze tlenu, w 80°C, przy mieszaniu 1400 obr/min mieszadła magnetycznego. W wyniku procesu otrzymano kwas adypinowy i glutarowy z odpowiednio 58 i 7% selektywnością, a konwersja cykloheksano-1,2-diolu wyniosła 74%.
Przykład 4
Do szklanego reaktora o objętości 25 ml wprowadzono 1 g cykloheksano-1,2-diolu, 4 ml wody, 20% mol. 65% kwasu azotowego(V), 1% mol. acetyloacetonianu wanadylu(IV), w przeliczeniu na surowiec. Proces utleniania prowadzono przez 24 h, w atmosferze tlenu, w 80°C, przy mieszaniu 1400 obr/min mieszadła magnetycznego. W wyniku procesu otrzymano kwas adypinowy i glutarowy z odpowiednio 25 i 4% selektywnością, a konwersja cykloheksano-1,2-diolu wyniosła 44%.
Przykład 5
Do reaktora ciśnieniowego o objętości 100 ml firmy „Autoclave Engineers Inc. USA”, wykonanego ze stali Hastelloy C276 wprowadzono 4 g cykloheksano-1,2-diolu, 16 ml benzonitrylu, 20% mol. stężonego kwasu azotowego(V), 1% mol. acetyloacetonianu wanadylu(IV), w przeliczeniu na surowiec. Następnie przedmuchano reaktor tlenem i rozpoczęto reakcję w temperaturze 80°C. Proces utleniania prowadzono przez 2 h, przy mieszaniu 1000 obr/min. W wyniku procesu otrzymano kwas adypinowy i glutarowy z odpowiednio 23 i 6% selektywnością, a konwersja cykloheksano-1,2-diolu wyniosła 49%.
Przykład 6
Do reaktora ciśnieniowego o objętości 100 ml firmy „Autoclave Engineers Inc. USA”, wykonanego ze stali Hastelloy C276 wprowadzono 4 g cykloheksano-1,2-diolu, 16 ml benzonitrylu, 20% mol. stężonego kwasu azotowego(V), 1% mol. Acetyloacetonianu wanadylu(IV), w przeliczeniu na surowiec. Następnie przedmuchano reaktor tlenem i rozpoczęto reakcję w temperaturze 100°C. Proces utleniania prowadzono przez 2 h, przy mieszaniu 1000 obr/min. W wyniku procesu otrzymano kwas adypinowy i glutarowy z odpowiednio 21 i 8% selektywnością, a konwersja cykloheksano-1,2-diolu wyniosła 73%.
Przykład 7
Do reaktora ciśnieniowego o objętości 100 ml firmy „Autoclave Engineers Inc. USA”, wykonanego ze stali Hastelloy C276 wprowadzono 4 g cykloheksano-1,2-diolu, 16 ml benzonitrylu, 20% mol. stężonego kwasu azotowego(V), 1% mol. acetyloacetonianu wanadylu(IV), w przeliczeniu na surowiec. Następnie przedmuchano reaktor tlenem i rozpoczęto reakcję w temperaturze 100°C. Proces utleniania prowadzono przez 4 h, przy mieszaniu 1000 obr/min. W wyniku procesu otrzymano kwas adypinowy i glutarowy z odpowiednio 39 i 11% selektywnością, a konwersja cykloheksano-1,2-diolu wyniosła 79%.
W wyniku procesu utleniania otrzymuje się kwas adypinowy i glutarowy. Po oczyszczeniu, kwas adypinowy wykorzystuje się w przemyśle tworzyw sztucznych, głownie nylonu, poliamidów, poliuretanów i plastyfikatorów.
Przykład 8
Do szklanego reaktora o objętości 25 ml, wprowadzono 1 g cykloheksano-1,2-diolu, 4 ml wody, 20% mol. 65% kwasu azotowego(V), 1% mol. acetyloacetonianu wanadylu(IV), w przeliczeniu na surowiec. Proces utleniania prowadzono przez 24 h, w atmosferze tlenu, w 80°C, przy mieszaniu 1400 obr/min mieszadła magnetycznego. W wyniku procesu otrzymano kwas adypinowy i glutarowy z odpowiednio 25 i 4% selektywnością, a konwersja cykloheksano-1,2-diolu wyniosła 45%.
Przykład 9
Do szklanego reaktora o objętości 25 ml, wprowadzono 1 g cykloheksano-1,2-diolu, 4 ml wody, 20% mol. 65% kwasu azotowego(V), 1% mol. chlorku rutenu (III), w przeliczeniu na surowiec. Proces utleniania prowadzono przez 24 h, w atmosferze tlenu, w 80°C, przy mieszaniu 1400 obr/min mieszadła magnetycznego.
W wyniku procesu otrzymano kwas adypinowy i glutarowy z odpowiednio 21 i 9% selektywnością, a konwersja cykloheksano-1,2-diolu wyniosła 67%.
Przykład 10
Do szklanego reaktora o objętości 25 ml, wprowadzono 1 g cykloheksano-1,2-diolu, 4 ml wody, 20% mol. 65% kwasu azotowego(V), 1% mol. tlenku wanadu(V), w przeliczeniu na surowiec. Proces utleniania prowadzono przez 24 h, w atmosferze tlenu, w 80°C, przy mieszaniu 1400 obr/min mieszadła magnetycznego. W wyniku procesu otrzymano kwas adypinowy i glutarowy z odpowiednio 22 i 7% selektywnością, a konwersja cykloheksano-1,2-diolu wyniosła 74%.

Claims (8)

1. Sposób otrzymywania kwasu adypinowego z cykloheksano-1,2-diolu znamienny tym, że cykloheksano-1,2-diol utlenia się gazami zawierającymi tlen, w polarnym rozpuszczalniku, a reakcję prowadzi się w obecności katalizatora związków metali przejściowych, w ilości 0,01-20% mol., w przeliczeniu na surowiec, kwasu azotowego(V) w ilości 0,1-200% mol. w przeliczeniu na surowiec, w temperaturze 40-200°C w czasie 2-48 h.
2. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że jako czynnik utleniający stosuje się powietrze, powietrze wzbogacone w tlen lub inny gaz zawierający tlen.
3. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że katalizator związków metali przejściowych stosuje się w ilości korzystnie 1% mol.
4. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że jako polarny rozpuszczalnik stosuje się kwas octowy, propionowy, woda lub acetonitryl.
5. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że kwas azotowy stosuje się w ilości korzystnie 40% mol.
6. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że utlenianie prowadzi się wobec związków metali przejściowych w postaci acetyloacetonianów, octanów, chlorków, bromków, naftenianów, tlenków, 2-etylokapronianów.
7. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że utlenianie prowadzi się pod ciśnieniem w zakresie od 0,125 do 5 MPa.
8. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że utlenianie prowadzi się w temperaturze korzystnie w 90°C, w czasie korzystnie 24 h.
PL439798A 2021-12-09 2021-12-09 Sposób otrzymywania kwasu adypinowego z cykloheksano-1,2-diolu PL244160B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL439798A PL244160B1 (pl) 2021-12-09 2021-12-09 Sposób otrzymywania kwasu adypinowego z cykloheksano-1,2-diolu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL439798A PL244160B1 (pl) 2021-12-09 2021-12-09 Sposób otrzymywania kwasu adypinowego z cykloheksano-1,2-diolu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL439798A1 PL439798A1 (pl) 2023-06-12
PL244160B1 true PL244160B1 (pl) 2023-12-11

Family

ID=86701201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL439798A PL244160B1 (pl) 2021-12-09 2021-12-09 Sposób otrzymywania kwasu adypinowego z cykloheksano-1,2-diolu

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL244160B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL439798A1 (pl) 2023-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7488843B1 (en) Oxidation process for aromatic compound
JP5265130B2 (ja) 直鎖状の及びβ−アルキル分岐した脂肪族カルボン酸の接触的製造方法
JP4955886B2 (ja) アルデヒドから脂肪族カルボン酸を製造する方法
JP6077654B2 (ja) 2−エチルヘキサノールからイソノナン酸を製造する方法
US5591890A (en) Process for producing ortho-nitro aromatic acids by oxidation of ortho-nitroalkylaromatic compounds
KR100446374B1 (ko) 시클로알킬히드로퍼옥시드의분해방법
JP5055262B2 (ja) 水中におけるp−キシレンの液相酸化によるp−トルイル酸の製造方法
PL244160B1 (pl) Sposób otrzymywania kwasu adypinowego z cykloheksano-1,2-diolu
JP4788022B2 (ja) 芳香族ポリカルボン酸の製造法
CA1256450A (en) Production of cyclohexyl hydroperoxide
KR101451490B1 (ko) 알킬 히드로퍼옥시드의 제조 방법
Tinge Cyclohexane oxidation: history of transition from catalyzed to noncatalyzed
CN109575036B (zh) 金属血卟啉双醚二酯类化合物,催化剂及其制备方法以及环己烷催化氧化方法
CN112851496A (zh) 一种对甲基苯甲酸的制备方法
JP2006083159A (ja) シクロアルカンの酸化方法
US10421925B2 (en) Process for the oxidative cleavage of vicinal diols
JP3824994B2 (ja) 炭化水素、アルコール及び(又は)ケトンの酸化方法
JP4396113B2 (ja) シクロアルカンの酸化方法
US7598415B2 (en) Process for the preparation of p-toluic acid by liquid phase oxidation of p-xylene in water
PL239347B1 (pl) Sposób otrzymywania kwasów dwukarboksylowych z cyklicznych ketonów
PL242167B1 (pl) Sposób wytwarzania kwasów dikarboksylowych
US3703547A (en) Method of preparing phthalic acids
JP2002128714A (ja) シクロヘキサンの酸化方法
JP2005213181A (ja) 芳香族カルボン酸、芳香族アルデヒドまたは芳香族アルコールの製造法
US7709681B2 (en) Process for the production of trimellitic acid