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Umesterung von 6-Hydroxycapronsäureester zu epsilon-Caprolacton

IP.com Disclosure Number: IPCOM000201144D
Publication Date: 2010-Nov-09

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Umesterung von 6-Hydroxycapronsäureester zu ε-Caprolacton

Für die Caprolactonherstellung wird der 6-Hydroxycapronsäureester enthaltende Sumpfstrom der Stufe 12 in der Stufe 13 in an sich bekannter Weise entweder in der Gas- oder Flüssigphase zu Alkohol und Caprolacton umgesetzt. Bevorzugt ist die Flüssigphase. Dabei versteht man unter 6-Hydroxycapronsäurester nicht nur den monomeren Ester (wie z.B. 6-Hydroxycapronsäuremethylester falls Methanol als Veresterungsalkohol in der Stufe 2 verwendet wurde) sondern auch oligomere 6-Hydroxycapronsäureester (wie z.B. 6-Hydroxy-hexansäure-5-methoxycarbonyl-pentylester falls Methanol als Veresterungsalkohol in der Stufe 2 verwendet wurde).

Unter hohen Temperaturbedingungen kann die Zyklisierung von 6-Hydroxycapronsäureester zu Caprolacton ohne den Einsatz eines zusätzlichen Katalysators erfolgen. Bevorzugt wird die Reaktion in Anwesenheit eines Katalysators durchgeführt. Als Katalysatoren eignen sowohl saure als auch basische Katalysatoren. Beispiele sind Alkali- und Erdalkalimetallhydroxide-, -oxide, -carbonate, -alkoxylate oder -carboxylate, protische Säuren wie Schwefel- oder Phosphorsäure, organische Säuren wie Sulfonsäuren oder Mono- und / oder Dicarbonsäuren, bzw. Salze der vorgenannten Säuren, Lewissäuren, bevorzugt aus der III. und IV. Hauptgruppe bzw. der I. bis VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente.

Wird ein heterogener Katalysator eingesetzt, so beträgt die Katalysatorbelastung üblicherweise 0,05 bis 5 kg Edukt/L Katalysator und Stunde. Bei homogenen Katalysatoren wird der Katalysator bevorzugt dem Eduktstrom zugemischt. Dabei beträgt die Konzentration üblicherweise 10 bis 10000 ppm, bevorzugt 50 bis 5000 ppm. Die Reaktion wird üblicherweise bei 150 bis 400°C, bevorzugt 180 bis 350°C, und Drücken von 1 bis 1.020 mbar, bevorzugt 10 bis 500 mbar durchgeführt.

Wird die Zyklisierung in der Flüssigphase durchgeführt, werden die Reaktionsprodukte, vorwiegend Veresterungsalkohol ROH und Caprolacton gasförmig aus dem Reaktionsgemisch entfernt. Vorteilhaft ist eine dem Reaktionsgefäß aufgesetzte Kolonne, in der noch nicht umgesetztes Edukt im Reaktionssystem gehalten werden kann und über Kopf der Alkohol und Caprolacton abgezogen werden. Dabei kann die Kondensation des Produktstroms so erfolgen, dass fraktioniert kondensiert wird, d.h. zuerst vorwiegend Caprolacton, dann der Veresterungsalkohol. Selbstverständlich kann auch nur der Alkohol über Kopf, Caprolacton dagegen in einem Seitenstrom gewonnen werden. Der Kopfstrom, bestehend zum größten Teil aus dem Veresterungsalkohol der Stufe 2, kann vorteilhaft in die Stufe 2, oder 8 zurückgeführt werden.

Das Sumpfprodukt der Zyklisierung enthält im Regelfall Schwersieder gegenüber dem 6-Hydroxycapronsäureester. Darunter befinden sich auch oligomere 6-Hydroxycapronsäureester. Der Sumpfstrom kann zur Wiederverwertung in die Stufe 8 eingeschleust werden.

In manchen Fällen ist es vorteilhaft, die Zyklis...