Synthese von Ethylenglykol-diacetat

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Phil
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Synthese von Ethylenglykol-diacetat

Beitrag von Phil »

Synthese von Ethylenglykol-diacetat
([111-55-7], EGDA, Glykoldiacetat, 1,2-Diacetoxyethan, 1,2-Ethandioldiacetat)

Die Herstellung von größeren Mengen von Glykolestern nach dieser Methode ist recht einfach, ergiebig und relativ harmlos.
Es kann aber auch so vorgegangen werden.

Geräte:
5 Liter-Reaktor mit Presto LH 85, KPG Rührer, Gasableitung, Thermosonde, Tropftrichter, KPG –Rührer Tropftrichter und Gasableitung.

Chemikalien:
Ethylenglykol
Essigsäureanhydrid
Toluol
Schwefelsäure
Kaliumcarbonat (Pottasche)
Natronlauge 50%
Ethylenglykol-diacetat

Sicherheitsdaten und Physikalische Daten
WGK Germany 1
Flash Point(C) 86 °C
refractive index n20/D 1.415(lit.)
bp 186-187 °C(lit.)
mp −41 °C(lit.)
density 1.128 g/mL at 25 °C(lit.)


Versuchsdurchführung:
Tag 1:
15:53 40 mol (4.083,6 g) Essigsäureanhydrid wird vorgelegt und auf 80 °C geheizt mit 16 g H2SO4
16:57 Heize auf 100 °C und tropfe langsam 20 mol (1.237,4 g) Glykol zu - exotherme Reaktion
17:37 alles zugegeben, Reaktionstemperatur nie höher als 122°C Mantel ca. 20 °C. Die Reaktion konnte gut gesteuert werden ohne Probleme.
18:20 Heizung aus, Produkt 98 °C.
23:06 Neutralisiere mit 1Kg Kaliumcarbonat, Temperatur steigt auf 30 °C

Tag 2:
08:30 pH 4,0 100g Carbonat zugegeben
15:15 pH 4,5 205g Carbonat zugegeben. Da in etwa fast 6 kg Carbonat verbraucht würden, neutralisiere ich mit 50% NaOH (ca. 1500 ml) Bis pH 8,0 unter Kühlen auf 20 °C
18:45 pH 8 erreicht

Tag 3:
16:30 Phasen getrennt, Wasser ist unten da viel Salz enthalten ist. 2000 ml Toluol wurden zugegeben, Wasche das Wasser mit Toluol um Produkt herauszulösen. Gute Phasentrennung, pH 7

Tag 4:
14:30 Trenne das Wasser ab und trockne Azeotrop, Mantel 120 °C Produkt 105 °C Siedebeginn.
16:40 ca. 60 ml Wasser abdestilliert, Mantel 140°C Produkt 123 °C
23:00 Heizung aus, da kein Wasser mehr übergeht

Tag 5:
09:15 Rotiere das Toluol ab. Das Toluol wird fraktionierend destilliert und auch das Ethylenglycoldiacetat. Beide Produkte werden über eine 600mm Spaltrohrkolonne fraktioniert, aus dem Toluol konnten noch 120 g Produkt erhalten werden.

Ausbeute:
Ausbeute 2.609,3 g (89,3% d. Th.)


Entsorgung:
Das salzhaltige, neutralisierte Wasser kann in die Kanalisation gegeben werden. Die Lösemittel werden aufgearbeitet oder entsorgt.


Erklärung:
Reaktionsgleichung:
Bild

Die Reaktion ist sehr schnell und gut durchführbar, Neutralisation geht trotz Lauge gut da in der Kälte gearbeitet wurde nur würde ich es umgekehrt machen zuerst NaOH dann Pottasche zugeben. Eventuell ist Ammoniak doch besser da es sanfter ist.


Bilder:
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Tempkontrolle


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Apparatur/Eduktezugabe


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Rührer bei der Arbeit


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Produktedurchmischung


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Pottaschezugabe


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Kristallbildung im Scheidetrichter


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Waschen mit Toluen


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Phasentrennung

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Phil
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Beitrag von Phil »

Das Produkt wird in der Lebensmittel und Aroma Industrie verwendet, allerdings weis ich nicht was damit gemacht wird, ja ich werde damit das 2-Chlorethylacetat herstellen, das wird dann weiter verarbeitet zu Oxiran.

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mgritsch
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Re: Synthese von ETHYLENGLYKOL-DIACETAT 111-55-7 Version 2

Beitrag von mgritsch »

Phil hat geschrieben:Die Herstellung von grösseren Mengen von Glykolestern nach dieser Methode ist recht einfach, ergiebig und relativ harmlos.
Es kann aber auch so vorgegangen werden. http://forum.lambdasyn.org/index.php/to ... ml#msg9544
Nice, wiedermal etwas im großen Maßstab :) Wofür kann man denn das Produkt brauchen (im Labor oder industriell; abgesehen von der Weiterverarbeitung zu 2-Chlorethylacetat ;) (was man wiederum wofür braucht?) )

Einfach ja, ergiebig... relativ. Die Ausbeute ist hoch aber vom Essigsäureanhydrid nutzt man nur die Hälfte des Moleküls. Da gefällt mir rein von der "Molekül-Ökonomie" her die Azeotrope Veresterung ein bisschen besser :)

23:06 Neutralisiere mit 1Kg Pottasche, Reaktion steigt auf 30°C
21.01.18
08:30 PH 4,0 100g Carbonat zugegeben
15:15 PH 4,5 205g Carbonat zugegeben
Da in etwa fast 6 kg Carbonat verbraucht wird, neutralisiere ich mit 50% NaOH
Bis PH 8,0 unter Kühlen auf bei 20°C
18:45 PH 8 erreicht
wenn du da mal die Reaktionsgleichung aufstellst:
Ethylenglykol + 2 Essigsäureanhydrid -> Ethylenglykoldiacetat + 2 Essigsäure
dann fällt auf dass da zuerst noch kein Wasser im Spiel ist, nur Essigsäure.

könnte man nicht an der Stelle schon Essigsäure abdestillieren (und anschließend den Ester) und auf die Weise das Produkt bereits erhalten? Mit einem leichten Überschuss Anhydrid sollte dann auch kein Verunreinigungs-Wasser oder un-umgesetztes Glykol übrig bleiben das einen nur wenig höheren Siedepunkt hat... aus Sicht der Ökonomie der Reaktion würde das den Einsatz von jeder Menge Carbonat sparen, evtl die nutzbare Essigsäure rückgewinnen und Toluol braucht man dann auch keines.

Dann nach:
2 Essigsäure + Kaliumcarbonat -> 2 Kaliumacetat + H2O + CO2
Wenn du das alles nur mit Carbonat neutralisierst dann bekommst du vor allem eine dicke Pampe an Salz mit wenig Wasser drin. Und es erfordern deine 40 mol Essigsäureanhydrid = 40 mol Essigsäure dann 20 mol Pottasche = 2.765g (da es wohl nicht 100%ig ist und evtl etwas Feuchte enthält sowie für nicht umgeseztes Anhydrid das mit dem Wasser hydrolysiert auch gerne eine Prise mehr), keine 6 kg.

Von der Formulierung her "6 kg Carbonat verbraucht wird" sagt "wird" für mich aus dass das so passiert ist. Ist es aber nicht, oder? Das wäre nur deine berechnete erwartete Menge gewesen, oder? Du hast ja nach knapp der Hälfte schon gestoppt und mit NaOH weitergemacht... also evtl eher "würde"... und 3 kg genügen :)
24.01.18
16:30 Phasen getrennt, Wasser ist unten, da viel Salz enthalten ist. Gebe 2000 ml Toluen dazu, Wasche das Wasser mit Toluen um Produkt heraus zu lösen. Gute Phasentrennung. PH 7
26.01.18
14:30 Trenne das Wasser ab und trockne Azeotrop, Mantel 120°C Produkt 105°C Siedebeginn.
16:40 ca. 60 ml Wasser abdest. Mantel 140°C Produkt 123°C
23:00 Heizung aus, da kein Wasser mehr übergeht
was hat den pH von 8 auf 7 gedrückt? Ist da noch un-umgeseztes Anhydrid hydrolysiert?
"Trenne das Wasser ab und trockne Azeotrop" -> meinst du damit dass du die Toluolphase mit Wasserbascheider destillierst bis kein Wasser mehr übergeht und somit das Produkt trocknest?
Was ist mit der wässrigen Phase (unten) passiert - wurde nach dem Waschen mit Toluol bereits verworfen oder ist damit noch etwas passiert? Sind da vielleicht noch die 10% Produkt drin die in der Ausbeute fehlen?
27:01.18
09:15 Rotiere das Toluol ab.
Das Toluol wird fraktionierend destilliert und auch das Ethylenglycoldiacetat.
Beide Produkte werden über eine 600mm Spaltrohrkolonne fraktioniert, aus dem Toluol konnte noch 120 g Produkt erhalten werden.
Finde ich erstaunlich dass mit dem Toluol beim Abrotieren so viel Ester mit übergegangen ist....

lg
Martin

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mgritsch
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Re: Synthese von ETHYLENGLYKOL-DIACETAT 111-55-7 Version 2

Beitrag von mgritsch »

Nachtrag:
Phil hat geschrieben: Versuchsdurchführung:
15:53 Essigsäureanhydrid wird vorgelegt und auf 80°C geheizt mit der H2SO4
Wie heizt du eigentlich diese Apparatur? Am Foto kann ich keine Vorrichtung dafür erkennen...
Erkenntnisse:
Die Reaktion ist sehr schnell und gut durchführbar, Neutralisation geht trotz Lauge gut da in der Kälte gearbeitet wurde nur würde ich
es umgekehrt machen zuerst NaOH dann Pottasche zugeben. Eventuell ist Ammoniak doch besser da es sanfter ist.
denkst du dass der pH zu hoch war und Produkt hydrolysiert wurde? Sonst ist K2CO3 sicher angenehmer handzuhaben (und vermutlich auch billiger) als NH3.
Ca. 2 liter 30%iges sollten erforderlich sein, evtl auch eine Frage des Volumens ob das gut geht?

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NI2
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Beitrag von NI2 »

Ist ein Doppelmantelreaktor mit Thermostat.
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mgritsch
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Beitrag von mgritsch »

Ah, deswegen siet er so dick aus :)

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Phil
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Beitrag von Phil »

Ich habe mir etwas zu spät auch überlegt ob es nicht besser gewesen währe die Essigsäure ab zu destillieren, das werde ich noch versuchen.
So könnte man sicher mit weniger Carbonat neutralisieren.
Ja ich habe mich verrechnet mit 6 Kg Carbonat. Blöd aber war.
Was den PH von 8 auf 7 reduzierte weis ich nicht. Das wasser habe ich noch werde es nicht mehr aufarbeiten sondern verwerfen, ist gut möglich dass da noch etwas Produkt drinn ist, es enthält auf jedenfall fasst kein Toluol mehr. Das Wasser wird der Verbrennung zugeführt.
Ich war auch sehr erstaunt dass beim Abrotieren so fiel produkt überging, das zeigt aber auch dass es sich lohnt abrotierte LM nochmals durch eine Kolonne mit Rücklaufteiler zu Destillieren.
Ich denke nicht dass das Produkt hydrolysiert wurde weil der Brechungsindex stimmt und ich auch rückstandsfrei destillieren konnte.
Mit Ammoniak ist ein vorteil dass es keine Ausfällungen giebt. Das Volumen kann man ja auch teilen. Bei einer anderen Estersynthese haben wir das mit Ammoniak gemacht und es gab keine Probleme.

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mgritsch
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Re: Synthese von Ethylenglykol-diacetat

Beitrag von mgritsch »

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