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DE1224291B - Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Benzylalkohol und Benzaldehyd durch Oxydation von Toluol - Google Patents

Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Benzylalkohol und Benzaldehyd durch Oxydation von Toluol

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Publication number
DE1224291B
DE1224291B DER37946A DER0037946A DE1224291B DE 1224291 B DE1224291 B DE 1224291B DE R37946 A DER37946 A DE R37946A DE R0037946 A DER0037946 A DE R0037946A DE 1224291 B DE1224291 B DE 1224291B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
oxidation
toluene
benzaldehyde
benzyl alcohol
hydroperoxide
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
DER37946A
Other languages
English (en)
Inventor
Jacques Bonnart
Georges Poilane
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.)
Rhone Poulenc SA
Original Assignee
Rhone Poulenc SA
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 Rhone Poulenc SA filed Critical Rhone Poulenc SA
Publication of DE1224291B publication Critical patent/DE1224291B/de
Pending legal-status Critical Current

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND.
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int, Cl.:
C07c
J& o.»- -5/0.2.
Nummer: 1224.291
Aktenzeichen: R 37946 W- b/12o.
Anmeldetag: 22. Mai' 1964
Auslegetag: 8;.Septemberr 1966.
Die vorliegende Erfindung' betrifft ein Verfahren zur Oxydation von Toluol in flüssiger Phase mittels Luft zu Benzylalkohol und Benzaldehyd.
Das üblichste technische Verfahren zur Herstellung von Benzylalkohol und Benzaldehyd besteht darin, Toluol zu B'enzylchlorid und Benzylidenchlorid zu chlorieren, die man anschließend verseift. Der so· erhaltene Benzylalkohol und Benzaldehyd enthalten chlorierte Verunreinigungen, deren Entfernung durch Rektifikation oder durch chemische Behandlung stets xo schwierig, jedoch unerläßlich ist, wenn· diese Produkte fräi die Gebiete der Pärfümerie und der pharmazeutischen Produkte bestimmt sind oder wenn sie als-Zwischenprodukte bei organischen Synthesen verwendet werden sollen. Diese chlorierten Verunreinigungen bewirken außerdem erhebliche Korrosionen, was die Verwendung von Spezialmaterialien erforderlich macht.
Man kann Benzaldehyd auch durch katalytische Oxydation von Toluol in der Dampfphase bei Temperaturen von 300 bis 5000C herstellen. Die Ausbeuten gehen nicht über 30 bis 50% hinaus. (Ullmanns Enzyklopädie, Bd. 4, S. 23S [1953]). Die technische Durchführung des Verfahrens ist gefährlich, da die Zusammensetzung des Gemisches von Toluol-Luft-Dämpfen sich in den Explosionsgrenzen befindet.
Es wurde außerdem die Oxydation von Toluol in flüssiger Phase beschrieben. Man weiß, daß bei der Oxydation von Kohlenwasserstoffen die erste Stufe der Oxydation die Bildung von Hydroperoxyden ist und aus den Hydroperoxyden sich die Alkohole und dann die Aldehyde (oder die Ketone) bilden, während weitere Oxydation die Säuren ergibt. Bei der Oxydation von Toluol in flüssiger Phase hat man alle Oxydationsstufen beobachtet. Das Problem besteht daher darin, die Oxydation so zu lenken, daß das Maximum an Benzylalkohol und Benzaldehyd oder ihrem Vorläufer, dem Benzylhydroperoxyd, erhalten wird, den man anschließend leicht in Benzylalkohol und Benzaldehyd überführen kann.
Die bisher beschriebenen Verfahren zur Oxydation von Toluol in flüssiger Phase ergeben jedoch nur vernachlässigbare Ausbeuten an Benzylalkohol und Benzaldehyd. Es wurde die Herstellung von Benzylhydroperoxyd aus Toluol beschrieben, doch konnte dieses Hydroperoxyd nur in Gegenwart einer beträchtlichen Menge eines Peroxydinitiators, des Cumolhydroperoxyds, erhalten werden (USA. - Patentschrift 2 683 751). Die Abtrennung des Benzylhydroperoxyds aus diesem Medium oder des Benzylalkohols und des Benzaldehyds, die man aus diesem Hydroperoxyd erhalten könnte, bringt sehr schwierige Probleme auf Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung
von Benzylalkohol· und Benzaldehyd durch
Oxydation von Toluol
Anmelder:
Rhone-Poulenc S. A., Paris
Vertreter:
Dt. F. Zumsteia,
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann
und Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,
Patentanwälte, München 2, Bräuhausstr. 4
Als Erfinder benannt:
Jacques Bonnart,
Georges Poilane, Lyon, Rhone (Frankreich)
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 22. Mai 1963. (935 749)
Grund des Vorhandenseins des als Initiator verwendeten Cumolhydroperoxyds oder seiner Reduktionsund Abbauprodukte mit sich.
In Gegenwart von Katalysatoren, wie Schwermetallen, erfiält man praktisch nur Benzoesäure.
Es wurde nun ein Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Benzylalkohol und Benzaldehyd durch Einwirkung von Luft, vorzugsweise an Sauerstoff verarmter Luft, auf flüssiges Toluol in Abwesenheit von Oxydationskatalysatoren gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man bei Temperaturen in der Größenordnung von 170 bis 220QC unter einem solchen Druck, daß das Medium flüssig bleibt, arbeitet, wobei die Oxydation abgebrochen wird, wenn hoch·* stens 10% des Toluols und vorzugsweise 4 bis 7% umgewandelt sind. Man erhält so ein Gemisch von Toluol, Benzylhydroperoxyd, Benzylalkohol, Benz= aldehyd, Benzoesäure und einigen anderen Neben= produkten. Dieses Gemisch wird dann entperoxydiert, beispielsweise durch katalytische Hydrierung oder durch Erhitzen bei 180 bis 2000C unter inerter Atmo= Sphäre, wobei diese Temperatur erniedrigt und die Entperoxydation durch Verwendung von üblichen Entperoxydationskatalysatoren, wie beispielsweise Kobaltsalzen oder Borsäurederivaten (Anhydrid, Säuren, Estern), beschleunigt werden kann. Ist das Peroxyd
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einmal vollständig zersetzt, so entfernt man die sauren Produkte durch Waschen mit einer wäßrigen Alkalihydroxydlösung und fraktioniert dann die verbleibende organische Schicht durch Destillation.
Wenn das Oxydationsrohprodukt nur einen geringen Gehalt an Hydroperoxyd aufweist, kann man gegebenenfalls die Spezialbehandlung der Entperoxydierung weglassen, da diese im allgemeinen in ausreichendem Maße während der Behandlungen zur Trennung der Bestandteile des Gemisches stattfindet.
Gemäß einer Verfahrensvariante führt man die Oxydation des flüssigen Toluols in Gegenwart von Stabilisatoren aus, die der Zersetzung des Benzylhydroperoxyds, des Primärprodukts der Oxydation, entgegenwirken, und führt dann mit dem erhaltenen Gemisch die Entperoxydierungs- und Abtrennungsbehandlungen, wie sie oben angegeben sind, durch. Als Stabilisatoren kann man die Produkte, von denen bekannt ist, daß sie Wasserstoffperoxyd stabilisieren, wie beispielsweise diejenigen Produkte, die in der Auf stellung in R. E. Kirk und D. F. Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology (Interscience Encyclopedia, N. Y.), Bd. 7, S. 730 (1951), angegebenen Produkte, verwenden. Man kann insbesondere Natriumpyrophosphat und Natriumfluorid verwenden. Die zu verwendende Menge an Stabilisator kann zwischen 0,01 und 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf eingesetztes Toluol, betragen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt somit ein Benzylalkohol-Benzaldehyd-Gemisch in Ausbeuten, die zwischen 50%, falls kein Stabilisator verwendet wird, und 70% für die die Verwendung eines Stabilisators umfassende Ausführungsweise schwanken.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.
Beispiel 1
In einen Autoklav aus rostfreiem Stahl mit einem Fassungsvermögen von 3,61, der mit einem Rühr- bzw. Schüttelsystem ausgestattet ist, bringt man 2000 g Toluol ein und stellt mit einem aus 10% Sauerstoff und 90% Stickstoff bestehenden Gasgemisch einen Druck von 10 bar ein. Man erhitzt bis auf 165 0C, wobei der Druck dann 12 bar erreicht, und führt in die Reaktionsmasse einen Strom des gleichen Gasgemischs in einer Zufuhrmenge von 3501/Std. ein, wobei man das Erhitzen bis auf 185 bis 1900C ständig fortsetzt. Nach einer Stunde bricht man das Erhitzen sowie den Umlauf des Gasgemisches ab.
Bei einem aliquoten Anteil bestimmt man den Gewichtsprozentgehalt der erhaltenen Oxydationsprodukte durch Verdampfen des Toluols im Vakuum, und man bestimmt in diesem Oxydationsprodukt das Benzylhydroperoxyd durchjodometrische Bestimmung und die gebildeten sauren Produkte (ausgedrückt als Benzoesäure) durch alkalische Titration. Durch Differenz erhält man den Prozentgehalt an anderen Oxydationsprodukten als den Hydroperoxyden und Säuren. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle I angegeben.
Das rohe Gemisch wird mit 200 ecm wäßriger 5%iger Natriumhydroxydlösung gewaschen. Man trennt die wäßrige Schicht ab, verdampft das Toluol aus der organischen Fraktion und rektifiziert den Rückstand. Die erhaltenen Ausbeuten an Benzylalkohol, Benzaldehyd und Nebenprodukten sind die in der nachfolgenden Tabelle Π angegebenen.
Beispiel 2
Man arbeitet wie im Beispiel 1, setzt jedoch dem Toluol 0,1 Gewichtsprozent Natriumpyrophosphat zu. Die wie im Beispiel 1 durchgeführten Analysen ergeben die in der Tabelle I angeführten Ergebnisse.
Zu dem rohen Oxydationsgemisch setzt man dann 0,001 % Kobalt in Form von Kobalt-2-äthylhexanoat zu, durchspült den Autoklav mit Stickstoff und erhitzt unter ständiger Aufrechterhaltung einer inerten Atmosphäre durch Durchleiten von Stickstoff rasch auf 165° C. Nach 10 Minuten stellt man durch Bestimmung mit einem aliquoten Anteil fest, daß kein Peroxyd in der Reaktionsmasse mehr verblieben ist. Man wäscht die Masse mit 200 ecm einer wäßrigen 5%igen Natriumhydroxydlösung. Nach Dekantieren der wäßrigen Schicht engt man die organische Schicht durch Entfernung, des Toluols im Vakuum ein und trennt anschließend den Benzylalkohol und den Benzaldehyd aus den so eingeengten Oxydationsprodukten durch fraktionierte Destillation unter einem Vakuum von 7 mm Hg ab, wobei der Aldehyd bei 49 bis 500C und der Alkohol bei 82 bis 830C übergeht. Die erhaltenen Ausbeuten sind in der folgenden Tabelle II angegeben.
Beispiel 3
Man arbeitet wie im Beispiel 1, setzt jedoch dem Toluol 0,1 Gewichtsprozent Natriumfluorid zu. Die Zusammensetzung des Gemisches nach der Oxydation, bestimmt wie im Beispiel 1, ist in der nachfolgenden Tabelle I angegeben.
TabeUe I
Versuch
ohne
Stabili
Versuch
mit 0,1%
Natrium
Versuch
mit 0,1%
Natrium
sator pyro
phosphat
fluorid
(Beispiel!.) (Beispiel 2) (Beispiel 3)
Gewichtsprozent
Oxydationsprodukt
in der Lösung 4,8 5,6 7
Gewichtsprozent
Hydroperoxyd im
Oxydationsprodukt.. 4,1 41,6 40
Gewichtsprozent
an sauren Produkten 16 14,9 24
% andere Oxydations
produkte (verschie
dene, Alkohol,
Aldehyd) 79,9 43,4 36
Tabelle II
erhaltene Produkte
% Benzylalkohol ...
% Benzaldehyd ....
% Benzoesäure
% nicht gewinnbare
Nebenprodukte ..
Versuch ohne
Stabilisator
(Beispiel 1)
Versuch mit
Natriumpyrophosphat (Beispiel 2)
30,2
19,2
16
34
•49,4
38
32,3
14,5
15
Die obigen Beispiele beschreiben zwar gesonderte Arbeitsgänge, doch kann das erfindungsgemäße Verfahren auch kontinuierlich durchgeführt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Benzylalkohol und Benzaldehyd durch Oxydation von Toluol durch Einwirkung von Luft, vorzugsweise an Sauerstoff verarmter Luft, in Abwesenheit von Oxydationskatalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Temperaturen in der Größenordnung von 170 bis 22O0C unter einem solchen Druck, daß das Medium flüssig bleibt, arbeitet, wobei die Oxydation abgebrochen wird, wenn höchstens 10% des Toluols und vorzugsweise 4 bis 7 % umgewandelt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man außerdem die Oxydation in Gegenwart eines Stabilisators für organische Hydroperoxyde durchführt und so hauptsächlich Benzylhydroperoxyd bildet und dann dieses Hydroperoxyd in der Reaktionsmasse zersetzt und so Benzylalkohol und Benzaldehyd erzeugt, die man anschließend aus dem erhaltenen Medium durch Anwendung an sich bekannter Methoden abtrennt.
609 659/418 8.66 © Bundesdruckerei Berlin
DER37946A 1963-05-22 1964-05-22 Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Benzylalkohol und Benzaldehyd durch Oxydation von Toluol Pending DE1224291B (de)

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