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DE930327C - Process for the production of carboxylic acid anhydrides - Google Patents

Process for the production of carboxylic acid anhydrides

Info

Publication number
DE930327C
DE930327C DEB20975A DEB0020975A DE930327C DE 930327 C DE930327 C DE 930327C DE B20975 A DEB20975 A DE B20975A DE B0020975 A DEB0020975 A DE B0020975A DE 930327 C DE930327 C DE 930327C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
parts
cobalt
nickel
methylpyrrolidone
carboxylic acid
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.)
Expired
Application number
DEB20975A
Other languages
German (de)
Inventor
Herbert Dr Friederich
Walter Dr Reppe
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 DEB20975A priority Critical patent/DE930327C/en
Application granted granted Critical
Publication of DE930327C publication Critical patent/DE930327C/en
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/54Preparation of carboxylic acid anhydrides
    • C07C51/56Preparation of carboxylic acid anhydrides from organic acids, their salts, their esters or their halides, e.g. by carboxylation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Verfahren zur Herstellung von Carbonsäureanhydriden Es ist bekannt, daß man Methanol mit Kohlenoxyd zu organischen Verbindungen, insbesondere Essigsäure und Essigsäuremethylester, umsetzen kann. Besonders gut verläuft diese Carbonylierung, wenn man als Katalysatoren carbonylbildende Metalle oder deren Verbindungen, insbesondere unter Mitverwendung von Halogen in freier oder gebun- dener Form, verwendet. Man hat auch bereits vorgeschlagen, bei derartigen Carbonylierungen an Stelle von Methanol Dimethyläther zu verwenden oder, in Gegenwart von Wasser, Ester des 3/tetha- nols, die bei der Umsetzung das zu carbonylierende Methanol liefern sollen. Auch in diesen Fällen erhält man Essigsäure in Form ihres Methylesters.Process for the production of carboxylic acid anhydrides It is known, that one methanol with carbon oxide to organic compounds, especially acetic acid and methyl acetate. This carbonylation proceeds particularly well, if the catalysts used are carbonyl-forming metals or their compounds, in particular using halogen in free or bound den of the form. Man has already proposed that instead of methanol in such carbonylations To use dimethyl ether or, in the presence of water, ester of 3 / tetha- nols, which should deliver the methanol to be carbonylated during the implementation. Also in these Acetic acid is obtained in the form of its methyl ester.

Es wurde nun gefunden, daß die an sich bekannte Carbonylierung der Äther und Ester des Methanols einen anderen Verlauf nimmt und in der Hauptsache Anhydride liefert, wenn man unter einem Druck von über 200 at, vorteilhaft von über 400 at, unter Ausschluß von Wasser bei Temperaturen unterhalb 2500 arbeitet und komplexgruppenfreie Nickel- oder Kobal thalogenide als Katalysatoren verwendet. An Stelle dieser Halogenide, insbesondere der Bromide oder Jodide, oder auch Mischungen der Halogenide beider Metalle, kann man die Nietalle selbst oder andere Verbindungen dieser Metalle in Kombination mit Halogen in freier oder gebundener Form anwenden. It has now been found that the known carbonylation of Ethers and esters of methanol take a different course and in the main Anhydrides are obtained when the pressure is above 200 atm, advantageously above 400 at, works with exclusion of water at temperatures below 2500 and Complex group-free nickel or cobalt halides used as catalysts. Instead of these halides, in particular the bromides or iodides, or mixtures the halides of both metals, one can use the rivets themselves or other compounds this Use metals in combination with halogen in free or bound form.

Die Reaktion vollzieht sich nach folgenden Gleichungen: Im Falle der Äther: I. CH5-OR+2CO -> CH3-CO-O-CO-R, im im Falle der Ester: H CH3-CO-OR+CO -> CH3-CO-O-CO-R. The reaction takes place according to the following equations: In case of Ether: I. CH5-OR + 2CO -> CH3-CO-O-CO-R, in the case of the esters: H CH3-CO-OR + CO -> CH3-CO-O-CO-R.

Da die Reaktion über die Bildung von Estern als Teilreaktion im Sinne der Gleichung CH3-O-R+COCH3-COO-R verläuft, kann bei nicht vollständiger Umsetzung der Äther zu Anhydriden auch der entsprechende Ester isoliert werden. Je nach den verwendeten Äthern oder Estern kann man symmetrische oder auch gemischte Anhydride erhalten. Wegen der Abwesenheit von Wasser bei der Umsetzung ist es nicht unbedingt erforderlich, als Baumaterial Edelstahl zu verwenden; es genügt im allgemeinen auch gewöhnlicher Hochdruckstahl. Since the reaction via the formation of esters as a partial reaction in the sense the equation CH3-O-R + COCH3-COO-R runs, if the implementation is incomplete the ether can be isolated to anhydrides and the corresponding ester. Depending on the The ethers or esters used can be symmetrical or mixed anhydrides obtain. Because of the absence of water in the implementation, it is not necessarily required to use stainless steel as building material; it is also generally sufficient ordinary high pressure steel.

Das verwendete Kohlenoxyd kann Wasserstoff enthalten, was besonders bei der Verwendung von Kobalthalogeniden bisweilen vorteilhaft ist, doch ist ein solcher Zusatz nicht unbedingt erforderlich. The carbon dioxide used can contain hydrogen, something special when using cobalt halides is sometimes advantageous, but is a such addition is not absolutely necessary.

Der Wasserstoffgehalt soll 8oe/o,nicht überschreiten.The hydrogen content should not exceed 8o / o.

Das Kdhlenoxyd kann ferner noch Inertgase enthalten, doch soll es nach Möglichkeit frei von Schwefelwasserstoff sein.Vorteilhaft wird auch das Reaktionsgas durch Trocknung von Wasserdampf befreit.The carbon dioxide can also contain inert gases, but it should If possible, it should be free of hydrogen sulfide. The reaction gas is also advantageous freed from water vapor by drying.

Der Druck soll mehr als 200 at betragen, vorteilhaft über 400 at. Im allgemeinen arbeitet man bei zwischen 400 und 8oo at liegenden Drucken. Die Reaktionstemperatur liegt im allgemeinen zwischen 100 und 2500, vorzugsweise I50 und 2000. The pressure should be more than 200 at, advantageously over 400 at. In general, pressures between 400 and 800 at are used. The reaction temperature is generally between 100 and 2500, preferably 150 and 2000.

Das Verfahren wird vorteilhaft so durchgeführt, daß der Katalysator sich immer in Lösung eines der Reaktionsteilnehmer befindet. Da die Katalysatoren sich im allgemeinen nicht in den verwendeten Ausgangsmaterialien lösen, ist es vorteilhaft, Lösungsmittel zu verwenden, wie z. B. Carbonsäureanhydride, Carbonsäuren oder N-Alkyl- oder N-Arylpyrrolidone. Besonders vorteilhaft ist es, die Umsetzungsprodukte selbst als Lösungsmittel zu verwenden. The process is advantageously carried out so that the catalyst one of the reactants is always in solution. As the catalysts generally do not dissolve in the starting materials used, it is advantageous to To use solvents, such as. B. carboxylic acid anhydrides, carboxylic acids or N-alkyl or N-aryl pyrrolidones. It is particularly advantageous to use the reaction products themselves to be used as a solvent.

Die Umsetzung läßt sich diskontinuierlich und auch kontinuierlich durchführen. Es ist nicht erforderlich, die Einwirkung des Kohlenoxyd-Wasserstoff-Gemisches auf das Ausgangsmaterial so lange fortzusetzen, bis die Umsetzung vollständig ist; der unverbrauchte Anteil wird wiedergewonnen und der Umsetzung wieder zugeführt. Die Aufarbeitung erfolgt zweckmäßig durch Destillation, gegebenenfalls unter erhöhtem oder vermindertem Druck. Der verwendete Katalysator findet sich in unveränderter Form zum größten Teil im Destillationsrückstand. Er kann meist ohne weitere Reinigung wiederverwendet werden. Die Katalysatorkonzentration liegt zweckmäßig zwischen 0,2 und 2 0/o Nickel oder Kobalt, bezogen auf den eingesetzten Äther oder Ester. The reaction can be carried out batchwise or continuously carry out. It is not necessary to be exposed to the carbon-hydrogen mixture to continue on the starting material until the reaction is complete; the unused portion is recovered and put back into implementation. Work-up is expediently carried out by distillation, if appropriate with increased or reduced pressure. The catalyst used is found in unchanged Most of the form in the still residue. He can usually without further cleaning can be reused. The catalyst concentration is expediently between 0.2 and 2 0 / o nickel or cobalt, based on the ether or ester used.

Die in den folgenden Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile. The parts given in the following examples are parts by weight.

Beispiel I In einem Hochdruckautoklav läßt man auf ein Gemisch aus I50 Teilen N-Methylpyrrolidon, I50 Teilen Methylacetat, 10 Teilen Nickeljodid und 5 Teilen Äthyljodid bei I90° Kohlenoxyd unter 700 at Druck I I Stunden lang einwirken. Bei der Aufarbeitung erhält man neben unverändertem N-Methylpyrrolidon und nicht umgesetztem Methylacetat I67 Teile Essigsäureanhydrid. Bei praktisch quantitativer Ausbeute beträgt der Umsatz zu Anhydrid 8I °/o der theoretisch möglichen Menge. Example I A mixture is left in a high pressure autoclave 150 parts of N-methylpyrrolidone, 150 parts of methyl acetate, 10 parts of nickel iodide and Act 5 parts of ethyl iodide at 190 ° carbon oxide under 700 at pressure for 11 hours. In the work-up, in addition to unchanged N-methylpyrrolidone, and not converted methyl acetate I67 parts of acetic anhydride. With practically quantitative The yield is the conversion to anhydride 81% of the theoretically possible amount.

Beispiel 2 In einem Hochdruckautoklav läßt man auf ein Gemisch aus I50 Teilen N-Methylpyrrolidon, I50 Teilen Dimethyläther und 10 Teilen Nickeljodid bei I90° und 700 at I5 Stunden lang Kohlenoxyd einwirken. Bei der Aufarbeitung erhält man neben unverändertem N-Methylpyrrolidon und nicht umgesetztem Dimethyläther 6,5 Teile Methylacetat und 40 Teile Essigsäureanhydrid. Bei praktisch quantitativer Ausbeute beträgt der Umsatz zu Anhydrid I20/o und zu Ester 2,80/0 der theoretisch möglichen Menge. Example 2 A mixture is left in a high pressure autoclave 150 parts of N-methylpyrrolidone, 150 parts of dimethyl ether and 10 parts of nickel iodide Soak in carbon monoxide for 15 hours at 190 ° and 700 at. Receives in the work-up one next to unchanged N-methylpyrrolidone and unreacted dimethyl ether 6.5 Parts of methyl acetate and 40 parts of acetic anhydride. With practically quantitative The theoretical yield is the conversion to anhydride I20 / o and to ester 2.80 / o possible amount.

Beispiel 3 In einem Hochdruckautoklav läßt man auf ein Gemisch aus I50 Teilen Methylacetat, I50 Teilen N-Methylpyrrolidon und 10 Teilen Kobaltjodid eine Gasmischung aus 93 0/o Kohlenoxyd und 7 ovo Wasserstoff bei 700 at und I90° I7 Stunden lang einwirken. Bei der Aufarbeitung durch Destillation erhält man neben unverändertem N-Methylpyrrolidon und nicht umgesetztem Methylacetat I25 Teile Essigsäureanhydrid, entsprechend einem 600/obigen Umsatz des Methylesters. Die Ausbeute ist praktisch quantitativ. Der Destillationsrückstand besteht aus dem eingesetzten Kobaltj odid. Example 3 A mixture is left in a high pressure autoclave 150 parts of methyl acetate, 150 parts of N-methylpyrrolidone and 10 parts of cobalt iodide a gas mixture of 93% carbon oxide and 7 ovo hydrogen at 700 atm and 190 ° Leave on for 17 hours. When working up by distillation, one obtains besides unchanged N-methylpyrrolidone and unreacted methyl acetate I25 parts acetic anhydride, corresponding to a 600 / above conversion of the methyl ester. The yield is practical quantitatively. The distillation residue consists of the cobalt iodide used.

Beispiel 4 In einem Hochdruckautoklav läßt man auf ein Gemisch aus I50 Teilen Methylacetat, I50 Teilen N-Methylpyrrolidon, 10 Teilen Kobaltbromid und 5 Teilen Athyljodid eine Gasmischung aus 970/( Kohlenoxyd und 3 0/o Wasserstoff bei I90° und 700 ast I5 Stunden lang einwirken. Bei der Aufarbeitung erhält man neben unverändertem N-Methylpyrrolidon und nicht umgesetztem Methylacetat 103 Teile Essigsäureanhydrid, entsprechend einem 500/obigen Umsatz des Methylesters. Der Destillationsrückstand besteht aus einem Gemisch von Kobaltbromid und Kobaltjodid. Example 4 A mixture is left in a high pressure autoclave 150 parts of methyl acetate, 150 parts of N-methylpyrrolidone, 10 parts of cobalt bromide and 5 parts of ethyl iodide, a gas mixture of 970% carbon and 30% hydrogen act at 190 ° and 700 for 15 hours. When working up, one obtains in addition to unchanged N-methylpyrrolidone and unconverted methyl acetate 103 parts Acetic anhydride, corresponding to a 500 / above conversion of the methyl ester. The still residue consists of a mixture of cobalt bromide and cobalt iodide.

Beispiel 5 In einem Hochdruckautoklav läßt man auf ein Gemisch aus I50 Teilen N-Methylpyrrolidon, I50 Teilen Dimethyläther, 10 Teilen Kobaltbromid und 5 Teilen Äthyljodid bei 2I0° und 700 at eine Gasmischung aus 960/o Kohlenoxyd und 40/( Wasserstoff I2 Stunden lang einwirken. Bei der Aufarbeitung erhält man neben unverändertem N-Methylpyrrolidon und nicht umgesetztem Dimethyläther 8,6 Teile Methylacetat und 46 Teile Essigsäureanhydrid. Bei praktisch quantitativer Ausbeute beträgt der Umsatz zu Anhydrid In,30/(1 und zu Ester 40/0 der theoretisch möglichen Menge. Example 5 A mixture is left in a high pressure autoclave 150 parts of N-methylpyrrolidone, 150 parts of dimethyl ether, 10 parts of cobalt bromide and 5 parts of ethyl iodide at 210 ° and 700 atm, a gas mixture of 960 / o carbon oxide and 40 / (act on hydrogen for 12 hours. Working up gives in addition to unchanged N-methylpyrrolidone and unreacted dimethyl ether, 8.6 parts Methyl acetate and 46 parts acetic anhydride. With a practically quantitative yield the conversion to anhydride In is 30 / (1 and to ester 40/0 of the theoretically possible Lot.

Beispiel 6 In einem Hochdruckautoklav läßt man auf eine Mischung aus I50 Teilen Essigsäureanhydrid, 150 Teilen Methylacetat und 10 Teilen Kobaltjodid bei I950 Kohlenoxyd unter 700 at Druck 20 Stunden einwirken. Man erhält bei der Destillation 76 Teile neu gebildetes Essigsäureanhydrid, entsprechend einem 370/oigen Umsatz des Essigsäuremethylesters. Example 6 The mixture is left in a high pressure autoclave from 150 parts of acetic anhydride, 150 parts of methyl acetate and 10 Parts of cobalt iodide at 1950 carbon oxide under 700 atm pressure act for 20 hours. In the distillation, 76 parts of newly formed acetic anhydride are obtained, accordingly a 370% conversion of the methyl acetate.

Beispiel 7 In einem Hochdruckautoklav läßt man auf ein Gemisch aus I50 Teilen N-Methylpyrrolidon, I50 Teilen Methylacetat, 4 Teilen Kobaltbromid und 6 Teilen Nickeljodid eine Gasmischung aus 97 0/o Kohlenoxyd und 3 0/o Wasserstoff bei I80° und 700 at Druck 25 Stunden einwirken. Man erhält bei der Destillation I30 Teile Essigsäureanhydrid, entsprechend einem 620/oigen Umsatz des Methylesters. Example 7 A mixture is left in a high pressure autoclave 150 parts of N-methylpyrrolidone, 150 parts of methyl acetate, 4 parts of cobalt bromide and 6 parts of nickel iodide, a gas mixture of 97% carbon oxide and 3% hydrogen act at 180 ° and 700 at pressure for 25 hours. One receives in the distillation I30 parts of acetic anhydride, corresponding to a 620% conversion of the methyl ester.

Beispiel 8 In einem Hochdruckautoklav läßt man auf ein Gemisch aus I50 Teilen Propionsäureäthylester, I50 Teilen N-Methylpyrrolidon, I2 Teilen Nickeljodid und 6 Teilen Äthyljodid bei I90° Kohlenoxyd unter 700 at Druck 10 Stunden lang einwirken. Bei der Aufarbeitung des Reaktionsprodukts erhält man neben nicht umgesetztem Propionsäureäthylester und dem als Lösungsmittel verwendeten unveränderten N-Methylpyrrolidon 65 Teile Propionsäureanhydrid, entsprechend einem 350/oigen Umsatz des Propionsäureäthylesters. Example 8 A mixture is left in a high pressure autoclave 150 parts of ethyl propionate, 150 parts of N-methylpyrrolidone, and 12 parts of nickel iodide and 6 parts of ethyl iodide at 190 ° carbon oxide under 700 atm pressure for 10 hours. Working up the reaction product gives unreacted ethyl propionate as well as unconverted ethyl propionate and the unchanged N-methylpyrrolidone used as solvent 65 parts Propionic anhydride, corresponding to a 350% conversion of the ethyl propionate.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Carbonsäureanhydriden, dadurch gekennzeichnet, daß man Kohlenoxyd, gegebenenfalls im Gemisch mit Wasserstoff, auf Äther oder Ester des Methanols bei Drucken über 200 at, vorteilhaft über 400 at, und bei erhöhten Temperaturen unterhalb 2500, vorteilhaft unter 2000, in Gegenwart von komplexgruppenfreien Nickel-oder Kobalthalogeniden oder deren Mischungen und unter Ausschluß von Wasser einwirken läßt. PATENT CLAIMS: 1. Process for the production of carboxylic acid anhydrides, characterized in that carbon dioxide, optionally mixed with hydrogen, on ethers or esters of methanol at pressures above 200 atm, advantageously above 400 at, and at elevated temperatures below 2500, advantageously below 2000, in the presence of complex group-free nickel or cobalt halides or mixtures thereof and lets act in the absence of water. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man Nickel oder Kobalt oder deren halogenfreie Verbindungen in Kombination mit freiem oder gebundenem Halogen an Stelle von Nickel- oder Kobalthalogeniden anwendet. 2. The method according to claim I, characterized in that one nickel or cobalt or their halogen-free compounds in combination with free or Bound halogen uses instead of nickel or cobalt halides.
DEB20975A 1952-06-29 1952-06-29 Process for the production of carboxylic acid anhydrides Expired DE930327C (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0050084A1 (en) * 1980-10-09 1982-04-21 Rhone-Poulenc Chimie De Base Preparation of carboxylic-acid anhydrides by carbonylation

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0050084A1 (en) * 1980-10-09 1982-04-21 Rhone-Poulenc Chimie De Base Preparation of carboxylic-acid anhydrides by carbonylation

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