DE1568001C3 - Verfahren zur Herstellung von Epoxyden - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von EpoxydenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Epoxyden durch Umsetzung von aliphatischen
monoolefinischen Kohlenwasserstoffen in flüssiger Phase bei einer Temperatur zwischen ungefähr 50 und
2000C mit tert-Butylhydroperoxyd in Gegenwart von
metallischem Molybdän als Katalysator nach Patent 15 18 521, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das
Verhältnis von metallischer Molybdänoberfläche zu Gramm Hydroperoxyd zwischen 3 cm2 bis 15 cm2 liegt.
Das beim vorliegenden Verfahren angewandte bestimmte Verhältnis zwischen der Oberfläche des als
Katalysator verwendeten metallischen Molybdäns und dem Gewicht des in das Verfahren eingeführten
tert.-Butylhydroperoxyds ermöglicht gegenüber der aus DT-PS 1518 521 bekannten Arbeitsweise erhöhte
Hydroperoxydumsätze und bessere Ausbeuten am gewünschten Epoxyd.
Zu den olefinischen Verbindungen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren epoxydiert werden,
gehören acyclische Verbindungen der Formel
C = C
R4
worin Ri, R2, R3 und R* Wasserstoff oder Alkylreste
bedeuten. Zu den epoxydierbaren monoolefinischen Kohlenwasserstoffen, gehören die normalerweise gasförmigen
Olefine, wie beispielsweise Äthylen, Propylen und die Butylene, sowie die flüssigen und festen Olefine
mit hohem Molekulargewicht.
Die monoolefinischen Kohlenwasserstoffe können entweder a-Olefine, d. h. solche Olefine sein, bei denen
die Doppelbindung in der endständigen Position vorliegt, die Doppelbindung kann jedoch auch im
Inneren des Moleküls liegen. Ferner können die Olefine entweder gerad- oder verzweigtkettig sein.
Es hat sich herausgestellt, daß die Epoxydation um so leichter verläuft, je mehr Substituenten um die
Doppelbindung herum angeordnet sind.
Die Ausgangsstoffmengen sind innerhalb weiter Grenzen nicht kritisch. Es ist jedoch vorzuziehen, das
Olefin im Überschuß zu verwenden; ein Verhältnis von 2 Mol Olefin zu 1 Mol tert.-Butylhydroperoxyd hat sich
zur Herstellung des Epoxyds in hohen Ausbeuten als geeignet erwiesen. Ein Molverhältnis Olefin zu tert-Butylhydroperoxyd
im Bereich zwischen ungefähr 1 :1 bis zu dem Bereich, bei dem das Olefin als Lösungsmittel
verwendet wird, d. h. bis zu einem Bereich von 10:1 ist zur Durchführung der erfindungsgemäßen Epoxydationsreaktion
geeignet.
Der Molybdänkatalysator kann in Form eines Pulvers, einer Folie, eines Bleches oder in Form großer Massen eingesetzt werden; die einzige Bedingung ist jedoch, daß die Oberfläche des metallischen Molybdäns in einem Verhältnis zu der dem Verfahren zugeführten Menge an tert-Butylhydroperoxyd im angegebenen Bereich von 3 cm2 pro Gramm bis 15 cm2 pro Gramm steht. Der Katalysator kann im Reaktor in irgendeiner geeigneten Weise befestigt sein, er kann jedoch auch als Teil der Reaktorwände, d. h. als Auskleidung, verwendet werden.
Der Molybdänkatalysator kann in Form eines Pulvers, einer Folie, eines Bleches oder in Form großer Massen eingesetzt werden; die einzige Bedingung ist jedoch, daß die Oberfläche des metallischen Molybdäns in einem Verhältnis zu der dem Verfahren zugeführten Menge an tert-Butylhydroperoxyd im angegebenen Bereich von 3 cm2 pro Gramm bis 15 cm2 pro Gramm steht. Der Katalysator kann im Reaktor in irgendeiner geeigneten Weise befestigt sein, er kann jedoch auch als Teil der Reaktorwände, d. h. als Auskleidung, verwendet werden.
Die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Epoxydationsverfahrens angewendeten Temperaturen
liegen zwischen ungefähr 50 und 2000C. Temperaturen
im Bereich von ungefähr 100 bis 1800C sind vorzuziehen.
Die Reaktion kann bei Atmosphärendruck oder höheren Drücken durchgeführt werden, die so hoch sein
können, daß sie ausreichen, die Ausgangsstoffe in der flüssigen Phase zu halten.
Die Umsetzung kann entweder in Anwesenheit von überschüssigem Olefin als Lösungsmittel oder in
Gegenwart anderer flüssiger organischer Verbindungen, die als Lösungsmittel dienen, durchgeführt werden.
Als besonders bevorzugte Lösungsmittel werden erfindungsgemäß Benzol, Toluol, die Xylole und
ähnliche aromatische Verbindungen sowie gesättigte Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Cyclohexan und
Isooctan, d. h. 2,2,4-Trimethylpentan, verwendet.
Die Reaktionszeit kann im Falle chargenweise erfolgender Umsetzungen bis zu einer Stunde oder
darüber betragen, wobei bei längeren Reaktionszeiten die umgewandelte Hydroperoxydmenge steigt, die
Epoxydausbeute, bezogen auf das umgewandelte Hydroperoxyd, jedoch abnimmt. Bei einer kontinuierlichen
Umsetzung kann die Kontaktzeit etwas kürzer sein, da die Ausgangsstoffe erneut in den Kreislauf
zurückgeführt werden können.
Die Reaktionszeit hängt auch in gewissem Ausmaße von dem zu epoxydierenden Olefin ab. Werden Olefine
verwendet, die keine endständigen Doppelbindungen besitzen, wie beispielsweise 2-Methylpenten-2, so
werden diese Verbindungen, da sie leichter zu epoxydieren sind als Olefine mit endständigen Doppelbindungen,
in kürzeren Reaktionszeiten epoxydiert als die Olefine mit endständigen Doppelbindungen, und
zwar sind Reaktionszeiten erforderlich, die 5 Minuten oder darunter betragen. Im allgemeinen werden jedoch
Reaktionszeiten unterhalb ungefähr 5 Minuten und oberhalb ungefähr 4 Stunden nicht bevorzugt.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.
Um den Einfluß der Oberfläche des Molybdänkatalysators zu zeigen, wurde eine Reihe von 6 Versuchen
durchgeführt, wobei ein Blech aus metallischem Molybdän in zwei verschiedenen Größen als Katalysator
verwendet wurde; die Verwendung von Blechen mit verschiedener Größe geschah deshalb, um verschiedene
Verhältnisse der Oberfläche des metallischen Molybdäns zu dem Gewicht des zugeführten Hydroperoxyds
zu schaffen. Die Reaktion wurde bei Überatmosphärendruck durchgeführt, um das Propylen in der flüssigen
Phase zu halten. 100 g flüssiges Propylen wurden in
einen Druckkessel eingeführt, der eine Mischung aus 22,4 g tert-Butylhydroperoxyd, 22,4 g tert-Butylalkohol,
140 g Xylol und den metallischen Molybdänkatalysator
enthielt. In der nachstehenden Tabelle I werden die Verhältnisse der Oberfläche zu dem Gewicht des
Hydroperoxyds (in g), die Reaktionszeiten, die Reaktionstemperaturen, die Mengen des umgesetzten Hydroperoxyds
(in Mol-%) und die Epoxydausbeuten (in Mol-%), bezogen auf das umgesetzte Hydroperoxyd,
angegeben.
Versuch Nr. |
Verhältnis | Reaktionszeit | Temperatur | Umgesetztes Hydroperoxyd |
Epoxydausbeute |
(cmVg) | (Min.) | (ec) | (Mol-%) | (Mol-%)*) | |
1 | 23,3 | 60 | 110-111 | 90,8 | 64,7 |
2 | 23,3 | 20 | 110-111 | 52,7 | 72,5 |
3 | 3,9 | 60 | 110-111 | 82,5 | 75,2 |
4 | 3,9 | 20 | 110-111 | 32,1 | 90,5 |
5 | 23,3 | 60 | 105-106 | 73,5 | 74,7 |
6 | 3,9 | 60 | 105-106 | 75,7 | 79,2 |
*) Bezogen auf das umgesetzte Hydroperoxyd.
Ein Vergleich der Versuche 1 und 3 zeigt, daß ein größeres Verhältnis Oberfläche zu Hydroperoxyd einen
höheren Umsatz ergibt, jedoch auf Kosten einer erheblich herabgesetzten Epoxydausbeute. In gleicher
Weise zeigt ein Vergleich von Versuch 2 mit Versuch 4, daß ein größeres Verhältnis einen höheren Umsatz zur
Folge hat, jedoch ebenfalls auf Kosten einer verminderten Ausbeute. Aus der Tabelle ist ferner zu ersehen, daß
bei einer 20 Minuten andauernden Reaktionszeit im Vergleich zu einer 60minütigen Reaktionsdauer ein
geringerer Umsatz erzielt wird, wobei jedoch die Ausbeute bei der kürzeren Reaktionszeit etwas höher
ist. Bei niedrigeren Temperaturen (vgl. Versuche 5 und 6) wurden auch bei Anwendung langer Reaktionszeiten
keine hohen Umsätze erzielt; nichtsdestoweniger hat das niedrigere Verhältnis Oberfläche zu Hydroperoxyd
eine verbesserte Ausbeute zur Folge.
Eine Reaktionsmischung aus 1,73 g Octen-1,0,513 g
tert-Butylhydroperoxyd und einem Molybdänmetallblech
mit einer Gesamtoberfläche von 1,8 cm2 wurde auf 1020C erhitzt und bei dieser Temperatur 20 Minuten
lang umgesetzt. Bei diesem Versuch wurde das Olefin selbst als Lösungsmittel verwendet. Das Verhältnis der
Oberfläche des Molybdänmetalls zu dem tert-Butylhydroperoxyd betrug 3,5 cm2/g. Ein Umsatz von 37 Mol-%
wurde erhalten, wobei die Epoxydausbeute, bezogen auf das umgesetzte Hydroperoxyd, 100 Mol-% betrug.
Dieser Versuch unterstreicht die gemäß Beispiel 1 erhaltenen Ergebnisse, d. h. also, daß ein Verhältnis
innerhalb des kritischen Bereiches die höchsten Epoxydausbeuten, bezogen auf das umgesetzte Hydroperoxyd,
zur Folge hat.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Epoxyden durch Umsetzung von aliphatischen monoolefinischen Kohlenwasserstoffen in flüssiger Phase bei einer Temperatur zwischen ungefähr 50 und 2000C mit tert-Butylhydroperoxyd in Gegenwart von metallischem Molybdän als Katalysator nach Patent 15 18 521, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von metallischer Molybdänoberfläche zu Gramm Hydroperoxyd zwischen 3 cm2 bis 15cm2liegt.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US46896965 | 1965-07-01 | ||
DEA0052216 | 1966-04-20 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1568001C3 true DE1568001C3 (de) | 1978-02-09 |
Family
ID=
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