Способ получения п-бутилбензойной кислоты

 

Сущность изобретения: продукт - n-бутилбензойной кислоты. Реагент 1: n-бромбутилбензол. Реагент 2: оксид углерода. Условия реакции: катализатор - карбонил кобальта, сокатализатор - этиленхлоргидрин, при 55 - 63°С.

Изобретение относится к области тонкого органического синтеза, конкретно к способу получения п-бутилбензойной кислоты. п-Бутилбензойная кислота используется для производства жидких кристаллов, которые применяют в электронной промышленности.

п-Бутилбензойную кислоту получают альдольной конденсацией п-формилбензойной кислоты с ацетоном в присутствии оснований и последующим гидрированием и восстановлением с использованием катализаторов на основе палладия или родия. Выход продукта не более 50%. Недостатком способа является низкий выход продукта, использование дорогостоящих катализаторов на основе благородных металлов, многостадийность процесса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения алкилароматических кислот карбонилированием соответствующих галогенидов в среде метанола с использованием основания - карбонатов и гидроксидов щелочных металлов, катализатора карбонила кобальта при концентрации кобальта 1-10,0% , в присутствии сокатализаторов галогенидов RX, где R = CH₂COORʹ, CH₂CN, H-Ar, CH₂--Ar при давлении оксида углерода 1-20 ат и температуре 20-80^оС с последующим гидролизом образовавшихся эфиров, подкисле- нием гидролизата и выделением фильтрацией целевого продукта в виде осадка. Выход целевых продуктов 70-97%.

Недостатком известного способа является длительность процесса - за 25 ч конверсия исходного реагента достигает только 70%.

Низкий выход п-бромбутилбензола (40% за 6 ч).

Целью данного изобретения является повышение выхода целевого продукта.

Поставленная цель достигается получением п-бутилбензойной кислоты путем карбонилирования окисью углерода п-бромбутилбензола в метаноле при 55-63^оС с использованием основания - карбонатов и гидроксидов щелочных металлов в присутствии каталитической системы - карбонила кобальта при концентрации кобальта 1,5-6,0% в расчете на п-бромбутилбензол и сокатализатора - органического галогенида, - с последующим гидролизом образовавшихся эфиров, подкислением гидролизата и выделением фильтрацией целевого продукта в виде осадка, при этом в качестве сокатализатора используется этиленхлоргидрин из расчета 6-11 моль на 1 моль карбонила кобальта.

Отличительными признаками процесса является использование в качестве сокатализатора этиленхлоргидрина из расчета 6-11 моль на 1 моль карбонила кобальта, что позволяет повысить выход целевого продукта - 89%.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. В термостатированную стеклянную колбу, снабженную мешалкой и обратным холодильником, с непрерывной подачей оксида углерода загружают: п-Бромбутилбензол, г (моль) 25 (0,1173 моль) Метанол, мл 500 Карбонил кобальта, г (моль) 1,81 (0,0053) Гидроксид калия, г (моль) 13,36 (0,238) Этиленхлоргидрин, г (моль) 3,8 (0,047) Концентрация кобальта в расчете на п-бромбутилбензол 2,5%.

Процесс проводят при 60^оС, атмосферном давлении окиси углерода в течение 6 ч. После окончания реакции метанол отгоняют, а образовавшийся метиловый эфир п-бутилбензойной кислоты гидролизуют в течение двух часов кипячением с 10-15% водным раствором щелочи. Гидролизат, содержащий соль п-бутилбензойной кислоты, закисляют концентрированной соляной кислотой, выпавший осадок п-бутилбензойной кислоты отфильтровывают, промывают водой и высушивают.

Масса осадка 18,61 г. Содержание п-бутилбензойной кислоты в осадке определяют методом газожидкостной хроматографии в виде метилового эфира.

Выход п-бутилбензойной кислоты от теории 89%.

П р и м е р 2. Процесс проводят аналогично примеру 1, с тем отличием, что концентрация кобальта 6,0 мас.% на п-бромбутилбензол, в качестве основания используют карбонат калия (24,5 г); температура 55^оС.

Выход п-бутилбензойной кислоты от теории 65%.

П р и м е р 3. Процесс проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что концентрация кобальта составляет 1,5 мас.% на п-бромбутилбензол, а в качестве основания используют гидроксид натрия (9,52 г); температура 63^оС.

Выход п-бутилбензойной кислоты от теории 74%.

П р и м е р 4. Процесс проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что в качестве сокатализатора используют метиловый эфир хлоруксусной кислоты - 5,1 г (0,047 моль), в качестве основания - карбонат калия 24,5 г (0,177 моль).

Масса осадка 8,37 г.

Выход п-бутилбензойной кислоты от теории 40%.

П р и м е р 5. Процесс проводят аналогично примеру 1, с тем отличием, что в качестве основания используют карбонат калия (24,5 г). Мольное отношение этиленхлоргидрина к карбонилу кобальта такое же, как и в примере 1, равное 9.

Выход п-бутилбензойной кислоты от теории 72%.

П р и м е р 6. Процесс проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что загружают 2,57 г (0,032 моль) этиленхлоргидрина. Мольное отношение этиленхлоргидрина к карбонилу кобальта равно 6.

Выход п-бутилбензойной кислоты 86%.

П р и м е р 7. Процесс проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что загружают 4,7 г (0,058 моль) этиленхлоргидрина. Мольное отношение этиленхлоргидрина к карбонилу кобальта равно 11.

Выход п-бутилбензойной кислоты 88%.

П р и м е р 8. Процесс проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что загружают 2,2 г (0,027 моль) этиленхлоргидрина. Мольное отношение этиленхлоргидрина к карбонилу кобальта равно 5.

Выход п-бутилбензойной кислоты 42%.

Результаты опытов сведены в таблицу.

Таким образом, предложенный способ позволяет за счет использования более активного сокатализатора увеличить выход целевой кислоты до 65-89%, по сравнению с 40% по прототипу.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ П-БУТИЛБЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ карбонилированием окисью углерода п-бромбутилбензола в метаноле при 55-63^oС с использованием основания-карбонатов и гидроксидов щелочных металлов в присутствии каталитической системы - карбонила кобальта при концентрации кобальта 1,5-6,0% в расчете на п-бромбутилбензол и сокатализатора - органического галогенида, с последующим гидролизом образовавшихся эфиров, подкислением гидролизата и выделением фильтрацией целевого продукта в виде осадка, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта, в качестве сокатализатора используют этиленхлоргидрин из расчета 6-11 молей на 1 моль карбонила кобальта.

РИСУНКИ

Рисунок 1