RU2058296C1 - Method for production of citraconic anhydride - Google Patents
Method for production of citraconic anhydride Download PDFInfo
- Publication number
- RU2058296C1 RU2058296C1 RU92001227A RU92001227A RU2058296C1 RU 2058296 C1 RU2058296 C1 RU 2058296C1 RU 92001227 A RU92001227 A RU 92001227A RU 92001227 A RU92001227 A RU 92001227A RU 2058296 C1 RU2058296 C1 RU 2058296C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- citraconic anhydride
- mol
- carbon monoxide
- carried out
- ratio
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к органическому синтезу. The invention relates to organic synthesis.
Цитраконовый ангидрид (ЦА), ценный синтон многоцелевого назначения, применяется для отверждения эпоксидных смол, получения лекарственных препаратов, пластификаторов, сополимеров, слоистых материалов с повышенной устойчивостью к стеклованию и побелению смазок, итаконовой кислоты. Citraconic anhydride (CA), a valuable multi-purpose sinton, is used to cure epoxy resins, to produce drugs, plasticizers, copolymers, layered materials with increased resistance to glass transition and whitening of lubricants, itaconic acid.
Известны методы синтеза цитраконового ангидрида из лимонной или итаконовой кислот. Селективность образования цитраконового ангидрида составляет 39-98% и 31-85% соответственно. Процесс проводят при температурах 165-210оС. Известен также способ получения цитраконового ангидрида или цитраконовой кислоты из метилянтарной кислоты (через стадии хлорирования и дегидрохлорирования). Процесс проводят при 400-500оС. Максимальная селективность образования цитраконового ангидрида и цитраконовой кислоты (ЦК) составляет 75-80% Основными и существенными недостатками перечисленных способов являются сложность технологии, связанная с высокими температурами синтезов, использование дорогого и дефицитного сырья (лимонная, итаконовая, метилянтарная кислоты (МЯ)). Для последнего способа существенным недостатком является высокая агрессивность хлора на стадии хлорирования.Known methods for the synthesis of citraconic anhydride from citric or itaconic acids. The selectivity of the formation of citraconic anhydride is 39-98% and 31-85%, respectively. The process is carried out at temperatures of 165-210 about C. There is also a known method of producing citraconic anhydride or citraconic acid from methyl succinic acid (through the stage of chlorination and dehydrochlorination). The process is carried out at 400-500 ° C. The maximum selectivity of citraconic anhydride and citraconic acid (CC) is 75-80% basic and essential disadvantages these methods are technologies complexity associated with high temperature synthesis, the use of expensive and scarce raw material (citric, itaconic , methyl succinic acid (MY)). For the latter method, a significant drawback is the high aggressiveness of chlorine in the chlorination stage.
Цитраконовый ангидрид и цитраконовая кислота образуются в незначительных количествах в процессе окисления о-ксилола в ангидрид фталевой кислоты. Предложено несколько вариантов выделения цитраконового ангидрида из сточных вод производства фталевого ангидрида, основанных на экстракции 5-членных циклических ангидридов дикарбоновых кислот (цитраконовой, янтарной, метилянтарной, итаконовой) третичными аминами. Citraconic anhydride and citraconic acid are formed in small quantities during the oxidation of o-xylene to phthalic anhydride. Several options have been proposed for the isolation of citraconic anhydride from wastewater from the production of phthalic anhydride, based on the extraction of 5-membered cyclic dicarboxylic anhydrides (citraconic, succinic, methyl succinic, itaconic) with tertiary amines.
Недостатками этих вариантов является сложность технологии, связанная с использованием энергетически емкой азеотропной ректификации, а также высокая цена и дефицитность третичных аминов. The disadvantages of these options are the complexity of the technology associated with the use of energy-intensive azeotropic distillation, as well as the high price and scarcity of tertiary amines.
Основным методом получения ангидридов дикарбоновых кислот является каталитическое окисление различных углеводородов воздухом в присутствии катализаторов (оксидов или солей V, Mo, Bi, Mn и других металлов 5 и 6 групп периодической системы). Выход целевых продуктов зависит от соотношения компонентов катализатора и метода приготовления и модифицирования катализатора. The main method for producing dicarboxylic acid anhydrides is the catalytic oxidation of various hydrocarbons by air in the presence of catalysts (oxides or salts of V, Mo, Bi, Mn and other metals of
Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту является способ получения цитраконового ангидрида окислением изопрена воздухом при 400оС на катализаторах, содержащих оксиды ванадия, молибдена, висмута, сурьмы при соотношениях V:Mo:Bi=1:0,421:0,217 или V:Mo:Sb=1:0,42:0,347. Указанные условия обеспечивают 100%-ную степень превращения изопрена и селективность образования цитраконового ангидрида -30% При этом образуется много побочных продуктов (альдегиды, моно- и дикарбоновое кислоты и продукты их превращений), образующаяся сложная смесь продуктов требует применения сложных методов выделения целевого продукта.The closest in technical essence and attainable effect is a process for the preparation of citraconic anhydride by oxidation of isoprene air at 400 ° C for catalysts containing oxides of vanadium, molybdenum, bismuth, antimony V ratios: Mo: Bi = 1: 0.421: 0.217 or V: Mo: Sb = 1: 0.42: 0.347. These conditions provide a 100% degree of isoprene conversion and a selectivity of the formation of citraconic anhydride of -30%. Many by-products are formed (aldehydes, mono- and dicarboxylic acids and their conversion products), the resulting complex mixture of products requires the use of complex methods for the isolation of the target product.
Недостатками указанного способа получения цитраконового ангидрида является сложность технологии, связанная с применением высокой температуры и сложных методов выделения целевого продукта, низкая селективность, использование дорогого и дефицитного сырья-изопрена. The disadvantages of this method of producing citraconic anhydride is the complexity of the technology associated with the use of high temperature and complex methods for the isolation of the target product, low selectivity, the use of expensive and scarce isoprene raw materials.
Указанные недостатки преодолеваются в предлагаемом способе получения цитраконового ангидрида карбонилированием метилацетилена, осуществляемым в соответствии с реакциями (1) или (2), или (1) и (2) в определенном соотношении в одну технологическую стадию в присутствии гомогенной каталитической системы PdBr2-LiBr-органический растворитель при температурах 30-60оС, атмосферном давлении газовой смеси оксида углерода метилацетилена и кислорода.These disadvantages are overcome in the proposed method for producing citraconic anhydride by carbonylation of methylacetylene, carried out in accordance with reactions (1) or (2), or (1) and (2) in a certain ratio in one technological stage in the presence of a homogeneous PdBr 2 -LiBr- catalyst system organic solvent at temperatures of 30-60 ° C, atmospheric pressure of the gaseous mixture of carbon monoxide and oxygen methylacetylene.
CH3C ≡ CH+2CO+H2O ___→ C 2[H] (1)
CH3C ≡ CH+2CO+0,5O2 ___→ C (2)
Процесс проводят в проточном по газу термостатируемом реакторе с интенсивным перемешиванием газовой и жидкой фаз. Продукты карбонилирования идентифицируют и анализируют методами ЯМР-, ИК-, хроматомасс-спектроскопии, газожидкостной хроматографии и потенциометрического титрования. Кроме основного продукта процесса (селективность 30-80%), образуется цитраконовая кислота (20-30%) и в незначительных количествах метилянтарная кислота и соответствующий ей ангидрид, кротоновая кислота (КК), лактон 3-метил-бутен-2-овой кислоты. Целевой продукт вместе с цитраконовой кислотой выделяют экстракцией бензолом, гексаном, ацетоном или их смесями. Показатели процесса определяются концентрациями бромидов палладия и лития, воды, парциальными давлениями метилацетилена, оксида углерода, кислорода.CH 3 C ≡ CH + 2CO + H 2 O ___ → C 2 [H] (1)
CH 3 C ≡ CH + 2CO + 0.5O 2 ___ → C (2)
The process is carried out in a gas-flowing thermostatic reactor with intensive mixing of the gas and liquid phases. The carbonylation products are identified and analyzed by NMR, IR, gas chromatography, mass spectroscopy, gas-liquid chromatography and potentiometric titration. In addition to the main product of the process (selectivity of 30-80%), citraconic acid (20-30%) is formed and, in small amounts, methyl succinic acid and its corresponding anhydride, crotonic acid (CC), and lactone 3-methyl-buten-2-one acid. The target product, together with citraconic acid, is isolated by extraction with benzene, hexane, acetone or mixtures thereof. Process indicators are determined by the concentrations of palladium and lithium bromides, water, and partial pressures of methylacetylene, carbon monoxide, and oxygen.
При концентрациях палладия меньше, чем 0,1 моль/л (при осуществлении процесса по уравнению (1)), очень низка скорость образования целевого продукта, а увеличение [Pd] выше 0,5 моль/л приводит к повышенному образованию олигомеров метилацетилена и снижению селективности (примеры 2-7). В присутствии кислорода увеличивается селективность и производительность процесса по целевому продукту. Увеличение содержания (парциального давления) кислорода выше 20% приводит к снижению производительности процесса вследствие снижения парциальных давлений метилацетилена и оксида углерода (примеры 16-19). Процесс протекает в интервале температур 20-60оС (примеры 12-15).At palladium concentrations less than 0.1 mol / l (when carrying out the process according to equation (1)), the formation of the target product is very low, and an increase in [Pd] above 0.5 mol / l leads to an increased formation of methylacetylene oligomers and a decrease selectivity (examples 2-7). In the presence of oxygen, the selectivity and productivity of the process for the target product increases. The increase in the content (partial pressure) of oxygen above 20% leads to a decrease in the productivity of the process due to a decrease in the partial pressures of methylacetylene and carbon monoxide (examples 16-19). The process proceeds in the temperature range of 20-60 about C (examples 12-15).
Наилучшим интервалом соотношений CO:C3H4 является от 6:1 до 1:1 (примеры 20-28). При уменьшении этого соотношения ниже 1 падает селективность процесса из-за увеличения олигомеризации C3H4, а при увеличении cоотношения СО: C3H4>6 уменьшается и производительность и селективность процесса (примеры 20-28).The best range for CO: C 3 H 4 ratios is from 6: 1 to 1: 1 (Examples 20-28). When this ratio decreases below 1, the selectivity of the process decreases due to an increase in the oligomerization of C 3 H 4 , and when the ratio CO: C 3 H 4 > 6 increases, the productivity and selectivity of the process also decrease (examples 20-28).
Оптимальная концентрация воды в ходе процесса должна поддерживаться постоянной и находится в интервале 1:5 мас. (0,45-2,2 моль/л). При понижении концентрации воды ниже 1% (0,45 моль/л) производительность процесса слишком мала, а при увеличении (H2O) выше 5% (2,2 моль/л) каталитическая система теряет стабильность (примеры 34-37).The optimal concentration of water during the process should be maintained constant and in the range of 1: 5 wt. (0.45-2.2 mol / L). When the concentration of water decreases below 1% (0.45 mol / L), the productivity of the process is too low, and when the increase (H 2 O) exceeds 5% (2.2 mol / L), the catalytic system loses stability (examples 34-37).
В рамках указанных ограничений предлагаемый способ получения цитраконового ангидрида обеспечивает упрощение технологии (снижение температуры проведения процесса) и существенное повышение селективности по сравнению с прототипом. Within the framework of these limitations, the proposed method for producing citraconic anhydride provides a simplification of the technology (lowering the temperature of the process) and a significant increase in selectivity compared to the prototype.
Метилацетилен является побочным продуктом пиролиза прямогонных бензинов, термоокислительного пиролиза метана и не находит квалифицированного использования. Оксид углерода является побочным продуктом во многих производствах. Утилизация побочных продуктов для получения цитраконового ангидрида кроме прочих положительных эффектов способствовала бы сохранению окружающей среды. Methylacetylene is a by-product of the pyrolysis of straight-run gasolines, thermo-oxidative pyrolysis of methane and does not find qualified use. Carbon monoxide is a byproduct in many industries. Utilization of by-products to produce citraconic anhydride, among other beneficial effects, would help preserve the environment.
П р и м е р 1. В стеклянный термостатируемый реактор, снабженный обратным холодильником и мешалкой, загружают 0,3194 г (0,1 моль/л) PdBr2и 0,208 г (0,2 моль/л) LiBr, заливают 12 мл ацетона с содержанием воды 2 мас. и перемешивают 10-15 мин при 40оС до растворения солей. Затем пропускают газовую смесь CO: C3H4:O2 в соотношении СО:C3H4=1,8:1 при содержании О2 15 об. со скоростью 15 мл/мин. Состав газа на входе и выходе реактора контролируют с помощью газоадсорбционной хроматографии. Опыт проводят в течение 3 ч. Затем к охлажденному контактному раствору добавляют 100 мл C6H6 и переливают в делительную воронку. Масса контактного раствора после опыта 10,72 г. Состав раствора мас. ацетон 80,92; цитраконовый ангидрид 11,03; цитраконовая кислота 5,1; метилянтарная кислота 1,9; кротоновая кислота 1,05. Продукты после перемешивания переходят в верхний бензольный слой. Слои разделяют. Верхний слой перегоняют Состав дистиллата, мас. цитраконовый ангидрид 88,3; метилянтарный ангидрид 6,9; кротоновая кислота 4,7.EXAMPLE 1. 0.3194 g (0.1 mol / L) PdBr 2 and 0.208 g (0.2 mol / L) LiBr are charged into a glass thermostatic reactor equipped with a reflux condenser and stirrer, and 12 ml are poured acetone with a water content of 2 wt. and stirred for 10-15 minutes at 40 about C until the salts are dissolved. Then pass the gas mixture CO: C 3 H 4 : O 2 in the ratio of CO: C 3 H 4 = 1.8: 1 with a content of
Производительность процесса по Ц.А. составляет 0,35 моль/л ч (40 г/л ч), по Ц.К. 0,15 моль/л ч. The performance of the process according to C.A. is 0.35 mol / l h (40 g / l h), according to C.K. 0.15 mol / L h
К нижнему слою добавляют свежий ацетон до объема 12 мл и воду до 2 мас. и повторяют цикл (табл.1). Fresh acetone is added to the lower layer to a volume of 12 ml and water to 2 wt. and repeat the cycle (table 1).
Продукты карбонилирования метилацетилена анализируют методами ИК-, ЯМР, масс-спектроскопии и ГЖ хроматографии состав раствора. Methylacetylene carbonylation products are analyzed by IR, NMR, mass spectroscopy and GLC chromatography.
За 3 ч поглотилось 1,36 л газа, в том числе CO- 0,8 л; С3H4 0,42 л; О2 0,14 л.1.36 L of gas was absorbed in 3 hours, including CO- 0.8 L; C 3 H 4 0.42 L; O2 0.14 l.
Нижний слой используют для приготовления катализатора и в следующих циклах (табл.1). The lower layer is used to prepare the catalyst in the following cycles (table 1).
П р и м е р ы 2-7. В стеклянный реактор, термостатированный при 40оС, загружают нужное количество PdBr2 и LiBr, 12 мл ацетона с содержанием воды 2 мас. включают мешалку и перемешивают раствор 10 мин. Затем пропускают газовую смесь с соотношением CO:C3H4=2:1 со скоростью 15 мл/мин. Газовая смесь содержит 0,5 (об.) O2. Через 3 ч прекращают перемешивание и подачу газовой смеси. Результаты представлены в табл.2.PRI me R s 2-7. In a glass reactor, thermostated at 40 about C, load the desired amount of PdBr 2 and LiBr, 12 ml of acetone with a water content of 2 wt. turn on the stirrer and mix the solution for 10 minutes. The gas mixture is then passed with a ratio of CO: C 3 H 4 = 2: 1 at a rate of 15 ml / min. The gas mixture contains 0.5 (vol.) O 2 . After 3 hours, stirring and the gas mixture are stopped. The results are presented in table.2.
П р и м е р ы 8-11 Опыты проводят как в примере 2, при различных концентрациях PdBr2 и LiBr. Но в реактор подают газовую смесь CO:C3H4:O2с соотношением СО:C3H4=2:1 при содержании О2 15 об. Результаты представлены в табл. 3.PRI me R s 8-11 The experiments are carried out as in example 2, at various concentrations of PdBr 2 and LiBr. But in the reactor serves a gas mixture of CO: C 3 H 4 : O 2 with a ratio of CO: C 3 H 4 = 2: 1 with an O 2 content of 15 vol. The results are presented in table. 3.
П р и м е р ы 12-15. В стеклянный реактор, термостатированный при нужной температуре, загружают 0,3194 г PdBr2 (0,1 моль/л) и 0,208 г LiBr (0,2 моль/л), заливают 12 мл ацетилацетона с содержанием воды 3 мас. перемешивают 10 мин при нужной температуре до растворения солей. Затем пропускают газовую смесь СО: C3H4: O2 с соотношением СО:C3H4=1,9:1 при содержании 15 об. О2 со скоростью 15 мл/мин. Опыт проводят в течение 2 ч (табл.4).PRI me R s 12-15. 0.3194 g of PdBr 2 (0.1 mol / l) and 0.208 g of LiBr (0.2 mol / l) are loaded into a glass reactor, thermostated at the desired temperature, 12 ml of acetylacetone with a water content of 3 wt. stirred for 10 min at the desired temperature until the salts are dissolved. Then pass the gas mixture of CO: C 3 H 4 : O 2 with a ratio of CO: C 3 H 4 = 1.9: 1 at a content of 15 vol. O 2 at a rate of 15 ml / min. The experiment is carried out for 2 hours (table 4).
П р и м е р ы 16-19. Опыты проводят как в примере 2. В реактор подают газовую смесь CO:C3H4:O2 с соотношением CO:C3H4=2,5:1, но при разных парциальных давлениях О2 (табл.5).PRI me R s 16-19. The experiments are carried out as in example 2. In the reactor serves a gas mixture of CO: C 3 H 4 : O 2 with a ratio of CO: C 3 H 4 = 2.5: 1, but at different partial pressures of O 2 (table 5).
П р и м е р ы 20-28. Опыты проводят как в примере 2, но при изменении соотношения оксида углерода и метилацетилена. Газовая смесь содержит 15 об. О2. Результаты представлены в табл.6.PRI me R s 20-28. The experiments are carried out as in example 2, but with a change in the ratio of carbon monoxide and methylacetylene. The gas mixture contains 15 vol. About 2 . The results are presented in table.6.
П р и м е р ы 29-33. Опыты проводят как в примере 2, но в различных растворителях. В реактор подают газовую смесь СО:С3Н4:O2 с соотношением СО: C3H4=2:1 при содержании 15 об. О2 (табл.7).PRI me R s 29-33. The experiments are carried out as in example 2, but in various solvents. A gas mixture of CO: C 3 H 4 : O 2 with a ratio of CO: C 3 H 4 = 2: 1 at a content of 15 vol. O 2 (table 7).
П р и м е р ы 34-37. Опыты проводят, как в примере 2, но при различных концентрациях воды (табл.8). PRI me R s 34-37. The experiments are carried out, as in example 2, but at different concentrations of water (table 8).
Claims (1)
PdBr2 0,05 0,8
LiBr 0,1 0,16
H2O 0,45 2,2
Растворитель Остальное
процесс проводят при 20 60oС,
при этом содержание кислорода в реакционной системе находится в интервале 0,5 19 об.METHOD FOR PRODUCING A CITRACONE ANHYDRIDE by reacting a carbon-containing unsaturated compound with oxygen in the presence of a catalyst, characterized in that methylacetylene is used as a carbon-containing unsaturated compound, carbon monoxide is introduced into the reaction system in the range of the ratio carbon monoxide methylacetylene (6 1) 1, and catalyst is used system PdBr 2 AiBr H 2 O organic solvent such as a ketone, or acetic acid or acetonitrile, or γ-butyrolactone with concentrations components in the ranges in mol / l:
PdBr 2 0.05 0.8
LiBr 0.1 0.16
H 2 O 0.45 2.2
Solvent Else
the process is carried out at 20 to 60 o C,
while the oxygen content in the reaction system is in the range of 0.5 to 19 vol.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92001227A RU2058296C1 (en) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | Method for production of citraconic anhydride |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92001227A RU2058296C1 (en) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | Method for production of citraconic anhydride |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2058296C1 true RU2058296C1 (en) | 1996-04-20 |
RU92001227A RU92001227A (en) | 1996-10-27 |
Family
ID=20130676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU92001227A RU2058296C1 (en) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | Method for production of citraconic anhydride |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2058296C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8273903B2 (en) | 2009-12-30 | 2012-09-25 | Industrial Technology Research Institute | Method for preparing the citraconic anhydride and method for isomerizing/dehydrating itaconic acid |
-
1992
- 1992-10-20 RU RU92001227A patent/RU2058296C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Патент США N 3960901, кл. C 07D 307/60, 1961. 2. Патент США N 2992236, кл. C 07D 549/261, 1961. 3. Патент США N 3931241, кл. C 07D 307/60, 1976. 4. Патент США N 30455963, кл. C 07D 549/261, 1969. 5. Патент США N 3528997, кл. C 07C 57/02, 57/14, 1970. 6. Патент США N 4562264, кл. C 07D 307/60, 1985. 7. Патент США N 20773838, кл. C 07D 549/262, 1956. 8. Патент Японии N 38425/72, кл. C 07C 57/02, 1972. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8273903B2 (en) | 2009-12-30 | 2012-09-25 | Industrial Technology Research Institute | Method for preparing the citraconic anhydride and method for isomerizing/dehydrating itaconic acid |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20020032402A (en) | Oxidation process for the production of alkenes and carboxylic acids | |
Hazra et al. | A tetranuclear diphenyltin (IV) complex and its catalytic activity in the aerobic Baeyer-Villiger oxidation of cyclohexanone | |
RU2189969C2 (en) | Method of selective synthesis of acetic acid and catalyst for selective oxidation of ethane and/or ethylene to acetic acid | |
RU2058296C1 (en) | Method for production of citraconic anhydride | |
CN1634655A (en) | Catalyst for producing methylal by selective oxidation of methanol and preparation method and use thereof | |
US3944620A (en) | Process for the preparation of oxophorones | |
EP0007694A1 (en) | Process for preparing 3,4,3'4'-benzophenone-tetracarboxylic dianhydride | |
SU641872A3 (en) | Method of obtaining butendioldiacetates | |
US2829147A (en) | Production of halogenated compounds | |
KR20050049527A (en) | Mixed metal oxide catalyst and process for production of acetic acid | |
US4256650A (en) | Process for preparing propylene oxide and acetic acid | |
US4058556A (en) | Process for the preparation of acetoxybutanal | |
CN114621143B (en) | Method for preparing amide by ketoxime Beckmann rearrangement and preparation of catalyst thereof | |
CN112979447B (en) | Preparation method of fumaric acid | |
CN115368375B (en) | Method for preparing oxa-norbornene | |
RU2026856C1 (en) | Method of preparing of a mixture of diacetoxycyclopentenes | |
RU2827377C1 (en) | Method of producing phthalonitrile-based compound | |
RU2270185C1 (en) | Method for production of carbonyl compounds | |
US3155717A (en) | Process for the preparation of trimesic acid | |
SU510477A1 (en) | Method for producing butyrolactone carboxylic acid | |
US3923903A (en) | Oxidation of cyclic mono-olefins to {60 ,{107 -dialdeydes | |
US3919259A (en) | Preparation of phenylmaleic anhydride | |
CN113831223A (en) | Method for simultaneously preparing 2-methyl resorcinol and 4-methyl resorcinol | |
RU1777597C (en) | Method for production of 2-acetoxycyclohexene | |
JPS61207354A (en) | Production of ketone |