DE1418852C - - Google Patents
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Description
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die gewünschte Menge Sauerstoff über einen be- werden, daß sowohl Carbonsäuren als auch Ketone
stimmten Zeitraum in die Reaktionsmischung ein- während der Reaktion gebildet werden, wenn man
geleitet. Nach vollzogener Reaktion werden die von Aralkylverbindungen ausgeht, die Methyl- und
Carbonsäuren oder Ketone von der Reaktions- andere Alkylradikale enthalten,
mischung abgetrennt. Man verwendet dazu her- 5 Es wird vermutet, daß Cobalt, Brom und Essigkömmliche
Verfahren. Das Verfahren nach der säure sich in spezifischer Weise verbinden und dadurch
Erfindung läßt sich auch ununterbrochen durch- den neuartigen Katalysator der Erfindung liefern,
führen, wenn man sowohl eine Aralkylverbindung Alle genannten Bestandteile sind für einen wirkungsals
auch Sauerstoff fortlaufend der Lösung des vollen Katalysator wesentlich. Die Zusammensetzung
Cobalt-Brom-Katalysators zusetzt. Andererseits kann io ist so entscheidend, daß der Austausch einer oder
ein Teil des Katalysators in einem Teil der Mischung mehrerer Bestandteile gegen andere Elemente entanwesend
sein, während er in den anderen Teil mit weder die Reaktion völlig verhindert oder wesentlich
dem Reaktionspartner zugesetzt wird. Es kann also beeinträchtigt. Die katalytische Wirkung wird also
Cobalt in der Essigsäure vorhanden sein und Brom erheblich eingeschränkt, wenn beträchtliche Mengen
mit der Aralkylverbindung zugesetzt werden. Wird ts anderer Elemente, die gewöhnlich ausgezeichnete
die Ausgangsflüssigkeit einer ersten Reaktion bei Oxydationskatalysatoren darstellen, während der Reeiner
nachfolgenden weiter verwendet, dann braucht aktion anwesend sind. Beispielsweise wird die Reakder
Katalysator nicht ersetzt zu werden; er kann tion in Anwesenheit von nennenswerten Mengen von
fortlaufend verwendet werden. Eisen, Kupfer od. dgl. fast vollständig verhindert.
Der Ausdruck »Aralkylverbindung« wird in der 20 In ähnlicher Weise hindert die Anwesenheit von
vorliegenden Erfindung auf organische Verbindungen erheblichen Mengen gewisser Anionen, z. B. von
bezogen, die einen aromatischen Kern besitzen, der Sulfaten, Nitraten oder Chloraten, die Wirksamkeit
t wenigstens an ein Alkylradikal gebunden ist. Diese dieses eigenartigen Katalysators. Ersetzt man das
' Alkylradikale können Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl- Brom durch andere Halogene, z. B. durch Chlor,
oder Octylradikale sein. Der Ausdruck schließt also 25 dann enthält der Katalysator keine erkennbar größere
Aralkylkohlenwasserstoffe, z. B. die Alkylbenzole und katalytische Wirkung als das Cobaltacetat, welches
die verschiedenen Alkylnaphthaline, d. h. Mono-, in den bekannten Verfahren Verwendung fand. Die
Di- und Tri-Benzole ein, die Alkylsubstituenten ent- Anwesenheit von nennenswerten Mengen an Jod
halten, z. B. Toluol, die drei isomeren Xylole, Me- macht den Katalysator vollkommen unwirksam,
sithylen und Mono-, Di-, Tri-, Tetra-Diphenyle, 30 Setzt man für die Wirkung von Cobalt und Essigdie
Alkylsubstituenten enthalten, z. B. Diphenyl- säure bei der Oxydation von o-Xylol die abhängige
methane, Mono-, Di-, Tri-Naphthaline, die Alkyl- Wirkungskonstante gleich eins, so besitzt Chlor in
substituenten enthalten, z.B. «-Methylnaphthalin Verbindung mit Cobalt und Essigsäure ebenfalls eine
oder Amylnaphthalin, ein. Außer den Kohlenwasser- abhängige Wirkungskonstante gleich der Einheit. Im
stoffarten umfaßt der Ausdruck auch Aralkylver- 35 Gegensatz dazu wird bei Anwendung von Brom in
bindungen, die andere Elemente außer Kohlenstoff Verbindung mit Cobalt und Essigsäure eine unge-
und Wasserstoff enthalten, z. B. Sauerstoff, Schwefel wohnlich hohe relative Wirkungskonstante von 275
oder Brom. Der Ausdruck umfaßt die drei isomeren erzielt.the desired amount of oxygen can be determined so that both carboxylic acids and ketones are formed in the reaction mixture for a certain period of time during the reaction if one is passed. After the reaction is complete, aralkyl compounds containing methyl and carboxylic acids or ketones from the reaction - other alkyl radicals start out,
mixture separated. It is assumed that cobalt, bromine and vinegar are conventional processes. The process according to which acids combine in a specific way and thereby the invention can also be delivered continuously through the novel catalyst of the invention, if both an aralkyl compound is used. The composition adds cobalt-bromine catalyst. On the other hand, it can be so crucial that the replacement of one or a part of the catalyst in one part of the mixture of several constituents for other elements is absent, while in the other part it is neither completely prevented nor significantly added to the reaction partner. So it can be affected. So the catalytic action will be cobalt present in the acetic acid and bromine will be severely restricted if substantial amounts are added with the aralkyl compound. If other elements, which are usually excellent starting liquids for a first reaction in oxidation catalysts, are used during the purification of a subsequent one, action must be present. For example, the reac the catalyst will not have to be replaced; it can be used continuously in the presence of appreciable quantities. Iron, copper or the like almost completely prevented. The term "aralkyl compound" is used in Figure 20. Similarly, the presence of the present invention prevents organic compounds from having significant amounts of certain anions, e.g. B. from, which have an aromatic nucleus, the sulfates, nitrates or chlorates, the effectiveness t is bound to at least one alkyl radical. This one of that peculiar catalyst. Replacing the 'alkyl radicals can methyl, ethyl, propyl, butyl bromine by other halogens, eg. B. by chlorine, or octyl radicals. The expression therefore includes 25 then the catalyst does not contain any noticeably larger aralkyl hydrocarbons, e.g. B. the alkylbenzenes and catalytic effect as the cobalt acetate, which the various alkylnaphthalenes, ie mono-, found use in the known processes. The di- and tri-benzenes containing the alkyl substituents contain significant amounts of iodine, e.g. B. toluene, the three isomeric xylenes, Me- makes the catalyst completely ineffective, sithylenes and mono-, di-, tri-, tetra-diphenyls, 30 If one sets the effect of cobalt and acetic the alkyl substituents, z. B. Diphenyl acid in the oxidation of o-xylene, the dependent methane, mono-, di-, tri-naphthalenes, the alkyl constant of action is equal to one, then chlorine is contained in substituents, for example, methylnaphthalene compound with cobalt and acetic acid as well one or amylnaphthalene. Except for the hydrocarbon-dependent constant of action equal to the unit. In terms of substances, the term also includes aralkyl compounds. In contrast to this, when bromine is used in compounds that contain other elements besides carbon, cobalt and acetic acid contain a hydrogen, z. B. Oxygen, sulfur comfortably high relative constant of action of 275 or bromine. The term embraces the three isomers obtained.
Toluolsäuren, Acetophenone mit Alkylsubstituenten, Das Molverhältnis von Cobalt zu Brom, für ein-Diphenylketone
mit Alkylsubstituenten, z. B. p,p'-Di- 40 atomiges Brom errechnet (Br-Atomgewicht 79,916),
methyldiphenylketone, Diphenylsulfone mit Alkyl- ist für die Reaktionsgeschwindigkeit wichtig. Die
substituenten, z. B: ρ,ρ'-Dimethyldiphenylsulfon, usw.; besten Reaktionsgeschwindigkeiten werden erzielt,
Bromtoluol, Bromtoluolsäure, usw. Der Ausdruck wenn Cobalt und Brom in annähernd gleichem MoI-λλ
umfaßt ebenfalls Arylmethylverbindungen mit anderen verhältnis anwesend sind (d.h. 0,9 bis 1,1 Mol).
'/ Alkylradikalen als der Methyl radikale, z.B. Äthyl- 45 Die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt schnell ab,
toluol, dessen andere Alkylradikalen gewöhnlich wenn das Verhältnis von Brom zu Cobalt erhöht
während der Reaktion zu Ketonen oxydiert werden. wird und umgekehrt: wird das Verhältnis von Brom
Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht die zu Cobalt herabgesetzt und sinkt unter den Einheits-Herstellung
von aromatischen Carbonsäuren, ζ. B. wert, dann wird die Wirksamkeit verringert; diese
o-Phthalsäure aus o-Xylol, Isophthalsäure aus m-Xy- 50 Verringerung ist zwar weniger ausgeprägt.
IqI, Terephthalsäure aus p-Xylol, Benzoesäure aus Nimmt man also ein Verhältnis von Brom zu
Toluol, «-Naphthalincarbonsäure aus a-Methylnaph- Cobalt, das 1 entspricht, als eine relative Wirkungsthalin,
Polycarbonsäuren aus Mesitylen-(1,3,5-Tri- konstante von 100 an, darin liefert eine Erhöhung
methylbenzol), die p,p'-Dicarbonsäuren aus dem ent- des Verhältniswertes auf 1,2 eine Wirkungskonstante
sprechenden p,p'-Dimethyldiphenyl, p,p'-Dimethyl- 55 von nur 20, und ein weiteres Anwachsen auf den
diphenyloxyd oder ρ,ρ'-Dimethyldiphenylketon, Wert 2 beendet die Reaktion. Wird hingegen das
ρ,ρ'-Dimethyldiphenyisulfon. Es soll angemerkt wer- Brom-zu-Cobalt-Verhältnis auf 0,77 verringert, so
den, daß einigeCarbonsäuren mit einigen nicht ergibt sich eine abhängige Wirkungskonstante von
oxydierten Methylradikalen ebenfalls während der 80, ein Absinken auf 0,38 ergibt eine Konstante
Reaktion entstehen, z. B. o-, m- oder p-Toluylsäure. 60 von 50, und ein weiteres Absinken auf 0,0077 ergibtToluic acids, acetophenones with alkyl substituents, the molar ratio of cobalt to bromine, for a-diphenyl ketones with alkyl substituents, e.g. B. p, p'-di- 40 atomic bromine calculated (Br atomic weight 79.916), methyldiphenyl ketones, diphenyl sulfones with alkyl is important for the reaction rate. The substitutes, e.g. B: ρ, ρ'-dimethyldiphenyl sulfone, etc .; the best reaction rates are achieved, bromotoluene, bromotoluic acid, etc. The expression when cobalt and bromine are present in approximately the same mol-λλ also includes arylmethyl compounds in different proportions (ie 0.9 to 1.1 mol). '/ Alkyl radicals than the methyl radical, e.g. ethyl 45 The rate of reaction decreases rapidly, toluene, the other alkyl radicals of which are usually oxidized to ketones as the ratio of bromine to cobalt increases during the reaction. is and vice versa: is the ratio of bromine The process according to the invention enables the cobalt to be reduced and decreases below the unit production of aromatic carboxylic acids, ζ. B. worth, then the effectiveness is reduced; this reduction in o-phthalic acid from o-xylene and isophthalic acid from m-Xy is less pronounced.
IqI, terephthalic acid from p-xylene, benzoic acid If one takes a ratio of bromine to toluene, "-naphthalenecarboxylic acid from α-methylnaph-cobalt, which corresponds to 1, as a relative active thhalin, polycarboxylic acids from mesitylene- (1,3,5- Tri-constant of 100, in which an increase yields methylbenzene), the p, p'-dicarboxylic acids from the corresponding ratio to 1.2, p, p'-dimethyldiphenyl, p, p'-dimethyl-55 of only 20, and a further increase to diphenyloxide or ρ, ρ'-dimethyldiphenyl ketone, value 2 terminates the reaction. If, however, the ρ, ρ'-dimethyldiphenyl sulfone. It should be noted that the bromine-to-cobalt ratio is reduced to 0.77, so that some carboxylic acids with some do not result in a dependent constant of action of oxidized methyl radicals also during the 80, a decrease to 0.38 results in a constant reaction , e.g. B. o-, m- or p-toluic acid. 60 out of 50, and a further decrease to 0.0077 gives
Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht eine Konstante von 5.The method according to the invention enables a constant of 5.
außerdem die Herstellung vieler Aralkylketone, z. B. Das Molverhältnis von Essigsäure zu Cobalt istalso the production of many aralkyl ketones, e.g. B. The mole ratio of acetic acid to cobalt is
o-Diacetylbenzol aus OrDiäthylbenzol, rh-Diacethyl- nach oben nicht begrenzt, so daß Essigsäure also-Diacetylbenzene from OrDiäthylbenzol, rh-Diacethyl- not limited upwards, so that acetic acid as
benzol aus m-Diäthylbenzol, p-Diacethyjbenzol aus Lösungsmittel bei der Reaktion verwendet wird.benzene from m-diethylbenzene, p-diacethyjbenzene from solvent is used in the reaction.
p-Diäthylbenzol, Acetophenon aus Äthylbenzol, 65 Obwohl kleine Mengen von Essigsäure zur Unter-p-Diethylbenzene, acetophenone from ethylbenzene, 65 Although small amounts of acetic acid
ρ,ρ'-Diäthyldiphenyläthern, ρ,ρ'-Diäthyldiphenylke- Stützung der Reaktion verwendet werden können,ρ, ρ'-diethyldiphenyl ethers, ρ, ρ'-diethyldiphenylke- can be used to support the reaction,
tonen, ρ,ρ'-Diäthyldiphenylsulfonen oder α -Acetyl- z.B. in einem Morverhältnis von 2:1 zu Cobalt,clays, ρ, ρ'-diethyldiphenylsulfones or α -acetyl- e.g. in a Mor ratio of 2: 1 to cobalt,
naphthalin aus α-Äthylnaphthalin. Es soll betont so empfiehlt sich die Verwendung größerer Mengennaphthalene from α-ethylnaphthalene. It should be emphasized so the use of larger amounts is recommended
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von Essigsäure für die Erzielung der besten Ausbeuten Das Verfahren nach der Erfindung kann bei unter-of acetic acid for achieving the best yields The process according to the invention can be used with
und Reaktionsgeschwindigkeiten, insbesondere hin- atmosphärischem, atmosphärischem oder überatmosichtlich der Lösungsmittelmenge. sphärischem Druck durchgeführt werden. Es wirdand reaction rates, especially towards atmospheric, atmospheric or supra-atmospheric the amount of solvent. spherical pressure. It will
Der Cobaltanteil des Katalysators besteht aus jedoch kein besonderer Vorteil erreicht, wenn man zwei- oder dreiwertigen Cobaltverbindungen, ins- 5 einen anderen als den atmosphärischen Druck anbesondere Cobaltsalzen der Carbonsäuren und Co- wendet, da die Durchführung einer Reaktion bei baltbromid. Wird die Reaktion in Anwesenheit einer einem unteratmosphärischen Druck eine verhältnisgroßen Menge Essigsäure durchgeführt, dann ver- mäßig umständliche Kontrollvorrichtung erfordert, bindet sich das Cobalt, unabhängig von seiner Aus- Wird die Reaktion bei überatmosphärischem Druck gangsform in der Reaktionsmischung zu einem io ausgeführt, dann erfordert sie eine verhältnismäßig Acetat. Daher ist jedes Cobaltsalz der beschriebenen kostspielige Vorrichtung für die Durchführung des Art, das in Essigsäure löslich ist, für das Verfahren Verfahrens bei hohen Temperaturen. Da die Reaktion geeignet. Der bevorzugte Cobaltspender ist Cobalt- bei atmosphärischem Druck in befriedigender Weise acelattetrahydrat (auch als I)Co(OAc)2 · 4 H20« be- verläuft, scheint es nicht vorteilhaft, sie bei erhöhtem zeichnet). Andere geeignete Cobaltkatalysatoren sind 15 Druck stattfinden zu lassen, obwohl durch Anwendie Cobaltsalze der niederen aliphatischen Säuren, dung eines überhöhten Druckes keine besonderen z. B. Coballpropionat oder Cobaltbutyrat. Außerdem Nachteile, abgesehen von den Kosten, entstehen, können die Cobaltsalze der aromatischen Carbon- Die Reaktionstemperatur für das Verfahren nachThe cobalt content of the catalyst does not, however, provide any particular advantage if divalent or trivalent cobalt compounds, in particular at a pressure other than atmospheric pressure, are used in particular cobalt salts of carboxylic acids and co, since a reaction is carried out with balt bromide. If the reaction is carried out in the presence of a relatively large amount of acetic acid in the presence of a subatmospheric pressure, then moderately cumbersome control equipment is required, the cobalt binds, regardless of its form they have a proportionate acetate. Hence, any cobalt salt of the described costly apparatus for carrying out the type which is soluble in acetic acid for the process is high temperature process. Because the response is appropriate. The preferred cobalt donor is cobalt - at atmospheric pressure in a satisfactory manner acelate tetrahydrate (also known as I) Co (OAc) 2 · 4 H 2 0 «, it does not seem advantageous to use it at increased drawing). Other suitable cobalt catalysts are to allow pressure to take place, although the use of cobalt salts of the lower aliphatic acids and excessive pressure does not result in any special e.g. B. cobalt propionate or cobalt butyrate. In addition, disadvantages, apart from the costs, arise, the cobalt salts of the aromatic carbon The reaction temperature for the process according to
säuren, z. B. der nach dem erfindungsgemäßen Ver- der Erfindung beträgt 80 bis 115°C. Vorzugsweise fahren hergestellten Säuren als Katalysatoren ver- 20 sollte die Reaktion bei der Rückflußtemperatur der wendet werden. Es können also Cobalttoluat, Cobalt- Reaktionsmischung durchgeführt werden. Bei der terephthalat oder Cobaltnaphthenat verwendet werden. Oxydation der Alkylseitenkette zu -einer Carbonyl-Cobaltsalze mit Anionen, die den Katalysator inakti- oder Carboxylradikalen entsteht Wasser als eines /-\ vieren, sind zu vermeiden; solche Cobaltsalze sind der Reaktionsprodukte. Es hat sich herausgestellt, V beispielsweise diejenigen, die Sulfat-, Nitrat-, Jodid-, 35 daß die Anwesenheit größerer Mengen Wassers einen Jodat- oder Chlorationen enthalten. ungünstigen Einfluß auf die Reaktion ausübt. Hatacids, e.g. B. that according to the invention according to the invention is 80 to 115 ° C. The acids produced are preferably used as catalysts, and the reaction should be carried out at the reflux temperature. Cobalt toluate, cobalt reaction mixture can therefore be carried out. When terephthalate or cobalt naphthenate are used. Oxidation of the alkyl side chain to -a carbonyl-cobalt salts with anions that inactivate the catalyst or carboxyl radicals are formed, water as one / - \ four should be avoided; such cobalt salts are the reaction products. It has been found, for example, those that contain sulfate, nitrate, iodide, 35 that the presence of larger amounts of water contain an iodate or chlorate ion. has an adverse effect on the response. Has
Der Bromanteil des Katalysators wird gewöhnlich sich eine Wassermenge von mehr als 0,05 Gewichtsdurch Bromverbindungen geliefert, deren Brom leicht teilen je Teil der Essigsäure angesammelt, so wird aus der Ausgangsverbindung freigesetzt werden kann. die Reaktion weitgehend unterbunden. Daher sollte Bromcarbonsäuren, z.B. die aliphatischen Brom- 3° die Reaktion möglichst unter Wasserausschluß erfolgen säuren, wie die Bromessigsäuren, die Brompropion- und höchstens etwa 0,05 Teile Wasser je Teil der säuren oder Brombuttersäuren; die cycloaliphatischen Essigsäure vorhanden sein. Geringfügige Wasser-Carbonsäuren mit abtrennbarem Brom, wie α-Brom- mengen sind häufig erwünscht, da sie dazu dienen, cyclohexancarbonsäure; freies Brom (Br2); Brom- das Co(OAc)2 aufzulösen, Co(OAc)^H2O ist leicht kohlenwasserstoffe, die Brom in der Form gebunden 35 löslich in Essigsäure, während Co(OAc)2 nur wenig haben, daß es sich leicht aus der Ausgangsverbindung löslich ist. Co(OAc)2 ist hingegen in Bromwasserstofffreisetzen läßt, z. B. Bromchloroform; Bromwasser- säure recht gut löslich. Der Wasserentzug während stoff oder Cobaltbromid, Man hat herausgefunden, der Reaktion läßt sich leicht durchführen, wenn, daß 1 Mol HBr je Mol Cobaltacetat einen außer- man das Wasser bei seiner Entstehung während der ordentlich wirksamen Katalysator liefert. 40 Reaktion abdestilliert. Die Einwirkung des WassersThe bromine content of the catalyst will usually provide an amount of water greater than 0.05 weight by bromine compounds, the bromine of which will easily divide per part of the acetic acid accumulated, so it can be released from the starting compound. the reaction largely prevented. Therefore, bromocarboxylic acids, for example the aliphatic bromine acids, such as the bromoacetic acids, the bromopropionic acids and a maximum of about 0.05 parts of water per part of the acids or bromobutyric acids, should take place as far as possible with exclusion of water; the cycloaliphatic acetic acid may be present. Insignificant water-carboxylic acids with separable bromine, such as α-bromine quantities, are often desired, since they serve to produce cyclohexanecarboxylic acid; free bromine (Br 2 ); Bromine- to dissolve the Co (OAc) 2 , Co (OAc) ^ H 2 O is slightly hydrocarbons, the bromine bound in the form 35 soluble in acetic acid, while Co (OAc) 2 have little that it can easily be derived from the starting compound is soluble. Co (OAc) 2 , on the other hand, is released in hydrogen bromide, e.g. B. bromochloroform; Hydrobromic acid quite soluble. The dehydration during substance or cobalt bromide, it has been found that the reaction can easily be carried out if 1 mole of HBr per mole of cobalt acetate provides a catalyst that is exceptionally effective when the water is formed during its formation. 40 reaction distilled off. The action of the water
Die Menge an zuzuführendem Sauerstoff ist für kann auch dadurch verringert werden, daß man die Reaktion nicht entscheidend und kann nach das Verhältnis von Aralkylverbindung zum Lösungs-Wunsch variiert werden. Da der Sauerstoff die Auf- mittel niedrig wählt. Azeotrope Stoffe, z. B. Benzol gäbe hat, die Alkylradikale der Aralkylverbindung oder Heptan oder Essigsäureanhydrid, können gleichzur Carbonylradikalen zu oxydieren, hängt die Reak- 45 falls für den Wasserentzug aus der Reaktionsmischung tionsgeschwindigkeit bis zu einem gewissen Grade verwendet werden. Abgesehen davon, daß große von der Sauerstoff menge ab, die zur gegebenen Zeit Mengen von Wasser die Reaktion nachteilig beeinin der'Reaktionsmischung anwesend ist. Es ist also flüssen, bewirken sie eine gelbliche Färbung der die Reaktionsgeschwindigkeit größer bei einer größe- Reaktionsprodukte. Führt man die Reaktion unter ren Sauerstoffzufuhr als bei einer geringeren. Man 50 Ausschluß von Wasser aus, so wird die Erzeugung hat befriedigende Ergebnisse erzielen können, wenn farbloser Produkte unterstützt, der Reaktionsmischung zwischen 0,01 und 10, vor- Da die Reaktion außerordentlich schnell verläuftThe amount of oxygen to be supplied can also be reduced by the reaction is not decisive and can depend on the ratio of aralkyl compound to the desired solution can be varied. Because the oxygen chooses the medium low. Azeotropes, e.g. B. benzene If there were the alkyl radicals of the aralkyl compound or heptane or acetic anhydride, can be equivalent to Oxidizing carbonyl radicals depends on the reactivity for the removal of water from the reaction mixture tion speed can be used to some extent. Besides being great on the amount of oxygen, which at the given time, amounts of water adversely affect the reaction the reaction mixture is present. So it is rivers, they cause a yellowish coloration of the the reaction rate is greater with a larger reaction products. If one leads the reaction under lower oxygen supply than a lower one. If water is excluded from it, the production is started has been able to achieve satisfactory results when supporting colorless products, the reaction mixture between 0.01 and 10, because the reaction proceeds extremely quickly
zugsweise 0,5 bis 5 Gewichtsteile Sauerstoff je Stunde und Wasser eines der Reaktionsprodukte ist, sorgt und je Teil der Aralkylverbindung zugesetzt wurden. ein schneller Wasserentzug für die Regelung der Es soll gesagt werden, daß man bei dem Verfahren 55 Oxydationsgeschwindigkeit. Eine beliebige Menge nach der Erfindung nicht nur reinen Sauerstoff als einer Aralkylverbindung ist bei der Reaktion zuOxydationsmittel verwenden kann, sondern jedes lässig, wenn der Wassergehalt der Reaktionsmischung sauerstoffhaltige Gas, dessen andere Bestandteile bei nicht mehr als 0,05 Teile des Lösungsmittels beträgt, den gegebenen Reaktionsbedingungen neutral sind. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Ver-Man konnte daher befriedigende Ergebnisse erzielen, 60 fahrens sind befriedigende Ergebnisse erzielt worden, wenn man Luft an Stelle von Sauerstoff für die wenn zwischen 0,01 und 0,5 Gewichtsteile der Aralkyl-Reaktion benutzte. Die Reaktion verläuft auch in verbindung je Teil Essigsäure in der Ausgangsgewünschtcr Weise, wenn man Mischungen aus mischung verwendet wurden. Vorzugsweise enthält Sauerstoff und neutralen Gasen, z. B. Helium, Neon, die Ausgangsmischung zwischen 0,02 und 0,3 GeXenon, Krypton oder Argon, als Verdünnungsmittel 65 wichtsteile der Aralkylverbindung je Teil Essigsäure, dem Sauerstoff zusetzte. Bei den bevorzugten Aus- Es leuchtet ein, daß das Verhältnis von Aralkylverführungsbcispiclcn für die Erfindung wird entweder bindung zu Essigsäure sich während der Reaktion Sauerstoff oder Luft als Oxydationsmittel verwendet. ständig verändert, da die Aralkylverbindung zurpreferably 0.5 to 5 parts by weight of oxygen per hour and water is one of the reaction products and added per part of the aralkyl compound. a quick dehydration for the regulation of the It should be said that the method 55 has an oxidation rate. Any amount according to the invention not only is pure oxygen as an aralkyl compound in the reaction to form an oxidizing agent can use, but any casual if the water content of the reaction mixture oxygen-containing gas, the other constituents of which are not more than 0.05 part of the solvent, are neutral under the given reaction conditions. When carrying out the Ver-Man according to the invention was therefore able to achieve satisfactory results, 60 drivingly, satisfactory results have been achieved, if air is used in place of oxygen for the if between 0.01 and 0.5 parts by weight of the aralkyl reaction used. The reaction also proceeds in connection with each part of acetic acid in the desired starting point Way if you have used mixes from mix. Preferably contains oxygen and neutral gases, e.g. B. helium, neon, the starting mixture between 0.02 and 0.3 GeXenon, Krypton or argon, as a diluent 65 parts by weight of the aralkyl compound per part acetic acid, added to the oxygen. In the preferred embodiments, it will be understood that the ratio of aralkyl seduction examples For the invention, either binding to acetic acid is formed during the reaction Oxygen or air is used as an oxidizing agent. constantly changing, since the aralkyl compound to
entsprechenden Carbonsäure oder zum Keton oxydiert wird. Es ist möglieh, den Wassergehalt dadurch zu verringern, daß man die Aralkylverbindung allmählich der Reaktionsmischung zusetzt.corresponding carboxylic acid or is oxidized to the ketone. It is possible to reduce the water content to reduce the fact that the aralkyl compound is gradually added to the reaction mixture.
Wie bereits erwähnt wurde, sind die Erzeugnisse, welche durch die erfindungsgemäße Oxydation erhalten werden, von der jeweils zu oxydierenden Aralkylverbindung abhängig. Werden Arylmethylverbindungen oxydiert, dann werden in erster Linie aromatische Carbonsäuren gebildet. Werden andere Aralkylverbindungen oxydiert, so werden vorwiegend Arylketone geliefert. Wenn die Aralkylverbindungen sowohl Methyl- als auch andere Alkylreste enthalten, dann enthalten die entstandenen Erzeugnisse sowohl Ketone als auch Carbonsäuren.As already mentioned, the products are obtained by the oxidation according to the invention of the aralkyl compound to be oxidized dependent. If arylmethyl compounds are oxidized, they become primarily aromatic Carboxylic acids formed. If other aralkyl compounds are oxidized, then predominantly aryl ketones are formed delivered. If the aralkyl compounds contain both methyl and other alkyl radicals, then the resulting products contain both ketones and carboxylic acids.
Ein Merkmal der Erfindung ist die ungewöhnlich schnelle und eigenartige Reaktion von Sauerstoff auf die a-Methylenradikale der Aralkylverbindungen mit mehr als einem Kohlenstoffatom.an der Alkylseitenkette, so daß gute Ausbeuten an Aralkylketonen geliefert werden. Wird beispielsweise Äthylbenzol erfindungsgemäß oxydiert, dann erhält man wenig- * stens eine 80- bis 90%'ge Umwandlung in Aceto- ■·* phenon. Einige Ketone sind indessen stärker anfällig als andere für eine weitere Oxydation zu Carbonsäuren. Mit zunehmender Länge der Alkylradikalen werden die entsprechenden Ketone leichter in Carbonsäuren umgewandelt. Es wird beispielsweise bei der Oxydation von Propylbenzol eine geringere Ausbeute an Propiophenon und eine bessere Ausbeute an Benzoesäure erhalten, wenn man diese Ausbeute mit derjenigen vergleicht, die Äthylbenzol hinsichtlich Acetophenon und Benzoesäure liefert, obwohl Acetophenon unter den angegebenen Reaktionsbedingungen beständig ist. A feature of the invention is the unusually rapid and peculiar reaction of oxygen to the α-methylene radicals of the aralkyl compounds having more than one carbon atom on the alkyl side chain, so that good yields of aralkyl ketones are provided. For example, ethylbenzene is oxidized according to the invention, one obtains infrequent * least a 80 to 90% 'ge conversion to acetonitrile ■ · * phenone. However, some ketones are more susceptible than others to further oxidation to carboxylic acids. As the length of the alkyl radicals increases, the corresponding ketones are more easily converted into carboxylic acids. For example, in the oxidation of propylbenzene, a lower yield of propiophenone and a better yield of benzoic acid are obtained when this yield is compared with that which ethylbenzene gives with respect to acetophenone and benzoic acid, although acetophenone is stable under the reaction conditions given.
Es ist gelegentlich erwünscht, daß die Bildung von Carbonsäuren durch eine weitere Oxydation der bei der Reaktion entstandenen Ketone gewährleistet ist. Es mag beispielsweise bei der Reaktion der handelsüblichen Mischungen, die sowohl Äthylbenzol als auch Xylole enthalten, die Anwesenheit von Acetophenon unerwünscht sein, da es als schädlicher Bestandteil abgesondert werden muß. Man ^ sollte also vorzugsweise andere Alkylbenzole oder / Methylbenzole zu Carbonsäuren oxydieren.It is sometimes desirable that the formation of carboxylic acids by further oxidation the ketones formed in the reaction is guaranteed. For example, it likes the reaction of the commercial mixtures containing both ethylbenzene and xylenes, the presence of acetophenone may be undesirable because it must be secreted as a harmful component. Man ^ should preferably oxidize other alkylbenzenes or / methylbenzenes to carboxylic acids.
Es ist möglich, die weitere Oxydation der Ketone zu Carbonsäuren zu fördern, indem man Ozon gleichzeitig mit Sauerstoff in die Reaktionsmischung einleitet. Die Reaktion nach der Erfindung kann also Aralkylverbindungen entweder zu Ketonen oder zu Carbonsäuren umwandeln und ist demzufolge vielseitiger als die bekannten Verfahren. Außerdem ist das Verfahren nach der Erfindung den bekannten Verfahren darin überlegen, daß große Ausbeuten von Carbonsäuren oder Ketonen bei hohen Reaktionsgeschwindigkeiten erhalten werden können.It is possible to promote the further oxidation of the ketones to carboxylic acids by adding ozone introduced simultaneously with oxygen into the reaction mixture. The reaction according to the invention can thus converting aralkyl compounds either to ketones or to carboxylic acids and is therefore more versatile than the known processes. In addition, the method according to the invention is known Process superior in that large yields of carboxylic acids or ketones at high reaction rates can be obtained.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausführiingsform des Verfahrens wird eine Mischung aus Ozon und Sauerstoff in die Reaktionsmischung eingeleitet, die dadurch hergestellt wird, daß man Sauerstoff durch einen der bekannten Ozonerzeuger schickt. Der Ozonerzeuger liefert gewöhnlich solche Mengen Ozon aus dem Sauerstoff, daß die Konzentration des Ozons zwischen etwa 12 und 14 Gewichtsprozent liegt; die Konzentration von Ozon zu Sauerstoff ist nicht entscheidend. Es sollte allerdings eine solche Menge Ozon zugeführt werden, welche die gewünschte Umwandlung der Ketone in Karbonsäuren gewährleistet. Um eine vollständige" Umwandlung zu erzielen, sollte wenigstens 1 Mol Ozon je Alkylrest der Aralkylverbindung zugesetzt werden.In an embodiment of the invention In the process, a mixture of ozone and oxygen is introduced into the reaction mixture, which thereby is produced by sending oxygen through one of the known ozone generators. The ozone generator usually provides such amounts of ozone from oxygen that the concentration of ozone is between about 12 and 14 percent by weight; the concentration of ozone to oxygen is not decisive. However, such an amount of ozone should be supplied that the desired Conversion of the ketones into carboxylic acids guaranteed. To achieve a full "conversion, at least 1 mole of ozone should be added per alkyl radical of the aralkyl compound.
Die nachstehend angeführten Ausführungsbeispiele dienen zur eingehenden Erläuterung der Erfindung.The exemplary embodiments listed below serve to explain the invention in detail.
Wenn nicht ausdrücklich anders angegeben, so beziehen sich alle Angaben auf Gewichtseinheiten.Unless expressly stated otherwise, all data relate to units of weight.
Die Ausführungsbeispiele wurden nach dem untenThe working examples were made according to the below
angegebenen allgemeinen Verfahren durchgeführt.general procedures given.
ίο Eine Aralkylverbindung und ein Lösungsmittel, das den Katalysator enthält, wurden unter heftigem . Rühren in das Reaktionsgefäß gegeben, welches auf die Reaktionstemperatur erwärmt worden war. Gleichzeitig wurde Sauerstoff in die Reaktionsmischung eingeleitet. Das Wasser, das sich durch die Oxydation der Aralkylverbindung bildete, wurde während der Reaktion abdestilliert, wenn nicht die Reaktion bei Temperaturen unter etwa 100° C in Anwesenheit von Essigsäureanhydrid, das das Wasser entzog, durchgeführt wurde.ίο An aralkyl compound and a solvent that Containing the catalyst were under vigorous. Stir in the reaction vessel, which on the reaction temperature had been warmed. At the same time, oxygen was introduced into the reaction mixture initiated. The water formed by the oxidation of the aralkyl compound became during the Reaction distilled off if not the reaction at temperatures below about 100 ° C in the presence of acetic anhydride, which drew the water.
Abweichungen von diesem Verfahren werden in den einzelnen Ausführungsbeispielen angegeben. Bei allen Ausführungsbeispieten wurde, wenn nicht ausdrücklich vermerkt, Co(OAc)2 · H2O als Spender für den Kobalt verwendet, und Bromwasserstoff lieferte das Brom. Eisessig wurde für die Beispiele verwendet. In einigen Fällen, die besonders erwähnt werden, wurde die Reaktion in einem geschlossenen Gefäß durchgeführt, so daß die Sauerstoffabsorption genau gemessen werden konnte.Deviations from this method are indicated in the individual exemplary embodiments. In all examples, if not expressly stated, Co (OAc) 2 · H 2 O was used as a donor for the cobalt, and hydrogen bromide provided the bromine. Glacial acetic acid was used for the examples. In some cases specifically mentioned, the reaction was carried out in a closed vessel so that the oxygen absorption could be measured accurately.
Die Erzeugnisse nach der Erfindung wurden durch die üblichen Verfahren abgetrennt. Wurden aromatische Carbonsäuren gebildet, dann ließ man die Reaktionsmischung nach beendeter Reaktion auf Zimmertemperatur abkühlen. Die ausgefällte aromatische Carbonsäure wurde dann abfiltriert.The products of the invention were separated by the usual methods. Were aromatic Carboxylic acids formed, then the reaction mixture was left after the reaction had ended Cool down to room temperature. The precipitated aromatic carboxylic acid was then filtered off.
Etwa in der Lösung zurückgebliebene aromatische Carbonsäuren wurden durch Verdampfen des größten Teils der Essigsäure, Extrahieren des entstandenen Konzentrats mit Chloroform zur Trennung der Monocarbonsäuren von den Dicarbonsäuren in der Lösung und nachfolgendes Verdampfen des Chloroforms, das die Monocarbonsäuren lieferte, gewonnen. Der nach dem Extrahieren mit Chloroform verbleibende Rückstand wurde mit einer geringen Menge wäßriger Salzsäure gewaschen, wodurch die Cobaltsalze ausgewaschen wurden. Die Dicarbonsäuren wurden abfiltriert.Any aromatic carboxylic acids left in the solution became the largest by evaporation Part of the acetic acid, extracting the resulting concentrate with chloroform to separate the Monocarboxylic acids from the dicarboxylic acids in the solution and subsequent evaporation of the chloroform, which supplied the monocarboxylic acids, won. The one remaining after extraction with chloroform The residue was washed with a small amount of aqueous hydrochloric acid, thereby removing the cobalt salts were washed out. The dicarboxylic acids were filtered off.
Die Ketone wurden durch Verdünnen der Reaktionsmischung mit Wasser, Extrahieren der wäßrigen Lösung mit Äther, wodurch Carbonsäuren und Ketone entzogen werden, Extrahieren der Ätherlösung mit einer verdünnten, wäßrigen Lösung von Natriumcarbonat, wodurch die Carbonsäuren abgetrennt wurden, und mit Hilfe der üblichen Verfahren, z. B. Destillation, durch Bildung unlöslicher Abkömmlinge, z. B. 2,4-Dinitrophenylhydrozone, gewonnen. The ketones were obtained by diluting the reaction mixture with water, extracting the aqueous Solution with ether, whereby carboxylic acids and ketones are removed, extraction of the ethereal solution with a dilute, aqueous solution of sodium carbonate, whereby the carboxylic acids are separated and using the usual methods, e.g. B. Distillation, through the formation of insoluble derivatives, z. B. 2,4-Dinitrophenylhydrozone obtained.
Beispiele 1 bis 15Examples 1 to 15
In den folgenden Ausführungsbeispielen ist die Konzentration (in Mol) von Brom aus einatomigem Brom (Br-Atömgewicht 79,916) errechnet.In the following working examples, the concentration (in moles) of bromine is monatomic Bromine (Br atom weight 79.916) calculated.
Die in Tabelle I aufgeführten Beispiele zeigen, wie die verschiedenen Konzentrationen von Cobalt und Brom in Essigsäure die Oxydationsgeschwindigkeit von o-Xylol beeinflussen. Die Reaktionsgeschwindigkeit bei Anwendung von Essigsäure als Ltfsimgs-The examples listed in Table I show how the various concentrations of cobalt and Bromine in acetic acid affect the rate of oxidation of o-xylene. The speed of response when using acetic acid as a solvent
.. 309 623/106.. 309 623/106
mittel, welche 0,1 MoI im Verhältnis zu Cobalt und Brom darstellte, wurde willkürlich als ein Wert von 100 angesetzt und damit eine Vergleichsmöglichkeit hergestellt. Bei der Durchführung der Beispiele wurden o-Xylol, Essigsäure, Kobalt und Brom gemischt und auf etwa. 90 bis 95°C erwärmt, während eine bestimmte Menge Sauerstoff eingeleitet wurde. Die Reaktion wurde in einem geschlossenen Gefäß durchgeführt, so daß der absorbierte Sauerstoff genau gemessen werden konnte und die Zufuhr auf den absorbierten Sauerstoff abgestimmt wurde. Da die Reaktion bei 90 bis 95°C durchgeführt wurde, wurde das Wasser nicht der Reaktionsmischung entzogen; aber die entstehende Wassermenge wurde dadurch verringert, daß das Verhältnis von o-Xylol zu Essigsäure sehr niedrig gehalten wurde, d. h. 1,06 zu 100 (0,1 Mol in Essigsäure). Die Ergebnisse werden in Tabelle I aufgeführt.mean, which represented 0.1 mol in relation to cobalt and bromine, was arbitrarily chosen as a value of 100 and thus created a possibility of comparison. In the implementation of the examples were o-xylene, acetic acid, cobalt and bromine mixed and adjusted to about. 90 to 95 ° C heated during a certain amount of oxygen was introduced. The reaction was carried out in a closed vessel, so that the absorbed oxygen could be measured accurately and the supply to the absorbed oxygen has been adjusted. Since the reaction was carried out at 90 to 95 ° C, was the water is not removed from the reaction mixture; but the resulting amount of water was thereby reduced that the ratio of o-xylene to acetic acid was kept very low, i.e. H. 1.06 to 100 (0.1 mole in acetic acid). The results are shown in Table I.
Tabelle 1
Einfluß der KatalysatorkonzentrationTable 1
Influence of the catalyst concentration
Katalysators in EssigsäureMole concentration of
Catalyst in acetic acid
Geschwindig
keitskonstantedependent
Fast
constant
wurde willkürlich mit dem Wert 1 bezeichnet. Bei allen Beispielen war der Cobaltspender Cobaltacetattetrahydrat (Co(OAc)2 · 4 H2O). Konzentrierte Salzsäure (HCl) stellte die Quelle für das Chlor dar, und Bromwasserstoff lieferte das Brom. Bei der Durchführung dieses Beispiels wurden Äthylbenzol, Essigsäure und Co(OAc)2 ■ 4 H2O allein, oder in Verbindung mit HCl oder HBr, gemischt und auf etwa 90 bis 95°C erwärmt, während eine bestimmte Mengewas arbitrarily designated with the value 1. In all examples the cobalt donor was cobalt acetate tetrahydrate (Co (OAc) 2 · 4 H 2 O). Concentrated hydrochloric acid (HCl) was the source of the chlorine and hydrogen bromide provided the bromine. In carrying out this example, ethylbenzene, acetic acid and Co (OAc) 2 · 4H 2 O alone, or in conjunction with HCl or HBr, were mixed and heated to about 90 to 95 ° C while a certain amount
ίο Sauerstoff in das System eingeleitet wurde. Die Reaktion wurde in einem geschlossenen System durchgeführt, so daß die Sauerstoffabsorption genau festgestellt werden konnte, da die Oxydationsgeschwindigkeit von dem absorbierten Sauerstoff abhängig war. Da die Reaktionen bei 90 bis 950C durchgeführt wurden, brauchte das Wasser nicht aus der Reaktionsmrschung entzogen werden; aber die entstehende Wassermenge wurde dadurch verringert, daß man das Verhältnis, von Äthylbenzol zu Essigsäure sehr niedrig wählte, d.h. 1,06:100, 0,1 Mol in Essigsäure. Die Ergebnisse sind in Tabelle ΓΙ zusammengestellt: ίο oxygen has been introduced into the system. The reaction was carried out in a closed system so that the oxygen absorption could be accurately determined because the rate of oxidation was dependent on the oxygen absorbed. Since the reactions were carried out at 90 to 95 ° C., the water did not need to be removed from the reaction mixture; but the amount of water produced was reduced by choosing the ratio of ethylbenzene to acetic acid very low, ie 1.06: 100, 0.1 mol in acetic acid. The results are summarized in table ΓΙ:
tration des
Katalysators
in EssigsäureMole conc
tration of the
Catalyst
in acetic acid
Geschwindig
keitskonstantedependent
Fast
constant
14
1513th
14th
15th
Co(OAc)2 · 4 H2O
HCl
Co(OAc)2 · 4 H2O
HBrCo (OAc) 2 · 4H 2 O
Co (OAc) 2 · 4H 2 O
HCl
Co (OAc) 2 · 4H 2 O
HBr
0,1
0,1
0,1
0,10.1
0.1
0.1
0.1
0.1
1:3
2751
1: 3
275
* CoBr2 · 6H2O war der Spender von Cobalt und Brom. " Die absorbierte SauerstofTmenge zeigte die vollständige Umwandlung von o-Xylol in o-Phthalsäure an.* CoBr 2 · 6H 2 O was the donor of cobalt and bromine. " The amount of oxygen absorbed indicated the complete conversion of o-xylene to o-phthalic acid.
Man kann aus Tabelle I ersehen, daß ein Katalysator, der ein Verhältnis von Brom zu Cobalt mit dem Wert 2 besitzt,- keine nennenswerte Wirkung ausübt. Man kann außerdem feststellen, daß die günstigsten Reaktionsgeschwindigkeiten erhalten werden, wenn dieses Verhältnis1 annähernd gleich ist, und daß die Reaktionsgeschwindigkeit schnell abnimmt, wenn dieses Verhältnis anwächst. Nimmt hingegen das Verhältnis von Brom zu Cobalt ab und sinkt unter den Wert 1, dann nimmt auch die katalytische Wirkung ab, obwohl dieser Abfall weniger stark ausgeprägt ist. Es kann außerdem festgestellt werden, daß geringe Oxydationsgeschwindigkeiten auftreten, wenn die Katalysatorkonzentration unter 0,1 Mol absinkt.It can be seen from Table I that a catalyst which has a bromine to cobalt ratio of 2 does not exert any appreciable effect. It can also be seen that the most favorable reaction rates are obtained when this ratio is approximately equal to 1 , and that the reaction rate decreases rapidly as this ratio increases. If, on the other hand, the ratio of bromine to cobalt decreases and falls below the value 1, then the catalytic effect also decreases, although this decrease is less pronounced. It can also be seen that slow rates of oxidation occur when the catalyst concentration falls below 0.1 mole.
Die Ausführungsbeispiele der Tabelle Il zeigen, daß die Geschwindigkeit, mit der eine Aralkylverbindung mit mehr als einem Kohlenstoffatom an der Alkylseitenkette, z. B. Äthylbenzol durch den Katalysator nach der Erfindung zu einem Keton oxydiert wird, im Gegensatz zum Ergebnis bei Verwendung von Cobalt allein oder einem Katalysator, in dem Brom durch Chlor ersetzt wurde. Die Reaktionsgeschwindigkeit bei Verwendung von Essigsäure als Lösungsmittel, die 0,1 Mol des Cobalts betrug,The exemplary embodiments in Table II show that the rate at which an aralkyl compound having more than one carbon atom on the alkyl side chain, e.g. B. ethylbenzene through the catalyst is oxidized to a ketone according to the invention, in contrast to the result when used cobalt alone or a catalyst in which bromine has been replaced by chlorine. The speed of response when using acetic acid as solvent, which was 0.1 mol of cobalt,
Aus den abhängigen Geschwindigkeitskonstanten der Tabelle II läßt sich ersehen, daß der Katalysator nach der Erfindung einzigartig ist, da weder Cobalt allein noch ein Katalysator, der an Stelle von Brom ein verwandtes Element, z. B. Chlor enthält, eine erhebliche katalytische Wirkung bei der Reaktion ausübt. Die Tatsache, daß lediglich 1 Mol Sauerstoff je Mol Äthylbenzol in Beispiel 15 verbraucht wurde, zeigt an, daß das Äthylbenzol in Acetophenon umgewandelt wurde und daß die Reaktion abbrach, wenn das Keton entstanden war.From the dependent rate constants in Table II it can be seen that the catalyst according to the invention is unique in that neither cobalt alone nor a catalyst that replaces bromine a related element, e.g. B. contains chlorine, a significant catalytic effect in the reaction exercises. The fact that only 1 mole of oxygen per mole of ethylbenzene was consumed in Example 15, indicates that the ethylbenzene was converted into acetophenone and that the reaction stopped, when the ketone was formed.
B e i s ρ i e 1 16B e i s ρ i e 1 16
Dieses Beispiel ergibt die gute Ausbeute an ö-Phthalsäure, die durch Oxydation von o-Xylol gehalten wird, einer Verbindung, die sich durch die bekannten Verfahren mit Hilfe eines Cobaltkatalysators nur schwer mit guter Ausbeute oxydieren ließ. Dieses Beispiel beschreibt außerdem, daß das Xylol fortlaufend zugesetzt werden kann und daß Essigsäure als Lösungsmittel, welches den Cobalt-Brom-Katalysator nach der Erfindung enthält, erneut verwendet werden kann.This example shows the good yield of δ-phthalic acid, which is held by oxidation of o-xylene, a compound that is differentiated by the well-known Process using a cobalt catalyst only was difficult to oxidize with good yield. This example also describes that the xylene is sequential can be added and that acetic acid as a solvent, which the cobalt-bromine catalyst contains according to the invention, can be used again.
200 Teile Essigsäure, die 0,1 Mol Kobaltionen enthalten, wurden in ein Reaktionsgefäß gegeben und auf die Rückflußtemperatur erhitzt, die etwa 1100C betrug. Eine Lösung von 10 Teilen o-Xylol in 125 Teilen Essigsäure wurden innerhalb von 90 Minuten der Reaktionsmischung beigegeben, in die 70 Teile Sauerstoff je Stunde eingeleitet wurden. Die Sauerstoffzufuhr wurde insgesamt 5,-5 Stunden lang aufrechterhalten. Das durch die Oxydation des200 parts of acetic acid containing 0.1 mol of cobalt ions were added to a reaction vessel and heated to the reflux temperature, which was about 110 0 C. A solution of 10 parts of o-xylene in 125 parts of acetic acid was added over 90 minutes to the reaction mixture, into which 70 parts of oxygen were passed per hour. The oxygen supply was maintained for a total of 5.5 hours. That by the oxidation of the
Xylols entstandene Wasser wurde während der Reaktion abdestilliert. Nach Abkühlen auf Zimmertemperatur wurde der Carbonsäureniederschlag abfiltriert. . .Xylene formed water was distilled off during the reaction. After cooling to room temperature the carboxylic acid precipitate was filtered off. . .
Die Ausgangsflüssigkeit wurde für ein zweites Verfahren weiterverwendet, in ein Reaktionsgefäß gegeben, auf die Rückflußtemperatur erhitzt und 88 Teile o-Xylol in 100 Teilen Essigsäure innerhalbThe starting liquid was used for a second Process further used, placed in a reaction vessel, heated to reflux temperature and 88 parts of o-xylene in 100 parts of acetic acid within
j von 100 Minuten zugesetzt, während 5,5 Stundenj of 100 minutes added over 5.5 hours
lang Sauerstoff in die .Reaktionsmischung geleitet wurde, und zwar 70 Teile je Stunde. Nach Ablauf dieser Zeit ließ man die Reaktionsmischung auf Zimmertemperatur abkühlen, und 118,5 Teile o-Phthalsäure, die sich niedergeschlagen hatten, wurden abfiltriert. Die Ausgangsflüssigkeit wurde zur Trockne eingedampft und der Rückstand mit Chloroform extrahiert. Aus der Chloroformlösung erhielt man 14.7 Teile o-Toluolsäure durch Verdampfen des Lö-long oxygen was passed into the reaction mixture, namely 70 parts per hour. After expiration at this time the reaction mixture was left on Cool to room temperature, and 118.5 parts of o-phthalic acid that had precipitated were left filtered off. The starting liquid was evaporated to dryness and the residue with chloroform extracted. 14.7 parts of o-toluic acid were obtained from the chloroform solution by evaporating the solvent
j sungsmittels. Der Rückstand ergab nach Behandlungj solvent. The residue yielded after treatment
mit einer kleinen Menge Wasser und konzentrierter Salzsäure, so daß die Cobaltsalze gelöst wurden.with a small amount of water and concentrated hydrochloric acid so that the cobalt salts were dissolved.
26,7 Teile o-Phthalsäure. Aus dem Destillat, das i während beider Verfahren gesammelt worden war, wurden 9 Teile. o-Xylol zurückgewonnen. Die Gesamtausbeute an o-Phthalsäure betrug 142 Teile. Die Ausbeute an o-Phthalsäure betrug 83%, wenn'man das o-Xylol, das bei der Reaktion anwesend war, zum Vergleich heranzieht. Die Ausbeute an o-Toluylsäure betrug 6,2%, die Gesamtausbeute an Säuren 98%·26.7 parts of o-phthalic acid. From the distillate collected during both processes, became 9 parts. o-xylene recovered. The total yield of o-phthalic acid was 142 parts. the Yield of o-phthalic acid was 83% if the o-xylene that was present in the reaction uses for comparison. The yield of o-toluic acid was 6.2%, the total acid yield 98%
B e i s ρ i e 1 17B e i s ρ i e 1 17
Dieses Beispiel beschreibt die Verwendung von Bromchloroform als Spender für das Brom des Katalysators.This example describes the use of bromochloroform as a donor for the bromine of the Catalyst.
Eine Reaktionsmischung aus 10,6 Teilen p-Xylol und 200 Teilen Essigsäure, 0,1 Mol im Verhältnis zu Cobalt und 0,05 Mol im Verhältnis zu Brom (Bromchloroform), wurde in einem Reaktionsgefäß bis zum Rückfluß erhitzt. Dann wurde Sauerstoff (43 Teile je Stunde) 2,3 Stunden lang in die Reaktionsmischung eingeführt. Das Wasser, das sich durch die Oxydation des Xylols gebildet hatte, wurde ι während der Reaktion abdestilliert. Die Reaktionsmischung wurde auf Zimmertemperatur abgekühlt, und 13 Teile Terephthalsäure (78 % eingesetzten Xylols) wurden abgetrennt. Der Rückstand des Xylols wurde zu p-Toluylsäure umgewandelt, die in der Ausgangsflüssigkeit löslich ist.A reaction mixture of 10.6 parts of p-xylene and 200 parts of acetic acid, 0.1 mol in ratio to cobalt and 0.05 mole to bromine (bromochloroform) was added to a reaction vessel heated to reflux. Oxygen (43 parts per hour) was then added to the reaction mixture for 2.3 hours introduced. The water formed by the oxidation of xylene became ι distilled off during the reaction. The reaction mixture was cooled to room temperature, and 13 parts of terephthalic acid (78% xylene used) were separated off. The residue of the Xylene was converted to p-toluic acid, which is soluble in the starting liquid.
B e i s ρ i e 1 18B e i s ρ i e 1 18
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung aromatischer Carbonsäuren und Ketone aus einer Mischung von o- und m-Xylolen und Äthylbenzolen.This example describes the production of aromatic Carboxylic acids and ketones from a mixture of o- and m-xylenes and ethylbenzenes.
Eine Reaktionsmischung aus 10 Teilen o-XyloJ, 20 Teilen m-Xylol und 525 Teilen Essigsaure, die ein Verhältnis von 0,1 Mol zu Cobalt und Brom besaß, wurde bis zum Rückfluß erwärmt und Sauer stoff (68 Teile je Stunde) 2,75 Stunden tang in die Mischung eingeleitet. Das Wässer, das; sich durch die Oxydation gebildet hatte, wurde während der Reaktion abdestilliert. Nach Abkühlen auf Zimmertemperatur wurde ein Niederschlag von 41 Teilen einer Mischung von Phthalsäuren abfiltriert.. Aus der Mutterlauge wurden weitere 3,6 Teile einer Mischung zweibasischer Säuren und 6,2 Teile Acetophenon rückgewonnen. Die Ausbeute an Phthalsäuren betrug 71% und die Ausbeute an Acetophenon 59%.A reaction mixture of 10 parts of o-XyloJ, 20 parts of m-xylene and 525 parts of acetic acid, the had a ratio of 0.1 mole to cobalt and bromine, was heated to reflux and acidic substance (68 parts per hour) 2.75 hours tang introduced into the mixture. The water that; through the oxidation formed was distilled off during the reaction. After cooling to room temperature a precipitate of 41 parts of a mixture of phthalic acids was filtered off .. From the Mother liquor was an additional 3.6 parts of a mixture of dibasic acids and 6.2 parts of acetophenone recovered. The yield of phthalic acids was 71% and the yield of acetophenone was 59%.
Beispiel 19Example 19
Dieses Beispiel beschreibt die Oxydation einer bromhaltigen Aralkylverbindung, d. h. o-Bromtoluol. Eine Reaktionsmischung aus 100 Teilen o-Bromtoluol und 105 Teilen Essigsäure, die ein Molverhältnis von 0,80 zu Cobalt und 0,75 Mol zu Brom besaß, wurde bis zum Rückfluß erwärmt, und Luft wurde 3,7 Stunden lang in die Reaktionsmischung eingeleitet. Das Wasser, das sich bei der Oxydation ίο gebildet hatte, wurde während der Reaktion abdestilliert. Nach Abkühlen auf Zimmertemperatur wurde ein aus o-Brombenzoesäure bestehender Niederschlag abfiltriert. Die Ausbeute betrug 39 g.This example describes the oxidation of a bromine-containing aralkyl compound; H. o-bromotoluene. A reaction mixture of 100 parts of o-bromotoluene and 105 parts of acetic acid, which has a molar ratio of 0.80 to cobalt and 0.75 mole to bromine was heated to reflux and air was bubbled into the reaction mixture for 3.7 hours. The water that is oxidized ίο had formed was distilled off during the reaction. After cooling to room temperature, a precipitate consisting of o-bromobenzoic acid formed filtered off. The yield was 39 g.
B e i s ρ i e 1 20B e i s ρ i e 1 20
Dieses Beispiel beschreibt die Verwendung von Ozon als Mittel für die Erhöhung der Ausbeute an aromatischen Säuren und Verringerung der Ausbeute an Ketonen bei der Oxydation von Äthylbenzol.This example describes the use of ozone as a means of increasing the yield aromatic acids and reduction in the yield of ketones in the oxidation of ethylbenzene.
Dieses Beispiel beschreibt außerdem die Verwendung von Essigsäureanhydrid als Mittel zum Wasserentzug. Eine Reaktionsmischung aus 12,7 Teilen Äthylbenzol und 210 Teilen Essigsäure, die ein Molverhältnis von 0,1 zu Cobalt und Brom besaß, und 10 Teile Essigsäureanhydrid wurden bis zum Rückfluß erwärmt, ohne daß abdestilliert wurde. Ozon (1,5 Teile je Stunde) und Sauerstoff (51 Teile je Stunde) wurden 3,6 Stunden lang in die Reaktionsmischung eingeführt. Nach Ablauf dieser Zeit wurden die Erzeugnisse getrennt, und man erhielt 8 Teile Benzoesäure (eine Ausbeute von 55%) und 6,2 Teile Acetophenon (43% Ausbeute), d.h. eine Gesamtäüsbeute von 98 %.This example also describes the use of acetic anhydride as a dehydrating agent. A reaction mixture of 12.7 parts of ethylbenzene and 210 parts of acetic acid, which has a molar ratio of 0.1 to cobalt and bromine, and 10 parts of acetic anhydride were added to reflux heated without being distilled off. Ozone (1.5 parts per hour) and oxygen (51 parts per hour) were introduced into the reaction mixture for 3.6 hours. After this time, the Products separated to give 8 parts of benzoic acid (55% yield) and 6.2 parts of acetophenone (43% yield), i.e. an overall yield of 98%.
B e i s ρ i e Γ 21B e i s ρ i e Γ 21
Dieses Beispiel beschreibt die Oxydation einer sauerstoff haltigen Aralkylverbindung zu einem Phenyldi-alkyl-keton. This example describes the oxidation of an oxygen-containing aralkyl compound to a phenyldi-alkyl-ketone.
Eine Reaktionsmischung aus 19,6 Teilen p-Äthylacetophenon zu Cobalt und 100 Teilen Essigsäure, die ein Molverhältnis von 0,1 zu Cobalt und Brom besaß, wurde auf 650C erwärmt. Dann wurde Säuerstoff (51 Teile je Stunde) 2 Stunden und 10 Minuten lang in die Reaktionsmischung eingeleitet. Nach Ablauf dieser Zeit betrug die Temperatur der Reaktion 300C. Die Erzeugnisse wurden getrennt, und man erhielt 23 Teile p-Diacetylbenzol, eine Ausbeute von 71%.A reaction mixture of 19.6 parts of p-Äthylacetophenon to cobalt and 100 parts of acetic acid, which had a molar ratio of 0.1 to cobalt and bromine, was heated to 65 0 C. Oxygen (51 parts per hour) was then bubbled into the reaction mixture for 2 hours and 10 minutes. At the end of this time the temperature of the reaction was 30 ° C. The products were separated and 23 parts of p-diacetylbenzene were obtained, a yield of 71%.
Beispiel 22Example 22
Dieses Beispiel beschreibt die Oxydation einer Aralkylverbindung mit einer Methyl- und einer
Äthylseitenkette zu einer Ketocarbonsäure. .
Eine Reaktionsmischung aus 12 Teilen p-Äthyltoluol und 105 Teilen Essigsäure, die ein Molverhältnis
von 0,1 zu Cobalt und Brom besaß, wurde bis zum Rückfluß erwärmt, ohne daß abdestilliert
wurde. Sauerstoff (51 Teile je Stunde) würde 45 Minuten lang in die Reaktionsmischung eingeleitet.
This example describes the oxidation of an aralkyl compound with a methyl and an ethyl side chain to a keto carboxylic acid. .
A reaction mixture of 12 parts of p-ethyltoluene and 105 parts of acetic acid, which had a molar ratio of 0.1 to cobalt and bromine, was heated to reflux without being distilled off. Oxygen (51 parts per hour) was bubbled into the reaction mixture for 45 minutes.
Eine Gesamtmenge von 20 Teilen Essigsäureanhydrid wurde tröpfenweise zum Wasserentzug während der Reaktion zugesetzt. Die Reaktionsmischung wurde in Wasser gegeben und p-ÄcetylbenzoesäureA total of 20 parts of acetic anhydride was added dropwise for dehydration during the Reaction added. The reaction mixture was poured into water and p-acetylbenzoic acid
O OO O
CH3^C-N CH 3 ^ C- N
-COH-COH
abfiltriert.filtered off.
Die Säuren können esterifiziert werden und als Weichmacher in Kunstharzmassen, z. B. Polyvinylchlorid oder Polyvinylacetat, dienen. Zweibasische Säuren nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können in an sich bekannter Weise mit mehrwertigen Alkoholen zu Polyesterharzen umgesetzt werden.The acids can be esterified and used as plasticizers in synthetic resin compositions, e.g. B. polyvinyl chloride or polyvinyl acetate. Dibasic acids by the process according to the invention can be reacted in a manner known per se with polyhydric alcohols to give polyester resins.
Die erfindungsgemäß hergestellten Ketone können als Lösungsmittel für verschiedene Zwecke, z. B. bei Überzügen, in Vinyl- oder von Vinyl abstammenden Harzarten verwendet werden. Außerdem können sie bei der Herstellung von verschiedenen Medikamenten, z. B. Antihistaminen oder Mitteln gegen Reisekrankheiten, als Zwischenprodukte Verwendung finden. Acetophenon kann beispielsweise zur Herstellung der Medikamente, die in den »Chemical and Engineering News«, Bd. 34, Nr. 10, S. 1122 (vom 5. März 1956), angegeben sind, verwendet werden.The ketones prepared according to the invention can be used as solvents for various purposes, e.g. B. at Coatings, in vinyl or vinyl derived resins. Besides, they can in the manufacture of various drugs, e.g. B. antihistamines or anti-motion sickness drugs, find use as intermediates. Acetophenone, for example, can be used to manufacture of the drugs listed in the Chemical and Engineering News, Vol. 34, No. 10, p. 1122 (of March 5 1956), can be used.
Aus der eingehenden Beschreibung geht hervor, daß ein schnelles, neuartiges und vielseitiges Oxydationsverfahren geliefert wird.From the detailed description it appears that a fast, novel and versatile oxidation process is delivered.
Vergleichsbeispiel AComparative example A.
In den folgenden Versuchsbeispielen soll gezeigt werden, daß die wesentlichen Merkmale des Verfahrens nach der Erfindung recht kritisch sind, wenn gute Reaktionsgeschwindigkeiten bei niedrigen Temperaturen erreicht werden sollen.The aim of the following experimental examples is to show that the essential features of the process according to the invention are quite critical when good reaction rates at low temperatures should be achieved.
Bei diesen Versuchen wurde p-Xylol als Ausgangsmaterial verwendet, weil die entsprechende Carbonsäure, nämlich die Terephthalsäure, im wesentlichen in der Reaktionsmischung unlöslich ist. Aus diesem Grunde ist es lediglich durch Beobachtung möglich, festzustellen, zu welchem Zeitpunkt ein Niederschlag zuerst gebildet wird, wenn es auf Grund der Oxydation zur Erzeugung von Terephthalsäure kommt. Außerdem kann der Niederschlag leicht aus der Reaktionsmischung abfiltriert werden, um die Gesamtausbeute an Terephthalsäure zu einem gegebenen Zeitpunkt feststellen zu können.In these experiments p-xylene was used as the starting material used because the corresponding carboxylic acid, namely terephthalic acid, essentially is insoluble in the reaction mixture. For this reason it is only possible through observation determine at what point in time a precipitate is first formed, if it is due to oxidation comes to the production of terephthalic acid. In addition, the precipitate can easily be filtered off from the reaction mixture to increase the overall yield of terephthalic acid at a given point in time.
Die folgenden Versuche wurden bei atmosphärischem Druck durchgeführt, und es wurde das allgemeine unten angegebene Verfahren verwendet. Als Lösungsmittel bei diesen Versuchen wurde Essigsäure verwendet. Bei der Durchführung der Versuche wurde die Katalysatorkonzentration in Grammoleküle je 1000 Gramm des Lösungsmittels angegeben.The following experiments were carried out at atmospheric pressure and it became general procedures given below are used. Acetic acid was used as the solvent in these experiments used. When carrying out the experiments, the catalyst concentration was given in gram molecules stated per 1000 grams of the solvent.
Tabelle III Molarität
(GrammoleküleTable III Molarity
(Gram molecules
je Liter) .0,01 0,02 0,05 0,1per liter) 0.01 0.02 0.05 0.1
GrammoleküleGram molecules
je 1000 g desper 1000 g of the
LösungsmittelsSolvent
Essigsäure 0,00915 0,0183 0,04575 0,0915Acetic acid 0.00915 0.0183 0.04575 0.0915
Das allgemeine Verfahren wurde wie folgt durchgeführt: The general procedure was carried out as follows:
Eine Lösung, die 25 ml Essigsäure (26,2 g) und 1,06 g p-Xylol (1,2 ml, 0,01 Mol) enthielt, wurde als Standardreaktionslösung verwendet. Zu dieser Lösung wurde die erforderliche Menge an Cobalt und Brom als Cobaltacetat-Tetrahydrat und Cobaltbromid-Hexahydrat zugegeben. Tabelle II gibt die erforderlichen Gewichte in Gramm an, um 0,01 bis 0,05 molare Lösungen in 25 ml einer Lösung herzustellen. Daraus können die höheren verwendeten Werte leicht bestimmt werden, d. h., 0,1 M ist der zehnfache Wert für 0,01 M.A solution containing 25 ml of acetic acid (26.2 g) and 1.06 g of p-xylene (1.2 ml, 0.01 mol) was used as Standard reaction solution used. The required amount of cobalt and bromine was added to this solution added as cobalt acetate tetrahydrate and cobalt bromide hexahydrate. Table II gives the required Weights in grams to make 0.01-0.05 molar solutions in 25 ml of a solution. From it the higher values used can easily be determined, i.e. i.e. 0.1 M is ten times the value for 0.01 M.
0,010.01
2/1 I l/l Molarität2/1 I l / l molarity
0,02
Br-Co-Verhältnis0.02
Br-Co ratio
2/1 | 1/12/1 | 1/1
0,050.05
2/12/1
1/11/1
Cobaltacetat Cobalt acetate
Cobaltbromid Cobalt bromide
Gesamtgewicht total weight
Gewicht, berechnet als Co-Br2 Weight calculated as Co-Br 2
Gewicht des XyIoIs, berechnet
als Co-Br2*) Weight of the XyIoIs, calculated
as Co-Br 2 *)
0,083 0,0830.083 0.083
0,0315 0,0415 0,07300.0315 0.0415 0.0730
0,0560.056
5,25 0,166
0,1665.25 0.166
0.166
0,063
0,083
0^1460.063
0.083
0 ^ 146
0,1110.111
10,510.5
*) bezogen auf die Katalysatorkonzentration, wie sie im Patent 2 833 816 berechnet ist.*) based on the catalyst concentration as calculated in patent 2,833,816.
0,415 0,4150.415 0.415
0,158 0,208 0,3660.158 0.208 0.366
0,278 26,20.278 26.2
Die Lösungen wurden in ein Reaktionsgefäß gegeben, das mit einem Thermometer, einem Rückflußkondensator und einem Einlaß mit einer Glasfritte für Sauerstoff am Boden des Gefäßes ausgestattet war. Durch diese Art der Einleitung von Sauerstoff wurde die Mischung gut durchmischt. Die Reaktionsgefäße wurden in ein Wärmebad gegeben, das auf eine konstante Temperatur erhitzt wurde. Wenn die Rcaktiorismischungcn die Temperatur des Wärmebades erreicht hatten, begann man mit der Durchleitung von Sauerstoff in einer Rate von 100 ml je Minute. Bei der Durchführung des Versuches wurden die maximale Temperatur der Reaktionsmischung auf Grund einer exothermen Reaktion, die Zeit zur Bildung des ersten Niederschlags von Terephthalsäure und die Gesamtzeit der Reaktion kontrolliert. In den Fällen, in denen ein Niederschlag gebildet wurde, wurde die Reaktion lange genug weitergeführt, um einen ergiebigen Niederschlag an Terephthalsäure zu ergeben. In den Fällen, in denen man keine Fällung bzw. keinen Niederschlag erhielt, wurde die Reaktion über einen zusätzlichen Zeitraum fortgesetzt, um sicherzugehen, daß sich kein Niederschlag in einem annehmbaren Zeilraum bildete. Die Fälle, in denen sich kein Niederschlag bildete, sind in der Tabelle mit der AbkürzungThe solutions were placed in a reaction vessel fitted with a thermometer, a reflux condenser and an inlet with a glass frit for oxygen at the bottom of the vessel was. By introducing oxygen in this way, the mixture was mixed well. The reaction vessels were placed in a heating bath which was heated to a constant temperature would. When the reaction mixtures had reached the temperature of the heating bath, one began with the passage of oxygen at a rate of 100 ml per minute. When performing the The maximum temperature of the reaction mixture was tested due to an exothermic Reaction, the time for the first precipitate of terephthalic acid to form, and the total time the reaction is controlled. In those cases where a precipitate was formed, the reaction was continued long enough to give a copious precipitate of terephthalic acid. In the In cases in which no precipitation or no precipitate was obtained, the reaction was via a continued for an additional period of time to make sure that no precipitate formed in an acceptable cell space. The cases when there is no precipitation are in the table with the abbreviation
»k. P.« (kein Präzipitat) angegeben: Die sich gebildeten Niederschläge wurden aus der heißen Lösung abfiltriert, mit Essigsäure bei Raumtemperatur gewaschen, getrocknet und abgewogen. Die Untersuchung des Schmelzpunkts des erzeugten Produktes aus verschiedenen Versuchen zeigte, daß das Produkt Terephthalsäure mit einem hohen Reinheitsgrad war. Alle Reaktionen wurden im wesentlichen bei atmosphärischem Druck durchgeführt.»K. P. «(no precipitate) stated: The precipitates formed were from the hot solution filtered off, washed with acetic acid at room temperature, dried and weighed. The investigation the melting point of the product produced from various experiments showed that the product Terephthalic acid with a high degree of purity. All reactions were essentially at atmospheric Pressure carried out.
Aus den in Tabelle II angegebenen Werten ist zu ersehen, daß das Prozentgewicht des Katalysators (berechnet als Cobalt-Bromid, bezogen auf Xylol) bei 26,2 °/o ueßt> wenn der Katalysator in einer Konzentration von 0,05 M verwendet wird. Diese Konzentration ist die im Verfahren nach der Erfindung verwendete Mindestkonzentration. Der oben angegebene Wert ist mehr als 2VjHIaI größer als die Maximalkonzentration und 15mal größer als die am meisten bevorzugte Metallbromidkonzentration, wie sie in der entgegengehaltenen Literaturstelle in ao Spalte 3, Zeilen 37 bis 39, angegeben wird. Übrigens beläuft sich die äquivalente Menge an MnBr8, die bei 0,269 g liegt, auf 25,35 Gewichtsprozent des Xylols. Dieser Wert ist ebenfalls 2VaHIaI größer als die maximale Konzentration und 15mal größer «5 als die meist bevorzugte Konzentration, wie sie in der entgegengehaltenen Literaturstelle angegeben ist.From the values indicated in Table II, it is seen that the percent weight of the catalyst (calculated as cobalt bromide, based on xylene) at 26.2 ° / o ue SST> when the catalyst is used in a concentration of 0.05 M . This concentration is the minimum concentration used in the method according to the invention. The value given above is more than 2VjHIaI greater than the maximum concentration and 15 times greater than the most preferred metal bromide concentration, as it is indicated in the cited reference in column 3, lines 37 to 39. Incidentally, the equivalent amount of MnBr 8 , which is 0.269 g, is 25.35 percent by weight of the xylene. This value is also 2VaHIaI greater than the maximum concentration and 15 times greater than the most preferred concentration, as stated in the cited reference.
Vergleichsbeispiel BComparative example B
Um darzulegen, wie kritisch die Konzentration des Katalysators ist, wurden Reaktionen durchgeführt, wie sie unter dem oben angegebenen allgemeinen Verfahren beschrieben sind. Die Katalysatorkonzentration wurde stufenweise von 0,01 M bis 0,2 M variiert, und zwar bei Temperaturen von 9ÖbG. Bei der Durchführung dieses Versuches wurde das Brom-Cobalt-Verhältnis konstantgehalten bei einem Atom Brom je Atom Cobalt. Die Ergebnisse sind in den Tabellen III, IV und V zusammengefaßt.In order to demonstrate how critical the concentration of the catalyst is, reactions were carried out as described under the general procedure given above. The catalyst concentration was varied in steps from 0.01 M to 0.2 M, specifically at temperatures of 90 b G. In carrying out this experiment, the bromine-cobalt ratio was kept constant with one atom of bromine per atom of cobalt. The results are summarized in Tables III, IV and V.
Badtemperatur 900C, Essigsäurelösungsmittel .
(Br/Co-l:l)Bath temperature 90 0 C, acetic acid solvent.
(Br / Co-l: l)
Max. Temperatur ..
Minute für 1 pcpt .
Gesamtminuten ...Max. Temperature ..
Minute for 1 pcpt.
Total minutes ...
Ausbeute (g) Yield (g)
Ausbeute (%) Yield (%)
Rate, % Ausbeute/Rate,% yield /
Min Min
*) Kein Präzipitat.*) No precipitate.
Molarität des Katalysators
0,01 I 0,03 I 0,05 Molarity of the catalyst
0.01 I 0.03 I 0.05
k.P.*)
313
0
0kP *)
313
0
0
90
217
23790
217
237
0,10.1
0,60.6
0,0030.003
94
50
68
0,49
29,594
50
68
0.49
29.5
0,430.43
Katalysatorkonzentrationen von 0,2 M wurden bei 90 und 1200C nicht verwendet, da der Katalysator bei diesen Temperaturen in der Reaktionsmischung nicht vollständig löslich ist. Er ist es jedoch bei 130° C.Catalyst concentrations of 0.2 M were not used at 90 and 120 ° C., since the catalyst is not completely soluble in the reaction mixture at these temperatures. However, it is at 130 ° C.
Vergleichsbeispiel CComparative Example C
In Anbetracht der guten Ergebnisse, die mit einer Katalysatorkonzentration von 0,1 M erhalten wurden, wurde diese Katalysatorkonzentration verwendet, um die Wirkung des Brom-Cobalt-Verhältnisses bei 8O0C und unter Verwendung von Essigsäure als Lösungsmittel zu untersuchen. Die Verhältnisse der Reaktionsteilnehmer und die Reaktionsbedingungen wurden oben im allgemeinen Verfahren beschrieben. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle V zusammengefaßt. ·In view of the good results obtained with a catalyst concentration of 0.1 M, these catalyst concentration was used to examine the effect of the bromine to cobalt ratio at 8O 0 C and using acetic acid as solvent. The proportions of the reactants and the reaction conditions were described above in the general procedure. The results obtained are summarized in Table V. ·
Tabelle VI
Badtemperatur 8O0C, EssigsäurelösungsmittelTable VI
Bath temperature 8O 0 C, acetic acid solvent
1/11/1
Minute für 1 pcpt
Gesamtminute
Ausbeute (κ) Maximum temperature
Minute for 1 pcpt
Total minute
Yield (κ)
90
122
0,41
24,7
0,2081.5 *
90
122
0.41
24.7
0.20
2525th
3939
0.440.44
26,526.5
0,680.68
15,5
46
0,88
53,0
1.15 92
15.5
46
0.88
53.0
1.15
11
24
0,36
21,7
0,9097
11
24
0.36
21.7
0.90
1717th
8080
0,160.16
9,69.6
0,120.12
Rate, % Ausbeute/Min Yield (%)
Rate,% yield / min
2/12/1
900C I 100°c 90 0 CI 100 ° c
Br-Co-Verhältnis
1/1 2/1Br-Co ratio
1/1 2/1
Maximale Temperatur . Minute für 1 pcpt .....Maximum temperature . Minute for 1 pcpt .....
Gesamtminuten Total minutes
Ausbeute (g) ..... Yield (g) .....
Ausbeute (%) ........ Yield (%) ........
107
11
41 107
11 41
0,73 44,00.73 44.0
1,071.07
105 10 50105 10 50
1.16 69.91.16 69.9
1.401.40
106 21 51106 21 51
0.78 47.00.78 47.0
0.920.92
109,5
14.5
45 109.5
14.5
45
1.18 71,11.18 71.1
1,581.58
, Λ, , . . , . . . _ «5 Patent 2 833 316 angegeben sind. Die verwendeten, Λ,, . . ,. . . 5 Patent 2,833,316 are indicated. The used
Vergleichsbeispiel D Metallverbindungen waren Ceriumhydroxyd (0.62 g) Comparative Example D Metal compounds were cerium hydroxide (0.62 g)
In diesem Versuch wurde die Wirksamkeit anderer und Vanadiumpentoxyd (0,23 g). Zu Vergleichs- In this experiment the effectiveness of others and vanadium pentoxide (0.23 g). To comparison
Metailkatalysatören untersucht, wie sie im USA.- zwecken wurde Manganacetat-Tetrahydrat (0,61 g) Metailkatalysatören investigated, as they are in the USA. Manganese acetate tetrahydrate (0.61 g)
' 309623/106'309623/106
verwendet. Die Katalysatorkonzentration lag bei HBr verwendet (0,63 ml, 0,322 g/ml). Die anderenused. The catalyst concentration was when HBr was used (0.63 ml, 0.322 g / ml). The others
0,1 M und das Br-Metallverhältnis bei 1:1. Die Bedingungen waren wie im allgemeinen Verfahren0.1 M and the Br metal ratio at 1: 1. The conditions were as in the general procedure
Bindungen waren wie in den Versuchen 5 und 6, beschrieben.Bindings were as in Trials 5 and 6 described.
bei denen ausgezeichnete Ergebnisse bei niedrigen Tabelle VIII zeigt die Ergebnisse bei 900C, wäh-where excellent results at low Table VIII shows the results at 90 0 C, while
Temperaturen und unter Verwendung von Cobalt- 5 rend die Tabelle IX die bei 133 bis 138°C erhaltenenTemperatures and using cobalt- 5 rend Table IX those obtained at 133-138 ° C
metall erhalten wurden. Brom wurde in Form von Ergebnisse darstellt.metal were obtained. Bromine was presented in the form of results.
Tabelle VIII
Badtemperatur 900C, EssigsäurelösungsmittelTable VIII
Bath temperature 90 0 C, acetic acid solvent
Cer j NickelMetal in the catalyst
Cerium j nickel
(2)
151
090
(2)
151
0
Minuten für 1 Niederschlag
Gesamtmintiten Maximum temperature ( 0 C)
Minutes for 1 rainfall
Total minitites
(k. P.)*)
235
090
(n / a) *)
235
0
(D
235
090
(D
235
0
(3)
151
090
(3)
151
0
(1) Die Lösung war etwas trüb von Anfang an. Am Ende wurde 0,388 g Niederschlag aus der Lösung abfiltriert. Dieser Niederschlag wurde als Katalysator identifiziert, da er weder schmilzt(1) The solution was a little cloudy from the start. At the end, 0.388 g of precipitate was from the Solution filtered off. This precipitate was identified as a catalyst because it does not melt
' noch bis zu 4000C sublimiert. as'still sublimed up to 400 ° C. as
(2) Zu Anfang der Reaktion bildete sich ein orangefarbener Niederschlag. Am Ende der Reaktion wurden 0,157 g Niederschlag abfiltriert. Dieser wurde als Katalysator identifiziert, da er weder zum Schmelzen gebracht werden konnte, noch bis zu 4000C sublimierte und in heißem Wasser löslich war.(2) An orange precipitate formed at the beginning of the reaction. At the end of the reaction, 0.157 g of precipitate was filtered off. This was identified as a catalyst because it could neither be brought to melt, nor sublime up to 400 ° C. and was soluble in hot water.
(3) Die anfängliche Lösung war grün und enthielt einen orangefarbenen Niederschlag. Zu Ende der Reaktion wurden 0,275 g Niederschlag aus der Lösung abfiltriert. Dieser wurde als Katalysator identifiziert, da er weder, zum Schmelzen gebracht werden konnte, noch bis zu 4000C sublimierte. Der Gewichtszuwachs zeigt, daß sich ein unlösliches Salz mit Essigsäure gebildet hatte, vermutlich ein basisches Acetat.(3) The initial solution was green and contained an orange precipitate. At the end of the reaction, 0.275 g of precipitate was filtered off from the solution. This was identified as a catalyst because it could not be, made to melt even up to 400 0 C sublimated. The weight gain shows that an insoluble salt had formed with acetic acid, presumably a basic acetate.
Tabelle IX
Badtemperaturen 133 bis 138°C, PropionsäurelösungsmittelTable IX
Bath temperatures 133 to 138 ° C, propionic acid solvent
Manganmanganese
Metall im Katalysator
Cer I NickelMetal in the catalyst
Cerium I nickel
VanadiumVanadium
Maximale Temperatur (0C)
Minute für 1 Niederschlag .Maximum temperature ( 0 C)
Minute for 1 rainfall.
Gesamtminuten Total minutes
Ausbeute (g) Yield (g)
Ausbeute (%) Yield (%)
Rate, % Ausbeute/Min. ...Rate,% yield / min ...
130
76
153
0,299
18
0,12130
76
153
0.299
18th
0.12
(a) Die Lösung war von Anfang an leicht trüb und gelb. Am Ende der Reaktion wurden lediglich einige Milligramm Niederschlag als ein gelber Feststoff gewonnen, wie bei der bei 900C durchgeführten Reaktion.(a) The solution was slightly cloudy and yellow from the start. At the end of the reaction, only a few milligrams of precipitate was obtained as a yellow solid as in the evaluation performed at 90 0 C reaction.
(b) Von Anfang an der Reaktion bildete sich ein orangefarbener Niederschlag. Der Niederschlag (0,179) wurde von der Reaktionsmischuhg abfiltriert und als Katalysator identifiziert, da er weder zum Schmelzen gebracht werden konnte, noch bis zu 4000C sublimierte.(b) An orange precipitate formed from the start of the reaction. The precipitate (0.179) was filtered from the Reaktionsmischuhg and identified as catalyst because it could not be melted, even up to 400 0 C sublimated.
(c) Die Lösung war zu Anfang grün mit einem orangefarbenen Niederschlag. Der Niederschlag (0,0967 g) wurde aus der Reaktionsmischung abfiltriert und als Katalysator identifiziert, da er nicht zum Schmelzen gebracht werden konnte und nicht bis zu 4000C sublimierte.(c) The solution was initially green with an orange precipitate. The precipitate (0.0967 g) was filtered off from the reaction mixture and identified as catalyst because it could not be caused to melt and not sublimated up to 400 0 C.
Es muß darauf hingewiesen werden, daß die bei diesen Versuchen verwendeten Metalle in Spalte 2, Zeilen 21 bis 24, der USA.-Patentschrift 2 833 816 erwähnt sind und als Katalysatoren angeführt werden,It must be pointed out that the metals used in these experiments in column 2, Lines 21 to 24 of U.S. Patent 2,833,816 are mentioned and cited as catalysts
132
(b)132
(b)
150
0
0
0150
0
0
0
133133
(C)
150
0
0
0 (C)
150
0
0
0
die besonders gute Ergebnisse liefern sollen. Die bei diesen Versuchen getesteten Metalle Cer, Nickel und Vanadium waren bei 90 und 1300C vollständig unwirksam. Lediglich Mangan zeigte eine sehr geringe Aktivität, jedoch nur bei 1300C.which should deliver particularly good results. The tested in these experiments metals cerium, nickel and vanadium were completely ineffective at 90 and 130 0C. Only manganese showed a very low activity, but only at 130 ° C.
Vergleichsbeispiel EComparative example E.
In den folgenden Versuchen wurde folgendes Verfahren angewendet:The following procedure was used in the following experiments:
Eine Lösung aus den angegebenen Mengen an para-Xylol, Essigsäure und des Metall-Bromkatalysators wurde in ein Reaktionsgefäß gegeben, das mit einem Thermometer, einem Rückflußkühler und einem mit einer Glasfritte versehenen Einlaß für den Sauerstoff am Boden des Gefäßes ausgerüstet war, so daß der eingeleitete Sauerstoff für eine Durchmischung der Lösung sorgte. Das Reaktionsgefäß wurde in ein Wärmebad gegeben, das bei einer konstanten Temperatur gehalten wurde. Wenn die Reaktionsmischung die Temperatur des Wärmebades erreicht hatte, wurde mit'der Sauerstoffzuführung begonnen. Der gesamte gebildete Niederschlag wurdeA solution of the specified amounts of paraxylene, acetic acid and the metal bromine catalyst was placed in a reaction vessel fitted with a thermometer, reflux condenser and an inlet provided with a glass frit for the oxygen at the bottom of the vessel was equipped, so that the oxygen introduced ensured that the solution was thoroughly mixed. The reaction vessel was placed in a heating bath kept at a constant temperature. When the reaction mixture the temperature of the heating bath had been reached, was mit'der oxygen supply began. All of the precipitate formed was
19 2019 20
aus der heißen Lösung abfiltriert, mit Essigsäure Temperatur der Reaktionsmischung wurde bei 125 bei Raumtemperatur gewaschen, getrocknet und aus- bis 129° C gehalten. Nach einer Gesamtreaktionszeit gewogen. Die Versuche wurden bei atmosphärischem von jeweils 90 Minuten bildete sich kein Niederschlag. Druck durchgeführt, wenn nicht besondere Druckverhältnisse angegeben werden. 5 Vergleichsbeispiel Hfiltered from the hot solution, with acetic acid the temperature of the reaction mixture was 125 Washed at room temperature, dried and kept from up to 129 ° C. After a total reaction time weighed. The experiments were conducted at atmospheric conditions of 90 minutes each time, and no precipitate formed. Printing carried out unless special pressure conditions are specified. 5 Comparative Example H.
Eine Ausgangsmischung wurde wie im Beispiel 1A starting mixture was made as in Example 1
der USA.-Patentschrift 2 833 816 hergestellt: Um die kombinierte Wirkung eines erhöhtenof USA.-Patent 2,833,816: In order to increase the combined effect of a
0,85 g Manganacetat · 4 HaO (äquivalent zu 0,6g Dru<?ks und «iner höheren Temperatur festzustellen0.85 g of manganese acetate × 4 H a O (equivalent to 0.6g Dru <? Determine ks and "iner higher temperature
wasserfreies Manganacetat) wurd« eme u Ausgangsmischung wie im ersten Teilanhydrous manganese acetate) wurd "eme u starting mixture as in the first part
0,5 g Ammoniumbromid 10 J?8, Vfsuc^ B v™det, d h., die Mischung ent-0.5 g ammonium bromide 10 J? 8 , V f suc ^ B v ™ det, i.e. the mixture is
48 8 s oara-Xvlol Mangan-Bromkatalysator. Die Mischung48 8 s oara-Xvlol manganese-bromine catalyst. The mixture
125 g Essigsäure wurde in ein modifiziertes Reaktionsgefäß gegeben,125 g of acetic acid was placed in a modified reaction vessel,
bei dem das Thermometer durch ein Thermoelementin which the thermometer is through a thermocouple
Die Reaktionsmischung wurde bei einer Rückfluß- und durch einen eingelassenen ThermoelementbehälterThe reaction mixture was brought to a reflux and through a thermocouple cup
temperatur von etwa 108° C gehalten, und Sauerstoff 15 ersetzt war. Wärme wurde dadurch zugeführt, daßtemperature of about 108 ° C, and oxygen 15 was replaced. Heat was supplied by that
wurde 3 Stunden lang durch die Reaktionsmischung die Röhre mit einem Heizband umwickelt wurde,the tube was wrapped with a heating tape for 3 hours by the reaction mixture,
in einer Strömungsmenge von 600 ccm/Min. durch- Das gesamte Reaktionsgefäß wurde in eine Röhrein a flow rate of 600 ccm / min. through- The entire reaction vessel was placed in a tube
geleitet. Nach Ablauf dieser Zeit konnte in der aus dickwandigem Pyrexglas hineingegeben, das andirected. After this time, the thick-walled Pyrex glass could be poured into the
Reaktionsmischung keinerlei Bildung von Terephthal- beiden Enden mit Metallplatten verschlossen war,The reaction mixture did not form any terephthalate - both ends were closed with metal plates,
säure festgestellt werden, was beispielsweise durch ao die mit Teflondichtungen abgedichtet und durchAcid can be determined, for example by ao which is sealed with Teflon seals and by
das Fehlen jeglichen Niederschlags angezeigt wurde. Klammern festgehalten wurden. Diese Metallplattenthe absence of any precipitation was indicated. Brackets were held. These metal plates
In Spalte 4, Zeile 22 der USA.-Patentschrift2 833 816 waren mit einem Druckmesser, einem DrosselventilAt column 4, line 22 of U.S. Patent 2,833,816 were with a pressure gauge, a throttle valve
wird angegeben, daß Cobalt-Bromid an Stelle von und festangebrachten öffnungen für Sauerstoff, Stick-it is stated that cobalt bromide instead of and permanently attached openings for oxygen, nitrogen
Manganacetat verwendet werden kann. Daher wurde stoff und der Thermoelementleitung versehen. DerManganese acetate can be used. Therefore, fabric and the thermocouple cable were provided. the
der obige Versuch wiederholt mit der Ausnahme, 35 Druck innerhalb und außerhalb des Reaktions-the above experiment is repeated with the exception of 35 pressure inside and outside the reaction
daß eine äquimolare Menge an Cobalt, und zwar gefäßes wurde durch den offenen Oberteil des Kon-that an equimolar amount of cobalt, namely a vessel, was through the open top of the con-
1,13 g Cobalt-Bfomidhexahydrat (CoBr2 · 6 H2O) an densators ausgeglichen, der im vorliegenden Fall als1.13 g of cobalt bformide hexahydrate (CoBr 2 · 6 H 2 O) balanced on a capacitor, which in the present case is used as a
Stelle des Manganacetats und des Ammoniumbromids ein Gaskühlkondensator wirkte. Die VorrichtungInstead of manganese acetate and ammonium bromide, a gas cooling condenser acted. The device
verwendet wurde. Nach 3 Stunden wurden 0,1 g wurde zu Anfang mittels Stickstoff unter Druckhas been used. After 3 hours, 0.1 g was initially pressurized using nitrogen
Terephthalsäure erhalten. Dies bedeutet eine Gesamt- 30 gesetzt. Sauerstoff wurde mit einem Druck zugeführt;Obtained terephthalic acid. This means a total of 30 wagered. Oxygen was supplied at a pressure;
ausbeute von etwa 0,13%. bezogen auf Xylol. der höher lag als der Druck des Reaktionsgemischesyield of about 0.13%. based on xylene. which was higher than the pressure of the reaction mixture
ν 1 · ι, u · ■ und wurde mittels eines von Hand bedienten Drossel-ν 1 · ι, u · ■ and d was controlled by means of a manually operated throttle
Vergleichsbeispiel t ventiIs reguHert In den ersten 65 Minuten wurde COMPARATIVE EXAMPLE T ventiIs regulated in the first 65 minutes
Das allgemeine Verfahren wurde durchgeführt,. die Temperatur bei 150 bis 160°C gehalten undThe general procedure was carried out. the temperature is kept at 150 to 160 ° C and
indem eine Ausgangsmischung verwendet wurde, 3s dann in den letzten 22 Minuten bei 160 bis 1660C.by using a starting mixture, then for 3s in the last 22 minutes at 160 to 166 0 C.
entsprechend dem Beispiel 24 der USA.-Patentschrift Während dieser Zeit lag der Druck bei etwacorresponding to Example 24 of U.S. Patent During this time the pressure was about
2 833 816. Diese hatte folgende Zusammensetzung: 2,74 kg/cma. Nach Ablauf dieser Zeit wurde aus der2,833,816. This had the following composition: 2.74 kg / cm a . After this time, the
Manganacetat -4HO. Ig Reaktionsmischung ein Niederschlag in einer MengeManganese Acetate -4HO. Ig reaction mixture a precipitate in an amount
Njj gr 2 0 75 ε von ®'^ S abfiltriert. Dieser besaß einen Schmelz-Njj g r 2 0 75 ε of ® '^ S filtered off. This had a melting
p-Xylol 75g 4° Punkt von I75 bis 1790C. Dies zeigt, daß mindestensp-xylene 75g 4 ° point from I 75 to 179 0 C. This shows that at least
Essigsäure 150 g em großer Teil davon aus p-Toluylsäure bestandAcetic acid 150 g em large part of which consisted of p-toluic acid
s (Schmelzpunkt 179,6°C). Um die Toluylsäure von s (melting point 179.6 ° C). To get the toluic acid from
3 Stunden lang wurde Sauerstoff in einer Menge Terephthalsäure abzutrennen, die sich im Produkt von 600 ecm je Minute durch die Reaktionsmischung befinden konnte, wurde das Produkt in heißer Essiggeleitet, während die Mischung bei einer Rückfluß- 45 säure suspendiert, um die Paratoluylsäure aufzulesen, temperatur von etwa 108° C erhitzt wurde. Es bildete Das Produkt wurde im heißen Zustand filtriert, sich keine Terephthalsäure. Man erhielt 0,17 g Terephthalsäure (1,5% Ausbeute). Der obige Versuch wurde wiederholt, jedoch Die Ergebnisse der Vergleichsbeispiele A bis H wurde 1 g Cobaltacetat · 4 H2O an Stelle von Man- sind in den Tabellen zusammengefaßt. Es muß ganacetat · 4 H2O verwendet, entsprechend dem Bei- 50 darauf hingewiesen werden, daß die Konzenspiel 27 der USA.-Patentschrift 2 833 816. Auch in tration des Katalysatormetalls bei diesen Versuchen diesem Falle bildete sich keine Terephthalsäure. in den besonders bevorzugten Konzentrationsbereichen v , . , . . . . n lag, die in der USA.-Patentschrift 2 833 816 für vergieicnsoeispiei u Mangan (Spalte 3, Zeile 39) erwähnt werden. Dieser Um die Wirkung einer höheren Temperatur auf 55 Bereich liegt bei 0,5 bis 1,7 Gewichtsprozent des die Reaktionsausbeute festzustellen, wurden die zwei aromatischen Ausgangsmaterials, berechnet als Meim Versuch B verwendeten Ausgangsmischungen mo- talldibromid. Ebenfalls liegt das Gewichtsverhältnis difiziert, indem Propionsäure an Stelle von Essig- des Säurelösungsmittels zum p-Xylol innerhalb der säure verwendet wurde. In jedem Versuch wurde besonders bevorzugten Verhältnisse, nämlich bei Sauerstoff durch die Reaktionsmischung in einer 60 1 bis 2,5 Teilen des Säurelösungsmittels je Teil des Menge von 100 ecm je Minute durchgeleitet und die aromatischen Ausgangsmaterials (Spalte 3, Zeile 21).For 3 hours, oxygen was separated in an amount of terephthalic acid, which could be in the product of 600 ecm per minute through the reaction mixture, the product was passed into hot vinegar while the mixture was suspended at a reflux acid in order to pick up the paratoluic acid temperature of about 108 ° C. It formed The product was filtered while hot, no terephthalic acid. 0.17 g of terephthalic acid were obtained (1.5% yield). The above experiment was repeated, but the results of Comparative Examples A to H were 1 g of cobalt acetate.4H 2 O instead of Man- are summarized in the tables. It must be ganacetat.4H 2 O used, according to the case 50 it should be pointed out that the Konzenspiel 27 of US Pat. No. 2,833,816. Even in tration of the catalyst metal in this case, no terephthalic acid was formed. in the particularly preferred concentration ranges v,. ,. . . . n , which are mentioned in U.S. Patent 2,833,816 for vergieicnsoeispiei u manganese (column 3, line 39). In order to determine the effect of a higher temperature in the range from 0.5 to 1.7 percent by weight of the reaction yield, the two aromatic starting materials, calculated as starting mixtures used in experiment B, were metal dibromide. The weight ratio is also different in that propionic acid was used in place of the acetic acid solvent and the p-xylene within the acid. In each experiment, particularly preferred ratios, namely with oxygen, were passed through the reaction mixture in a 60 1 to 2.5 parts of the acid solvent per part of the amount of 100 ecm per minute and the aromatic starting material (column 3, line 21).
Claims (1)
Temperatur von 80 bis 115°C, einem Atomver- Überraschenderweise hat man feststellen können, hältnis von Brom zu Cobalt wie 1:0,5 bis 1:1,2 daß aromatische Carbonsäuren und bzw. oder Ketone im Katalysator und einer molaren Konzentration mit guter Ausbeute und außerordentlich hoher Reakder Cobaltverbindung in der Essigsäure von min- tionsgeschwindigkeit, z. B. in 15 bis 60 Minuten, destens 0,05 durchführt. 20 unter mäßigen Reaktionsbedingungen mit Hilfe einesProcess for the production of aromatic compounds in the presence of a cobalt catalyst. Carboxylic acids obtained. For example, if either which has two water toluene or ethylbenzene on the carbon atom in the presence of cobalt atoms is oxidized in the liquid state with ion according to the known processes, then any ozone-containing free acid is benzoic acid in both cases. So there are substance at elevated temperature in the presence of a cobalt and a bromine-yielding compound containing all carbon atoms on the alkyl side chain and from acetic acid to the atom that is adjacent to the benzene ring as a solvent, thereby split off . The ketones formed are usually characterized by the fact that the oxidation in a 15 only inconsistent intermediate products.
Temperature of 80 to 115 ° C, an atomic surprisingly one has been able to determine the ratio of bromine to cobalt as 1: 0.5 to 1: 1.2 that aromatic carboxylic acids and / or ketones in the catalyst and a molar concentration with good Yield and extremely high reaction of the cobalt compound in acetic acid from min- ing speed, e. B. in 15 to 60 minutes, at least 0.05 carried out. 20 under moderate reaction conditions with the help of a
außerordentlich langsam ist. Bei Anwendung von 45 Der Katalysator für diese Reaktion ist so spezifisch, atmosphärischem Druck, Temperaturen von etwa daß er weitgehend unwirksam wird, wenn man einen 100° C und kleinen Mengen von Katalysatoren sind der Bestandteile fortläßt oder austauscht. Der Fortfall 20 bis 50 Stunden oder mehr für die Oxydation von Brom oder der Austausch gegen andere versolcher Aralkylverbindungen, z. B. Xylol, erforder- wandte Bestandteile, z. B. Eisen für Cobalt, Chlor lieh, wenn man gute Ausbeuten erzielen will. Außer- 50 oder Jod für Brom, usw., machen den Katalysator dem werden durch die bekannten Verfahren o-, m- unwirksam. Äthylbenzol liefert unter den erfindungs- und p-Alkylverbindungen nicht mit der gleichen gemäßen Bedingungen Acetophenon. Unerwarteter-Leichtigkeit oxydiert. Mit Hilfe der bekannten Ver- weise führt diese Reaktion mit etwa gleicher Leichtigfahren werden m- und o-Xylol leichter zu der ent- keit zur Oxydation der Methylseitenketten der o-, sprechenden Carbonsäure oxydiert als p-Xylol. 55 m- und p-Arylmethylverbindungen, z. B. isomerer Das in der USA.-Patentschrift 2 833 816 beschrie- Xylole, zu den entsprechenden Carbonsäuren. Außerbene Verfahren ist eindeutig als ein Hochtemperatur- dem wird die «-Methylenradikale der Alkylseitenverfahren anzusehen. Da außerdem Essigsäure als kette der Aralkylverbindungen mit mehr als einem Lösungsmittel verwendet wird, handelt es sich not- Kohlenstoffatom an der Seitenkette zu einer Ketowendigerweise auch um ein Hochdruckverfahren, da 60 Gruppe anstatt zu einer Carbonsäure oxydiert. Wird hohe Drücke erforderlich sind, um die Essigsäure also Äthylbenzol erfindungsgemäß oxydiert, wird enthaltenden Reaktionsmischungen bei hohen Tem- eine Ausbeute von mindestens 80% Acetophenon peraturen flüssig zu halten. Die zwei wesentlichen an Stelle von Benzoesäure erhalten.
Merkmale dieses Verfahrens, nämlich die hohe Für die Durchführung des Verfahrens nach der Reaktionstemperatur und der hohe Reaktionsdruck, 65 Erfindung werden eine Aralkylverbindung und Essigsind einwandfrei aus der detaillierten Beschreibung säure als Lösungsmittel und der Katalysator aus des USA.-Patentes 2 833 816 und aus der tatsäch- Cobalt und Brom in ein Reaktionsgefäß gegeben liehen industriellen Durchführung dieses Verfahrens und auf die Reaktionstemperatur erhitzt. Dann wirdThe invention therefore relates to a process for having two hydrogen atoms, in the liquid state 30 production of aromatic carboxylic acids and with optionally ozone-containing free acidic or aryl-alkyl ketones by oxidation of substance at elevated temperature in the presence of an aromatic compound that contains at least one cobalt and one bromine-yielding compound on the ring, an alkyl group which has two hydrogen atoms on the carbon-containing catalyst and acetic acid as the material atom, in the liquid solvent. 35 State with optionally ozone-containing free There are already a number of processes for the oxygen at elevated temperature in the presence of oxidation of the alkyl side chains of the aralkyl compounds a cobalt and a bromine-supplying compounds with the aid of oxygen to form a catalyst and dung-containing known from acetic acid of aromatic carboxylic acids. However, all of these conventional processes as solvents, which are characterized in that they are characterized, have the disadvantage that the oxidation is carried out at a temperature of the reaction rate at the currently 80 to 115 ° C., an atomic ratio of bromine to the reaction conditions used, e.g. . B. low cobalt such as 1: 0.5 to 1: 1.2 in the catalyst and a reaction temperature, atmospheric pressure, molar concentration of the cobalt compound in the addition of catalysts, etc., acetic acid of at least 0.05 performs,
is extremely slow. When using 45 the catalyst for this reaction is so specific, atmospheric pressure, temperatures of about that it is largely ineffective if one leaves out or replaces the constituents with a 100 ° C and small amounts of catalysts. The elimination of 20 to 50 hours or more for the oxidation of bromine or the replacement of other various aralkyl compounds, e.g. B. xylene, required components, z. B. iron for cobalt, chlorine borrowed if you want to achieve good yields. Except for 50 or iodine for bromine, etc., make the catalyst o-, m- ineffective by the known processes. Ethylbenzene does not give acetophenone under the invention and p-alkyl compounds with the same conditions. Unexpected lightness oxidizes. With the aid of the known references, this reaction leads with approximately the same ease, and m- and o-xylene are more easily oxidized than p-xylene in the absence of oxidation of the methyl side chains of the o- speaking carboxylic acid. 55 m- and p-arylmethyl compounds, e.g. B. isomeric The xylenes described in US Pat. No. 2,833,816, to the corresponding carboxylic acids. The off-level process is clearly to be viewed as a high-temperature process - the «-methylene radicals of the alkyl side processes. In addition, since acetic acid is used as the chain of the aralkyl compounds with more than one solvent, the carbon atom on the side chain to a keto end is also a high pressure process, since the 60 group oxidizes instead of a carboxylic acid. If high pressures are required in order to oxidize the acetic acid, i.e. ethylbenzene, according to the invention, the reaction mixtures containing the acetophenone are kept liquid at high temperatures, a yield of at least 80%. The two essentials obtained in place of benzoic acid.
Features of this process, namely the high For carrying out the process according to the reaction temperature and the high reaction pressure, 65 Invention, an aralkyl compound and acetic are perfectly clear from the detailed description acid as a solvent and the catalyst from US Pat. No. 2,833,816 and from US Pat actually cobalt and bromine placed in a reaction vessel lent industrial implementation of this process and heated to the reaction temperature. Then it will be
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