IT8349069A1 - CARBONYLATION PROCESS. - Google Patents
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Description
Processo di carbonilazione. Carbonylation process.
R I A S S UN T O SUMMARY
Un acido carbossilico, una anidride di acido carbossilico , od un estere di acido carbossilico, quale ad esempio acido propionico, anidride propionica o metil propionato vengano preparati mediante carbonilazione di una olefina, quale etilene, in presenza di acqua, di un acido carbossilico e/o di un alcool ed in presenza di un alogenuro, in cui ? usato un catalizzatore comprendente un componente A carboxylic acid, a carboxylic acid anhydride, or a carboxylic acid ester, such as propionic acid, propionic anhydride, or methyl propionate, is prepared by carbonylation of an olefin, such as ethylene, in the presence of water, a carboxylic acid, and/or an alcohol, and in the presence of a halide, wherein a catalyst comprising a component is used.
co-catalizzatore di molibdeno-nichel-metallo alcalino, tungsteno-nichel-metallo alcalino, o cromo-nichel-metallo alcalino. molybdenum-nickel-alkali metal, tungsten-nickel-alkali metal, or chromium-nickel-alkali metal co-catalyst.
La presente invenzione si riferisce alla carbonilazione di olefine per produrre acidi carbossilici, pi? particolarmente acidi mono-carbossilici , e specialmente acidi alcanoici inferiori, come ad esempio acido propionico, le anidridi di questi acidi e gli esteri di questi acidi, specialmente gli esteri alcanoici inferiori . The present invention relates to the carbonylation of olefins to produce carboxylic acids, more particularly monocarboxylic acids, and especially lower alkanoic acids, such as propionic acid, the anhydrides of these acids, and the esters of these acids, especially lower alkanoic esters.
Gli acidi carbossilici sono noti come prodotti industriali chimici da molti anni, e grandi quantit? ne sono impiegate nella fabbricazione di vari prodotti. La produzione di acidi carbossilici mediante l'azione di monossido di carbonio su olefine (carbonilazione) ? stata descritta, ad esempio, in Reppe et al-, brevetto USA No. 2.768.968. Per?, queste proposte precedenti comportano che le reazioni di carbonilazione di olefine hanno richiesto l'impiego di pressioni molto elevate. I processi di carbonilazione di olefina efficaci a pressioni inferiori sono stati anche proposti. Craddock et al?., brevetti USA No. 3.579.551; No. 3.579.522 e No. 3.816.488 , ad esempio, descrivono la carbonilazione di olefine in presenza di composti e complessi di metalli nobili del gruppo Vili come ad esempio iridio e rodio, in presenza di ioduro, sotto pressioni pi? moderate di quelle previste da Reppe et al. Queste spiegazioni di carbonilazione a pressione inferiore, per?, richiedono l'impiego di metalli nobili costosi. Pi? recentemente, il brevetto belga No. 860.557 ha proposto la preparazione di acidi carbossilici mediante carbonilazione di alcooli in presenza di un catalizzatore di nichel promosso mediante un composto di fosforo trivalente ed in presenza di uno ioduro. Carboxylic acids have been known as industrial chemicals for many years, and large quantities are used in the manufacture of various products. The production of carboxylic acids by the action of carbon monoxide on olefins (carbonylation) has been described, for example, in Reppe et al., U.S. Patent No. 2,768,968. However, these earlier proposals imply that olefin carbonylation reactions have required the use of very high pressures. Olefin carbonylation processes effective at lower pressures have also been proposed. Craddock et al., U.S. Patent Nos. 3,579,551; 3,579,522; and 3,816,488, for example, describe the carbonylation of olefins in the presence of Group VIII noble metal compounds and complexes, such as iridium and rhodium, in the presence of iodide, under more moderate pressures than those envisaged by Reppe et al. These lower-pressure carbonylation explanations, however, require the use of expensive noble metals. More recently, Belgian patent No. 860,557 proposed the preparation of carboxylic acids by carbonylation of alcohols in the presence of a nickel catalyst promoted by a trivalent phosphorus compound and in the presence of an iodide.
La produzione di anidridi mediante l'azione di monossido di carbonio su olefine ? stata anche descritta, ad esempio, nel suddetto brevetto di Reppe et al. No. 2.768.968 , impiegando pressioni molto elevate. Foster et al., brevetto USA No. 3.852.346 descrive la carbonilazione di olefine in presenza di composti di metalli nobili del gruppo Vili come ad esempio iridio e rodio ed in presenza di uno ioduro sotto pressioni pi? moderate di quelle previste da Reppe et al. Per?, questo processo, come il processo dei brevetti di Craddock et al., richiede l'uso di metalli rari relativamente costosi. The production of anhydrides by the action of carbon monoxide on olefins has also been described, for example, in the aforementioned Reppe et al. U.S. Patent No. 2,768,968, using very high pressures. Foster et al., U.S. Patent No. 3,852,346, describes the carbonylation of olefins in the presence of Group VIII noble metal compounds such as iridium and rhodium and in the presence of an iodide under more moderate pressures than those provided by Reppe et al. However, this process, like the process in the Craddock et al. patents, requires the use of relatively expensive rare earth metals.
La produzione di esteri di acido carbossilico mediante l'azione di monossido di carbonio su olefine ? stata descritta in vari brevetti mediante processi che comportano vari tipi di catalizzatori..Ad esempio, il brevetto USA di Slaugh No. 3.168.553 mostra la reazione del monossido di carbonio con un idrocarburo olefinico in presenza di alcooli?mediante l'impiego di un catalizzatore di carbonile di metallo di transizione del gruppo VlIIb che contiene cobalto, rutenio, rodio od iridio in combinazione complessa con monossido di carbonio ed un trialchil fosforo. Anderson et al., brevetto USA No. 3.040.090 fa reaa? monossido di carbonio, un composto etilenicamente non saturo ed un alcool in presenza di un chelato di un metallo nobile del gruppo Vili. Morris et al., brevetto USA No. 3.917.677 mostra anche un processo comportante una reazione fra monossido di carbonio , composti etilenicamente non saturi ed alcooli che ? caratterizzata dall?impiego di un catalizzatore contenente un componente di rodio ed un componente organo-fosforo terziario. Questo brevetto contiene una discussione della tecnica precedente e le limitazioni dei procedimenti della tecnica precedente, particolarmente le basse rese ottenibili con essa. Inoltre, il processo della tecnica precedente in generale richiede pressioni relativamente elevate. Anche se rese migliorate sono apparentemente ottenute mediante il processo del brevetto USA No. 3.917.677, questo processo richiede l'impiego di un catalizzatore di rodio. The production of carboxylic acid esters by the action of carbon monoxide on olefins has been described in several patents using processes involving various types of catalysts. For example, Slaugh U.S. Patent No. 3,168,553 shows the reaction of carbon monoxide with an olefinic hydrocarbon in the presence of alcohols using a Group VIIIb transition metal carbonyl catalyst containing cobalt, ruthenium, rhodium, or iridium in complex combination with carbon monoxide and a trialkyl phosphorus. Anderson et al., U.S. Patent No. 3,040,090, produces carbon monoxide, an ethylenically unsaturated compound, and an alcohol in the presence of a Group VIII noble metal chelate. Morris et al., U.S. Patent No. 3,917,677, also discloses a process involving a reaction between carbon monoxide, ethylenically unsaturated compounds, and alcohols that is characterized by the use of a catalyst containing a rhodium component and a tertiary organophosphorus component. This patent contains a discussion of the prior art and the limitations of prior art processes, particularly the low yields achievable therewith. Furthermore, the prior art process generally requires relatively high pressures. Although improved yields are apparently achieved by the process of U.S. Patent No. 3,917,677, this process requires the use of a rhodium catalyst.
I brevetti USA No. 4.335.058, No. 4.354.036 e No. U.S. Patent Nos. 4,335,058, 4,354,036, and 4,354,036,
4.372.889 illustrano processi correlati per la carbonilazione di olefine ed impiegano un co-catalizzatore di molibdeno-nichel o tungsteno-nichel in presenza di un promotore comprendente un composto organo-fosforo od un composto organo-azoto come ad esempio fosfina di una amina terziaria, per produrre carbossilico ed anidridi, esteri di acido carbossilico acidi carbossilici, rispettivamente. Mentre questo processo comporta catalizzatori al nichel che rendono possibile la carbonilazione di olefine a pressioni modeste senza richiedere l'uso di un catalizzatore di metallo nobile, e mentre questi processi sono altamente efficaci per il loro scopo previsto, vi ? spazio per miglioramenti in termini di velocit? di reazione e di produttivit?, senza richiedere l'impiego di promotori organici. Nos. 4,372,889 illustrate related processes for the carbonylation of olefins and employ a molybdenum-nickel or tungsten-nickel cocatalyst in the presence of a promoter comprising an organophosphorus compound or an organonitrogen compound, such as a tertiary amine phosphine, to produce carboxylic acid and carboxylic acid anhydrides, carboxylic acid esters, and carboxylic acid anhydrides, respectively. While this process involves nickel catalysts that enable the carbonylation of olefins at modest pressures without requiring the use of a noble metal catalyst, and while these processes are highly effective for their intended purpose, there is room for improvement in terms of reaction rate and productivity without requiring the use of organic promoters.
E ' di conseguenza un oggetto della presente invenzione provvedere un processo perfezionato per la fabbricazione di acidi carbossilici, specialmente acidi alcanoici inferiori, come ad esempio acido propionico, le anidridi di questi acidi, ed i loro esteri, che non richiedono pressioni elevate ne' metalli nobili del gruppo Vili e rendono possibile la produzione di acidi carbossilici, anidridi ed esteri, in rese elevate, in brevi tempi di reazione, senza la necessit? di promotori organici. It is accordingly an object of the present invention to provide an improved process for the manufacture of carboxylic acids, especially lower alkanoic acids, such as propionic acid, the anhydrides of these acids, and their esters, which do not require high pressures or Group VIII noble metals and make possible the production of carboxylic acids, anhydrides, and esters, in high yields, in short reaction times, without the need for organic promoters.
Secondo l'invenzione, la carbonilazione di una olefina ? effettuata impiegando un co-catalizzatore molibdeno-nichel-metallo alcalino, tungsteno-nichelmetallo alcalino, o cromo-n?chel-metallo alcalino in presenza di un alogenuro, preferibilmente uno ioduro, un bromuro e/o un cloruro, specialme^ u uno ioduro, ed in presenza di un co-reagente che pu? essere acqua. According to the invention, the carbonylation of an olefin is carried out using a molybdenum-nickel-alkali metal, tungsten-nickel-alkali metal, or chromium-nickel-alkali metal cocatalyst in the presence of a halide, preferably an iodide, a bromide and/or a chloride, especially an iodide, and in the presence of a co-reactant which may be water.
un acido carboss?lico, od un alcool. Cos?, quando si desidera produrre un acido carboss?lico , la carbonilazione viene effettuata in presenza di acqua. Quando si desidera produrre una anidride di acido carboss?lico, la carbonilazione ? effettuata in condizioni sostanzialmente anidre in presenza di un acido carboss?lico, e, per produrre un estere, la carbonilazione ? effettuata in presenza di un alcool. La scoperta sorprendente ? stata che questo sistema co-catalizzatore in un ambiente del tipo indicato rende possibile la carbonilazione delle olefine, non soltanto a pressioni relativamente basse, ma con una produzione rapida, in elevate rese, di acidi carbossilici, anidridi ed esteri. a carboxylic acid, or an alcohol. Thus, when one wishes to produce a carboxylic acid, carbonylation is carried out in the presence of water. When one wishes to produce a carboxylic acid anhydride, carbonylation is carried out under essentially anhydrous conditions in the presence of a carboxylic acid, and, to produce an ester, carbonylation is carried out in the presence of an alcohol. The surprising discovery was that this cocatalyst system in such an environment makes it possible to carbonylate olefins, not only at relatively low pressures, but with rapid production, in high yields, of carboxylic acids, anhydrides, and esters.
L'evidente efficacia del sistema di catalizzatore del processo di questa invenzione ? particolarmente sorprendente in considerazione dei dati sperimentali riportati nella domanda di brevetto europeo pubblicata No. 0035 458 che mostra la carbonilazione di metanolo per produrre acido acetico ed in cui esperimenti impieganti nichel in combinazione con molibdeno o tungsteno o cromo non hanno mostrato assolutamente una reazione, anche dopo due ore. Si ? anche osservato che, quando i catalizzatori basati su nichel sono normalmente usati nelle reazioni di carbonilazione, vi ? una tendenza, per i componenti di nichel, ad essere volatilizzati e ad apparire nei vapori dalla reazione. E1 stato sorprendentemente trovato che, con il sistema di catalizzatore di questa invenzione, la Volatilit? del nichel ? fortemente soppressa e si ha una combinazione di catalizzatore altamente stabile, specialmente nel caso del co-catalizzatore contenente molibdeno, che ? il co-catalizzatore preferito. The apparent effectiveness of the catalyst system of the process of this invention is particularly striking in view of the experimental data reported in published European patent application No. 0035 458 showing the carbonylation of methanol to produce acetic acid and in which experiments using nickel in combination with molybdenum or tungsten or chromium showed no reaction at all, even after two hours. It has also been observed that, when nickel-based catalysts are normally used in carbonylation reactions, there is a tendency for the nickel components to be volatilized and appear in the reaction vapors. It has been surprisingly found that, with the catalyst system of this invention, the volatility of the nickel is strongly suppressed and a highly stable catalyst combination is obtained, especially in the case of the molybdenum-containing co-catalyst, which is the preferred co-catalyst.
Cos?, secondo l'invenzione, il monossido di carbonio ? fatto reagire con una olefina, come ad esempio un alchene inferiore, in presenza di un alogenuro, ad esempio un alogenuro idrocarbilico, specialmente un alchil alogenuro inferiore, ad esempio quale etil ioduro, ed in presenza del co-catalizzatore che ? stato sopra indicato, ed in presenza di acqua, un acido carbossilico, in condizioni anidre, od un alcool. Thus, according to the invention, carbon monoxide is reacted with an olefin, such as a lower alkene, in the presence of a halide, such as a hydrocarbyl halide, especially a lower alkyl halide, such as ethyl iodide, and in the presence of the co-catalyst indicated above, and in the presence of water, a carboxylic acid, under anhydrous conditions, or an alcohol.
L'acido propionico, l'anidride propionica, od un estere di acido propionico, ad esempio, possono efficacemente essere preparati in casi -rappresentativi assoggettando l'etilene a carbonilazione in presenza di appropriati co-reagenti ed in presenza del sistema di catalizzatore di questa invenzione. L'acido propionico ? impiegato quale co-reagente nel caso dell'anidride propionica. Propionic acid, propionic anhydride, or a propionic acid ester, for example, can be effectively prepared in representative cases by subjecting ethylene to carbonylation in the presence of appropriate co-reagents and in the presence of the catalyst system of this invention. Propionic acid is employed as a co-reactant in the case of propionic anhydride.
In maniera simile, altri acidi alcanoici, come ad esempio l'acido butirrico e l'acido valerico, le loro anidridi ed esteri possono essere prodotti mediante carbonilazione del corrispondente alchene, come ad esempio propilene, butene-1, butene-2, gli eseni, gli octeni, e simili. Similmente, altri acidi alcanoici , ad esempio acido caprico , acido caprilico ed acido laurico, e simili acidi superiori, le loro anidridi ed esteri sono prodotti mediante carbonilazione della corrispondente olefina. Similarly, other alkanoic acids, such as butyric acid and valeric acid, their anhydrides and esters can be produced by carbonylation of the corresponding alkene, such as propylene, butene-1, butene-2, hexenes, octenes, and the like. Similarly, other alkanoic acids, such as capric acid, caprylic acid, and lauric acid, and similar higher acids, their anhydrides and esters are produced by carbonylation of the corresponding olefin.
L Olefina reagente pu? essere un idrocarburo etilenicamente non saturo qualsiasi avente da 2 a 25 atomi di carbonio, preferibilmente da 2 a circa 15 atomi di carbonio. Il composto etilenicamente non saturo ha la seguente struttura generale The reactant olefin may be any ethylenically unsaturated hydrocarbon having from 2 to 25 carbon atoms, preferably from 2 to about 15 carbon atoms. The ethylenically unsaturated compound has the following general structure:
W CR R W CR R
3 4 3 4
in cui R^, R^, R^ ed R^ sono idrogeno o lo stesso o differente alchile, cicloalchile, arile, alcarile, aralchile, od in cui uno dei detti R, ed R? ed uno dei detti 1 2 wherein R^, R^, R^ and R^ are hydrogen or the same or different alkyl, cycloalkyl, aryl, alkaryl, aralkyl, or wherein one of the said R, and R? and one of the said 1 2
R^ ed R^ insieme formano un singolo gruppo di alchilene avente da 2 a circa 8 ?tomi di carbonio. R^, R^ ed R^ possono essere ramificati e possono essere sostituiti con sostituenti che sono inerti nelle reazioni della invenzione . R^ and R^ together form a single alkylene group having from 2 to about 8 carbon atoms. R^, R^ and R^ may be branched and may be substituted with substituents that are inert in the reactions of the invention.
Esempi di idrocarburi etilenicamente non saturi utili sono etilene, propilene, butene-l, butene 2, 2 metilbutene-1, ciclobutene, esene-1, esene-2. cicloesene, 3-etilesene-l, isobutilene, octene-1, 2metilesene-1, etilcicloesene, decene-1, cicloeptene, ciclooctene, ciclononene, 3,3-dimetilnonene-l, dodecene-1, undecene-3, 6-propildecene-l, tetradecene-2, 3-amildecene-1 ecc., esadecene-1, 4-etiltridecene-l, octadecene-1, 5,5-dipropildodecene-l, vinilcicloesano, allilcicloesano, stirene, p-metilstirene, alfa-metilstirene, p-vinilcumene, beta-vinilnaftalene, 1,1-difenilbutene-1, 3-benzileptene-l, divinilbenzene, 1-allil-3-vinilbenzene , ecc. Delle olefine sopra indicate, le olefine alfa idrocarburo e le olefine aventi da 2 a 10 atomi di carbonio sono preferite , ad esempio, etilene, propilene, butene-1, esene-1, eptene-1, octene-1, e simili, cio? in cui R , R . R? ed R? sono idrogeno o 1 2 3 4 Examples of useful ethylenically unsaturated hydrocarbons are ethylene, propylene, butene-l, butene-2, 2-methylbutene-1, cyclobutene, hexene-1, hexene-2. cyclohexene, 3-ethylhexene-l, isobutylene, octene-1, 2-methylhexene-1, ethylcyclohexene, decene-1, cycloheptene, cyclooctene, cyclononene, 3,3-dimethylnonene-l, dodecene-1, undecene-3, 6-propyldecene-l, tetradecene-2, 3-amyldecene-1 etc., hexadecene-1, 4-ethyltridecene-l, octadecene-1, 5,5-dipropyldodecene-l, vinylcyclohexane, allylcyclohexane, styrene, p-methylstyrene, alpha-methylstyrene, p-vinylcumene, beta-vinylnaphthalene, 1,1-diphenylbutene-1, 3-benzylheptene-l, divinylbenzene, 1-allyl-3-vinylbenzene, etc. Of the above olefins, the alpha hydrocarbon olefins and olefins having from 2 to 10 carbon atoms are preferred, e.g., ethylene, propylene, butene-1, hexene-1, heptene-1, octene-1, and the like, i.e., wherein R₁, R₂, R₁, and R₁ are hydrogen or 1 2 3 4
gruppi alchilici totalmente da 1 ad 8 atomi di carbonio, preferibilmente gli alcheni inferiori, cio? alcheni di ? alkyl groups entirely from 1 to 8 carbon atoms, preferably lower alkenes, i.e. alkenes of ?
2 a 6 atomi di carbonio, specialmente etilene. 2 to 6 carbon atoms, especially ethylene.
L'acido carbossilico co-reagente , nel caso di produzione di anidride, pu? essere, in generale, un qualsiasi acido carbossilico avente da 1 a circa 25 carboni ed avente la formula: The co-reacting carboxylic acid, in the case of anhydride production, can be, in general, any carboxylic acid having from 1 to about 25 carbons and having the formula:
RCOOH RCOOH
in cui R ? idrogeno, alchile, cicloalchile od arile. Preferibilmente, R ha 1 a circa 18 storni di carbonio e pi? preferibilmente R ? un alchile avente 1 a circa 12 atomi di carbonio, specialmente 1 a 6 atomi di carbonio, quale metile, etile, propile, isobutile, esile, nonile, e simili, od ? un arile con 6 a circa 9 atomi di carbonio, quali fenile, tolile e simili. wherein R is hydrogen, alkyl, cycloalkyl, or aryl. Preferably, R has 1 to about 18 carbon atoms, and more preferably R is an alkyl having 1 to about 12 carbon atoms, especially 1 to 6 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, isobutyl, hexyl, nonyl, and the like, or is an aryl having 6 to about 9 carbon atoms, such as phenyl, tolyl, and the like.
Esempi di acidi utili sono l'acido acetico, propionico, n-butirrico, isobutirrico, pivalico, n-valerico, n-caproico, stearico, benzoico, ftalico, tereftalico, toluico, acido 3-fenilesanoico, acido 2-xililpalmitico, ed acido 4-fenil-5-isobutil stearico. Gli acidi preferiti sono acidi grassi od acidi alcanoici aventi 2 a 12 atomi di carbonio , come, acido acetico, propionico, n-butirrico, isobutirrico, pivalico, caproico, undecilico, e simili. Specialmente preferiti sono gli acidi alcanoici inferiori in cui R ? un gruppo alchilico di 1 a 6 atomi di carbonio, specialmente acido propionico. R pu? essere ramificato e pu? essere sostituito con sostituenti che sono inerti nelle reazioni dell'invenzione. Examples of useful acids are acetic, propionic, n-butyric, isobutyric, pivalic, n-valeric, n-caproic, stearic, benzoic, phthalic, terephthalic, toluic, 3-phenylhexanoic acid, 2-xylyl palmitic acid, and 4-phenyl-5-isobutyl stearic acid. Preferred acids are fatty acids or alkanoic acids having 2 to 12 carbon atoms, such as acetic, propionic, n-butyric, isobutyric, pivalic, caproic, undecyl acid, and the like. Especially preferred are lower alkanoic acids in which R is an alkyl group of 1 to 6 carbon atoms, especially propionic acid. R may be branched and may be substituted with substituents that are inert in the reactions of the invention.
Si preferisce che i reagenti siano scelti in modo che 11anidride risultante sia una anidride simmetrica, cio? avente due gruppi acilici identici. It is preferred that the reagents are chosen so that the resulting anhydride is a symmetric anhydride, i.e. having two identical acyl groups.
L'alcool co-reagente pu? essere, in generale, un qualsiasi alcool avente la formula ROH, in cui R ? alchile, cicloalchile, arile, alcarit'?; od aralchile, o loro miscele. The co-reacting alcohol can be, in general, any alcohol having the formula ROH, where R is alkyl, cycloalkyl, aryl, alkali, or aralkyl, or mixtures thereof.
Preferibilmente, R ha 1 a circa 18 carboni, e pi? preferibilmente R ? un alchile avente 1 a circa 12 carboni, ad esempio metile, etile, propile, butile, isobutile, pentile, esile, nonile,e simili, od ? aralchile con 7 a circa 14 carboni, ad esempio benzile, fenetile, e simili. Preferably, R has 1 to about 18 carbons, and more preferably R is an alkyl having 1 to about 12 carbons, e.g., methyl, ethyl, propyl, butyl, isobutyl, pentyl, hexyl, nonyl, and the like, or is an aralkyl having 7 to about 14 carbons, e.g., benzyl, phenethyl, and the like.
Esempi di alcooli adatti includono metanolo, etav nolo, propanolo, isopropanolo, butanolo, butanolo terziario, pentanolo, esanolo, 2-etilesanolo, octanolo, decanolo, 6-pentadecanolo, ciclopentanolo, metilciclopentanolo, cicloesanolo, benzil alcool, alfa alfa-dimetil benzil alcool, alfa alfa-dimetil benzil alcool, alfa-etilfenetil alcool, naftilcarbinolo, xilil carbinolo, tolil carbinolo , e simili. Examples of suitable alcohols include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, tertiary butanol, pentanol, hexanol, 2-ethylhexanol, octanol, decanol, 6-pentadecanol, cyclopentanol, methylcyclopentanol, cyclohexanol, benzyl alcohol, alpha-alpha-dimethyl benzyl alcohol, alpha-alpha-dimethyl benzyl alcohol, alpha-ethylphenethyl alcohol, naphthylcarbinol, xylyl carbinol, tolyl carbinol, and the like.
Nelle forme realizzative pi? preferite dell'invenzione, il monossido di carbonio ? fattore reagire con etilene ed acqua, l'acido propionico o metanolo in presenza del sistema di co-catalizzatore alogenuro del tipo descritto sopra per produrre acido propionico, anidride propionica, o metil propionato in reazioni che possono essere espresse come segue: In more preferred embodiments of the invention, carbon monoxide is reacted with ethylene and water, propionic acid, or methanol in the presence of the halide cocatalyst system of the type described above to produce propionic acid, propionic anhydride, or methyl propionate in reactions which may be expressed as follows:
C H G?+H^<3 > C HgCOOH C H G?+H^<3 > C HgCOOH
2 4 2 2 4 2
C H > C H5COOCOC^K5 C H > C H5COOCOC^K5
2 4 2 5 2 4 2 5
C_H .+CO+CH-OH > C H COOCH C_H .+CO+CH-OH > C H COOCH
2 4 3 2 5 3 2 4 3 2 5 3
Il monossido di carbonio venne rimosso nella fase vapore insieme con 1'olefina non reagita quando l1olefina ? normalmente gassosa,ad esempio etilene, e, se desiderato, riciclato. Componenti normalmente liquidi e relativamente volatili, come ad esempio alchil alogenuro, olefina non reagita normalmente liquida ed il co-reagente (acqua, acido carbossilico od alcool) ed ogni sotto-prodotto presente nella miscela di prodotto finale possono essere facilmente rimossi e separati l'uno dall'altro , ad esempio per distillazione, per il riciclo e la resa netta di prodotto ? sostanzialmente esclusivamente il desiderato acido carbossilico, anidride od estere. Nel caso di reazione in fase liquida, che ? preferita, i composti organici sono facilmente separati dai componenti contenenti metallo, ad esempio per distillazione. La reazione ? convenientemente effettuata in una zona di reazione a cui il monossido di carbonio, 1'olefina, il co-reagente, 1'alogenuro, ed il co-catalizzatore sono alimentati. Quando una anidride ? il prodotto desiderato, non si produce acqua e, come detto, la reazione ? effettuata in condizioni sostanzialmente anidre. Nel caso di produzione di estere, la reazione in fase liquida ? preferibilmente effettuata sotto condizioni di ebollizione, per cui, tutti i componenti volatili vengono rimossi nella fase vapore, lasciando il catalizzatore nel reattore. Carbon monoxide is removed in the vapor phase along with the unreacted olefin when the olefin is normally gaseous, e.g., ethylene, and, if desired, recycled. Normally liquid and relatively volatile components, such as alkyl halide, the normally liquid unreacted olefin and the co-reactant (water, carboxylic acid, or alcohol), and any by-products present in the final product mixture can be readily removed and separated from each other, e.g., by distillation, for recycling, and the net product yield is substantially exclusively the desired carboxylic acid, anhydride, or ester. In the case of liquid-phase reaction, which is preferred, the organic compounds are readily separated from the metal-containing components, e.g., by distillation. The reaction is conveniently carried out in a reaction zone to which the carbon monoxide, olefin, co-reactant, halide, and co-catalyst are fed. When an anhydride is present, the organic compounds are readily separated from the metal-containing components. The desired product is not produced, and as mentioned, the reaction is carried out under essentially anhydrous conditions. In the case of ester production, the liquid-phase reaction is preferably carried out under boiling conditions, so that all volatile components are removed in the vapor phase, leaving the catalyst in the reactor.
Come sar? evidente dalle equazioni che precedono, una reazione di carbonilazione del tipo descritto, selettiva rispetto all'acido carbossilico, l'anidride di acido carbossilico o l'estere di acido carbossilico richiede almeno una mole di monossido di carbonio ed una mole del co-reagente (acqua, acido carbossilico od alcool) per mole (equivalente) di un legame reagito etilenicamente non saturo. Cos?, il materiale di partenza 1'olefina ? normalmente caricato con quantit? equimolari del co-reagente, sebbene possa essere usato pi? del co-reagente. As will be evident from the preceding equations, a carbonylation reaction of the type described, selective with respect to the carboxylic acid, carboxylic acid anhydride, or carboxylic acid ester, requires at least one mole of carbon monoxide and one mole of the co-reactant (water, carboxylic acid, or alcohol) per mole (equivalent) of an ethylenically unsaturated bond reacted. Thus, the starting material, the olefin, is normally charged with equimolar amounts of the co-reactant, although more co-reactant may be used.
Nell 'effettuare il processo dell'invenzione, una ampia gamma di temperature, ad esempio 25? a 350?C sono adatte, ma temperature di 100? a 250?C sono preferibilmente impiegate, e temperature pi? preferite generalmente rientrano nella gamma di 125? a 225?C. Temperature inferiori a quelle menzionate possono essere usate, ma esse tendono a dare velocit? di reazione ridotte, e temperature pi? elevate possono anche essere impiegate, ma non vi ? un particolare vantaggio nel loro impiego. Il tempo di reazione anche esso non ? un parametro del processo e dipende largamente dalla <-p:-,peratura impiegata, ma tempi di permanenza tipici, a titolo di esempio, generalmente rientreranno nella gamma di 0.1 a 20 ore. La reazione ? effettuata sotto una pressione superatmosferica, ma, come precedentemente detto, ? una caratteristica dell'invenzione che pressioni eccessivamente elevate, che richiedono una attrezzatura ad alta pressione speciale, non sono necessarie. In generale, la reazione ? efficacemente effettuata impiegando una pressione parziale di monossido di carbonio che ? preferibilmente almeno 15, ma meno di 2000 psi, pi? preferibilmente 15 a 1000 psi, e particolarmente 30 a 200 psi, sebbene pressioni parziali di CO di 1 a 5000, od anche fino a 10.000 psi, possono anche essere impiegate. Stabilendo la pressione parziale del monossido di carbonio ai valori specificati, quantit? adeguate di questo reagente sono sempre presenti. La pressione totale ?, naturalmente, quella che provveder? la desiderata pressione parziale del monossido di carbonio , e preferibilmente ? quella richiesta per mantenere la fase liquida e, in questo caso, la reazione pu? essere vantaggiosamente effettuata in un autoclave o simile apparato. Alla fine del desiderato tempo di permanenza, la miscela di reazione ? separata nei suoi vari costituenti, ad esempio per distillazione. Preferibilmente, il prodotto di reazione ? introdotto entro una zona di distillazione che pu? essere una colonna di distillazione frazionata, od una serie di colonne, efficace per separare i componenti volatili dall'anidride od estere prodotto e per separare il prodotto dai componenti del catalizzatore meno volatili della miscela di reazione. I punti di ebollizione dei componenti volatili sono sufficientemente distanziati a che la loro separazione per distillazione convenzionale non presenti particolare problema. Parimenti, i componenti organici a punto di ebollizione superiore possono essere facilmente distillati via dai componenti del catalizzatore di metallo. Il co-catalizzatore cos? recuperato, incluso il componente alogenuro, possono quindi essere combinati con quantit? fresche di olefina, monossido di carbonio e co-reagente, e fatti reagire per produrre ulteriori quantit? di acido carbossilico, anidride od estere. Quando la reazione viene effettuata in condizioni di ebollizione, l'effluente ? completamente nella fase vapore e, dopo condensazione, i componenti possono essere separati l'uno dall'altro, come sopra descritto. In carrying out the process of the invention, a wide range of temperatures, e.g. 25° to 350°C are suitable, but temperatures of 100° to 250°C are preferably employed, and more preferred temperatures generally fall in the range of 125° to 225°C. Lower temperatures than those mentioned may be used, but they tend to give reduced reaction rates, and higher temperatures may also be employed, but there is no particular advantage in their use. The reaction time is also not a process parameter and depends largely on the pressure employed, but typical residence times, for example, will generally fall in the range of 0.1 to 20 hours. The reaction is carried out under superatmospheric pressure, but, as previously stated, it is a feature of the invention that excessively high pressures, requiring special high-pressure equipment, are not necessary. In general, the reaction is The reaction is effectively carried out using a partial pressure of carbon monoxide that is preferably at least 15, but less than 2,000 psi, more preferably 15 to 1,000 psi, and particularly 30 to 200 psi, although partial pressures of CO of 1 to 5,000, or even up to 10,000 psi, may also be employed. By establishing the partial pressure of carbon monoxide at the specified values, adequate quantities of this reagent are always present. The total pressure is, of course, that which will provide the desired partial pressure of carbon monoxide, and preferably is that required to maintain the liquid phase, and in this case, the reaction may advantageously be carried out in an autoclave or similar apparatus. At the end of the desired residence time, the reaction mixture is separated into its various constituents, for example by distillation. Preferably, the reaction product is introduced into a distillation zone that can be A fractional distillation column, or series of columns, may be effective for separating the volatile components from the anhydride or ester product and for separating the product from the less volatile catalyst components of the reaction mixture. The boiling points of the volatile components are sufficiently far apart that their separation by conventional distillation presents no particular problem. Likewise, the higher-boiling organic components can be readily distilled away from the metal catalyst components. The cocatalyst thus recovered, including the halide component, can then be combined with fresh quantities of olefin, carbon monoxide, and coreactant and reacted to produce additional quantities of carboxylic acid, anhydride, or ester. When the reaction is carried out under boiling conditions, the effluent is completely in the vapor phase, and after condensation, the components can be separated from each other, as described above.
Sebbene non necessario, il processo pu? essere effettuato in presenza di un solvente o diluente. La presenza di un solvente o diluente a punto di ebollizione superiore, preferibilmente il prodotto stesso, ad esempio, acido propionico, anidride propionica od un estere di acido propionico, nel caso di carbonilazione di etilene, render? possibile impiegare pressioni totali pi? moderate. Alternativamente, il solvente o diluente pu? essere un qualsiasi solvente organico che ? inerte nell'ambiente del processo, come ad esempio idrocarburi , ad esempio octano, benzene, toluene, xilene tetralina, od acidi carbossilici. Un acido carbossilico, se usato, preferibilmente corrisponder? alla frazione di acido carbossilico nel prodotto da produrre, in quanto si preferisce che il solvente impiegato sia indigeno al sistema, ad esempio acido propionico nel caso di carbonilazione di etilene, sebbene altri acidi carbossilici , come ad esempio acido acetico, possano anche essere usati. Un solvente o diluente , Although not required, the process can be carried out in the presence of a solvent or diluent. The presence of a higher-boiling solvent or diluent, preferably the product itself, e.g., propionic acid, propionic anhydride, or a propionic acid ester in the case of ethylene carbonylation, will enable more moderate total pressures to be used. Alternatively, the solvent or diluent may be any organic solvent that is inert in the process environment, such as hydrocarbons, e.g., octane, benzene, toluene, xylene tetraline, or carboxylic acids. A carboxylic acid, if used, will preferably correspond to the carboxylic acid fraction in the product to be produced, as it is preferred that the solvent employed be indigenous to the system, e.g., propionic acid in the case of ethylene carbonylation, although other carboxylic acids, e.g., acetic acid, may also be used. A solvent or thinner,
quando non il prodotto stesso, ? convenientemente scelto in modo che abbia un punto di ebollizione sufficientemente differente dal prodotto desiderato nella miscela di reazione, cos? che esso possa essere facilmente separato, come sar? evidente agli esperti del ramo. Possono essere usate miscele. when not the product itself, it is conveniently chosen to have a boiling point sufficiently different from the desired product in the reaction mixture, so that it can be easily separated, as will be apparent to those skilled in the art. Mixtures may be used.
Il monossido di carbonio ? preferibilmente impiegato in una forma sostanzialmente pura , come commercialmente disponibile, ma diluenti inerti, come ad esempio bid??ido di carbonio, azoto, metano, e gas nobili possono essere presenti, se .^derato. La presenza di diluenti inerti non influenza la reazione di carbonilazione, ma la loro presenza rende necessario aumentare la pressione totale per mantenere la desiderata pressione parziale di CO. L'idrogeno che pu? essere presente come impurit? non ? obiettab?le, ed anche pu? tendere a stabilizzare il catalizzatore. Invero, per ottenere pressioni parziali di CO basse, il CO alimentato pu? essere diluito con idrogeno od un qualsiasi gas inerte, come quelli sopra menzionati. Quantit? di gas diluente fino al 95% possono essere usate. Carbon monoxide is preferably used in a substantially pure form, as commercially available, but inert diluents, such as carbon dioxide, nitrogen, methane, and noble gases, may be present if desired. The presence of inert diluents does not affect the carbonylation reaction, but their presence makes it necessary to increase the total pressure to maintain the desired CO partial pressure. Hydrogen, which may be present as an impurity, is not objectionable and may also tend to stabilize the catalyst. Indeed, to obtain low CO partial pressures, the fed CO can be diluted with hydrogen or any inert gas, such as those mentioned above. Amounts of diluent gas up to 95% can be used.
I componenti di co-catalizzatore possono essere impiegati in una qualsiasi forma conveniente, cio?, nello stato di valenza zero, od in una forma di valenza superiore qualsiasi. Ad esempio, il nichel ed molibdeno, tungsteno o cromo possono essere i metalli stessi in forma finemente suddivisa, od un composto sia organico che inorganico, che ? efficace per introdurre i componenti del co-catalizzatore nel sistema di reazione. Cosi, composti tipici includono il carbonato, l'ossido, l'idrossido, il bromuro, lo ioduro, il cloruro, 1'ossialogenuro, l'idruro, alcossido inferiore (metossido), fenossido, o carbossilati di Mo, W, Cr od Ni in cui lo ione carbossilato ? derivato da un acido alcanoico di 1 a 20 atomi di carbonio, come ad esempio acetati, butirrati, de^ pr ;X( laurati, benzoati , e simili. Similmente, complessi di uno qualsiasia dei componenti di co-catalizzatore possono essere impiegati, ad esempio carbonili ed alchili metallici, come anche chelati, composti di associazione e sali anolici. Esempi di altri complessi includono bis-(trifenilfosfina) nichel dicarbonile, triciclopentadienil trinichel dicarbonile, tetrachis (trifenilfosfite) nichel, e i corrispondenti complessi di altri componenti, come ad esempio molibdeno esacarbonile e tungsteno esacarbonile. The co-catalyst components may be employed in any convenient form, that is, in the zero-valent state, or in any higher-valent form. For example, nickel and molybdenum, tungsten, or chromium may be the metals themselves in finely divided form, or either an organic or inorganic compound, which is effective for introducing the co-catalyst components into the reaction system. Thus, typical compounds include the carbonate, oxide, hydroxide, bromide, iodide, chloride, oxyhalide, hydride, lower alkoxide (methoxide), phenoxide, or carboxylates of Mo, W, Cr, or Ni in which the carboxylate ion is derived from an alkanoic acid of 1 to 20 carbon atoms, such as acetates, butyrates, de^ pr;X( laurates, benzoates, and the like. Similarly, complexes of any of the co-catalyst components may be employed, e.g., metal carbonyls and alkyls, as well as chelates, association compounds, and anolic salts. Examples of other complexes include bis-(triphenylphosphine)nickel dicarbonyl, tricyclopentadienyl trinickel dicarbonyl, tetrakis(triphenylphosphite)nickel, and the corresponding complexes of other components, such as molybdenum hexacarbonyl and tungsten hexacarbonyl.
Particolarmente preferite sono le forme elementari, composti che sono alogenuri, specialmente ioduri, e sali organici, ad esempio sali dell?acido monocarbossilico corrispondente alla frazione di acido carbossilico nel prodotto da ottenere. Particularly preferred are the elementary forms, compounds which are halides, especially iodides, and organic salts, for example salts of the monocarboxylic acid corresponding to the carboxylic acid fraction in the product to be obtained.
Il componente di metallo alcalino, ad esempio , un metallo del gruppo IA della tabella periodica come ad esempio litio, potassio, sodio, e cesio, ? convenientemente impiegato come un composto, specialmente un sale, e pi? preferibilmente un alogenuro, ad esempio uno ioduro. Il metallo alcalino preferito ? litio. Il componente di metallo alcalino pu?, per?, anche essere impiegato come l'idrossido, carbossilato, alcossido od in forma di altri convenienti composti, come sono sopra indicati, in relazione agli s1..? componenti di cocatalizzatore, e componenti di metallo alcalino tipici sono illustrati da ioduro di sodio, ioduro di potassio, ioduro di cesio, ioduro di litio, bromuro di litio, cloruro di litio, acetato di litio ed idrossido di litio. The alkali metal component, for example, a metal from Group IA of the periodic table such as lithium, potassium, sodium, and cesium, is conveniently employed as a compound, especially a salt, and more preferably a halide, such as an iodide. The preferred alkali metal is lithium. The alkali metal component may, however, also be employed as the hydroxide, carboxylate, alkoxide, or in the form of other suitable compounds, as indicated above, in relation to the cocatalyst components, and typical alkali metal components are illustrated by sodium iodide, potassium iodide, cesium iodide, lithium iodide, lithium bromide, lithium chloride, lithium acetate, and lithium hydroxide.
Si comprender? che i composti e complessi sopra menzionati sono semplicemente illustrativi di forme adatte di vari componenti di co-catalizzatori, e non sono destinati ad essere limitativi. It should be understood that the above-mentioned compounds and complexes are merely illustrative of suitable forms of various co-catalyst components, and are not intended to be limiting.
I componenti di co-catalizzatore specificati impiegati possono contenere le impurit? normalmente associate con il metallo od i composti di metallo commercialmente disponibili e non devono essere ulteriormente purificati. The specified co-catalyst components used may contain impurities normally associated with commercially available metal or metal compounds and do not need to be further purified.
La quantit? di ciascun componente di co-catalizzatore impiegata non ? in alcuna maniera critica e non ? un parametro del processo dell'invenzione e pu? variare entro una ampia gamma. Come ? ben noto agli esperti del ramo, la quantit? di catalizzatore usata ? quella che provvedere la desiderata, adatta e ragionevole velocit? di reazione, in quanto la velocit? di reazione ? influenzata dalla quantit? di catalizzatore. Per?, sostanzialmente una qualsiasi quantit? di catalizzatore faciliter? la reazione base e pu? essere considerata una quantit? caial ?.i.camente efficace. Tipicamente, per?, ogni componente di catalizzatore ? impiegato nella quantit? di 1 millimole ad 1 mole per litro di miscela di reazione, preferibilmente 15 millimoli a 500 millimoli per litro e pi? preferibilmente 15 millimoli a 150 millimoli per litro. The amount of each co-catalyst component employed is in no way critical and is not a parameter of the inventive process and can vary over a wide range. As is well known to those skilled in the art, the amount of catalyst used is that which will provide the desired, suitable, and reasonable reaction rate, since the reaction rate is influenced by the amount of catalyst. However, essentially any amount of catalyst will facilitate the basic reaction and can be considered a theoretically effective amount. Typically, however, each catalyst component is employed in an amount of 1 millimole to 1 mole per liter of reaction mixture, preferably 15 millimoles to 500 millimoles per liter, and more preferably 15 millimoles to 150 millimoles per liter.
Il rapporto di nichel al componente co-catalizzatore di molibdeno, tungsteno o cromo pu? variare. Tipicamente ? 1 mole del componente di nichel per 0.01 a 100 moli del secondo componente di co-catalizzatore, cio? il componente di molibdeno, tungsteno o cromo. Preferibilmente, il componente di nichel ? usato nella quantit? di 1 mole per 0.1 a 20 moli , pi? preferibilmente 1 mole per 1 a 10 moli del secondo componente di co-catalizzatore. Similmente, il rapporto di nichel al componente di metallo alcalino pu? variare, ad esempio 1 mole di nichel per 1 a 1000 moli di componente di metallo alcalino, preferibilmente 1 mole per 10 a ?OO moli e pi? preferibilmente 1 mole per 20 a 50 moli. The ratio of nickel to the molybdenum, tungsten, or chromium co-catalyst component may vary. Typically, it is 1 mole of the nickel component per 0.01 to 100 moles of the second co-catalyst component, i.e., the molybdenum, tungsten, or chromium component. Preferably, the nickel component is used in the amount of 1 mole per 0.1 to 20 moles, more preferably 1 mole per 1 to 10 moles of the second co-catalyst component. Similarly, the ratio of nickel to the alkali metal component may vary, e.g., 1 mole of nickel per 1 to 1000 moles of the alkali metal component, preferably 1 mole per 10 to ?OO moles, and most preferably 1 mole per 20 to 50 moles.
La quantit? di componente di alogenuro pu? anche essa variare ampiamente, ma, in generale, sar? presente in una quantit? di almeno 0.1 moli (espressa come alogeno elementare) per mole di nichel. Tipicamente, si usano 1 a 100 moli di alogenuro'per mole di nichel , preferibilmente da 2 a 50 moli per mole. Ordinariamente, non si usano pi? di 200 moli di. alogenuro per mole di nichel. Si comprender?, per?, che il componente alogenuro non deve essere aggiunto al sistema come idrocarbil alogenuro ma pu? essere fornito come un altro alogenuro organico o quale idroalogenuro od altro alogenuro inorganico, ad esempio un sale, come ad esempio il sale di metallo alcalino o di altro metallo, od anche come alogeno elementare, ad esempio iodio o bromo. The amount of the halide component can also vary widely, but, in general, will be present in an amount of at least 0.1 mole (expressed as elemental halogen) per mole of nickel. Typically, 1 to 100 moles of halide per mole of nickel are used, preferably 2 to 50 moles per mole. Ordinarily, no more than 200 moles of halide per mole of nickel are used. It should be understood, however, that the halide component need not be added to the system as a hydrocarbyl halide but may be supplied as another organic halide or as a hydrohalide or other inorganic halide, for example, a salt, such as an alkali metal or other metal salt, or even as an elemental halide, such as iodine or bromine.
Come precedentemente menzionato, il sistema di catalizzatore di questa invenzione comprende un alogenuro, specialmente uno ioduro, un componente ed un componente di co-catalizzatore di molibdeno-nichel-metallo alcalino, tungsteno-nichel-metallo alcalino o cromo-nichel-metallo alcalino. Il sistema di catalizzatore di questa invenzione permette la produzione di acidi carbossilici, anidridi di acido carbossilico ed esteri di acido carbossilico in elevate rese in brevi tempi di reazione, senza l'impiego di metalli nobili del gruppo Vili, e la presenza del componente di metallo alcalino insieme con il componente di molibdeno, tungsteno o cromo rende possibili buoni risultati con quantit? relativamente piccole dei componenti di cocatalizzatore e quantit? ridotte di nichel in confronto con i processi della tecnica precedente comportanti un catalizzatore contenente nichel. As previously mentioned, the catalyst system of this invention comprises a halide, especially an iodide, a molybdenum-nickel-alkali metal, tungsten-nickel-alkali metal, or chromium-nickel-alkali metal co-catalyst component. The catalyst system of this invention permits the production of carboxylic acids, carboxylic acid anhydrides, and carboxylic acid esters in high yields in short reaction times, without the use of Group VIII noble metals, and the presence of the alkali metal component along with the molybdenum, tungsten, or chromium component enables good results with relatively small amounts of the co-catalyst components and reduced amounts of nickel compared to prior art processes involving a nickel-containing catalyst.
Una forma realizzativa ?..oiare del catalizzatore comprendente il componente co-catalizzatore molibdeno-nichel-metallo alcalino, tungsteno-nichelmetallo alcalino o.cromo-nichel-metallo alcalino ed il componente alogenuro pu? essere rappresentato dalla formula che segue: X:T:Z:Q, in cui X ? molibdeno, tungsteno o cromo, T ? nichel, X e T essendo in una forma di valenza zero o nella forma di un alogenuro, un ossido, un carbossilato di 1 a 20 atomi di carbonio, un carbonile od un idruro; Z ? una sorgente di alogenuro che ? alogenuro di idrogeno, alogeno, alchil alogenuro, in cui il gruppo alchilico contiene da 1 a 20 atomi di carbonio, od alogenuro di metallo alcalino, e Q ? il componente di metallo alcalino. Il metallo alcalino preferito ? litio, come precedentemente indicato, ed ? nella forma di uno ioduro, un bromuro, un cloruro od un carbossilato come definito per X e T, il rapporto molare di X a T essendo 0.1 - 10:1, il rapporto molare di X T a Q essendo 0.1 - 10:1, ed il rapporto molare di Z ad X T essendo 0.01 - 0.1:1. An embodiment of the catalyst comprising the molybdenum-nickel-alkali metal, tungsten-nickel-alkali metal, or chromium-nickel-alkali metal co-catalyst component and the halide component may be represented by the following formula: X:T:Z:Q, wherein X is molybdenum, tungsten, or chromium, T is nickel, X and T being in a zero-valence form or in the form of a halide, oxide, carboxylate of 1 to 20 carbon atoms, carbonyl, or hydride; Z is a halide source which is hydrogen halide, halogen, alkyl halide, wherein the alkyl group contains 1 to 20 carbon atoms, or alkali metal halide, and Q is the alkali metal component. The preferred alkali metal is lithium, as previously indicated, and is in the form of an iodide, bromide, chloride, or carboxylate as defined for X and T, the molar ratio of X to T being 0.1 - 10:1, the molar ratio of X T to Q being 0.1 - 10:1, and the molar ratio of Z to X T being 0.01 - 0.1:1.
Sar? evidente che la reazione sopra descritta tende di per se stessa facilmente ad una operazione continua in cui i reagenti ed il catalizzatore sono alimentati continuamente alla appropriata zona ,di reazione e la miscela di reazione ? distillata in modo continuo per separare i costituenti organici "-'latili e per provvedere un prodotto netto formato sostanzialmente da acido carbossilico, anidride od estere, con gli altri componenti organici che vengono riciclati e, in una reazione in fase liquida, essendo riciclata anche una frazione contenente catalizzatore residuo. It will be apparent that the reaction described above readily tends towards a continuous operation in which the reactants and catalyst are continuously fed to the appropriate reaction zone and the reaction mixture is continuously distilled to separate the organic "-"late constituents and to provide a net product consisting substantially of carboxylic acid, anhydride or ester, with the other organic components being recycled and, in a liquid phase reaction, a fraction containing residual catalyst also being recycled.
E' anche evidente che la reazione catalitica coinvolta nel processo dell'invenzione pu? essere effettuata in fase vapore , se desiderato, mediante un controllo appropriato della pressione totale in relazione alla temperatura, cos? che i reagenti siano in forma vapore quando in contatto con il catalizzatore. Nel caso di operazione in fase vapore, e nel caso di operazione in fase liquida, se desiderato, i componenti del catalizzatore possono essere supportati, cio?, essi possono essere dispersi su un portatore di tipo convenzionale come ad esempio allumina, silice, carburo di silicio, ossido di zirconio, carbone, bauxite, argilla attapulgite, e simili. I componenti di catalizzatore possono essere applicati ai portatori in maniera convenzionale, ad esempio per impregnazione del portatore con una soluzione del componente di cataliz-' zatore. Concentrazioni sul portatore possono variare ampiamente, ad esempio , 0.01% in peso a 10% in peso, o superiori. Le condizioni operative tipiche per l'operazione in fase vapore sono temperature.di 100? a 350?C, preferibilmente 150? a 275?C, e pi? preferibilmente 175? a 255?C, una pressione di 1 a 5000 psia, preferibilmente 59 a 1500 psia, e pi? preferibilmente 150 a 500 psia, con velocit? volumetriche di 50 a 10.000 ora , preferibilmente 200 a 6000 ora \ e pi? preferibilmente 500 a 4000 ora 1 (STP). Nel caso di un catalizzatore supportato, il componente ioduro ? incluso con i reagenti e non sul supporto. It is also apparent that the catalytic reaction involved in the process of the invention can be carried out in the vapor phase, if desired, by appropriate control of the total pressure versus temperature, so that the reactants are in vapor form when in contact with the catalyst. In the case of vapor-phase operation, and in the case of liquid-phase operation, if desired, the catalyst components can be supported, that is, they can be dispersed on a conventional carrier such as alumina, silica, silicon carbide, zirconium oxide, carbon, bauxite, attapulgite clay, and the like. The catalyst components can be applied to the carriers in a conventional manner, such as by impregnating the carrier with a solution of the catalyst component. Carrier concentrations can vary widely, e.g., 0.01 wt.% to 10 wt.% or higher. Typical operating conditions for vapor-phase operation are temperatures of 100°C to 100°C. at 350?C, preferably 150? at 275?C, and more preferably 175? at 255?C, a pressure of 1 to 5000 psia, preferably 59 at 1500 psia, and more preferably 150 at 500 psia, with volumetric velocities of 50 to 10,000 h, preferably 200 to 6000 h, and most preferably 500 to 4000 h (STP). In the case of a supported catalyst, the iodide component is included with the reactants and not on the support.
Gli esempi che seguono serviranno a provvedere una pi? completa comprensione dell'invenzione, ma deve comprendersi che essi sono dati a solo scopo illustrativo, e non sono da considerare come limitativi dell'invenzione. Negli esempi, tutte le parti sono in peso, se non altrimenti indicato. The following examples will serve to provide a more complete understanding of the invention, but it should be understood that they are given for illustrative purposes only and are not to be construed as limiting the invention. In the examples, all parts are by weight unless otherwise indicated.
ESEMPIO 1 EXAMPLE 1
In questo esempio, un recipiente a pressione agitato magneticamente con un rivestimento di vetro ? stato impiegato. Il recipiente di reazione ? stato caricato con 12 parti di acqua, 11.9 parti di etil ioduro, 0.76 parti di ioduro di nichel (Nil^) , 1.4 parti di esacarbonile di molibdeno, 14.3 ioduro di litio e 60 parti di acetato di etile Come solvente. Il recipiente ? stato spazzato con argon ed ? stato pressurizzato a 100 psig con idrogeno e quindi fino a 500 psig con monossido di carbonio. Il recipiente ? stato quindi riscaldato a 180?C con agitazione. La pressione ? stata portata a 750 psig con etilene. La pressione ? stata mantenuta a 750 psig mediante ricarico di una miscela di 1:1 di etilene e monossido di carbonio e la temperatura ? stata mantenuta a 180?C. Dopo 1 ora di reazione, l'analisi G.C. della miscela di reazione mostr? che l'acido propionico si era formato alla velocit? di 4.38 moli per litro per ora con tutte le olefine reagite che appaiono come acido propionico. In this example, a magnetically stirred pressure vessel with a glass jacket was employed. The reaction vessel was charged with 12 parts water, 11.9 parts ethyl iodide, 0.76 parts nickel iodide (Nil^), 1.4 parts molybdenum hexacarbonyl, 14.3 parts lithium iodide, and 60 parts ethyl acetate as solvent. The vessel was swept with argon and pressurized to 100 psig with hydrogen and then to 500 psig with carbon monoxide. The vessel was then heated to 180°C with stirring. The pressure was raised to 750 psig with ethylene. The pressure was maintained at 750 psig by charging with a 1:1 mixture of ethylene and carbon monoxide, and the temperature was was held at 180?C. After 1 hour of reaction, G.C. analysis of the reaction mixture showed that propionic acid had formed at the rate of 4.38 moles per liter per hour with all reacted olefins appearing as propionic acid.
ESEMPIO 2 EXAMPLE 2
Un recipiente a pressione come descritto nello esempio 1 ? stato caricato con 12 parti di acqua, 12 parti di etil ioduro, 0.74 parti di ioduro di nichel {Nil^), 1.4 parti di esacarbonile di molibdeno, 14.4 parti di ioduro di litio e 60 parti di tetraidrofurano come solvente. Il recipiente ? stato spazzato con argon ed ? stato pressurizzato a ?OO psig con idrogeno e quindi fino a 500 psig con monossido di carbonio. Quindi, il recipiente ? stato riscaldato a 180?C con agitazione e la pressione ? stata portata ad 800 psig con etilene. La pressione ? stata mantenuta ad 800 psig mediante ricarica di una miscela 1:1 di etilene e monossido di carbonio e la temperatura ? stata mantenuta ad 80?C. Dopo 1 ora di reazione, l'analisi G.C. della miscela di reazione mostr? che l'acido propionico si era formato alla velocit? di 2.97 litri per ora con tutta 1'olefina reagente che appariva come acido propionico. A pressure vessel as described in Example 1 was charged with 12 parts water, 12 parts ethyl iodide, 0.74 parts nickel iodide (Nil), 1.4 parts molybdenum hexacarbonyl, 14.4 parts lithium iodide, and 60 parts tetrahydrofuran solvent. The vessel was swept with argon and pressurized to ?00 psig with hydrogen and then to 500 psig with carbon monoxide. Then, the vessel was heated to 180°C with stirring and the pressure was raised to 800 psig with ethylene. The pressure was maintained at 800 psig by charging with a 1:1 mixture of ethylene and carbon monoxide, and the temperature was maintained at 80°C. After 1 hour of reaction, G.C. analysis showed a 1:1 reaction volume of ethylene and carbon monoxide. of the reaction mixture showed that propionic acid was formed at the rate of 2.97 liters per hour with all of the reactant olefin appearing as propionic acid.
ESEMPIO 3 EXAMPLE 3
Un recipiente a pressione come descritto nell'esempio 1 ? stato caricato con 12 parti di acqua, 12 parti di iodoetano, 0.72 parti di ioduro di nichel (Nil^), 1.4 parti di esacarbonile di cromo, 14.3 ioduro di litio e 60 parti di tetraidrofurano come solvente. Il recipiente ? stato spazzato con argon ed ? stato pressurizzato a ?OO psig con idrogeno e quindi fino a 500 psig con monossido di carbonio. Il recipiente ? stato riscaldato a 180?C con agitazione e la pressione ? stata portata a 900 psig impiegando etilene. La pressione ? stata mantenuta a 900 psig ricaricando una miscela di 1:1 di etilene e monossido di carbonio. La temperatura ? stata mantenuta a 180?C. Dopo 1 ora di reazione, l'analisi G.C. della miscela di reazione mostr? che si era formato acido propionico alla velocit? di 1.21 moli per litro per ora e che tutta 1'olefina reagita era stata convertita ad acido propionico. A pressure vessel as described in Example 1 was charged with 12 parts water, 12 parts iodoethane, 0.72 parts nickel iodide (Nil^), 1.4 parts chromium hexacarbonyl, 14.3 parts lithium iodide, and 60 parts tetrahydrofuran as a solvent. The vessel was swept with argon and pressurized to ?00 psig with hydrogen and then to 500 psig with carbon monoxide. The vessel was heated to 180°C with stirring and the pressure was raised to 900 psig using ethylene. The pressure was maintained at 900 psig by charging a 1:1 mixture of ethylene and carbon monoxide. The temperature was maintained at 180°C. After 1 hour of reaction, G.C. analysis of the reaction mixture showed ? that propionic acid had been formed at the rate of 1.21 moles per liter per hour and that all of the reacted olefin had been converted to propionic acid.
ESEMPIO 4 EXAMPLE 4
Un recipiente a pressione agitato magneticamente con un rivestimento di vetro ? stato caricato con 12 parti di acqua, 12 parti di etil ioduro, 0.72 parti di ioduro di nichel (Nil^) , 1.43'parti di esacarbonile di molibdeno e 14 parti di ioduro di litio e 60 parti di tetraidrofurano come solvente. Il recipiente ? stato spazzato con argon e pressurizzato a 300 psig A magnetically stirred pressure vessel with a glass jacket was charged with 12 parts water, 12 parts ethyl iodide, 0.72 parts nickel iodide (Nil), 1.43 parts molybdenum hexacarbonyl, and 14 parts lithium iodide, with 60 parts tetrahydrofuran as the solvent. The vessel was purged with argon and pressurized to 300 psig.
con monossido di carbonio. Il recipiente ? stato quindi riscaldato a 180?C con agitazione e la pressione ? stata portata a 750 psig con etilene. La pressione ? stata mantenuta a 750 psig ricaricando una miscela 1:1 di etilene e monossido di carbonio, e la temperatura with carbon monoxide. The vessel was then heated to 180°C with stirring and the pressure was raised to 750 psig with ethylene. The pressure was maintained at 750 psig by recharging a 1:1 mixture of ethylene and carbon monoxide, and the temperature
? stata mantenuta a 180?C. Dopo 1 ora di reazione, l?analisi G.C. della miscela di reazione mostr? che l?acido propionico si era formato alla velocit? di was maintained at 180?C. After 1 hour of reaction, G.C. analysis of the reaction mixture showed that propionic acid was formed at the rate of
4.63 moli per litro per ora e che tutta 1?olefina 4.63 moles per liter per hour and that all 1?olefin
reagita era stata convertita ad acido propionico. reacted had been converted to propionic acid.
ESEMPIO 5 EXAMPLE 5
L'esempio 4 venne ripetuto, eccetto che il carbonile di molibdeno venne sostituito con una quantit? uguale di carbonile di tungsteno. Dopo 1 ora di reazione, l'analisi G.C. mostr? che acido propionico si Example 4 was repeated, except that the molybdenum carbonyl was replaced with an equal amount of tungsten carbonyl. After 1 hour of reaction, G.C. analysis showed that propionic acid
era formato alla velocit? di 2.6 moli per litro per ora e che tutto l'etilene reagito era stato convertito ad acido propionico. was formed at the rate of 2.6 moles per liter per hour and that all the reacted ethylene had been converted to propionic acid.
ESEMPIO 6 EXAMPLE 6
Impiegando un reattore come descritto nell'esempio 1, il recipiente venne caricato con 11.4 parti di acqua, 11.4 parti di etil ioduro, 0.7 parti di ioduro di nichel (Nil^), 1.4 parti di esacarbonile di molibdeno, 18 parti di ioduro,di litio, e 57 parti di tetraidrofurano come solvente. Il recipiente venne spazzato con argon e venne pressurizzato con 100 psig di etilene e fino a 600 psig con monossido di carbonio. Il recipiente venne quindi riscaldato a 180?C con agitazione e la pressione venne mantenuta a 750 psig ricaricando una miscela 1:1 di etilene e monossido di carbonio. La temperatura venne mantenuta a 180?C. Dopo ? ora di reazione, l'analisi G.C. della miscela di reazione mostr? che acido propionico si era formato alla velocit? di 6.3 moli per litro per ora.e che tutto l'etilene reagito era stato convertito ad acido propionico. Using a reactor as described in Example 1, the vessel was charged with 11.4 parts water, 11.4 parts ethyl iodide, 0.7 parts nickel iodide (Nil), 1.4 parts molybdenum hexacarbonyl, 18 parts lithium iodide, and 57 parts tetrahydrofuran solvent. The vessel was swept with argon and pressurized with 100 psig ethylene and up to 600 psig carbon monoxide. The vessel was then heated to 180°C with stirring, and the pressure was maintained at 750 psig by charging a 1:1 mixture of ethylene and carbon monoxide. The temperature was maintained at 180°C. After 1 hour of reaction, G.C. analysis of the reaction mixture showed that propionic acid had formed at the rate of 1:1. of 6.3 moles per liter per hour.and that all the reacted ethylene had been converted to propionic acid.
ESEMPIO 7 EXAMPLE 7
Un reattore come descritto nell'esempio 1 venne caricato con 12 parti di acqua, 12 parti di etil ioduro, 0.7 parti di ioduro di nichel, 1.4 parti di esacarbonile di molibdeno, 14 parti di ioduro di cesio, e 60 parti di tetraidrofurano come solvente. Il recipiente venne spazzato con argon e venne pressurizzato a 100 psig con idrogeno e quindi fino a 500 psig con monossido di carbonio e venne riscaldato a 180?C con agitazione. La pressione venne aumentata a 900 psig impiegando etilene e la pressione venne mantenuta a 900 psig ricaricando una miscela di 1:1 di etilene e monossido di carbpnio. La temperatura venne mantenuta a 180?C. Dopo 1 ora di reazione , l'analisi G.C. della miscela di reazione mostr? che acido propionico si era formato alla velocit? di 1.7 moli per litro per ora e che tutto l'etilene reagito era stato convertito ad acido propionico. A reactor as described in Example 1 was charged with 12 parts water, 12 parts ethyl iodide, 0.7 parts nickel iodide, 1.4 parts molybdenum hexacarbonyl, 14 parts cesium iodide, and 60 parts tetrahydrofuran as a solvent. The vessel was purged with argon and pressurized to 100 psig with hydrogen and then to 500 psig with carbon monoxide and heated to 180°C with stirring. The pressure was increased to 900 psig using ethylene, and the pressure was maintained at 900 psig by charging a 1:1 mixture of ethylene and carbon monoxide. The temperature was maintained at 180°C. After 1 hour of reaction, G.C. analysis of the reaction mixture showed that propionic acid had formed at the rate of 1:1. of 1.7 moles per liter per hour and that all the reacted ethylene had been converted to propionic acid.
ESEMPIO COMPARATIVO A COMPARATIVE EXAMPLE A
L'esempio 2 venne ripetuto eccetto che non si caric? molibdeno. Dopo 1 ora di reazione, l'analisi G.C. mostr? che il rapporto di acido propionico formato era soltanto 0.12 moli per litro per ora. Example 2 was repeated except that no molybdenum was added. After 1 hour of reaction, G.C. analysis showed that the ratio of propionic acid formed was only 0.12 moles per liter per hour.
ESEMPIO 8 EXAMPLE 8
Un recipiente a pressione agitato magneticamente con un rivestimento di vetro venne caricato con 68 parti di acido propionico, 12 parti di iodoetano, 0.8 parti di ioduro di nichel, 1.6 parti di esacarbonile di molibdeno e 16 parti di ioduro di litio. Il recipiente venne spazzato con argon e venne pressurizzato a 100 psig con idrogeno e quindi fino a 500 psig con monossido di carbonio. Il recipiente venne riscaldato a 160?C con agitazione e la pressione venne portata ad 800 psig con etilene. La pressione venne mantenuta ad 800 psig ricaricando una miscela 1:1 di etilene e monossido di carbonio e la temperatura venne mantenuta a 160?C. Dopo 50 minuti di reazione, l'analisi G.C. della miscela di reazione mostr? che anidride propionica era stata formata alla velocit? di 10 moli per litro per ora e che tutto l'etilene reagito era stato convertito ad anidride propionica. A magnetically stirred pressure vessel with a glass jacket was charged with 68 parts propionic acid, 12 parts iodoethane, 0.8 parts nickel iodide, 1.6 parts molybdenum hexacarbonyl, and 16 parts lithium iodide. The vessel was purged with argon and pressurized to 100 psig with hydrogen and then to 500 psig with carbon monoxide. The vessel was heated to 160°C with stirring and the pressure was raised to 800 psig with ethylene. The pressure was maintained at 800 psig by charging a 1:1 mixture of ethylene and carbon monoxide, and the temperature was maintained at 160°C. After 50 minutes of reaction, G.C. analysis of the reaction mixture showed that propionic anhydride had been formed at the rate of 100 psig. of 10 moles per liter per hour and that all the reacted ethylene had been converted to propionic anhydride.
ESEMPIO 9 EXAMPLE 9
Un recipiente a pressione agitato magneticamente con rivestimento di vetro venne caricato con 68 parti di acido propionico, 1.6 parti di esacarbonile di molibdeno, 0.8 parti di ioduro di nichel, 12 parti di etil ioduro, e 16 parti di ioduro di litio. Il recipiente venne spazzato con argon e venne pressurizzato a 100 psig con idrogeno e quindi fino a 500 psig con monossido di carbonio. Il recipiente venne riscaldato a 180?C con agitazione. La pressione venne portata fino a 750 psig con etilene e la pressione venne mantenuta a 750 psig ricaricando una miscela 1:1 di etilene e monossido di carbonio. La temperatura venne mantenuta a 180?C. Dopo 1 ora di reazione, l'analisi G.C. della miscela di reazione mostr? che si era formata anidride propionica alla velocit? di 7.1 moli per litro per ora e che tutto l'etilene reagito era stato convertito ad anidride propionica. A magnetically stirred, glass-lined pressure vessel was charged with 68 parts propionic acid, 1.6 parts molybdenum hexacarbonyl, 0.8 parts nickel iodide, 12 parts ethyl iodide, and 16 parts lithium iodide. The vessel was purged with argon and pressurized to 100 psig with hydrogen and then to 500 psig with carbon monoxide. The vessel was heated to 180°C with stirring. The pressure was raised to 750 psig with ethylene, and the pressure was maintained at 750 psig by charging a 1:1 mixture of ethylene and carbon monoxide. The temperature was maintained at 180°C. After 1 hour of reaction, G.C. analysis of the reaction mixture showed that propionic anhydride had formed at the rate of 100 psig. of 7.1 moles per liter per hour and that all the reacted ethylene had been converted to propionic anhydride.
ESEMPIO 10 EXAMPLE 10
L'esempio 8 venne ripetuto eccetto che la temperatura venne mantenuta a 140?C e la reazione avvenne per 1 ora. L'analisi G.C. della miscela di reazione mostr? che anidride propionica era stata formata alla velocit? di 3.2 moli per litro per ora e che tutto l'etilene reagito era stato convertito ad anidride propionica. Example 8 was repeated except that the temperature was held at 140°C and the reaction occurred for 1 hour. GC analysis of the reaction mixture showed that propionic anhydride was formed at a rate of 3.2 moles per liter per hour and that all the reacted ethylene had been converted to propionic anhydride.
ESEMPIO 11 EXAMPLE 11
L'esempio 9 venne ripetuto, con l'eccezione che esacarbonile di molibdeno venne sostituito con una quantit? uguale di esacarbonile di tungsteno. Dopo 1 ora di reazione, l'analisi G.C. della miscela di reazione mostr? che anidride propionica si era formata alla velocit? di 1.8 moli per litro per ora e che tutto l'etilene reagito era stato convertito ad anidride propionica . Example 9 was repeated, except that molybdenum hexacarbonyl was replaced with an equal amount of tungsten hexacarbonyl. After 1 hour of reaction, G.C. analysis of the reaction mixture showed that propionic anhydride had formed at the rate of 1.8 moles per liter per hour and that all of the reacted ethylene had been converted to propionic anhydride.
ESEMPIO 12 EXAMPLE 12
L'esempio 9 venne ripetuto eccetto che ioduro di litio venne sostituito con una quantit? uguale di ioduro di potassio. Dopo 2 ore di reazione, l'analisi G.C. mostr? che si era formata anidride propionica alla velocit? di 0.7 moli per litro per ora e che tutto l'etilene reagito era stato convertito ad anidride propionica . Example 9 was repeated except that lithium iodide was replaced with an equal amount of potassium iodide. After 2 hours of reaction, G.C. analysis showed that propionic anhydride had been formed at the rate of 0.7 moles per liter per hour and that all of the reacted ethylene had been converted to propionic anhydride.
ESEMPIO 13 EXAMPLE 13
L'esempio 9 venne ripetuto, eccetto che lo io?uro di litio venne sostituito con una uguale quantit? di ioduro di cesio. Dopo 1 ora di reazione, l'analisi G.C. mostr? che si era formata anidride propionica alla velocit? di 1.9 moli per litro per ora e che tutto l'etilene reagito era stato convertito ad anidride propionica. Example 9 was repeated, except that the lithium iodide was replaced with an equal amount of cesium iodide. After 1 hour of reaction, G.C. analysis showed that propionic anhydride had been formed at a rate of 1.9 moles per liter per hour and that all the reacted ethylene had been converted to propionic anhydride.
ESEMPIO 14 EXAMPLE 14
L'esempio 9 venne ripetuto, eccetto che non si caric? idrogeno dopo 1 ora di reazione. L'analisi G.C. dell'effluente della reazione mostr? che anidride propionica si era formata alla velocit? di 2.3 moli per litro per ora e che tutto l'etilene reagito era stato convertito ad anidride propionica. Example 9 was repeated, except that no hydrogen was charged after 1 hour of reaction. GC analysis of the reaction effluent showed that propionic anhydride had formed at a rate of 2.3 moles per liter per hour and that all the reacted ethylene had been converted to propionic anhydride.
ESEMPIO COMPARATIVO B COMPARATIVE EXAMPLE B
L'esempio 9 venne ripetuto eccetto che non si caric? ioduro di litio. Dopo 1 ora di reazione, la analisi G.C. mostr? che anidride propionica si era formata alla velocit? di solo 0.2 moli per litro per ora. Example 9 was repeated except that lithium iodide was not charged. After 1 hour of reaction, G.C. analysis showed that propionic anhydride had formed at a rate of only 0.2 moles per liter per hour.
ESEMPIO COMPARATIVO C COMPARATIVE EXAMPLE C
L'esempio 9 venne ripetuto, eccetto che non si caric? esacarbonile di molibdeno. Dopo 1 ora di reazione , l'analisi G.C. mostr? che anidride propionica si era formata alla velocit? di 0.5 moli per litro per ora. Example 9 was repeated, except that no molybdenum hexacarbonyl was charged. After 1 hour of reaction, G.C. analysis showed that propionic anhydride had formed at the rate of 0.5 moles per liter per hour.
ESEMPIO 15 EXAMPLE 15
In questo esempio, una bombola Parr Hastelloy agitata magneticamente con un rivestimento di vetro venne impiegata come recipiente di reazione. La bombola venne caricata con tetraidrofurano {57 parti), etil ioduro (12 parti), ioduro di nichel (0.68 parti), esacarbonile di molibdeno (1.4 parti), ioduro di litio (13.6 parti) e metanolo (16 parti), venne spazzata con argon e pressurizzata a 400 psig con monossido di carbonio. Il recipiente venne riscaldato a 180?C con agitazione e quindi il recipiente venne caricato con etilene per portare la pressione fino ad 800 psig. La pressione venne mantenuta ad 800 psig ricaricando monossido di carbonio ed etilene in quantit? uguali quando necessario e la temperatura venne mantenuta a 180?C. Dopo ? ora di reazione, l'analisi G.C. dell'effluente di reazione mostr? che si era prodotto metil propionato alla velocit? di 1.75 moli per litro per ora. In this example, a magnetically stirred Parr Hastelloy flask with a glass jacket was used as the reaction vessel. The flask was charged with tetrahydrofuran (57 parts), ethyl iodide (12 parts), nickel iodide (0.68 parts), molybdenum hexacarbonyl (1.4 parts), lithium iodide (13.6 parts), and methanol (16 parts), purged with argon, and pressurized to 400 psig with carbon monoxide. The flask was heated to 180°C with stirring, and then the flask was charged with ethylene to bring the pressure up to 800 psig. The pressure was maintained at 800 psig by recharging carbon monoxide and ethylene in equal amounts as needed, and the temperature was maintained at 180°C. After ? hour of reaction, G.C. analysis of the reaction effluent showed ? that methyl propionate was produced at the rate of 1.75 moles per liter per hour.
ESEMPIO 16 EXAMPLE 16
L'esempio 15 venne ripetuto eccetto che 1'esacarbonile di molibdeno venne sostituito con una quantit? uguale di esacarbonile di tungsteno. Si trov? che metil propionato si era formato alla velocit? di 0.55 moli per litro per ora. Example 15 was repeated except that the molybdenum hexacarbonyl was replaced with an equal amount of tungsten hexacarbonyl. Methyl propionate was found to have formed at a rate of 0.55 moles per liter per hour.
R I V E N D IA Z I O N I CLAIMERS
1. Un processo per la preparazione di acido carbossilico, una anidride di acido carbossilico od un estere di acido carbossilico , che comprende il far reagire una olefina con monossido di carbonio in presenza di acqua, un acido carbossilico e/o un alcool, in presenza di un alogenuro, ed in presenza di un catalizzatore, in cui il catalizzatore comprende un componente co-catalizzatore molibdeno-nichel-metallo alcalino, un tungsteno-nichel-metallo alcalino od un cromo-nichel-metallo alcalino. 1. A process for the preparation of a carboxylic acid, a carboxylic acid anhydride, or a carboxylic acid ester, comprising reacting an olefin with carbon monoxide in the presence of water, a carboxylic acid, and/or an alcohol, in the presence of a halide, and in the presence of a catalyst, wherein the catalyst comprises a molybdenum-nickel-alkali metal, a tungsten-nickel-alkali metal, or a chromium-nickel-alkali metal co-catalyst component.
2. Un processo come definito nella rivendicazione 1, in cui il componente co-catalizzatore comprende molibdeno-nichel-metallo alcalino. 2. A process as defined in claim 1, wherein the co-catalyst component comprises molybdenum-nickel-alkali metal.
3. Un processo come definito nella rivendicazione 1, in cui il metallo alcalino ? litio 3. A process as defined in claim 1, wherein the alkali metal is lithium
4. Un processo come definito nella rivendicazione 3, in cui il co-catalizzatore comprende molibdenonichel-litio. 4. A process as defined in claim 3, wherein the co-catalyst comprises molybdenum nickel lithium.
5. Un catalizzatore di carbonilazione in fase liquida comprendente un componente co-catalizzatore di molibdeno-nichel-metallo alcalino, tungsteno-nichelmetallo alcalino o cromo-nichel-metallo alcalino ed un componente di alogenuro rappresentato dalla formula seguente: X:T:Z:Q, in cui X ? molibdeno, tungsteno o cromo, T ? nichel, X e T essendo in forma di valenza zero,o nella forma di un alogenuro, un ossido, un carbossilato di 1 a 20 atomi di carbonio, un carbonile od un idruro; Z ? una sorgente di alogenuro che ? un alogenuro di idrogeno, alogeno, un alogenuro alchilico, in cui il gruppo alchilico contiene da 1 a 20 atomi di carbonio, od un alogenuro di metallo alcalino, e Q ? il componente di metallo alcalino ed ? nella forma di uno ioduro, bromuro, cloruro o carbossilato come definito per X e T, il rapporto molare di X a T essendo 0.1 -10:1, il rapporto molare di X T a Q essendo 0.1 -10:1 ed il rapporto molare di Z ad X T essendo 0.01 -0.1:1. 5. A liquid phase carbonylation catalyst comprising a molybdenum-nickel-alkali metal, tungsten-nickel-alkali metal, or chromium-nickel-alkali metal co-catalyst component and a halide component represented by the following formula: X:T:Z:Q, wherein X is molybdenum, tungsten, or chromium, T is nickel, X and T being in the zero-valence form, or in the form of a halide, an oxide, a carboxylate of 1 to 20 carbon atoms, a carbonyl, or a hydride; Z is a halide source which is a hydrogen halide, halogen, an alkyl halide, where the alkyl group contains 1 to 20 carbon atoms, or an alkali metal halide, and Q is the alkali metal component, and in the form of an iodide, bromide, chloride, or carboxylate as defined for X and T, the molar ratio of X to T being 0.1 -10:1, the molar ratio of X T to Q being 0.1 -10:1, and the molar ratio of Z to X T being 0.01 -0.1:1.
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