DE1000372B - Process for the oxidation of nucleus-bonded alkyl groups to nucleus-bonded carboxyl groups in aromatic compounds - Google Patents
Process for the oxidation of nucleus-bonded alkyl groups to nucleus-bonded carboxyl groups in aromatic compoundsInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oxydation von ringgebundenen Alkylgruppen in aromatischen Verbindungen zu Carboxylgruppen. Das Molekül dieser Verbindungen soll nicht nur die Alkylgruppen enthalten, die nicht einer sterischen Hinderung ausgesetzt sein dürfen und gleichzeitig mindestens ein Wasserstoffatom am a-Kohlenstoffatom enthalten müssen, sondern sie sollen auch eine negativ polare, an den Kern gebundene Gruppe aufweisen. Die Oxydation wird in bekannter Weise in der flüssigen Phase durchgeführt, wobei ein Gas oder ein Gasgemisch, die molekularen Sauerstoff enthalten, als Oxydationsmittel verwendet wird.The invention relates to a process for the oxidation of ring-bonded alkyl groups in aromatic Connections to carboxyl groups. The molecule of these compounds should not only contain the alkyl groups that must not be exposed to steric hindrance and at the same time at least one Must contain a hydrogen atom on the a-carbon atom, but they should also have a negatively polar group attached to the nucleus. The oxidation is in known manner carried out in the liquid phase, with a gas or a gas mixture, the molecular Containing oxygen, is used as an oxidizing agent.
Unter dem Begriff »negative Gruppe« werden im Zusammenhang mit dem vorliegenden Verfahren, außer es sei das Gegenteil ausdrücklich angegeben, Atome oder Atomgruppen verstanden, die, wenn sie als Substituenten im Ring einer aromatischen Carbonsäure vorhanden sind, deren Säurecharakter verstärken. Als Beispiele solcher Substituenten seien erwähnt: die Carboxyl-, Carbonyl-, Cyan und Nitrogruppe und die Halogene.The term "negative group" is used in context with the present method, unless expressly stated to the contrary, atoms or Atomic groups understood when they are present as substituents in the ring of an aromatic carboxylic acid are to increase their acidic character. Examples of such substituents include: the carboxyl, Carbonyl, cyano and nitro groups and the halogens.
Derzeit besteht ein großes Interesse für die Oxydation der obigen Verbindungsklasse, insbesondere für die Oxydation von m- und p-Alkylbenzoesäuren, die zu dieser Klasse gehören, zu Isophthalsäure und Terephthalsäure. There is currently a great deal of interest in the oxidation of the above class of compounds, in particular for the Oxidation of m- and p-alkylbenzoic acids, which belong to this class, to isophthalic acid and terephthalic acid.
Diese Säuren, die technisch sehr wichtig sind, da ihre Dimethylester für die Herstellung von synthetischen Fasern und Kunststoffen verwendet werden und deren höhere Ester als Weichmacher dienen können, werden gewöhnlich durch Oxydation der entsprechenden Dialkylbenzole erhalten, wobei gewöhnlich eine Alkylbenzoesäure als Zwischenprodukt gebildet wird.These acids, which are technically very important, as their dimethyl esters for the production of synthetic ones Fibers and plastics are used and their higher esters can serve as plasticizers usually obtained by oxidation of the corresponding dialkylbenzenes, usually an alkylbenzoic acid is formed as an intermediate.
Es wurde zunächst angenommen, daß bei diesen Oxydationsreaktionen beide Alkylgruppen gleichzeitig oxydiert werden und die Reaktion über ein Zwischenprodukt verlaufen würde, bei dem beide Alkylgruppen bereits Sauerstoff enthalten und die dann leicht zu Dicarbonsäure oxydiert werden könnten.It was initially assumed that both alkyl groups at the same time in these oxidation reactions would be oxidized and the reaction would proceed via an intermediate in which both alkyl groups already contain oxygen and which could then easily be oxidized to dicarboxylic acid.
Später wurde jedoch festgestellt, daß vorwiegend die Alkylbenzoesäure als Zwischenprodukt gebildet wurde, und es wurde gefunden, daß es sehr schwierig ist, diese weiter zu oxydieren.However, it was later found that the alkylbenzoic acid was predominantly formed as an intermediate product. and it has been found that it is very difficult to further oxidize them.
Um diese Schwierigkeit zu überwinden und eine schnelle Oxydation dieser Alkylbenzoesäuren zu erzielen, welche Oxydation also in technischem Maßstab mit guter Ausbeute benutzt werden könnte, wurden bereits viele Ausführungsformen vorgeschlagen.To overcome this difficulty and to achieve rapid oxidation of these alkylbenzoic acids, which oxidation could be used on an industrial scale with a good yield have already been made many embodiments proposed.
So wurde in der USA.-Patentschrift 2 479 067, die sich auf die katalytische Oxydation von p-Toluylsäure zu Terephthalsäure in einem essigsauren Medium in flüssiger Phase mit Luft als Oxydationsmittel bezieht, vorgeschlagen, als Oxydationsinitiator ein organisches Peroxyd, eine Persäure, einen Aldehyd, ein Olefin oder ein Keton Verfahren zur OxydationFor example, US Pat. No. 2,479,067, which relates to the catalytic oxidation of p-toluic acid Terephthalic acid in an acetic acid medium in the liquid phase with air as the oxidizing agent, suggested an organic peroxide, a peracid, an aldehyde, an olefin or a ketone as the oxidation initiator Process of oxidation
von kerngebundenen Alkylgruppenof nucleus-bound alkyl groups
zu kerngebundenen Carboxylgruppento core-bonded carboxyl groups
in aromatischen Verbindungenin aromatic compounds
Anmelder: N. V. De Bataafsche Petroleum Maatsdiappij, Den HaagApplicant: N.V. De Bataafsche Petroleum Maatsdiappij, The Hague
Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. PulsRepresentative: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Pulse
und Dr. E. von Pechmann, Patentanwälte,and Dr. E. von Pechmann, patent attorneys,
München 9, Schweigerstr. 2Munich 9, Schweigerstr. 2
Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 20. September 1954Claimed priority:
Netherlands 20 September 1954
Jan Pieter Fortuin, Robert van Helden
und Eduard Cornells Kooijman, AmsterdamJan Pieter Fortuin, Robert van Helden
and Eduard Cornells Kooijman, Amsterdam
(Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden(Netherlands),
have been named as inventors
oder andere organische Verbindungen zuzusetzen, die eine Tendenz zeigen, unter den Reaktionsbedingungen Peroxyde zu bilden. Die Menge des Initiators, berechnet auf p-Toluylsäure, liegt zwischen 0,1 und 10 Gewichtsprozent, wenngleich bei absatzweisen Verfahren deren Zusatz zu Beginn oder während der Reaktion geschehen kann. In diesem Fall werden anscheinend, nachdem die Reaktion in Gang gesetzt ist, keine weiteren »fremden« Initiatoren zugesetzt. Die Ausbeuten bei kontinuierlicher Arbeitsweise dieses Verfahrens sind daher auch sehr niedrig. Wenn bei der absatzweisen Durchführung der Reaktion ein Maximum von 10 Gewichtsprozent Initiator angewendet wird, beträgt das Gewichtsverhältnis von Toluylsäure zu fremdem Initiator nach dessen Zugabe mindestens 10: 1 und steigt dann schnell auf 00 :1; aber es wird kein weiterer Katalysator zugefügt.or to add other organic compounds which show a tendency under the reaction conditions To form peroxides. The amount of initiator, calculated on p-toluic acid, is between 0.1 and 10 percent by weight, although in batch processes they are added at the beginning or during the reaction can. In this case, apparently after the reaction is set in motion, no further "foreign" Initiators added. The yields in continuous operation of this process are therefore also very low. When carrying out the reaction in batches, a maximum of 10 percent by weight Initiator is used, the weight ratio of toluic acid to foreign initiator is after it Add at least 10: 1 and then rise quickly 00: 1; but no further catalyst is added.
Ein ähnliches Verfahren ist in der britischen Patentschrift 664 667 vorgeschlagen, bei dem in ähnlicher Weise p-Tolualdehyd oder dessen Gemisch mit p-Toluylsäure zu p-Toluylsäure neben einer kleinen Menge Terephthalsäure oxydiert werden.A similar method is proposed in British Patent Specification 664 667, in which in a similar one Way p-tolualdehyde or its mixture with p-toluic acid be oxidized to p-toluic acid in addition to a small amount of terephthalic acid.
Das in der britischen Patentschrift 623 836 beschriebene Verfahren, betreffend die Oxydation von p-Toluylsäure in Gegenwart von p-Xylol, aber nicht in- Essigsäure als Lösungsmittel, ist mit dem vorstehenden nahe verwandt.The process described in British patent specification 623 836 relating to the oxidation of p-toluic acid in the presence of p-xylene, but not in-acetic acid as Solvent, is closely related to the above.
Es wurde auch ein Versuch gemacht, den Katalysator mit Hilfe eines Aktivators zu aktivieren, z. B. mit HilfeAn attempt was also made to activate the catalyst with the aid of an activator, e.g. B. with help
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eines Aldehydes, wie in der USA.-Patentschrift 2 673 217 der Mitreißstoff seine Aufgabe richtig durchführt. Esof an aldehyde, as in U.S. Pat. No. 2,673,217 the entrainer does its job properly. It
beschrieben ist. wurde auch bereits gefunden, daß das Verhältnis desis described. it has also already been found that the ratio of
Die obige Oxydation scheint weder in sauren Re- Mitreißstoffes zu der zu oxydierenden Verbindung,The above oxidation appears neither in acidic entrainment to the compound to be oxidized,
aktionsmedien noch in wäßrigen alkalischen Reaktions- welches Verhältnis während der ganzen ReaktionsdauerAction media still in aqueous alkaline reaction - what ratio during the entire reaction period
medien glatt zu verlaufen, wie aus der britischen Patent- 5 nahezu konstant gehalten werden muß, einen gewissenmedia to run smoothly, as from the British patent 5 must be kept almost constant, a certain
schrift 679 400 ersichtlich ist, nach der Aldehyde oder Wert besitzen muß, der von Fall zu Fall schwankt. Diefont 679 400 can be seen, according to which aldehydes or must have a value that varies from case to case. the
andere Verbindungen, die Radikale ergeben können, als als Mitreißstoff zu verwendende Verbindung muß einecompounds capable of generating radicals other than a compound to be used as an entrainment agent must be one
Katalysatoren zugesetzt werden. organische Verbindung sein, die unter den Reaktions-Catalysts are added. be organic compound that is under the reaction
Dieses Verfahren, bei dem eine neue Komponente zum bedingungen mit hinreichender Geschwindigkeit und
Reaktionsgemisch zugesetzt wird, hat den Nachteil, daß 10 Ausbeute Oxydationsprodukte oxydiert, die die durchzuinfolgedessen
das Endprodukt eine oder mehrere zusatz- führende Oxydation nicht stören,
liehe Verbindungen enthält, die daraus entfernt werden Damit eine Verbindung als Mitreißstoff im oben
müssen. Um diesen Nachteil in gewissem Ausmaß zu dargelegten Sinne verwendbar ist, ist es nötig, Verüberwinden,
wurde bereits vorgeschlagen (vgl. die be- bindungen zu verwenden, die, wenn sie gesondert den
reits obenerwähnte USA.-Patentschrift 2 673 217), als 15 Reaktionsbedingungen unterworfen werden, ein Oxy-Initiator
den Aldehyd zu verwenden, der der als Lösungs- dationsausmaß von mehr als 1 g je Liter und Stunde
mittel verwendeten Säure entspricht, so daß die als aufweisen würden.This process, in which a new component is added to the conditions with sufficient speed and reaction mixture, has the disadvantage that 10 yield oxidizes oxidation products which do not interfere with the resulting one or more additional oxidation of the end product,
Contains borrowed compounds that are removed from it So that a compound as entrainment in the above must. In order to be able to use this disadvantage to a certain extent in the stated sense, it is necessary to overcome it, has already been proposed (cf. the use of the bindings which, if they are mentioned separately in the US Pat. No. 2,673,217 already mentioned above), as 15 Reaction conditions are subjected to an oxy-initiator to use the aldehyde which corresponds to the acid used as a solution amount of more than 1 g per liter per hour, so that the would have as.
Lösungsmittel verwendete Säure während der Oxydation Obgleich im Prinzip eine große Anzahl von Vergebildet wird. bindungen verwendet werden kann, wird gewöhnlichSolvents used acid during oxidation, although in principle a large number of forms are formed will. bindings will usually be used
Es wurde bereits früher bei der Oxydation von be- ao alkylsubstituierten Benzolverbindungen, die mindestens
stimmten Dialkylbenzolen vorgeschlagen, die als eine sterisch nicht gehinderte Alkylgruppe enthalten und
Zwischenprodukte gebildete Alkylbenzoesäure zuzu- deren a-Kohlenstoffatom mindestens ein Wasserstoffsetzen,
um hierdurch eine schnellere Oxydation zu be- atom aufweist, der Vorzug gegeben,
wirken, wie z. B. in den britischen Patentschriften Für jede Oxydation ist es vorzuziehen, einen solchen
677 363, 680 571 und 680 572 angegeben ist. Um die 25 Mitreißstoff zu wählen, daß die zu oxydierende VerReaktion
in eine gegebene Richtung zu zwingen und die bindung und das schließlich erwünschte Produkt der
Induktionsperiode abzukürzen, kann in diesem Fall Reaktion nacheinander aus ihr gewonnen werden können,
nicht nur eine Verbindung, die bereits teilweise den ge- Beispiele solcher als Mitreißstoffe geeigneter Verbinwünschten
Oxydationsgrad aufweist, sondern auch ein düngen sind Toluol, o-, m- oder p-Xylol, Trimethylben-Initiator
zugefügt werden, wie z. B. in der britischen 30 zole, Äthylbenzole, o-, m- oder p-Diäthylbenzol, 1, 3,
Patentschrift 680 572 beschrieben ist. 5-Triäthylbenzol, 1, 2, 5-Triäthylbenzol, Cumol, m- undIt has already been proposed earlier in the oxidation of alkyl-substituted benzene compounds that at least certain dialkylbenzenes contain, as a sterically unhindered alkyl group and alkylbenzoic acid formed as intermediate products, add at least one hydrogen to the α-carbon atom in order to thereby achieve faster oxidation. atom, preference is given
act, such as B. in British Patents For each oxidation it is preferable to have one of 677,363, 680,571 and 680,572 indicated. In order to choose the entrainment substance that forces the reaction to be oxidized in a given direction and shorten the bond and the ultimately desired product of the induction period, in this case reactions can be obtained one after the other, not just one connection that is already partially the ge examples of such compounds suitable as entrainment substances have desired degree of oxidation, but also fertilize are toluene, o-, m- or p-xylene, trimethylbene initiator can be added, such as. B. in the British 30 zole, ethylbenzenes, o-, m- or p-diethylbenzene, 1, 3, patent 680 572 is described. 5-triethylbenzene, 1, 2, 5-triethylbenzene, cumene, m- and
Beim Verfahren nach der Erfindung wird nun die p-Diisopropylbenzol, 1, 3, 5-Triisopropylbenzol, fernerIn the method according to the invention, p-diisopropylbenzene, 1,3,5-triisopropylbenzene, is now also used
obige Oxydation in Gegenwart einer aliphatischen Cyclane, z. B. Cyclohexan, verzweigte oder nicht ver-the above oxidation in the presence of an aliphatic cyclane, e.g. B. cyclohexane, branched or non-branched
Carbonsäure, vorzugsweise bei einer erhöhten Tempe- zweigte Paraffinkohlenwasserstoffe, Aldehyde, KetoneCarboxylic acid, preferably at an elevated temperature, branched paraffinic hydrocarbons, aldehydes, ketones
ratur, in Gegenwart eines »Mitreißstoffes« durchgeführt, 35 und Alkohole.temperature, carried out in the presence of an "entrainer", 35 and alcohols.
wie er nachher definiert wird, wobei während der ganzen Oxydierbare Antioxydationsmittel, die während deras hereinafter defined, being during the whole of Oxidizable Antioxidants that are used during the
Reaktion dafür gesorgt wird, daß das Molekularver- beabsichtigten Oxydation ihren Hemmeffekt beibe-Reaction ensures that the molecular intended oxidation maintain its inhibitory effect.
hältnis der zu oxydierenden Verbindung zum Mitreißstoff halten, wie Alkylphenole, können natürlich auch alskeep the ratio of the compound to be oxidized to the entrainment substance, such as alkylphenols, can of course also be used as
zwischen 1: 1 und 50 :1 sichergestellt ist und der Wasser- Mitreißstoffe verwendet werden.between 1: 1 and 50: 1 is ensured and the water entrainers are used.
gehalt des Reaktionsgemisches weniger als 5 Gewichts- 40 Die Verbindungen, die mit Hilfe des Verfahrens nachcontent of the reaction mixture less than 5 weight- 40 The compounds obtained with the help of the method according to
prozent beträgt. der Erfindung oxydiert werden können, umfassen z. B.percent is. of the invention include e.g. B.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Oxy- ο-, m- und p-Toluylsäure, 3, 4-Dimethylbenzoesäure, 4-Surprisingly, it has been found that the oxy- ο-, m- and p-toluic acid, 3, 4-dimethylbenzoic acid, 4-
dation der obigen Art von Verbindungen in Gegenwart Methylbenzol-i, 2-dicarbonsäure, o-, m- und p-Chlor-dation of the above type of compounds in the presence of methylbenzene-i, 2-dicarboxylic acid, o-, m- and p-chlorine
einer aliphatischen Carbonsäure sehr befriedigend durch- toluol, o-, m- und p-Cyantoluol, 1, 3-Dichlor-2-methyl-an aliphatic carboxylic acid very satisfactory through- toluene, o-, m- and p-cyantoluene, 1,3-dichloro-2-methyl-
geführt werden kann, vorausgesetzt, daß man dafür 45 benzol, 1, 2-Dimethyl-3-chlorbenzol, o-, m- und p-Äthyl-can be performed, provided that 45 benzene, 1, 2-dimethyl-3-chlorobenzene, o-, m- and p-ethyl
sorgt, daß während der gesamten Reaktion eine Ver- benzoesäure, 3,4-Diäthylbenzoesäure, 2,4-Diäthylbenzoe-ensures that during the entire reaction a verbenzoic acid, 3,4-diethylbenzoic acid, 2,4-diethylbenzoic acid
bindung vorhanden ist, die die Oxydation der zu oxy- säure, 4-Äthylbenzol-i, 2-dicarbonsäure, 6-Äthylbenzol-bond is present, which the oxidation of the oxy-acid, 4-ethylbenzene-i, 2-dicarboxylic acid, 6-ethylbenzene
dierenden Verbindung bewirkt. In Abweichung von den 1,2-dicarbonsäure, 4-Äthylbenzol-i,3-dicarbonsäure,o-,m-causing connection. In contrast to the 1,2-dicarboxylic acid, 4-ethylbenzene-i, 3-dicarboxylic acid, o-, m-
vorstehend genannten bekannten Verfahren, in denen und p-Chloräthylbenzol, m- und p-Isopropylbenzoesäure,above known processes in which and p-chloroethylbenzene, m- and p-isopropylbenzoic acid,
eine besondere Verbindung zugesetzt wurde, die als 50 oder m- und p-Chlorcumol.a special compound was added, called 50 or m- and p-chlorocumene.
Initiator wirkt und insbesondere zu Beginn des Ver- Es wurde bereits mehrfach im vorstehenden eineInitiator acts and especially at the beginning of the process. It has already been mentioned several times in the foregoing
fahrens vorhanden sein muß, ist es beim Verfahren nach »sterische Hinderung« erwähnt. Obgleich im allgemeinenmust be present, it is mentioned in the "steric hindrance" procedure. Although in general
der Erfindung wesentlich, daß diese Substanz im Re- dieser Begriff recht klar angibt, was damit gemeint ist,It is essential to the invention that this substance in the re - this term indicates quite clearly what is meant by it,
aktionsgemisch während der gesamten Reaktionsdauer und der Sachkundige im allgemeinen weiß, wo dieseaction mixture during the entire reaction period and the expert generally knows where this
vorhanden ist, um die Oxydation der zu oxydierenden 55 sterische Hinderung zu erwarten ist, sei das Folgendeis present in order to expect the oxidation of the steric hindrance to be oxidized, let the following be
Verbindung zu bewirken. Aus diesem Grunde wird zwecks Erläuterung ausgeführt.Effect connection. For this reason, it is carried out for the purpose of explanation.
vorgezogen, von einem »Mitreißstoff« zu sprechen, um Im allgemeinen sind Methylgruppen wenig oder garpreferred to speak of an "entrainer" to In general, methyl groups are few or even
ihn von den oben angegebenen Substanzen zu unter- nicht Gegenstand einer sterischen Hinderung. EineHe is not subject to steric hindrance from the substances given above. One
scheiden, die nur als Initiatoren wirken. Obgleich der Äthylgruppe ist gewöhnlich behindert, wenn beidedivorce who only act as initiators. Although the ethyl group is usually hindered when both
exakte Mechanismus der vorliegenden Reaktion noch 60 OrthosteÜungen gegenüber dieser Alkylgruppe mit einemexact mechanism of the present reaction still 60 orthostations against this alkyl group with one
nicht bekannt ist, wurde bereits gefunden, daß die Substituenten besetzt sind. So kann die C2H5-Gruppeis not known, it has already been found that the substituents are occupied. So can the C 2 H 5 group
Gegenwart einer aliphatischen Carbonsäure als Re- im 1,3-Dichlor-2-äthylbenzol nicht oxydiert werden,Presence of an aliphatic carboxylic acid as Re- are not oxidized in 1,3-dichloro-2-ethylbenzene,
aktionsmedium sehr wesentlich ist, damit der Mitreißstoff während im 1, 2-Diäthyl-3-chlorbenzol die ÄthylgruppeAction medium is very important so that the entrainment substance while in 1, 2-diethyl-3-chlorobenzene is the ethyl group
wirksam arbeitet. In der britischen Patentschrift 681455, in i-Stellung oxydiert wird; aber die Äthylgruppe inworks effectively. In British Patent 681455, is oxidized in the i-position; but the ethyl group in
die eine Oxydation beschreibt, ähnlich derjenigen nach 65 2-Stellung kann nicht oxydiert werden. Eine Isopropyl-which describes an oxidation, similar to that after 65 2-position, cannot be oxidized. An isopropyl
der vorliegenden Erfindung, wird jedoch nur von einer gruppe ist bereits sterisch behindert, wenn eine derof the present invention, however, is only one group that is already sterically hindered when one of the
kleinen Menge eines inerten Lösungsmittels Gebrauch Orthostellungen zu ihr mit einem Substituenten besetztsmall amount of an inert solvent use ortho positions to it substituted with a substituent
gemacht, während gerade die aliphatischen Carbonsäuren ist.made while watching the aliphatic carboxylic acids.
verworfen werden. Diese Säuren sind jedoch für das vor- Alkylgruppen, die sterisch gehindert sind, könnenbe discarded. These acids are, however, for the pre-alkyl groups that are sterically hindered can
liegende Verfahren wesentlich, um sicherzustellen, daß 70 nicht nach dem Verfahren der Erfindung oxydiertIt is essential to ensure that 70 does not oxidize by the method of the invention
werden, ebenfalls nicht sterisch nicht gehinderte Alkylgruppen, die ein quaternäres a-Kohlenstoffatom besitzen. are also not sterically unhindered alkyl groups, which have a quaternary a-carbon atom.
Obgleich das optimale Molverhältnis der zu oxydierenden Verbindung zum Mitreißstoff von Fall zu Fall von der Natur des Mitreißstoffes, der zu oxydierenden Verbindung, der Reaktionstemperatur, des Lösungsmittels und der Konzentration und der Reaktionsfähigkeit des Katalysators abhängt, kann im allgemeinen gesagt werden, daß dieses Verhältnis zwischen ι: ι und 50: ι liegen soll. Wenn Alkylbenzoesäuren unter Verwendung eines Dialkylbenzols als Mitreißstoff oxydiert werden und in diesen Verbindungen die Alkylgrup'pen niedrigere sind, d. h. solche mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen einschließlich, wird ein Verhältnis zwischen 4:1 und 12: ι bevorzugt.Although the optimal molar ratio of the compound to be oxidized to the entrainment substance depends on the case on the nature of the entrainment substance, the compound to be oxidized, the reaction temperature, the solvent and the concentration and reactivity of the catalyst depends, in general it can be said that this relationship between ι: ι and 50: ι should be. When using alkylbenzoic acids a dialkylbenzene are oxidized as entrainment substance and the alkyl groups in these compounds are lower, d. H. those having 2 to 4 carbon atoms inclusive, a ratio between 4: 1 and 12: ι preferred.
Beim Verfahren nach der Erfindung werden sehr gute Ergebnisse erhalten, wenn man die Reaktion in einem aliphatischen Medium aus den niederen aliphatischen Carbonsäuren mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen einschließlich oder deren Gemischen durchführt. Essigsäure wird bevorzugt für diesen Zweck verwendet.In the method according to the invention very good results are obtained if the reaction in one aliphatic medium from the lower aliphatic carboxylic acids having 1 to 4 carbon atoms inclusive or their mixtures. Acetic acid is preferably used for this purpose.
Es wurde auch gefunden, daß der Wassergehalt des Reaktionsgemisches für die Erzielung günstiger Ergebnisse wesentlich ist. Um gute Ergebnisse zu erzielen, soll der Wassergehalt des Reaktionsgemisches unter 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise unter 2 Gewichtsprozent, liegen.It has also been found that the water content of the reaction mixture is beneficial for obtaining results is essential. In order to achieve good results, the water content of the reaction mixture should be below 5 percent by weight, preferably below 2 percent by weight.
Molekularer Sauerstoff, entweder in reiner oder nahezu reiner Form oder gemischt mit anderen inerten Gasen, kann als Oxydationsmittel dienen. Vorzugsweise wird Luft beim Verfahren nach der Erfindung verwendet.Molecular oxygen, either in pure or near pure form or mixed with other inert gases, can serve as an oxidizing agent. Preferably air is used in the method according to the invention.
Die Mangan- oder Kobaltsalze, die im Reaktionsgemisch löslich sind, oder Gemische dieser Metallsalze werden vorzugsweise als Katalysatoren verwendet. Besonders bevorzugt werden Salze von organischen Säuren, insbesondere Salze der gleichen Säure, wie sie als Lösungsmittel verwendet wird. Obgleich die optimale Temperatur, bei der die Oxydation durchgeführt wird, unter anderem von der Natur zu der oxydierenden Verbindung und vom verwendeten Mitreißstoff sowie auch vom angewandten Katalysator und dem Lösungsmittel abhängt, kann festgestellt werden, daß sehr gute Ergebnisse bei einer Arbeitsweise bei einer Temperatur zwischen 100 und 2oo° erzielt werden.The manganese or cobalt salts that are soluble in the reaction mixture, or mixtures of these metal salts are preferably used as catalysts. Salts of organic compounds are particularly preferred Acids, especially salts of the same acid as used as the solvent. Although the optimal one Temperature at which the oxidation is carried out, inter alia, from nature to the oxidizing one Compound and the entrainer used as well as the catalyst used and the solvent depends, it can be stated that very good results are obtained when working at a temperature between 100 and 2oo ° can be achieved.
Das Verfahren nach der Erfindung kann auch durchgeführt werden, indem man neben dem Mitreißstoff eine kleine Menge organisches Peroxyd zugibt, um die Induktionsperiode zu vermeiden oder wenigstens abzukürzen, die oft bei Beginn der Oxydation auftritt. Obgleich diese Zugabe keineswegs notwendig ist, wird dieser letztgenannten Ausführungsform in der Praxis oft der Vorzug gegeben.The method according to the invention can also be carried out by adding a adding a small amount of organic peroxide to avoid or at least shorten the induction period, which often occurs at the onset of oxidation. Although this addition is by no means necessary, will this last-mentioned embodiment is often preferred in practice.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert.The invention is illustrated by the following examples.
Mischoxydation von p-Toluylsäure und
p-tert.-ButyltoluolMixed oxidation of p-toluic acid and
p-tert-butyltoluene
49 g (0,36 Mol) p-Toluylsäure, 25,2 g (0,17 Mol) p-tert.-Butyltoluol, 400 mg Kobaltacetat und 400 mg Mangantriacetat werden in 100 ecm Buttersäure gelöst. Es werden 50 mg Di-tert.-Butylperoxyd zugegeben, um eine Induktionsperiode zu vermeiden, obgleich dies keineswegs wesentlich ist. Es wurde in das kräftig gerührte Reaktionsgemisch Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit von 4I je Stunde bei Atmosphärendruck und bei einer Temperatur von 150° eingeleitet.49 g (0.36 mol) of p-toluic acid, 25.2 g (0.17 mol) of p-tert-butyltoluene, 400 mg of cobalt acetate and 400 mg Manganese triacetate are dissolved in 100 ecm of butyric acid. 50 mg of di-tert-butyl peroxide are added to avoid an induction period, although this is the case is by no means essential. Oxygen was added to the vigorously stirring reaction mixture at one rate initiated by 4I per hour at atmospheric pressure and at a temperature of 150 °.
Das gebildete Wasser wurde während der Reaktion abdestilliert. Nach 11 Stunden wurde die gebildete Terephthalsäure (2,1 g, 12,5 mmol; Äquivalentgewicht 83,4) abfiltriert, und Buttersäure und p-tert.-Butyltoluol wurden aus dem Filtrat abdestilliert. Nach Entfernung der Buttersäure durch 2 η-Natronlauge ergab das Destillat 19,6 g (133 mmol) p-tert.-Butyltoluol. Der feste Rückstand (53,6 g) wurde analysiert und enthielt 6,2 g p-tert.-Butylbenzoesäure (35 mmol, Ausbeute 94%) und 46,6 g p-Toluylsäure (343 mmol). Die Terephthalsäureausbeute, berechnet auf umgesetzte p-Toluylsäure, betrug also 73°/0.The formed water was distilled off during the reaction. After 11 hours, the terephthalic acid formed (2.1 g, 12.5 mmol; equivalent weight 83.4) was filtered off, and butyric acid and p-tert-butyltoluene were distilled off from the filtrate. After removing the butyric acid with 2η sodium hydroxide solution, the distillate gave 19.6 g (133 mmol) of p-tert-butyltoluene. The solid residue (53.6 g) was analyzed and contained 6.2 g of p-tert-butylbenzoic acid (35 mmol, yield 94%) and 46.6 g of p-toluic acid (343 mmol). The Terephthalsäureausbeute calculated p-toluic acid on reacted, was thus 73 ° / 0th
Es wurden weitere drei Versuche in ähnlicher Weise unter den gleichen Bedingungen durchgeführt mit der Abweichung, daß die Molverhältnisse p-Toluylsäure zu p-tert.-Butyltoluol 1: 1, 4: 1 und 6:1 betrugen und mit 100, 100 bzw. 150 ecm Buttersäure als Lösungsmittel. Die Ergebnisse zusammen mit denen des ersten Versuches sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.A further three tests were carried out in a similar manner under the same conditions with the Deviation that the molar ratios of p-toluic acid to p-tert-butyltoluene were 1: 1, 4: 1 and 6: 1 and with 100, 100 or 150 ecm of butyric acid as a solvent. The results together with those of the first experiment are summarized in the following table.
o3,lrA ao p-toluyl
o 3, lrA
Butylp-tert.-
Butyl
Butyl-p-tert.-
Butyl
Man sieht, daß, wenn ein Molverhältnis von angenähert 5: ι angewandt wurde, die Mengen an p-tert.-Butylbenzoesäure und Terephthalsäure gleich waren.It can be seen that when a molar ratio of approximately 5: ι was used, the amounts of p-tert-butylbenzoic acid and terephthalic acid were the same.
Beispiel II Mischoxydation von p-Chlortoluol undExample II Mixed oxidation of p-chlorotoluene and
p-tert.-Butyltoluolp-tert-butyltoluene
76,2 g (602 mmol) p-Chlortoluol, 30 g (203 mmol) p-tert.-Butyltoluol, 400 mg Kobaltacetat, 400 mg Mangantriacetat und 50 mg Di-tert.-Butylperoxyd wurden in 100 ecm Buttersäure gelöst. Dieses Gemisch wurde 10 Stunden in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1 angegeben, oxydiert. Bei der Aufarbeitung wurden aus dem Reaktionsgemisch 66,8 g (528,4 mmol) p-Chlortoluol, 8,3 g (53 mmol) p-Chlorbenzoesäure, 23,1 g (156 mmol) p-tert.-Butyltoluol und 8,3 g (46,2 mmol) p-tert.-Butylbenzoesäure erhalten.76.2 g (602 mmol) p-chlorotoluene, 30 g (203 mmol) p-tert-butyltoluene, 400 mg cobalt acetate, 400 mg manganese triacetate and 50 mg of di-tert-butyl peroxide were dissolved in 100 ecm of butyric acid. This mixture was 10 hours in the same way as indicated in Example 1, oxidized. During work-up, 66.8 g (528.4 mmol) of p-chlorotoluene, 8.3 g (53 mmol) p-chlorobenzoic acid, 23.1 g (156 mmol) p-tert-butyltoluene and 8.3 g (46.2 mmol) p-tert-butylbenzoic acid obtain.
Es wurde ein Versuch in der gleichen Weise durchgeführt, bei dem das Molverhältnis p-Chlortoluol zu p-tert.-Butyltoluol 2 : 1 betrug.An experiment was carried out in the same way in which the molar ratio of p-chlorotoluene to p-tert-butyltoluene was 2: 1.
Die Ergebnisse der beiden Versuche sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.The results of the two experiments are summarized in the following table.
Mischoxydation von p-Chlorcumol und p-tert.-Butylcumol 30,8 g (199,4 mmol) p-Chlorcumol, 17,9 g p-tert.-Bu-Mixed oxidation of p-chlorocumene and p-tert.-butylcumene 30.8 g (199.4 mmol) p-chlorocumene, 17.9 g p-tert-Bu-
tylcumol (101,7 mmol), 300 mg Kobaltacetat und 300 mg Mangantriacetat wurden in 100 ecm Buttersäure gelöst und 71Z2 Stunden in der gleichen Weise wie im Beispiel I oxydiert.tylcumol (101.7 mmol), 300 mg of cobalt acetate and 300 mg manganese triacetate was dissolved in 100 cc of butyric acid and 1 7 Z as oxidized for 2 hours in the same manner in Example I.
StundeaTime
Stundea
toluol
I
mmolp-chlorine
toluene
I.
mmol
Butyl
toluol
II
mmolp-tert.-
Butyl
toluene
II
mmol
hältnis
I: IIMolver
ratio
I: II
benzoe-
säure
mmolp-chlorine
benzene
acid
mmol
Butyl-
benzoe-
säure
mmolp-tert.-
Butyl
benzene
acid
mmol
12IO
12th
393.7602.4
393.7
203,4202.7
203.4
2: ι3: i
2: ι
23,453.0
23.4
31.O46.7
31.O
Das Reaktionsgemisch wurde aufgearbeitet und ergab 8,3 g (53 mmol) p-Chlorbenzoesäureund 10,4 g (58,6 mmol) p-tert.-Butylbenzoesäure. Ein weiterer Versuch wurde unter Verwendung eines Molverhältnisses von p-Chlorcumol zu p-tert.-Butylcumol von 3 :1 sowie ein Versuch mit p-Chlorcumol gesondert durchgeführt, wobei die übrigen Bedingungen die gleichen bleiben.The reaction mixture was worked up to give 8.3 g (53 mmol) of p-chlorobenzoic acid and 10.4 g (58.6 mmol) p-tert-butylbenzoic acid. Another attempt was made using a molar ratio of p-chloro cumene to p-tert-butylcumene of 3: 1 and an experiment carried out separately with p-chlorocumene, the other conditions remaining the same.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben. The results are given in the table below.
Stundenhours
cumolcumol
II.
mmolmmol
Butyl-Butyl
cumoicumoi
IIII
mmolmmol
hältnisratio
I: III: II
benzoe-benzene
säureacid
mmolmmol
Butyl-Butyl
benzoe-benzene
säureacid
mmolmmol
71I,7 1 I,
IOIO
300,0
358,0199.4
300.0
358.0
102,7
nil 101.7
102.7
Nile
3:13: 1
00: ι00: ι
60,0
<853.0
60.0
<8
57.158.6
57.1
1010
Beispiel IV aoExample IV ao
Mischoxydation von p-Isopropylbenzoesäure
und CumolMixed oxidation of p-isopropylbenzoic acid
and cumene
A. Ein Gemisch aus 100 g p-Isopropylbenzoesäure und 1200 g Essigsäure, in der 2 g Kobaltacetat und 2 mg Manganacetat gelöst waren, wurde mit Luft in einem Autoklav aus V2A-Stahl mit einem Fassungsvermögen von 2,5 1, der mit einem Rührer (1400 Umdrehungen je Minute) ausgerüstet war, oxydiert. Die Oxydationstemperatur betrug 1650, der Druck 30 at. Der Luftstrom wurde mit einer Geschwindigkeit von 2001 je Stunde hindurchgeleitet, bis keine weitere Sauerstoffabsorption erfolgte, was, wie gefunden wurde, nach 1 Stunde 50 Minuten der Fall war. Die gebildete Terephthalsäure wurde vom Reaktionsgemisch abfiltriert. Nach dem Waschen und Trocknen wurde die gebildete Menge gewogen. Das Gewicht betrug, wie gefunden wurde, nur 3 g.A. A mixture of 100 g of p-isopropylbenzoic acid and 1200 g of acetic acid, in which 2 g of cobalt acetate and 2 mg of manganese acetate were dissolved, was mixed with air in an autoclave made of V2A steel with a capacity of 2.5 l, equipped with a stirrer (1400 revolutions per minute) was oxidized. The oxidation temperature was 165 0 , the pressure 30 at. The air stream was passed through at a rate of 2001 per hour until no further oxygen absorption took place, which was found to be the case after 1 hour 50 minutes. The terephthalic acid formed was filtered off from the reaction mixture. After washing and drying, the amount formed was weighed. The weight was found to be only 3 g.
B. Der Versuch, wie unter A beschrieben, wurde nunB. The experiment as described under A has now been carried out
in Gegenwart von 30 g Cumol durchgeführt, wobei die Sauerstoffabsorption erst nach 6s/4 Stunden beendet war. Die gebildete Terephthalsäure wurde wiederum abfiltriert, gewaschen und gewogen. Deren Menge wurde nun zu 44 g ermittelt. 20 g Cumol wurden dann zum Filtrat gegeben, worauf dieses Gemisch unter den oben angegebenen Bedingungen oxydiert wurde, bis keine weitere Sauerstoff absorption eintrat (4% Stunden). Aus dem so erhaltenen Reaktionsgemisch konnten weitere 8,5 g Terephthalsäure gewonnen werden, so daß die Gesamtmenge der bei diesem Versuch aus 100 g p-Isopropylbenzoesäure erhaltene Terephthalsäure 52.5 g erreichte. Diese Terephthalsäure war reinweiß und hatte ein Titrationsäquivalent von 83,2 bis 83,5 (theoretisch 83,1).carried out in the presence of 30 g of cumene, the oxygen absorption not having ended until after 6 s / 4 hours. The terephthalic acid formed was again filtered off, washed and weighed. Their amount was now found to be 44 g. 20 g of cumene were then added to the filtrate, whereupon this mixture was oxidized under the conditions given above until no further oxygen absorption occurred (4% hours). A further 8.5 g of terephthalic acid could be recovered from the reaction mixture thus obtained, so that the total amount of the obtained in this experiment, 100 g of p-isopropylbenzoic terephthalic acid 5 g 2 .5 reached. This terephthalic acid was pure white and had a titration equivalent of 83.2 to 83.5 (theoretically 83.1).
Das im letzten Fall erhaltene Filtrat enthielt, wie gefunden wurde, Benzoesäure neben nicht umgesetzter p-Isopropylbenzoesäure.The filtrate obtained in the last case contained, as was found, benzoic acid in addition to unreacted p-isopropylbenzoic acid.
Claims (11)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL808566X | 1954-09-20 |
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ID=19836735
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEN11207A Pending DE1000372B (en) | 1954-09-20 | 1955-09-19 | Process for the oxidation of nucleus-bonded alkyl groups to nucleus-bonded carboxyl groups in aromatic compounds |
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| Country | Link |
|---|---|
| BE (1) | BE541404A (en) |
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| GB (1) | GB808566A (en) |
| NL (2) | NL87148C (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1194393B (en) * | 1961-07-24 | 1965-06-10 | Socaty Soc Fr | Process for the preparation of benzene dicarboxylic acids or their mixtures |
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0
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1955
- 1955-09-19 FR FR1145168D patent/FR1145168A/en not_active Expired
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- 1955-09-19 GB GB26707/55A patent/GB808566A/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1194393B (en) * | 1961-07-24 | 1965-06-10 | Socaty Soc Fr | Process for the preparation of benzene dicarboxylic acids or their mixtures |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NL87148C (en) | |
| GB808566A (en) | 1959-02-04 |
| NL190932A (en) | |
| FR1145168A (en) | 1957-10-23 |
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