DE1117581B - Process for the production of epoxies - Google Patents
Process for the production of epoxiesInfo
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-
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Epoxyden aus äthylenisch ungesättigten organischen Verbindungen.The invention relates to a process for the production of epoxides from ethylenically unsaturated organic compounds Links.
Die Herstellung von Epoxyden durch Umsetzung äthylenisch ungesättigter Verbindungen mit einem Aldehydmonoperacylat ist bekannt. Diese Umsetzung kann durchgeführt werden, indem man eine Lösung des Aldehydmonoperacylates in einem inerten organischen Lösungsmittel, wie Aceton oder Essigsäure, mit der äthylenisch ungesättigten Verbindung bei einer Temperatur zwischen 25 und 2000C umsetzt, den bei der Epoxydation entstehenden Aldehyd aus dem Reaktionsgemisch entfernt und das Epoxyd dann durch fraktionierte Destillation aus der Reaktionsmischung gewinnt. The production of epoxides by reacting ethylenically unsaturated compounds with an aldehyde monoperacylate is known. This reaction can be carried out by reacting a solution of the Aldehydmonoperacylates in an inert organic solvent such as acetone or acetic acid, with the ethylenically unsaturated compound at a temperature between 25 and 200 0 C, the formed during the epoxidation aldehyde from the reaction mixture removed and the epoxide is then recovered from the reaction mixture by fractional distillation.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Epoxyden äthylenisch ungesättigter Verbindungen unter Verwendung von Aldehydmonoperacylaten vorgeschlagen, welches bessere Ausbeuten an Epoxyden als das bekannte Verfahren liefert.According to the present invention, a process for the preparation of epoxides is ethylenically unsaturated Compounds using aldehyde monoperacylates have been proposed which have better yields of epoxides than the known Procedure supplies.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Epoxyden durch Umsetzung einer äthylenisch ungesättigten organischen Verbindung, die mindestens 3 Kohlenstoffatome im Molekül enthält, mit dem Monoperacylat eines niedrigmolekularen, aliphatischen Aldehyds in flüssigem Zustand bei einer Temperatur zwischen 25 und 200° C, vorzugsweise in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels und zweckmäßig unter Entfernung des bei der Epoxydation frei werdenden Aldehyds aus dem Reaktionsgemisch, ist nun dadurch gekennzeichnet, daß man die Epoxydation in Gegenwart einer Lewis-Säure oder einer Lewis-Base als Katalysator durchführt.The inventive method for the production of epoxies by converting an ethylenic unsaturated organic compound containing at least 3 carbon atoms in the molecule with the Monoperacylate of a low molecular weight, aliphatic aldehyde in the liquid state at a temperature between 25 and 200 ° C, preferably in the presence of an inert organic solvent and expedient with removal of the aldehyde released during the epoxidation from the reaction mixture now characterized in that the epoxidation in the presence of a Lewis acid or a Lewis base performs as a catalyst.
Erfindungsgemäß können viele äthylenisch ungesättigte organische Verbindungen, die mindestens 3 Kohlenstoffatome im Molekül enthalten, epoxydiert werden. Geeignete Ausgangsverbindungen sind z. B. Olefine, ungesättigte Aldehyde, Ketone oder Carbonsäuren, -ester, Alkohole, Äther und halogenierte Kohlenwasserstoffe, die äthylenisch ungesättigte Bindungen enthalten. Das Verfahren ist besonders geeignet zur Epoxydierung von Propylen, Butylenen, Pentenen, Hexenen, Heptenen, Octenen, Butadien und Styrol.According to the invention, many ethylenically unsaturated organic compounds that at least Containing 3 carbon atoms in the molecule, are epoxidized. Suitable starting compounds are, for. B. Olefins, unsaturated aldehydes, ketones or carboxylic acids, esters, alcohols, ethers and halogenated Hydrocarbons that contain ethylenically unsaturated bonds. The method is particularly suitable for the epoxidation of propylene, butylenes, pentenes, hexenes, heptenes, octenes, butadiene and Styrene.
Bevorzugt werden die Monoperacetate oder Monoperpropionate der niedrigmolekularen aliphatischen Aldehyde, insbesondere das Acetaldehydmonoperacetat oder Propionaldehydmonoperpropionat verwendet.The monoperacetates or monoperpropionates of the low molecular weight aliphatic are preferred Aldehydes, especially acetaldehyde monoperacetate or propionaldehyde monoperpropionate, are used.
Die Umsetzung des Aldehydmonoperacylates mit der äthylenisch ungesättigten Verbindung wird vorzugsweise in Gegenwart eines zur Herstellung desThe reaction of the aldehyde monoperacylate with the ethylenically unsaturated compound is preferred in the presence of a for the production of the
Verfahren zur Herstellung von EpoxydenProcess for the production of epoxies
Anmelder:Applicant:
The Distillers Company Limited,
Edinburgh (Großbritannien)The Distillers Company Limited,
Edinburgh (Great Britain)
Vertreter: Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,Representative: Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,
Dipl.-Ing. G. E. M. DannenbergDipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg
und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,and Dr. V. Schmied-Kowarzik, patent attorneys,
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39Frankfurt / M., Große Eschenheimer Str. 39
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 10. Januar 1957 (Nr. 933/57)Claimed priority:
Great Britain of January 10, 1957 (No. 933/57)
John Bentley Williamson, Epsom, SurreyJohn Bentley Williamson, Epsom, Surrey
(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden(Great Britain),
has been named as the inventor
Monoperacylates geeigneten Lösungsmittels, insbesondere Essigsäure, durchgeführt. Die Umsetzungstemperatur, bei welcher gute Ausbeuten erhalten werden, liegt vorzugsweise zwischen 40 und 120°C. In jedem Fall wird die optimale Epoxydationstemperatur, die durch die Art der zu oxydierenden Verbindung bestimmt wird, in einem Vorversuch ermittelt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird eine kalte Lösung des Aldehydmonoperacylates in die erhitzte Reaktionsmischung der äthylenisch ungesättigten Verbindung eingeführt.Monoperacylates suitable solvent, especially acetic acid, carried out. The reaction temperature at which good yields are obtained is preferably between 40 and 120 ° C. In any case, the optimal epoxidation temperature, which is determined by the type of compound to be oxidized, determined in a preliminary test. According to a preferred embodiment, a cold solution of the aldehyde monoperacylate is added to the heated Introduced reaction mixture of the ethylenically unsaturated compound.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Katalysatoren sind Säuren oder Basen, wobei gemäß der Annahme von Brönsted, Lowry und Lewis (siehe Journal of the Franklin Institute, Philadelphia, Bd. 226, S. 293 bis 313) Säuren Verbindungen, die ein Proton aus dem Molekül abgeben, und Basen Verbindungen, die ein Proton im Molekül aufnehmen können, sind. Beispiele für in essigsaurer Lösung verwendbare saure Katalysatoren sind organische und anorganische Säuren, die stärker als Essigsäure sind, wie Ameisensäure und Schwefelsäure, und saure Salze, wie Ferrichlorid. Beispiele für in Essigsäurelösung verwendbare basische Katalysatoren sind Ammoniak, tertiäre, organische Amine, wie Pyridin, Alkalisalze schwacher organischer und anorganischer Säuren, Erdalkalisalze schwacher organischer und anorganischer Säuren und die Oxyde, Hydroxyde, Carbonate nnd Bicarbonate dieser Metalle, die in Gegenwart vonThe catalysts used in the process according to the invention are acids or bases, according to the assumption of Brönsted, Lowry and Lewis (see Journal of the Franklin Institute, Philadelphia, Vol. 226, pp. 293 to 313) Acid compounds that release a proton from the molecule, and base compounds, that can accommodate a proton in the molecule are. Examples of those which can be used in acetic acid solution acidic catalysts are organic and inorganic acids that are stronger than acetic acid, such as formic acid and sulfuric acid, and acid salts such as ferric chloride. Examples of in acetic acid solution basic catalysts that can be used are ammonia, tertiary organic amines, such as pyridine, and alkali salts weak organic and inorganic acids, alkaline earth salts of weak organic and inorganic acids Acids and the oxides, hydroxides, carbonates, and bicarbonates of these metals, which in the presence of
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Essigsäure leicht das entsprechende Metallacetat liefern.Acetic acid easily provides the corresponding metal acetate.
Die optimale Katalysatorkonzentration ist abhängig von der Art des einzelnen Katalysators. Für Natriumacetat ist der geeignete Konzentrationsbereich etwa 0,001 bis 1,0 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 0,005 bis 0,1 Gewichtsprozent, bezogen auf die Reaktionsmischung. The optimum catalyst concentration depends on the type of individual catalyst. For sodium acetate the suitable concentration range is about 0.001 to 1.0 weight percent, preferably from 0.005 to 0.1 percent by weight, based on the reaction mixture.
Bei Verwendung eines sauren Katalysators soll die Katalysatorkonzentration gering sein, damit eine nennenswerte Reaktion zwischen dem hergestellten Epoxyd und der bei der Epoxydierung ebenfalls gebildeten Carbonsäure, wie z. B. Essigsäure, vermieden wird.When using an acidic catalyst, the catalyst concentration should be low so that a notable reaction between the epoxy produced and that also formed during the epoxidation Carboxylic acid, e.g. B. acetic acid is avoided.
Die Epoxydierung wird vorzugsweise mit einem Überschuß der äthylenisch ungesättigten Verbindung durchgeführt. Wird Acetaldehydmonoperacetat als Epoxydationsmittel verwendet, so werden bei der Umsetzung neben dem Epoxyd noch Acetaldehyd und Essigsäure gebildet. Der Acetaldehyd wird zweckmäßig sofort nach seiner Bildung aus der Reaktionsmischung kontinuierlich, z. B. durch Destillation oder Extraktion mit einem Lösungsmittel, entfernt.The epoxidation is preferably carried out with an excess of the ethylenically unsaturated compound carried out. If acetaldehyde monoperacetate is used as an epoxidation agent, then in the implementation Acetaldehyde and acetic acid were formed in addition to the epoxide. The acetaldehyde becomes appropriate immediately after its formation from the reaction mixture continuously, e.g. B. by distillation or Extraction with a solvent.
Das Epoxyd kann aus der Reaktionsmischung in an sich bekannter Weise, z.B. durch fraktionierte Destillation und Kristallisation, gewonnen werden.The epoxide can be extracted from the reaction mixture in a manner known per se, e.g. by fractional distillation and crystallization.
Die erfindungsgemäß hergestellten Epoxyde sind wertvolle Zwischenprodukte zur Herstellung vieler anderer Stoffe, beispielsweise von Harzen und Schmiermitteln, sie können auch als Lösungsmittel, Weichmacher oder Schädlingsbekämpfungsmittel verwendet werden.The epoxides prepared according to the invention are valuable intermediates for the preparation of many other substances, for example from resins and lubricants, they can also act as solvents, plasticizers or pesticides are used.
Es ist zwar bekannt, daß äthylenisch ungesättigte Verbindungen durch Essigsäurelösungen von Peressigsäure und Natriumacetat epoxydiert werden können. Daraus konnte jedoch noch nicht abgeleitet werden, daß Natriumacetat bzw. Lewis-Basen allgemein auch bei der Verwendung von Monoperacylaten von aliphatischen Aldehyden zur Herstellung von Epoxyden geeignete Katalysatoren sind. Aus den nachfolgenden Beispielen können die erfindungsgemäß erzielbaren sehr hohen Ausbeuten entnommen werden. Weiterhin war es zweifellos auch sehr überraschend, daß Lewis-Säuren erfindungsgemäß als Katalysatoren brauchbar sind, da bekannt ist, daß saure Verbindungen leicht eine Spaltung von Epoxydringen bewirken.It is known that ethylenically unsaturated compounds by acetic acid solutions of peracetic acid and sodium acetate can be epoxidized. However, it could not yet be deduced from this be that sodium acetate or Lewis bases generally also when using monoperacylates of aliphatic aldehydes for the production of epoxides are suitable catalysts. From the following The very high yields achievable according to the invention can be seen in examples. Furthermore, it was undoubtedly also very surprising that Lewis acids were used as catalysts according to the invention are useful because it is known that acidic compounds readily cause cleavage of epoxy rings.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen das erfindungsgemäße Verfahren.The following examples illustrate the process of the invention.
Eine Acetaldehydmonoperacetat enthaltende Lösung wurde in bekannter Weise dadurch hergestellt, daß man bei einer Temperatur von etwa 3°C äquimolare Mengen von jeweils in Essigsäure gelöstem Acetaldehyd und Peressigsäure vermischte, so daß die Peroxydkonzentration der fertigen Lösung 2,7 Mol je Liter betrug. Die Mischung wurde etwa 1 Stunde bei einer Temperatur von etwa 3°C stehengelassen.A solution containing acetaldehyde monoperacetate was prepared in a known manner in that equimolar amounts of acetaldehyde dissolved in acetic acid are added at a temperature of about 3 ° C and peracetic acid mixed so that the peroxide concentration of the finished solution is 2.7 moles per liter fraud. The mixture was allowed to stand for about 1 hour at a temperature of about 3 ° C.
Die Acetaldehydmonoperacetatlösung wurde in Gegenwart verschiedener Mengen Natriumacetat als Katalysator in eine auf 80° C gehaltene Lösung von Octen-1 in Essigsäure gegeben und die Reaktionsmischung 5 Minuten gerührt. Das Octen-1 war in einem Verhältnis von etwa 50 Volumprozent, bezogen auf die Reaktionsmischung, anwesend. Das bei der Umsetzung gebildete Octen-1-oxyd wurde durch Behandlung des Reaktionsproduktes mit Pyridinhydrochlorid nach dem zur Bestimmung von Epoxydgruppen bekannten Verfahren bestimmt.The acetaldehyde monoperacetate solution was used in the presence of various amounts of sodium acetate The catalyst was added to a solution of 1-octene in acetic acid kept at 80 ° C. and the reaction mixture was stirred for 5 minutes. The octene-1 was in a ratio of about 50 percent by volume, based on the reaction mixture, present. That at the Reaction formed octene-1-oxide was due to treatment of the reaction product with pyridine hydrochloride after the determination of epoxy groups known procedures.
Vergleichsweise wurde das Verfahren in Abwesenheit eines Katalysators unter Verwendung derselben Acetaldehydmonoperacetatlösung durchgeführt.Comparatively, the procedure was carried out in the absence of a catalyst using the same Acetaldehyde monoperacetate solution carried out.
Es wurden ferner verschiedene Ansätze unter Verwendung unterschiedlicher Konzentrationen der verschiedenen Katalysatoren und ohne Katalysator durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.There have also been various approaches using different concentrations of the various Catalysts and carried out without a catalyst. The results are given in Table 1.
Nr.approach
No.
konzentration
in Gewichtsprozentcatalyst
concentration
in percent by weight
Acetaldehyd
monoperacetat
in Mol je LiterAdded
acetaldehyde
monoperacetate
in moles per liter
Epoxyd
in Mol je LiterEducated
Epoxy
in moles per liter
Ausbeute
in°/„(Molars)
yield
in ° / "
bei einem
vergleichsweisen
Ansatz
ohne Katalysator
in°/oMolar yield
at a
comparative
approach
without a catalyst
in ° / o
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
141
2
3
4th
5
6th
7th
8th
9
10
11
12th
13th
14th
Natriumacetat
Natriumacetat
Natriumacetat
Bariumacetat
Bariumacetat
Ammoniumacetat
Ammoniumacetat
Pyridin
Pyridin
Schwefelsäure
Schwefelsäure
Ferrichlorid
FerrichloridSodium acetate
Sodium acetate
Sodium acetate
Sodium acetate
Barium acetate
Barium acetate
Ammonium acetate
Ammonium acetate
Pyridine
Pyridine
sulfuric acid
sulfuric acid
Ferric chloride
Ferric chloride
0,018
0,036
0,071
0,019
0,048
0,0077
0,015
0,016
0,040
0,001
0,002
0,001
0,0050.007
0.018
0.036
0.071
0.019
0.048
0.0077
0.015
0.016
0.040
0.001
0.002
0.001
0.005
0,410
0,444
0,438
0,392
0,424
0,377
0,380
0,416
0,413
0,377
0,382
0,411
0,3950.411
0.410
0.444
0.438
0.392
0.424
0.377
0.380
0.416
0.413
0.377
0.382
0.411
0.395
0,282
0,292
0,292
0,268
0,268
0,239
0,235
0,265
0,269
0,239
0,264
0,267
0,2600.275
0.282
0.292
0.292
0.268
0.268
0.239
0.235
0.265
0.269
0.239
0.264
0.267
0.260
68,9
65,8
66,7
68,3
63,2
63,4
62,1
63,7
65,1
63,4
69,1
65,0
65,866.9
68.9
65.8
66.7
68.3
63.2
63.4
62.1
63.7
65.1
63.4
69.1
65.0
65.8
59,8
58,8
61,7
58,1
59,5
57,3
55,8
58,1
59,5
57,3
55,8
63,3
61,458.7
59.8
58.8
61.7
58.1
59.5
57.3
55.8
58.1
59.5
57.3
55.8
63.3
61.4
Eine Acetaldehydmonoperacetat enthaltende Lösung wurde hergestellt, indem gasförmiger molekularer Sauerstoff durch eine Mischung aus gleichen Volumteilen Acetaldehyd und Essigsäure bei einer Temperatur von 2° C durchgeleitet wurde. Die Mischung befand sich in einem Quarzgefäß und wurde mit UV-Licht bestrahlt; der Sauerstoff wurde 4 Stunden lang eingeleitetA solution containing acetaldehyde monoperacetate was prepared by taking gaseous molecular Oxygen through a mixture of equal parts by volume of acetaldehyde and acetic acid at one temperature of 2 ° C was passed through. The mixture was in a quartz vessel and was irradiated with UV light; oxygen was passed in for 4 hours
und so der Acetaldehyd in Acetaldehydmonoperacetat umgewandelt.and so the acetaldehyde is converted into acetaldehyde monoperacetate.
Die so hergestellte Acetaldehydmonoperacetatlösung wurde wie im Beispiel 1 in Gegenwart eines Katalysators zu einer 50volumprozentigen Lösung von Octen-1 in Essigsäure zugegeben.The acetaldehyde monoperacetate solution thus prepared was as in Example 1 in the presence of a catalyst added to a 50 volume percent solution of octene-1 in acetic acid.
Vergleichsweise wurde das Verfahren in Abwesenheit eines Katalysators unter Verwendung derselben Acetaldehydmonoperacetatlösung durchgeführt. For comparison, the procedure was carried out in the absence of a catalyst using the same acetaldehyde monoperacetate solution carried out.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.The results are given in Table 2.
Es wurde Acetaldehydmonoperacetat hergestellt, indem gasförmiger molekularer Sauerstoff durch eine Mischung aus gleichen Volumteilen Acetaldehyd und eines inerten Verdünnungsmittels (»Verdünnungsmittel A« in Tabelle 3) geleitet wurde, die auf 20C gehalten wurde. Die Mischung befand sich in einem Quarzgefäß und wurde mit Ultraviolettlicht bestrahlt; der Sauerstoff wurde 5 Stunden lang eingeleitet und so der Acetaldehyd in Acetaldehydmonoperacetat umgewandelt. Acetaldehyde monoperacetate was produced by passing gaseous molecular oxygen through a mixture of equal parts by volume of acetaldehyde and an inert diluent (“Diluent A” in Table 3), which was kept at 2 ° C. The mixture was placed in a quartz jar and was irradiated with ultraviolet light; the oxygen was passed in for 5 hours, thereby converting the acetaldehyde into acetaldehyde monoperacetate.
Dann wurde 1 ecm der so hergestellten Acetaldehydmonoperacetat enthaltenden Lösung zu einer MischungThen 1 ecm of the acetaldehyde monoperacetate thus produced containing solution to a mixture
aus 5 ecm der äthylenisch ungesättigten Verbindung 4 ecm eines inerten Verdünnungsmittels (»Verdünnungsmittel B« in Tabelle 3) und dem Katalysator zugegeben. Die Mischung wurde auf 80° C gehalten und während der in Tabelle 3 als Reaktionsdauer angegebenen Zeitspanne gerührt. Dann wurde die Mischung abgekühlt und die Menge des erhaltenen Epoxyds ermittelt, indem das Reaktionsprodukt mit Pyridinhydrochlorid behandelt wurde.from 5 ecm of the ethylenically unsaturated compound 4 ecm of an inert diluent (»Diluent B «in Table 3) and added to the catalyst. The mixture was kept at 80 ° C and stirred for the period of time indicated in Table 3 as the reaction time. Then the mixture became cooled and the amount of epoxide obtained is determined by adding the reaction product with pyridine hydrochloride was treated.
Vergleichsweise wurde das Verfahren in Abwesenheit eines Katalysators wiederholt. Die Ergebnisse sind in. Tabelle 3 aufgezeichnet; die Konzentrationen beziehen sich auf das Gesamtvolumen der Reaktionsmischung, nämlich 10 ecm. For comparison, the procedure was repeated in the absence of a catalyst. The results are recorded in Table 3; the concentrations relate to the total volume of the reaction mixture, namely 10 ecm.
Nr.approach
No.
VerbindungUnsaturated
link
ADiluents
A.
BDiluents
B.
Ergebnisse der VergleichsversucheResults of the comparative tests
konzentrationcatalyst
concentration
Acetaldehydmono
peracetatAdded
Acetaldehyde mono
peracetate
EpoxydEducated
Epoxy
AusbeuteMolars
yield
bei einem
vergleichsweisenin %
at a
comparative
Die Epoxyde anderer äthylenisch ungesättigter Kohlenwasserstoffe, nicht konjugierter Carbonylverbindungen, Äther und halogenierter Kohlenwasserstoffe werden, auf ähnliche Weise durch. Umsetzung mit Acetaldehydmonoperacetat oder Propionaldehydmonoperpropionat hergestellt.The epoxides of other ethylenically unsaturated hydrocarbons, non-conjugated carbonyl compounds, Ethers and halogenated hydrocarbons are produced in a similar manner. implementation made with acetaldehyde monoperacetate or propionaldehyde monoperpropionate.
Claims (4)
Journal of the American Chemical Society, Bd. 72, 1950, S. 4316.U.S. Patent No. 2,556,145;
Journal of the American Chemical Society, Vol. 72, 1950, p. 4316.
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