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DE1222035B - Process for the preparation of isobutyl formate - Google Patents

Process for the preparation of isobutyl formate

Info

Publication number
DE1222035B
DE1222035B DEB78485A DEB0078485A DE1222035B DE 1222035 B DE1222035 B DE 1222035B DE B78485 A DEB78485 A DE B78485A DE B0078485 A DEB0078485 A DE B0078485A DE 1222035 B DE1222035 B DE 1222035B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
isobutanol
catalyst
isobutyl formate
formate
percent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEB78485A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr Johannes Eberhard Schmidt
Dr Walter Scheidmeir
Dr Horst Kerber
Dr Heinz Hohenschutz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to DEB78485A priority Critical patent/DE1222035B/en
Publication of DE1222035B publication Critical patent/DE1222035B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/02Esters of acyclic saturated monocarboxylic acids having the carboxyl group bound to an acyclic carbon atom or to hydrogen
    • C07C69/04Formic acid esters
    • C07C69/06Formic acid esters of monohydroxylic compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.: Int. Cl .:

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:Number: File number: Registration date: Display day:

C07cC07c

Deutsche Kl.: 12 ο -11 German class: 12 ο - 11

1222035
B78485IVb/12o
11. September 1964
4. August 1966
1222035
B78485IVb / 12o
September 11, 1964
4th August 1966

Es ist bekannt, daß sich durch Umsetzung von Alkoholen mit Kohlenoxyd in Gegenwart von alkalisehen Katalysatoren bei erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck Ameisensäureester herstellen lassen. Nach der USA.-Patentschrift 2117 600, Beispiel 2, erhält man Ameisensäureisobutylester durch Umsetzung von Isobutanol bei einer Temperatur unterhalb von 110° C, einem Druck von etwa 400 at und unter Verwendung von 4 Gewichtsprozent Natriumisobutylat. Das Reaktionsprogramm enthält jedoch nur etwa 85 Gewichtsprozent Ameisensäureisobutylester und 15 Gewichtsprozent nichtumgesetztes Isobutanol. Da Ameisensäureisobutylester und Isobutanol ein bei 97,5° C siedendes Azeotrop mit 12 Gewichtsprozent Isobutanol bilden, ist die Trennung eines solchen Gemisches durch Destillation nicht möglich. Somit kann das nichtumgesetzte Isobutanol nicht in das Verfahren zurückgeführt werden. Ein weiterer Nachteil der bekannten Arbeitsweise besteht darin, daß der alkalische Katalysator im Reaktionsgemisch unlöslich ist. Große Mengen an Katalysator, wie 4 Gewichtsprozent, führen daher bei der kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens zu lästigen Ablagerungen im Reaktionsgefäß.It is known that the reaction of alcohols with carbon monoxide in the presence of alkali Preparing catalysts at elevated temperature and under elevated pressure formic acid esters permit. According to US Pat. No. 2,117,600, Example 2, isobutyl formate is obtained by Implementation of isobutanol at a temperature below 110 ° C, a pressure of about 400 at and using 4 weight percent sodium isobutylate. The response program contains but only about 85 percent by weight isobutyl formate and 15 percent by weight unreacted Isobutanol. Since isobutyl formate and isobutanol form an azeotrope boiling at 97.5 ° C Forming 12 percent by weight isobutanol is the separation of such a mixture by distillation not possible. Thus, the unreacted isobutanol cannot be returned to the process. Another disadvantage of the known procedure is that the alkaline catalyst is insoluble in the reaction mixture. Large amounts of catalyst, such as 4 weight percent, therefore contribute the continuous implementation of the process leads to annoying deposits in the reaction vessel.

Nach der obenerwähnten USA.-Patentschrift läßt sich Methanol unter sonst gleichen Bedingungen in 96%iges Methylformiat überführen (vgl. Beispiel 1).According to the US patent mentioned above, methanol can be converted into Transfer 96% methyl formate (see. Example 1).

Es wurde nun gefunden, daß man Ameisensäureisobutylester durch Umsetzung von Isobutanol mit Kohlenoxyd in Gegenwart eines Alkoholate als Katalysator bei erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck erhält, wenn man 0,05 bis 0,7 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf Isobutanol, Natriummetall in Form eines Alkoholate als Katalysator verwendet und bei einem Druck zwischen 80 und 300 at, vorzugsweise zwischen 150 und 200 at, und bei einer Temperatur unterhalb von 90° C, vorzugsweise zwischen 60 und 90° C, arbeitet.It has now been found that isobutyl formate can be obtained by reacting isobutanol with Carbon oxide in the presence of an alcoholate as a catalyst at elevated temperature and at elevated temperatures Pressure is obtained when 0.05 to 0.7 percent by weight, preferably 0.1 to 0.5 percent by weight, is based on isobutanol, sodium metal in the form of an alcoholate used as a catalyst and in a Pressure between 80 and 300 at, preferably between 150 and 200 at, and at a temperature below 90 ° C, preferably between 60 and 90 ° C, works.

Man erhält bei dem neuen Verfahren Produkte mit mehr als 90%, unter besonders günstigen Bedingungen sogar mit mehr als 98% Ameisensäureisobutylester. Der Rest besteht im wesentlichen aus nichtumgesetztem Isobutanol. Daneben finden sich noch unbekannte Nebenprodukte in Mengen von wenigen zehntel Prozent. Da der alkalische Katalysator nur in geringer Menge verwendet wird, treten die lästigen Ablagerungen des bekannten Verfahrens weitgehend zurück.With the new process, products are obtained with more than 90%, under particularly favorable conditions even with more than 98% isobutyl formate. The rest consists essentially of unreacted Isobutanol. In addition, there are still unknown by-products in amounts of a few tenth of a percent. Since the alkaline catalyst is only used in a small amount, the troublesome occur Deposits of the known process largely back.

An sich sind die Bedingungen des vorliegenden Verfahrens hinsichtlich Katalysatormenge, Temperatur und Druck für die Herstellung von Ameisen-Verfahren zur Herstellung von
Ameisensäureisobutylester
As such, the conditions of the present process in terms of amount of catalyst, temperature and pressure for the production of ants are processes for the production of
Isobutyl formate

Anmelder:Applicant:

Badische Anilin- & Soda-FabrikAniline & Soda Factory in Baden

Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/RheinAktiengesellschaft, Ludwigshafen / Rhein

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dr. Johannes Eberhard Schmidt,Dr. Johannes Eberhard Schmidt,

Ludwigshafen/Rhein;Ludwigshafen / Rhine;

Dr. Walter Scheidmeir, Limburgerhof;Dr. Walter Scheidmeir, Limburgerhof;

Dr. Horst Kerber,Dr. Horst Kerber,

Dr. Heinz Hohenschutz, MannheimDr. Heinz Hohenschutz, Mannheim

säuremethylester aus der deutschen Patentschrift 1147 214 bekannt. Man erhält dabei jedoch ebenso wie bei dem Verfahren der USA.-Patentschrift 2117 600 nur einen 95- bis 97%igen Ameiisensäuremethylester. Die Verminderung der Katalysatormenge von 4% Natriummethylat im Fall der USA.-Patentschrift (vgl. Beispiel 1) auf 0,7% Natriummethylat im Fall der deutschen Patentschrift 1147 214 (vgl. Beispiel) verändert also nicht den Gehalt des Reaktionsgemisches an Ameisensäuremethylester. Überraschenderweise wird jedoch beim Ameisensäureisobutylester durch eine Verminderung der Katalysatormenge und Einhaltung bestimmter Druck- und Temperaturbedingungen eine wesentliche Steigerung des Gehalts an Ester im Umsetzungsgemisch erreicht, nämlich von 85 auf über 90%, in günstigen Fällen sogar auf über 98%.acid methyl ester from German patent specification 1147 214 known. However, one also obtains as in the process of US Pat. No. 2117,600, only a 95- to 97% strength methyl formate. The reduction in the amount of catalyst from 4% sodium methylate in the case of the United States patent (cf. Example 1) to 0.7% sodium methylate in the case of German patent specification 1147 214 (cf. Example) does not change the methyl formate content of the reaction mixture. Surprisingly is, however, in the case of isobutyl formate by reducing the amount of catalyst and compliance with certain pressure and temperature conditions a significant increase in the Content of ester in the reaction mixture reached, namely from 85 to over 90%, in favorable cases even to over 98%.

Der Isobutylalkohol soll möglichst wasserfrei sein, da selbst geringe Mengen an Wasser dazu führen, daß der Katalysator in das inaktive Natriumformiat übergeführt wird. Es ist weiterhin empfehlenswert, ein möglichst reines Kohlenoxyd zu verwenden. Insbesondere sollten Schwefelverbindungen, Kohlendioxyd, Ammoniak und Wasserdampf möglichst nicht zugegen sein, da sie als Katalysatorgifte wirken.The isobutyl alcohol should be as anhydrous as possible, since even small amounts of water lead to that the catalyst is converted into the inactive sodium formate. It is still recommended to have a to use as pure carbon dioxide as possible. In particular, sulfur compounds, carbon dioxide, If possible, ammonia and water vapor should not be present, as they act as catalyst poisons.

Als Katalysator verwendet man am besten Natriumisobutylat. Es ist aber auch möglich, andere Natriumalkoholate anzuwenden, beispielsweise Natriummethylat, das auch in methanolischer Lösung zugesetzt werden kann. In diesem Fall entsteht als Nebenprodukt eine gewisse Menge an Ameisensäuremethylester, der jedoch wegen seines niedrigen Siedepunkts leicht vom Ameisensäureisobutylester getrennt werden kann.Sodium isobutoxide is best used as the catalyst. But it is also possible for others Use sodium alcoholates, for example sodium methylate, which is also in methanolic solution can be added. In this case, a certain amount of methyl formate is produced as a by-product, which, however, is easily separated from the isobutyl formate because of its low boiling point can be.

609 608/419609 608/419

i 222 035i 222 035

Man führt.das Verfahren beispielsweise in einem senkrecht stehenden Hochdrtickgefäß' durch';"in das man Isobutylalkohol, in dem man das Alkalimetall gelöst hat, kontinuierlich oben einführt. In der Mitte leitet man Kohlenoxyd ein.· Die Temperatur im-Reaktionsraum wird durch Kühlen auf der gewünschten Höhe gehalten.^ ©äs· ReaMorifcprö^iÄ-ziöM-'man kontinuierlich am unteren Ende des Reaktors ab, der mit Ausnahme eines kleinen oaspolstersr^vollständig mit Flüssigkeit''gefüllt* ist. DeM1 Katalysator neutralisiert man durch Zusatz einer kleinen Menge an Säure, vorzugsweise Ameisensäure, soweit er nicht bereits im Verlauf der Reaktion infolge der Anwesenheit kleiner Mengen an Wasser in Natriumformiat übergeführt wurde. Im allgemeinen gibt man 0,05 bis 2 Gewichtsprozent Säure zum Reaktionsgemisch. Aus dem neutralisierten Umsetzungsgemisch wird dann Ameisensäureisobutylester. durch einfaches Abtreiben gewonnen.The process is carried out, for example, in a vertical high-pressure vessel, into which isobutyl alcohol, in which the alkali metal has been dissolved, is continuously introduced at the top. In the middle, carbon dioxide is introduced. The temperature in the reaction chamber is set by cooling held at the desired height. ^ © äs · ReaMorifcprö ^ iÄ-ziöM-'man continuously from the lower end of the reactor, which, with the exception of a small oaspolstersr ^, is completely filled with liquid. * The 1 catalyst is neutralized by adding a small amount of acid, preferably formic acid, unless it has already been converted into sodium formate in the course of the reaction due to the presence of small amounts of water. In general, 0.05 to 2 percent by weight of acid is added to the reaction mixture. The neutralized reaction mixture then becomes isobutyl formate. obtained by simply aborting.

Ameisensäureisobutylester ist bekanntlich ein Lacklösungsmittel. : "-.".-' -:-- -■Isobutyl formate is known to be a paint solvent. : "-." .- '- : - - ■

Die in den folgenden Beispielen· genannten Teile sind Gewichtsteile. Sie verhalten sich zu den Raumteilen wie Gramm zu Kubikzentimeter.The parts mentioned in the following examples are parts by weight. They relate to the parts of the room how grams to cubic centimeters.

B e i s ρ i e 1 1 ....--..- B is ρ ie 1 1 .... - ..-

In ein Hochdruckreaktionsgefäß von 5000 Raumteilen Fassungsvermögen werden 2000 Teile Isobutanol, die 4 Teile Natrium gelöst enthalten, eingeführt. Nach dem Aufheizen auf 70° C wird so lange reines Kohlenoxyd eingepreßt, bis der Druck bei 195 at konstant bleibt. Während der Umsetzung muß die frei werdende Wärme durch Außen- oder Innenkühlung abgeführt werden. Wenn kein Kohlenoxyd mehr aufgenommen wird, läßt man abkühlen und entspannt dann. Anschließend wird das Reaktionsgemisch in ein Destillationsgefäß übergeführt und unter Rühren durch Zutropfen von Ameisensäure auf pH = 7 neutralisiert, wozu etwa 4 Teile Ameisensäure benötigt werden. Dann wird vom festen Katalysatorrückstand abdestilliert. Die Ausbeute an Ameisensäureisobutylester (Kp.=97—99° C) beträgt 2677 Teile. Die Zusammensetzung des Destillats beträgt nach der gasGhrqmatggraphischen Analyse 98,3% Ameisensäureisobutylester, 1,6 % Isobutanol und 0,1 °/o unbekannte Substanzen.2000 parts of isobutanol, containing 4 parts of sodium dissolved, introduced. After heating to 70 ° C it will take that long pure carbon dioxide is pressed in until the pressure remains constant at 195 atm. During the implementation must the heat released can be dissipated by external or internal cooling. If not carbon dioxide more is absorbed, it is allowed to cool down and then relaxed. Then the reaction mixture transferred to a distillation vessel and added dropwise formic acid while stirring pH = 7 neutralized, for which about 4 parts of formic acid are required. Then from the solid catalyst residue distilled off. The yield of isobutyl formate (boiling point = 97-99 ° C.) is 2677 pieces. The composition of the distillate is according to the gas graphical analysis 98.3% isobutyl formate, 1.6% isobutanol and 0.1% unknown substances.

Man arbeitet' wie-imBeispiel'!,' setzt dem Isobutanol jedoch 10 Teile Natrium zu. Man erhält 2665 Teile Endprodukt' der- gleichen Zusammensetzung wie im Beispiel 1.··. ··'■-■ -You work 'as in the example' !, 'put the isobutanol however, 10 parts of sodium are added. 2665 parts of end product are obtained with the same composition as in Example 1.··. ·· '■ - ■ -

Beispiel 3Example 3

Man arbeitet wie im Beispiel 1 beschrieben, je-'dooh bei einem Druck von 150 at und einer Temperatur von 90° C. Man erhält 2630 Teile Destillat (Kp. = 96—97° C), das 93,9% Ameisensäureisobutylester, 5,9% Isobutanol und 0,2% unbekannte Substanzen'enthält. 1^ " ■ ■'· - · ;··-'*' ■· :■'The procedure described in Example 1 is followed, each at a pressure of 150 atm and a temperature of 90 ° C. 2630 parts of distillate (boiling point = 96-97 ° C.) containing 93.9% isobutyl formate, 5%, are obtained 'Contains 9% isobutanol and 0.2% unknown substances'. 1 ^ "■ ■ '· - · ; ·· -' * '■ · : ■'

Beispiel 4Example 4

Man verfährt, wie- im Beispiel·'! beschrieben, setzt dem Isobutanol jedoch'0,25 : Gewichtsprozent Natrium' in Form einer 30%igen methänölischen Natriurrimethylatlösung zu und führt die Reaktion bei 80° C aus. Die Ausbeute anDestillat (Kp. = 32—98° C) beträgt 2548 Teile mit der Zusammensetzung 94,09% Ameisensäureisobutylester, 2,66 % Isobutanol, 3,07 % Ameisensäuremethylester, 0,03% Methanol und 0,15% unbekannte Substanzen.Proceed as in the example · '! described, but adds 0.25 : percent by weight sodium to the isobutanol in the form of a 30% methanolic sodium dimethylate solution and carries out the reaction at 80.degree. The yield of distillate (bp = 32-98 ° C) is 2548 parts with the composition 94.09% isobutyl formate, 2.66% isobutanol, 3.07% methyl formate, 0.03% methanol and 0.15% unknown substances.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung von Ameisensäureisobutylester durch Umsetzung von Isobutanol mit Kohlenoxyd in Gegenwart eines Alkalialkoholats als Katalysator bei erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck, dadurch gekennzeichnet, daß man 0,05 bis 0,7 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf Isobutanol, Natriummetall in Form eines Alkoholate als Katalysator verwendet und bei einem Druck zwischen 80 und 300 at, vorzugsweise zwischen 150 und 200 at, und bei einer Temperatur unterhalb von 90° C, arbeitet.Process for the preparation of isobutyl formate by converting isobutanol with carbon oxide in the presence of an alkali metal alcoholate as a catalyst at elevated temperature and under increased pressure, characterized in that 0.05 to 0.7 percent by weight, preferably 0.1 to 0.5 percent by weight, based on isobutanol, of sodium metal in the form of an alcoholate is used as a catalyst and at a pressure between 80 and 300 at, preferably between 150 and 200 at, and at a temperature below 90 ° C. 609 608/419 7.66 © Bundesdruckerei Berlin609 608/419 7.66 © Bundesdruckerei Berlin
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