WO2013014160A1 - Method for producing formamides and formic acid esters - Google Patents

Method for producing formamides and formic acid esters Download PDF

Info

Publication number
WO2013014160A1
WO2013014160A1 PCT/EP2012/064508 EP2012064508W WO2013014160A1 WO 2013014160 A1 WO2013014160 A1 WO 2013014160A1 EP 2012064508 W EP2012064508 W EP 2012064508W WO 2013014160 A1 WO2013014160 A1 WO 2013014160A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
alkyl
group
catalyst
amine
reaction
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/064508
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Schaub
Rocco Paciello
Marek Pazicky
Giuseppe Fachinetti
Debora Preti
Original Assignee
Basf Se
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 Basf Se filed Critical Basf Se
Priority to CN201280036780.4A priority Critical patent/CN103702968A/en
Priority to KR1020147001728A priority patent/KR20140044871A/en
Priority to EP12737838.8A priority patent/EP2736872A1/en
Priority to RU2014107102/04A priority patent/RU2014107102A/en
Priority to JP2014522065A priority patent/JP2014523448A/en
Priority to BR112014001571A priority patent/BR112014001571A2/en
Priority to CA2837793A priority patent/CA2837793A1/en
Publication of WO2013014160A1 publication Critical patent/WO2013014160A1/en
Priority to ZA2014/01358A priority patent/ZA201401358B/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/48Silver or gold
    • B01J23/52Gold
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/0201Oxygen-containing compounds
    • B01J31/0202Alcohols or phenols
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/0234Nitrogen-, phosphorus-, arsenic- or antimony-containing compounds
    • B01J31/0235Nitrogen containing compounds
    • B01J31/0237Amines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/0234Nitrogen-, phosphorus-, arsenic- or antimony-containing compounds
    • B01J31/0235Nitrogen containing compounds
    • B01J31/0237Amines
    • B01J31/0238Amines with a primary amino group
    • B01J35/23
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C231/00Preparation of carboxylic acid amides
    • C07C231/10Preparation of carboxylic acid amides from compounds not provided for in groups C07C231/02 - C07C231/08
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2231/00Catalytic reactions performed with catalysts classified in B01J31/00
    • B01J2231/60Reduction reactions, e.g. hydrogenation
    • B01J2231/62Reductions in general of inorganic substrates, e.g. formal hydrogenation, e.g. of N2
    • B01J2231/625Reductions in general of inorganic substrates, e.g. formal hydrogenation, e.g. of N2 of CO2
    • B01J35/393
    • B01J35/612
    • B01J35/613
    • B01J35/615
    • B01J35/617

Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of formamides and formic acid esters, ie of formamide and its / V-substituted derivatives, as well as esters of formic acid and alcohols starting from carbon dioxide and hydrogen.
  • Formamide and its N-substituted derivatives are important selective solvents and extractants because of their polarity. They are z. B. for the extraction of butadiene from C 4 cuts, acetylene from C 2 cracker fractions and aromatics used from aliphatic.
  • Formic acid esters such as methyl formate or ethyl formate are used as foaming agents or fragrances.
  • Formamide, / V-alkylformamide and / V, / V-dialkylformamide are prepared by reacting methyl formate, which is accessible by the reaction of carbon monoxide with methanol, with ammonia, / V-alkylamines or / V, / V-dialkylamines.
  • the liberated methanol can be recycled to the Methylformiatsynthese from carbon monoxide and methanol.
  • Other formic acid esters are obtained by the reaction of formic acid with the corresponding alcohol with dehydration.
  • ammonia or the abovementioned amines are reacted at 20 to 100 ° C. and 2 to 10 MPa directly with carbon monoxide instead of methyl formate.
  • Work is carried out in methanol as a solvent with alkoxides as catalysts (Hans-Jürgen Arpe, Industrial Organic Chemistry, 6th edition, 2007, pages 48 to 49).
  • Carbon monoxide is a comparatively expensive Cr building block.
  • a disadvantage of carbon monoxide is beyond its toxicity, which makes working under high safety precautions necessary.
  • the relatively high pressures in the production of formamides from carbon monoxide are costly.
  • the object of the present invention is to provide a process for the preparation of carboxylic acid derivatives, in particular formamide and N-substituted formamide derivatives and formic acid esters, based on the starting materials carbon dioxide, hydrogen and an amine or an alcohol. The process should preferably be able to be operated continuously.
  • the preparation of the carboxylic acid derivatives, in particular of formamide and N- substituted formamide derivatives and formic acid esters, should preferably take place in one reaction step (integrated process).
  • the target products, ie formamide, the N-substituted formamide derivatives or the formic esters are to be made accessible with high yields and selectivities.
  • the work-up of the reaction product from the hydrogenation reactor and the catalyst separation should be technically simple, require little energy, and preferably exclusively with substances already present in the process, without additional auxiliaries.
  • R is selected from the group consisting of OR 1 and NR 2 R 3, wherein unsubstituted or at least monosubstituted CRCI 5 alkyl, C5-C 1 0-cycloalkyl, C 5 -C 10 heterocyclyl, C 5 -C 10 aryl, or C 5 -C 10 heteroaryl, wherein the substituents are selected from the group consisting of C 1 -C 5 -alkyl, C -C 6 -alkoxy, C 5 -C 10 -cycloalkyl and C 5 -C 10 -aryl;
  • R 2 and R 3 are independently hydrogen, unsubstituted or at least mono-substituted Ci-C 5 alkyl, C 5 -C 10 cycloalkyl, C 5 -C 10 - heterocyclyl, C 5 -C 10 aryl or C 5 -C 10 - Heteroaryl are, wherein the substituents are selected from the group consisting of CrCi 5 alkyl, C 5 -C 10 cycloalkyl and C 5 -C 10 aryl or
  • R 2 and R 3 together with the nitrogen atom form a five- or six-membered ring, which optionally additionally contains one or more heteroatoms selected from O, S and N, which carries the substituent R 4 , wherein
  • R 4 is hydrogen or CC 6 alkyl; by reaction of a reaction mixture (Rg) comprising carbon dioxide, hydrogen and an alcohol of the general formula (Ib) R 1 -OH (Ib)
  • the inventive method allows the use of inexpensive carbon dioxide instead of the relatively expensive carbon monoxide as a Ci building block.
  • inventive method allows easy separation of the catalyst, good product yield and simple workup of the product mixture.
  • a reaction mixture (Rg) is reacted which contains carbon dioxide, hydrogen, an alcohol (Ib) or an amine (Ic).
  • a reaction mixture (Rg) containing an alcohol (Ia) forms as the carboxylic acid derivative (Ia) formic acid ester (Ia1) according to the general reaction equation (II), wherein for the formic acid ester (Ia1) the abovementioned definitions apply to R 1 accordingly.
  • reaction mixture (Rg) containing an amine (Ia) forms as carboxylic acid derivative (Ia) a formamide compound (Ia2) according to the general reaction equation (I II), wherein for the formamide compound (Ia2), the above Definitions for R 2 and R 3 apply accordingly.
  • R 1 is unsubstituted or at least monosubstituted C 1 -C 8 -alkyl, wherein the substituents are selected from the group consisting of CC 6 alkyl and CC 6 alkoxy.
  • R 1 is unsubstituted or at least monosubstituted C 1 -C 8 -alkyl, the substituents being selected from the group consisting of CC 6 -alkyl and CC 6 -alkoxy.
  • branched, unbranched, saturated and unsaturated groups are understood by C 1 -C 15 -alkyl.
  • Preferred are saturated alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms (C 1 -C 6 -alkyl). More preferred are saturated alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms (C 1 -C 4 alkyl).
  • saturated alkyl groups are methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, amyl and hexyl.
  • unsaturated alkyl groups alkenyl, alkynyl
  • the C -C alkyl group may be unsubstituted or substituted with one or more substituents selected from the group Ci-C 5 alkyl, d-Ce-alkoxy, C 5 -C 10 - cycloalkyl, C 5 -C 10 aryl.
  • C 5 -C 10 -cycloalkyl is understood here to mean saturated, unsaturated monocyclic and polycyclic groups.
  • Examples of C 5 -C 0 cycloalkyl are cyclopentyl, cyclohexyl or cycloheptyl.
  • the cycloalkyl groups may be unsubstituted or substituted with one or more substituents as above to the group C-
  • C 5 -C 10 -aryl means an aromatic ring system having 5 to 10 carbons.
  • the aromatic ring system may be monocyclic or bicyclic.
  • aryl groups are phenyl, naphthyl, such as 1-naphthyl and 2-naphthyl.
  • the aryl group may be unsubstituted or substituted with one or more substituents as defined above for C 1 -C 15 alkyl.
  • C 5 -C 10 heteroaryl is understood as meaning a heteroaromatic system which contains at least one heteroatom selected from the group consisting of N, O and S.
  • the heteroaryl groups may be monocyclic or bicyclic.
  • the present invention also includes N-oxides of the nitrogen-containing heteroaryls.
  • heteroaryls are thienyl, benzothienyl, 1-naphthothienyl, thianthrenyl, furyl, benzofuryl, pyrrolyl, imidazolyl, pyrazolyl, pyridyl, pyrazinyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, indolyl, isoindolyl, indazolyl, purinyl, isoquinolinyl, quinolinyl, acridinyl, naphthyridinyl, quinoxalinyl, Quinazolinyl, cinnolinyl, piperidinyl, carbolinyl, thiazolyl, oxazolyl, isothiazolyl, isoxazolyl.
  • the heteroaryl groups may be unsubstit
  • C 5 -C 10 -heterocyclyl is understood as meaning five- to ten-membered ring systems which contain at least one heteroatom from the group consisting of N, O and S.
  • the ring systems can be monocyclic or bicyclic.
  • heterocyclic ring systems examples include piperidinyl, pyrrolidinyl, pyrrolinyl, pyrazolinyl, pyrazolidinyl, morpholinyl, thiomorpholinyl, pyranyl, thiopyranyl, piperazinyl, indolinyl, dihydrofuranyl, tetrahydrofuranyl, dihydrothiophenyl, tetrahydrothiophenyl, dihydropyranyl and tetrahydropyranyl.
  • C 1 -C 6 -alkoxy (C 1 -C 6 -alkyl-O-) radicals are understood.
  • alkyl moiety of the alkoxy group examples include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, amyl and hexyl.
  • Particularly preferred as alcohol (Ib) is an alcohol selected from the group consisting of methanol, ethanol, 2-methoxyethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol, 1 - Pentanol, 1 -hexanol, 1-heptanol and 1 - used octanol.
  • the corresponding formic acid esters (Ia1) are selected from the group consisting of methyl formate, ethyl formate, 2-methoxyethyl formate, 1-propyl formate, 2-propyl formate, 1-butyl formate, 2-butyl formate, 2-methyl-1-propyl formate, 1-pentyl formate, 1-Hexylformiat, 1-Heptylformiat, 1-Octylformiat accessible.
  • methanol is used as the alcohol (Ib) and methyl formate is obtained as the formic acid ester (Ia1).
  • amine (Ic) an amine selected from the group consisting of ammonia, methylamine, dimethylamine, ethylamine, diethylamine, n-propylamine, di-n-propylamine, isopropylamine, diisopropylamine, n-butylamine, di-n-butylamine, isobutylamine, diisobutylamine
  • the corresponding formamide compounds (Ia2) are selected from the group consisting of formamide, methylformamide, dimethylformamide, ethylformamide, diethylformamide, n-propylformamide, di-n-propylformamide, isopropylformamide, diisopropylformamide, diisopropylformamide, diisopropylformamide, diisopropy
  • an amine selected from the group consisting of ammonia, methylamine and dimethylamine is used as the amine (Ic).
  • the corresponding formamide compounds (Ia2) selected from the group consisting of formamide, methylformamide, dimethylformamide accessible.
  • ammonia is used as the amine (Ic) and formamide is obtained as the formamide compound (Ia2).
  • morpholine is used as amine (Ic) and formylmorpholine is obtained as formamide compound (Ia2).
  • hydrogenation reactors it is possible in principle to use all reactors which are fundamentally suitable for heterogeneously catalyzed gas / liquid reactions under the given temperature and given pressure. Suitable standard reactors for gas-liquid reaction systems are described, for example, in KD Henkel, "Reactor Types and Their Industrial Applications” and in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, DOI: 10.1002 / 14356007.b04_087. Examples which may be mentioned stirred tank reactors, tubular reactors, tube bundle reactors or fixed bed reactors.
  • the amines (Ic) or alcohols (Ib) used in the process according to the invention are fed to the hydrogenation reactor in liquid or gaseous form.
  • the molar ratio of the alcohol (Ib) or amine (Ic) used in the process according to the invention to the carbon dioxide used is generally from 0.01 to 30 and preferably from 0.2 to 5.
  • the carbon dioxide used in the reaction of carbon dioxide with hydrogen in the hydrogenation reactor can be used solid, liquid or gaseous. It is also possible to use commercially available carbon dioxide-containing gas mixtures.
  • the hydrogen and carbon dioxide may also contain other inert gases such as nitrogen or noble gases.
  • the gold catalysts used in the process according to the invention are also tolerant of carbon monoxide, which often leads to poisoning of hydrogenation catalysts.
  • the hydrogen used in the reaction in the hydrogenation reactor and the carbon dioxide may therefore also contain carbon monoxide as an impurity.
  • the carbon monoxide content in the gas streams fed to the hydrogenation reactor is below 20 mol% based on the total amount of carbon dioxide and hydrogen in the hydrogenation reactor. While larger amounts may also be tolerable, they generally require the use of a higher pressure in the reactor, requiring further compression energy.
  • the hydrogenation of carbon dioxide takes place in the liquid phase preferably at a temperature of 20 to 200 ° C and a total pressure of 0.2 to 30 MPa abs.
  • the total pressure preferably at least 1 MPa abs. and more preferably at least 5 MPa abs and preferably at most 15 MPa abs. is.
  • the temperature is at least 30 ° C and more preferably at least 100 ° C and preferably at most 180 ° C, more preferably at most 170 ° C and most preferably at most 160 ° C.
  • the partial pressure of the carbon dioxide is generally at least 0.5 MPa and preferably at least 2 MPa and generally at most 8 MPa.
  • the partial pressure of hydrogen is generally at least 0.5 MPa and preferably at least 1 MPa and generally at most 25 MPa and preferably at most 15 MPa.
  • the molar ratio of hydrogen to carbon dioxide in the feed of the hydrogenation reactor is preferably 0.1 to 10 and more preferably 1 to 3.
  • the molar ratio of carbon dioxide to the amine (Ic) or alcohol (Ib) in the feed of the hydrogenation reactor is generally from 0.01 to 30 and preferably from 0.2 to 5.
  • the catalyst used in the process according to the invention contains a catalytically active metal component which contains gold.
  • a heterogeneous catalyst is used.
  • gold is present in metallic form, ie oxidation state (0).
  • the metal component of the catalyst may contain, in addition to gold, one or more other metals, such as noble metals selected from the group consisting of Pd, Pt, Ag and Cu in the form of alloys.
  • the metal component may also contain metal promoters. Preference is given to using pure metal as the metal component, ie a metal component which contains at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight and in particular 90% by weight of gold, based in each case on the total weight of the metal component.
  • the metal component of the catalyst is preferably used in the form of nanoparticles.
  • the average particle diameter (D 50 ) is usually in the range of 0.1 to 50 nm.
  • the metal component of the catalyst can be used as such.
  • the metal component itself forms the actual catalyst, i. the metal component of the catalyst is used in unsupported form.
  • gold itself is suitable, d. H. in pure form, or gold, on a support material (supported gold).
  • gold black i.e., colloidally precipitated elemental gold.
  • a catalyst containing the metal component and a support material (supported catalyst).
  • the metal component is then fixed on the surface of the carrier material.
  • Supported gold nanoparticles can also be used.
  • catalysts gold alloys such as Au-M on supports, wherein M may be a noble metal such as Pd or Pt as well as other metals such as Ag or Cu.
  • Different metal promoters can also be located in one and the same catalyst.
  • Preferably supported gold catalysts are used in the process according to the invention.
  • carriers a wide variety of materials may be used, such as inorganic oxides, graphite, polymers or metal.
  • inorganic oxides silica, magnesia, zirconia and / or titania are preferred.
  • magnesium oxide aluminum oxide, silicon oxide, gallium oxide, zirconium oxide, cerium oxide and / or titanium oxide as support material.
  • the heterogeneous catalyst can be used in a wide variety of geometric shapes and sizes, such as pellets, cylinders, hollow cylinders, spheres, rods or extrudates. The average particle diameter is usually between 1 and 10 mm.
  • nets, woven mesh wires or knits are also applicable.
  • the heterogeneous catalyst In the case of a supported catalyst, the heterogeneous catalyst generally contains between 0.01 and 50% by weight, preferably between 0.1 and 20% by weight and more preferably 0.1 to 5% by weight of gold based on the total mass of the catalyst used supported catalyst. In the case of an unsupported catalyst, the gold content is generally between 0.01 and 100 wt.% With respect to the total amount of catalyst used.
  • Suitable gold catalysts are commercially available or can be obtained by treating a support material with the solution of a gold compound or by coprecipitation followed by drying, heat treatment and / or calcination by known methods.
  • the gold catalyst generally contains gold particles with a diameter of 0.1 to 50 nm, measured by means of X-ray diffraction. In addition, particles with a diameter of less than 0.1 nm or even particles larger than 50 nm may be included.
  • the heterogeneous catalyst has a BET surface area in the range of 1 m 2 / g to 1000 m 2 / g (determination of the BET surface according to DIN ISO 9277).
  • the BET surface area of the heterogeneous catalyst is in the range of 10 m 2 / g to 500 m 2 / g.
  • the volume of the heterogeneous catalyst in the hydrogenation reactor is generally between 0.1 and 95% of the reaction volume of the hydrogenation reactor, the catalyst volume being calculated from the catalyst mass divided by the bulk density of the catalyst.
  • the reaction mixture (Rg) may additionally contain a polar solvent.
  • a polar solvent This is particularly advantageous when an amine (Ic) is reacted with carbon dioxide and hydrogen to formamide compound (Ia2) according to the general reaction equation (III).
  • Amines (Ic) such as ammonia, can form salts with carbon dioxide.
  • a polar solvent By using a polar solvent, the solubility of these salts in the reaction mixture (Rg) can be improved.
  • the reaction mixture (Rg) may contain a polar solvent or mixtures of two or more polar solvents.
  • Suitable classes of substances which are suitable as polar solvents are preferably alcohols and diols and also their formic acid esters, formamides such as formamide, methylformamide or dimethylformamide, or water.
  • suitable alcohols are methanol, ethanol, 2-methoxyethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol and 2-methyl-1-propanol.
  • Suitable classes of compounds which are suitable as polar solvents are preferably diols and also their formic acid esters, polyols and also their formic acid esters, sulfones, sulfoxides, open-chain or cyclic amides and mixtures of the mentioned classes of substances.
  • Suitable diols and polyols are, for example, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, 1, 3-propanediol, 2-methyl-1, 3-propanediol, 1, 4-butanediol, dipropylene glycol, 1, 5-pentanediol, 1, 6-hexanediol and glycerol.
  • a suitable sulfone is tetramethylene sulfone (sulfolane).
  • Suitable sulfoxides are, for example, dialkyl sulfoxides, preferably C to C 6 - dialkyl sulfoxides, in particular dimethyl sulfoxide.
  • Suitable open-chain or cyclic amides are formamide, methylformamide, dimethylformamide, / V-methylpyrrolidone, acetamide and / V-methylcaprolactam.
  • the molar ratio of the polar solvent or solvent mixture to be used in the process according to the invention to the amine (Ic) used is generally 0.5 to 30 and preferably 1 to 20.
  • the hydrogenation of carbon dioxide can be carried out batchwise or continuously in the process according to the invention.
  • the reactor is equipped with the desired liquid and optionally solid feedstocks and auxiliaries, and then carbon dioxide and hydrogen are pressed to the desired pressure at the desired temperature.
  • the reactor is usually depressurized and the liquid reaction mixture is separated from the heterogeneous catalyst.
  • the feeds and auxiliaries, including the carbon dioxide and hydrogen are continuously fed to the hydrogenation reactor.
  • the catalyst can be used as a fixed bed (fixed bed reactor).
  • the heterogeneous catalyst is fixed in the hydrogenation reactor. It is also possible to suspend the catalyst in the reaction mixture (Rg).
  • a liquid phase is continuously removed from the hydrogenation reactor, so that the liquid level in the reactor remains the same on average. Preference is given to the continuous hydrogenation of carbon dioxide.
  • the average residence time of the reaction mixture (Rg) in the hydrogenation reactor is generally 10 minutes to 5 hours.
  • a hydrogenation mixture (H) obtained which contains the carboxylic acid derivative (Ia), water of reaction and optionally unreacted alcohol (Ib) or unreacted amine (Ic).
  • the hydrogenation mixture (H) may additionally contain the polar solvent or solvent mixture. In the event that a suspended heterogeneous catalyst is used, this is also contained in the hydrogenation mixture (H).
  • the catalyst In the case of a fixed bed catalyst, the catalyst usually remains by its fixation in the hydrogenation reactor and the hydrogenation mixture contains no catalyst, i. less than 5 ppm of the gold catalyst based on the total weight of the reaction mixture (Rg). In the case of unfixed, suspended heterogeneous catalysts, these are usually retained by known measures, such as fabric or filter, in the reactor outlet in the hydrogenation reactor. However, the catalyst can also be separated off after the reaction by simple measures such as filtration, decantation or centrifugation in a subsequent step of the hydrogenation mixture (H) and recycled to the hydrogenation reactor. After separation of the catalyst, the hydrogenation mixture (H) is virtually free of gold (hydrogenated hydrogenation mixture (Ha)), i.
  • the gold content of the worked-up hydrogenation mixture (Ha) is below 5 ppm by weight, based on the worked-up hydrogenation mixture (Ha).
  • the reclaimed hydrogenation mixture (Ha) is worked up by distillation to give first stream containing the carboxylic acid derivative (Ia), a second stream containing unreacted alcohol (Ib) or unreacted amine (Ic), and a third stream containing the water of reaction.
  • reaction is carried out in the presence of a polar solvent
  • this can be separated via a fourth stream.
  • the work-up by distillation can be one, two or more stages depending on the separation problem.
  • the distillation can be carried out on removal of low-boiling polar solvents such as the monohydric alcohols methanol, ethanol, propanols and butanols under atmospheric pressure or in vacuo.
  • the polar solvents are recycled to the hydrogenation reactor.
  • distillation units for the work-up by distillation of the worked-up hydrogenation mixture (Ha).
  • evaporators such as falling film evaporator can be used.
  • the distillation unit to be used generally comprises a distillation column containing packing, packing and / or trays.
  • the distillation unit When using an additional polar solvent, the distillation unit consists of at least one, preferably two to three, distillation columns. These columns contain, depending on the separation problems z. B. packing, packages and / or floors.
  • the carboxylic acid derivatives (Ia) (target products) are discharged from the process and, if necessary, fed to a preferably distillative fine purification.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a plant for a preferred embodiment of the process according to the invention for the preparation of formamide compounds (Ia2) starting from carbon dioxide, hydrogen and an amine (Ic)
  • FIG. 2 shows a block diagram of a plant for a preferred embodiment of the process according to the invention for the preparation of formic acid esters (Ia1) starting from carbon dioxide, hydrogen and an alcohol (Ib).
  • FIG. 3 shows a block diagram of a plant for a preferred embodiment of the process according to the invention for the preparation of formamide compounds (Ia2) starting from carbon dioxide, hydrogen and an amine (Ic) with the addition of a polar solvent
  • carbon dioxide, stream 1, hydrogen, stream 2, and the amine (Ic), stream 3 are fed into the hydrogenation reactor 1-1. In this they are reacted in the presence of the heterogeneous gold catalyst to the formamide compound (Ia2) and water of reaction. From the liquid hydrogenation mixture (H) containing the formamide compound (Ia2), water of reaction, the heterogeneous catalyst and unreacted amine (Ic), the heterogeneous catalyst is separated. The reclaimed hydrogenation mixture (Ha) thus obtained is supplied as stream 4 to the distillation unit 11-1.
  • the worked-up hydrogenation mixture (Ha) is separated by distillation to give the formamide compound (Ia2), stream 5, reaction water effluent, stream 6, and unreacted amine (Ic), stream 7, which is recycled to the hydrogenation reactor 11-1.
  • the worked-up hydrogenation mixture (Ha) is separated by distillation to give the formic acid ester (Ia1), stream 15, elution of water of reaction, stream 6, and unreacted alcohol (Ib), stream 17, which is recycled to the hydrogenation reactor II-2.
  • carbon dioxide, stream 21, hydrogen, stream 22, and the amine (Ic) stream 23 are fed to the hydrogenation reactor I-3, which also contains a polar solvent. In this they are reacted in the presence of the heterogeneous gold catalyst to a formamide compound (Ia2) and water of reaction.
  • the heterogeneous catalyst is separated.
  • the reclaimed hydrogenation mixture (Ha) thus obtained is supplied as stream 44 to the distillation unit 11-3.
  • the reclaimed hydrogenation mixture (Ha) is separated by distillation to give the formamide compound (Ia2), stream 25, elution of water of reaction, stream 26, and unreacted amine (Ic), stream 27, which is recycled to the hydrogenation 11-3 and of the polar solvent, which as stream 28 is also recycled to the hydrogenation reactor 11-3.
  • Examples A-1 to A-1 show that formamides and formic acid esters are easily obtained by using the gold catalysts by CO 2 hydrogenation.
  • reaction solution worked up hydrogenation mixture (Ha)
  • Ha worked up hydrogenation mixture
  • Comparative Examples A12 and A13 show that with the use of standard hydrogenation catalysts such as Raney nickel or palladium on carbon under otherwise identical conditions as in the gold catalysts no formamide (Raney nickel) or only in much poorer yields (factor 15 lower at Pd). This shows the advantage of using the catalysts of the invention for this reaction.

Abstract

The invention relates to a method for producing carboxylic acid derivatives of general formula (1a): H-(C=0)-R (la), in which R is selected from the group comprising OR1 and NR2R3, wherein R1 is unsubstituted or at least monosubstituted C1-C15 alkyl, C5-C10 cycloalkyl, C5-C10 heterocyclyl, C5-C10 aryl, or C5-C10 heteroaryl, wherein the substituents are selected from the group comprising C1-C15 alkyl, C1-C6 alkoxy, C5-C10 cycloalkyl, and C5-C10 aryl; R2 and R3, independently of one another, are hydrogen or unsubstituted or at least monosubstituted C1-C15 alkyl, C5-C10 cycloalkyl, C5-C10 heterocyclyl, C5-C10 aryl, or C5-C10 heteroaryl, wherein the substituents are selected from the group comprising C1-C15 alkyl, C5-C10 cycloalkyl, and C5-C10 aryl, or R2 and R3 form a five- or six-membered ring together with the nitrogen atom, which ring optionally additionally contains one or more heteroatoms selected from O, S, and N, which heteroatom bears the substituent R4, wherein R4 is hydrogen or C1-C6 alkyl; by reacting a reaction mixture (Rg) containing carbon dioxide, hydrogen, and an alcohol of general formula (Ib): R1-OH (Ib), in which R1 has the aforementioned meanings, or an amine of general formula (Ic): NHR2R3 (Ic), in which R2 and R3, independently of each other, have the aforementioned meanings, in a hydrogenation reactor in the presence of a catalyst containing gold at a pressure in the range of 0.2 to 30 MPa and a temperature in the range of 20 to 200 °C.

Description

Verfahren zur Herstellung von Formamiden und Ameisensäureestern Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formamiden und Ameisensäureestern, d.h. von Formamid und seinen /V-substituierten Derivaten, sowie Estern von Ameisensäure und Alkoholen ausgehend von Kohlendioxid und Wasserstoff. Formamid und seine N-substituierten Derivate sind wegen ihrer Polarität wichtige selektive Löse- und Extraktionsmittel. Sie werden z. B. zur Extraktion von Butadien aus C4-Schnitten, von Acetylen aus C2-Crackfraktionen und von Aromaten aus Aliphaten eingesetzt. The present invention relates to a process for the preparation of formamides and formic acid esters, ie of formamide and its / V-substituted derivatives, as well as esters of formic acid and alcohols starting from carbon dioxide and hydrogen. Formamide and its N-substituted derivatives are important selective solvents and extractants because of their polarity. They are z. B. for the extraction of butadiene from C 4 cuts, acetylene from C 2 cracker fractions and aromatics used from aliphatic.
Ameisensäureester wie Methylformiat oder Ethylformiat werden als Schäumungsmittel oder Riechstoffe eingesetzt.  Formic acid esters such as methyl formate or ethyl formate are used as foaming agents or fragrances.
Alle großtechnischen Produktionsverfahren zur Herstellung von Formamid und seinen Alkylderivaten sowie Ameisensäureestern nutzen bislang Kohlenmonoxid als C Baustein. All large-scale production processes for the production of formamide and its alkyl derivatives as well as formic acid esters use carbon monoxide as C building block.
Formamid, /V-Alkylformamide und /V,/V-Dialkylformamide werden durch Umsetzung von Methylformiat, das durch die Umsetzung von Kohlenmonoxid mit Methanol zugänglich ist, mit Ammoniak, /V-Alkylaminen bzw. /V,/V-Dialkylaminen hergestellt. Das dabei freiwerdende Methanol kann in die Methylformiatsynthese aus Kohlenmonoxid und Methanol zurückgeführt werden. Andere Ameisensäureester werden durch die Umsetzung von Ameisensäure mit dem entsprechenden Alkohol unter Wasserabspaltung erhalten. Formamide, / V-alkylformamide and / V, / V-dialkylformamide are prepared by reacting methyl formate, which is accessible by the reaction of carbon monoxide with methanol, with ammonia, / V-alkylamines or / V, / V-dialkylamines. The liberated methanol can be recycled to the Methylformiatsynthese from carbon monoxide and methanol. Other formic acid esters are obtained by the reaction of formic acid with the corresponding alcohol with dehydration.
Bei einer weiteren, ebenfalls technisch genutzten Synthese werden Ammoniak oder die oben genannten Amine bei 20 bis 100 °C und 2 bis 10 MPa direkt mit Kohlenmonoxid anstelle von Methylformiat umgesetzt. Gearbeitet wird in Methanol als Lösemittel mit Alkoholaten als Katalysatoren (Hans-Jürgen Arpe, Industrielle Organische Chemie, 6. Auflage, 2007, Seiten 48 bis 49). Kohlenmonoxid ist ein vergleichsweise teurer CrBaustein. Nachteilig an Kohlenmonoxid ist darüber hinaus dessen Toxizität, die ein Arbeiten unter hohen Sicherheitsvorkehrungen notwendig macht. Weiterhin sind die relativ hohen Drücke bei der Herstellung der Formamide aus Kohlenmonoxid kostenintensiv. In another, also technically used synthesis, ammonia or the abovementioned amines are reacted at 20 to 100 ° C. and 2 to 10 MPa directly with carbon monoxide instead of methyl formate. Work is carried out in methanol as a solvent with alkoxides as catalysts (Hans-Jürgen Arpe, Industrial Organic Chemistry, 6th edition, 2007, pages 48 to 49). Carbon monoxide is a comparatively expensive Cr building block. A disadvantage of carbon monoxide is beyond its toxicity, which makes working under high safety precautions necessary. Furthermore, the relatively high pressures in the production of formamides from carbon monoxide are costly.
Es wurden daher zahlreiche Versuche unternommen, um Kohlenmonoxid durch den billigen, nicht toxischen und in großen Mengen verfügbaren CrBaustein Kohlendioxid zu ersetzen (z.B. Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds, Band 2, Seiten 1058 bis 1072, 1996, VCH Verlagsgesellschaft und W. Leitner, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1995, 34. Seiten 2207 bis 2221 ). In den meisten dieser Arbeiten werden jedoch homogen gelöste Katalysatoren eingesetzt, deren Abtrennung vom Produkt und Rückführung in die Hydrierung schwierig ist. Many attempts have therefore been made to carbon monoxide by the cheap, non-toxic and abundant CrBaustein carbon dioxide (eg, Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds, Volume 2, pages 1058 to 1072, 1996, VCH Verlagsgesellschaft and W. Leitner, Angew Chem. Int. Ed., Engl., 1995, 34, pages 2207 to 2221). In most of these works, however, homogeneously dissolved catalysts are used whose separation from the product and recycling to the hydrogenation is difficult.
Es wurde versucht, die homogenen Katalysatoren auf Trägermaterialien zu immobilisieren, um diese dadurch leichter abtrennen zu können. Dieses Verfahren ist für Dimethylformamid beschrieben in Y. Kayaki, Y. Shimokawatoko, T. Ikariya, Adv. Synth. Catal. 2003, 345, 175-179. Für dieses Konzept werden aber spezielle, aufwendig herzustellende Trägermaterialen wie Diphosphin-modifizierte Polystyrole oder Kieselgele benötig. Nachteilig ist dabei auch, dass die Katalysatoraktivität bei jedem Recyclingschritt signifikant nachlässt. Dies ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass der homogene Katalysator nicht vollständig immobilisiert bleibt. Die Herstellung des wirtschaftlich attraktiven Formamids ist in dieser Arbeit nicht beschrieben. It has been attempted to immobilize the homogeneous catalysts on support materials in order to be able to separate them more easily. This method is described for dimethylformamide in Y. Kayaki, Y. Shimokawatoko, T. Ikariya, Adv. Synth. Catal. 2003, 345, 175-179. But for this concept, special, expensive to produce carrier materials such as diphosphine-modified polystyrenes or silica gels are needed. Another disadvantage is that the catalyst activity decreases significantly at each recycling step. This is due, among other things, to the fact that the homogeneous catalyst does not remain completely immobilized. The preparation of the economically attractive formamide is not described in this work.
Durch den Einsatz von heterogenen Hydrierkatalysatoren kann eine einfache Katalysatorabtrennung und Wiederverwendung des Katalysators ermöglicht werden. In der US 4 269 998 wird der Einsatz von Kupferchromitkatalysatoren in Kombination mit Gruppe Vlll-Verbindungen zur Herstellung von Dialkylformamiden beschrieben. Nachteilig ist, dass nach diesem Verfahren nur Dialkylformamide zugänglich sind. Die Herstellung von Formamid oder Ameisensäureestern wird nicht beschrieben. Zudem sind die Gruppe Vlll-Verbindungen gegenüber Kohlenmonoxid empfindlich. Kohlenmonoxid ist jedoch häufig als Verunreinigung im eingesetzten Wasserstoff oder Kohlendioxid vorhanden. So dass bei diesem Verfahren hochreiner Wasserstoff und hochreines Kohlendioxid eingesetzt werden müssen. Through the use of heterogeneous hydrogenation catalysts, a simple catalyst separation and reuse of the catalyst can be made possible. No. 4,269,998 describes the use of copper chromite catalysts in combination with group VIII compounds for the preparation of dialkylformamides. The disadvantage is that only dialkylformamides are accessible by this method. The preparation of formamide or formic esters is not described. In addition, the group VIII compounds are sensitive to carbon monoxide. However, carbon monoxide is often present as an impurity in the hydrogen or carbon dioxide used. So that in this process, high-purity hydrogen and high-purity carbon dioxide must be used.
In J. Liu, G. Guo, Z. Zhang, T. Jiang, H. Liu, J. Song, H. Fan, B. Han, Chem. Commun. 2010, 46, 5770-5772 werden Kupfer/Zinkoxidkatalysatoren ohne eine Gruppe Vlll- Verbindungen zur Herstellung von Dimethylformamid beschrieben. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass ebenfalls nur Dimethylformamid zugänglich ist. Die Herstellung von Formamid oder Ameisensäureestern wird nicht beschreiben. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren zur Herstellung von Carbonsäurederivaten, insbesondere von Formamid und N-substituierten Formamidderivaten und Ameisensäureestern, auf Basis der Ausgangsstoffe Kohlendioxid, Wasserstoff sowie einem Amin beziehungsweise einem Alkohol bereitzustellen. Das Verfahren soll bevorzugt kontinuierlich betrieben werden können. Die Herstellung der Carbonsäurederivate, insbesondere von Formamid und N- substituierten Formamidderivaten und Ameisensäureestern, soll bevorzugt in einem Reaktionsschritt erfolgen (integriertes Verfahren). Die Zielprodukte, d.h. Formamid, die N-substituierten Formamidderivate beziehungsweise die Ameisensäureester sollen mit hohen Ausbeuten und Selektivitäten zugänglich gemacht werden. Die Aufarbeitung des Reaktionsaustrags aus dem Hydrierreaktor und die Katalysatorabtrennung sollte technisch einfach sein, wenig Energie benötigen, und vorzugsweise ausschließlich mit im Verfahren bereits befindlichen Stoffen, ohne zusätzliche Hilfsstoffe, erfolgen. Liu, G. Guo, Z. Zhang, T. Jiang, H. Liu, J. Song, H. Fan, B. Han, Chem. Commun. 2010, 46, 5770-5772 describe copper / zinc oxide catalysts without a group VIII compounds for the preparation of dimethylformamide. A disadvantage of this method is that also only dimethylformamide is accessible. The preparation of formamide or formic acid esters will not be described. The object of the present invention is to provide a process for the preparation of carboxylic acid derivatives, in particular formamide and N-substituted formamide derivatives and formic acid esters, based on the starting materials carbon dioxide, hydrogen and an amine or an alcohol. The process should preferably be able to be operated continuously. The preparation of the carboxylic acid derivatives, in particular of formamide and N- substituted formamide derivatives and formic acid esters, should preferably take place in one reaction step (integrated process). The target products, ie formamide, the N-substituted formamide derivatives or the formic esters are to be made accessible with high yields and selectivities. The work-up of the reaction product from the hydrogenation reactor and the catalyst separation should be technically simple, require little energy, and preferably exclusively with substances already present in the process, without additional auxiliaries.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Carbonsäure- derivaten der allgemeinen Formel (la) This object is achieved by a process for the preparation of carboxylic acid derivatives of the general formula (Ia)
H-(C=0)-R (la), H- (C = O) -R (Ia),
in der in the
R ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OR1 und NR2R3, wobei unsubstituiertes oder zumindest monosubstituiertes CrCi5-Alkyl, C5-C10- Cycloalkyl, C5-C10-Heterocyclyl, C5-C10-Aryl oder C5-C10-Heteroaryl ist, wobei die Substituenten ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus CrCi5-Alkyl, C C6-Alkoxy, C5-C10-Cycloalkyl und C5-C10-Aryl; R is selected from the group consisting of OR 1 and NR 2 R 3, wherein unsubstituted or at least monosubstituted CRCI 5 alkyl, C5-C 1 0-cycloalkyl, C 5 -C 10 heterocyclyl, C 5 -C 10 aryl, or C 5 -C 10 heteroaryl, wherein the substituents are selected from the group consisting of C 1 -C 5 -alkyl, C -C 6 -alkoxy, C 5 -C 10 -cycloalkyl and C 5 -C 10 -aryl;
R2 und R3 unabhängig voneinander Wasserstoff, unsubstituiertes oder zumindest monosubstituiertes Ci-Ci5-Alkyl, C5-C10-Cycloalkyl, C5-C10- Heterocyclyl, C5-C10-Aryl oder C5-C10-Heteroaryl sind, wobei die Substituenten ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus CrCi5-Alkyl, C5-C10-Cycloalkyl und C5-C10-Aryl oder R 2 and R 3 are independently hydrogen, unsubstituted or at least mono-substituted Ci-C 5 alkyl, C 5 -C 10 cycloalkyl, C 5 -C 10 - heterocyclyl, C 5 -C 10 aryl or C 5 -C 10 - Heteroaryl are, wherein the substituents are selected from the group consisting of CrCi 5 alkyl, C 5 -C 10 cycloalkyl and C 5 -C 10 aryl or
R2 und R3 zusammen mit dem Stickstoffatom einen fünf- oder sechsgliedrigen Ring bilden, der gegebenenfalls zusätzlich ein oder mehrere Heteroatome ausgewählt aus O, S und N enthält, das den Substituenten R4 trägt, wobei R 2 and R 3 together with the nitrogen atom form a five- or six-membered ring, which optionally additionally contains one or more heteroatoms selected from O, S and N, which carries the substituent R 4 , wherein
R4 Wasserstoff oder C C6-Alkyl ist; durch Umsetzung eines Reaktionsgemischs (Rg) enthaltend Kohlendioxid, Wasserstoff und einen Alkohol der allgemeinen Formel (Ib) R1-OH (Ib) R 4 is hydrogen or CC 6 alkyl; by reaction of a reaction mixture (Rg) comprising carbon dioxide, hydrogen and an alcohol of the general formula (Ib) R 1 -OH (Ib)
in der R1 die vorstehenden Bedeutungen aufweist oder ein Amin der allgemeinen Formel (Ic) in which R 1 has the above meanings or an amine of the general formula (Ic)
NHR2R3 (Ic) in der R2 und R3 unabhängig voneinander die vorstehenden Bedeutungen aufweisen, in einem Hydrierreaktor in Gegenwart eines Katalysators enthaltend Gold bei einem Druck im Bereich von 0,2 bis 30 MPa und einer Temperatur im Bereich von 20 bis 200 °C. NHR 2 R 3 (Ic) wherein R 2 and R 3 are each independently as defined above, in a hydrogenation reactor in the presence of a catalyst containing gold at a pressure in the range of 0.2 to 30 MPa and a temperature in the range of 20 to 200 ° C.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht den Einsatz des kostengünstigen Kohlendioxids anstelle des vergleichsweise teuren Kohlenmonoxids als Ci-Baustein. Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, die einfache Abtrennung des Katalysators, guten Produktausbeute und die einfache Aufarbeitung des Produktgemischs. The inventive method allows the use of inexpensive carbon dioxide instead of the relatively expensive carbon monoxide as a Ci building block. In addition, the inventive method allows easy separation of the catalyst, good product yield and simple workup of the product mixture.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Reaktionsgemisch (Rg) umgesetzt, das Kohlendioxid, Wasserstoff, einen Alkohol (Ib) oder ein Amin (Ic) enthält. Für den Fall, dass ein Reaktionsgemisch (Rg) enthaltend einen Alkohol (la) eingesetzt wird, bildet sich als Carbonsäurederivat (la) ein Ameisensäureester (Ia1 ) gemäß der allgemeinen Reaktionsgleichung (I I), wobei für den Ameisensäureester (Ia1 ) die vorstehend genannten Definitionen für R1 entsprechend gelten. D.h. aus einem Mol Kohlendioxid, einem Mol Wasserstoff und einem Mol Alkohol (Ib) bilden sich ein Mol Ameisensäureester (Ia1 ) und ein Mol Reaktionswasser. In the process according to the invention, a reaction mixture (Rg) is reacted which contains carbon dioxide, hydrogen, an alcohol (Ib) or an amine (Ic). In the event that a reaction mixture (Rg) containing an alcohol (Ia) is used, forms as the carboxylic acid derivative (Ia) formic acid ester (Ia1) according to the general reaction equation (II), wherein for the formic acid ester (Ia1) the abovementioned definitions apply to R 1 accordingly. This means that one mole of carbon dioxide, one mole of hydrogen and one mole of alcohol (Ib) form one mole of formic acid ester (Ia1) and one mole of water of reaction.
Für den Fall, dass ein Reaktionsgemisch (Rg) enthaltend ein Amin (la) eingesetzt wird, bildet sich als Carbonsäurederivat (la) eine Formamidverbindung (Ia2) gemäß der allgemeinen Reaktionsgleichung (I II), wobei für die Formamidverbindung (Ia2) die vorstehend genannten Definitionen für R2 und R3 entsprechend gelten. D.h. aus einem Mol Kohlendioxid, einem Mol Wasserstoff und einem Mol Amin (Ic) bilden sich ein Mol Formamidverbindung (Ia2) und ein Mol Reaktionswasser. O In the event that a reaction mixture (Rg) containing an amine (Ia) is used, forms as carboxylic acid derivative (Ia) a formamide compound (Ia2) according to the general reaction equation (I II), wherein for the formamide compound (Ia2), the above Definitions for R 2 and R 3 apply accordingly. This means that one mole of carbon dioxide, one mole of hydrogen and one mole of amine (Ic) form one mole of formamide compound (Ia2) and one mole of water of reaction. O
C02 + H2 + R1-OH H C OR1 + H20 (II) C0 2 + H 2 + R 1 -OH HC OR 1 + H 2 0 (II)
(Ib) (Ia1 )  (Ib) (Ia1)
O O
C02 + H2 + NHR2R3 H C NR2R3 + H20 (III) C0 2 + H 2 + NHR 2 R 3 HC NR 2 R 3 + H 2 O (III)
(lc) (Ia2)  (lc) (Ia2)
Für die Herstellung von Ameisensäurestern (Ia1 ) werden in einer bevorzugten Ausführungsform Alkohole R OH (Ib) eingesetzt, in der For the preparation of formic acid esters (Ia1), in a preferred embodiment, alcohols R OH (Ib) are used in which
R1 unsubstituiertes oder zumindest monosubstituiertes CrC8-Alkyl ist, wobei die Substituenten ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C C6-Alkyl und C C6-Alkoxy. R 1 is unsubstituted or at least monosubstituted C 1 -C 8 -alkyl, wherein the substituents are selected from the group consisting of CC 6 alkyl and CC 6 alkoxy.
Hierbei werden die entsprechenden Ameisensäureester der allgemeinen Formel (Ia1 ) In this case, the corresponding formic esters of the general formula (Ia1)
H(C=0)-OR1 (Ia1 ) erhalten in der H (C = O) -OR 1 (Ia1) obtained in the
R1 unsubstituiertes oder zumindest monosubstituiertes C-|-C8-Alkyl ist, wobei die Substituenten ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus C C6-Alkyl und C C6-Alkoxy. R 1 is unsubstituted or at least monosubstituted C 1 -C 8 -alkyl, the substituents being selected from the group consisting of CC 6 -alkyl and CC 6 -alkoxy.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter C-|-C15-Alkyl verzweigte, unverzweigte, gesättigte und ungesättigte Gruppen verstanden. Bevorzugt sind gesättigte Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen (C-|-C6-Alkyl). Mehr bevorzugt sind gesättigte Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen (C1-C4-Alkyl). In the context of the present invention, branched, unbranched, saturated and unsaturated groups are understood by C 1 -C 15 -alkyl. Preferred are saturated alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms (C 1 -C 6 -alkyl). More preferred are saturated alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms (C 1 -C 4 alkyl).
Beispiele für gesättigte Alkylgruppen sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, Isobutyl, sec.-Butyl, tert.-Butyl, Amyl und Hexyl. Beispiele für ungesättigte Alkylgruppen (Alkenyl, Alkinyl) sind Vinyl, Allyl, Butenyl, Ethinyl und Propinyl. Examples of saturated alkyl groups are methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, amyl and hexyl. Examples of unsaturated alkyl groups (alkenyl, alkynyl) are vinyl, allyl, butenyl, ethynyl and propynyl.
Die C -C -Alkylgruppe kann unsubstituiert oder, mit einem oder mehreren Substituenten ausgewählt aus der Gruppe Ci-Ci5-Alkyl, d-Ce-Alkoxy, C5-C10- Cycloalkyl, C5-C10-Aryl. The C -C alkyl group may be unsubstituted or substituted with one or more substituents selected from the group Ci-C 5 alkyl, d-Ce-alkoxy, C 5 -C 10 - cycloalkyl, C 5 -C 10 aryl.
Unter C5-C10-Cycloalkyl werden vorliegend gesättigte, ungesättigte monozyklische und polyzyklische Gruppen verstanden. Beispiele für C5-Ci0-Cycloalkyl sind Cyclopentyl, Cyclohexyl oder Cycloheptyl. Die Cycloalkylgruppen können unsubstituiert oder substituiert sein mit einem oder mehreren Substituenten, wie sie vorstehend zu der Gruppe C-|-C15-Alkyl definiert wurde. C 5 -C 10 -cycloalkyl is understood here to mean saturated, unsaturated monocyclic and polycyclic groups. Examples of C 5 -C 0 cycloalkyl are cyclopentyl, cyclohexyl or cycloheptyl. The cycloalkyl groups may be unsubstituted or substituted with one or more substituents as above to the group C- | -C 15 alkyl has been defined.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter C5-C10-Aryl ein aromatisches Ringsystem mit 5 bis 10 Kohlenstoffen verstanden. Das aromatische Ringsystem kann monozyklisch oder bizyklisch sein. Beispiele für Arylgruppen sind Phenyl, Naphthyl wie 1-Naphthyl und 2-Naphthyl. Die Arylgruppe kann unsubstituiert oder substituiert sein, mit einem oder mehreren Substituenten wie vorstehend unter C-|-C15-Alkyl definiert. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter C5-C10-Heteroaryl ein heteroaromatisches System verstanden, das mindestens ein Heteroatom, ausgewählt aus der Gruppe N, O und S, enthält. Die Heteroarylgruppen können monozyklisch oder bizyklisch sein. Für den Fall, dass Stickstoff ein Ringatom ist, umfasst die vorliegende Erfindung auch N-Oxide der stickstoffenthaltenden Heteroaryle. Beispiele für Heteroaryle sind Thienyl, Benzothienyl, 1 -Naphthothienyl, Thianthrenyl, Furyl, Benzofuryl, Pyrrolyl, Imidazolyl, Pyrazolyl, Pyridyl, Pyrazinyl, Pyrimidinyl, Pyridazinyl, Indolyl, Isoindolyl, Indazolyl, Purinyl, Isoquinolinyl, Quinolinyl, Acridinyl, Naphthyridinyl, Quinoxalinyl, Quinazolinyl, Cinnolinyl, Piperidinyl, Carbolinyl, Thiazolyl, Oxazolyl, Isothiazolyl, Isoxazolyl. Die Heteroarylgruppen können unsubstituiert oder substituiert sein, mit einem oder mehreren Substituenten, die vorstehend unter C-|-C15-Alkyl definiert wurden. In the context of the present invention, C 5 -C 10 -aryl means an aromatic ring system having 5 to 10 carbons. The aromatic ring system may be monocyclic or bicyclic. Examples of aryl groups are phenyl, naphthyl, such as 1-naphthyl and 2-naphthyl. The aryl group may be unsubstituted or substituted with one or more substituents as defined above for C 1 -C 15 alkyl. In the context of the present invention, C 5 -C 10 heteroaryl is understood as meaning a heteroaromatic system which contains at least one heteroatom selected from the group consisting of N, O and S. The heteroaryl groups may be monocyclic or bicyclic. In the case where nitrogen is a ring atom, the present invention also includes N-oxides of the nitrogen-containing heteroaryls. Examples of heteroaryls are thienyl, benzothienyl, 1-naphthothienyl, thianthrenyl, furyl, benzofuryl, pyrrolyl, imidazolyl, pyrazolyl, pyridyl, pyrazinyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, indolyl, isoindolyl, indazolyl, purinyl, isoquinolinyl, quinolinyl, acridinyl, naphthyridinyl, quinoxalinyl, Quinazolinyl, cinnolinyl, piperidinyl, carbolinyl, thiazolyl, oxazolyl, isothiazolyl, isoxazolyl. The heteroaryl groups may be unsubstituted or substituted with one or more substituents defined above under C 1 -C 15 alkyl.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter C5-C10-Heterocyclyl fünf- bis zehngliedrige Ringsysteme verstanden, die mindestens ein Heteroatom aus der Gruppe N, O und S enthalten. Die Ringsysteme können mono- oder bizyklisch sein. Beispiele für geeignete heterozyklische Ringsysteme sind Piperidinyl, Pyrrolidinyl, Pyrrolinyl, Pyrazolinyl, Pyrazolidinyl, Morpholinyl, Thiomorpholinyl, Pyranyl, Thiopyranyl, Piperazinyl, Indolinyl, Dihydrofuranyl, Tetrahydrofuranyl, Dihydrothiophenyl, Tetrahydrothiophenyl, Dihydropyranyl und Tetrahydropyranyl. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter C-|-C6-Alkoxy (C-|-C6-Alkyl-0-)- Reste verstanden. Als Beispiele für den Alkylteil der Alkoxygruppe seien Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, sec.-Butyl, tert.-Butyl, Amyl und Hexyl genannt. Besonders bevorzugte wird als Alkohol (Ib) ein Alkohol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Ethanol, 2-Methoxyethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, 1 - Butanol, 2-Butanol, 2-Methyl-1 -propanol, 1 -Pentanol, 1 -Hexanol, 1-Heptanol und 1 - Octanol eingesetzt. Hierdurch sind die entsprechenden Ameisensäureester (Ia1 ) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methylformiat, Ethylformiat, 2- Methoxyethylformiat, 1 -Propylformiat, 2-Propylformiat, 1 -Butylformiat, 2-Butylformiat, 2- Methyl-1-propylformiat, 1 -Pentylformiat, 1-Hexylformiat, 1 -Heptylformiat, 1-Octylformiat zugänglich. In the context of the present invention, C 5 -C 10 -heterocyclyl is understood as meaning five- to ten-membered ring systems which contain at least one heteroatom from the group consisting of N, O and S. The ring systems can be monocyclic or bicyclic. Examples of suitable heterocyclic ring systems are piperidinyl, pyrrolidinyl, pyrrolinyl, pyrazolinyl, pyrazolidinyl, morpholinyl, thiomorpholinyl, pyranyl, thiopyranyl, piperazinyl, indolinyl, dihydrofuranyl, tetrahydrofuranyl, dihydrothiophenyl, tetrahydrothiophenyl, dihydropyranyl and tetrahydropyranyl. For the purposes of the present invention, C 1 -C 6 -alkoxy (C 1 -C 6 -alkyl-O-) radicals are understood. Examples of the alkyl moiety of the alkoxy group include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, amyl and hexyl. Particularly preferred as alcohol (Ib) is an alcohol selected from the group consisting of methanol, ethanol, 2-methoxyethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol, 1 - Pentanol, 1 -hexanol, 1-heptanol and 1 - used octanol. As a result, the corresponding formic acid esters (Ia1) are selected from the group consisting of methyl formate, ethyl formate, 2-methoxyethyl formate, 1-propyl formate, 2-propyl formate, 1-butyl formate, 2-butyl formate, 2-methyl-1-propyl formate, 1-pentyl formate, 1-Hexylformiat, 1-Heptylformiat, 1-Octylformiat accessible.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird als Alkohol (Ib) Methanol eingesetzt und als Ameisensäureester (Ia1 ) Methylformiat erhalten. In a further preferred embodiment, methanol is used as the alcohol (Ib) and methyl formate is obtained as the formic acid ester (Ia1).
Unter „Formamidverbindung (Ia2)" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl Formamid (H-(C=0)-NH2) selbst, als auch N-substituierte Formamidderivate verstanden. Für die Herstellung von Formamidverbindungen (Ia2) wird in einer bevorzugten Ausführungsform als Amin (Ic) ein Amin ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammoniak, Methylamin, Dimethylamin, Ethylamin, Diethylamin, n- Proypylamin, Di-n-propylamin, Isopropylamin, Diisopropylamin, n-Butylamin, Di-n- butylamin, Isobutylamin, Diisobutylamin, Morpholin, Piperidin und Piperazin eingesetzt. Hierdurch sind die entsprechenden Formamidverbindungen (Ia2) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Formamid, Methylformamid, Dimethylformamid, Ethylformamid, Diethylformamid, n-Proypylformamid, Di-n-propylformamid, Isopropylformamid, Diisopropylformamid, n-Butylformamid, Di-n-butylformamid, Isobutylformamid, Diisobutylformamid, N-Formylmorpholin, N-Formylpiperidin und N-Formylpiperazin zugänglich. In the context of the present invention, "formamide compound (Ia2)" is understood as meaning both formamide (H- (C =O) -NH 2 ) itself and N-substituted formamide derivatives For the preparation of formamide compounds (Ia 2), in a preferred embodiment as amine (Ic) an amine selected from the group consisting of ammonia, methylamine, dimethylamine, ethylamine, diethylamine, n-propylamine, di-n-propylamine, isopropylamine, diisopropylamine, n-butylamine, di-n-butylamine, isobutylamine, diisobutylamine As a result, the corresponding formamide compounds (Ia2) are selected from the group consisting of formamide, methylformamide, dimethylformamide, ethylformamide, diethylformamide, n-propylformamide, di-n-propylformamide, isopropylformamide, diisopropylformamide, n-butylformamide, Di-n-butylformamide, isobutylformamide, diisobutylformamide, N-formylmorpholine, N-formylpiperidine and N-formylpiperazine accessible.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird als Amin (Ic) ein Amin ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammoniak, Methylamin und Dimethylamin eingesetzt. Hierdurch sind die entsprechenden Formamidverbindungen (Ia2) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Formamid, Methylformamid, Dimethylformamid zugänglich. In a further preferred embodiment, an amine selected from the group consisting of ammonia, methylamine and dimethylamine is used as the amine (Ic). As a result, the corresponding formamide compounds (Ia2) selected from the group consisting of formamide, methylformamide, dimethylformamide accessible.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Amin (Ic) Ammoniak eingesetzt und als Formamidverbindung (Ia2) Formamid erhalten. In a particularly preferred embodiment, ammonia is used as the amine (Ic) and formamide is obtained as the formamide compound (Ia2).
In einer weiteren besonders bevorzugten bevorzugten Ausführungsform wird als Amin (Ic) Morpholin eingesetzt und als Formamidverbindung (Ia2) Formylmorpholin erhalten. Als Hydrierreaktoren können prinzipiell alle Reaktoren eingesetzt werden, welche für heterogen-katalysierte gas/flüssig-Reaktionen unter der gegebenen Temperatur und dem gegebenen Druck grundsätzlich geeignet sind. Geeignete Standardreaktoren für gas-flüssig Reaktionssysteme sind beispielsweise in K.D. Henkel, "Reactor Types and Their Industrial Applications" und in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, DOI: 10.1002/14356007.b04_087 beschrieben. Als Beispiele seien genannt Rührkesselreaktoren, Rohrreaktoren, Rohrbündelreaktoren oder Festbettreaktoren. In a further particularly preferred preferred embodiment, morpholine is used as amine (Ic) and formylmorpholine is obtained as formamide compound (Ia2). As hydrogenation reactors, it is possible in principle to use all reactors which are fundamentally suitable for heterogeneously catalyzed gas / liquid reactions under the given temperature and given pressure. Suitable standard reactors for gas-liquid reaction systems are described, for example, in KD Henkel, "Reactor Types and Their Industrial Applications" and in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, DOI: 10.1002 / 14356007.b04_087. Examples which may be mentioned stirred tank reactors, tubular reactors, tube bundle reactors or fixed bed reactors.
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Amine (Ic) oder Alkohole (Ib) werden dem Hydrierreaktor flüssig oder gasförmig zugeführt. Das Molverhältnis des beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Alkohols (Ib) oder Amins (Ic) zum eingesetzten Kohlendioxid beträgt im Allgemeinen 0,01 bis 30 und bevorzugt 0.2 bis 5. The amines (Ic) or alcohols (Ib) used in the process according to the invention are fed to the hydrogenation reactor in liquid or gaseous form. The molar ratio of the alcohol (Ib) or amine (Ic) used in the process according to the invention to the carbon dioxide used is generally from 0.01 to 30 and preferably from 0.2 to 5.
Das in der Umsetzung von Kohlendioxid mit Wasserstoff im Hydrierreaktor eingesetzte Kohlendioxid kann fest, flüssig oder gasförmig eingesetzt werden. Es ist auch möglich, großtechnisch verfügbare, Kohlendioxid enthaltende Gasgemische zu verwenden. Der Wasserstoff und das Kohlendioxid können auch andere inerte Gase wie Stickstoff oder Edelgase enthalten. Es wurde überraschenderweise gefunden, dass die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Goldkatalysatoren auch gegenüber Kohlenmonoxid tolerant sind, welches oft zu einer Vergiftung von Hydrierkatalysatoren führt. Der in die Umsetzung im Hydrierreaktor eingesetzte Wasserstoff und das Kohlendioxid können daher auch Kohlenmonoxid als Verunreinigung enthalten. Vorteilhafterweise liegt der Kohlenmonoxidgehalt in den dem Hydrierreaktor zugeführten Gasströmen unterhalb von 20 mol-% bezogen auf die Gesamtmenge an Kohlendioxid und Wasserstoff im Hydrierreaktor. Größere Mengen sind zwar gegebenenfalls ebenfalls noch tolerierbar, bedingen aber im Allgemeinen die Anwendung eines höheren Druckes im Reaktor, wodurch weitere Kompressionsenergie erforderlich ist. The carbon dioxide used in the reaction of carbon dioxide with hydrogen in the hydrogenation reactor can be used solid, liquid or gaseous. It is also possible to use commercially available carbon dioxide-containing gas mixtures. The hydrogen and carbon dioxide may also contain other inert gases such as nitrogen or noble gases. It has surprisingly been found that the gold catalysts used in the process according to the invention are also tolerant of carbon monoxide, which often leads to poisoning of hydrogenation catalysts. The hydrogen used in the reaction in the hydrogenation reactor and the carbon dioxide may therefore also contain carbon monoxide as an impurity. Advantageously, the carbon monoxide content in the gas streams fed to the hydrogenation reactor is below 20 mol% based on the total amount of carbon dioxide and hydrogen in the hydrogenation reactor. While larger amounts may also be tolerable, they generally require the use of a higher pressure in the reactor, requiring further compression energy.
Die Hydrierung von Kohlendioxid erfolgt in der Flüssigphase bevorzugt bei einer Temperatur von 20 bis 200 °C und einem Gesamtdruck von 0,2 bis 30 MPa abs., wobei der Gesamtdruck bevorzugt mindestens 1 MPa abs. und besonders bevorzugt mindestens 5 MPa abs sowie bevorzugt höchstens 15 MPa abs. beträgt. Bevorzugt beträgt die Temperatur mindestens 30°C und besonders bevorzugt mindestens 100 °C sowie bevorzugt höchstens 180 °C, besonders bevorzugt höchstens 170 °C und ganz besonders bevorzugt höchstens 160 °C. Der Partialdruck des Kohlendioxids beträgt dabei im Allgemeinen mindestens 0,5 MPa und bevorzugt mindestens 2 MPa sowie im Allgemeinen höchstens 8 MPa. Der Partialdruck des Wasserstoffs beträgt im Allgemeinen mindestens 0,5 MPa und bevorzugt mindestens 1 MPa sowie im Allgemeinen höchstens 25 MPa und bevorzugt höchstens 15 MPa. The hydrogenation of carbon dioxide takes place in the liquid phase preferably at a temperature of 20 to 200 ° C and a total pressure of 0.2 to 30 MPa abs., The total pressure preferably at least 1 MPa abs. and more preferably at least 5 MPa abs and preferably at most 15 MPa abs. is. Preferably, the temperature is at least 30 ° C and more preferably at least 100 ° C and preferably at most 180 ° C, more preferably at most 170 ° C and most preferably at most 160 ° C. The partial pressure of the carbon dioxide is generally at least 0.5 MPa and preferably at least 2 MPa and generally at most 8 MPa. The partial pressure of hydrogen is generally at least 0.5 MPa and preferably at least 1 MPa and generally at most 25 MPa and preferably at most 15 MPa.
Das Molverhältnis von Wasserstoff zu Kohlendioxid im Zulauf des Hydrierreaktors beträgt bevorzugt 0,1 bis 10 und besonders bevorzugt 1 bis 3. The molar ratio of hydrogen to carbon dioxide in the feed of the hydrogenation reactor is preferably 0.1 to 10 and more preferably 1 to 3.
Das Molverhältnis von Kohlendioxid zum Amin (Ic) oder Alkohol (Ib) im Zulauf des Hydrierreaktors beträgt im Allgemeinen 0,01 bis 30 und bevorzugt 0,2 bis 5. The molar ratio of carbon dioxide to the amine (Ic) or alcohol (Ib) in the feed of the hydrogenation reactor is generally from 0.01 to 30 and preferably from 0.2 to 5.
Der beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Katalysator enthält eine katalytisch aktive Metallkomponente, die Gold enthält. Bevorzugt wird ein heterogener Katalysator eingesetzt. Bevorzugt liegt Gold in metallischer Form, d.h. Oxidationsstufe (0) vor. Die Metallkomponente des Katalysators kann neben Gold ein oder mehrere weitere Metalle, wie beispielsweise Edelmetalle ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pd, Pt, Ag und Cu in Form von Legierungen enthalten. Die Metallkomponente kann darüber hinaus Metallpromotoren enthalten. Bevorzugt wird als Metallkomponente Gold in Reinform eingesetzt, d.h. eine Metallkomponente, die mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 70 Gew.-% und insbesondere 90 Gew.-% Gold jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Metallkomponente enthält. Die Metallkomponente des Katalysators wird bevorzug in Form von Nanopartikeln eingesetzt. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser (D50) liegt üblicherweise im Bereich von 0,1 bis 50 nm. The catalyst used in the process according to the invention contains a catalytically active metal component which contains gold. Preferably, a heterogeneous catalyst is used. Preferably, gold is present in metallic form, ie oxidation state (0). The metal component of the catalyst may contain, in addition to gold, one or more other metals, such as noble metals selected from the group consisting of Pd, Pt, Ag and Cu in the form of alloys. The metal component may also contain metal promoters. Preference is given to using pure metal as the metal component, ie a metal component which contains at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight and in particular 90% by weight of gold, based in each case on the total weight of the metal component. The metal component of the catalyst is preferably used in the form of nanoparticles. The average particle diameter (D 50 ) is usually in the range of 0.1 to 50 nm.
Die Metallkomponente des Katalysators kann als solche eingesetzt werden. In diesem Fall bildet die Metallkomponente selbst den eigentlichen Katalysator, d.h. die Metallkomponente des Katalysators wird in ungeträgerter Form eingesetzt. The metal component of the catalyst can be used as such. In this case, the metal component itself forms the actual catalyst, i. the metal component of the catalyst is used in unsupported form.
Als heterogener Katalysator eignet sich beispielsweise Gold selbst, d. h. in Reinform, oder Gold, auf einem Trägermaterial (geträgertes Gold). Im Falle von Gold selbst wird bevorzugt„Gold Black" d.h. kolloidal gefälltes elementares Gold benutzt. As a heterogeneous catalyst, for example, gold itself is suitable, d. H. in pure form, or gold, on a support material (supported gold). In the case of gold itself, it is preferred to use "gold black", i.e., colloidally precipitated elemental gold.
Es ist auch möglich, einen Katalysator einzusetzen, der die Metallkomponente und ein Trägermaterial enthält (geträgerter Katalysator). Die Metallkomponente ist dann auf der Oberfläche des Trägermaterials fixiert. Geträgerte Gold-Nanopartikel können ebenfalls verwendet werden. Es ist auch möglich als Katalysatoren Goldlegierungen wie Au-M auf Trägern einzusetzen, wobei es sich bei M um eine Edelmetall wie Pd oder Pt sowie auch andere Metalle wie Ag oder Cu handeln kann. Auch unterschiedliche Metallpromotoren können sich in ein und demselben Katalysator befinden. It is also possible to use a catalyst containing the metal component and a support material (supported catalyst). The metal component is then fixed on the surface of the carrier material. Supported gold nanoparticles can also be used. It is also possible to use as catalysts gold alloys such as Au-M on supports, wherein M may be a noble metal such as Pd or Pt as well as other metals such as Ag or Cu. Different metal promoters can also be located in one and the same catalyst.
Bevorzugt werden beim erfindungsgemäßen Verfahren geträgerte Goldkatalysatoren eingesetzt. Als Träger können verschiedenste Materialen verwenden werden wie beispielsweise anorganische Oxide, Graphit, Polymere oder Metall. Im Falle von anorganischen Oxiden sind Siliziumdioxid, Magnesiumoxid, Zirkoniumoxid und/oder Titanoxid bevorzugt. Besonders bevorzugt sind Magnesiumoxid, Aluminiunmoxid, Siliziumoxid, Galliumoxid, Zirkoniumoxid, Ceroxid und/oder Titanoxid als Trägermaterial. Weiterhin können auch Mischungen aus von verschiedenen anorganischen Oxiden eingesetzt werden. Der heterogene Katalysator kann in unterschiedlichsten geometrischen Formen und Größen verwendet werden wie zum Beispiel Pellets, Zylinder, Hohlzylinder, Kugeln, Stäbchen oder Extrudate. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser liegt üblicherweise zwischen 1 und 10 mm. Im Falle von Metallen oder Polymeren als Träger sind auch Netze, gewebte Maschendrähte oder Gestricke anwendbar. Preferably supported gold catalysts are used in the process according to the invention. As carriers, a wide variety of materials may be used, such as inorganic oxides, graphite, polymers or metal. In the case of inorganic oxides, silica, magnesia, zirconia and / or titania are preferred. Particular preference is given to magnesium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, gallium oxide, zirconium oxide, cerium oxide and / or titanium oxide as support material. Furthermore, it is also possible to use mixtures of different inorganic oxides. The heterogeneous catalyst can be used in a wide variety of geometric shapes and sizes, such as pellets, cylinders, hollow cylinders, spheres, rods or extrudates. The average particle diameter is usually between 1 and 10 mm. In the case of metals or polymers as carriers, nets, woven mesh wires or knits are also applicable.
Im Falle eines geträgerten Katalysators enthält der heterogene Katalysator im Allgemeinen zwischen 0,01 und 50 Gew. %, bevorzugt zwischen 0,1 und bis 20 Gew. % und besonders bevorzugt 0,1 bis 5 Gew. % Gold basierend auf der Gesamtmasse des eingesetzten geträgerten Katalysators. Im Falle eines nicht geträgerten Katalysators beträgt der Goldgehalt im Allgemeinen zwischen 0,01 und 100 Gew. % bezüglich der Gesamtmenge an eingesetztem Katalysator. In the case of a supported catalyst, the heterogeneous catalyst generally contains between 0.01 and 50% by weight, preferably between 0.1 and 20% by weight and more preferably 0.1 to 5% by weight of gold based on the total mass of the catalyst used supported catalyst. In the case of an unsupported catalyst, the gold content is generally between 0.01 and 100 wt.% With respect to the total amount of catalyst used.
Geeignete Goldkatalysatoren sind kommerziell verfügbar oder können durch Behandlung eines Trägermaterials mit der Lösung einer Goldverbindung oder durch gemeinsame Fällung mit anschließendem Trocknen, Wärmebehandlung und/oder Calcinierung nach bekannten Methoden erhalten werden. Suitable gold catalysts are commercially available or can be obtained by treating a support material with the solution of a gold compound or by coprecipitation followed by drying, heat treatment and / or calcination by known methods.
Unhabhängig davon ob der Gold enthaltende Katalysator geträgert ist oder nicht und unabhängig davon ob noch weiter Metalle enthalten sind (z.B. in Form von Goldlegierungen) enthält der Goldkatalysator im Allgemeinen Goldpartikel mit einen Durchmesser von 0,1 bis 50 nm, gemessen mit Hilfe von Rontgenbeugung. Darüber hinaus können auch Partikel mit einem Durchmessen kleiner als 0,1 nm oder aber auch Partikel größer 50 nm enthalten sein. Weiterhin und unhabhangig davon ob der Gold enthaltende Katalysator geträgert ist oder nicht und unabhängig davon ob noch weiter Metalle enthalten sind (z.B. in Form von Goldlegierungen) enthält, weist der heterogene Katalysator eine BET-Oberfläche im Bereich von 1 m2/g bis 1000 m2/g auf (Bestimmung der BET-Oberfläche nach DIN ISO 9277). Bevorzugt liegt die BET-Oberfläche des heterogenen Katalysators im Bereich von 10 m2/g bis 500 m2/g. Regardless of whether the gold-containing catalyst is supported or not and regardless of whether more metals are included (eg in the form of gold alloys), the gold catalyst generally contains gold particles with a diameter of 0.1 to 50 nm, measured by means of X-ray diffraction. In addition, particles with a diameter of less than 0.1 nm or even particles larger than 50 nm may be included. Furthermore and irrespective of whether the gold-containing catalyst is supported or not and regardless of whether even more metals are contained (eg in the form of gold alloys), the heterogeneous catalyst has a BET surface area in the range of 1 m 2 / g to 1000 m 2 / g (determination of the BET surface according to DIN ISO 9277). Preferably, the BET surface area of the heterogeneous catalyst is in the range of 10 m 2 / g to 500 m 2 / g.
Das Volumen des heterogenen Katalysators im Hydrierreaktor liegt generell zwischen 0.1 und 95 % des Reaktionsvolumens des Hydrierreaktors, wobei sich das Katalysatorvolumen aus der Katalysatormasse dividiert durch die Schüttdichte des Katalysators berechnet. The volume of the heterogeneous catalyst in the hydrogenation reactor is generally between 0.1 and 95% of the reaction volume of the hydrogenation reactor, the catalyst volume being calculated from the catalyst mass divided by the bulk density of the catalyst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann das Reaktionsgemisch (Rg) zusätzlich ein polares Lösungsmittel enthalten. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn ein Amin (Ic) mit Kohlendioxid um Wasserstoff zu einer Formamidverbindung (Ia2) gemäß der allgemeinen Reaktionsgleichung (III) umgesetzt wird. Amine (Ic), wie beispielsweise Ammoniak, können mit Kohlendioxid Salze bilden. Durch den Einsatz eines polaren Lösungsmittels lässt sich die Löslichkeit dieser Salze im Reaktionsgemisch (Rg) verbessern. In the process according to the invention, the reaction mixture (Rg) may additionally contain a polar solvent. This is particularly advantageous when an amine (Ic) is reacted with carbon dioxide and hydrogen to formamide compound (Ia2) according to the general reaction equation (III). Amines (Ic), such as ammonia, can form salts with carbon dioxide. By using a polar solvent, the solubility of these salts in the reaction mixture (Rg) can be improved.
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann das Reaktionsgemisch (Rg) ein polares Lösungsmittel oder Mischungen aus zwei oder mehr polaren Lösungsmitteln enthalten. Als Stoffklassen, die als polare Lösungsmittel geeignet sind, kommen bevorzugt Alkohole und Diole sowie deren Ameisensäureester, Formamide wie Formamid, Methylformamid oder Dimethylformamid, oder Wasser in Frage. In the process of the invention, the reaction mixture (Rg) may contain a polar solvent or mixtures of two or more polar solvents. Suitable classes of substances which are suitable as polar solvents are preferably alcohols and diols and also their formic acid esters, formamides such as formamide, methylformamide or dimethylformamide, or water.
Geeignete Alkohole sind beispielsweise Methanol, Ethanol, 2-Methoxyethanol, 1 - Propanol, 2-Propanol, 1-Butanol, 2-Butanol und 2-Methyl-1 -propanol. Als Stoffklassen, die als polare Lösungsmittel geeignet sind, kommen bevorzugt Diole sowie deren Ameisensäureester, Polyole sowie deren Ameisensäureester, Sulfone, Sulfoxide, offenkettige oder cyclische Amide sowie Gemische der genannten Stoffklassen in Frage. Geeignete Diole und Polyole sind beispielsweise Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Polyethylenglykol, 1 ,3-Propandiol, 2-Methyl-1 ,3-propandiol, 1 ,4- Butandiol, Dipropylenglykol, 1 ,5-Pentandiol, 1 ,6-Hexandiol und Glycerin. Examples of suitable alcohols are methanol, ethanol, 2-methoxyethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol and 2-methyl-1-propanol. Suitable classes of compounds which are suitable as polar solvents are preferably diols and also their formic acid esters, polyols and also their formic acid esters, sulfones, sulfoxides, open-chain or cyclic amides and mixtures of the mentioned classes of substances. Suitable diols and polyols are, for example, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, 1, 3-propanediol, 2-methyl-1, 3-propanediol, 1, 4-butanediol, dipropylene glycol, 1, 5-pentanediol, 1, 6-hexanediol and glycerol.
Ein geeignetes Sulfon ist Tetramethylensulfon (Sulfolan). Geeignete Sulfoxide sind beispielsweise Dialkylsulfoxide, vorzugsweise C bis C6- Dialkylsulfoxide, insbesondere Dimethylsulfoxid. A suitable sulfone is tetramethylene sulfone (sulfolane). Suitable sulfoxides are, for example, dialkyl sulfoxides, preferably C to C 6 - dialkyl sulfoxides, in particular dimethyl sulfoxide.
Als geeignete offenkettige oder cyclische Amide sind beispielsweise Formamid, Methylformamid, Dimethylformamid, /V-Methylpyrrolidon, Acetamid und /V-Methyl- caprolactam genannt. Examples of suitable open-chain or cyclic amides are formamide, methylformamide, dimethylformamide, / V-methylpyrrolidone, acetamide and / V-methylcaprolactam.
Das Molverhältnis des beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden polaren Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches zum eingesetzten Amin (Ic) beträgt im Allgemeinen 0,5 bis 30 und bevorzugt 1 bis 20. The molar ratio of the polar solvent or solvent mixture to be used in the process according to the invention to the amine (Ic) used is generally 0.5 to 30 and preferably 1 to 20.
Die Hydrierung von Kohlendioxid kann beim erfindungsgemäßen Verfahren diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden. Bei der diskontinuierlichen Fahrweise wird der Reaktor mit den gewünschten flüssigen und gegebenenfalls festen Einsatz- und Hilfsstoffen bestückt und anschließend Kohlendioxid und Wasserstoff auf den gewünschten Druck bei der gewünschten Temperatur aufgepresst. Nach Ende der Reaktion wird der Reaktor im Regelfall entspannt und das flüssige Reaktionsgemisch wird vom heterogenen Katalysator abgetrennt. Bei der kontinuierlichen Fahrweise werden die Einsatz- und Hilfsstoffe, einschließlich des Kohlendioxids und Wasserstoffs kontinuierlich dem Hydrierreaktor zugeführt. Der Katalysator kann als Festbett eingesetzt werden (Festbettreaktor). Im Falle eines Festbettreaktors befindet sich der heterogene Katalysator fixiert im Hydrierreaktor. Es ist auch möglich, den Katalysator im Reaktionsgemisch (Rg) zu suspendieren. Im Falle eines suspendierten heterogenen Katalysators kann sich dieser bereits vor Reaktionsbeginn im Hydrierreaktor befinden. Bei kontinuierlicher Fahrweise ist es jedoch bevorzugt, den heterogenen Katalysator in der gleichen Menge dem Hydrierreaktor zuzuführen, in der er kontinuierlich aus dem Reaktor entnommen wird. The hydrogenation of carbon dioxide can be carried out batchwise or continuously in the process according to the invention. In the batchwise procedure, the reactor is equipped with the desired liquid and optionally solid feedstocks and auxiliaries, and then carbon dioxide and hydrogen are pressed to the desired pressure at the desired temperature. After completion of the reaction, the reactor is usually depressurized and the liquid reaction mixture is separated from the heterogeneous catalyst. In the continuous mode, the feeds and auxiliaries, including the carbon dioxide and hydrogen, are continuously fed to the hydrogenation reactor. The catalyst can be used as a fixed bed (fixed bed reactor). In the case of a fixed bed reactor, the heterogeneous catalyst is fixed in the hydrogenation reactor. It is also possible to suspend the catalyst in the reaction mixture (Rg). In the case of a suspended heterogeneous catalyst, this may already be in the hydrogenation reactor before the beginning of the reaction. In continuous operation, however, it is preferable to supply the heterogeneous catalyst in the same amount to the hydrogenation reactor in which it is continuously withdrawn from the reactor.
Bei kontinuierlicher Fahrweise wird aus dem Hydrierreaktor kontinuierlich eine Flüssigphase abgeführt, so dass der Flüssigkeitsstand im Reaktor im Mittel gleich bleibt. Bevorzugt ist die kontinuierliche Hydrierung von Kohlendioxid. Die mittlere Verweilzeit des Reaktionsgemischs (Rg) im Hydrierreaktor beträgt im Allgemeinen 10 Minuten bis 5 Stunden. In a continuous procedure, a liquid phase is continuously removed from the hydrogenation reactor, so that the liquid level in the reactor remains the same on average. Preference is given to the continuous hydrogenation of carbon dioxide. The average residence time of the reaction mixture (Rg) in the hydrogenation reactor is generally 10 minutes to 5 hours.
Unabhängig von der Art des heterogenen Katalysators und unabhängig davon ob die Hydrierung kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt wird, wird bei der Umsetzung des Reaktionsgemischs (Rg) im Hydrierreaktor ein Hydriergemisch (H) erhalten, das das Carbonsäurederivat (la), Reaktionswasser sowie gegebenenfalls nicht umgesetzten Alkohol (Ib) oder nicht umgesetztes Amin (Ic) enthält. Das Hydriergemisch (H) kann darüber hinaus das polare Lösungsmittel beziehungsweise Lösungsmittelgemisch enthalten. Für den Fall, dass ein suspendierter heterogener Katalysator eingesetzt wird, ist dieser ebenfalls im Hydriergemisch (H) enthalten. Regardless of the type of heterogeneous catalyst and regardless of whether the hydrogenation is carried out continuously or batchwise, in the reaction of the reaction mixture (Rg) in the hydrogenation reactor, a hydrogenation mixture (H) obtained, which contains the carboxylic acid derivative (Ia), water of reaction and optionally unreacted alcohol (Ib) or unreacted amine (Ic). The hydrogenation mixture (H) may additionally contain the polar solvent or solvent mixture. In the event that a suspended heterogeneous catalyst is used, this is also contained in the hydrogenation mixture (H).
Im Falle eines Festbettkatalysators verbleibt der Katalysator üblicherweise durch seine Fixierung im Hydrierreaktor und das Hydriergemisch enthält keinen Katalysator, d.h. weniger als 5 ppm Goldkatalysator bezogen auf das Gesamtgewicht des Reaktionsgemischs (Rg). Im Falle von nicht fixierten, suspendierten heterogenen Katalysatoren werden diese üblicherweise durch bekannte Maßnahmen, wie Gewebe oder Filter, im Reaktorausgang im Hydrierreaktor zurückgehalten. Der Katalysator kann aber auch nach der Reaktion durch einfache Maßnahmen wie Filtration, Dekantierung oder Zentrifugation in einem nachgelagerten Schritt vom Hydriergemisch (H) abgetrennt und zum Hydrierreaktor rückgeführt werden. Nach der Abtrennung des Katalysators ist das Hydriergemisch (H) praktisch frei von Gold (aufgearbeitetes Hydriergemisch (Ha)), d.h. der Goldgehalt des aufgearbeiteten Hydriergemischs (Ha) liegt unterhalb von 5 Gew.-ppm bezogen auf das aufgearbeitete Hydriergemisch (Ha). Nach der Abtrennung des Katalysators wird das aufgearbeitete Hydriergemisch (Ha) destillativ aufgearbeitet wird, unter Erhalt ersten Stroms, der das Carbonsäurederivat (la) enthält, eines zweiten Stroms, der nicht umgesetzten Alkohol (Ib) oder nicht umgesetztes Amin (Ic) enthält, und eines dritten Stroms, der das Reaktionswasser enthält. In the case of a fixed bed catalyst, the catalyst usually remains by its fixation in the hydrogenation reactor and the hydrogenation mixture contains no catalyst, i. less than 5 ppm of the gold catalyst based on the total weight of the reaction mixture (Rg). In the case of unfixed, suspended heterogeneous catalysts, these are usually retained by known measures, such as fabric or filter, in the reactor outlet in the hydrogenation reactor. However, the catalyst can also be separated off after the reaction by simple measures such as filtration, decantation or centrifugation in a subsequent step of the hydrogenation mixture (H) and recycled to the hydrogenation reactor. After separation of the catalyst, the hydrogenation mixture (H) is virtually free of gold (hydrogenated hydrogenation mixture (Ha)), i. the gold content of the worked-up hydrogenation mixture (Ha) is below 5 ppm by weight, based on the worked-up hydrogenation mixture (Ha). After separation of the catalyst, the reclaimed hydrogenation mixture (Ha) is worked up by distillation to give first stream containing the carboxylic acid derivative (Ia), a second stream containing unreacted alcohol (Ib) or unreacted amine (Ic), and a third stream containing the water of reaction.
Für den Fall das die Umsetzung in Gegenwart eines polaren Lösungsmittels durchgeführt wird, kann dieses über einen vierten Strom abgetrennt werden. Es ist jedoch auch möglich das polare Lösungsmittel zusammen mit dem nicht umgesetzten Alkohol (Ib) oder nicht umgesetzten Amin (Ic) abzutrennen (zweiter Strom). Darüber hinaus ist es möglich, das polare Lösungsmittel zusammen mit dem Reaktionswasser abzutrennen (dritter Strom). In the event that the reaction is carried out in the presence of a polar solvent, this can be separated via a fourth stream. However, it is also possible to separate off the polar solvent together with the unreacted alcohol (Ib) or unreacted amine (Ic) (second stream). In addition, it is possible to separate the polar solvent together with the water of reaction (third stream).
Die destillative Aufarbeitung kann je nach Trennproblem ein-, zwei- oder mehrstufig erfolgen. Bei der Herstellung von Formamidverbindungen (Ia2) in Gegenwart eines polaren Lösungsmittels, kann die Destillation bei Abtrennung von niedrigsiedenden polaren Lösungsmitteln wie den einwertigen Alkoholen Methanol, Ethanol, Propanolen und Butanolen bei Normaldruck oder im Vakuum erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die polaren Lösungsmittel zum Hydrierreaktor rückgeführt. Auch wenn niedrigsiedende Carbonsäurederivate (la) wie Methylformiat, Ethylformiat oder Propylformiat hergestellt werden, werden diese bevorzugt bei Normaldruck oder leichtem Überdruck (bis 0.2 MPa) vom Reaktionswasser und nichtumgesetztem Alkohol (Ib) abgetrennt. Nichtumgesetzter Alkohol R1-OH wird in einer bevorzugten Ausführungsform zum Hydrierreaktor rückgeführt und das Reaktionswasser wird verworfen. The work-up by distillation can be one, two or more stages depending on the separation problem. In the preparation of formamide compounds (Ia2) in the presence of a polar solvent, the distillation can be carried out on removal of low-boiling polar solvents such as the monohydric alcohols methanol, ethanol, propanols and butanols under atmospheric pressure or in vacuo. In a preferred embodiment, the polar solvents are recycled to the hydrogenation reactor. Even if low-boiling carboxylic acid derivatives (Ia), such as methyl formate, ethyl formate or propyl formate, are prepared, these are preferably separated off from the water of reaction and unreacted alcohol (Ib) under normal pressure or slight overpressure (up to 0.2 MPa). Unreacted alcohol R 1 -OH is recycled in a preferred embodiment to the hydrogenation reactor and the water of reaction is discarded.
Dagegen ist bei Verwendung von Diolen als polaren Lösungsmitteln und beim Erhalt von höhersiedenden Carbonsäurederivaten (la) wie Formamiden die destillative Aufarbeitung bei vermindertem Druck, vorzugsweise im Bereich von 0.1 bis 500 mbar abs. bevorzugt. Nichtumgesetztes Amin (Ic) wird in einer bevorzugten Ausführungsform bei der Destillation abgetrennt und zum Hydrierreaktor rückgeführt. Ebenso wir ein gegebenenfalls eingesetztes polares Lösungsmittel in einer bevorzugten Ausführungsform nach der Destillation zum Hydrierreaktor rückgeführt. Das abgetrennte Reaktionswasser wird verworfen. In contrast, when using diols as polar solvents and to obtain higher-boiling carboxylic acid derivatives (Ia) such as formamides, the distillative workup at reduced pressure, preferably in the range of 0.1 to 500 mbar abs. prefers. Unreacted amine (Ic) is separated in a preferred embodiment in the distillation and recycled to the hydrogenation reactor. Likewise, we recycled an optional polar solvent in a preferred embodiment after distillation to the hydrogenation reactor. The separated reaction water is discarded.
Für die destillative Aufarbeitung des aufgearbeiteten Hydriergemischs (Ha) kommen als Destillationseinheiten je nach Trennproblem unterschiedliche Apparate in Frage. Bei weit auseinanderliegenden Siedepunkten der beteiligten Stoffe, Carbonsäurederivat (la), nicht umgesetzter Alkohol (Ib) oder nicht umgesetztes Amin (Ic) sowie gegebenenfalls polares Lösungsmittel, können z. B. Verdampfer wie Fallfilmverdampfer verwendet werden. Die einzusetzende Destillationseinheit umfasst jedoch im Allgemeinen eine Destillationskolonne, die Füllkörper, Packungen und/oder Böden enthält. Depending on the separation problem, different apparatus can be used as distillation units for the work-up by distillation of the worked-up hydrogenation mixture (Ha). At widely spaced boiling points of the substances involved, carboxylic acid derivative (la), unreacted alcohol (Ib) or unreacted amine (Ic) and optionally polar solvent, z. B. evaporators such as falling film evaporator can be used. However, the distillation unit to be used generally comprises a distillation column containing packing, packing and / or trays.
Die Destillationseinheit besteht beim Einsatz eines zusätzlichen polaren Lösungsmittels aus mindestens einer, bevorzugt zwei bis drei Destillationskolonnen. Diese Kolonnen enthalten je nach den Trennproblemen z. B. Füllkörper, Packungen und/ oder Böden. When using an additional polar solvent, the distillation unit consists of at least one, preferably two to three, distillation columns. These columns contain, depending on the separation problems z. B. packing, packages and / or floors.
Die Carbonsäurederivate (la) (Zielprodukte), werden aus dem Verfahren ausgeschleust und, wenn notwendig, einer bevorzugt destillativen Feinreinigung zugeführt. The carboxylic acid derivatives (Ia) (target products) are discharged from the process and, if necessary, fed to a preferably distillative fine purification.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren erläutert, ohne sie hierauf zu beschränken. The invention will be explained with reference to the following figures, without limiting them thereto.
Die Figuren zeigen im Einzelnen: Figur 1 ein Blockschema einer Anlage für eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Formamid- verbindungen (Ia2) ausgehend von Kohlendioxid, Wasserstoff und einem Amin (Ic) The figures show in detail: 1 shows a block diagram of a plant for a preferred embodiment of the process according to the invention for the preparation of formamide compounds (Ia2) starting from carbon dioxide, hydrogen and an amine (Ic)
Figur 2 ein Blockschema einer Anlage für eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Ameisensäurestern (Ia1 ) ausgehend von Kohlendioxid, Wasserstoff und einem Alkohol (Ib) Figur 3 ein Blockschema einer Anlage für eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Formamid- verbindungen (Ia2) ausgehend von Kohlendioxid, Wasserstoff und einem Amin (Ic) unter Zusatz eines polaren Lösungsmittels 2 shows a block diagram of a plant for a preferred embodiment of the process according to the invention for the preparation of formic acid esters (Ia1) starting from carbon dioxide, hydrogen and an alcohol (Ib). FIG. 3 shows a block diagram of a plant for a preferred embodiment of the process according to the invention for the preparation of formamide compounds (Ia2) starting from carbon dioxide, hydrogen and an amine (Ic) with the addition of a polar solvent
In den Figuren 1 , 2 und 3 haben die Bezugszeichen die folgenden Bedeutungen: In Figures 1, 2 and 3, the reference numerals have the following meanings:
Figur 1 1-1 Hydrierreaktor Figure 1 1-1 hydrogenation reactor
11-1 Destillationseinheit 11-1 distillation unit
1 Strom enthaltend Kohlendioxid 1 stream containing carbon dioxide
2 Strom enthaltend Wasserstoff 2 stream containing hydrogen
3 Strom enthaltend Amin (Ic)  3 stream containing amine (Ic)
4 Strom enthaltend Formamidverbindung (Ia2), Reaktionswasser, nicht  4 stream containing formamide compound (Ia2), water of reaction, not
umgesetztes Amin (Ic); aufgearbeitetes Hydriergemisch (Ha)  reacted amine (Ic); worked up hydrogenation mixture (Ha)
5 Strom enthaltend Formamidverbindung (Ia2); Zielprodukt; erster Strom 6 Strom enthaltend Reaktionswasser; dritter Strom  5 stream containing formamide compound (Ia2); Target product; first stream 6 stream containing reaction water; third stream
7 Strom enthaltend nichtumgesetztes Amin (Ic), zweiter Strom  7 Stream containing unreacted amine (Ic), second stream
Figur 2 I-2 Hydrierreaktor Figure 2 I-2 hydrogenation reactor
II-2 Destillationseinheit  II-2 distillation unit
1 1 Strom enthaltend Kohlendioxid 1 1 stream containing carbon dioxide
12 Strom enthaltend Wasserstoff 13 Strom enthaltend Alkohol (Ib) 12 stream containing hydrogen 13 stream containing alcohol (Ib)
14 Strom enthaltend Ameisensäureester (Ia1 ), Reaktionswasser, nicht  14 stream containing formic acid ester (Ia1), water of reaction, not
umgesetzten Alkohol (Ib); aufgearbeitetes Hydriergemisch (Ha) converted alcohol (Ib); worked up hydrogenation mixture (Ha)
15 Strom enthaltend Ameisensäureester (Ia2); Zielprodukt; erster Strom 16 Strom enthaltend Reaktionswasser; dritter Strom 15 stream containing formic acid ester (Ia2); Target product; first stream 16 stream containing reaction water; third stream
17 Strom enthaltend nichtumgesetztes Amin (Ic), zweiter Strom  17 stream containing unreacted amine (Ic), second stream
Hydrierreaktor hydrogenation reactor
Destillationseinheit  distillation unit
21 Strom enthaltend Kohlendioxid 21 stream containing carbon dioxide
22 Strom enthaltend Wasserstoff  22 Electricity containing hydrogen
23 Strom enthaltend Amin (Ic)  23 stream containing amine (Ic)
24 Strom enthaltend Formamidverbindung (Ia2), Reaktionswasser, polares  24 stream containing formamide compound (Ia2), water of reaction, polar
Lösungsmittel, nicht umgesetztes Amin (Ic); aufgearbeitetes  Solvent, unreacted amine (Ic); unregenerate
Hydriergemisch (Ha)  Hydrogenation mixture (Ha)
25 Strom enthaltend Formamidverbindung (Ia2); Zielprodukt; erster Strom 25 stream containing formamide compound (Ia2); Target product; first stream
26 Strom enthaltend Reaktionswasser; dritter Strom 26 stream containing reaction water; third stream
27 Strom enthaltend nichtumgesetztes Amin (Ic), zweiter Strom  27 Stream containing unreacted amine (Ic), second stream
28 Strom enthaltend polares Lösungsmittel  28 stream containing polar solvent
Bei der Ausführungsform nach Figur 1 werden Kohlendioxid, Strom 1 , Wasserstoff, Strom 2, und das Amin (Ic), Strom 3, in den Hydrierreaktor 1-1 geführt. Darin werden diese in Gegenwart des heterogenen Goldkatalysators zur Formamidverbindung (Ia2) und Reaktionswasser umgesetzt. Aus dem flüssigen Hydriergemisch (H) enthaltend die Formamidverbindung (Ia2), Reaktionswasser, den heterogenen Katalysator und nichtumgesetztes Amin (Ic) wird der heterogene Katalysator abgetrennt. Das so erhaltene aufgearbeitete Hydriergemisch (Ha) wird als Strom 4 der Destillationseinheit 11-1 zugeführt. In dieser wird das aufgearbeitete Hydriergemisch (Ha) destillativ aufgetrennt unter Gewinnung der Formamidverbindung (Ia2), Strom 5, Ausschleusung von Reaktionswasser, Strom 6, und nicht umgesetztem Amin (Ic), Strom 7, der in den Hydrierreaktor 11-1 rückgeführt wird. In the embodiment according to FIG. 1, carbon dioxide, stream 1, hydrogen, stream 2, and the amine (Ic), stream 3, are fed into the hydrogenation reactor 1-1. In this they are reacted in the presence of the heterogeneous gold catalyst to the formamide compound (Ia2) and water of reaction. From the liquid hydrogenation mixture (H) containing the formamide compound (Ia2), water of reaction, the heterogeneous catalyst and unreacted amine (Ic), the heterogeneous catalyst is separated. The reclaimed hydrogenation mixture (Ha) thus obtained is supplied as stream 4 to the distillation unit 11-1. In this, the worked-up hydrogenation mixture (Ha) is separated by distillation to give the formamide compound (Ia2), stream 5, reaction water effluent, stream 6, and unreacted amine (Ic), stream 7, which is recycled to the hydrogenation reactor 11-1.
Bei der Ausführungsform nach Figur 2 werden Kohlendioxid, Strom 1 1 , Wasserstoff, Strom 12, und der Alkohol (Ib), Strom 13 in den Hydrierreaktor I-2 geführt. Darin werden diese in Gegenwart des heterogenen Goldkatalysators zum Ameisensäureester (Ia1 ) und Reaktionswasser umgesetzt. Aus dem flüssigen Hydriergemisch (H) enthaltend den Ameisensäureester (Ia1 ), Reaktionswasser, den heterogenen Katalysator und nichtumgesetzten Alkohol (Ib) wird der heterogene Katalysator abgetrennt. Das so erhaltene aufgearbeitete Hydriergemisch (Ha) wird als Strom 14 der Destillationseinheit II-2 zugeführt. In dieser wird das aufgearbeitete Hydriergemisch (Ha) destillativ aufgetrennt unter Gewinnung des Ameisensäureesters (Ia1 ), Strom 15, Ausschleusung von Reaktionswasser, Strom 6, und nicht umgesetztem Alkohol (Ib), Strom 17, der in den Hydrierreaktor II-2 rückgeführt wird. Bei der Ausführungsform nach Figur 3 werden Kohlendioxid, Strom 21 , Wasserstoff, Strom 22, und das Amin (Ic), Strom 23 in den Hydrierreaktor I-3 geführt, welcher auch ein polares Lösungsmittel enthält. Darin werden diese in Gegenwart des heterogenen Goldkatalysators zu einer Formamidverbindung (Ia2) und Reaktionswasser umgesetzt. Aus dem flüssigen Hydriergemisch (H) enthaltend die Formamidverbindung (Ia2), Reaktionswasser, polares Lösungsmittel, den heterogenen Katalysator und nichtumgesetztes Amin (Ic) wird der heterogene Katalysator abgetrennt. Das so erhaltene aufgearbeitete Hydriergemisch (Ha) wird als Strom 44 der Destillationseinheit 11—3 zugeführt. In dieser wird das aufgearbeitete Hydriergemisch (Ha) destillativ aufgetrennt unter Gewinnung der Formamidverbindung (Ia2), Strom 25, Ausschleusung von Reaktionswasser, Strom 26, und nicht umgesetztem Amin (Ic), Strom 27, der in den Hydrierreaktor 11—3 rückgeführt wird sowie des polaren Lösungsmittels, das als Strom 28 ebenfalls in den Hydrierreaktor 11—3 rückgeführt wird. In the embodiment of Figure 2, carbon dioxide, stream 1 1, hydrogen, stream 12, and the alcohol (Ib), stream 13 are fed into the hydrogenation reactor I-2. In this they are in the presence of the heterogeneous gold catalyst for Formic acid ester (Ia1) and reacted water. From the liquid hydrogenation mixture (H) containing the formic acid ester (Ia1), water of reaction, the heterogeneous catalyst and unreacted alcohol (Ib), the heterogeneous catalyst is separated off. The reclaimed hydrogenation mixture (Ha) thus obtained is fed as stream 14 to the distillation unit II-2. In this, the worked-up hydrogenation mixture (Ha) is separated by distillation to give the formic acid ester (Ia1), stream 15, elution of water of reaction, stream 6, and unreacted alcohol (Ib), stream 17, which is recycled to the hydrogenation reactor II-2. In the embodiment of Figure 3, carbon dioxide, stream 21, hydrogen, stream 22, and the amine (Ic) stream 23 are fed to the hydrogenation reactor I-3, which also contains a polar solvent. In this they are reacted in the presence of the heterogeneous gold catalyst to a formamide compound (Ia2) and water of reaction. From the liquid hydrogenation mixture (H) containing the formamide compound (Ia2), water of reaction, polar solvent, the heterogeneous catalyst and unreacted amine (Ic), the heterogeneous catalyst is separated. The reclaimed hydrogenation mixture (Ha) thus obtained is supplied as stream 44 to the distillation unit 11-3. In this, the reclaimed hydrogenation mixture (Ha) is separated by distillation to give the formamide compound (Ia2), stream 25, elution of water of reaction, stream 26, and unreacted amine (Ic), stream 27, which is recycled to the hydrogenation 11-3 and of the polar solvent, which as stream 28 is also recycled to the hydrogenation reactor 11-3.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne sie hierauf zu beschränken. The invention will be explained in more detail below with reference to embodiments, without limiting it thereto.
Ausführungsbeispiele embodiments
Ein 250 mL Autoklav aus Hastelloy C, ausgestattet mit einem Magnetrührstab, wurde unter Inertbedingungen mit dem in der nachfolgenden Tabelle 1 jeweils angegebenen Edukten (Alkohol (Ib) bzw. Amin (Ic)) und dem heterogenen Goldkatalysator, welcher sich in einem Katalysatorkörbchen befand, befüllt. Bei der Synthese von Ameisensäuresestern wurde der entsprechende Alkohol bzw. beim Einsatz flüssiger Amine dieses eingefüllt. Anschließend wurde der Autoklav verschlossen und bei Raumtemperatur Kohlendioxid (C02), Wasserstoff (H2) und ggf. das Ammoniak bzw. Dimethylamin aufgepresst und der Reaktor unter Rühren (700 U/min) erwärmt. Nach der entsprechenden Reaktionszeit wurde der Autoklav abgekühlt und das Reaktionsgemisch entspannt. Der Katalysator verbleibt dabei im Katalysatorkörbchen. Die Zusammensetzung der Reaktionslösung (aufgearbeitetes Hydriergemisch (Ha)) wurde durch Gaschromatographie bestimmt, der Goldgehalt wurde per Atomabsorptions-Spektroskopie (AAS) bestimmt. Die Parameter und Ergebnisse der einzelnen Versuche sind in Tabelle 1 wiedergeben. A 250 mL Hastelloy C autoclave equipped with a magnetic stirrer bar was placed under inert conditions with the educts (alcohol (Ib) or amine (Ic)) indicated in Table 1 below and the heterogeneous gold catalyst which was located in a catalyst basket. filled. In the synthesis of formic acid esters of the corresponding alcohol or when using liquid amines this was filled. Subsequently, the autoclave was closed and at room temperature carbon dioxide (C0 2 ), hydrogen (H 2 ) and optionally the ammonia or dimethylamine pressed and the reactor with stirring (700 U / min) heated. After the appropriate reaction time, the autoclave was cooled and the reaction mixture was depressurized. The catalyst remains in the catalyst basket. The composition of the reaction solution (worked up hydrogenation mixture (Ha)) was determined by gas chromatography, the gold content was determined by Atomic absorption spectroscopy (AAS) determined. The parameters and results of the individual experiments are given in Table 1.
Die Beispiele A-1 bis A-1 1 zeigen, dass sich Formamide und Ameisensäureester leicht unter Verwendung der Goldkatalysatoren durch C02-Hydrierung erhalten lassen. In der Reaktionslösung (aufgearbeitetes Hydriergemisch (Ha)) kann im Rahmen der Nachweisgrenze kein Gold gefunden werden, was eine sehr einfach Katalysatorabtrennung und Rückführung ermöglicht. Examples A-1 to A-1 show that formamides and formic acid esters are easily obtained by using the gold catalysts by CO 2 hydrogenation. In the reaction solution (worked up hydrogenation mixture (Ha)) can be found within the detection limit no gold, which allows a very simple catalyst separation and recycling.
Figure imgf000021_0001
Figure imgf000021_0001
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000023_0001
Figure imgf000023_0001
Vergleichsversuche: Comparative tests:
Figure imgf000024_0001
Die Vergleichsbeispiele A12 und A13 zeigen, dass sich bei der Verwendung von Standard-Hydrierkatalysatoren wie Raney-Nickel oder Palladium auf Kohle unter ansonsten gleichen Bedingungen wie bei den Goldkatalysatoren kein Formamid (bei Raney-Nickel) bzw. nur in wesentlich schlechteren Ausbeuten (Faktor 15 geringer bei Pd) erhalten lässt. Dies zeigt den Vorteil des Einsatzes der erfindungsgemäßen Katalysatoren für diese Reaktion.
Figure imgf000024_0001
Comparative Examples A12 and A13 show that with the use of standard hydrogenation catalysts such as Raney nickel or palladium on carbon under otherwise identical conditions as in the gold catalysts no formamide (Raney nickel) or only in much poorer yields (factor 15 lower at Pd). This shows the advantage of using the catalysts of the invention for this reaction.

Claims

Ansprüche claims
Verfahren zur Herstellung von Carbonsäurederivaten der allgemeinen Formel (la) Process for the preparation of carboxylic acid derivatives of the general formula (Ia)
H-(C=0)-R (la), H- (C = O) -R (Ia),
in der  in the
R ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus OR1 und NR2R3, wobei R is selected from the group consisting of OR 1 and NR 2 R 3 , where
R1 unsubstituiertes oder zumindest monosubstituiertes Ci-Ci5-Alkyl, C5-C10- Cycloalkyl, C5-C10-Heterocyclyl, C5-C10-Aryl oder C5-C10-Heteroaryl ist, wobei die Substituenten ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus CrCi5-Alkyl, C C6-Alkoxy, C5-C10-Cycloalkyl und C5-C10-Aryl; R 1 is unsubstituted or at least mono-substituted Ci-C 5 alkyl, C 5 -C 10 - cycloalkyl, C 5 -C 10 heterocyclyl, C 5 -C 10 aryl or C 5 -C 10 -heteroaryl, where the substituents selected are selected from the group consisting of C 1 -C 5 -alkyl, C -C 6 -alkoxy, C 5 -C 10 -cycloalkyl and C 5 -C 10 -aryl;
R2 und R3 unabhängig voneinander Wasserstoff, unsubstituiertes oder zumindest monosubstituiertes Ci-Ci5-Alkyl, C5-C10-Cycloalkyl, C5-C10- Heterocyclyl, C5-C10-Aryl oder C5-C10-Heteroaryl sind, wobei die Substituenten ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus CrCi5-Alkyl, C5-C10-Cycloalkyl und C5-C10-Aryl oder R 2 and R 3 are independently hydrogen, unsubstituted or at least mono-substituted Ci-C 5 alkyl, C 5 -C 10 cycloalkyl, C 5 -C 10 - heterocyclyl, C 5 -C 10 aryl or C 5 -C 10 - Heteroaryl are, wherein the substituents are selected from the group consisting of CrCi 5 alkyl, C 5 -C 10 cycloalkyl and C 5 -C 10 aryl or
R2 und R3 zusammen mit dem Stickstoffatom einen fünf- oder sechsgliedrigen Ring bilden, der gegebenenfalls zusätzlich ein oder mehrere Heteroatome ausgewählt aus O, S und N enthält, das den Substituenten R4 trägt, wobei R 2 and R 3 together with the nitrogen atom form a five- or six-membered ring, which optionally additionally contains one or more heteroatoms selected from O, S and N, which carries the substituent R 4 , wherein
R4 Wasserstoff oder C C6-Alkyl ist; durch Umsetzung eines Reaktionsgemischs (Rg) enthaltend Kohlendioxid, Wasserstoff und einen Alkohol der allgemeinen Formel (Ib) R 4 is hydrogen or CC 6 alkyl; by reaction of a reaction mixture (Rg) comprising carbon dioxide, hydrogen and an alcohol of the general formula (Ib)
R1-OH (Ib) in der R1 die vorstehenden Bedeutungen aufweist oder ein Amin der allgemeinen Formel (Ic) R 1 -OH (Ib) in which R 1 has the above meanings or an amine of the general formula (Ic)
NHR2R3 (Ic) in der R2 und R3 unabhängig voneinander die vorstehenden Bedeutungen aufweisen, in einem Hydrierreaktor in Gegenwart eines Katalysators enthaltend Gold bei einem Druck im Bereich von 0,2 bis 30 MPa und einer Temperatur im Bereich von 20 bis 200 °C. NHR 2 R 3 (Ic) wherein R 2 and R 3 are each independently as defined above, in a hydrogenation reactor in the presence of a catalyst containing gold at a pressure in the range of 0.2 to 30 MPa and a temperature in the range of 20 to 200 ° C.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei der Katalysator ein heterogener Katalysator ist. 2. The method according to claim 1, wherein the catalyst is a heterogeneous catalyst.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Katalysator mindestens ein 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the catalyst is at least one
Trägermaterial enthält.  Containing carrier material.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Trägermaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Magnesiumoxid und Titanoxid. 4. The method of claim 3, wherein the support material is selected from the group consisting of silica, alumina, zirconia, magnesia and titania.
5. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der heterogene Katalysator 0,1 bis 20 Gew. % Gold bezüglich der Gesamtmasse des eingesetzten geträgerten Katalysators enthält. 5. The method according to claim 3 or 4, wherein the heterogeneous catalyst contains 0.1 to 20 wt.% Gold with respect to the total mass of the supported catalyst used.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Alkohol der allgemeinen Formel (Ib) eingesetzt wird, in der 6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein an alcohol of the general formula (Ib) is used, in the
R1 unsubstituiertes oder zumindest monosubstituiertes C-|-C8-Alkyl ist, wobei die Substituenten ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus d-Ce-Alkyl und C C6-Alkoxy. R 1 is unsubstituted or at least monosubstituted C 1 -C 8 -alkyl, where the substituents are selected from the group consisting of d-Ce-alkyl and CC 6 -alkoxy.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei als Alkohol (Ib) ein Alkohol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methanol , Ethanol, 2-Methoxyethanol, 1 -Propanol, 2- Propanol, 1 -Butanol, 2-Butanol, 2-Methyl-1-propanol, 1-Pentanol, 1-Hexanol, 1 -7. The method according to claim 6, wherein as alcohol (Ib) an alcohol selected from the group consisting of methanol, ethanol, 2-methoxyethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1 propanol, 1-pentanol, 1-hexanol, 1 -
Heptanol und 1 -Octanol eingesetzt wird. Heptanol and 1-octanol is used.
8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei als Alkohol (Ib) Methanol eingesetzt wird und als Carbonsäurederivat (la) Methylformiat erhalten wird. 8. The method according to claim 6 or 7, wherein as the alcohol (Ib) methanol is used and as the carboxylic acid derivative (la) is obtained methyl formate.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei als Amin (Ic) ein Amin ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammoniak, Methylamin, Dimethylamin, Ethylamin, Diethylamin, n-Proypylamin, Di-n-propylamin, Isopropylamin, Diisopropylamin, n-Butylamin, Di-n-butylamin, Isobutylamin, Diisobutylamin, Morpholin, Piperidin und Piperazin eingesetzt wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein as amine (Ic) an amine selected from the group consisting of ammonia, methylamine, dimethylamine, ethylamine, diethylamine, n-propylamine, di-n-propylamine, isopropylamine, diisopropylamine, n Butylamine, di-n-butylamine, isobutylamine, diisobutylamine, morpholine, piperidine and piperazine is used.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei als Amin (Ic) ein Amin ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammoniak, Methylamin und Dimethylamin eingesetzt wird. 10. The method according to claim 9, wherein as amine (Ic) an amine selected from the group consisting of ammonia, methylamine and dimethylamine is used.
1 1 . Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei es als Amin (Ic) Ammoniak eingesetzt wird und als Carbonsäurederivat (la) Formamid erhalten wird. 1 1. A process according to claim 9 or 10, wherein it is used as the amine (Ic) ammonia and is obtained as the carboxylic acid derivative (Ia) formamide.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , wobei die Verweilzeit des Reaktionsgemischs (Rg) im Hydrierreaktor 10 Minute bis 5 Stunden beträgt. 12. The method according to any one of claims 1 to 1 1, wherein the residence time of the reaction mixture (Rg) in the hydrogenation reactor is 10 minutes to 5 hours.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das bei der Umsetzung erhaltene Gemisch in einer Destillationsvorrichtung aufgearbeitet wird, unter Erhalt eine ersten Stroms, der das Carbonsäurederivat (la) enthält, eines zweiten Stroms, der nicht umgesetzten Alkohol (Ib) oder nicht umgesetztes Amin (Ic) enthält, und eines dritten Stroms, der das bei der Umsetzung entstandene Reaktionswasser enthält. A process according to claim 12, wherein the mixture obtained in the reaction is worked up in a distillation apparatus to obtain a first stream containing the carboxylic acid derivative (Ia), a second stream, the unreacted alcohol (Ib) or unreacted amine ( Ic), and a third stream containing the reaction water formed in the reaction.
14. Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei der zweite Storm in den Hydrierreaktor rückgeführt wird. 14. A process according to claim 12 or 13, wherein the second stream is recycled to the hydrogenation reactor.
PCT/EP2012/064508 2011-07-27 2012-07-24 Method for producing formamides and formic acid esters WO2013014160A1 (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201280036780.4A CN103702968A (en) 2011-07-27 2012-07-24 Method for producing formamides and formic acid esters
KR1020147001728A KR20140044871A (en) 2011-07-27 2012-07-24 Method for producing formamides and formic acid esters
EP12737838.8A EP2736872A1 (en) 2011-07-27 2012-07-24 Method for producing formamides and formic acid esters
RU2014107102/04A RU2014107102A (en) 2011-07-27 2012-07-24 METHOD FOR PRODUCING FORMAMIDES AND COMPOUND ETHERS OF FORMIC ACID
JP2014522065A JP2014523448A (en) 2011-07-27 2012-07-24 Method for producing formamide and formate
BR112014001571A BR112014001571A2 (en) 2011-07-27 2012-07-24 process for preparing carboxylic acid derivatives
CA2837793A CA2837793A1 (en) 2011-07-27 2012-07-24 Method for producing formamides and formic acid esters
ZA2014/01358A ZA201401358B (en) 2011-07-27 2014-02-24 Method for producing formamides and formic acid esters

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11175625.0 2011-07-27
EP11175625 2011-07-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013014160A1 true WO2013014160A1 (en) 2013-01-31

Family

ID=46548496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/064508 WO2013014160A1 (en) 2011-07-27 2012-07-24 Method for producing formamides and formic acid esters

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP2736872A1 (en)
JP (1) JP2014523448A (en)
KR (1) KR20140044871A (en)
CN (1) CN103702968A (en)
BR (1) BR112014001571A2 (en)
CA (1) CA2837793A1 (en)
RU (1) RU2014107102A (en)
WO (1) WO2013014160A1 (en)
ZA (1) ZA201401358B (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015121357A1 (en) * 2014-02-17 2015-08-20 Bayer Technology Services Gmbh Method for hydrogenating carbon dioxide into formamides
US10290219B2 (en) * 2014-08-01 2019-05-14 Shenzhen Cimc-Tianda Airport Support Ltd. Machine vision-based method and system for aircraft docking guidance and aircraft type identification
DE102019111058A1 (en) * 2019-04-29 2020-10-29 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen Process for the catalytic production of urea

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015192282A1 (en) * 2014-06-16 2015-12-23 Rhodia Operations Formylation process for preparing aromatic formamides
CN105985254B (en) * 2015-02-17 2018-03-16 上海中科绿碳化工科技有限公司 A kind of method for preparing Carbox amide
US10435349B2 (en) * 2017-08-02 2019-10-08 Eastman Chemical Company Iron-catalyzed cross-coupling of methanol with secondary or tertiary alcohols to produce formate esters
CN107915653B (en) * 2017-12-04 2020-02-14 苏州大学 Method for preparing amide by catalyzing ester and amine to react
CN108623493B (en) * 2018-06-20 2021-01-19 大连理工大学 Under mild condition with CO2N-formylation synthesis method for carbon source
CN113979882A (en) * 2021-11-29 2022-01-28 宿迁新亚科技有限公司 Production process for preparing dibutyl formamide

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4269998A (en) 1980-02-19 1981-05-26 Uop Inc. Production of dialkyl formamide
EP0652202A1 (en) * 1993-11-04 1995-05-10 Research Development Corporation Of Japan A method for producing formic acid or its derivatives

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51138614A (en) * 1975-05-27 1976-11-30 Mitsubishi Gas Chem Co Inc Process for preparation of formic acid and its este r
JP2927677B2 (en) * 1994-06-07 1999-07-28 科学技術振興事業団 Method for producing formate compound
JP2962649B2 (en) * 1994-06-07 1999-10-12 科学技術振興事業団 Method for producing formamide derivative
JP2005246261A (en) * 2004-03-04 2005-09-15 Nippon Steel Corp Catalyst for synthesizing formate and methanol and method for producing formate and methanol
JP5264083B2 (en) * 2006-02-17 2013-08-14 新日鐵住金株式会社 Methanol synthesis catalyst, method for producing the catalyst, and method for producing methanol
JP5264084B2 (en) * 2006-02-17 2013-08-14 新日鐵住金株式会社 Methanol synthesis catalyst, method for producing the catalyst, and method for producing methanol
JP4963112B2 (en) * 2008-03-12 2012-06-27 新日本製鐵株式会社 Methanol synthesis catalyst production method and methanol production method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4269998A (en) 1980-02-19 1981-05-26 Uop Inc. Production of dialkyl formamide
EP0652202A1 (en) * 1993-11-04 1995-05-10 Research Development Corporation Of Japan A method for producing formic acid or its derivatives

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds", vol. 2, 1996, VCH VERLAGSGESELLSCHAFT, pages: 1058 - 1072
A. BEHR ET AL: "Verfahrenskonzepte für die übergangsmetallkatalysierten Synthesen von Ameisensäure und Dimethylformamid auf der Basis von Kohlendioxid", CHEMIE INGENIEUR TECHNIK, vol. 75, no. 7, 4 July 2003 (2003-07-04), pages 877 - 883, XP055017128, ISSN: 0009-286X, DOI: 10.1002/cite.200303221 *
HANS-JÜRGEN ARPE: "Industrielle Organische Chemie", 2007, pages: 48 - 49
J. LIU; G. GUO; Z. ZHANG; T. JIANG; H. LIU; J. SONG; H. FAN; B. HAN, CHEM. COMMUN., vol. 46, 2010, pages 5770 - 5772
MICHELE ARESTA ET AL: "Utilisation of CO2 as a chemical feedstock: opportunities and challenges", DALTON TRANSACTIONS, no. 28, 1 January 2007 (2007-01-01), pages 2975, XP055000794, ISSN: 1477-9226, DOI: 10.1039/b700658f *
W. LEITNER, ANGEW. CHEM. INT. ED. ENGL., vol. 34, 1995, pages 2207 - 2221
Y. KAYAKI; Y. SHIMOKAWATOKO; T. IKARIYA, ADV. SYNTH. CATAL., vol. 345, 2003, pages 175 - 179

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015121357A1 (en) * 2014-02-17 2015-08-20 Bayer Technology Services Gmbh Method for hydrogenating carbon dioxide into formamides
US10290219B2 (en) * 2014-08-01 2019-05-14 Shenzhen Cimc-Tianda Airport Support Ltd. Machine vision-based method and system for aircraft docking guidance and aircraft type identification
DE102019111058A1 (en) * 2019-04-29 2020-10-29 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen Process for the catalytic production of urea
WO2020221690A1 (en) 2019-04-29 2020-11-05 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Method for catalytically producing urea

Also Published As

Publication number Publication date
EP2736872A1 (en) 2014-06-04
JP2014523448A (en) 2014-09-11
CN103702968A (en) 2014-04-02
BR112014001571A2 (en) 2017-02-21
ZA201401358B (en) 2015-12-23
KR20140044871A (en) 2014-04-15
RU2014107102A (en) 2015-09-10
CA2837793A1 (en) 2013-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2736872A1 (en) Method for producing formamides and formic acid esters
EP2393817B1 (en) Method for producing 2,6-dioxabicyclo-(3.3.0)-octane-4,8-dione
WO2012004069A1 (en) Process for producing 2,5-diformylfuran and derivatives thereof
EP2102137A1 (en) Method for producing 1,2-ethylene glycol and 1,2-propylene glycol by means of the heterogeneously catalysed hydrogenolysis of a polyol
EP0351661B1 (en) Ruthenium-supported catalyst, its preparation and its use in preparing possibly substituted cyclohexyl amine and possibly substituted dicyclohexyl amine
DE112009000127T5 (en) Catalyst for the synthesis of alkyl carbamates, process for its preparation and its use
DE3130805A1 (en) NEW RUTHENIUM / COAL HYDRATING CATALYSTS, THEIR PRODUCTION AND USE FOR THE SELECTIVE HYDROGENATION OF UNSATURATED CARBONYL COMPOUNDS
EP1081130B1 (en) Process for the preparation of alkanolamines with improved colour quality
DE4106543A1 (en) PRECIOUS METAL SUPPORT CATALYST, METHOD FOR PRODUCING IT AND METHOD FOR PRODUCING A MIXTURE OF CYCLOHEXYLAMINE AND DICYCLOHEXYLAMINE USING THIS CATALYST
DE102010013992A1 (en) A method for producing a carbamate, a catalyst used in the method, a method for producing the catalyst and its use
EP2635544A1 (en) Method for the production of a phenylcyclohexane
WO2012034991A1 (en) Method for producing formamides
DE102012019441A1 (en) Preparing a formamide and/or formate compound comprises homogeneous-catalyst conversion of a reaction mixture comprising carbon dioxide, hydrogen and an amine compound in the presence of an iridium catalyst and a bivalent phosphine ligand
WO2008064991A1 (en) Process for preparing 3-alkoxypropan-1-ols
EP0494455A1 (en) Process for the preparation of diphenylamines
EP0111861B1 (en) Process for the preparation of amines
DE2915395C2 (en) Process for the preparation of a salt of pyruvic acid
WO2008071641A1 (en) Method for the production of 1,2-ethylene glycol and 1,2-propylene glycol by heterogeneously catalyzed hydrogenolysis of a polyol
EP2751065B1 (en) Method for producing eddn and/or edmn through the conversion of edfa and/or edmfa with hcn
EP3601206B1 (en) Process for preparing an anticorrosion component for an antifreeze
EP0089417A1 (en) Process for the preparation of phthalide
EP2751069B1 (en) Method for producing eddn and/or edmn
WO2012013563A1 (en) Dmapn having low dgn content and method for producing dmapa from dmapn having low dgn content
DE2503926A1 (en) PROCESS FOR THE PRODUCTION OF VINYLESTERS FROM CARBONIC ACIDS
DE2555608C2 (en) Process for the production of o-cresol and 2,6-xylenol by alkylating phenol with methanol

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12737838

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2837793

Country of ref document: CA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147001728

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014522065

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012737838

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014107102

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112014001571

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112014001571

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20140122