DE1148990B - Process for the production of carboxylic acids from olefins, carbon oxide and water - Google Patents
Process for the production of carboxylic acids from olefins, carbon oxide and waterInfo
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Description
Es ist bereits seit längerer Zeit bekannt, Carbonsäuren durch Umsetzung von Olefinen mit Kohlenoxyd und Wasser in Gegenwart von verschiedenen Katalysatoren herzustellen. Als geeigneter Katalysator wurde für diese Synthese in verschiedenen Literaturstellen auch Phosphorsäure genannt (vgl. z. B. UIlmanns »Enzyklopädie der technischen Chemie«, 3. Auflage, Bd. 5 [1954], S. 121, letzter Absatz, und S. 137, Abs. 3 mit Tabelle).It has been known for a long time to produce carboxylic acids by reacting olefins with carbon monoxide and to produce water in the presence of various catalysts. As a suitable catalyst Phosphoric acid was also mentioned for this synthesis in various references (cf. e.g. UIlmanns "Encyclopedia of Industrial Chemistry", 3rd edition, Vol. 5 [1954], p. 121, last paragraph, and P. 137, para. 3 with table).
Für die Reaktion der Olefine mit Kohlenoxyd und Wasser sind in der genannten Tabelle sechsundzwanzig britische undUSA.-Patentschriften aufgeführt, von denen in sieben als Katalysator Phosphorsäure, und zwar mit einer Ausnahme immer auf Aktivkohle, genannt ist. Im übrigen soll bei diesem Verfahren bei sehr hohem Druck, praktisch bei 200 bis 1000 at, und Temperaturen über 100° C, praktisch bei 200 bis 4000C, gearbeitet werden. Dies geht beispielsweise auch aus dem Buch von M. J. As tie, »The Chemistry of Petrochemicals« [1956], S. 85, letzter Absatz, hervor.Twenty-six British and United States patents are listed in the table mentioned for the reaction of olefins with carbon monoxide and water, seven of which are named phosphoric acid as the catalyst, with one exception always on activated carbon. Incidentally, in this method should at very high pressure, practically at 200 to 1000, and temperatures are worked over 100 ° C, practically at 200 to 400 0 C. This is also evident, for example, from the book by MJ As tie, "The Chemistry of Petrochemicals" [1956], p. 85, last paragraph.
Nicht nur in »Ullmanns Enzyklopädie«, sondern auch in Houben—Weyl, »Methoden der organischen Chemie«, 4. Auflage, Bd. IV/2 [1955], S. 375/376, wird dieses Verfahren als technisch bedeutungslos gekennzeichnet.Not only in “Ullmann's Encyclopedia”, but also in Houben-Weyl, “Methods of organic Chemistry ", 4th edition, Vol. IV / 2 [1955], p. 375/376, this process becomes technically meaningless marked.
Ein grundsätzlich anderes Verfahren ist in den Zeitschriften »Brennstoff-Chemie«, Bd. 36 [1955], S. 321 bis 328, »Fette, Seifen, Anstrichmittel«, Bd. 59 [1957], S. 493 bis 498, und in der deutschen Patentschrift 942 987 beschrieben. Nach diesem Verfahren kommt es in erster Linie darauf an, daß man bei der wesentlichen Synthesestufe, nämlich der Anlagerung des Kohlenoxyds an das Olefin, in Abwesenheit von freiem, d. h. chemisch nicht gebundenem Wasser arbeitet. Dementsprechend verwendet man als Katalysatoren theoretisch solche, die weniger Wasser enthalten als die Verbindungen SO3 · 2H2O und BF3 · 2H2O, d. h. also mindestens 9O°/oige Schwefelsäure, wasserfreien Fluorwasserstoff allein oder unter Zusatz vonBortrifluorid, ferner Monooxyfluoborsäure allein oder ihre komplexen Gemische mit Phosphorsäure bzw. Schwefelsäure. Erst nach Beendigung des Kohlenoxydeinbaus, wobei sich ein Zwischenprodukt bildet, wird Wasser zugesetzt, das eine Trennung des Umsetzungsprodüktes in den Katalysator und eine organische, die Carbonsäure enthaltende Schicht ermöglicht. A fundamentally different process is described in the journals "Fuel-Chemistry", Vol. 36 [1955], pp. 321 to 328, "Fette, Seifen, Anstrichmittel", Vol. 59 [1957], pp. 493 to 498, and in the German patent specification 942 987 described. In this process it is primarily important that the essential synthesis stage, namely the addition of the carbon oxide to the olefin, is carried out in the absence of free, ie chemically unbound, water. Accordingly, the theoretical catalysts used are those which contain less water than the compounds SO 3 · 2H 2 O and BF 3 · 2H 2 O, ie at least 90% sulfuric acid, anhydrous hydrogen fluoride alone or with the addition of boron trifluoride, and also monooxyfluoboric acid alone or their complex mixtures with phosphoric acid or sulfuric acid. Only after completion of the carbon oxide incorporation, with an intermediate product being formed, is water added, which enables the conversion product to be separated into the catalyst and an organic layer containing the carboxylic acid.
Nach diesem Verfahren können verhältnismäßig niedrige Temperaturen von 0 bis 70° C und ein Druck von 1 bis 100 at angewandt werden. Soweit ein höherer Druck angewandt wird, dient dies zur Ver-Verfahren zur HerstellungAccording to this method, relatively low temperatures of 0 to 70 ° C and a pressure from 1 to 100 at can be applied. As far as a higher pressure is applied, this is used for the Ver process for the production
von Carbonsäuren aus Olefinen,of carboxylic acids from olefins,
Kohlenoxyd und WasserCarbon dioxide and water
Anmelder:Applicant:
Studiengesellschaft Kohle m.b.H.,
Mülheim/Ruhr, Kaiser-Wilhelm-Platz 1Study Society Coal mbH,
Mülheim / Ruhr, Kaiser-Wilhelm-Platz 1
Dr. Herbert Koch und Dr. Karl Erich Möller,Dr. Herbert Koch and Dr. Karl Erich Möller,
Mülheim/Ruhr,
sind als Erfinder genannt wordenMülheim / Ruhr,
have been named as inventors
hinderung der Wanderung der Methylgruppe und zur Unterdrückung der Dimerisation.preventing the migration of the methyl group and suppressing dimerization.
In der deutschen Patentschrift 972291, die die Durchführung dieser Synthese mit Monooxyfluoborsäure oder deren kein freies Wasser enthaltenden komplexen Verbindungen mit Phosphorsäure oder Schwefelsäure zum Gegenstand hat, heißt es auf S. 3, Zeilen 18 bis 20: »Konzentrierte Phosphorsäure allein angewandt erweist sich hingegen als völlig inaktiv«.In German patent specification 972291, which carried out this synthesis with monooxyfluoboric acid or their complex compounds containing phosphoric acid or containing no free water Sulfuric acid, it says on page 3, lines 18 to 20: “Concentrated phosphoric acid alone applied, however, proves to be completely inactive «.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daßIt has now surprisingly been found that
im Gegensatz zu dieser früheren Feststellung auch Phosphorsäure allein für bestimmte Olefine als Katalysator verwendet werden kann, wenn ganz bestimmte Bedingungen eingehalten werden. Diese Bedingungen liegen im allgemeinen in bezug auf die Reaktionstemperatur über den Bedingungen der in Deutschland entwickelten Verfahren mit anderen Katalysatoren, aber wesentlich, und zwar auch hinsichtlich des Druckes, unterhalb der praktisch verwendeten Bedingungen des in Amerika entwickelten Verfahrens, das technisch ohne Bedeutung geblieben ist.in contrast to this earlier statement, phosphoric acid alone also acts as a catalyst for certain olefins can be used if very specific conditions are met. These conditions are generally with respect to the reaction temperature above the conditions of in Germany developed processes with other catalysts, but essentially, also with regard to of pressure, below the practically used conditions of that developed in America Process that has remained technically insignificant.
Entscheidend für die erfolgreiche Durchführung der Carbonsäuresynthese mit Phosphorsäure allein als Katalysator ist genauso wie bei den zuletzt erwähnten bekannten Verfahren, daß man die Anlagerung des Kohlenoxyds an das Olefin in Abwesenheit von freiem Wasser durchführt, d. h. mit einer Phosphorsäure arbeitet, die weniger Wasser enthält, als der Verbindung P2 O5-5 H2 O entspricht. Dementsprechend muß mindestens 9O°/oige, vorzugsweise 95 bis 100°/»ige Orthophosphorsäure oder deren noch wasserarmere Derivate, wie Pyrophorsphorsäure bzw. höhere Polyphosphorsäuren oder deren Gemische,For the successful implementation of the carboxylic acid synthesis with phosphoric acid alone as a catalyst, as in the case of the last-mentioned known processes, it is important that the addition of the carbon oxide to the olefin is carried out in the absence of free water, ie working with a phosphoric acid which contains less water than the compound P 2 O 5 -5 H 2 O corresponds. Accordingly, at least 90%, preferably 95 to 100%, orthophosphoric acid or its even lower water derivatives, such as pyrophoric acid or higher polyphosphoric acids or mixtures thereof,
309 597/333309 597/333
verwendet werden. (Über die Zusammensetzung der kondensierten Phosphorsäuren vgl. »Chemical Reviews«, Bd. 58, S. 324 [1958].)be used. (For the composition of the condensed phosphoric acids, see »Chemical Reviews ", Vol. 58, p. 324 [1958].)
Die beim Arbeiten mit Phosphorsäure erforderliehen Temperaturen liegen im allgemeinen höher als bei Verwendung der bei den zuletzt genannten bekannten Verfahren bevorzugten Katalysatoren. Man arbeitet bei Temperaturen von etwa 50 bis 150° C, wobei aber der höhere Bereich im Hinblick auf die schon erheblich werdenden Korrosionserscheinungen möglichst vermieden wird. Das Optimum mit Bezug auf Synthesebedingungen einerseits und Vermeidung von Korrosionserscheinungen andererseits wird bei einer Temperatur von 75 bis 95° C erreicht.The temperatures required when working with phosphoric acid are generally higher than when using the catalysts preferred in the known processes mentioned last. Man operates at temperatures of about 50 to 150 ° C, but the higher range in terms of the corrosion phenomena that are already becoming significant are avoided as far as possible. The optimum with reference on synthesis conditions on the one hand and avoidance of corrosion phenomena on the other hand is at a temperature of 75 to 95 ° C is reached.
Was den Kohlenoxyddruck betrifft, so kann man bei einem Druck von 1 bis 250 at arbeiten, vorzugsweise werden 10 bis 100 at angewandt.As far as the carbon oxide pressure is concerned, a pressure of 1 to 250 atmospheres can be used, preferably 10 to 100 at are applied.
Das Mengenverhältnis zwischen Olefin und Phosphorsäure muß bei dem Verfahren so gewählt werden, daß auf 1 Mol Olefin mindestens 1 Mol Phosphorsäure angewandt wird. Im allgemeinen wird man mehr als 2MoI, vorzugsweise 4 bis 8 Mol Phorsphorsäure je 1 Mol Olefin verwenden. Es kann aber in bestimmten Fällen vorteilhaft sein, sogar noch mehr Phosphorsäure anzuwenden.The quantitative ratio between olefin and phosphoric acid must be chosen in the process that at least 1 mole of phosphoric acid is applied to 1 mole of olefin. Generally will one uses more than 2 mol, preferably 4 to 8 mol of phosphoric acid per 1 mol of olefin. It can but in certain cases it may be advantageous to use even more phosphoric acid.
Unter diesen Bedingungen können bestimmte Olefine mit zufriedenstellenden bis sehr günstigen Ergebnissen hi Carbonsäuren übergeführt werden. Es handelt sich dabei um Olefine mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen, wobei es ziemlich gleichgültig ist, ob sie gerad-, verzweigtkettig oder cyclisch sind. Gute bis sehr gute Ergebnisse werden mit Normalolefinen mit 5 bis 10 Kohlenstoffatomen, verzweigten Olefinen dieses Kohlenstoffzahlbereiches, z. B. 2-Methylpenten-1 und Trimerpropen, und mit cyclischen Ölefinen, z. B. Oktalin oder Cyclododekatrien, erreicht.Under these conditions certain olefins can be produced with satisfactory to very favorable results hi carboxylic acids are converted. These are olefins with 5 to 12 carbon atoms, it doesn't really matter whether they are straight, branched or cyclic. Good up Very good results are obtained with normal olefins with 5 to 10 carbon atoms, branched olefins this carbon number range, e.g. B. 2-methylpentene-1 and trimerpropene, and with cyclic olefins, e.g. B. octaline or cyclododecatriene achieved.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den besonderen Vorteil, daß das Reaktionsgemisch sich nach beendeter Kohlenoxydanlagerung von selbst in zwei Schichten trennt, von denen die obere die gewünschten Carbonsäuren enthält. Die untere Schicht ist der Katalysator, der wieder in den Prozeß zurückgeführt wird.The inventive method offers the particular advantage that the reaction mixture after the end of the carbon dioxide deposition, it separates itself into two layers, the upper one of which is the desired one Contains carboxylic acids. The lower layer is the catalyst, which is fed back into the process will.
Durch die bei Verwendung von konzentrischer Phosphorsäure als Katalysator nach dem Kohlenoxydeinbau ohne Zugabe von Wasser von selbst eintretende Schichtentrennung unterscheidet sich diese Arbeitsweise ganz entscheidend vom Arbeiten mit den früher beanspruchten Katalysatoren, die sich aus dem Umsetzungsprodukt erst nach Zugabe von Wasser wieder abscheiden lassen.By using concentric phosphoric acid as a catalyst after the carbon dioxide has been incorporated delamination which occurs naturally without the addition of water differs Working method very much from working with the previously claimed catalysts that result from only allow the reaction product to separate out again after adding water.
Die konzentrierte Phosphorsäure ist unter den erfindungsgemäßen Bedingungen der Carbonsäuresynthese befähigt, das in ihr chemisch gebundene Wasser zur Bildung der Carbonsäuren abzugeben, die dann im Reaktionsprodukt nicht mehr an die Phosphorsäure gebunden vorliegen.The concentrated phosphoric acid is under the conditions according to the invention of the carboxylic acid synthesis capable of releasing the chemically bound water in it to form the carboxylic acids that are then no longer bound to the phosphoric acid in the reaction product.
Die Abgabe von chemisch gebundenem Wasser wird bei dem konzentrierten Phosphorsäurekatalysator ermöglicht durch den teilweisen Übergang von Orthophosphorsäure in die wasserärmere Pyrophosphorsäure bzw. in noch höhermolekulare Polyphosphorsäuren. The release of chemically bound water is with the concentrated phosphoric acid catalyst made possible by the partial transition from orthophosphoric acid to pyrophosphoric acid, which is less watery or even higher molecular weight polyphosphoric acids.
Man muß dem Reaktionssystem natürlich auch bei der erfindungsgemäßen neuen Arbeitsweise die zur Bildung der Carbonsäuren stöchiometrisch erforderliche Menge Wasser zuführen. Dies läßt sich auf verschiedene Weise und zu verschiedenen Zeitpunkten verwirklichen, z. B. kann die Zugabe des Wassers vorteilhaft nach beendetem Einbau des Kohlenoxyds erfolgen, weil dadurch die Schichtentrennung noch begünstigt wird.Of course, the reaction system must also be used in the new procedure according to the invention Formation of the carboxylic acids Add stoichiometrically required amount of water. This can be broken down into various Realize in a manner and at different times, e.g. B. can add the water advantageously take place after the completion of the incorporation of the carbon monoxide, because this still separates the layers is favored.
Ein weiterer besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man wegen dieser leicht erfolgenden Schichtentrennung auch einstufig arbeiten kann, was im Hinblick auf eine vollkontinuierliche Durchführung des Prozesses wichtig ist. Man arbeitet in diesem Falle so, daß man für die Synthese einen Katalysator verwendet, der einen der umzusetzenden Olefinmenge entsprechenden höheren Phosphorpentoxydgehalt besitzt. Man führt dann während der Reaktion zusammen mit dem Olefin oder auch getrennt davon diejenige Menge Wasser ein, die für die Bildung der Carbonsäure stöchiometrisch erforderlich ist.Another particular advantage of the method according to the invention is that because of this easy separation of layers can also work in one stage, which is important with regard to a fully continuous implementation of the process is. In this case, the procedure is to use a catalyst for the synthesis which is one of the the amount of olefin to be converted has a corresponding higher phosphorus pentoxide content. One then leads that amount of water during the reaction together with the olefin or also separately therefrom a, which is stoichiometrically required for the formation of the carboxylic acid.
Die Schichtentrennung kann auch durch Zusatz von niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffen, z. B. von technischen Hexan, als Verdünnungsmittel begünstigt werden.The separation of the layers can also be achieved by adding low-boiling hydrocarbons, e.g. B. from technical hexane, are favored as a diluent.
Außer dieser leichten Abtrennbarkeit der Phosphorsäure ist deren vergleichsweise geringer Preis ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens. Allerdmgs kommen dessen Vorteile nur dann voll zur Geltung, wenn man das Material der Reaktionsgefäße und die Temperatur derart aufeinander abstimmt, daß keine nennenswerte Korrosion auftritt.Besides this easy separability of phosphoric acid, its comparatively low price is one of the reasons another advantage of the new process. However, its advantages only come into their own when if the material of the reaction vessels and the temperature are coordinated in such a way that none significant corrosion occurs.
In einen 5-l-V4A-Autoklav mit magnetischer Rührung, der mit 985 cm3 (= 19 Mol) 100%iger Phosphorsäure beschickt war und unter einem CO-Druck von 100 at stand, wurden bei einer Temperatur von 85 bis 90° C innerhalb von IV2 Stunden 336 g (4 Mol) Hexen-1, verdünnt mit 750 cm3 technischem η-Hexan, eingespritzt. Nach insgesamt 8 Stunden wurde das Reaktionsgemisch mit weiteren 500 cm3 η-Hexan und der zur Bildung der Carbonsäure stöchiometrisch erforderlichen Menge Wasser (3 Mol bei 75% Ausbeute) versetzt, wobei sich der Katalysator vollständig abtrennte.In a 5 l V4A autoclave with magnetic stirring, which was charged with 985 cm 3 (= 19 mol) of 100% phosphoric acid and was under a CO pressure of 100 atm, were at a temperature of 85 to 90 ° C 336 g (4 mol) of 1-hexene, diluted with 750 cm 3 of technical η-hexane, were injected within IV2 hours. After a total of 8 hours, the reaction mixture was admixed with a further 500 cm 3 of η-hexane and the amount of water stoichiometrically required to form the carboxylic acid (3 mol at 75% yield), the catalyst being completely separated off.
Aus der organischen Schicht wurden 371 g Carbonsäuren über ihre Alkalisalze isoliert. Dabei handelte es sich, wie eine Feinfraktionierung ergab, um 87 °/o C7-Säuren (Kp.2O 110 bis 112° C) und 13 % C13-Säuren (Kp.2o 170 bis 180° C)3 entsprechend einer Gesamtausbeute von 74°/», bezogen auf das eingesetzte Olefin. Der abgetrennte Katalysator wurde mit gleichem Erfolg für drei weitere Versuche verwendet.371 g of carboxylic acids were isolated from the organic layer via their alkali salts. As a fine fractionation showed, these were 87 % C 7 acids (b.p. 2O 110 to 112 ° C.) and 13% C 13 acids ( b.p. 20 170 to 180 ° C.) 3, corresponding to a total yield of 74 ° / », based on the olefin used. The separated catalyst was used for three further experiments with equal success.
a) Unter den im Beispiel 1 beschriebenen Versuchsbedingungen wurden unter Verwendung von 985 cm3 lOOVoiger Phosphorsäure 392 g (4MoI) Heptan-1 umgesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde mit 500 cm3 technischem Hexan verdünnt, um die Schichtentrennung zu begünstigen. Nach Abtrennung des Katalysators wurden bei der Aufarbeitung über die Alkalisalze 437 g Carbonsäuren erhalten. Diese bestanden auf Grund der Säurezahl (SZ = 363) zu mehr als 90 % aus C8-Säuren (berechnete SZ = 389), entsprechend einer Gesamtausbeute von 77 %, bezogen auf das eingesetzte Olefin. Der abgetrennte Katalysator, dem das zur Carbonsäurebildung entzogene Wasser wieder zugeführt wurde, diente unter den gleichen Bedingungen noch für vier weitere Ansätze, ohne daß sich seine Aktivität verminderte.a) Under the experimental conditions described in Example 1, 392 g (4MoI) of 1-heptane were reacted using 985 cm 3 of 100% phosphoric acid. The reaction mixture was diluted with 500 cm 3 of technical grade hexane in order to promote the separation of the layers. After the catalyst had been separated off, 437 g of carboxylic acids were obtained in the work-up via the alkali metal salts. Due to the acid number (AN = 363), more than 90% of these consisted of C 8 acids (calculated AN = 389), corresponding to a total yield of 77%, based on the olefin used. The separated catalyst, from which the water removed for the formation of carboxylic acid was fed back, was used under the same conditions for four further batches without its activity being reduced.
b) Die Umsetzung von 1 Mol Heptan-1 mit 1104 g eines Katalysators der Zusammensetzung 4 H3PO4 · 4 H4P2O7 (entsprechend einem P2O3-Gehalt von 77,2%) unter den gleichen Bedingungen wie unter a) führte zu einer Ausbeute an Carbonsäuren von 520Zo, bezogen auf die Menge an eingesetztem Olefin.b) The reaction of 1 mole of heptane-1 with 1104 g of a catalyst of the composition 4 H 3 PO 4 · 4 H 4 P 2 O 7 (corresponding to a P 2 O 3 content of 77.2%) under the same conditions as under a) led to a yield of carboxylic acids of 52 0 Zo, based on the amount of olefin used.
Man arbeitete wie im Beispiel 1, setzte jedoch als Ausgangsmaterial eine Cc-C8-Fraktion eines olefinreichen Spaltproduktes ein, das vorwiegend unverzweigte Olefine enthielt. Bei der Umsetzung von 400 g dieser Fraktion wurden nach Zugabe von 500 cm3 technischem η-Hexan zum Reaktionsgemisch und Abtrennung des Katalysators 390 g Carbonsäuren über ihre Alkalisalze isoliert. Sie bestanden zu 95 0Zo aus C7-, C8- und C9-Säuren, entsprechend einer Gesamtausbeute von 68 0Zo, bezogen auf die Menge an eingesetztem Olefin.The procedure was as in Example 1, but the starting material used was a C c -C 8 fraction of an olefin-rich cleavage product which predominantly contained unbranched olefins. During the conversion of 400 g of this fraction, after adding 500 cm 3 of technical-grade η-hexane to the reaction mixture and separating off the catalyst, 390 g of carboxylic acids were isolated via their alkali metal salts. They consisted of 95 0 Zo of C 7 , C 8 and C 9 acids, corresponding to a total yield of 68 0 Zo, based on the amount of olefin used.
Der abgetrennte Katalysator, dem das zur Carbonsäurebildung entzogene Wasser wieder zugeführt wurde, ließ sich unter völlig konstanten Bedingungen für fünf weitere Ansätze mit teilweise noch besserem Erfolg (Ansatz 6: 76 °/o Ausbeute) wieder verwenden. Die Abtrennung des Katalysators ließ sich durch kurzes Zentrifugieren wesentlich beschleunigen.The separated catalyst, to which the water removed for the formation of carboxylic acid is fed back was, under completely constant conditions for five further approaches with partially even better Success (batch 6: 76% yield) use again. The catalyst could be separated off speed up short centrifugation considerably.
In einen 21 fassenden V4A-Magnetrührautoklav wurden als Katalysator 500 cm3 (= 936 g) 100°Zoige Phosphorsäure eingefüllt und bei einem CO-Druck von 100 at und einer Temperatur von 140 bis 145° C 2 Mol (= 224 g) Okten-1 eingespritzt. Das nach einer Versuchszeit von 31Za Stunden erhaltene Reaktionsgemisch wurde mit 500 cm3 Leichtbenzin und der zur Carbonsäurebildung stöchiometrisch erforderlichen Menge Wasser (2 Mol) versetzt, wobei sich der Katalysator vollständig abtrennte. 500 cm 3 (= 936 g) of 100 ° C phosphoric acid were introduced into a V4A magnetic stirrer autoclave with a capacity of 21 and, at a CO pressure of 100 at and a temperature of 140 to 145 ° C, 2 mol (= 224 g) octene 1 injected. The reaction mixture obtained after a test period of 3 hours was Za 1 cm 3 mineral spirits and the stoichiometrically required amount of water for the formation of carboxylic acids (2 mol) was added with 500, wherein the catalyst is completely separated.
Aus der organischen Schicht wurden die entstandenen Carbonsäuren durch fraktionierte Destillation im Vakuum isoliert. Die Gesamtmenge betrug 226 g, davon entfielen 95 < >/o auf C9-Säuren (Kp.2O 139 bis 141° C) und 5% auf C17-Säuren. Die Gesamtausbeute, bezogen auf das eingesetzte Olefin, betrug 72 0Za.The carboxylic acids formed were isolated from the organic layer by fractional distillation in vacuo. The total amount was 226 g, of which 95 <> / o to C 9 acids (bp. 139 to 141 ° C 2O) and 5% on C 17 acids. The overall yield, based on the olefin used, was 72 0 Za.
Mit dem aus dem ersten Ansatz stammenden Katalysator wurden in einem weiteren Versuch unter den gleichen Bedingungen nochmals 2MoI Okten-1 mit Kohlenoxyd umgesetzt. Dabei konnten wieder Carbonsäuren in einer Ausbeute von 73 °/o isoliert werden.With the catalyst originating from the first batch were in a further experiment under the same conditions again 2MoI oct-1 with Carbon dioxide implemented. Carboxylic acids could again be isolated in a yield of 73% will.
Die Versuchsreihe wurde unter ständiger Wiederverwendung des Katalysators auf insgesamt fünf Versuche ausgedehnt, wobei bis zum Schluß immer gleich gute Ausbeuten erzielt wurden.The series of tests was carried out with constant reuse of the catalyst for a total of five tests extended, with equally good yields being achieved up to the end.
a) In einen 2-l-V4A-Magnetrührautoklav, der mit 620 cm3 100°Zoiger Phosphorsäure beschickt war, wurden bei einem CO-Druck von 200 at und einer Temperatur von 90 bis 100° C innerhalb von 40 Minuten 168 g (2 Mol) 2-Methylpenten-l, verdünnt mit 250 cm3 η-Hexan, eingespritzt. Nach insgesamt 5 Stunden wurde das Reaktionsgemisch mit 500 cm3 η-Hexan versetzt und nach Abtrennung des Katalysators wie üblich aufgearbeitet.a) In a 2-liter V4A magnetic stirrer autoclave charged with 620 cm 3 of 100 ° C phosphoric acid, 168 g (2 Mol) 2-methylpentene-1, diluted with 250 cm 3 η-hexane, injected. After a total of 5 hours, the reaction mixture was treated with 500 cm 3 of η-hexane and, after the catalyst had been separated off, worked up as usual.
An Carbonsäuren wurden 200 g isoliert. Sie bestanden zu 77 0Zo aus annähernd gleichen Anteilen
der beiden tertiären C7-Säuren α,α-Dimethylvalerinsäure
und a-Methyl-a-äthyl-buttersäure sowie zu 230Zo
aus C13-Säuren. Die Gesamtausbeute, bezogen auf das eingesetzte Olefin, betrug 810Zo.
Die Versuchsreihe wurde auf insgesamt vier Versuche ausgedehnt unter jeweiliger Wiederverwendung
des Katalysators, ohne daß dieser an Aktivität einbüßte. Das zur Carbonsäurebildung entzogene Wasser
wurde dem Katalysator dabei immer wieder zugeführt.200 g of carboxylic acids were isolated. They consisted of 77 0 Zo of approximately equal proportions of the two tertiary C 7 acids α, α-dimethylvaleric acid and a-methyl-a-ethyl-butyric acid and 23 0 Zo of C 13 acids. The overall yield, based on the olefin used, was 81 0 Zo.
The series of tests was extended to a total of four tests, each time reusing the catalyst without losing any of its activity. The water withdrawn for the formation of carboxylic acid was repeatedly fed to the catalyst.
ίο b) In einem weiteren Ansatz wurden mit 500 cm3 85flZoiger Phosphorsäure bei einer Temperatur von 90 bis 1000C und einem CO-Druck von 100 at 2MoI 2-Methylpenten-l umgesetzt. Nach insgesamt 6 Stunden Reaktionszeit wurden bei der üblichen Aufarbeirung über die Alkalisalze nur 53 g C7-Säuren = 200Zo, bezogen auf das eingesetzte Olefin, isoliert.ίο b) In another approach were 85 cm 3 fl Zoiger phosphoric acid at a temperature of 90 to 100 0 C and a CO pressure of 100 atm reacted 2MoI 2-methyl-pentene-l with the 500th After a total of 6 hours' reaction time, only 53 g of C 7 acids = 20 0 Zo, based on the olefin used, were isolated in the usual work-up using the alkali metal salts.
In einem 2-1-Magnetrührautoklav, der mit 620 cm3 1000Zoiger Phosphorsäure beschickt war, wurden bei einer Temperatur von 75 bis 85° C und einem CO-Druck von 50 at 0,5 Mol Oktalin, verdünnt mit 75 cm3 η-Hexan, umgesetzt. Nach Abtrennung des Katalysators wurden bei der Aufarbeitung über die Alkalisalze 67 g Dekalincarbonsäure-9 = 74 0Zo, bezogen auf das eingesetzte Olefin, isoliert.In a 2-1 magnetic stirrer autoclave which was charged with 620 cm 3 of 100 0 zoiger phosphoric acid, 0.5 mol of octalin, diluted with 75 cm 3 η, were at a temperature of 75 to 85 ° C. and a CO pressure of 50 at -Hexane, implemented. After the catalyst had been separated off, 67 g of decalincarboxylic acid-9 = 74 0 Zo, based on the olefin used, were isolated in the work-up via the alkali metal salts.
In einem zweiten Ansatz unter Wiederverwendung des aus dem ersten Ansatz abgetrennten Katalysators, dem das zur Carbonsäurebildung entzogene Wasser wieder zugeführt wurde, betrug die Ausbeute sogar 93 0Zo Cg-Säuren, bezogen auf 0,5 Mol eingesetztes Oktalin.In a second approach reusing the separated from the first approach catalyst, to which the extracted carboxylic acid to form water was supplied again, the yield was 93 even Zo 0 C g-acids, based on 0.5 mol of Oktalin.
Man arbeitete wie im Beispiel 6, setzte jedoch bei einer Temperatur von 80 bis 90° C und einem CO-Druck von 100 at als Olefin 2 Mol Cyclododekatrien-1,5,9, verdünnt mit 300 cm3 technischem n-Heptan, um. Das nach insgesamt 5 Stundemerhaltene Reaktionsgemisch wurde zur vollständigen Abtrennung des Katalysators mit IV2M0I Wasser versetzt und aus der organischen Schicht die Carbonsäuren über ihre Alkalisalze abgetrennt. Es konnten 256 g = 62 0Zo von bei Zimmertemperatur festen Monocar-The procedure was as in Example 6, but at a temperature of 80 to 90 ° C. and a CO pressure of 100 atm, the olefin was 2 mol of cyclododecatriene-1,5,9, diluted with 300 cm 3 of technical grade n-heptane. The reaction mixture obtained after a total of 5 hours was admixed with IV2MOI of water to completely separate off the catalyst, and the carboxylic acids were separated off from the organic layer via their alkali metal salts. 256 g = 62 0 zo of monocarbons solid at room temperature
4S bonsäuren der Summenformel C13H20O2 isoliert werden. Es handelt sich um ein Gemisch aus isomeren Perhydroacenaphthencarbonsäuren.4S organic acids with the empirical formula C 13 H 20 O 2 can be isolated. It is a mixture of isomeric perhydroacenaphthenecarboxylic acids.
Die Versuchsreihe wurde auf insgesamt sechs Versuche ausgedehnt unter jeweiliger Wiederverwendung des Katalysators, ohne daß dieser an Aktivität einbüßte. The test series was extended to a total of six tests with reuse in each case of the catalyst without losing any of its activity.
a) In einen 2-1-Magnetrührautoklav, der mit 500 cm3 1000Zoiger Phosphorsäure beschickt war, wurden bei einem CO-Druck von 100 at und einer Temperatur von 100° C innerhalb von 40 Minuten 252 g (2 Mol) Trimerpropen eingespritzt. Nach insgesamt 9 Stunden wurde das Reaktionsgemisch mit 500 cm3 technischem Hexan und zur vollständigen Abtrennung des Katalysators mit 1 Mol Wasser versetzt. Bei der Aufarbeitung der organischen Schicht über ihre Alkalisalze wurden 176 g C10-Säuren = 510Zo, bezogen auf das eingesetzte Olefin, isoliert. b) In einem zweiten Ansatz wurden bei einer Temperatur von 126° C weitere 2 Mol Trimerpropen in Gegenwart von 500 cm3 85°Zoiger Phosphorsäure bei einem CO-Druck von 100 at umgesetzt. Nach ins-a) In a 2-1-Magnetrührautoklav, 3 100 0 Zoiger phosphoric acid was charged with 500 cm, were at at a CO pressure of 100 and injected at a temperature of 100 ° C over 40 minutes 252 g (2 mol) of trimeric . After a total of 9 hours, the reaction mixture was admixed with 500 cm 3 of technical grade hexane and, in order to separate off the catalyst completely, with 1 mol of water. When the organic layer was worked up via its alkali metal salts, 176 g of C 10 acids = 51 0 Zo, based on the olefin used, were isolated. b) In a second batch, a further 2 moles of trimerpropene were reacted at a temperature of 126 ° C. in the presence of 500 cm 3 of 85 ° C. phosphoric acid at a CO pressure of 100 atm. After ins-
gesamt 8 Stunden wurde das Reaktionsgemisch wie üblich aufgearbeitet. Dabei konnten nur 21 g C10-Säuren = 6,1 */<>, bezogen auf das eingesetzte Olefin, isoliert werden. Der abgetrennte Katalysator war grün Der Versuch wurde auf 100 Stunden ausgedehnt, ohne daß der Katalysator an Aktivität einbüßte. Während dieser Versuchszeit wurden aus insgesamt 21kg (entsprechend 250MoI) 2-Metylpenten-lThe reaction mixture was worked up as usual for a total of 8 hours. Only 21 g of C 10 acids = 6.1 * / <>, based on the olefin used, could be isolated. The separated catalyst was green. The experiment was extended to 100 hours without the catalyst losing any of its activity. During this test period, a total of 21kg (corresponding to 250MoI) were converted into 2-methylpentene-1
gefärbt, eine Erscheinung, die auf starke Korrosion 5 19,5 kg C7-Säuren und 2,5 kg C13-Säuren erhalten, schließen läßt.colored, a phenomenon which suggests strong corrosion 5 19.5 kg of C 7 acids and 2.5 kg of C 13 acids.
Bei einem weiteren Versuch wurde als Olefin 2-Methylpenten-l in einer kontinuierlichen einstufigen Arbeitsweise umgesetzt. Das zylindrische Reaktionsgefäß, bestehend aus V4A-Stahl und ausgerüstet mit einem wirksamen Magnetrührer, hatte ein Fassungsvermögen von 51 und besaß am Boden Bohrungen mit Ventilen zur Zuführung des Katalysators und zum Einspritzen von Olefin und Wasser. In der oberen Hälfte des elektrisch beheizten Druckgefäßes war ein weiteres Ventil angebracht, aus dem das Reaktionsgemisch während des Versuchs laufend abgezogen werden konnte, wobei im Autoklav eine Flüssigkeitsmenge von etwa 3,51 aufrechterhalten wurde.In another attempt, 2-methylpentene-1 was used as the olefin in a continuous single-stage Working method implemented. The cylindrical reaction vessel, made of V4A steel and equipped with an effective magnetic stirrer, had a capacity of 51 and had holes in the bottom with valves for feeding the catalyst and for injecting olefin and water. In the upper Half of the electrically heated pressure vessel was fitted with another valve from which the Reaction mixture could be continuously withdrawn during the experiment, with one in the autoclave Fluid amount of about 3.51 was maintained.
Der Versuch wurde bei einem auf 80 at konstant gehaltenen Kohlenoxyddruck und einer Temperatur von 85 bis 90° C durchgeführt. Der in dem System zirkulierende Katalysator hatte einen Phosphorpentoxydgehalt von74'°/o und entsprach einer Zusammensetzung von 6H3PO4- IH4P2O7. Die Menge des dem Reaktionsgefäß mittels einer Druckförderpumpe stündlich zugeführten Katalysators betrug etwa 11, entsprechend etwa 20 Mol Katalysator der angegebenen Zusammensetzung. Gleichzeitig wurden je Stunde 210 g (entsprechend 2,5 Mol) 2-Methylpenten-l, verdünnt mit 400 cm3 technischem η-Hexan, eingespritzt. Die Menge des gleichzeitig zugeführten Wassers betrug 36 g (2 Mol).The experiment was carried out with the carbon dioxide pressure kept constant at 80 atm and a temperature of 85 to 90.degree. The catalyst circulating in the system had a phosphorus pentoxide content of 74% and had a composition of 6H 3 PO 4 - IH 4 P 2 O 7 . The amount of catalyst fed hourly to the reaction vessel by means of a pressure feed pump was about 11, corresponding to about 20 mol of catalyst of the specified composition. At the same time, 210 g (corresponding to 2.5 mol) of 2-methylpentene-1, diluted with 400 cm 3 of technical-grade η-hexane, were injected per hour. The amount of water supplied at the same time was 36 g (2 moles).
Das den zugeführten Mengen der Reaktionsteilnehmer entsprechende Reaktionsgemisch wurde aus dem Druckgefäß entnommen und in ein Absitzgefäß übergeführt, wo die Schichtentrennung erfolgte. Der als untere Schicht anfallende Katalysator wurde wieder in den Prozeß zurückgefühlt, während die obere organische Schicht auf die Carbonsäuren aufgearbeitet wurde. Diese Aufarbeitung erfolgte in der üblichen Weise über die Alkalisalze. Die Ausbeute an Carbonsäuren, bezogen auf das eingesetzte Olefin, betrug im Durchschnitt 80 %> der Theorie. Auf Grund des Ergebnisses der Feinfraktionierung bestand das erhaltene Carbonsäuregemisch zu 75 % aus tertiären C7-Säuren und zu 25 % aus C13-Säuren.The reaction mixture corresponding to the added amounts of the reactants was removed from the pressure vessel and transferred to a sedimentation vessel, where the layers were separated. The catalyst obtained as the lower layer was fed back into the process, while the upper organic layer was worked up to the carboxylic acids. This work-up was carried out in the usual way using the alkali metal salts. The yield of carboxylic acids, based on the olefin used, was on average 80% greater than theory. On the basis of the result of the fine fractionation, the carboxylic acid mixture obtained consisted of 75% tertiary C 7 acids and 25% of C 13 acids.
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