DE2056343C3 - Process for the preparation of 2-methyl-3-buten-2-ol - Google Patents
Process for the preparation of 2-methyl-3-buten-2-olInfo
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Description
Es ist bekannt, 2-Methyl-3-buten-2-ol durch Umsetzung von Aceton mit Acetylen und nachfolgende partielle Hydrierung des entstandenen 2-Methyl-3-butin-2-ol herzustellen (vgl. beispielsweise Liebigs Annalen der Chemie, Band 596 [1955], Seite 37). Das Verfahren ist jedoch sehr aufwendig, da in der ersten Stufe wegen des Arbeitens mit Acetylen besondere Vorsichtsmaßnahmen notwendig sind und in der zweiten Stufe die partielle Hydrierung unter Verwendung von vergifteten Katalysatoren genaueste Einhaltung der Reaktionsbedingungen erfordert. Es ist weiter in der französischen Patentschrift 13 01 882 beschrieben, 2-Methyl-3-buten-2-ol durch radikalische Addition von Isopropanol an Acetylen unter Druck herzustellen. Dieses Verfahren liefert jedoch nur unbefriedigende Ausbeuten.It is known to produce 2-methyl-3-buten-2-ol by reacting acetone with acetylene and subsequent partial hydrogenation of the 2-methyl-3-butyn-2-ol formed to produce (see, for example, Liebigs Annalen der Chemie, Volume 596 [1955], page 37). That However, the process is very costly because the first stage is special because of the work with acetylene Precautions are necessary and in the second stage using the partial hydrogenation of poisoned catalysts requires strict adherence to the reaction conditions. It is on described in French patent specification 13 01 882, 2-methyl-3-buten-2-ol by radical addition of isopropanol to acetylene to produce under pressure. However, this method only provides unsatisfactory results Exploit.
Gegenstand des Patents 19 25 197 ist ein Verfahren zur Herstellung von 2-Me[hyl-3-buten-2-ol, bei dem man auf 3-Methyl-3-buten-l-ol bei Temperaturen von 20 bis 250° C unter Entfernung des entstandenen 2-Methyl-3-buten-2-ol durch Abdestillieren wässerige Säuren einwirken läßt.The subject of the patent 19 25 197 is a process for the preparation of 2-methyl-3-buten-2-ol, in which one on 3-methyl-3-buten-l-ol at temperatures of 20 to 250 ° C with removal of the resulting Allowing 2-methyl-3-buten-2-ol to act by distilling off aqueous acids.
Es wurde nun gefunden, daß sich die Isomerisierungsgeschwindigkeit auf etwa das Doppelte steigern läßt, wenn man die Isomerisierung unter Einwirkung wässeriger Säuren und zusätzlich in Gegenwart von Ammonium-, Alkali- oder Erdalkalisalzen ausführt, wobei das Anion der Säure und/oder das des Salzes ein Halogenidion ist.It has now been found that the isomerization rate can be increased to about double if the isomerization under action aqueous acids and additionally in the presence of ammonium, alkali or alkaline earth salts, wherein the anion of the acid and / or that of the salt is a halide ion.
Das erfindungsgemäße Verfahren liefert also 2-Methyl-3-buten-2-ol gegenüber dem Verfahren des Hauptpatents in weit höherer Raum-Zeit-Ausbeute.The process according to the invention thus provides 2-methyl-3-buten-2-ol compared to the process of the main patent in a much higher space-time yield.
Zur Isomerisierung von 3-Methyl-3-buten-l-ol können dieselben Säuren verwendet werden, wie sie im Hauptpalent beschrieben wurden. Demgemäß wird die Umsetzung in Gegenwart von ein- oder mehrbasischen, vorzugsweise bis zu zweibasischen, organischen oder anorganischen Säuren durchgeführt. Im allgemeinen weisen die wässerigen Säuren eine Dissoziationskonstante von mindestens 1 · ΙΟ-5 auf. In Gegenwart von Salzen ist es aber auch möglich, mit schwächeren Säuren zu arbeiten, z. B. mit Säuren mit Dissoziationskonstanten von mindestens 10~6. Selbstverständlich können auch solche Verbindungen verwendet werden, die in wäßrigem Medium in Säuren übergehen, wie Aluminiumtrichiorid, Borfluorid, Eisentrichlorid und Acetylchlorid. Geeignete Säuren sind beispielsweise Chlorwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure, Jodwasserstoffsäure, Fluorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, p-Toluolsulfonsäure, Trichloressigsäure, Dichloressigsäure, Cniuressigsäurc, Ameisensäure, Oxalsäure.For the isomerization of 3-methyl-3-buten-l-ol, the same acids can be used as they were described in the main palent. Accordingly, the reaction is carried out in the presence of monobasic or polybasic, preferably up to dibasic, organic or inorganic acids. In general, the aqueous acid has a dissociation constant of at least 1 · 5 to ΙΟ-. In the presence of salts, however, it is also possible to work with weaker acids, e.g. B. with acids with dissociation constants of at least 10 ~ 6 . It is of course also possible to use compounds which convert into acids in an aqueous medium, such as aluminum trichloride, boron fluoride, iron trichloride and acetyl chloride. Suitable acids are, for example, hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydriodic acid, hydrofluoric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, p-toluenesulfonic acid, trichloroacetic acid, dichloroacetic acid, cniuracetic acid, formic acid, oxalic acid.
isis
4040
45 Ionenaustauscherharze, die Sulfonsäure- oder Carboxylgruppen enthalten, aber auch Essigsäure oder Gemische dieser Säuren. Bevorzugt werden Chlorwasserstoffsäure, Oxalsäure und Benzolsulfonsäuren. 45 Ion exchange resins that contain sulfonic acid or carboxyl groups, but also acetic acid or mixtures of these acids. Hydrochloric acid, oxalic acid and benzenesulfonic acids are preferred.
Auch die Konzentration der wässerigen Säuren sowie das Gewichtsverhältnis von Ausgangsstoff zu wässeriger Säure stimmen mit den entsprechenden Werten des Hauptpatents überein. Dementsprechend beträgt die Konzentration der wässerigen Säuren im allgemeinen 0,01 bis 35 Gew.-%. Sehr starke Säuren, d. h. Säuren mit einer Dissoziationskonstanten von mehr als etwa 10', werden vorteilhaft in einer Konzentration von 0,Oi bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 2 Gew.-%, verwendet. Säuren mit einer Dissoziationskonstanten von weniger als etwa 10-' werden vorzugsweise in Konzentrationen von 0,5 bis 25 Gew.-%, insbesondere 1 bis 10 Gew.-%, eingesetzt. Im allgemeinen ist es vorteilhaft, bei der Anwendung höherer Temperaturen geringere Säurekonzentrationen und bei niedrigeren Temperaturen höhere Säurekonzentrationen zu verwenden. So kann es beispielsweise zweckmäßig sein, bei einer Temperatursteigerung von z.B. 300C die Säurekonzentration etwa um den Faktor 0,2 bis 0,1 zu verringsrn.The concentration of the aqueous acids and the weight ratio of starting material to aqueous acid also agree with the corresponding values of the main patent. Accordingly, the concentration of the aqueous acids is generally from 0.01 to 35% by weight. Very strong acids, ie acids with a dissociation constant of more than about 10 ', are advantageously used in a concentration of from 0.1 to 10% by weight, in particular from 0.05 to 2% by weight. Acids with a dissociation constant of less than about 10- 'are preferably used in concentrations of 0.5 to 25% by weight, in particular 1 to 10% by weight. In general, it is advantageous to use lower acid concentrations when using higher temperatures and higher acid concentrations at lower temperatures. Thus, it may for example be expedient at a temperature increase of, for example, 30 0 C, the acid concentration is about a factor of 0.2 to verringsrn to 0.1.
Das Gewichtsverhältnis von Ausgangsstoff zu wässeriger Säure beträgt im allgemeinen 1 :5 bis 5:1, vorzugsweise 1 : 2 bis 3:1.The weight ratio of starting material to aqueous acid is generally 1: 5 to 5: 1, preferably 1: 2 to 3: 1.
Als Salze eignen sich grundsätzlich solche, die bei der Reaktionstemperatur im Reaktionsgemisch eine ausreichende Löslichkeit aufweisen und sich von Säuren ableiten, die als Isomerisierungskatalysatoren geeignet sind. Das heißt, daß sie sich von Säuren ableiten sollen, deren Dissoziationskonstanten mindestens 10~6 oder vorzugsweise mindestens 10 -5 betragen.Suitable salts are in principle those which have sufficient solubility in the reaction mixture at the reaction temperature and are derived from acids which are suitable as isomerization catalysts. That is, they should be derived from acids, the dissociation constants of at least 10 -6 or preferably at least 10 - amount. 5
Die Auswahl der Salze ist aber so zu treffen, daß, wenn als Säure keine Halogenwasserstoffsäure verwendet wird, das Salz Halogenidionen wie das Fluorid-, Chlorid-, Bromid- oder jcdidion enthalten muß. Aber auch bei Verwendung von Halogenwasserstoffsäuren können Halogenidionen enthaltende Satze verwendet werden. Als Salze eignen sich Salze von Säuren mit einer Dissoziationskonstanten von mindestens 10~6 und Alkali- oder Erdalkalimetallen oder die entsprechenden Ammoniumsalze, insbesondere Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumhalogenide wie Natriumchlorid, Kaliumbromid, Calciumjodid und Calciumchlorid, verwendet man als Säure eine Halogenwasserstoffsäure, so kommen beispielsweise auch Natriumsulfat, Natriumphosphat, Magnesiumsulfat oder Natriumoxalat in Betracht. Da die Reaktionsdurchführung durch die Wahl des Salzes nicht entscheidend beeinflußt wird, sofern die Säure entsprechend gewählt wurde, werden meist schon wirtschaftliche Gründe die Anwendung billiger Salze, wie Natriumchlorid, Calciumchlorid oder Natriumsulfat, nahelegen. Es lassen sich aber auch Lösungen von Salzgemischen verwenden. So ist beispielsweise Meereswasser ein für die Isomerisierung geeignetes Medium.The selection of the salts is to be made in such a way that, if no hydrohalic acid is used as the acid, the salt must contain halide ions such as fluoride, chloride, bromide or jcdidion. However, sets containing halide ions can also be used when using hydrohalic acids. Suitable salts are salts of acids with a dissociation constant of at least 1 0 ~ 6 and alkali or alkaline earth metals or the corresponding ammonium salts, in particular alkali, alkaline earth or ammonium halides such as sodium chloride, potassium bromide, calcium iodide and calcium chloride, a hydrohalic acid is used as the acid, for example, sodium sulfate, sodium phosphate, magnesium sulfate or sodium oxalate are also suitable. Since the implementation of the reaction is not decisively influenced by the choice of the salt, provided the acid has been chosen accordingly, economic reasons will usually suggest the use of cheap salts such as sodium chloride, calcium chloride or sodium sulfate. However, solutions of salt mixtures can also be used. For example, seawater is a suitable medium for isomerization.
Bei der Wahl der Salzkonzentration ist man nach oben durch die Löslichkeit des Salzes bei Reaktionstemperatur begrenzt. Bei Reaktionstemperatur konzentrierte Salzlösungen werden bevorzugt. Bei Verwendung billiger Salze empfiehlt es sich, gelegentlich den Salzanteil über die lösliche Menge zu erhöhen, um einer möglichen Verdünnung durch eventuell mit den Reaktionsteilnehmern eingeschlepptes Wasser entgegenzuwirken. Verdünntere Lösungen bewirken meist eine geringere Isomerisierungsgeschwindigkeit als konzcntncricrc. Es ist deshalb empfehlenswert, eineWhen choosing the salt concentration one is up by the solubility of the salt at the reaction temperature limited. Salt solutions concentrated at the reaction temperature are preferred. Using Cheaper salts it is advisable to occasionally increase the salt content over the soluble amount by one to counteract possible dilution by any water brought in with the reactants. More dilute solutions usually result in a slower isomerization rate than concentrated. It is therefore advisable to have a
Salzkonzentration von etwa 3 Gew.-% im Reaktionsansatz nicht zu unterschreiten. Aber auch bei einem derart geringen Konzentrationsbereich ist die Isomerisierung gegenüber derjenigen in Abwesenheit vGn Salzen um einen Faktor zwischen 1 und 1,5 beschleunigtSalt concentration of about 3 wt .-% in the reaction mixture should not be fallen below. But also with one of these In the lower concentration range, the isomerization is around that in the absence of salts accelerated by a factor between 1 and 1.5
Die Isomerisierung wird, wie im Hauptpatent beschrieben, bei Temperaturen zwischen 50 und 2000C, vorzugsweise 70 bis 1400C, bei Atmosphärendruck bzw. vermindertem oder erhöhtem Druck, ausgeführt Sie läßt sich diskontinuierlich, mit besonderem Vorteil aber kontinuierlich, betreiben. Sie kann ebenfalls bei zusätzlicher Anwesenheit von inerten organischen Lösungsmitteln durchgeführt werden. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise gegebenenfalls nitrierte oder halogenierte aromatische oder aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Äthylbenzol, Chlorbenzol, Cyclohexan, Ligroin, Trichloräthan. Die inerten Lösungsmittel werden zweckmäßig in Mengen von 10 bis 200 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch aus Ausgangsstoff und wässeriger Säure, eingesetzt Bei der Verwendung von inerten Lösungsmitteln ist es vorteilhaft, für eine kräftige Durchmischung des Reaktionsgemisches zu sorgen.As described in the main patent, the isomerization is carried out at temperatures between 50 and 200 ° C., preferably 70 to 140 ° C., at atmospheric pressure or reduced or increased pressure. It can be operated batchwise, but with particular advantage, continuously. It can also be carried out in the additional presence of inert organic solvents. Suitable solvents are, for example, optionally nitrated or halogenated aromatic or aliphatic hydrocarbons, such as benzene, toluene, ethylbenzene, chlorobenzene, cyclohexane, ligroin, trichloroethane. The inert solvents are expediently used in amounts of 10 to 200% by weight, preferably 30 to 80% by weight, based on the mixture of starting material and aqueous acid. When using inert solvents, it is advantageous for thorough mixing of the reaction mixture.
Bei der erfindungsgemäßen Isomerisierung destilliert ein Gemisch aus dem gewünschten 2-Methyl-3-buten-2-ol, unumgesetzten 3-Methyl-3-buten-l-ol, Isopren, Wasser und gegebenenfalls Lösungsmittel ab. Dieses Gemisch kann nach üblichen Methoden, z. B. durch fraktionierte Destillation, aufgetrennt werden. Dazu kann man zunächst die Hauptmenge des Wassers abtrennen. Man kann das Wasser aber auch azeotrop mit dem 2-Methyl-3-buten-2-ol abdestillieren und anschließend abtrennen. Zweckmäßig wird dem Reaktionsgemisch in dem Maße Wasser zugeführt, wie es aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert.In the isomerization according to the invention, a mixture of the desired 2-methyl-3-buten-2-ol, unreacted 3-methyl-3-buten-1-ol, isoprene, Water and optionally solvent from. This mixture can by conventional methods, for. B. by fractional distillation, are separated. To do this, you can first use the main amount of water split off. But you can also distill off the water azeotropically with the 2-methyl-3-buten-2-ol and then cut off. Appropriately, water is added to the reaction mixture to the extent that it is from distilled off the reaction mixture.
2-Methyl-3-buten-2-ol ist ein wertvolles Zwischenprodukt beispielsweise für die Herstellung von Terpenen.2-Methyl-3-buten-2-ol is a valuable intermediate for the production of terpenes, for example.
Die in den Beispielen genannten Teile sind Gewichts-TabelleThe parts mentioned in the examples are in the weight table
teile. Sie verhalten sich zu Volumenteilen wie Kilogramm zu Liter.share. They relate to parts by volume as the kilogram to the liter.
Beispiele 1-8Examples 1-8
Ein zylindrisches Reaktionsgefäß (3 Volumenteile) wird mit den aus der folgenden Tabelle ersichtlichen Mengen an Wasser, Säure und Salz gefüllt, das Gemisch auf Siedetemperatur erwärmt und kräftig gerührt Das Reaktionsgefäß ist mit einem bei 90 bis 95° CA cylindrical reaction vessel (3 parts by volume) is made with those shown in the table below Quantities of water, acid and salt filled, the mixture heated to boiling temperature and stirred vigorously Reaction vessel is at 90 to 95 ° C
ίο betriebenen Rückflußkühler (Dephlegmator) und einem daran angeschlossenen, absteigenden Kühler versehen. Während im Rückflußkühler Stoffe, die über 90 bis 95° C sieden, weitgehend kondensiert werden und von hier in das Reaktionsgefäß zurückgelangen, dient der absteiίο operated reflux condenser (dephlegmator) and a provided descending cooler connected to it. While in the reflux condenser substances that are above 90 to 95 ° C boil, are largely condensed and get back from here into the reaction vessel, serves the purpose of holding gende Kühler dazu, das Reaktionsprodukt zu konden sieren und zu sammeln. Wasser, das mit dem Reaktionsprodukt zusammen abdestilliert und sich in dem Destillat als untere Phase abscheidet, wird ebenfalls in das Reaktionsgefäß zurückgeführt 3-Methyl-3-butenReduced cooler to condense the reaction product sizing and collecting. Water, which is distilled off together with the reaction product and dissolves in the distillate separates out as the lower phase, 3-methyl-3-butene is also returned to the reaction vessel l-ol wird während der angegebenen Zugabezeit dem Reaktionsgefäß kontinuierlich zugeführt. Nach Beendigung der Methylbutenolzufuhr wird zur Vervollständigung der Umsetzung noch 2 Stunden auf Reaktionstemperatur gehalten. Im Reaktionsgefäß bleibt außer derl-ol is dem Reaction vessel fed continuously. After the addition of methylbutenol has ended, the reaction temperature is maintained for a further 2 hours to complete the reaction. Apart from that, the reaction vessel remains zur Isomerisierung verwendeten sauren Salzlösung die aus der Tabelle ersichtliche Menge (2 bis 10 G*;w.-%, bezogen auf Einsatzprodukt) eines hochsiedenden wasserunlöslichen Öles zurück. Das erhaltene Destillat enthält im wesentlichen das entstandene 2-Methyl-3-buacidic salt solution used for isomerization, the amount shown in the table (2 to 10 G *; wt .-%, based on input product) of a high-boiling, water-insoluble oil. The distillate obtained essentially contains the 2-methyl-3-bu formed ten-2-ol, unumgesetzte Ausgangsverbindung, Wasser und Isopren. Die in der Tabelle angegebenen Mengen an 2-Methyl-3-buten-2-ol und Isopren wurden gaschromatographisch ermittelt. Das erhaltene Stoffgemisch kann durch fraktionierte Destillation sehr leichtten-2-ol, unreacted starting compound, water and isoprene. The amounts of 2-methyl-3-buten-2-ol and isoprene given in the table were determined by gas chromatography. The mixture of substances obtained can be made very easily by fractional distillation getrennt werden. Dazu destilliert man zuerst Isopren ab und anschließend vorteilhaft das bereits bei 86° C siedende azeotrope Gemisch des 2-Methyl-3-buten-2-ol mit Wasser. Das als Sumpfprodukt verbleibende Ausgangsprodükt kann ohne weitere Reinigung in diebe separated. To do this, isoprene is first distilled off and then advantageously the azeotropic mixture of 2-methyl-3-buten-2-ol which already boils at 86.degree with water. The starting product remaining as bottom product can be added to the without further purification
H2OVol-partc
H 2 O
SäureWeight parts
acid
SalzParts by weight
salt
3-Methyl-
3-buten-l-olParts by weight
3-methyl-
3-buten-l-ol
2-Mcthyl- llochsieder
J-huten-2-i)l*:
(Gew.-%)Yield in parts by weight
2-methyl-oil boilers
J-huten-2-i) l *:
(Wt .-%)
IsoprenWeight parts
Isoprene
+ Dauer der erhaltenes
Nachrcaktion 2-Mcthyl-
(Stunclcn) .Vbuten-2-olAddition time parts by weight
+ Duration of the received
Post-reaction 2-methyl-
(Stunclcn) .Vbuten-2-ol
+ Dauer der
Nachreaklion
(Stunden)/ ugahc / cil
+ Duration of
Post-reaction
(Hours)
erhaltenes
2-Methyl-
3-buten-2-ol(jcwichlsleilc
received
2-methyl
3-buten-2-ol
2-Melhy'·
Kiew.-' Ί.ιYield to
2-Melhy '
Kiev.- 'Ί.ι
Hüclisieüer(each in parts
Hüclisieüer
Supren(ievHchlsteik ·
Super
I Bezogen auf umgesetztes 3-Methyl-3-buten-l-ol.I Based on converted 3-methyl-3-buten-1-ol.
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