DE2952278A1 - Verfahren zur herstellung von aromatischen aldehyden - Google Patents

Verfahren zur herstellung von aromatischen aldehyden

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DE2952278A1
DE2952278A1 DE19792952278 DE2952278A DE2952278A1 DE 2952278 A1 DE2952278 A1 DE 2952278A1 DE 19792952278 DE19792952278 DE 19792952278 DE 2952278 A DE2952278 A DE 2952278A DE 2952278 A1 DE2952278 A1 DE 2952278A1
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alkyl
hydrogen fluoride
pentafluoride
aromatic aldehydes
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DE19792952278
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Steven Henry Vanderpool
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/49Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reaction with carbon monoxide

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

DR. GERHARD SCHUPFNER
PATENTANWALT
■l-
TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION 2000 Westchester Avenue White Plains, N.Y. 10650 U.S.A.
D 2110 Buch Kirchenstrasse 8 Telefon: (04181)44 Telex: 02189330 Telegramm: Telepatent
den 20. Dezember 1979
T-040 79 DE D 75.734-F
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON AROMATISCHEN ALDEHYDEN
030042/0640
Verfahren zur Herstellung von aromatischen Aldehyden
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aromatischen Aldehyden, wie z.B. p-Tolualdehyd, durch Umsetzung des entsprechenden Alkylbenzole mit Kohlenstoffmonoxid in Gegenwart eines Ta-, Nb- oder Sb-Pentafluorid/ Fluorwasserstoff-Katalysatorsystems.
Es gibt eine Vielzahl von Verfahren zur Herstellung von aromatischen Aldehyden, wie z.B. p-Tolualdehyd. Die meisten Methoden bestehen in der Umsetzung des alkylsubstituierten Benzols, wie z.B. Toluol, mit Kohlenstoffmonoxid in Gegenwart eines Katalysatorsystems. Obwohl diese Methoden sich als brauchbar erwiesen haben, besitzen sie einen oder mehrere Nachteile. So ist es z.B. in einigen Fällen nötig, bei tiefen Temperaturen zu arbeiten, was einen erheblichen Kontrollaufwand erforderlich macht. In anderen Fällen müssen große Überschüsse an Katalysator eingesetzt werden, um die Synthese mit zufriedenstellenden Ausbeuten durchführen zu können. In weiteren Ausfühi-ungen sind die für diese Umsetzung geeigneten Katalysatoren sehr korrosiv, was zu offensichtlichen Problemen führt. Letztlich kann die Umsetzung in einigen Fällen nur unter relativ hohen Drücken durchgeführt werden.
Der Stand der Technik der Carbonylierung von aromatischen Kohlonwaeβerstoffen, wie z.B. Toluol, wird in US-PS 1 197 682, 2 485 237 und 3 948 998, DE-PS 2 422 197 und 2 46o 673 und GB-PS 1 422 3o8 beschrieben.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, ein Verfahren zur Herstellung von aromatischen Aldehyden, wie z.B. p-Tolualdehyd, ohne die oben erwähnten oder andere Nachteile bereitzustellen.
030042/0640
Die vorliegende Erfindung betrifft in Lösung dieser Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung eines p-Alkyl-monosubstituierten Phenylaldehyds durch Umsetzung eines Alkyl-substituierten Benzols mit Kohlenstoffmonoxid unter erhöhtem Druck in Gegenwart eines Katalysatorsystems. Der Katalysator besteht aus Fluorwasserstoff und einem Pentafluorid nämlich TaF_, NbF _ oder SbF5.
Die für das vorliegende Verfahren geeigneten Alkyl-substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffe sind Toluol, Äthylbenzol, Propylbenzol, Butylbenzol, Hexylbenzol u.a. Die am aromatischen Ring gebundene Alkylgruppe kann bis zu 18 Kohlenstoffatome enthalten. Bevorzugt enthält der Alkylsubstituent 12 oder weniger Kohlenstoffatome, insbesondere aber 6 oder weniger Kohlenstoffatome. Besonders bevorzugt in der vorliegenden Erfindung 1st Toluol.
Der zu carbonylierende Alkyl-substituierte aromatische Kohlenwasserstoff wird gewöhnlich vor der Zugabe zum Reaktionsgefäß mit dem Katalysator gemischt. Danach wird Kohlenstoffmonoxid unter Druck zugesetzt. Das Gemisch aus Katalysator und Alkylsubstituiertem, aromatischen Kohlenwasserstoff kann in einem inerten Lösungsmittel gelöst werden, es kann aber auch ein Überschuß des zu carbonylierenden aromatischen Kohlenwasserstoffs angewendet werden, der dann als Lösungsmittel dient. Es kann jedes Lösungsmittel verwendet werden, das unter den hier beschriebenen Bedingungen der Carbonylierung im wesentlichen inert ist. Bevorzugt wird der zu carbonylierende Alkylsubstituierte Aromat im Überschuß als Lösungsmittel angewendet.
Die Mengen des verwendeten Katalysators im Verhältnis zum Alkyl-substituierten Aromaten können über einen großen Bereich variieren. Gewöhnlich werden 1-5 Mol Pentafluorid-Katalysator pro Mol Alkyl-substituiertem Benzol angewendet. Häufiger ist
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ein Verhältnis von 1-2 Mol Pentafluorid pro Mol Reaktant, wobei ein Verhältnis von 1:1 besonders bevorzugt ist.
Vom Fluorwasserstoff-Cokatalysator werden mindestens 5 Mol pro Mol Alkyl-substituiertem Benzol angewendet. Normalerweise werden Jedoch 1o Mol Fluorwasserstoff pro Mol Reaktant eingesetzt. Es wurde festgestellt, daß noch größere als die obengenannten Mengen an Fluorwasserstoff gewöhnlich keine besseren Produktauebeuten liefern.
Das Verhältnis von Pentafluorid zu Fluorwasserstoff im Katalysatorsystem liegt zwischen 1 und Io Mol Fluorwasserstoff pro Mol Pentafluorid.
Die Umsetzung kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden und läuft gewöhnlich in einem Bereich von 1o - 5o C ab. Die bevorzugte Reaktionstemperatur liegt zwischen 1o und 3o C.
Die Umsetzung selbst wird unter Verwendung von gasförmigem Kohlenstoffmonoxid gewöhnlich bei erhöhtem Druck von etwa k bis etwa 70 bar durchgeführt, wobei der Bereich von 7 bis 22 bar bevorzugt ist.
Die Reaktionszeit kann wiederum stark variieren und ist abhängig von den eingesetzten Reaktanten, dem Katalysatorsystem, dem Verhältnis von Katalysator zu Reaktant usw. Die Reaktionszeit beträgt Jedoch gewöhnlich λ/h bis 4 h.
Es wurde festgestellt, daß die hier beschriebene Umsetzung1 für das angewendete Katalysatorsystem recht spezifisch ist. Viele ähnlich erscheinende Katalysatoren, wie z.B. andere Lewis-Säuren-Katalysatoren, haben sich als unwirksam erwiesen. So ergaben z.B. Systeme wie Aluminiumtrifluorid/HF, und Kaliumfluorid/HF keine zufriedenstellenden Ausbeuten des gewünschten Produkts. Andere Systeme, wie z.B. fluorisiertes Graphit und saure Harze, waren ebenfalls nicht geeignet.
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Außerdem waren die Trifluoride der gleichen aktiven Elemente, wie z.B. SbF„, überraschenderweise Vi
ergaben kein Tolualdehyd aus Toluol.
wie z.B. SbF_, überraschenderweise vollkommen unwirksam und
Das Endprodukt enthält die Aldehydgruppe überwiegend in p-Stellung zum Alkylsubstituenten des Benzolrings. Wie jedoch bei allen Umsetzungen dieses Typs entstehen auch geringe Men gen des o-Derivats
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.
Beispiele Λ - Λ2
Die in Tabelle I aufgeführten Versuche wurden nach dem folgenden allgemeinen Reaktionsschema durchgeführt. Das Reaktionsgemisch aus Toluol und dem Katalysator wurde in einen mit Polypropylen beschichteten Reaktor gegeben, der zum Druckausgleich ein kleines "weep-hole" besaß. Das Reaktionsgemisch wurde mit einem mit Teflon überzogenen Rührstäbchen unter Verwendung eines Magnetrührers gerührt. Der Reaktor mit dem Reaktionsgemisch wurde in eine magnetische "Dash"-Einheit gegeben, die durch Entfernen der Heizvorrichtung, der Kühlschlangen und der Probeentnahme hergestellt worden war, und anschließend verschlossen. Der Reaktor wurde mit Kohlenstoffmonoxid auf den Arbeitsdruck gebracht, dann wurde der Rührer eingeschaltet und die Zeitmessung gestartet. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengefaßt. Alle Reaktionen wurden durch Zugabe von kaltem Wasser beendet. Die organische Phase wurde abgetrennt und mit Magnesiumsulfat getrocknet. Die Analyse erfolgte gaschromatographisch.
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Tabelle I
Beispiel- Temp. Druck Zeit Toluol TaF_ HF Prod.96
Nr, ( C) (bar) (h) (ff) (ff)5 (ff) Tolualdehyd
1 25 7,9 1/2 1,0 3,0 0,3 7o,5
2. 25 7,9 1/2 1,o 3,o 1,o 81,0
3 25 7,9 1/2 1,0 3,0 2,0 87,1
4 25 7,9 1/2 1,0 3,0 3,0 85,7
5 25 7,9 Γ Ι,ο 3,ο 3,2 88,2
6 25 7,9 1/2 Ι,ο 3,2 4,1 88,4
7 25 7,9 1/4 Ι,ο 3,ο 2,ο 67,9
8 25 7,9 1/2 Ι,ο 2,ο Ι,ο 84,6 -^JT
(NbF5)
9 25 9,3 1/2 2,0 7,6 5,7 61,3
(SbF5)
1ο 25 4,4 3 8,5 3,ο ο,8 2ο,3
11 25 21,7 3 8,5 3,ο ο,6 23,7
12 25 70 3 8,5 3,ο ο,6 25,3 K) CD
Beispiel 13
In diesem Beispiel wurden die Reaktanten in der in den Beispielen 1-12 beschriebenen Weise gemischt, das System wurde aber auf 1o C na chgewissen.
aber auf 1o C gekühlt, Tolualdehyd wurde als ein Produkt
Beispiel i4
In diesem Beispiel wurden die Reaktanten in der in den Beispielen 1-12 beschriebenen Weise gemischt,das System wurde aber auf 5o°C erhitzt. Tolualdehyd wurde als ein Produkt na chgewiesen,
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Claims (6)

Patentansprüche
1./Verfahren zur Herstellung von aromatischen Aldehyden, durch Umsetzung von Kohlenstoffmonoxid und einem alkylsubstitulerten Benzol unter überatmosphärischem Druck in Gegenwart eines Katalysatorsystems dadurch gekennzeichnet , daß die Umsetzung in Gegenwart von Fluorwasserstoff und dem Pentafluorld von Tantal, Niob oder Antimon durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß unter einem Druck von mindestens 4.4 bar umgesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung bei einer Temperatur von 10 - 5O0C durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung bei einem Molverhältnis von Pentafluorid zu alkylsubstituiertem Benzol von 1 bis 5:1 erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung bei einem Molverhältnis von Fluorwasserstoff zu alkylsubstltuiertem Benzol von 5 bis 10:1 erfolgt
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung bei einem Molverhältnis von Fluorwasserstoff zu Pentafluorid von 1 bis 10:1 erfolgt.
0300A2/0640
ORIGINAL INSPECTED
DE19792952278 1979-04-06 1979-12-24 Verfahren zur herstellung von aromatischen aldehyden Withdrawn DE2952278A1 (de)

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US06/027,580 US4218403A (en) 1979-04-06 1979-04-06 Synthesis of aromatic aldehydes

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JP (1) JPS55139331A (de)
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DE (1) DE2952278A1 (de)
FR (1) FR2453128A1 (de)
GB (1) GB2045753A (de)
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BR8001114A (pt) 1980-10-29
FR2453128A1 (fr) 1980-10-31
IT1193526B (it) 1988-07-08
GB2045753A (en) 1980-11-05
CA1127664A (en) 1982-07-13
ZA801216B (en) 1981-07-29
JPS55139331A (en) 1980-10-31
US4218403A (en) 1980-08-19
IT8021229A0 (it) 1980-04-04

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