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DE1920327B - Process for the production of polyglycol ethers - Google Patents

Process for the production of polyglycol ethers

Info

Publication number
DE1920327B
DE1920327B DE1920327B DE 1920327 B DE1920327 B DE 1920327B DE 1920327 B DE1920327 B DE 1920327B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
alcohol
groups
coz
sodium
ohz
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
Other languages
German (de)
Inventor
Arnold Dr. 8261 Burgkirchen Kotzschmar
Original Assignee
Farbwerke Hoechst AG, vormals Meister Lucius & Brüning, 6000 Frankfurt

Links

Description

Die großtechnischen Verfahren zur Herstellung von Alkoholen bedingen meistens, daß die anfallenden Rohprodukte mehr oder weniger stark durch Aldehyde bzw. Ketone verunreinigt sind. In allen Fällen aber, wo solche Alkohole als Rohstoffe zur Herstellung grenzflächenaktiver Stoffe, wie z. B. Emulgatoren Waschmittel. Färbereihilfsmittel usw., dienen, wird von ihnen für die anschließende Oxalkylierung hohe Reinheit verlangt. Eine Entfernung der angedeuteten Verunreinigungen auf dem Wege der Destillation ist infolge ähnlicher Siedebereiche wie bei den Alkoholen oft nicht möglich bzw. mit hohem Kostenaufwand verbunden. Gleichfalls kostspielig ist die Beseitigung der störenden CO-Gruppen durch Einschaltung einer Hydrierstufe in den Produktionsgang.The large-scale industrial processes for the production of alcohols usually require that the resulting Raw products are more or less heavily contaminated by aldehydes or ketones. In all cases, however, where such alcohols are used as raw materials for the production of surface-active substances, such as. B. emulsifiers Laundry detergent. Dyeing auxiliaries, etc., are used, they are high for the subsequent oxyalkylation Demands purity. Removal of the indicated impurities by means of distillation is often not possible or at high cost due to similar boiling ranges as with alcohols connected. The elimination of the disruptive CO groups by switching on is also costly a hydrogenation stage in the production process.

Gegen.stand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Polyglykoläthern durch Umsetzung von primären und sekundären Alkoholen mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen in der Kette mit Alkalimetallen, Weiterreaktion des Reaktionsgemisches mit Alkylenoxyden und übliche Aufarbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangsprodukte aldchyd- und ketonhaltige primäre und sekundäre Alkohole verwendet.The invention relates to a process for the production of polyglycol ethers by reaction of primary and secondary alcohols with 8 to 22 carbon atoms in the chain with alkali metals, Further reaction of the reaction mixture with alkylene oxides and customary work-up, characterized in that that primary and secondary alcohols containing aldehyde and ketone are used as starting materials used.

Als Alkylenoxyde kommen Äthylenoxyd. Propylenoxyd und deren Homologe sowie Epichlorhydrin in Frage.The alkylene oxides are ethylene oxide. Propylene oxide and its homologues and epichlorohydrin in question.

Es sind bereits primäre, sekundäre oder tertiäre Alkohole in Gegenwart extrem hoher Mengen an Alkali auch in Form von Alkalimetallen oxalkyhert worden (deutsche Auslegeschrift 1 130 176, 1 240 062; USA,-Patentschriften 2 782 240. 3 100 230). Dabei handelt es sich aber um reine Alkohole, die keine CO-Gruppen enthalten. In der USA.-Patentschrift 2 782 240. Spalte 2. Zeile 37 bis 40. wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß mit Aldehyden, Ketonen und Säuren verunreinigte Rohalkohole als Ausgangsmaterial Tür die Oxalkylierung ungeeignet sind.There are already primary, secondary or tertiary alcohols in the presence of extremely high amounts of Alkali also oxalkyhert in the form of alkali metals (German Auslegeschrift 1 130 176, 1 240 062; USA, patents 2 782 240, 3 100 230). However, these are pure alcohols that do not contain any CO groups. In the U.S. Patent 2 782 240. Column 2. Lines 37 to 40. is expressly made pointed out that crude alcohols contaminated with aldehydes, ketones and acids as Starting material for the oxyalkylation is unsuitable.

Es war deshalb nicht vorauszusehen, daß Rohalkohole, die solche Verunreinigungen enthalten, ohne vorhergehende Reinigung nach dem eirfindungsgemäßen Verfahren zu qualitativ hochwertigen Produkten zu oxalkylieren waren, wobei durch die Verwendung von Alkalimetall in einem Arbeitsgang sowohl die Umwandlung der Carboxylgruppen in Hydroxylgruppen durch den dabei entstehenden Wasserstoff als auch die Aktivierung dieser OH-Grtiippen durch deren Überführung in die Alkoholate und die dann anschließende Oxalkylierung ermöglicht wird.It was therefore not foreseeable that raw alcohols, which contain such impurities, without prior cleaning according to the eirfindungsgemeinschaft Processes to alkoxylate high quality products were, by using of alkali metal in one operation both the conversion of the carboxyl groups into Hydroxyl groups due to the resulting hydrogen and the activation of these OH groups by converting them into the alcoholates and the subsequent oxyalkylation will.

Ein weiterer Unterschied der erfindungsgemäßcn Arbeitsweise gegenüber den zitierten älteren Verfahren ist die zum Einsatz kommende Menge an Alkalimetall. Während in den angezogenen Patentschriften sich die Menge des Alkalimetalls allein nach der Zahl der in dem Startmaterial vorliegenden OH-Gruppen richtet, also maximal pro J OH 1 Alkalimetall-Äquivalent = 100 Molprozent beträgt, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zweckmäßig, bei der Berechnung der zum Einsatz kommen-Another difference between the invention The working method compared to the cited older processes is the amount of Alkali metal. While in the cited patents, the amount of alkali metal alone based on the number of OH groups present in the starting material, i.e. a maximum of per J OH 1 alkali metal equivalent = 100 mol percent, it is expedient in the process according to the invention, when calculating the

den Alkalimetallmenge nicht nur die bereits vorhandenen alkoholischen Gruppen, sondern zusätzlich die aus den Carbonylgruppen neu entstehenden OH-Gruppen, die ja ebenfalls vor der Oxalkylierung zu dem gewünschten Betrage in die entsprechenden Alkoholate übergeführt werden müssen, in die Rechnung mit einzubeziehen. Da sowohl die OH-Zahl als auch die CO-Zahi definitionsgemäß < < jsgedrückt wird in mg ΚΟΗ/Ί g Substanz, so hat man nur die OH-Zahl und die CO-Zahl zu addieren und daraus die theoretische Menge an Alkalimetall zu errechnen, wenn ein Einsatz von 100 Molprozent an Alkalimetall gewünscht ist.the amount of alkali metal not only includes the alcoholic groups already present, but also the OH groups newly formed from the carbonyl groups, which must also be converted into the corresponding alcoholates in the desired amount before the oxyalkylation. Since both the OH number is jsgedrückt and the CO-Zahi definition <<in mg ΚΟΗ / Ί g of substance, one has to add only the OH value and the CO number and to calculate therefrom the theoretical amount of alkali metal, when a use of 100 mole percent of alkali metal is desired.

Im Gegensatz dazu wird nach· dem Verfahren der USA.-Patentschrift 2 782 240 die Alkalimetallmenge auf Grund der anwesenden Hydroxylgruppen berechnet. Bei dem vorliegenden Verfahren hingegen kann je nach Gehalt an Carbonylgruppen - von Fall zu Fall ein höheres Verhältnis von Alkalimetall zu OH-Gruppen als I : 1 gewählt werden. Wenn man auch im Idcalfall die Menge des Alkalimetalls entsprechend der Summe aus OH- und CO-Zahl wählen wird, so kann man, wenn dies zweckmäßig erscheint, mit einer geringeren Menge an Alkalimetall arbeiten, wobei diese jedoch so groß zu wählen ist. daß die Umwandlung der in den Alkoholen enthaltenen CO-Gruppen in OH-Gruppen in jedem Fall gewährleistet ist. Die dabei erfolgende geringere, unter 100 Molprozent liegende Alkoholatbildung ist ζ. Β von Vorteil beim Einsatz von kürzerkettigen Alkoholen, deren 100%ige Alkoholate bereits einen fester Salzbrei ergeben und die Verwendung eines inerter Dispergiermittels bei der nachfolgenden Oxalkylierung erforderlich machen würden.In contrast, the method of U.S. Patent No. 2,782,240 determines the amount of alkali metal calculated on the basis of the hydroxyl groups present. In the present case, however Depending on the content of carbonyl groups, a higher ratio of alkali metal can be used on a case-by-case basis to OH groups as I: 1. If you also in Idcalfall the amount of alkali metal accordingly the sum of the OH and CO numbers, you can, if this appears appropriate, work with a smaller amount of alkali metal, but this should be chosen so large. that the Conversion of the CO groups contained in the alcohols into OH groups is guaranteed in any case is. The resulting lower alcoholate formation, below 100 mol percent, is ζ. Β An advantage when using shorter-chain alcohols, the 100% alcoholates of which already have a more solid content Salt slurry and the use of an inert dispersant in the subsequent oxyalkylation would require.

Die gewählte Alkalimetallmenge kann auf einma zu dem Startprodukt zugegeben werden, wenn jedoch sehr hohe Gehalte an CO-Gruppcn vorliegen, isi es bisweilen von Vorteil, die Alkalimetallmenge zi unterteilen und in mehreren Portionen einzutragen je mch Maßgabe des Umsatzes der alkoholischer Gruppen zu dem Alkoholat und der damit verbun denen Freisetzung von Wasserstoff, durch den ir statu nasccndi die CO-Gruppen zu den alkoholischer OH-Gruppen reduziert werden sollen. Vor allerr bei den größeren Ansätzen ist wegen der exothermer Reaktion bei der Zugabe größerer Mengen vot Alkalimetall dessen Aufteilung in eine entsprechend! Zahl von Einzelportionen notwendigThe chosen amount of alkali metal can be added to the starting product all at once, but if so very high levels of CO groups are present, isi it is sometimes advantageous to reduce the amount of alkali metal zi subdivide and enter in several portions depending on the turnover of the alcoholic Groups to the alcoholate and the associated with it which release of hydrogen, through the ir statu nasccndi the CO groups to the alcoholic OH groups are to be reduced. Above all in the larger batches, because of the exothermic reaction when larger amounts are added, vot Alkali metal its division into a corresponding! Number of individual servings necessary

Man arbeitet bei der Umwandlung der CO-Gruppet und der Alkoholatbildung vorzugsweise so, dal man zu dem in einer Stickstoffatmosphäre auf 10( bis 2000C, vorzugsweise 130 bis 1500C, vorgewärmtei Startprodukt die errechnete Menge an Alkalimetal auf einmal oder portionsweise zugibt und unte guter Rührung und dauernder Aufrechterhaltunj der Schutzgasatmosphäre die Auflösung des MetallOne works in the conversion of CO Gruppet and the alcoholate preferably such dal one to which, in a nitrogen atmosphere to 10 (up to 200 0 C, preferably 130 to 150 0 C, vorgewärmtei starting product adding the calculated amount of alkali metal at once or in portions, and under good stirring and permanent maintenance of the protective gas atmosphere the dissolution of the metal

bis zum Ende führt. ,leads to the end. ,

Sehr wichtig ist bei allen Operationen der peinThe pain is very important in all operations

liehe Ausschluß von Luftsauerstoff und Feuchtigkeitlent exclusion of atmospheric oxygen and moisture

Nach Auflösung des Alkulimetalls, was bei den angegehenen Temperaturen auch bei langkettigcn Alkoholen, wie sie für den speziellen Anwendungs-Aveck als grenzflächenaktive Stoffe in Frage kommen, etwa 4 bis 5 Stunden benötigt, wird abgekühlt, wenn die Reaktion im geschlossenen System durchgeführt wurde, der Restwasserstoff durch Stickstoff entfernt und dann die Oxalkylierung durchgeführt.After dissolution of the alkali metal, which is also the case with long-chain chains at the temperatures involved Alcohols as Aveck for Special Applications as surfactants come into question, takes about 4 to 5 hours, is cooled when the reaction was carried out in a closed system, the residual hydrogen was removed by nitrogen and then carried out the oxyalkylation.

Beispiel 1example 1

Zum Einsatz gelangte ein durch Oxydation eines Paraffinschnittes gewonnenes Gemisch sekundärer Alkohole mit einem aus der OH-Zahl errechneten mittleren Molekulargewicht von 256.A mixture of secondary substances obtained by oxidation of a paraffin section was used Alcohols with an average molecular weight calculated from the OH number of 256.

Der Alkohol war von minderwertiger Qualität, denn er enthielt noch beträchtliche Menger an carbonylgruppe. haltigem Material (CO-Zahl) sowie ungesättigte Verbindungen (Jod-Zahl) und nicht oxydiertes Paraffin. Für ihn wurden die nachstehenden Kennzahlen bestimmt:The alcohol was of inferior quality because it still contained considerable amounts carbonyl group. containing material (CO number) as well as unsaturated compounds (iodine number) and non-oxidized Paraffin. The following key figures were determined for him:

OHZ (Hydroxylzahl) 219OH number (hydroxyl number) 219

COZ (Carbonylzahl) 29,5COZ (carbonyl number) 29.5

JZ (Jodzahl) 26,0JZ (iodine number) 26.0

Rest-Paraffin über 7,0%Residual paraffin over 7.0%

SZ (Säurezahl) 1,3SZ (acid number) 1.3

VZ (Verseifungszahl) 9,2VZ (saponification number) 9.2

lod-Farbzal.'
(mg Jod in 100 ml Wasser) 3,5
iodine color count. '
(mg iodine in 100 ml water) 3.5

ArbeitsweiseWay of working

Iu einem 1-1-4-Hals-Rundkolben, der mit Rührer, Rückflußkühler. Kontaktthermometer und einer Vorrichtung zum gleichzeitigen Einleiten von Stickstoff und Äthylenoxyd ausgestattet ist, werden nach vorherigem Verdrängen der Luft im Kolben durch Stickstoff 256 g sek. Alkohol (mit obigen Kennzahlen) = I Mol eingewogen, im lebhaften N2-Strom. der durch überleiten über KOH getrocknet wird, auf 130 C hochgeheizt und 20,7 g Natriummetall (blanke Schnittflächen! = 90 Molprozent, bezogen auf OH-Gruppen, bei 130 C unter gutem Rühren und andauernder Nj-Spülung eingetragen. Nach beendeter Natriumzugabe wird auf 150'C hochgeheizt und die Alkoholatbildung bis zum völligen Verschwinden des Natriums zu Ende geführt.Iu a 1-1-4 neck round bottom flask fitted with a stirrer, reflux condenser. Contact thermometer and a device for the simultaneous introduction of nitrogen and ethylene oxide are equipped, after the air in the flask has been displaced by nitrogen, 256 g sec. Alcohol (with the above figures) = I mol weighed in, in a lively stream of N 2. which is dried by passing over KOH, heated to 130 ° C. and 20.7 g of sodium metal (bare cut surfaces! = 90 mol percent, based on OH groups, are introduced at 130 ° C. with thorough stirring and continuous NJ rinsing Heated to 150'C and the alcoholate formation was completed until the sodium had completely disappeared.

Nach Auflösen des Natriums, was unter den angegebenen Bedingungen gewöhnlich 4 bis 5 Stunden in Anspruch nimmt, wird wieder auf 130C abgekühlt und mit der Oxäthylierung begonnen.After dissolving the sodium, what is given below Conditions usually takes 4 to 5 hours to complete, is cooled back to 130C and started with the oxethylation.

Gleichzeitig mit dem Alkylenoxyd wird immer etwas N2 durch die Apparatur geleitel, so daß auf alle Fälle der Zutritt auch der geringsten Spuren von Luftsauerstoff vermieden wird. Zur Kontrolle des Slickstoffstromes ist an den Rückflußkühler am Gasausgang eine Strömungskapilare mit Manometer angeschlossen.At the same time as the alkylene oxide, some N 2 is always passed through the apparatus, so that in all cases the entry of even the slightest traces of atmospheric oxygen is avoided. To control the nitrogen flow, a flow capillary with a manometer is connected to the reflux condenser at the gas outlet.

Die Alkylenoxydaufnahme ist exotherm, und die Reaktionstemperatur muß durch entsprechende Kühlung und das Maß des Äthylenoxyd-Angebotes auf der angegebenen Höhe gehalten werden.The uptake of alkylene oxide is exothermic and the reaction temperature must be reduced by appropriate cooling and the level of the ethylene oxide supply is kept at the specified level.

Zur Kontrolle des Fortganges der Reaktion wirdTo control the progress of the reaction

ieweils eine Probe entnommen, mit Salzsäure auf pH 6 eingestellt, scharf getrocknet, vom ausgeschiedenen Salz abgetrennt und in üblicher Weise der Trübungspunkt bestimmt.A sample was taken, adjusted to pH 6 with hydrochloric acid, dried sharply, and the precipitated The salt is separated off and the cloud point is determined in the usual way.

Nach Aufnahme von 484 g Äthylenoxyd = 11,0 Mol wurde in einer Lösung von 5 g Probe in 25 ml einer 25%igen Butyldiglykollösung ein Trübungspunkt von 82,7 C gefunden.After uptake of 484 g of ethylene oxide = 11.0 mol was in a solution of 5 g of sample in 25 ml of a 25% butyl diglycol solution found a cloud point of 82.7 ° C.

Der ganze Versuchsansatz wurde nun auf 30 bis 40 C abgekühlt und ebenfalls mit HCl auf pH 6 eingestellt; nach dem Trocknen wurde heiß (etwa 80 C) vom Salz getrennt und das Salz scharf abgepreßt. Im Salz vei Hieben nur knapp 1% der Gesamtausbeute. The whole experimental approach was now on 30 bis Cooled to 40 ° C. and also adjusted to pH 6 with HCl; after drying it got hot (approx 80 C) separated from the salt and the salt pressed out sharply. In the salt, only 1% of the total yield.

Mit einem Ausgangsalkohol der Jodfarbzahl 3.5 wurde ein Roh-Oxäthy'.at der Jodfarbzahl 1.5 erhalten, das sich durch Behandlung mit H2O2 auf Jodfarbzahl unter 1 bleichen ließ.With a starting alcohol with an iodine color number of 3.5, a raw Oxäthy'.at with an iodine color number of 1.5 was obtained, which could be bleached to an iodine color number below 1 by treatment with H 2 O 2.

Das Oxäthylat war wasserhcll und bleicht auch bei längerem Stehen bei Raumtemperatur völlig blank und ohne trübende Ausscheidungen. Es wurden dafür folgende Kennzahlen bestimmt:The oxyethylate was water-clear and whitened completely even when left standing for a long time at room temperature blank and without opacifying excretions. The following key figures were determined for this:

3535

OHZ COZ 85.1
G.73
OHZ COZ 85.1
G.73

Unter Berücksichtigung der oben angegebenen Aufnahme von 484 ρ Äthylenoxyd kann man diese Kennzahlen des Oxäthylats auf die hypothetischen Werte des Startalkohols nach der Natriumbehandlung zurückrechnen. Aus dem dabei festzustellenden Anstieg der OH-Zahl gegenüber der Ausgangs-OHZ und der Abnahme der CO-Zahl läßt sich der Grad der Umwandlung der Carbonylgruppen in neue, der Oxalkylierung zugängliche OH-Gruppen ermitteln. Rein theoretisch muß der Abnahme der COZ ein gleich hoher Anstieg der OHZ-entsprechen: bei der Beurteilung dieser Zahlen müssen natürlich die Fehlergrenze der Bestimmungsmethoden und etwaige 'Nebenreaktionen mit einkalkuliert werden.Taking into account the above-mentioned uptake of 484 ρ ethylene oxide, these key figures for the oxyethylate can be calculated back to the hypothetical values of the starting alcohol after the sodium treatment. The degree of conversion of the carbonyl groups into new OH groups accessible to oxyalkylation can be determined from the increase in the OH number compared to the initial OH number and the decrease in the CO number. Theoretically, the decrease in COZ must correspond to an equally high increase in the OHZ: when assessing these figures, the error limit of the determination methods and any side reactions must of course be taken into account.

Tabelle Beispiel ITable Example I.

OxäthylalOxethylal

OH-Zahl 85,1 .
CO-Zahl 0,75
OH number 85.1.
CO number 0.75

SlartalkoholSlart alcohol

nachafter

Na-Bchandlung (errechnete Werte)Na treatment (calculated values)

246246

2,172.17

StartalkoholStarting alcohol

219 29,5 Difi.219 29.5 Difi.

% Umsat? der CO-Oruppe nach% Sales? the CO group after

OHZ-An»tiegOHZ increase

91,591.5

COZ-AbnahmeCOZ acceptance

92,792.7

Beispielexample

Gemäß Beispiel 1 wurden 100 g sek.-Alkohol mit MG 256 = 0,39 Mol mit 8,4 g Natriummetall = 93 Molprozent OH-Gruppen in das Alkoholat übergeführt und der Versuchsansatz zu Vcrgleichszwecken ohne anschließende Oxalkylierung neutralisiert und aufgearbeitet. Für den dabei erhaltenen Äthylenoxid-freien Alkohol wurden nach der Natriumbehandlung die nachstehenden Werte gefunden:According to Example 1, 100 g of secondary alcohol with MW 256 = 0.39 mol with 8.4 g of sodium metal = 93 mol percent OH groups transferred into the alcoholate and the experimental approach for comparison purposes without subsequent Oxalkylation neutralized and worked up. For the ethylene oxide-free alcohol obtained the following values were found after the sodium treatment:

Tabelle BeispielTable example

Siiirtiilknhol nach Nii-Dehuiullung
Igcfundcnc Werte!
Siiirtiilknhol after Nii-Dehuiullung
Igcfundcnc values!

SiiirtnlkohulSiiirtnlkohul

Vn Umsiil/ dur CO-Gruppe
nach
V n Umsiil / dur CO group
after

OIIZ-AnsliegOIIZ attachment

COZ-Abnahiiu·COZ-Abnahiiu

OH-Zahl 246,3
CO-Zahl 1,45
OH number 246.3
CO number 1.45

219,0
29,5
219.0
29.5

92,592.5

95,095.0

Beispiel 3Example 3

Aus dem im Beispiel 1 eingesetzten sek. Alkohol wurde durch Abdestillieren im Vakuum die erste kelonreiche Fraklion herausgeschnitten und als Startmaterial eingesetzt. Davon wurden die folgenden Kennzahlen bestimmt:From the used in Example 1 sec. Alcohol became the first by distilling off in vacuo Chelon-rich Fraklion cut out and used as starting material. These were the following Key figures determined:

OHZ 294,5, daraus MG:190OHZ 294.5, from this MG: 190

COZ 46,2COZ 46.2

99 g sek. Alkohol (ketonreiche Fraktion) = 0,52 Mol und 11,04 g Natriummetall = 93 Molprozent OH-Gruppen wurden, wie im Beispiel 1 beschrieben, hei 130 bis 150rjC im N2-Strom aufgelöst. Die nach Zugabe der ersten Anteile Natrium sich stark dunkelbraun verfärbende Lösung wurde bei weiterer Natriumzugabe unter Einwirkung des nascierenden Wasserstoffs hydrierend aufgebleicht, und es resultierte eine nur mehr kräftig weingelbe Lösung, die nach Anlagerung von 175 g Äthylenoxyd = 7,7 Mol AeO eine Jod-FZ 3,5 ergab, die sich mit Wasserstoffperoxyd auf Jcd-FZ 2 bleichet, iieß. Die Kennzahlen und die sich daraus errechnender» Umsätze der CO-Gruppe zeigt die nächste Tabelle:99 g sec. Alcohol (ketone-rich fraction) = 0.52 mol and 11.04 g of sodium metal = 93 mol percent OH groups were, as described in Example 1, dissolved at 130 to 150 ° C. in a stream of N 2. The solution, which turned dark brown after the addition of the first portions of sodium, was whitened with further addition of sodium under the action of the nascent hydrogen, and the result was an only vigorously wine-yellow solution, which after the addition of 175 g of ethylene oxide = 7.7 mol of AeO resulted in an iodine- FZ 3.5 resulted, which bleaches with hydrogen peroxide on Jcd-FZ 2, iieß. The key figures and the resulting »sales of the CO group are shown in the next table:

Tabelle BeispielTable example

OxälhylatOxalylate

StartalkoholStarting alcohol

nachafter

Nb-Behandlung
(errechnete Werte)
Nb treatment
(calculated values)

Startalkohol Diff.Start alcohol diff.

% Umsatz der CO-Gruppe
nach
% Sales of the CO group
after

OHZ-AnstiegOHZ increase

COZ-AbnahmeCOZ acceptance

OH-Zahl 122,4
CO-Zahl 0,0
OH number 122.4
CO number 0.0

339,0
0,0
339.0
0.0

294,5 46,2 + 44,5
- 46,2
294.5 46.2 + 44.5
- 46.2

96,296.2

96,5*)96.5 *)

·) Nach der im Oxäthylat gefundenen CO-Zahl 0,0 würde sich eine I00%ige Umwandlung der CO-Gruppe in Spalte 6 errechnen; es fandfln sich aber in dem bei der Trocknung des neutralisierten Produktes aufgefangenen Wasser noch geringe Mengen an Ketonen, unter deren Einbeziehung in die Bilanz sich der etwas niedrigere, jedoch mit der gefundenen OHZ-Zunahme besser übereinstimmende Umsatzwert ergibt.·) According to the CO number 0.0 found in the oxethylate, a 100% conversion of the CO group in column 6 would be calculated; found it However, there are still small amounts of ketones in the water collected during the drying of the neutralized product, including their inclusion the balance shows the somewhat lower turnover value, which however better corresponds to the increase in the OH number found.

Beispiel 4Example 4

Hier wird die Umwandlung und dadurch indirekt auch die Oxalkylierbarkeit eines definierten Ketons, das dem Startalkohol in bekannter Menge zugesetzt wurde, gezeigt.Here the conversion and thereby indirectly also the oxyalkylation of a defined ketone, which was added to the starting alcohol in a known amount, shown.

38,3 g sek. Alkohol (OHZ 257,8; COZ 14,5) wurden mit 15,0 g Decylmethylketon (OHZ 8,2; COZ 280) gemischt und vor deren Einsatz analysiert. Es wurde gefunden:38.3 g sec. Alcohol (OHZ 257.8; COZ 14.5) were mixed with 15.0 g of decyl methyl ketone (OHZ 8.2; COZ 280) mixed and analyzed before use. It was found:

OHZ 188,4OHZ 188.4

COZ 89,6COZ 89.6

a) 53,3 g der Mischung wurden, wie im Beispiel 1 beschrieben, mit 4,6 g Natriummetall = 111,7 Molprozent OH-Gruppen in das Alkoholat übergeführt.a) 53.3 g of the mixture were, as described in Example 1, with 4.6 g of sodium metal = 111.7 mol percent OH groups converted into the alcoholate.

Die um mehr als 10% über der OHZ-Äquivalenz liegende Natriummenge ist erforderlich, um genügende Mengen an nascieiendem Wasserstoff zu entwickeln, um die CO-Gruppen zu reduzieren und in die entsprechenden Alkoholate umzuwandeln.The amount of sodium, which is more than 10% above the OHZ equivalence, is required to achieve sufficient To develop amounts of nascent hydrogen to reduce the CO groups and to convert into the corresponding alcoholates.

Die angewandte Menge von 111,7% Na liegt beträchtlich über dem in der USA.-Patentschrift 2 782 240 als maximal zulässig angegebenen Verhältnis von 1,05 Äquivalenten Natrium/OH.
Wie im Beispiel 2 wurde als erstes ohne Oxäthylierung der Ansatz nach der Na-Ein wirkung aufgearbeitet und der CO-Umsatz in gewohnter Weise auf Grund der OH- und CO-Zahländerung überprüft.
The amount of 111.7% Na used is considerably higher than the maximum permissible ratio of 1.05 equivalents of sodium / OH indicated in US Pat. No. 2,782,240.
As in Example 2, the batch was first worked up after exposure to Na without oxyethylation and the CO conversion was checked in the usual way on the basis of the change in OH and CO numbers.

Tabelle Beispiel 4aTable example 4a

Startalkohol nach Na-Bchandlung
(gefundene Werte)
Starting alcohol after Na treatment
(found values)

% Umsatz der CO-Gruppc
nach
% Turnover of the CO group c
after

OHZ-AnsliegOHZ attachment

COZ-AbnahmeCOZ acceptance

OH-Zahl 265,0
CO-Zahl 3,6
OH number 265.0
CO number 3.6

85,585.5

96,096.0

b) Von der gleichen Mischung aus sek.-Alkohol und Decylmethylketon wurdenb) From the same mixture of sec-alcohol and decyl methyl ketone were

106,6 g Alkoholmischung mit106.6 g alcohol mixture with

9,2 g Natriummetall = 111,7 Molprozetit OH-Gruppen und 209,0 g Äthylenoxyd umgesetzt.9.2 g of sodium metal = 111.7 mol percentage of OH groups and 209.0 g of ethylene oxide implemented.

Tabelle Beispiel 4 bTable Example 4 b

OxäthylalOxethylal

OH-Zahl 88,9
CO-Zahl 2,55
OH number 88.9
CO number 2.55

StartalkoholStarting alcohol

nachafter

Na-Behandlung (errechnete Werte)Na treatment (calculated values)

263
7,55
263
7.55

StartalkoholStarting alcohol

+ 74,6
-82,05
+ 74.6
-82.05

% Umsatz Her CO-Gruppe nach% Of sales Her CO-Gruppe after

OHZ-AnstiegOHZ increase

83,383.3

COZ-AbnahmeCOZ acceptance

91.691.6

Beispiel 5Example 5

In der gleichen Weise, wie im Beispiel 2 beschrieben, werden 100 g sekundärer Alkohol mit einem Molgewicht von 256 mit 13,9 g Kaliummetall (= 90 Molprozent OH-Gruppen) umgesetzt und dabei in das entsprechende Alkoholat übergeführt. Nach erfolgter Neutralisation wurden die in der nachfolgenden Tabelle wiedergegebenen Zahlen gefunden.In the same way as described in Example 2, 100 g of secondary alcohol with a molecular weight of 256 reacted with 13.9 g of potassium metal (= 90 mol percent OH groups) and thereby converted into the corresponding Converted alcoholate. After the neutralization has taken place, those are shown in the table below Numbers found.

Tabelle Beispiel 5Table example 5

OH-Zahl
CO-Zahl
OH number
CO number

StartalkoholStarting alcohol

222
30,6
222
30.6

StartalkoholStarting alcohol

nachafter

K-Behandlung (gefundene Werte)K treatment (found values)

249
2,6
249
2.6

Diff.Diff.

+ 27
-28
+ 27
-28

% Umsatz der CO-Gruppe nach% Sales of the CO group after

OHZ-AnstiegOHZ increase

88,288.2

COZ-AbnahmeCOZ acceptance

91.891.8

In den nächsten Beispielen werden die bisher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgreich eingesetzten Ausgangsmaterialien mit den in der Oxalkylierungschemie an Stelle von Natriummetall sonst üblichen Alkalien, wie Natriumhydroxyd oder Natriummethylat, behandelt.In the next examples, those previously used successfully by the process according to the invention are used Starting materials with those used in oxyalkylation chemistry instead of sodium metal common alkalis such as sodium hydroxide or sodium methylate.

Beispiel 6
(Vergleich)
Example 6
(Comparison)

Die im Beispiel 3 eingesetzte ketonreiche Alkoholfraktion (OHZ 294,5; COZ 46,2) sollte mit Natriummethylat in das entsprechende Alkoholat übergeführt werden. Es wurde eine dem im Beispiel 3 zugegebenen Natriummetall äquivalente Menge eingesetzt, einmal, um vergleichbare Werte zu erhalten und zum anderen, da nur bei eimer weitgehenden Alkoholatbildung die sekundären Alkoholgruppen genügend aktiviert werden, um brauchbare Oxäthylate als Endprodukte zu ergeben.The ketone-rich alcohol fraction (OHZ 294.5; COZ 46.2) used in Example 3 should be mixed with sodium methylate be converted into the corresponding alcoholate. One of that in Example 3 was added Sodium metal equivalent amount used, on the one hand to obtain comparable values and on the other hand, because the secondary alcohol groups are only sufficiently activated when the alcoholate is largely formed to give useful oxethylates as end products.

Bald nach Abdestillieren des Lösungsmethanols — es wurde eine etwa 30%ige methanolische Na-Methylatlösung mit 12,8% Na-Gehalt verwendet — und Erreichen der Reaktionstemperatur von 1500C im ölpumpenvakuum (etwa 2 Torr) wurde der Ansatz in zunehmendem Maße stark dunkel und harzartig fest, so daß der Rührer steckenblieb und eine Weiterführung des Versuches nicht möglich war. Es ist demnach eine vollkommene Verharzung infolge alkalischer Kondensation der Carbonylverbindungen eingetreten. Soon after distilling off the solvent methanol - was used Na content about a 30% methanolic sodium methylate solution at 12.8% - and reaching the reaction temperature of 150 0 C in an oil pump vacuum (about 2 Torr) was approach increasingly strong dark and resin-like solid, so that the stirrer got stuck and it was not possible to continue the experiment. A complete resinification has therefore occurred as a result of alkaline condensation of the carbonyl compounds.

Beispiel 7
(Vergleich)
Example 7
(Comparison)

Bei Verwendung von NaOH (80 Molprozent, bezogen auf OH-Gruppen) an Stelle von Natriummethylat tritt bei einer ebenfalls durch Andestillation des sekundären Alkohols stark mit Ketonen angereicherten Alkoholfraktion die im Beispiel 6 beobachtete starke Verharzung nicht ein, und der Versuch konnte beendet werden. Ohne nachfolgende Äthylenoxydanlagerung wurde der Ansatz nach der Alkoholatbildung wie üblich aufgearbeitet und die Kemizahlen bestimmt:When using NaOH (80 mol percent, based on OH groups) instead of sodium methylate occurs in the case of one which is also strongly enriched with ketones by distillation of the secondary alcohol Alcohol fraction does not include the severe gumming observed in Example 6, and the experiment could be terminated. Without subsequent Äthylenoxydanlagerung the approach was after Alcoholate formation worked up as usual and the kemi numbers determined:

Startprodukt OHZ 275,6, COZ 37,1Starting product OHZ 275.6, COZ 37.1

Nach der NaOH-Behandlung .... OHZ 268,8, COZ 0,0. SZ: 21.8!After the NaOH treatment .... OHZ 268.8, COZ 0.0. SZ: 21.8!

Die CO-Zahl ist zwar verschwunden; es ist aber keine Umwandlung in Hydroxylgruppen erfolgt, wie dies bei Verwendung von Na-Metall geschieht. Bemerkenswert ist hingegen das Auftreten einer beträchtlichen Säurezahl, die man sich wohl entstanden denken muß nach der bekannten Reaktion, wonach aus Alkoholen durch Einwirkung von starkem Alkali bei hoher Temperatur unter H2-Abspaltung Carbonsäuren entstehen können (s. hierzu Houben— We yl, Bd. VIII, S. 404 [1952]: Originalarbeiten von J.Dumas, J. A. Stas, A. eh. [2]. 73, 113 [1840], und A. 35, 129 [1840]).The CO number has indeed disappeared; but no conversion into hydroxyl groups has taken place, as happens when using sodium metal. What is noteworthy, however, is the occurrence of a considerable acid number, which one must probably imagine after the known reaction, according to which carboxylic acids can be formed from alcohols by the action of strong alkali at high temperature with elimination of H 2 (see Houben-Weyl, vol VIII, p. 404 [1952]: original works by J.Dumas, JA Stas, A. eh. [2]. 73, 113 [1840], and A. 35, 129 [1840]).

Beispiel
(Vergleich)
example
(Comparison)

Der in den Beispielen 1 und 2 verwendete sekundäre Alkohol (OHZ 219; COZ 29,5) wurde in einem sogenannten Zweistufenverfahren nach der deutschen Patentschrift 974 767 in der ersten Stufe mit BF3 als saurem Katalysator mit 1.5 Mol AeO zur Reaktion gebracht, nach Neutralisation und Auswaschen geringer Mengen von Polyglykol der unveränderte Startalkohol abdestilliert und das verbleibende Oxäthylat mit 3 Molprozent AeO (es wurden etwa 50% des eingesetzten Alkohols unverändert abdestilliert) mit Natriummethylatlösung alkalisch gestellt. Dabei trat sofort starke Dunkelfärbung auf, die nach Anlagerung von weiteren 6 Mol Äthylenoxyd in der zweiten alkalischen Oxäthyherungsstufe zwar etwas aufhellte (Verdünnungseffekt!), aber doch nur zu einem Endprodukt mit der Jodfarbzahl 20 führte. Auch energische Bleichung mit Wasserstoffperoxyd führte zu keinem verkaufsfähigen Produkt.The secondary alcohol (OHZ 219; COZ 29.5) used in Examples 1 and 2 was reacted in a so-called two-stage process according to German Patent 974 767 in the first stage with BF 3 as the acidic catalyst with 1.5 mol of AeO, after neutralization and washing out small amounts of polyglycol, the unchanged starting alcohol is distilled off and the remaining oxyethylate is made alkaline with 3 mol percent AeO (about 50% of the alcohol used was distilled off unchanged) with sodium methylate solution. A strong dark color immediately appeared, which after the addition of a further 6 moles of ethylene oxide in the second alkaline oxyetherification stage lightened somewhat (dilution effect!), But only led to an end product with an iodine color number of 20. Even vigorous bleaching with hydrogen peroxide did not lead to a salable product.

Um nach diesem Verfahren arbeiten zu können, müßte dieser carbonylgruppenhaltige Alkohol vorher erst einer zusätzlicher. Reinigung durch HydrierungIn order to be able to work according to this process, this alcohol containing carbonyl groups would have to be used beforehand only an additional one. Purification by hydrogenation

209 513/390209 513/390

21532153

(ο(ο

IOIO

unterworfen werden. Nach «clem Verfahren der Erfindung ist es jedoch möglich, wie die Beispiele 1, 2 und folgende gezeigt haben, in einem Schritt diese Umwandlung der CO-Gruppen in OH-Gruppen und deren Oxalkylierung durchzuführen.be subjected. According to the method of the invention however, it is possible, as Examples 1, 2 and the following have shown, to do this in one step Conversion of the CO groups into OH groups and their oxalkylation to be carried out.

Beispiel 9Example 9

Eine künstlich hergestellte Mischung aus 85 g lso-C13-A'iKohol und 15 g Iso-Cu-AIdehyd, mit analytisch bestimmter OHZ 250,3 und COZ 29,4 wurde, wie im Beispiel 1 für einen ketonhaltigen sekundären Alkohol beschrieben, mit 9,34 g Natriummetall = 91 Molprozent OH-Gruppen in das Alkoholat übergeführt. Das Natrium wurde, in sieben Portionen unterteilt, über einen Zeitraum von 7 Stunden allmählich eingetragen; an die Abgaskapillare wurden zwei mit CO2-Schnee und Aceton gefüllte Tiefkühlvorlagen angeschlossen, um jeden Verlust von flüchtigen Aldehyden zu vermeiden. Ohne anschließende Oxalkylierung wurde der Ansatz aufgearbeitet und die Kennzahlen bestimmt.An artificially produced mixture of 85 g of iso-C 13 -A'i alcohol and 15 g of iso-C u -aldehyde, with analytically determined OHN 250.3 and COZ 29.4, was, as described in Example 1 for a secondary alcohol containing ketone, converted into the alcoholate with 9.34 g of sodium metal = 91 mol percent OH groups. The sodium, divided into seven portions, was gradually added over a period of 7 hours; Two deep-freeze reservoirs filled with CO 2 snow and acetone were connected to the exhaust gas capillary in order to avoid any loss of volatile aldehydes. The batch was worked up and the key figures determined without subsequent oxyalkylation.

Tabelle Beispiel 9Table example 9

StartalkoholStarting alcohol

nachafter

Na-Behandlung
(gefundene Werfe)
Na treatment
(found throws)

267267

1,351.35

Startalkohol Starting alcohol

250,3
29,4
250.3
29.4

DiIT.DiIT. % Umsatz
der CO-Gruppe
nach
% Sales volume
of the CO group
after
COZ-
Abnahme
COZ-
acceptance
OHZ-
Anstieg
OHZ-
rise
-H 6,7-H 6.7 56.756.7 94.494.4 -28.05-28.05 -

Beispiel 10 (Vergleich zu 9)Example 10 (compared to 9)

Von einer Mischung aus 105,0 g Iso-CirAlkohol und 45,0 g Iso-C13-Aldehyd mit den Kennzahlen OHZ 231, COZ 60,4 und SZ 4,1 wurden 130 g mit 20,8 g NaOH gepulvert = 97 Molprozent OH-Gruppen unter Stickstoffspülung in das Alkoholat übergeführt, danach ohne Oxäthylierung aufgearbeitet und die Kennzahlen bestimmt.Of a mixture of 105.0 g Iso-C ir alcohol and 45.0 g iso-C 13 aldehyde with the key figures OHN 231, COZ 60.4 and SZ 4.1 130 g of powdered with 20.8 g NaOH = 97 mol percent OH groups converted into the alcoholate with nitrogen flushing, then worked up without oxyethylation and the key figures determined.

Tabelle Beispiel 10Table example 10

OH-Zahl
CO-Zah'
Säurezahl
OH number
CO number
Acid number

StartalkoholStarting alcohol

nachafter

NaOH-Behandlung
(gefundene Werte)
NaOH treatment
(found values)

230.5230.5

0.0
29.0
0.0
29.0

StartalkohoiStarting alcohol Difr.Difr. % Umsatz der CO-Gruppe% Sales of the CO group OHZ-AnstiegOHZ increase COZ-AbnahmeCOZ acceptance 11!11! nachafter __ )) 231231 unverändertunchanged - 100100 60,460.4 60,460.4 - - 4.04.0 25,025.0

In beiden Fällen (Beispiele 9 und 10) ist die CO-Zahl praktisch verschwunden, d. h. der Alkohol enthält nahezu keine Aldehyde mehr. Wie aber das Vergleichsbeispiel 10 zeigt, ist bei der Behandlung mit Natriumhydroxyd kein OH-Zahl-Anstieg erfolgt, aber dafür sind organische Säuren entstanden, was ebenfalls unerwünscht ist. Bei Verwendung von Natriummetall hingegen (Beispiel 9) tritt keine Neubildung von Säure auf. Der Aldehyd ist in diesem Fall weitgehend in Alkohol übergeführt.In both cases (Examples 9 and 10) the CO number has practically disappeared; H. the alcohol contains almost no more aldehydes. However, as shown in Comparative Example 10, the treatment with sodium hydroxide there is no increase in the OH number, but organic acids have formed, which is also undesirable. In contrast, when sodium metal is used (Example 9), no new formation of acid occurs. The aldehyde is in this case largely converted into alcohol.

21532153

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung von Polyglykoläthem durch Umsetzung von primären und sekundären Alkoholen mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen in der Kette mit Alkalimetallen, Weiterreaktion des Reaktionsgemisches mit Alkylenoxyden und übliche Aufarbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangsprodukte aldehyd- und ketonhaltige primäre und sekundäre Alkohole verwendet.Process for the production of polyglycol ethers by reacting primary and secondary alcohols with 8 to 22 carbon atoms in the Chain with alkali metals, further reaction of the reaction mixture with alkylene oxides and the usual Reconditioning, characterized that the starting materials used are aldehyde- and ketone-containing primary and secondary alcohols used.

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