DE3685699T2

DE3685699T2 - Verfahren zur herstellung von 3-ethylbenzophenon.

Info

Publication number: DE3685699T2
Application number: DE8686112498T
Authority: DE
Inventors: Shigenobu Kawakami; Yasuo Matsumura; Atsushi Sato; Isoo Shimizu
Original assignee: Nippon Petrochemicals Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1985-09-11
Filing date: 1986-09-10
Publication date: 1993-02-18
Anticipated expiration: 2006-09-11
Also published as: CA1265158A; KR870003044A; EP0214651A3; EP0214651A2; US4731483A; DE3685699D1; JPS6261942A; JPH0564937B2; KR950000636B1; EP0214651B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

(i) Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 3-Ethylbenzophenon, das durch die Formel (I) dargestellt ist, welches als Material für die Synthese von Arzneimitteln, wie Ketoprofen (Handelsname für α-(3-Benzoylphenyl)-propionsäure), wichtig ist:

(ii) Beschreibung des Standes der Technik

Als Methode zur Herstellung von 3-Ethylbenzophenon ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, bei dem eine Friedel-Crafts- Alkylierung unter Verwendung von Benzophenon und Diethylsulfat in Gegenwart von Aluminiumchlorid durchgeführt wird, um das gewünschte 3-Ethylbenzophenon herzustellen (Spanisches Patent Nr. 452500). In diesem spanischen Patent wird außerdem angegeben, daß Ketoprofen, welches ein Arzneimittel darstellt, aus diesem 3- Ethylbenzophenon synthetisiert wird. Das Verfahren des spanischen Patents führt jedoch zur Bildung von verschiedenen Nebenprodukten, obwohl dort hochreine Ausgangsmaterialien verwendet werden. Infolgedessen ist bei dem spanischen Patent die Reinigung des gewünschten Produkts schwierig, und seine Ausbeute ist niedrig.
Es ist außerdem bekannt, gewisse Nebenprodukte des Alkylierungsverfahrens von Benzolen zu verwenden. Die EP-A-0098677 offenbart die Bildung von Dinitrobenzophenonen durch Nitrierung von 1,1-Diphenylethan, welches durch ein solches Alkylierungsverfahren erhältlich ist. Außerdem offenbart die US-A-4111824 die Verwendung einer spezifischen Fraktion der Alkylierungsprodukte, die einen hohen Anteil an 1,1-Diphenylethan enthält, als dielektrisches Material.
Auch ein Verfahren zur Oxidation von 1,1-Diphenylethylen unter Bildung von Benzophenonen ist aus Chemical Abstracts, Vol. 91, Nr. 15, Oktober 1979, Seite 593, Abstrakt Nr. 123560u bekannt. Es wird jedoch kein Hinweis im Hinblick auf die Selektivität dieser Methode gegeben, wenn substituierte 1,1-Diphenylethylene, die Alkylseitenketten an den aromatischen Ringen haben, oxidiert werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Synthese von hochreinem 3-Ethylbenzophenon aus spezifischen Materialien zu niedrigen Kosten zur Verfügung zu stellen.
Gemäß der Erfindung wird Benzol zunächst mit Ethylen mit Hilfe eines Alkylierungskatalysators alkyliert, um ein Alkylierungsprodukt herzustellen, das hauptsächlich aus nicht umgesetztem Benzol, Ethylbenzol, Polyethylbenzolen und schwereren Nebenprodukten besteht. Dann wird eine Destillation durchgeführt, wobei eine Fraktion, die einen Temperaturbereich der Siedepunkte von 275 bis 310ºC (bezogen auf Atmosphärendruck) hat, aus dem Alkylierungsprodukt gewonnen wird. Die gewonnene Fraktion wird danach in Gegegenwart eines Dehydrierungskatalysators bei einer Temperatur im Bereich von 200 bis 700ºC dehydriert, und nach der Oxidation in flüssiger Phase wird dann ein Destillationsvorgang durchgeführt, wobei hochreines 3-Ethylbenzophenon (nachstehend einfach als EBP bezeichnet) hergestellt wird.
Das Ausgangsmaterial für die vorliegende Erfindung ist ein Nebenproduktöl, das heißt, ein Gemisch von verschiedenen Verbindungen, deren chemische Strukturen nicht bekannt sind, und es wurde daher noch nicht als Material für eine chemische Reaktion angewendet.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Zur Herstellung eines Styrolmonomeren für Polystyrol durch Dehydrierung von Ethylbenzol wurde in industriellem Maßstab ein Verfahren in weitem Umfang durchgeführt, bei dem Benzol mit Ethylen unter Bildung von Ethylbenzol alkyliert wird.
Bei der Herstellung von Ethylbenzol wird Benzol zuerst mit Ethylen in Gegenwart eines Alkylierungskatalysators alkyliert, wobei ein Alkylierungsprodukt hergestellt wird, das hauptsächlich nicht umgesetztes Benzol, Ethylbenzol, Polyethylbenzole und schwerere Substanzen, einschließlich 1,1-(3-Ethylphenyl)-phenylethan (nachstehend als EPEA bezeichnet), enthält. In diesem Fall kann eine bekannte Methode zur Herstellung von Ethylbenzol, wie eine Flüssigphasen-Alkylierungsmethode oder eine Gasphasen- Alkylierungsmethode, angewendet werden. Ein praktisch geeignetes Molverhältnis von Benzol zu Ethylen kann im Bereich von 25:1 bis 2:1, vorzugsweise 10:1 bis 3:1, liegen. In der Flüssigphasen- Reaktion gehören zu brauchbaren Beispielen für die Alkylierungskatalysatoren Friedel-Crafts-Katalysatoren, wie Aluminiumchlorid, Aluminiumbromid und Organoaluminiumhalogenide, Lewis-Säuren, wie ZnCl&sub2;, FeCl&sub3; und BF&sub3;, denen ein Promotor zugesetzt ist, und Brönstedt-Säuren, wie Schwefelsäure, Sulfonsäuren und p-Toluolsulfonsäure. Der vorstehend erwähnte Alkylierungskatalysator kann in einer Menge von 0,002 bis 0,050 Gewichtsteil, vorzugsweise 0,005 bis 0,030 Gewichtsteil, bezogen auf das Gewicht des hergestellten Ethylbenzols, angewendet werden, und Benzol kann mit Ethylen im Temperaturbereich von 0 bis 175ºC, vorzugsweise 20 bis 150ºC, umgesetzt werden. Wenn die Reaktionstemperatur weniger als 0ºC beträgt, wird die Ausbeute von Ethylbenzol verschlechtert, und wenn sie mehr als 175ºC beträgt, sinkt die Ausbeute an Ethylbenzol ebenfalls ungünstigerweise aufgrund von Nebenreaktionen. Im Hinblick auf den Reaktionsdruck ist ein hoher Druck bevorzugt, weil er das Auflösen von Ethylen erleichtert, anwendbar und praktizierbar sind aber Drücke bis zu 100 bar (kg/cm²). Die geeignete Reaktionsdauer liegt gewöhnlich im Bereich von 10 Minuten bis 10 Stunden, vorzugsweise 20 Minuten bis 3 Stunden.
Bei der Gasphasen-Alkylierungsmethode können beispielsweise die Reaktanten bei einer Temperatur im Bereich von 250 bis 450ºC, vorzugsweise 300 bis 400ºC, unter einem Druck im Bereich von 28 bis 86 bar (28 bis 85 kg/cm²), vorzugsweise 43 bis 71 bar (42 bis 70 kg/cm²), in einer üblichen Raumgeschwindigkeit über einen geeigneten Alkylierungskatalysator geleitet werden, in welchem Phosphorsäure in Diatomeenerde, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid oder Aluminiumsilicat eingelagert ist.
Als Ergebnis einer solchen Reaktion wird ein Alkylierungsprodukt hergestellt, das hauptsächlich aus nicht umgesetzten Benzol, dem gewünschten Ethylbenzol, Polyethylbenzolen und schwereren Substanzen besteht. Erforderlichenfalls kann der Alkylierungskatalysator, der dem Alkylierungsprodukt zugemischt ist, aus diesem entfernt werden. Wenn beispielsweise Aluminiumchlorid als Alkylierungskatalysator verwendet wird, kann das Alkylierungsprodukt einem Absetztank zugeführt werden, in welchem der verwendete Aluminiumchlorid-Katalysator ausgefällt und entfernt werden kann. Erforderlichenfalls kann der abgetrennte Katalysator in das Reaktionssystem zurückgeführt und dort wiederverwendet werden. Das verbleibende Alkylierungsprodukt wird andererseits mit Wasser gewaschen und dann neutralisiert.
Danach wird die Destillation durchgeführt, wobei die Ausgangsmaterialfraktion der vorliegenden Erfindung, die einen Temperaturbereich der Siedepunkte von 275 bis 310ºC (bezogen auf Atmosphärendruck) hat, aus dem Alkylierungsprodukt, das hauptsächlich aus nicht umgesetztem Benzol, Ethylbenzol, Polyethylbenzolen und schwereren Substanzen besteht, gewonnen wird.
Bei diesem Gewinnungsverfahren wird das Alkylierungsprodukt unter normalem bis vermindertem Druck destilliert, wobei nicht umgesetztes Benzol (Siedepunkt 80ºC), Ethylbenzol (Siedepunkt 136ºC) und Polyethylbenzole (Siedepunkte 176 bis 250ºC) abdestilliert werden und somit die schwereren Substanzen erhalten werden. Die letzteren werden weiter destilliert, wobei die erfindungsgemäße Ausgangsmaterialfraktion gebildet werden kann. Alternativ ist auch die direkte Destillation des Alkylierungsprodukts möglich und erlaubt die Herstellung der gewünschten Ausgangsmaterialfraktion für die vorliegende Erfindung. Jedes dieser Gewinnungsverfahren kann gewählt werden.
Die Destillation kann vorzugsweise unter einem verminderten Druck von 0,133 bar (100 mm Hg) oder weniger unter Verwendung von einer oder von mehreren Kolonnen durchgeführt werden, in deren jeder die Zahl der theoretischen Trennböden 5 oder mehr, vorzugsweise 10 oder mehr, beträgt.
Mittels einer solchen Destillation kann als erfindungsgemäße Ausgangsmaterialfraktion die Fraktion, die einen Temperaturbereich von Siedepunkten von 275 bis 310ºC hat (bezogen auf Atmosphärendruck) aus dem vorstehend erwähnten Alkylierungsprodukt gewonnen werden. Wenn eine Fraktion mit einem Siedepunkt von mehr als 310ºC verwendet wird, hat das als gewünschte Substanz gebildete EBP schlechte Reinheit, und seine Ausbeute wird in unerwünschter Weise vermindert. Infolgedessen ist es wichtig, Sorge zu tragen, daß die Ausgangsmaterialfraktion gemäß der Erfindung im wesentlichen keine Komponenten mit Siedepunkten von mehr als 310ºC enthält. Wenn umgekehrt Komponenten mit Siedepunkten von weniger als 275ºC darin enthalten sind, wird die Ausbeute an EBP, der erfindungsgemäßen Substanz, in ungünstiger Weise vermindert.
Die Ausgangsmaterialfraktion gemäß der Erfindung enthält 1,1- (3-Ethylphenyl)-phenylethan (nachstehend als EPEA bezeichnet), dessen Siedepunkt noch nicht bekannt ist. Selbst wenn der Siedepunkt der Materialfraktion gefunden und bekannt wird, ist die letztere natürlich verschieden von dem Multikomponenten-System mit dem Temperaturbereich bei der Destillation. Durch die Erfinder der vorliegenden Anmeldung wurde bestätigt, daß 1,1-(2-Ethylphenyl)- phenylethan, welches ein Orthoisomeres von EPEA ist, einen Siedepunkt extrem nahe dem des EPEA hat, somit ist seine Abtrennung von EPEA durch Rektifikation absolut unmöglich. Aus diesem Grund muß das Vorliegen des Orthoisomeren in dem Material so weit wie möglich vermieden werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch vorteilhaft und zweckmäßig, weil die Ausgangsmaterialfraktion gemäß der Erfindung praktisch kein Orthoisomeres enthält. Außerdem wurde bestätigt, daß 1,1-(4-Ethylphenyl)-phenylethan, welches das Paraisomere von EPEA ist, einen Siedepunkt in der Nähe des Siedepunktes von EPEA hat.
Es ist daher möglich, ein Verfahren so durchzuführen, daß das Vorliegen des Paraisomeren in der erfindungsgemäßen Materialfraktion verhindert wird, wenn dies auch schwierig ist. Selbst wenn jedoch eine solche Fraktion in einem Siedebereich, in dem das Paraisomere enthalten ist, als Ausgangsmaterialfraktion gemäß der Erfindung verwendet wird, kann das gewünschte EBP nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in hoher Reinheit erhalten werden. Infolgedessen kann das Paraisomere, welches, wie oben beschrieben, schwierig aufzuarbeiten ist, in der erfindungsgemäßen Materialfraktion enthalten sein. Dies ist ein vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung.
Darüber hinaus enthält die Ausgangsmaterialfraktion gemäß der Erfindung, zusätzlich zu dem EPEA, zahlreiche komplizierte Kohlenwasserstoff-Verbindungen, wie Polyalkylbenzole, deren Siedepunkte dem des EPEA äußerst nahe sind. Es ist schwierig, die korrekten chemischen Strukturen dieser Verbindungen aufzuklären, und ihre Art und Zusammensetzung sind in der Ausgangsmaterialfraktion nicht konstant, da sie Nebenprodukte darstellen. Es ist festzustellen, daß es absolut schwierig ist, diese Verbindungen davon abzutrennen. Der Grund, daß die vorstehend angegebene Materialfraktion noch nicht als Ausgangsmaterial für eine chemische Reaktion verwendet wurde, liegt darin, daß die Fraktion aus extrem zahlreichen Arten von Verbindungen besteht.
Die Materialfraktion gemäß der Erfindung wird danach bei einer Reaktionstemperatur von 200 bis 700ºC in Gegegenwart eines Dehydrierungskatalysators dehydriert. Diese Dehydrierung ermöglicht die Herstellung von Olefinen, wie 1,1-(3-Ethylphenyl)-phenylethylen (danach zweckmäßig als EPEL bezeichnet) und dergleichen. EPEL, welches so hergestellt werden kann, ist eine neue Verbindung, die am Ende der Literatur erwähnt wird.
Die Dehydrierungsreaktion gemäß der Erfindung kann durch eine bekannte Flüssigphasen-Reaktion oder Gasphasen-Reaktion erfolgen, im allgemeinen ist jedoch die letztere wegen ihrer kurzen Dauer stärker bevorzugt.
Als Dehydrierungskatalysator kann jeder beliebige verwendet werden, vorausgesetzt, daß er die Dehydrierung einer aromatischen Alkylverbindung zu einem aromatischen Alken verursacht, und zu Beispielen für Dehydrierungskatalysatoren gehören einfache Substanzen, wie Eisen, Platin, Palladium, Molybdän, Vanadium, Aluminium, Nickel, Chrom, Zink, Wolfram, Kupfer, Cer, Thorium, Lanthan, Neodym, Yttrium, Thulium, Erbium und Praseodym, deren Oxide und Gemische davon. Bevorzugte Dehydrierungskatalysatoren sind Katalysatoren der Eisenoxid-Reihe und der Chromoxid-Aluminiumoxid-Reihe.
Die Reaktionstemperatur für die Dehydrierung kann beliebig innerhalb des Bereiches von 200 bis 700ºC in Übereinstimmung mit dem verwendeten Katalysator und der Reaktionsphase gewählt werden, und beispielhaft kann im Fall einer Gasphasen-Reaktion die Reaktion im Temperaturbereich von 300 bis 700ºC, vorzugsweise 350 bis 500ºC, durchgeführt werden. Wenn die Reaktionstemperatur der Dehydrierung niedriger als 200ºC ist, fällt die Dehydrierungsrate ab, und die Ausbeute der erfindungsgemäß angestrebten Verbindung sinkt; wenn sie höher als 700ºC ist, steigt die Bildung von Nebenprodukten an, und die Ausbeute sinkt ebenfalls in nachteiliger Weise ab. Die Zuführungsrate (SV) der Materialien kann 0,5 bis 10 Stunden&supmin;¹ oder dergleichen betragen. Ferner liegt der Reaktionsdruck im allgemeinen im Bereich von vermindertem Druck bis 3 bar (kg/cm²) oder dergleichen.
Im Fall der Dehydrierung in der Gasphase werden die Materialien vorzugsweise mit einem inerten Gas, wie Wasserdampf, Stickstoff, gasförmiger Kohlensäure, einem Edelgas oder einem niederen Kohlenwasserstoff, wie Methan, Ethan oder Propan, verdünnt, um das Verkoken zu verhindern und um das Absinken des Partialdrucks der Materialfraktion zu vermeiden und somit die Ausbeute zu verbessern. Das besonders bevorzugte Gas für die Verdünnung ist Wasserdampf.
Nach der Dehydrierung wird gekühlt und gewünschtenfalls die Abtrennung des Verdünnungsgases durchgeführt. Danach wird die EPEL enthaltende Fraktion mit Hilfe des folgenden Verfahrens der Oxidation unterzogen.
Für das nachfolgende Oxidationsverfahren ist es keinesfalls erforderlich, EPEL selbst nach der Dehydrierung zu isolieren, beispielsweise durch Extraktion. (Die Isolierung kann selbst nicht mit Hilfe irgendeiner Destillation erreicht werden.) Daher werden die nicht umgesetzten Bestandteile, die nicht dehydriert worden sind, und die von EPEL verschiedenen Olefine direkt als Gemisch dieser dem nachfolgenden Oxidationsverfahren unterworfen. Auch im Fall eines solchen Gemisches ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die vorteilhafte Herstellung von EBP in hoher Reinheit. Erforderlichenfalls können jedoch flüchtigere Komponenten, die durch Zersetzungsreaktionen infolge des Dehydrierungsverfahrens gebildet worden sind, und schwerere Komponenten, die durch thermische Polymerisationsreaktionen in demselben Verfahren gebildet worden sind, durch Destillation aus dem Gemisch abgetrennt werden.
Die Flüssigphasen-Oxidationsmethoden gemäß der Erfindung umfassen eine Oxidation mit molekularem Sauerstoff in Gegenwart oder Abwesenheit eines Metall-Oxidationskatalysators und eine andere Oxidation unter Verwendung eines Oxidationsmittels, wie eines Permanganats, eines Chromats, von Bleitetraacetat, eines Periodats, von Rutheniumtetroxid, Osmiumtetroxid, Wasserstoffperoxid, Ozon oder deren Gemischen.
Die Oxidation mit molekularem Sauerstoff ist äußerst einfach und kann ohne jeden Katalysator erfolgen, die Reaktionsrate der Oxidation kann jedoch erhöht werden, wenn ein Katalysator angewendet wird.
Zu Beispielen für Katalysatoren, die bei der Oxidation mit Hilfe von molekularem Sauerstoff angewendet werden, gehören Salze von Metallen der Gruppen VI-b, VII-b und VIII des Periodensystems der Elemente, wie Chrom, Mangan, Wolfram, Molybdän, Platin, Palladium, Cobalt, Nickel, Eisen, Rhodium und Ruthenium, und Gemische dieser. Insbesondere bevorzugt werden die Salze von Cobalt, Eisen, Mangan und Chrom. Unter den Salzformen werden die Naphthenate bevorzugt. Eine geeignete Menge des verwendeten Katalysators liegt beispielsweise im Bereich von 0,05 bis 10 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der Ausgangsmaterialfraktion. Der erwähnte molekulare Sauerstoff kann in Form von reinem Sauerstoff, Luft oder eines Gemisches aus reinem Sauerstoff und einem anderen, inerten Gas dem Reaktionssystem zugeführt werden.
Die Reaktionstemperatur bei der Oxidation mit molekularem Sauerstoff beträgt 30 bis 250ºC, vorzugsweise 50 bis 200ºC. Wenn die Reaktionstemperatur weniger als 30ºC ist, wird die Reaktionsrate merklich erniedrigt, wenn sie mehr als 250ºC beträgt, ist die Selektivität für das gewünschte EBP merklich erniedrigt, und demnach sind beide vorstehend erwähnten Fälle nicht bevorzugt.
Die Druckbedingungen bei der Oxidation mit molekularem Sauerstoff sind nicht besonders eingeschränkt, und der Druck kann im Bereich von Atmosphärendruck bis 51 bar (50 kg/cm²) gewählt werden.
Außerdem kann auch ein inertes Lösungsmittel verwendet werden, normalerweise kann die gewünschte Oxidation jedoch ohne inertes Lösungsmittel erreicht werden, indem der molekulare Sauerstoff in das ölige Material eingeleitet wird.
Bei der Oxidation mit Hilfe der vorstehend erwähnten Oxidationsmittel, wie Permanganat, ist es jedoch bevorzugt, ein inertes Lösungsmittel zu verwenden, um die Kontaktwirksamkeit mit dem Oxidationsmittel zu verbessern. Zu Beispielen für solche inerte Lösungsmittel gehören Wasser, Aceton, Alkohole, wie t-Butylalkohol und dergleichen, Eisessig, Essigsäure, Isooctan, Benzol, Chloroform und Pyridin, und Gemische dieser.
Konkrete Beispiele für die vorstehend erwähnten Oxidationsmittel umfassen Kaliumpermanganat, Chromtrioxid, Natriumdichromat, Natriumperiodat, Kaliumperiodat, Bleitetraacetat, Rutheniumtetraacetat, Osmiumtetraacetat, Wasserstoffperoxid und Ozon sowie Gemische dieser. Die bevorzugten Oxidationsmittel sind Permanganate, Chromate und Ozon.
Bezüglich der Menge des Oxidationsmitttels, wie eines Permanganats, ist mindestens ein Äquivalent, vorzugsweise 1,5 Äquivalente oder mehr, bezogen auf die Materialfraktion, erforderlich. Der obere Grenzwert dieser Menge ist nicht speziell eingeschränkt, normalerweise ist jedoch eine Menge von mehr als 10 Äquivalenten bloß unwirtschaftlich und daher nicht zu bevorzugen. Die Reaktionstemperatur bei der Oxidation mit dem Oxidationsmittel liegt im Bereich von 0 bis 200ºC, vorzugsweise 30 bis 150ºC. Wenn die Reaktionstemperatur weniger als 0ºC beträgt, schreitet die Reaktion nicht fort, wenn sie mehr als 200ºC beträgt, werden Nebenprodukte gebildet, wodurch eine nachteilige, bemerkenswerte Verschlechterung der Ausbeute an EBP verursacht wird.
Olefine, wie EPEL, erleiden durch die erfindungsgemäße Oxidation eine oxidative Spaltung an einer oder mehreren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen, die in den Olefinen vorhanden sind.
Nach der Oxidation werden erforderlichenfalls das verwendete Oxidationsmittel, das Oxidationslösungsmittel und der Oxidationskatalysator durch Filtration oder dergleichen abgetrennt, alternativ wird das Reaktionsgemisch mit einem organischen Lösungsmittel, wie Benzol, Ethylacetat oder Chloroform, extrahiert, um das in der Dehydrierung oder Oxidation angewendete Lösungsmittel zu entfernen, und es wird eine übliche Destillation dann durchgeführt, wobei hochreines EBP gewonnen wird.
Bei diesem Destillationsverfahren kann hochreines EBP hergestellt werden, wenn das EBP als Fraktion mit dem Siedebereich von 310ºC bis nicht mehr als 340ºC (bezogen auf Atmosphärendruck), vorzugsweise 320 bis 333ºC, gewonnen wird.
Selbst wenn das Paraisomere des EPEA in der Ausgangsmaterialfraktion gemäß der Erfindung enthalten ist, können darüber hinaus davon stammende Dehydrierungsprodukte und deren Oxide in einfacher Weise durch den Destillationsvorgang zur Gewinnung der das genannte EBP enthaltenden Fraktion abgetrennt werden, und infolgedessen kann hochreines EBP erhalten werden.
Wie vorstehend ausführlich erläutert, ist die Ausgangsmaterialfraktion gemäß der Erfindung die spezifische Fraktion, die durch Alkylierung von Benzol mit Ethylen gebildet wird, und daher kann das gewünschte EBP zu sehr niedrigen Kosten hergestellt werden. Da außerdem die mit Hilfe der speziellen Herstellungsmethode hergestellte Fraktion als Ausgangsmaterial verwendet wird, kann EBP mit hoher Reinheit erhalten werden, welches kein Ortho- und Para-Isomeres enthält.
Da die Ausgangsmaterialfraktion gemäß der Erfindung zahlreiche Kohlenwasserstoffe enthält, deren chemische Strukturen nicht bekannt sind, kann nicht vorhergesehen werden, wie diese Komponenten sich in bestimmten Reaktionen verhalten. Außerdem können diese Komponenten mit unbekannter Struktur selbst durch Rektifikationstechniken nicht abgetrennt werden.
Im Hinblick auf die Tatsache, daß die Dehydrierung und die nachfolgende Oxidationsreaktion gemäß der Erfindung die Herstellung von hochreinem EBP ermöglichen, kann angenommen werden, daß die Komponenten unbekannter Struktur in der Ausgangsmaterialfraktion kaum an den Reaktionen teilnehmen oder in andere Verbindungen umgewandelt werden, die durch die nachfolgende Destillation abgetrennt werden. Erfindungsgemäß kann daher hochreines EBP aus einer spezifischen Fraktion erhalten werden, die zahlreiche Komponenten enthält, deren chemische Struktur nicht bekannt ist, und die nicht durch Destillaton getrennt werden können.
Die Erfindung wird nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben, diese sollen jedoch den Umfang der Erfindung nicht einschränken.

BEISPIELE

Versuch 1

In einem mit Rührer versehenen Reaktionsgefäß wurde bei einer Temperatur von 130ºC und bei einem Druck von 5 bar (4,9 kg/cm²) während einer Stunde in flüssiger Phase Benzol mit Ethylen bei einem Molverhältnis Benzol zu Ethylen von 9:1 in Gegenwart von Aluminiumchlorid in Kontakt gebracht, um das gesamte Ethylen umzusetzen. Die Menge des verwendeten Aluminiumchlorids betrug 0,0034 Gewichtsteil, bezogen auf das gebildete Ethylbenzol. Aluminiumchlorid wurde dann aus dem gebildeten Alkylierungsprodukt entfernt, und die Analyse wurde mit Hilfe von GC durchgeführt. Aufgrund der analytischen Ergebnisse wurde gefunden, daß darin 49,0 Gew.% Benzol, 32,9 Gew.% Ethylbenzol, 17,5 Gew.% Polyethylbenzole und 0,5 Gew.% schwerere Substanzen vorhanden waren. Das Alkylierungsprodukt wurde dann zur Gewinnung von Benzol, Ethylbenzol und Polyethylbenzolen destilliert, so daß schwerere Substanzen in einer Menge von 0,014 Gewichtsteil, bezogen auf das gebildete Ethylbenzol, erhalten wurden. Diese schwereren Substanzen wurden einer weiteren Destillation unterworfen, wobei eine Fraktion mit Siedepunkten von 280 bis 310ºC (bezogen auf Atmosphärendruck) erhalten wurde, und die gebildete Fraktion wurde dann durch GC analysiert. Aufgrund der analytischen Ergebnisse wurde gefunden, daß die Fraktion aus 76 Gew.% EPEA, 6 Gew.% des Para-Isomeren von EPEA und zum restlichen Anteil aus Polyalkylbenzolen und verschiedenen anderen Kohlenwasserstoffen bestand.
Die vorerwähnte Destillation wurde bei einem verminderten Druck von 6,7 x 10&supmin;³ bar (5 mm Hg) durchgeführt, wobei die Anzahl der theoretischen Trennböden 15 betrug.
In der vorstehend erwähnten Materialfraktion konnte EPEA selbst durch GC-Analyse unter Verwendung von Kapillarsäulen analysiert werden. EPEA als solches konnte selbst durch die Rektifikation nicht von den anderen, in der vorstehend erwähnten Materialfraktion vorhandenen Komponenten abgetrennt werden, da die anderen Komponenten Siedepunkte nahe oder gleich dem des EPEA haben.
Ein Dehydrierungskatalysator der Eisenoxid-Reihe (Handelsname 64C, Nissan Girdler Co., Ltd.) mit einem Gehalt an Chromoxid und Aluminiumoxid wurde so zubereitet, daß sein Korndurchmesser 0,5 bis 1 mm betrug, und ein rostfreies Rohr mit einem Innendurchmesser von 10 mm und einer Länge von 60 cm wurde mit dem so hergestellten Dehydrierungskatalysator gefüllt. Die vorerwähnte Fraktion wurde in einer Rate von 40 ml/h zusammen mit Wasser von 40 ml/h bei einer Temperatur von 400ºC unter Atmosphärendruck über ein Vorheizrohr durch die Katalysatorschicht geleitet, wobei die Dehydrierung durchgeführt wurde. Das Reaktionsprodukt wurde dann auf Raumtemperatur gekühlt, wonach eine Gas-Flüssigphasen-Trennung erfolgte. Die gebildete organische Schicht wurde dann der GC- Analyse unterworfen, um die Reaktivität und Selektivität zu gewährleisten. Die analytischen Ergebnisse zeigten an, daß das Reaktionsprodukt aus 26 Gew.% EPEL, 2 Gew.% des Para-Isomeren von EPEL, 49 Gew.% nicht umgesetztem EPEA, 4 Gew.% des Para-Isomeren von EPEA und 19 Gew.% nicht identifizierter Substanzen bestand. Es kann somit festgestellt werden, daß die so behandelte Fraktion einen hohen Anteil des Dehydrierungsprodukts EPEL enthält. Diese Fraktion wurde dann ohne Reinigung in die Oxidationsreaktion eingesetzt.
Außerdem wurde das in der dehydrierten Fraktion enthaltene EPEL mit gesondert synthetisiertem EPEL im Hinblick auf die analytischen Ergebnisse mit Hilfe von GC, IR und dergleichen verglichen.

Synthese von 1,1-(3-Ethylphenyl)-phenylethanol

In einen mit einem Rückflußkühler und einem Rührer ausgestatteten 2-Liter-Kolben wurden 50 ml Ether, der mit metallischem Natrium getrocknet worden war, und 28 g (1,15 mol) metallisches Magnesium gegeben. Unter Rühren des gebildeten Gemisches bei Raumtemperatur wurden 500 ml einer trockenen Etherlösung, die 160 g (1,02 mol) Brombenzol enthielt, nach und nach tropfenweise während 2 Stunden zu dem gebildeten Gemisch gegeben. Die Reaktionstemperatur wurde bei 35ºC gehalten. Nach Beendigung des Zutropfens wurde das Rühren bei 35ºC während 1 Stunde fortgesetzt. Dann wurden 500 ml einer trockenen Etherlösung, die 148 g (1,00 mol) m-Ethylacetophenon enthielt, allmählich tropfenweise während 2 Stunden zugesetzt, und weiteres Rühren wurde bei 35ºC während 1 Stunde durchgeführt. Nachdem die gebildete Reaktionslösung in Eiswasser gegossen worden war, wurde durch Trennung der Lösungen eine Etherschicht gewonnen, die letztere wurde unter vermindertem Druck abdestilliert, wobei 1,1-(3-Ethylphenyl)-phenylethanol erhalten wurde. Dieser Alkohol konnte direkt ohne zusätzliche Reinigung in die nachfolgende Verfahrensstufe eingesetzt werden, da die Dehydrierung relativ leicht durch Erhitzen oder dergleichen erfolgt.

Synthese von 1,1-(3-Ethylphenyl)-phenylethylen

In einen mit einem Tropftrichter ausgestatteten 500-ml- Dreihalskolben wurden 20 g Kaliumhydrogensulfat gegeben, wonach unter vermindertem Druck auf 230 bis 240ºC erhitzt wurde. Dann wurde der gemäß dem vorhergehenden Absatz hergestellte Alkohol tropfenweise durch den Tropftrichter zugefügt. Dabei wurde der Alkohol zu einem Olefin dehydratisiert, welches sofort abdestilliert und in einer äußeren Vorlage gewonnen wurde. Aus dem so gewonnenen Produkt wurde Wasser abgetrennt, und es wurde eine Vakuum-Destillation durchgeführt, wobei 150 g EPEL in einer Ausbeute von 72% erhalten wurden. Die Analysenergebnisse des Produktes sind wie folgt:
Siedepunkt: 172 bis 174ºC / (3 mm Hg) 4 x 10&supmin;³ bar IR (Substanz) cm&supmin;¹:
3060, 3040, 2960, 1600, 1490, 890, 800, 770, 700 ¹H-NMR (CCl&sub4;, δppm):
6,80 bis 7,60 (9H, Multiplett)
5,35 (2H, Singulett)
2,40 bis 2,85 (2H, Quadruplett)
1,05 bis 1,40 (3H, Triplett)
Elementaranalyse (als C&sub1;&sub6;H&sub1;&sub6;):
Berechnete Werte: C = 92,31%, H = 7,69%
Gefundene Werte: C = 92,33%, H = 7,67%

Versuch 2

In einem mit einem Rührer versehenen Reaktionsgefäß wurde bei einer Temperatur von 130ºC und einem Druck von 5 bar (4,9 kg/cm²) in flüssiger Phase während 1 Stunde Benzol mit Ethylen in einem Molverhältnis von Benzol zu Ethylen von 9:1 in Gegenwart von Aluminiumchlorid in Kontakt gebracht, um das gesamte Ethylen umzusetzen. Die Menge des verwendeten Aluminiumchlorids betrug 0,0034 Gewichtsteile, bezogen auf das gebildete Ethylbenzol. Das Aluminiumchlorid wurde dann aus dem gebildeten Alkylierungsprodukt entfernt, und die Analyse durch GC wurde durchgeführt. Anhand der analytischen Ergebnisse wurde festgestellt, daß darin 49,0 Gew.% Benzol, 32,9 Gew.% Ethylbenzol, 17,5 Gew.% Polyethylbenzole und 0,5 Gew.% schwerere Substanzen enthalten waren. Das Alkylierungsprodukt wurde dann zur Gewinnung von Benzol, Ethylbenzol und Polyethylbenzolen destilliert, so daß die schwereren Substanzen in einer Menge von 0,014 Gewichtsteil, bezogen auf das gebildete Ethylbenzol, erhalten wurden. Diese schwereren Substanzen wurden einer weiteren Destillation unterworfen, wobei eine Fraktion mit Siedepunkten von 290 bis 305ºC (bezogen auf Atmosphärendruck) gebildet wurde. Die gebildete Fraktion wurde dann mittels GC analysiert. Anhand der analytischen Ergebnisse wurde gefunden, daß die Fraktion aus 82 Gew.% EPEA und zum restlichen Anteil aus Polyalkylbenzolen und verschiedenen anderen Kohlenwasserstoffen bestand.
Die vorerwähnte Destillation wurde bei vermindertem Druck von 6,7 x 10&supmin;³ bar (5 mm Hg) durchgeführt, wobei die Anzahl der theoretischen Trennböden 15 war.
Ein Dehydrierungskatalysator der Eisenoxid-Reihe (Handels-name 64C, Nissan Girdler Co., Ltd.) mit einem Gehalt an Chromoxid und Aluminiumoxid wurde so zubereitet, daß er einen Korndurchmesser von 0,5 bis 1 mm hatte, und ein rostfreies Rohr mit einem Innendurchmesser von 10 mm und einer Länge von 60 cm wurde dann mit dem so zubereiteten Dehydrierungskatalysator gefüllt. Die vorerwähnte Fraktion wurde über ein Vorheizrohr in einer Rate von 40 ml/h zusammen mit Wasser von 40 ml/h bei einer Temperatur von 400ºC unter Atmosphärendruck durch die Katalysatorschicht geleitet, wobei die Dehydrierung durchgeführt wurde. Das Reaktionsprodukt wurde dann auf Raumtemperatur abgekühlt und nachfolgend eine Gas- Flüssigphasen-Trennung durchgeführt. Die gebildete organische Schicht wurde danach der GC-Analyse unterworfen, um die Reaktivität und Selektivität sicherzustellen. Die Analysenergebnisse zeigten an, daß das Reaktionsprodukt aus 28 Gew.% EPEL, 53 Gew.% nicht umgesetztem EPEA und 19 Gew.% nicht identifizierten Substanzen bestand, Es läßt sich somit wohl sagen, daß die so behandelte Fraktion einen hohen Anteil des Dehydrierungsprodukts EPEL enthält. Diese Fraktion wurde dann ohne Reinigung in die Oxidationsrreaktion eingesetzt.

Versuche 3 bis 6

Eine Dehydrierungsreaktion wurde in gleicher Weise wie in Versuch 2 durchgeführt, mit der Abänderung, daß die Temperaturen der Dehydrierung und die zugeführten Wassermengen verändert wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Versuch Nr. Reaktionstemperatur (ºC) Wassermenge (ml/h) Zusammensetzung der Produkte (Gew.-%) unbekannt

Versuch 7

In ein mit einem Rührer versehenes 200-ml-Reaktionsgefäß wurden 72 g der EPEL enthaltenden Fraktion, die in Versuch 1 hergestellt worden war, und 0,04 g Cobaltnaphthenat gegeben, und die Reaktionstemperatur wurde auf 100ºC eingestellt. Reiner Sauerstoff wurde dann in einer Zuführungsrate von 100 ml/min bei Atmosphärendruck während 10 Stunden eingeleitet. Das Reaktionsprodukt wurde danach auf Raumtemperatur abgekühlt, und der verbrauchte Katalysator wurde daraus entfernt. Danach wurde die Analyse durch GC durchgeführt, deren Ergebnisse die Tatsache anzeigten, daß die Umsetzung von EPEL 97% betrug und die Selektivität der Umsetzung von EPEL in EBP 89% betrug. Dieses Reaktionsgemisch wurde dann destilliert, wobei 14 g der Fraktion von 320 bis 333ºC (bezogen auf Atmosphärendruck) erhalten wurden. Gemäß der Analyse durch GC betrug die Reinheit von EBP 95%. Es ist festzustellen, daß die Stellungsisomeren des EBP, nämlich das Ortho- und Para-Isomere, darin kaum vorhanden waren.

Versuch 8

Die Verfahrensweise von Versuch 7 wurde mit der Abänderung wiederholt, daß 0,04 g Eisennaphthenat anstelle von Cobaltnaphthenat verwendet wurde. In diesem Fall betrug die Umwandlung von EPEL 86%, und die Selektivität der Umwandlung von EPEL in EBP betrug 87%.

Versuch 9

Die Verfahrensweise von Versuch 7 wurde mit der Abänderung wiederholt, daß Luft anstelle von reinem Sauerstoff mit 200 ml/min verwendet wurde. In diesem Fall betrug die Umwandlung von EPEL 72%, und die Selektivität der Bildung von EBP aus EPEL betrug 83%.

Versuch 10

In ein mit Rührer versehenes 500-ml-Reaktionsgefäß wurden 72 g der in Versuch 1 hergestellten EPEL enthaltenden Fraktion, 12,8 g Kaliumpermanganat und 120 ml Wasser gegeben, und die Reaktion wurde bei einer Reaktionstemperatur von 30ºC während 20 Stunden durchgeführt. In das gebildete Reaktionsgemisch wurden 120 ml Benzol gegossen, um die Extraktion durchzuführen, und nach der Abtrennung der Benzolschicht wurde das Benzol abdestilliert. Durch Analyse der gebildeten öligen Substanz mittels GC wurde gefunden, daß die Umwandlung von EPEL 35% betrug und die Selektivität für EBP 73% betrug. Diese ölige Substanz wurde dann destilliert, wobei 4,5 g einer Fraktion von 320 bis 333ºC (auf Atmosphärendruck bezogen) erhalten wurden. Mittels der GC-Analyse wurde festgestellt, daß die Reinheit des EBP 90% betrug. Es ist außerdem festzuhalten, daß das Ortho- und Para-Isomere, die Stellungsisomere des EBP darstellen, darin kaum enthalten waren.

Versuch 11

Unter Verwendung der in Versuch 7 gebildeten EPB enthaltenden Fraktion wurde Ketoprofen gemäß dem vorstehend erwähnten spanischen Patent synthetisiert.

Synthese von 3-(1-Bromethyl)-benzophenon

In ein mit Rückflußkühler und Rührer versehenes 200-ml- Reaktionsgefäß wurden 60 ml Tetrachlorkohlenstoff und 10 g des in Versuch 7 erhaltenen EBP-Destillats gegeben. Unter Rühren des gebildeten Gemisches bei Raumtemperatur wurden 8,6 g N-Bromsuccinimid und 0,14 g Benzoylperoxid zugefügt, und unter Rühren der Reaktionslösung wurde 8 Stunden lang gerückflußt. Nachdem die Reaktionslösung auf Raumtemperatur abgekühlt worden war, wurde das Succinimid abfiltriert, und Tetrachlorkohlenstoff wurde aus dem Filtrat unter vermindertem Druck abdestilliert. Die Daten des Spektrums des erhaltenen Produkts waren in Übereinstimmung mit denen von 3-(1-Bromethyl)benzophenon.

Synthese von 3-(1-Hydroxyethyl)-benzophenon

In einen Autoklaven wurden 100 ml Wasser und 3,3 g Calciumcarbonat sowie 10 g 3-(1-Bromethyl)-benzophenon gegeben, und es wurde 6 Stunden auf 120ºC erhitzt. Die resultierende Reaktionslösung wurde mit Benzol extrahiert, die gebildete Benzolschicht wurde dann mit wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet, wonach das Lösungsmittel abdestilliert wurde. Das gebildete Produkt hatte Spektraldaten, die identisch mit den von 3-(1-Hydroxyethyl)- benzophenon waren.

Synthese von Ketoprofen

In 50 ml wasserfreiem Ethanol, das 1,5 % Chlorwasserstoff enthielt, wurden 10 g 3-(1-Hydroxyethyl)-benzophenon gelöst, und dann wurde eine Lösung in wasserfreiem Ethanol, die 0,1 g [P(CH&sub3;)&sub3;]PdCl&sub2; enthielt, zugefügt. Diese Lösung wurde in einen Autoklaven gegeben und 5 Stunden lang in einer Atmosphäre von Kohlenmonoxid unter 50,7 bar (500 atm) 5 Stunden lang auf 95ºC erhitzt. Die Reaktionslösung wurde dann in ein mit Rückflußkühler und Rührer ausgestattetes 200-ml-Reaktionsgefäß gegeben und 5 ml konzentrierte Chlorwasserstoffsäure wurde zugefügt. Danach wurde 4 Stunden lang in einer Stickstoffatmosphäre gerückflußt. Zu der Reaktionslösung wurde dann Wasser zugesetzt, und die Extraktion wurde unter Verwendung von Ether durchgeführt. Die gebildete Etherschicht wurde mit Wasser gewaschen und dann mit einer fünfprozentigen wässrigen Lösung von Kaliumhydroxid extrahiert. Nachdem die Wasserschicht mit Chlorwasserstoffsäure angesäuert worden war, wurde die Extraktion wieder unter Verwendung von Ether durchgeführt. Die Etherschicht wurde dann mit Wasser gewaschen und mit wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet, und der Ether wurde unter vermindertem Druck abdestilliert. Die gewünschte α-(3- Benzoylphenyl)-propionsäure (Ketoprofen (Handelsname)) wurde durch Umkristallisation aus Benzol/Petrolether erhalten. Die Spektren und der Schmelzpunkt des so erhaltenen Ketoprofens waren die gleichen wie die einer authentischen Probe.

Versuch 12

Die in Versuch 1 erhaltene EPEL enthaltende Fraktion wurde in gleicher Weise wie in Versuch 7 oxidiert, mit der Abänderung, daß Cobaltnaphthenat als Oxidationskatalysator jeweils ersetzt wurde durch Mangannaphthenat, Chromnaphthenat und Nickelnaphthenat. Dabei wurden folgende Ergebnisse erzielt: Katalysator Umwandlung1) Selektivität2) Mangannaphthenat Chromnaphthenat Nickelnaphthenat 1) Umwandlung von EPEL 2) Selektivität der Umwandlung von EPEL in EBP
In allen Fällen hatten die Fraktionen von 320 bis 333ºC (bezogen auf Atmosphärendruck) etwa die gleiche Reinheit des EBP wie sie in Versuch 7 erhalten wurde.

Versuch 13

Die in Versuch 1 erhaltene EPEL enthaltende Fraktion wurde in gleicher Weise wie in Versuch 7 oxidiert, mit der Abänderung, daß die Oxidation in Abwesenheit eines Katalysators bei einer Oxidationstemperatur von 120ºC vorgenommen wurde.
Die Umwandlung von EPEL und die Selektivität der Umwandlung von EPEL in EBP betrugen 96% bzw. 88%.
In diesem Fall hatte die Fraktion von 320 bis 333ºC (bezogen auf Atmosphärendruck) etwa die gleiche Reinheit des EBP wie das in Versuch 7 erhaltene EBP.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von 3-Ethylbenzophenon in hoher Reinheit, welches die folgenden Schritte umfaßt: Alkylierung von Benzol mit Ethylen mit Hilfe eines Alkylierungskatalysators unter Bildung eines alkylierten Produkts, welches hauptsächlich aus nicht umgesetztem Benzol, Ethylbenzol, Polyethylbenzolen und schwereren Nebenprodukten zusammengesetzt ist, Destillation des alkylierten Produkts, um daraus eine Fraktion mit Siedepunkten im Temperaturbereich von 275 bis 310ºC (bei Atmosphärendruck) zu gewinnen, Dehydrierung der gewonnenen Fraktion bei einer Reaktionstemperatur im Bereich von 200 bis 700ºC in Gegenwart eines Dehydrierungskatalysators, Oxidation dieser dehydrierten Fraktion in flüssiger Phase, und

Durchführung einer Destillation, um dadurch 3-Ethylbenzophenon, dargestellt durch Formel (I) zu gewinnen:

2. Verfahren zur Herstellung von 3-Ethylbenzophenon gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkylierung in einem Temperaturbereich von ungefähr 0 bis 175ºC in Gegenwart eines Alkylierungskatalysators durchgeführt wird, welcher Aluminiumchlorid enthält.

3. Verfahren zur Herstellung von 3-Ethylbenzophenon gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Oxidation mit molekularem Sauerstoff bei einer Reaktionstemperatur von 30 bis 250ºC in Gegenwart eines Oxidationskatalysators, welcher ein Metall, ausgewählt aus den Gruppen IV-b, VII-b und VIII des Periodensystems der Elemente enthält, oder ohne einen Oxidationskatalysator durchgeführt wird.

4. Verfahren zur Herstellung von 3-Ethylbenzophenon gemäß Anspruch 3, bei dem der Oxidationskatalysator unter den Naphthenaten des Chroms, Mangans, Wolframs, Molybdäns, Platins, Palladiums, Kobalts, Nickels, Eisens, Rhodiums und Rutheniums ausgewählt wird.

5. Verfahren zur Herstellung von 3-Ethylbenzophenon gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Oxidation mit einem Oxidationsmittel, welches ein Peroxid enthält, bei einer Reaktionstemperatur von 0 bis 200ºC in einem inerten Lösungsmittel durchgeführt wird.

6. Verfahren zur Herstellung von 3-Ethylbenzophenon gemäß Anspruch 5, bei dem das Oxidationsmittel unter einem Permanganat, einem Chromat, Bleitetracetat, einem Periodat, Rutheniumtetroxid, Osmiumtetroxid, Wasserstoffperoxid und Ozon ausgewählt wird.

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Dehydrierungskatalysator ein Eisenoxid-Serienkatalysator ist.