DE1618078B1 - Process for the preparation of 3,5-cyclohexadiene-1-2-dicarboxylic acid or 2,5-cyclohexadiene-1,4-dicarboxylic acid - Google Patents
Process for the preparation of 3,5-cyclohexadiene-1-2-dicarboxylic acid or 2,5-cyclohexadiene-1,4-dicarboxylic acidInfo
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Description
Es ist bekannt, daß man durch partielle elektrochemische Hydrierung von o-Phthalsäure in verdünnter Schwefelsäure als Katholyt bei Temperaturen oberhalb 700C 3,5-Cyclohexadien-:L,2-dicarbonsäure herstellen kann. So wird nach Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Bd. 39 (1906), S. 2933 bis 2942, und nach Zeitschrift für Elektrochemie, Bd. 35 (1929), S. 769 bis 779, die Reaktion an besonders präparierten reinsten Bleikathoden in 15%iger Schwefelsäure durchgeführt. In den USA.-Patentschriften 2 477 579 und 2 477 580" werden die Nachteile der Bleikathoden beschrieben, .und es wird daher die Verwendung von Quecksilberkathoden und 5%iger Schwefelsäure empfohlen. Außerdem werden-in der- USA.-Patentschrift 2 537 304 Vorrichtungen -beschrieben, die dazu beitragen sollen, auftretende Vergiftungserscheinungen zu vermeiden. Bei Verwendung von Bleikathoden treten nämlich Vergiftungserscheinungen auf, die sich in stark verroindertef Reaktionsfähigkeit äußern. Außerdem entstehen braune, teerartige Nebenprodukte, welche das Reaktionsprodukt verfärben und besondere Reinigungsverfahren erforderlich machen.It is known that by partial electrochemical hydrogenation of o-phthalic acid in dilute sulfuric acid as a catholyte at temperatures above 70 0 C 3,5-cyclohexadiene: L, can produce 2-dicarboxylic acid. According to reports from the Deutsche Chemischen Gesellschaft, Vol. 39 (1906), pp. 2933 to 2942, and according to Zeitschrift für Elektrochemie, Vol. 35 (1929), pp. 769 to 779, the reaction on specially prepared, pure lead cathodes in 15 % sulfuric acid carried out. U.S. Patents 2,477,579 and 2,477,580 "describe the disadvantages of lead cathodes and therefore recommend the use of mercury cathodes and 5% sulfuric acid. In addition, U.S. Pat. No. 2,537,304 Devices -described, which are intended to help avoid occurrence of poisoning phenomena. When using lead cathodes, poisoning phenomena occur which are expressed in greatly reduced reactivity. In addition, brown, tarry by-products arise, which discolor the reaction product and make special cleaning processes necessary.
- - Auch' bei-Verwendung von Quecksilber machen sich, wenn auch erst -nach längerer Reaktionszeit, Vergiftungserscheinungen an'der Kathode bemerkbar. Es ist daher erforderlich, das Quecksilber laufend der Hydrierzelle zu entnehmen, zu reinigen und das gereinigte Quecksilber erneut der Hydrierzelle zuzuführen. Man muß also mit einem Quecksilberkreislauf arbeiten, in den wenigstens eine Reinigungsstufe eingeschaltet ist.- - Even when using mercury, even if only after a longer reaction time, symptoms of intoxication noticeable at the cathode. It is therefore necessary to keep the mercury running out of the hydrogenation cell to remove, to clean and to supply the purified mercury to the hydrogenation cell again. Man must therefore work with a mercury cycle in which at least one cleaning stage is switched on.
ίο Auf diese Weise wird zwar die Reduktionsfähigkeit der Kathode erhalten, jedoch ist eine technisch aufwendigeίο In this way, although the ability to reduce Cathode obtained, however, is a technically complex one
, Arbeitsweise notwendig, um das elektrochemische Verfahren über einen längeren Zeitraum durchführen zu können. Außerdem sind infolge der physiologischen Gefahren bei der Verwendung von Quecksilber und vor allem beim Betreiben eines Quecksilberkreislaufes besondere Sicherheitsvorschriften zu beachten., Working method necessary in order to carry out the electrochemical process over a longer period of time to be able to. Also, as a result of the physiological Dangers when using mercury and especially when operating a mercury cycle observe special safety regulations.
Wie die folgende Tabelle zeigt, sind bei den bekannten Verfahren Temperaturen oberhalb 8O0G nötig,As the following table shows, temperatures above 8O 0 G are necessary with the known processes,
ao um eine technisch brauchbare Phthalsäurekonzentration im Katholyten zu erreichen.ao to achieve a technically usable concentration of phthalic acid in the catholyte.
""'55 T. ( 0 C)
""'55
Eine Phthalsäurekonzentration .und r damit eine. Depolarisätörkdnzeritratiöri -von huf '4'15is jmaxirnär"^" 5% ι11 Katholyten ist fürelektrochemische-Reduktio- -35 nen ziemlich gering. Als Folge davon treten vor allem bei höheren Stromdichten, wie sie im Interesse eines hohen Durchsatzes, hoher Raum-Zeit-Ausbeute und entsprechend kleiner Apparate erforderlich sind, unerwünschte hohe Konzentrationspolarisationen an der Kathode auf. Dadurch werden Stromausbeute und Energieausbeute (Ansteigender Zersetzungsspa-nnung) - ungünstig beeinflußt, d. h. verringert. Messungen der Strom-Spannungs-Kurven ergaben, daß mit abnehmender Phthalsäurekonzentration, z. B. von 25 auf 5 Gewichtsprozent, die Strom-Spannungs-Kurven gegen die Grundkurve (Abwesenheit von Phthalsäure, Wasserstoffentwicklung) nach negativeren Werten verschoben werden. Ebenso wird die Potential-Zeit-:; Kurve mitzunehmender" Zeit undhöherer_Stromdichte s'q negativer. "'"~~ ' ■·—--—--'-—-----—---j^--.,— Ein weiterer Nachteil der geringen Löslichkeit liegtA Phthalsäurekonzentration .and r so one. Depolarisätörkdnzeritratiöri -von Huf '4'15is jmaxirnär "^" 5% ι 11 catholytes is for electrochemical reductions -35 nen quite low. As a result, especially at higher current densities, as are necessary in the interests of high throughput, high space-time yield and correspondingly small apparatus, undesirably high concentration polarizations occur at the cathode. As a result, the current yield and the energy yield (increasing decomposition voltage) are adversely affected, ie reduced. Measurements of the current-voltage curves showed that with decreasing phthalic acid concentration, e.g. B. from 25 to 5 percent by weight, the current-voltage curves against the base curve (absence of phthalic acid, hydrogen evolution) are shifted to more negative values. Likewise, the potential-time :; Curve with increasing "time and higher current density s'q negative."'"~~' ■ · —--—--'- —-----—--- j ^ -., - Another disadvantage of the poor solubility is
darin, daß zur Erzielung hoher-Raum-Zeit-Ausbeuten in that to achieve high space-time yields
und einer hohen Kapazität der Hydrierzelle die Be-, wältigung einergroßen Flüssigkeitsmenge-und zuderen· Aufarbeitung wenig wirtschaftliche große Apparate erforderlich sind.and a high capacity of the hydrogenation cell, the handling of a large amount of liquid - and also Work-up little economical large apparatuses are required.
Sehr nachteilig für die erwähnten Verfahren sind die notwendigen hohen Reaktionstemperaturen hinsichtlich der Beständigkeit der gebildeten 3,5-Cyclohexadien-l^-dicarbonsäure. Aus der Literatur (unter anderem A. v. Baeyer, Lieb. Ann. d. Chem. Bd. 269 [1892], S. 190) ist bekannt, daß sie in Gegenwart von Säuren oder Laugen, vor allem bei höherer Temperatur, Umlagerungen eingeht. Als Umlagerungsprodukt wird dabei von v. B a e y e r sowie unter anderem auch in den USA.-Patentschriften 2 477 579, 2 477 580 und 2 537 304 die 2,6-Cyclohexadien-l,2-dicarbonsäure angegeben. Nach neueren Untersuchungen (Journal of /the American Chemical Society, Bd. 87 [1965], S. 1925) -handelt es sich aber beim Umlagerungsprodukt um 235-Cyclohexadien-l,2-dicarbonsäure. Dieser Befund konnte durch UV-und Kernresonanzuntersuchungen bestätigt werden. ;. : .The high reaction temperatures required with regard to the stability of the 3,5-cyclohexadiene-l ^ -dicarboxylic acid formed are very disadvantageous for the processes mentioned. From the literature (including A. v. Baeyer, Lieb. Ann. D. Chem. Vol. 269 [1892], p. 190) it is known that rearrangements occur in the presence of acids or alkalis, especially at higher temperatures comes in. As a rearrangement product, v. B aeyer and also, inter alia, in U.S. Patents 2,477,579, 2,477,580 and 2,537,304, the 2,6-cyclohexadiene-1,2-dicarboxylic acid is given. According to more recent investigations (Journal of / the American Chemical Society, Vol. 87 [1965], p. 1925), however, the rearrangement product is 2 3 5-cyclohexadiene-1,2-dicarboxylic acid. This finding could be confirmed by UV and nuclear magnetic resonance examinations. ;. :.
Es wurde nun gefunden, daß man 3,5-Cyclohexadien-l,2-dicarbo'nsäure bzw. 2,5»Cyclohexadien-l,4-dicarbonsäure durch elektrochemische Hydrierung von o-Phthalsäure bzw. Terephthalsäure in verdünnter wäßriger Schwefelsäure bei Temperaturen bis zu 8O0C, insbesondere unter 700C, und bei Stromdichten von 1 bis 40 A/dm2 unter Verwendung üblicher Kathoden vorteilhafter als bisher erhält, wenn man dem Katholyten mit Wasser mischbare, bei Raumtemperatur flüssige, unter den Reaktionsbedingungen inerte Äther, Carbonsäureamide und/oder.Nitrile als Lösungsmittel zusetzt. ~.'Bei dem. Verfahren nach der Erfindung kann die elektrochemische partielle Hydrierung von o-Phthalsäure zu S^-Cyclohexadien-l^-dicarbonsäure mit einer -Phthalsäurekonzentration-int-Katholyten-bis zu 50 %> an. den üblichen unbehandelten Kathoden, z. B. aus Blei,-mit höher Stromausbeute und hoher Ausbeute an S.^CjcIöJtexaaien-tlji-dicarbonsäure bis zu 99,2 % der Theorie und mit einem«2,^-Gyelohexadien-l,2-dicarbonsäure-Anteil < 1 ^durchgeführt werden.It has now been found that 3,5-cyclohexadiene-1,2-dicarboxylic acid or 2,5 »cyclohexadiene-1,4-dicarboxylic acid can be obtained by electrochemical hydrogenation of o-phthalic acid or terephthalic acid in dilute aqueous sulfuric acid at temperatures up to to 8O 0 C, especially below 70 0 C and at current densities of 1 to 40 A / dm 2 customary using cathode advantageous than previously obtained when the catholyte miscible with water, liquid at room temperature, inert under the reaction conditions ether, carboxamides und / oder.Nitrile added as a solvent. ~. 'At that. Process according to the invention, the electrochemical partial hydrogenation of o-phthalic acid to S ^ -cyclohexadiene-l ^ -dicarboxylic acid with a -phthalic acid concentration-int-catholyte-up to 50%> on. the usual untreated cathodes, e.g. B. from lead, with a higher current efficiency and high yield of S. ^ CjcIöJtexaaien-tlji-dicarboxylic acid up to 99.2% of theory and with a «2, ^ - Gyelohexadien-1,2-dicarboxylic acid content <1 ^ carried out will.
Es ist zwar bekannt, daß durch den Zusatz von organischen Lösungsmitteln zum Katholyten die Löslichkeit einer zu reduzierenden organischen Verbindung ; erhöht werden kann, wobei man entweder ein Leitsalz ■ im nahezu wasserfreien System oder Alkohol in einem sauren wäßrigen Elektrolyten verwendet. In der Zeitschrift für Elektrochemie, Bd. 35 (1929), S. 771, 774 775, wird aber festgestellt, daß die elektrochemische : Hydrierung von Phthalsäure bei Alkoholzusatz einen ungünstigen Verlauf nimmt, und zwar tritt eineIt is known that the addition of organic solvents to the catholyte increases the solubility of an organic compound to be reduced; can be increased using either a conductive salt ■ in a virtually anhydrous system or alcohol in an acidic aqueous electrolyte. However, in the Zeitschrift für Elektrochemie, Vol. 35 (1929), pp. 771, 774 775, it is stated that the electrochemical : hydrogenation of phthalic acid with the addition of alcohol takes an unfavorable course, namely one occurs
raschere Vergiftung der Bleikathode als· ohne Alkoholzusatz ein. Ferner fällt die Ausbeute an > 3,5-Cyclohexadien-l,2-dicarbonsäure merklich ab; unter anderem wird S^-Cyclohexadien-l^-dicarbonsäureester als Nebenprodukt gebildet. . : .faster poisoning of the lead cathode than · without the addition of alcohol a. The yield of> 3,5-cyclohexadiene-1,2-dicarboxylic acid also falls noticeably from; among other things, S ^ -cyclohexadiene-l ^ -dicarboxylic acid ester formed as a by-product. . :.
Es war daher überraschend, daß bei Verwendung anderer organischer Lösungsmittel nicht nur die Ausbeute an S^-Cyclohexadien-l^-dicarbonsäure ansteigt, sondern vor allem daß keine Vergiftung oder Ermüdung der Kathoden eintritt. Es ist dabei nicht einmal erforderlich, für die Reduktion die bereits vorgeschlagenen Kathodenmaterialien, nämlich amalgamiertes Blei, Cadmium, Zinn, Thallium oder Wismut oder Legierungen aus mindestens zwei der Metalle Blei, Quecksilber, Silber, Cadmium, Zinn, Thallium und Wismut, die zusätzlich amalgamiert sein können, oder reines Cadmium, Zinn oder Wismut, zu verwen? den, da normale Bleikathoden ohne Vorbehandlung mit gutem Erfolg eingesetzt werden können.It was therefore surprising that when other organic solvents are used, not only the yield of S ^ -Cyclohexadiene-l ^ -dicarboxylic acid increases, but above all that there is no poisoning or fatigue of the cathodes. It's not even there required for the reduction the already proposed cathode materials, namely amalgamated Lead, cadmium, tin, thallium or bismuth or alloys of at least two of the metals Lead, mercury, silver, cadmium, tin, thallium and bismuth, which can also be amalgamated, or to use pure cadmium, tin or bismuth? because normal lead cathodes can be used with good success without pretreatment.
Die Ermüdung der Kathoden ist zu messen durch Verfolgung des Kathodenpotentials bei konstanter Stromdichte in Abhängigkeit von der Zeit (Potential-Zeit-Kurve). Während das Potential beim Verfolgen der Grundkurve (ohne Phthalsäurezusatz, Wasserstoffentwicklung) konstant bleibt, wird es in Gegenwart von 5% o-Phthalsäure in wäßriger Schwefelsäure mit der Zeit negativer, und zwar um so schneller, je größer die Stromdichte ist, und schneidet nach einer bestimmten Zeit sogar die Grundkurve. Parallel hierzu sind eine zunehmende Wasserstoff entwicklung und ein Absinken der Stromausbeute bezüglich der Bildung von 3,5-Cyelohexadien-l,2-dicarbonsäure verbunden.The cathode fatigue is measured by tracking the cathode potential at constant Current density as a function of time (potential-time curve). While the potential in pursuit the basic curve (without addition of phthalic acid, hydrogen evolution) remains constant, it becomes in the presence of 5% o-phthalic acid in aqueous sulfuric acid becomes more negative over time, and the faster the larger the Current density, and after a certain time it even intersects the base curve. Parallel to this are a increasing hydrogen development and a decrease in the current efficiency with regard to the formation of 3,5-cyelohexadiene-1,2-dicarboxylic acid tied together.
Mißt man dagegen die Potential-Zeit-Kurve eines Katholyten mit 20% o-Phthalsäure, 5% Schwefelsäure, Wasser und einem der erfindungsgemäß verwendeten Lösungsmittel, so stellt man überraschenderweise fest, daß die Potential-Zeit-Kurve immer positiver als die Grundkurve bleibt. Die Potentialdifferenz beträgt etwa 150 bis 200 mV und nimmt mit der Zeit sogar leicht zu. Daher ist in diesem Fall eine zeitlich zunehmende Wasserstoffentwicklung nicht gegeben. Dieser Potentialabstand zwischen Grundkurve und Stromspannungskurve ist ausreichend, um eine Abscheidung von Wasserstoff in größerer Menge zu vermeiden. If, on the other hand, one measures the potential-time curve of a catholyte with 20% o-phthalic acid, 5% sulfuric acid, Surprisingly, water and one of the solvents used according to the invention are thus produced determines that the potential-time curve always remains more positive than the base curve. The potential difference is around 150 to 200 mV and even increases slightly over time. Hence in this case one is temporal increasing hydrogen evolution not given. This potential distance between the base curve and The current-voltage curve is sufficient to avoid the deposition of hydrogen in large quantities.
Diese grundlegenden Messungen in den beiden Katholytsystemen haben also gezeigt, daß die aus der Literatur bekannte Vergiftung der Kathoden, die sich in einer Verschiebung des Kathodenpotentials in negativer Richtung äußert, in Gegenwart der erfindungsgemäß verwendeten organischen Lösungsmittel selbst bei hoher Phthalsäurekonzentration nicht eintritt. - . .These basic measurements in the two catholyte systems have shown that the Poisoning of the cathodes known from literature, which results in a shift in the cathode potential in negative direction expresses in the presence of the organic solvents used according to the invention does not occur even with a high concentration of phthalic acid. -. .
Durch all diese Vorteile — hohe Phthalsäurekonzentration bei Temperaturen unterhalb 70Q C, keine Vergiftung und Ermüdung der Kathoden, keine Umlagerung zu 2,5-Cyclohexadien-l,2-dicarbonsäure, keine Verwendung von Leitsalzen, hohe 3,5-Cyclohexadien-1,2-dicarbonsäure- und Stromausbeute, hohe. Raum-Zeit-Ausbeute, leichte Aufarbeitung geringer Flüssigkeitsmengen — ist die neue Arbeitsweise den bereits bekannten Verfahren in wäßriger Schwefelsäure weit überlegen. .All these advantages - high phthalic acid concentration at temperatures below 70 ° C, no poisoning and fatigue of the cathodes, no rearrangement to 2,5-cyclohexadiene-1,2-dicarboxylic acid, no use of conductive salts, high 3,5-cyclohexadiene-1, 2-dicarboxylic acid and current efficiency, high. Space-time yield, easy processing of small amounts of liquid - the new procedure is far superior to the already known processes in aqueous sulfuric acid. .
In der nachfolgenden Tabelle wird die gute Löslichkeit der o-Phthalsäure in einigen der erfindungsgemäß verwendeten Lösungsmittel gezeigt:The table below shows the good solubility of o-phthalic acid in some of the compounds according to the invention solvents used:
Organisches Lösungsmittelsystem ..(LM): 6,5%
H2SO4, 68,7-% organisches Lösungsmittel, 24,8% H2O
Dioxan, g oPS/100 g LM.
THF, g oPS/100 g LM ..
DMF, g oPS/100 g LM .Organic solvent system .. (LM): 6.5% H 2 SO 4 , 68.7% organic solvent, 24.8% H 2 O dioxane, g oPS / 100 g LM.
THF, g oPS / 100 g LM ..
DMF, g oPS / 100 g LM.
(THF = Tetrahydrofuran,
DMF = Dimethylformamid,
oPS = o-Phthalsäure.)(THF = tetrahydrofuran,
DMF = dimethylformamide,
oPS = o-phthalic acid.)
1 > 1 >
Entsprechend der Erfindung wird als Kathqlyt ein Gemisch aus bei Raumtemperatur flüssigen Äthern, Carbonsäureamiden und/oder Nitrilen, die;mit Wasser mischbar, vorteilhaft unter Reaktionsbedingungen vollständig mischbar sind, z. B. Dioxan, Tetrahydrofuran, Glykolmonomethyläther, Dimethylformamid oder Acer tonitril, mit Wasser und Schwefelsäure verwendet. Der Gehalt des Katholyten an Wasser und Schwefelsäure wird dabei, so gehalten, daß eine gute Leitfähigkeit gewährleistet ist. Der Schwefelsäuregehalt beträgt in der Regel 0,5 bis 10 Gewichtsprozent, insbesondere 2 bis 7 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtsystem Wasser, Schwefelsäure, aromatische Carbonsäure und organisches Lösungsmittel. Leitfähigkeitsmessungen haben gezeigt, daß bei einem Gehalt von 3 bis 5 Gewichtsprozent Schwefelsäure in diesen Katholyten schon die maximale Leitfähigkeit eingestellt ist. Der Wassergehalt des Katholyten liegt in der Regel zwischen 5 und 50 Gewichtsprozent, insbesondere zwischen 10 und 30 Gewichtsprozent. Man kann das Verfahren mit dem der maximalen Löslichkeit entsprechenden Gehalt an aromatischer Carbonsäure durchführen. Es ist jedoch vorteilhaft, die Konzentration unter der Sättigung zu halten, um ein Auskristallisieren in Dosierpumpen oder Zuleitungen zu vermeiden. Die Konzentration an aromatischen Carbonsäuren liegt zweckmäßigerweise zwischen 15 und 40 Gewichtsprozent je nach Reaktionstemperatur und Lösungsmittel. Der Gehalt an organischem Lösungsmittel soll im Interesse einer hohen Phthalsäurelöslichkeit möglichst hoch sein. Auf der anderen Seite ist aber darauf zu achten, daß dabei die Leitfähigkeit des Katholyten nicht verringert wird. Die Konzentration liegt in der Regel zwischen 20 und 80 Gewichtsprozent, insbesondere zwischen 40 und 70 Gewichtsprozent. Es kann auch ein Gemisch der organischen Lösungsmittel verwendet werden.According to the invention, a mixture of ethers, carboxamides and / or nitriles which are liquid at room temperature and which ; miscible with water, are advantageously completely miscible under the reaction conditions, e.g. B. dioxane, tetrahydrofuran, glycol monomethyl ether, dimethylformamide or acer tonitrile, used with water and sulfuric acid. The content of water and sulfuric acid in the catholyte is kept in such a way that good conductivity is ensured. The sulfuric acid content is generally 0.5 to 10 percent by weight, in particular 2 to 7 percent by weight, based on the total system of water, sulfuric acid, aromatic carboxylic acid and organic solvent. Conductivity measurements have shown that with a content of 3 to 5 percent by weight sulfuric acid in these catholytes, the maximum conductivity is already set. The water content of the catholyte is generally between 5 and 50 percent by weight, in particular between 10 and 30 percent by weight. The process can be carried out with the aromatic carboxylic acid content corresponding to the maximum solubility. However, it is advantageous to keep the concentration below saturation in order to avoid crystallization in metering pumps or supply lines. The concentration of aromatic carboxylic acids is expediently between 15 and 40 percent by weight, depending on the reaction temperature and solvent. The content of organic solvent should be as high as possible in the interests of high phthalic acid solubility. On the other hand, care must be taken that the conductivity of the catholyte is not reduced. The concentration is usually between 20 and 80 percent by weight, in particular between 40 and 70 percent by weight. A mixture of the organic solvents can also be used.
Das Verfahren läßt sich für die partielle elektrochemische Hydrierung von o-Phthalsäure und Terephthalsäure verwenden. An Stelle von o-Phthalsäure kann auch Phthalsäureanhydrid verwendet werden, das beim Lösen im Katholyt hydrolysiert.The process can be used for the partial electrochemical hydrogenation of o-phthalic acid and terephthalic acid use. Instead of o-phthalic acid, phthalic anhydride can also be used, the hydrolyzed when dissolving in the catholyte.
Als Anolyt dient in der Regel wäßrige verdünnte Schwefelsäure, deren Konzentration vorzugsweise auf 1 bis 30 Gewichtsprozent eingestellt wird. Es ist günstig, die Konzentration der Schwefelsäure des Anolyten etwas höher als die des Katholyten zu wählen. Üblicherweise beträgt sie 3 bis 20 Gewichtsprozent"Dilute aqueous sulfuric acid is usually used as the anolyte, the concentration of which is preferably increased 1 to 30 percent by weight is set. It is favorable to the concentration of sulfuric acid in the anolyte to choose something higher than that of the catholyte. Usually it is 3 to 20 percent by weight "
Die Stromdichten betragen 1 bis 40 A/dm2, vorzugsweise 3 bis 25A/dma. Einer der Hauptvorteile des neuen Verfahrens liegt in der Möglichkeit, niedere Reaktionstemperaturen als bei den bisher bekannten Verfahren einzuhalten. Als optimale Reaktionstempe^ ratur ist diejenige zu betrachten, bei der eine möglichst hohe Benzolcarbonsäurekonzentration gewährleistet ist und noch keine Umlagerungsreaktion eintritt. Grundsätzlich kann die Reaktion auch bei tiefereuThe current densities are 1 to 40 A / dm 2 , preferably 3 to 25 A / dm a . One of the main advantages of the new process is the possibility of maintaining lower reaction temperatures than in the previously known processes. The optimum reaction temperature to be considered is that at which the highest possible benzene carboxylic acid concentration is guaranteed and no rearrangement reaction occurs. In principle, the reaction can also occur in the case of deeper
1 β18 0781 β18 078
5 6 5 6
Temperaturen durchgeführt werden, ζ. B. bei Wärme- Die Hydrierung kann; aber auch in anderen Elektro-Temperatures are carried out, ζ. B. with heat The hydrogenation can; but also in other electrical
abführung durch Kühlsole oder bei höheren Tempera- lesevorrichtungen unter anderem ohne DiaphragmaDischarge through cooling brine or, in the case of higher temperature devices, without a diaphragm, among other things
türen, z. B. bis zur Siedetemperatur des verwendeten mit vibrierenden Elektrodenpaareü, wie in der luxem-doors, e.g. B. up to the boiling point of the pair of electrodes used with vibrating, as in the luxem-
organischen Lösungsmittels, sofern diese unter 80.0C burgischen Patentschrift 51 508 beschrieben, bzw. mit sieden,?. BL Tetrahydrofuran. Bei Ausführungdes Ver- 5 Hufe von stationären, von der Reaktionsmischungorganic solvent, with provided that burg below 80. 0 C Patent 51,508 described or boil,?. BL tetrahydrofuran. When executing the 5 hooves of stationary, of the reaction mixture
fahrens unter 809C-IaBt sich die Umlagerung der ge- durchströmten Elektrodenpaaren durchgeführt wer-If the temperature is below 80 9 C, the relocation of the electrode pairs through which the flow is flowing can be carried out
bildeten S^-Cyclohexadien-l^-dicarbonsäure zur ent- den.formed S ^ -Cyclohexadiene-l ^ -dicarboxylic acid to the end.
sprechenden2,5-Cyclohexadiencarbonsäure weitgehend Ein Vorteil dieser Arbeitsweise, ist die relativ kleineSpeaking 2,5-Cyclohexadiencarbonsäure largely One advantage of this way of working is that it is relatively small
vermeiden. Der günstigste Temperaturbereich liegt Zellspannung von 5 bis 7 V bei Stromdichten von 20avoid. The most favorable temperature range is cell voltage of 5 to 7 V with current densities of 20
daher zwischen 20 und 80°C, insbesondere zwischen io bis 25 A/dm2, auch bei Systemen, die nur 1 % Schwefel-therefore between 20 and 80 ° C, in particular between 10 and 25 A / dm 2 , even in systems that contain only 1% sulfur
25 und 70 ° C. säure enthalten. Besonders, günstige Ergebnisse werden25 and 70 ° C. contains acid. Especially, favorable results will be
Infolge der Reaktionstemperaturen unterhalb 80°C im, FaU der vibrierenden Elektrodenpaare bei kiemekönnen als Diaphragmen an Stelle des üblicherweise ren Frequenzen- (10; bis 20 Hz) erhalten. Als Kathoden verwendeten keramischen Materials Ionenaustauscher- eignen sich hier galvanisch verbleite?,, dünn amalgamembranen, wie sie z. B. für die Adipinsäuredinitril- 15 mierte Messing- oder Eisennetze, als Anode Pt- oder herstellung aus der belgischen Patentschrift 679 514 bes Ti-Netzej die mit einer dünnen PbO2-Schicht überkannt sind, eingesetzt werden, die bei Temperaturen zogen sind. Die isolierende Zwischenschicht besteht oberhalb 80°C nicht beständig sind. Ihr Vorteil: liegt z. B. aus. Glasfaservlies mit einer Dicke von 0,15 mm. einmal1 in einem geringeren elektrischen Widerstand Die Isolierung des Reaktionsproduktes geschieht gegenüber den-Tondiaphragmen; ferner ist die Diffusion ao durch Abdestillieren des; organischen Lösungsmittels, bzw. Permeation von organischen Substanzen auf ein Kristallisation, Filtration oder Trocknung. Bei einer Minimum herabgesetzt. Man wird im Interesse einer eventuellen Verfärbung der Reaktionslösung kann ausgeglichenen pH-Bilanz in den Elektrodenräumen nach der Zelle ein Gefäß mit· Aktivkohle zur Entfärvorzugsweise Kationenaustauschermembranen in der bung der Destillation vorgeschaltet werden. $,5-Cyclo-H+-Form einsetzen. - - 25 hexadien-l,2-dicarbonsäure ist eine sehr reaktions-As a result of the reaction temperatures below 80 ° C in the FaU of the vibrating electrode pairs at kiemek can be obtained as diaphragms instead of the usual frequencies (10; to 20 Hz). Ceramic material ion exchangers used as cathodes are suitable here galvanically leaded? ,, thin amalgam membranes, as they are e.g. B. for the Adipinsäuredinitril- 15 mated brass or iron networks, as anode Pt or production from Belgian patent 679 514 bes Ti-Netzej which are covered with a thin PbO 2 layer, which are drawn at temperatures. The insulating intermediate layer is not resistant above 80 ° C. Your advantage: B. off. Glass fiber fleece with a thickness of 0.15 mm. once 1 in a lower electrical resistance The reaction product is isolated from the clay diaphragms; Furthermore, the diffusion is ao by distilling off the ; organic solvent, or permeation of organic substances to a crystallization, filtration or drying. Depreciated at a minimum. In the interest of a possible discoloration of the reaction solution, a balanced pH balance in the electrode spaces after the cell can be preceded by a vessel with activated carbon for decolourisation, preferably cation exchange membranes in the distillation exercise. Use $, 5-Cyclo-H + form. - - 25 hexadiene-1,2-dicarboxylic acid is a very reactive
Bei dem neuen Verfahren können bekannte Elektro- fähige Substanz,daß man die Auf arbeitung des Reak-In the new process, known electrocapable substance that one can work up the reac-
den, verwendet werden. tibnsgemisches, d» h. das Äbtrennen und Trocknen,den, are used. tibnsgemisches, ie. the cutting and drying,
Als Anode verwendet man« üblicherweise Blei oder vorteiliafterweise bei möglichst niederen-TemperaturenThe anode used is usually lead or, advantageously, at the lowest possible temperatures
Platinmetalle. Man kann hierfür aber auch Bleidioxyd:, und kurzen Verweilzeiten durchführte, damit Verfär-Platinum metals. However, lead dioxide and short dwell times can also be used for this purpose, so that discoloration
Graphit, Siliciumcarbid^ Magnetit oder andere gegen 30 bungenund-Folgereaktionen, z. B. Umlagerungen, ver-Graphite, silicon carbide, magnetite or others against chemical and secondary reactions, e.g. B. rearrangements,
anodische Auflösung, beständige- oder wenigstens weife mieden werden. Das Verfahren· läßt sich auch konti-Anodic dissolution, permanent or at least white to be avoided. The process can also be carried out continuously
gehend beständige Materialien; verwenden, nuierlich durchführenj indem Destillat-und Filtrat, alsowalking resistant materials; use, of course, by adding distillate and filtrate, ie
Die Kathoden können aus dem· üblichen Kathoden- der vom Feststoff· befreite Katholyt., im Kreise geführtThe cathodes can be circulated from the usual cathode - the catholyte freed from the solids
material bestehen. Es ist gerade ein Vorteil des Ver- werden. .material exist. It is precisely an advantage of becoming. .
fahrens, daß keine besonders präparierten Kathoden 35 -. , ... . ... ,.- ut , , _ . ."driving that no specially prepared cathodes 35 -. , .... ..., .- ut,, _. . "
oderbestimniteLegierungenVerWendetWerdenmussen. Arbeitsweise.fur die nachfolgenden Beispiele.or certain alloys must be used. Working method for the following examples.
So kannz. B. normales Blei ohne Amalgamier-ung oder Als Hydrierzelle dient bei den kontinuierlichen Versonstige Oberflächenbehandlung (z. B.nachJ. Taf'-el·, suchen (Beispiele 1 bis 3); ein Doppelmantelrohr aus Berichte· der Deutschen Chemischen- Gesellschaft, Glas, das mit Wasser gekühlt wird, um die Reakäonsr Bd, 33 [1900]i S. 2209> als Kathode mit gutem Erfolg 40 wärme abzuführen. Die Kathode aus Werkblei (etwa und ohne Vergiftungs- und Ermüdungserscheinungen 99,99°/i,ig).ist als. Zylinder ausgebildet und: liegt an der verwendet werden. Es können aber auch die in einem Innenwanddes Glasrohre^an. Sie:umgibt das zylinderälteren Vorsehlag beschriebenen Kathoden, nämlich förmig&Tondiaphragma, das,den Anoden-und Kathaamalgamiertes Blei, Cadmium·, Zinn, Thaffium oder denraum. trennt. Die Anodte besteht aus. einem. Blei-Wismut oder Legierungen aus mindestens zwei der Me- 45 rohr mit Wasserkühlung. =---- tälle Blei, Quecksilber, Silber, Cadmium, Zinn-, Thal- Als. Anolyt wird: 5.P/0ige. wäßrige Schwefelsäure, verlium und Wismut, die zusätzlich amalgamiert sein wendet. Der Katholyt enthält etwa 20: Gewichtsprozent können, oder reines Cadmium, Zinn oder Wismut, ein- o-Phthalsäure,. etwas 55 Gewichtsprozent organisches gesetzt werden. Lösungsmittel, etwa .20 Gewichtsprozent Wasser undSo may. B. normal lead without amalgamation or As a hydrogenation cell is used in the continuous other surface treatment (e.g. after J. Taf'-el ·, look for (Examples 1 to 3); a double-jacket pipe from reports · of the Deutsche Chemischen-Gesellschaft, Glas , which is cooled with water in order to dissipate heat as a cathode with good success 40. The cathode made of lead (about and without symptoms of poisoning and fatigue 99.99% i, ig ). is designed as a. cylinder and: lies on the. But it can also be used in an inner wall of the glass tube ^. It: surrounds the cathodes described earlier in the cylinder, namely shaped & clay diaphragm, the anode and cathode amalgamated lead, cadmium. , Tin, thaffium or the room. The anode consists of. A. Lead-bismuth or alloys of at least two of the water-cooling tubes. = Lead, mercury, silver, cadmium, tin, thal - As. Anolyte: 5. P / 0 ige. Aqueous sulfur rockic acid, verlium and bismuth, which is also amalgamated. The catholyte contains about 20: weight percent can, or pure cadmium, tin or bismuth, one-o-phthalic acid. something 55 percent by weight organic should be set. Solvent, about .20 percent by weight water and
Das neue Verfahren wird in den· übKchen Elektro- so ~* 5%.konzenteierte Schwefelsäure.The new process is usually used in electrolysis 5% concentrated sulfuric acid.
lyseapparaturen durchgeführt, bei denen Anoden- Die Reaktionstemperatur in. der Zelle wird zwischenThe reaction temperature in the cell is between
und Kathodenraum durch ein- Diaphragma getrennt 30. und* 50? C gehalten. Stromdichten zwischen 3: undand cathode compartment separated by a diaphragm 30. and * 50? C held. Current densities between 3: and
sind. So kann. z. B. die in den Beispielen näher- be- 25 A/dm2 erweisen sich in der Apparatur als besondersare. So can. z. For example, the 25 A / dm 2 shown in more detail in the examples prove to be special in the apparatus
schriebene Röhrenzelle aus Glas auch aus;Metall: oder günstig-. -.-■.-.■Written tubular cell made of glass, also made of; metal: or cheap-. -.- ■ .-. ■
Kunststoff gefertigt sem, wobei die Kathode gleich* 55 Der Katholyt wird mit einer Dosierpumpe, der· ZelleMade of plastic, the cathode is the same * 55 The catholyte is supplied with a metering pump, the · cell
zeitig die Innenwand der Zelle bilden- kann. Ferner von unten zugeführt und oben entnommen. In einemearly can form the inner wall of the cell. Also fed in from below and removed from above. In one
können an Stellender röhrenförmigen Zellen auch trog» 'Rotationsverdampfer werden: unter vermindertemInstead of tubular cells, trough rotary evaporators can also be used: under reduced
oder- kastenförmige- Zellen verwendet werden. Bei· die- Druck das organische? Lösungsmittel und) das, Wasseror - box-shaped - cells can be used. At · die- pressure the organic? Solvent and) that, water
sen sind die Kathoden und Anoden plattenförmig· und schonend* entfern% wobei die: gebildete; DihydrophthaB-sen the cathodes and anodes are plate-shaped · and gently * removed% where the: formed; DihydrophthaB
parallel zueinander angeordnet. Bei dieser Anordnung 60 säure ausfällt. Man trennt das Festprodukt von- derarranged parallel to each other. In this arrangement 60 acid fails. The solid product is separated from the
kann die Abtrennung· von Kathoden·* und Anoden» restlichen wäßrigen! Schwefelsäure.· ab und führt Destilrthe separation · of cathodes · * and anodes »remaining aqueous! Sulfuric acid. · And leads distillate
raum besonders günstig' durch- Ionenaüstauschermem- lätnndFiltrafc wieder der elektrochemischen ReduktionSpace is particularly favorable due to the use of ion exchange exchangers and filtrafc, again, of electrochemical reduction
branen oder- Künststoffgewebe, aber auch durch die zu. Das Festprodukt wird mit Wasser gewaschen undburn or synthetic tissue, but also through the too. The solid product is washed with water and
üblichen Diaphragmamaterialien vorgenommen wer- getrocknet,common diaphragm materials are made and dried,
den. Die Wärmeabführung kann durcb Einbauen; von 65 Beispiel·!the. The heat dissipation can be built in; of 65 example ·!
Kühlelementen oder Umpumpen· des Katholyten bzw. ;.Cooling elements or pumping · the catholyte or;.
Anolyten oder- besonders vorteilhaft durch Ausbilden Als Hydrierzelle' wird: .das·; vorstehend beschriebeneAnolytes or - particularly advantageous by forming As a hydrogenation cell "is:. The ·; described above
der-ElektrodenalsKunlelementevorgenommettwerden; wassergekühlte senkrecht stehende: Doppelmantelrohrthe electrodes are provided as waste elements; water-cooled vertical standing: double jacket pipe
Claims (1)
1,2-dicarbonsäu- s° Entsprechend der im Beispiel 1 beschriebenen Weise re/l Reaktions- wird Terephthalsäure unter Verwendung von Dimethylraum und Stunde formamid als Lösungsmittel selektiv hydriert:Space-time yield 0.469 kg of 3,5-cyclohexadiene example 5
1,2-dicarboxylic s ° According to the procedure described in Example 1 re / l reaction is terephthalic acid using Dimethylraum hour formamide selectively hydrogenated as solvent:
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-Dration of o-phthalic acid or terephthalic acid in dilute aqueous sulfuric acid at temperatures up to 80 0 C, in particular below 70 0 C, and at current densities of 1 to 40 A / dm 2 using conventional cathodes, characterized in that the catholyte with Water-miscible ethers, carboxamides and / or nitriles which are inert under the reaction conditions and liquid at room temperature are added as solvents.
2. The method according to claim 1, characterized
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Non-Patent Citations (1)
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| GB1203108A (en) | 1970-08-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHV | Ceased/renunciation |