DE820299C - Verfahren zur Herstellung von Glutarsaeure - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Glutarsaeure

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DE820299C
DE820299C DEP1638A DEP0001638A DE820299C DE 820299 C DE820299 C DE 820299C DE P1638 A DEP1638 A DE P1638A DE P0001638 A DEP0001638 A DE P0001638A DE 820299 C DE820299 C DE 820299C
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DE
Germany
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nitric acid
reaction mixture
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oxyvaleraldehyde
weight
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Expired
Application number
DEP1638A
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English (en)
Inventor
John George Mackay Bremner
Arthur William Charles Taylor
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Imperial Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Imperial Chemical Industries Ltd
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/27Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with oxides of nitrogen or nitrogen-containing mineral acids

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

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Glutarsäure Die vorstehende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Glutarsäure.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Glutarsäure dadurch hergestellt, daß man b-Oxyvaleraldehyd mit Salpetersäure behandelt, wobei die Konzentration der Salpetersäure im Reaktionsgemisch Wenigstens 2o Gewichtsprozent beträgt, berechnet auf die freie Salpetersäure und Wasser, das im Reaktionsgemisch vorhanden ist, und wobei die "Temperatur des Reaktionsgemisches während der Umsetzung auf unter etwa 30°, vorzugsweise unter etwa 20°, gehalten wird, wenn die Reaktion in Gang gekommen ist.
  • Bei Anwesenheit von Wasser bildet sich ein Gleichgewicht zwischen b-Oxyvaleraldehyd und seinem Isomeren. I, 5-Epoxypentanol-(5). Es versteht sich aus diesem Grunde, daß das Verfahren der vorliegenden Erfindung sowohl auf b-Oxyvaleraldehyd als auch auf dessen Isomeren, I, 5-Epoxypentanol-(5), oder auf Gemische, die diese Verbindungen enthalten, Anwendung finden kann. Es wurde nun gefunden, daß es zweckmäßig ist, die Lösung von rohem b-Oxyvaleraldehyd zu verwenden, die durch Hydratisierung von Dihydropyran in Gegenwart von Säuren erhältlich ist, wie es von R. Paul in Bulletin de la Societe Chimique de France [19331 (4), Bd. 53, S. 1491 beschrieben ist. Man verwendet vorzugsweise die rohe Lösung, wie sie durch Hydratisierung von Dihydropyran in Gegenwart von Salpetersäure erhältlich ist, ohne die restliche Salpetersäure aus der Lösung zu entfernen.
  • Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung nimmt die Ausbeute an Glutarsäure ab, wenn die Umsetzung bei außergewöhnlich hohen Temperaturen verläuft. Außerdem ist das Reaktionsprodukt verfärbt und unrein und erfordert zusätzliche Arbeitsgänge, um ein Produkt mit befriedigenden Eigenschaften zu erhalten. Aus diesem Grunde soll die Temperatur, wenn die Umsetzung mit hinreichender Geschwindigkeit vor sich geht, wie an der lebhaften Entwicklung von Stickoxyden erkennbar ist, auf etwa unter 30°, vorzugsweise unter etwa 2o°, gehalten werden. Hat die Reaktion eingesetzt, so kann die Temperatur des Reaktionsgemisches dadurch auf einer geeigneten Höhe gehalten werden, daß man das Reaktionsgefäß durch Ausrüstung mit geeigneten Rührvorrichtungen und durch geregelten Zusatz von ö-Oxyvaleraldehyd zu der Salpetersäurelösung kühlt. Es versteht sich, daß zum Zwecke einer Regelung der Temperatur 8-Oxyvaleraldehyd und die Salpetersäurelösung in abgemessenen Mengen gleichzeitig in das Reaktionsgefäß gegeben werden können und daß, wenn die Reaktion eingesetzt hat, eine oder beide Reaktionsteilnehmer nach Wunsch vorgekühlt werden können, bevor man sie in das Reaktionsgefäß gibt. Die Reaktion ist beendet, wenn alle Reaktionsteilnehmer zugegeben sind, die lebhafte Entwicklung von Stickoxyden im wesentlichen aufgehört und die Reaktionslösung eine grüne Farbe angenommen hat. Hält man die Temperatur nicht unterhalb der, im vorstehenden angeführten Grenzwerte, so nimmt sie als Folge einer Sekundärreaktion, die von einer weiteren lebhaften Entwicklung von Stickoxyden begleitet ist, rasch zu und die Reaktionslösung wird schließlich hellgelb oder sogar farblos. Es ist empfehlenswert, einen Temperaturanstieg auf über etwa 5o° zu vermeiden.
  • Behandelt man 8-Oxyvaleraldehyd mit Salpetersäure in Abwesenheit der später erwähnten Verbindungen, so ist es. nötig, die Reaktionsteilnehmer oder das Reaktionsgemisch anzuwärmen, um die Reaktion in Gang zu bringen. Die 'Temperatur, auf die erwärmt werden soll, kann beträchtlich schwanken je nach der Konzentration der verwendeten Salpetersäure, doch ist im allgemeinen eine Temperatur von etwa 6o° zufriedenstellend.
  • Bei Verwendung übermäßig hoher Konzentrationen von Salpetersäure erfolgt eine Zersetzung des 8-Oxyvaleraldehyds. Es ist aus diesem Grunde empfehlenswert, im Reaktionsgemisch eine Konzentration an Salpetersäure von 45 bis 65 Gewichtsprozent aufrechtzuerhalten, berechnet auf freie Salpetersäure und Wasser, das im Reaktionsgemisch vorhanden ist. Die Gesamtmenge der in der Reaktion zu verwendenden Salpetersäurelösung oder ein Teil hiervon kann auf einmal in das Reaktionsgefäß gegeben werden, bevor man mit dem Zusatz des 8-Oxyvaleraldehyds beginnt. Wenn ein Teil der Salpetersäure zu Anfang in dem Reaktionsgefäß vorhanden ist, kann die restliche Menge gleichzeitig mit dem 8-Oxyvaleraldehyd zugegeben werden, wobei die Zusatzmengen zweckmäßig genau überwacht werden, um das Reaktionsgemisch innerhalb des vorzugsweise zu verwendenden Temperaturbereichs zu halten, wenn die Reaktion eingesetzt hat. Man nimmt zweckmäßig den weiteren Zusatz der Salpetersäure in der Weise vor, daß in dem Reaktionsgemisch eine Salpetersäurekonzentration von etwa 55 Gewichtsprozent aufrechterhalten wird, berechnet auf freie Salpetersäure und Wasser, das im Reaktionsgemisch vorhanden ist.
  • Das Verhältnis von Salpetersäure zu 8-Oxyvaleraldehyd kann innerhalb weiter Grenzen schwanken. Wenn auch stöchiometrische Verhältnisse verwendet werden können, so ist es doch empfehlenswert, einen Cberschuß an Salpetersäure anzuwenden, z. B. .4 Gewichtsteile Salpetersäure auf i Gewichtsteil 8-Oxyvaleraldehyd.
  • Wenn man 8-Oxyvaleraldehyd mit Salpetersäure behandelt, so kann man eine Induktionsperiode feststellen, die je nach der Stärke der verwendeten Salpetersäure schwankt, bevor die Reaktion in einem befriedigenden Ausmaß in Gang kommt. Außerdem wurde gefunden, daß diese Induktionsperiode verkürzt oder sogar ganz vermieden werden kann, wenn in dem Reaktionsgemisch zu Anfang ein Metallnitrit, vorzugsweise ein Alkalinitrit, z. B. Natriumnitrit, vorhanden ist, dessen Menge innerhalb sehr weiter Grenzen schwanken kann. Zweckmäßig enthält die Salpetersäure, die anfänglich in dem Reaktionsgefäß vorhanden ist, i Gewichtsprozent Metallnitrit. So kann z. I3., wenn die Gesamtmenge der Salpetersäure, die bei der Umsetzung zur Anwendung kommt, zu Anfang in dem Reaktionsgefäß vorhanden ist, hierin etwa i Gewichtsprozent von beispielsweise Natriumnitrit gelöst werden, bevor man mit dem Zusatz von 8-Oxyvaleraldehyd beginnt, während man, wenn nur ein Teil der Salpetersäurelösung zu Anfang in dem Reaktionsgefäß vorhanden ist, Natriumnitrit nur bis zu einer Höhe von i Gewichtsprozent dieses Salpetersäureanteils lösen soll.
  • Führt man das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung in Gegenwart eines Metallnitrits und mit Salpetersäurekonzentrationen von weniger als etwa 35 Gewichtsprozent, berechnet auf die freie Salpetersäure und Wasser, das in dem Reaktionsgemisch vorhanden ist, durch, so ist es nötig, die Reaktion durch Erwärmen, wie vorstehend beschrieben, in Gang zu bringen. Bei Salpetersätirekonzentrationen von mehr als etwa 35 Gewichtsprozent und bei Anwesenheit eines Metallnitrits ist ein Erwärmen zur Einleitung der Reaktion im allgemeinen überflüssig, während bei Anwesenheit eines Metallnitrits und bei Verwendung von Salpetersäurekonzentrationen innerhalb des vorzugsweise anzuwendenden Bereichs, d. h. bei Konzentrationen von 45 bis 65 Gewichtsprozent, berechnet auf freie Salpetersäure und Wasser, das im Reaktionsgemisch vorhanden ist, es sogar wünschenswert ist, die Salpetersäure zum Zwecke der Temperatureinstellung auf unterhalb 5° vorzukühlen.
  • Die im vorstehenden erwähnte Induktionsperiode kann auch dadurch verkürzt oder im wesentlichen vermieden werden, daß man einen Teil der Rohlösung aus einer vorhergegangenen Umsetzung gemäß dem vorliegenden Verfahren, d. h. ein Produkt, das restliche Salpetersäure und Stickoxyde enthält, einer oder beiden Ausgangskomponenten zusetzt. In Abwandlung des Geschilderten können auch die Reaktionsteilnehmer zu einem Teil eines derartigen flüssigen Produktes, das sich in dem Reaktionsgefäß befindet, zugesetzt werden.
  • Wenn die Umsetzung zwischen 8-Oxyvaleraldehyd und der Salpetersäure beendet ist, kann das flüssige Reaktionsprodukt zur Gewinnung der festen Glutarsäure in beliebiger geeigneter Weise aufgearbeitet werden. Man kann noch in Lösung befindliche Stickoxyde durch Erhöhung der Temperatur des Reaktionsprodukts entfernen, worauf dieses im Vakuum am Dampfbad zur Trockne gebracht werden kann. Der rohe, feste Rückstand kann dann erneut in Wasser gelöst und das Eindampfen wiederholt werden. Eine anschließende Umkristallisation aus einem organischen Lösungsmittel, z. 13. Benzol, liefert Glutarsäure von gutem Aussehen und guter Reinheit. Beispiel i Man kühlt unter Rühren 370 g Salpetersäure, die 65 Gewichtsprozent H N 03 enthalten, auf o° in einem, mit Rührer versehenen Gefäß und versetzt sie mit 3,7 g Natriumnitrit. Wenn das Natriumnitrit im wesentlichen völlig gelöst ist, beginnt man mit dein Zusatz des b-Oxyvaleraldehvds. Die Temperatur des Reaktionsgemisches wird durch Regulierung der Zusatzgeschwindigkeit des Aldehyds, durch Rühren und durch äußeres Kühlen des Reaktionsgefäßes auf unter 20° gehalten. Während des Zusatzes von 3-Oxyvaleraldehyd entwickeln sich reichliche Mengen Stickoxyde. Hat man 70 g Aldehyd zugegeben, so wird das Gemisch i Stunde gerührt, während deren man die Temperatur auf etwa ,Io° steigen läßt, wodurch weitere erhebliche Mengen Stickstoffdioxyd entwickelt werden. Die Lösung wird dann im Vakuum am Dampfbad zur Trockne gebracht. Man nimmt den Rückstand in 50 ccm Wasser auf und wiederholt das Eindampfen. Der Rückstand wird schließlich aus Benzol umkristallisiert, wobei 8o g Glutarsäure vom Schmelzpunkt 93 bis 95°, entsprechend einer Ausbeute von 891)/o, bezogen auf eingesetzten Aldehyd, erhalten werden. Beispiel 2 blan kühlt 2 kg Salpetersäure, die 55 Gewichtsprozent H N 03 enthalten, auf unter 5.° und versetzt sie dann unter Rühren mit 2o g Natriumnitrit. Ist das Natriumnitrit im wesentlichen völlig gelöst, so beginnt man mit dem Zusatz des flüssigen Rohproduktes aus der Hydratisierung von Dihydropyran mit Salpetersäure und 95gewichtsprozentiger Salpetersäure aus getrennten Behältern, wobei eine lebhafte Entwicklung von Stickoxyden statfindet. Die Zusatzgeschwindigkeiten an Rohaldehyd und Salpetersäure werden so bemessen, daß die Temperatur des Reaktionsgemisches unter 20° gehalten wird und die Konzentration der Salpetersäure in dem Reaktionsgemisch auf etwa 55 Gewichtsprozent, berechnet auf freie Salpetersäure und Wasser, das im Reaktionsgemisch vorhanden ist, eingestellt wird. Insgesamt wird der Rohaldehyd, der aus der Hydratisierung von 5 kg Dihydropyran anfällt, zugesetzt. Die Temperatur der grünen Lösung läßt man dann auf etwa 40° ansteigen, wobei eine weitere lebhafte Entwicklung von Stickstoffdioxyd eintritt. Ist diese beendet, so wird die hellgelbe Lösung im Vakuum am Dampfbad zur Trockne gebracht. Der Rückstand wird aus Benzol umkristallisiert, wobei 5, i kg Glutarsäure vom Schmelzpunkt 92° und dem Äquivalentgewicht 65,2 erhalten werden, entsprechend einer Ausbeute von 700/0, bezogen auf eingesetzten Aldehyd.

Claims (9)

  1. PATEN TA NS PR LCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Glutarsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man 8-Oxyvaleraldehyd mit Salpetersäure oxydiert, wobei die Konzentration der Salpetersäure im Reaktionsgemisch wenigstens 2o Gewichtsprozent, berechnet auf freie Salpetersäure und Wasser, das in dem Reaktionsgemisch vorhanden ist, beträgt und die Temperatur des Reaktionsgemisches, nachdem die Reaktion eingeleitet ist, auf etwa 30°, vorzugsweise auf unter etwa 2o° gehalten wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man den d-Oxyvaleraldehyd zu der Salpetersäure gibt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Salpetersäure auf etwa 45 bis 65 Gewichtsprozent, berechnet auf freie Salpetersäure und Wasser, das in dem Reaktionsgemisch vorhanden ist, gehalten wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Salpetersäure im Reaktionsgemisch nach Einsetzen der Reaktion auf etwa 55 Gewichtsprozent, berechnet auf freie Salpetersäure und Wasser, das im Reaktionsgemisch vorhanden ist, gehalten wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch i, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reaktionsgemisch ein Metallnitrit, vorzugsweise Natriumnitrit, vorzugsweise in einer Menge, die etwa i Gewichtsprozent der zu Beginn der Reaktion vorhandenen Salpetersäurelösung beträgt, zugefügt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Salpetersäure auf unter 5° vorgekühlt wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete d-Oxyvaleraldehyd durch Hydratisierung von Dihydropyran mit einer Säure, vorzugsweise Salpetersäure, erhalten wird. B.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine 8-Oxyvaleraldehyd enthaltende Lösung zur Anwendung kommt, aus der die restliche Salpetersäure nicht entfernt wurde.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssiges Rohprodukt aus einer vorhergehenden Charge, welches noch restliche Salpetersäure und Stickoxyde enthält, verwendet wird.
DEP1638A 1942-11-04 1949-01-28 Verfahren zur Herstellung von Glutarsaeure Expired DE820299C (de)

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