DE69205601T2

DE69205601T2 - Verfahren zur Herstellung von 3-Cyano-3,5,5-trimethylcyclohexanon.

Info

Publication number: DE69205601T2
Application number: DE69205601T
Authority: DE
Inventors: Koji Mobara-Shi Chiba-Ken Midorikawa; Toshiyasu Chosei-Gun Chiba-Ken Sato; Norio Chosei-Gun Chiba-Ken Takahashi; Hiroshi Mobara-Shi Chiba-Ken Takahoso
Original assignee: NIPPOH CHEMICALS
Current assignee: NIPPOH CHEMICALS
Priority date: 1991-03-05
Filing date: 1992-03-04
Publication date: 1996-04-11
Anticipated expiration: 2012-03-05
Also published as: US5179221A; JPH04279559A; EP0502707A1; EP0502707B1; DE69205601D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von 3-Cyano-3,5,5- trimethyl-cyclohexanon. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Verfahren zur Herstellung von 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon in stöchiometrischer Ausbeute durch Reaktion von Isophoron mit Cyanwasserstoff unter speziellen Bedingungen in Gegenwart eines quartären Ammoniumsalzes oder eines quartären Phosphoniumsalzes und einer basischen Verbindung.

Beschreibung des Standes der Technik:

3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon ist eine industriell nützliche und wichtige Verbindung, aus der durch Hydrieren und Aminieren 1-Amino-3-aminomethyl- 3,5,5-trimethyl-cyclohexan hergestellt werden kann, das als Härtungsmittel für Epoxydharze verwendet wird und weiterhin durch Isocyanisieren 3- Isocyanatomethyl-3,5,5-trimethyl-cyclohexyl-1-isocyanat zur Verwendung als Ausgangsmaterial für Polyurethanbeschichtungsmaterial hergestellt werden kann, wobei die Aufmerksamkeit besonders auf der Verwendung bei Automobilen, Pulverbeschichtungsmaterial, Qualitätselastomeren und Lederoberflächenbehandlungsmittel liegt.
Im Stand der Technik ist bekannt, 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon aus Isophoron und Cyanwasserstoff oder einem Cyanid als Ausgangsmaterial herzustellen. Durch das im J. Org. Chem., Vol. 13, Seiten 31-37 (1948) beschriebene Verfahren wird 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon beispielsweise in einer Ausbeute von 60 % durch eine einwöchige Reaktion von Isophoron mit Natriumcyanid bei normaler Raumtemperatur in einer gemischten Lösung aus Methanol, Wasser und Essigsäure hergestellt. Es ist indes einleuchtend, daß dieses Verfahren als kommerzieller Prozeß wenig geeignet ist, da es eine geringe Produktivität besitzt und eine zeitaufwendige Reaktion erfordert. Durch das in J. Am. Chem. Soc., Vol. 104, Nr. 23, Seiten 6449 und 6450 (1982) beschriebene Verfahren wird 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon in einer Ausbeute von 63 % hergestellt, wobei Isophoron mit t-Butylisocyanid in Gegenwart von Titantetrachlorid, das im wesentlichen in äquimolarer Menge zum Isophoron vorhanden ist, zur Reaktion gebracht wird. Dieses Verfahren besitzt nur eine geringe kommerzielle Brauchbarkeit, da es unter geringer Produktivität leidet und die Verwendung von teurem Rohmaterial erfordert.
Das westdeutsche Patent Nr. 1,085,871 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon durch Reaktion von Isophoron mit Cyanwasserstoff in einem polaren Lösungsmittel wie z.B. Dimethylacetamid in Gegenwart eines Alkalimetallsalzes als Katalysator. US-Patent Nr. 887,413 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von 3-Cyano-3,5,5-trimethylcyclohexanon durch Reaktion von Isophoron mit Kaliumcyanid in einem polaren Lösungsmittel wie Dimethylacetamid. Diese Verfahren sind ungeeignet, um zufriedenstellend als kommerzielle Verfahren zu dienen, da sie 3-Cyano-3,5,5- trimethyl-cyclohexanon nur in geringer Ausbeute von etwa 70 % ergeben und für eine übermäßig große Belastung bei der Wiedergewinnung des verbrauchten Lösungsmittels sorgen.
Weiterhin offenbart die japanische Patentveröffentlichung SHO 40(1965)-7486 ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von 3-Cyano-3,5,5-trimethylcyclohexanon bei dem zu dem auf einem festen Träger abgelagerten basischen Katalysator ein gasförmiges Isophoron-Cyanwasserstoffgemisch mit einem Cyanwasserstoffgehalt von nicht mehr als etwa 10 Gew.-%, basierend auf Isophoron, zugeführt wird. Dieses Verfahren ist jedoch vom kommerziellen Gesichtspunkt her problematisch, da der Katalysator unvermeidlich durch das in einer Nebenreaktion hergestellte Polymer aus Cyanwasserstoff vergiftet wird und dadurch an der Bereitstellung einer ausreichend langen Benutzungsdauer gehindert wird und die Reaktion die Rückgewinnung einer großen Menge von nicht umgesetztem Isophoron erfordert.
Das westdeutsche Patent Nr. 1,240,854 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon durch Reaktion von Isophoron mit Cyanwasserstoff in Gegenwart eines Alkalimetallsalzes als Katalysator und Methanol als Dispergiermittel für den Katalysator. Bei der Wiederholung dieses Verfahrens wurde jedoch gefunden, daß die Reaktion 3-Cyano-3,5,5-trimethylcyclohexanon nur in einer geringen Ausbeute von etwa 70 % ergibt und als Nebenreaktion eine große Menge von Polymer aus Cyanwasserstoff mit sich bringt. Demzufolge ist dieses Verfahren als kommerzieller Prozeß problematisch.
Die japanische Patentveröffentlichung SHO 62(1987)-5,418 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon durch Reaktion von Cyanwasserstoff mit einem großen Überschuß von Isophoron, ausreichend, um die Nebenproduktion von Polymer aus Cyanwasserstoff auszuschließen, in Gegenwart eines anorganischen, basischen Katalysators und eines Glykols. Bei der Wiederholung dieses Verfahrens wurde jedoch gefunden, daß es ein kommerziell problematischer Prozeß ist, da es 3-Cyano-3,5,5- trimethyl-cyclohexanon nur in einer geringen Ausbeute von etwa 80 % produziert und die Zurückgewinnung einer großen Menge von nicht umgesetztem Isophoron erfordert.
Die japanische Patentoffenlegung HEI 1(1989)-47,459 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon durch Reaktion von Isophoron in einem Zweiphasensystem mit Natriumcyanid oder Kaliumcyanid, die als Cyanide in Gegenwart eines Phasentransferkatalysators in Wasser gelöst sind, der aus quartären Ammoniumsalzen und quartären Phosphoniumsalzen ausgewählt wird. Dieses Verfahren ist jedoch nicht vollständig befriedigend, da die Umsetzung von Isophoron trotz der Verwendung eines großen Überschusses an Cyanid relativ zu Isophoron gering und die Menge an nicht umgesetztem Isophoron, die zurückgewonnen werden muß, dementsprechend groß ist, und weil die Selektivität der Reaktion für 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon nur etwa 90 % beträgt. Da dieses Verfahren ein Lösungsmittel verwendet, muß dieses Lösungsmittel aus der Reaktionsmischung wiedergewonnen werden. Weiterhin ist die Verwendung von Cyanwasserstoff wegen der Nebenproduktion eines Polymeren aus Cyanwasserstoff und der Betriebsschwierigkeiten, auf die man bei der Verwendung dieser Säure stößt, und die unvermeidlich auf die Verwendung von Natriumcyanid oder Kaliumcyanid als Cyanid zurückgehen, als unvorteilhaft anzusehen. Tatsächlich wird dieses Cyanid in einem großen Überschuß im Bereich von 1 bis 5 Mol pro Mol Isophoron verwendet. Gemäß diesem Verfahren bleibt das Cyanid nach der Vervollständigung der Reaktion in großer Menge unumgesetzt und stellt ein schwieriges Problem bei der Handhabung dar. Die Patentveröffentlichung zeigt keine deutliche Offenbarung zur Lösung dieses Problems. Es mag noch hinzugefügt werden, daß, wenn Natriumcyanid oder Kaliumcyanid in Wasser gelöst und als Cyanid verwendet wird, wie es eindeutig in der Patentveröffentlichung erwähnt ist, die Basiszität der wässrigen Phase des Reaktionssystems mit dem Fortschreiten der Reaktion ansteigt. Daher erfordert die Reaktion einen zweiten Arbeitsvorgang zum Puffern des Reaktionssystems mit einer Säure. Im Lichte dieser Probleme verdient diese Methode keine Übernahme in einen kommerziellen Prozeß.
Die japanische Patentoffenlegung SHO 61(1986)-33, 157 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von 3-Cyano-3,3,5,5-trimetyl-cyclohexanon in einer Ausbeute von etwa 95 % durch Reaktion von Isophoron mit Cyanwasserstoff in der Gegenwart eines quartären Ammoniumhydroxids oder eines quartären Phosphoniumhydroxids. Durch dieses Verfahren werden jedoch, da das quartäre Ammoniumhydroxid oder quartäre Phosphoniumhydroxid eine starke Basizität besitzt, solche Sekundärreaktionen wie die Polymerisation des Cyanwasserstoffes und solche Sekundärreaktionen wie die Zersetzung und Polymerisation von 3- Cyano-3,5,5-trimetyl-cyclohexanon, das im Verlauf der Reaktion gebildet wird, nicht gut unterdrückt. Die Reaktion bringt daher die Nebenproduktion dieses Polymeren in großer Menge mit sich und erfordert eine schwierige Nachbehandlung. Dieses Verfahren ist ebenfalls nicht imstande, zufriedenstellend als kommerzieller Prozeß in der Art wie von den Erlindem beabsichtigt, zu dienen.
Die japanische Patentoffenlegung SHO 61(1986)-33, 158 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von 3-Cyano-3,5,5-trimetyl-cyclohexanon durch Reaktion von Isophoron mit Cyanwasserstoff in Gegenwart eines Diazobicycloalkens als Katalysator. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß der Katalysator, der verwendet wird, teuer ist und der eingebrachte Katalysator für eine cyclische Verwendung nicht einfach wiedergewonnen werden kann und daß wegen der starken Basizität des Katalysators die Reaktion zur Nebenproduktion von Polymer in großer Menge führt. Demzufolge hat dieses Verfahren noch sehr viel Raum für weitere Verbesserungen.
Von Natur aus zeigt Cyanwasserstoff sehr geringe Tendenz zur Additionsreaktion an die Doppelbindungen von Isophoron. Daher wurden eine Vielzahl von Maßnahmen wie oben beschrieben vorgeschlagen, um die Cyanidionen- Konzentration in der organischen Phase, die das Isophoron enthält, zu erhöhen und dementsprechend die Reaktivität des Reaktionssystems zu erhöhen. Keines dieser Verfahren isi es jedoch wert, als vollständig zufriedenstellender kommerzieller Prozeß in bezug auf Wirtschaftlichkeit, Produktivität, Betriebseffektivität etc. genannt zu werden.
Aufgabe dieser Erfindung ist es daher, ein neues Verfahren zur Herstellung von 3-Cyano-3,5,5-trimetyl-cyclohexanon zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von 3-Cyano-3,5,5-trimetyl-cyclohexanon in stöchiometrischer Ausbeute zur Verfügung zu stellen, wobei Cyanwasserstoff verwendet wird, die Nebenproduktion des Polymeren aus Cyanwasserstoff jedoch ausgeschlossen wird, die Notwendigkeit der Verwendung eines Lösungsmittels zum Lösen oder Dispergieren des Katalysators in Isophoron oder das Erfordernis der Verwendung eines großen Überschusses sowohl von Isophoron als auch von Cyanid und dementsprechend auch die Rückgewinnung einer großen Menge an unumgesetzten Rohmaterial vermieden wird.
Die oben beschriebenen Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch ein Verfahren zur Herstellung von 3-Cyano-3,5,5-trimetyl-cyclohexanon durch die Reaktion von Isophoron mit Cyanwasserstoff in Gegenwart eines quartären Ammoniumsalzes oder eines quartären Phosphoniumsalzes der allgemeinen Formel
R'(R²)&sub3; AX,
gelöst, wobei R¹ eine Benzylgruppe oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, R² eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, A Stickstoff oder Phosphor und X ein Chlor-, Brom- oder Jodatom ist, und einer basischen Verbindung von mindestens einem Mitglied, ausgewählt aus Carbonaten und Hydrogencarbonaten von Natrium und Kalium als Katalysator, in Wasser gelöst oder dispergiert ist, oder in Abwesenheit von Wasser, wobei die Reaktion folgendermaßen ausgeführt wird: das quartäre Salz liegt in einer Menge im Bereich von 0,001 bis 0,1 Mol pro Mol Isophoron vor, die basische Komponente ist in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 3 Mol pro Mol quartären Salzes vorhanden, Wasser, wenn verwendet, ist in einer Menge von 0,1 bis 25 Gew.-% bezogen auf die Menge Isophoron, vorhanden, und der Cyanwasserstoff wird in einem Verhältnis von 0,6 bis 1,0 Mol pro Mol Isophoron eingesetzt, wobei die Reaktion bei einer Temperatur im Bereich von 90º bis 140ºC durchgeführt wird und das Verfahren erlaubt, daß sich die resultierende Reaktionslösung bei Kontakt mit Wasser in eine organische und eine wässrige Phase auftrennt, die das quartäre Salz und die für die Reaktion verwendete basische Komponente enthält, das quartäre Salz und die basische Komponente aus der wässrigen Schicht wiedergewonnen und der zurückgewonnene Katalysator für die Wiederverwendung im nächsten Reaktionsdurchgang eingesetzt wird.
Da die Erfindung sich die Reaktion von Isophoron mit Cyanwasserstoff unter spezifischen Bedingungen in Gegenwart eines speziellen quartären Ammoniumsalzes oder quartären Phophoniumsalzes und einer basischen Komponente zunutze macht, ermöglicht sie die Herstellung von 3-Cyano-3,5,5- trimethyl-cyclohexanon in stöchiometrischer Ausbeute sehr einfach, obwohl Cyanwasserstoff verwendet wird. Es werden trotzdem solche Sekundärreaktionen wie die Polymerisation von Cyanwasserstoff ausgeschlossen, ohne daß eine große Menge an Lösungsmittel erforderlich wäre, sowie der Notwendigkeit vorgebeugt, einen großen Überschuß sowohl an Isophoron als auch an Cyanidverbindung und dementsprechend der Zurückgewinnung einer großen Menge an nicht umgesetztem Rohmaterial zu verwenden. Somit bewirkt die Erfindung, daß die vorteilhafte Herstellung von 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon als eine industriell nützliche und wichtige Verbindung ermöglicht wird.
Die Erfindung beinhaltet, wie oben beschrieben, die Herstellung von 3-Cyano- 3,5,5-trimethyl-cyclohexanon durch Reaktion von Isophoron mit Cyanwasserstoff unter speziellen Bedingungen in Gegenwart eines speziellen quartären Ammoniumsalzes oder quartären Phosphoniumsalzes und einer basischen Komponente als Katalysator.
Die quartären Ammoniumsalze, die vorteilhafterweise gemäß der Erfindung verwendet werden, werden durch die allgemeine Formel (1) repräsentiert,
R¹(R²)&sub3; NX (1)
wobei R¹ eine Benzylgruppe oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, R² eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und X ein Chlor-, Brom- oder Jodatom ist.
Typische Beispiele für die quartären Ammoniumsalze der allgemeinen Formel (1) sind quartäre Tetraalkyl-Ammoniumsalze wie Tetramethylammoniumchlorid, Tetramethylammoniumbromid, Tetramethylammoniumjodid, Tetraethylammoniumchlorid, Tetraethylammoniumbromid, Tetraethylammoniumjodid, Tetra-n-propylammoniumchlorid, Tetra-n- propylammoniumbromid, Tetra-n-propylammoniumjodid, Tetra-n- butylammoniumchlorid, Tetra-n-butylammoniumbromid, Tetra-n- butylammoniumjodid, Methyltriethylammoniumchlorid, Methyltriethylammoniumbromid, Methyltriethylammoniumjodid und Propyltriethylammoniumchlorid, sowie quartäre Benzyltrialkyl-Ammoniumsalze wie Benzyltrimethylammoniumchlorid, Benzyltrimethylammoniumbromid, Benzyltrimethylammoniumjodid, Benzyltriethylammoniumchlorid, Benzyltriethylammoniumbromid und Benzyltriethylammoniumjodid. Unter anderen oben erwähnten quartären Ammoniumsalzen erweisen sich Tetramethylammoniumchlorid, Tetramethylammoniumbromid, Tetraethylammoniumchlorid, Tetraethylammoniumbromid, Methyltriethylammoniumchlorid und Methyltriethylammoniumbromid als besonders bevorzugt.
Die quartären Phosphoniumsalze, die vorteilhafterweise gemäß der Erfindung verwendet werden, werden durch die allgemeine Formel (2) repräsentiert,
R¹(R²)&sub3; PX (2)
wobei R¹ eine Benzylgruppe oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, R² eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und X ein Chlor-, Brom- oder Jodatom ist.
Typische Beispiele für die quartären Phosphoniumsalze der allgemeinen Formel (2) sind quartäre Tetraalkyl-Phosphoniumsalze wie Tetramethylphosphoniumchlorid, Tetramethylphosphoniumbromid, Tetramethylphosphoniumjodid, Tetraethylphosphoniumchlorid, Tetraethylphosphoniumbromid, Tetraethylphosphoniumjodid, Tetra-n- propylphosphoniumchlorid, Tetra-n-propylphosphoniumbromid, Tetra-n- propylphosphoniumjodid, Tetra-n-butylphosphoniumchlorid, Tetra-n- butylphosphoniumbromid, Tetra-n-butylphosphoniumjodid, Methyltriethylphosphoniumchlorid, Methyltriethylphosphoniumbromid, Methyltriethylphosphoniumjodid und Propyltriethylphosphoniumchlorid sowie quartäre Benzyltrialkyl-Phosphoniumsalze wie Benzyltrimethylphosphoniumchlorid, Benzyltrimethylphosphoniumbromid, Benzyltrimethylphosphoniumjodid, Benzyltriethylphosphoniumchlorid, Benzyltriethylphosphoniumbromid und Benzyltriethylphosphoniumjodid.
Für die Herstellung von 3-Cyano-3,5,5-trimetyl-cyclohexanon durch die Reaktion von Isophoron mit Cyanwasserstoff gemäß der Erfindung wird das quartäre Ammoniumsalz oder das quartäre Phosphoniumsalz in Verbindung mit der basischen Komponente als Katalysator verwendet. Vorzugsweise wird mindestens ein quartäres Ammoniumsalz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Tetramethylammoniumchlorid, Tetramethylammoniumbromid, Tetraethylammoniumchlorid, Tetraethylammoniumbromid, Methyltriethylammoniumchlorid und Methyltriethylammoniumbromid in Kombination mit mindestens einer basischen Komponente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat und Kaliumhydrogencarbonat verwendet.
Der Anteil des quartären Ammoniumsalzes oder des quartären Phosphoniumsalzes, das gemäß der vorliegenden Erfindung als Katalysator verwendet werden soll, liegt im Bereich von 0,001 bis 0,1 Mol, vorzugsweise von 0,02 bis 0,07 Mol pro Mol Isophoron. Wenn dieser Anteil geringer als 0,001 Mol ist, so schreitet die Reaktion nicht ausreichend fort. Überschreitet der Anteil dagegen 0,1 Mol, so wird der Überschuß verschwendet, ohne daß eine entsprechende Verbesserung der Wirkung erhalten wird.
Die Menge der verwendeten basischen Komponente liegt im Bereich von 0,5 bis 3,0 Mol pro Mol des quartären Ammoniumsalzes oder quartären Phosphoniumsalzes. Wenn diese Menge geringer als 0,5 Mol ist, so schreitet die Reaktion von Isophoron mit Cyanwasserstoff nicht ausreichend fort. Im Gegensatz dazu ist, wenn die Menge 3,0 Mol überschreitet, der Überschuß verschwendet, ohne daß man eine entsprechende Verbesserung der Wirkung erreicht. Der Katalysator für die Reaktion gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Wasser gelöst oder dispergiert oder in Abwesenheit von Wasser verwendet. Vorzugsweise wird er gelöst oder dispergiert in Wasser verwendet. Die Menge dieses Wassers liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Menge von Isophoron. Wenn diese Menge 25 Gew.-% überschreitet, so versagt dieser Überschuß nicht nur dabei, eine entsprechende Erhöhung dieses Effektes hervorzubringen, sondern macht ebenfalls Schwierigkeiten beim Einhalten der Reaktionstemperatur auf dem vorgegebenen Wert und er wechselwirkt mit dem normalen Voranschreiten der Reaktion.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Reaktion und die Nachbehandlung ohne Verwendung eines organischen Lösungsmittels ausgeführt werden. Wenn notwendig, kann ein organisches Lösungsmittel verwendet werden. Die organischen Lösungsmittel, die vorteilhafterweise verwendet werden können, beinhalten beispielsweise aliphatische Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe und halogenierte Kohlenwasserstoffe.
Der Anteil an Cyanwasserstoff, der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, liegt im Bereich von 0,6 bis 1,0 Mol, vorzugsweise von 0,65 bis 0,85 Mol, pro Mol Isophoron. Wenn der Anteil an Cyanwasserstoff geringer als 0,6 Mol ist, so ist die Menge an nicht umgesetztem Isophoron so groß, daß nicht nur die Produktivität der Reaktion verringert wird, sondern auch die Belastung durch die Zurückgewinnung des nicht umgesetzten Isophorons verstärkt wird. Im Gegensatz dazu bildet, wenn dieser Anteil 1,0 Mol überschreitet, der größere Teil des Überschusses an Cyanwasserstoff ein Polymer, leistet keinen Beitrag zu der gewünschten Reaktion, versagt beim Erbringen einer entsprechenden Verbesserung der Wirkung, führt zu ungewünschten Nebenprodukten und macht die Nachbehandlung der Reaktionslösung schwierig.
Die Reaktionstemperatur gemäß der vorliegenden Erfindung liegt im Bereich von 90º bis 140ºC, vorzugsweise von 100º bis 130ºC. Wenn diese Reaktionstemperatur geringer als 90ºC ist, so wird die Reaktion von Isophoron mit Cyanwasserstoff für die anschließende Bildung von 3-Cyano-3,5,5-trimethylcyclohexanon nur mit Schwierigkeit initiiert. Im Gegensatz dazu ist, wenn die Reaktionstemperatur 140ºC überschreitet, die Sekundärreaktion der Polymerisation des Cyanwasserstoffes in solchem Maße erhöht, daß die Ausbeute der Reaktion verringert wird.
Die Zeit zum Einbringen des Cyanwasserstoffes in die Reaktion gemäß der vorliegenden Erfindung liegt im Bereich von 1 bis 7 Stunden, vorzugsweise von 2 bis 4 Stunden. Wenn diese Zeit der Zugabe geringer als 1 Stunde ist, so schreitet die Reaktion energisch voran und entwickelt so viel Wärme, daß es schwierig wird, die Reaktionstemperatur auf dem vorgeschriebenen Wert zu halten. Weiterhin reagiert der eingeleitete Cyanwasserstoff nicht sofort und verbleibt teilweise in unveränderter Form und deswegen geht ein Teil des Cyanwasserstoffes, auch wenn das Reaktionssystem nach dem Einführen des Cyanwasserstoffes noch nachreagieren gelassen wird, durch die Sekundärreaktionen wie die Polymerisation verloren und leidet demzufolge am Rückgang der Ausbeute des Produktes. Im Gegensatz dazu versagt der zu lange Zeitraum, wenn die Zeit der Zugabe 7 Stunden überschreitet, nicht nur beim Erbringen eines entsprechenden Anstieges des Effektes, sondern erzwingt auch einen schrittweisen Verlust des gebildeten 3-Cyano-3,5,5-trimetyl-cyclohexanon durch Induktion einer Sekundärreaktion unter den Reaktionsbedingungen und verringert dementsprechend die Ausbeute des Reaktionsproduktes.
Die oben beschriebene Reaktion wird wie folgt ausgeführt.
Das Isophoron sowie das quartäre Ammoniumsalz oder quartäre Phosphoniumsalz und die basische Komponente, die in Wasser gelöst oder dispergiert sind, werden gemischt. Die so erhaltene und auf die vorgeschriebene Reaktionstemperatur erwärmte Mischung wird bei dieser Temperatur gehalten und gleichzeitig der Cyanwasserstoff in flüssiger oder gasförmiger Form in die erwärmte Mischung zugegeben und darin zur Reaktion gebracht. Obwohl die Reaktion nahezu vollständig ist, nachdem der Cyanwasserstoff zugegeben ist, ist es besser, wenn man sie durch Halten bei der vorgeschriebenen Reaktionstemperatur nachreagieren und somit vervollständigen läßt. Vorzugsweise liegt diese Nachreaktionszeit im Bereich von 0,01 bis 4 Stunden, bevorzugt von 0,5 bis 2 Stunden. Wenn die Nachreaktionszeit übermäßig lang ist, so hat das zuviel an Nachreaktionszeit den gegenteiligen Effekt, die ungewünschte Sekundärreaktion des gebildeten 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon unter den Reaktionsbedingungen voranzutreiben.
Nachdem die Reaktion beendet ist, wird, um die erhaltene Reaktionslösung vom quartären Ammoniumsalz oder quartären Phosphoniumsalz und der basischen Komponente als Katalysator zu trennen, die Reaktionslösung durch Inkontaktbringen mit Wasser in eine organische und eine wässrige Phase getrennt, welche das quartäre Animoniumsalz oder das quartäre Phosphoniumsalz und die basische Komponente enthält. Aus der abgetrennten wässrigen Phase, die das quartäre Ammoniumsalz oder quartäre Phosphoniumsalz und die basische Komponente enthält, wird das quartäre Ammoniumsalz oder quartäre Phosphoniumsalz und die basische Komponente zurückgewonnen und beim nächsten Reaktionskreislauf wieder eingesetzt.
Während der größte Teil des Katalysators durch die oben beschriebene Behandlung abgetrennt werden kann, bleibt ein Teil des Katalysators in der organischen Phase zurück und führt zur Basizität. Wenn die organische Phase ohne Behandlung zur Extraktion von 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon daraus destilliert wird, so induziert die Destillationswärme den Verlust von 3- Cyano-3,5,5-trimetyl-cyclohexanon durch Sekundärreaktion. Um diesem Problem vorzubeugen, wird die organische Phase mit einer Säure neutralisiert, um sie sauer zu machen und das 3-Cyano-3,5,5-trimetyl-cyclohexanon zu stabilisieren.
Aus der organischen Phase, die nach der oben beschriebenen Behandlung erhalten wurde, wird nichtumgesetztes Isophoron wiedergewonnen und das hergestellte 3- Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon erhalten. Dieser Prozeß wird im allgemeinen durch Vakuumdestillation bewirkt. Das durch die einfache Destillation erhaltene 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon besitzt ausreichende Reinheit und ist für normalen Gebrauch geeignet. Wenn eine höhere Reinheit gewünscht wird, so kann es durch Umkristallisieren aus Hexan oder Isopropanol gereinigt werden. Das während der Destillation abgetrennte Isophoron kann direkt im nächsten Reaktionsdurchgang wieder verwendet werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Arbeitsbeispielen eingehend beschrieben. Es ist festzustellen, daß die Erfindung in keiner Weise auf die Beispiele begrenzt ist.

Beispiel 1

In einen 300 ml Rundkolben, ausgerüstet mit einem mechanischen Rührer, einem Thermometer, einem Rückflußkühler und einem Kondensationstropftrichter, werden 138,2 g (1,0 mol) Isophoron, 6,9 g (0,033 mol) Tetraethylammoniumbromid, 6,9 g (0,050 mol) Kaliumcarbonat und 13,8 g Wasser gegeben und gerührt. Die gut gerührte Mischung wird auf 110ºC erwärmt und 18,9 g (0,70 mol) Cyanwasserstoff tropfenweise bei einer Temperatur von 110ºC über eine Zeit von 3 Stunden hinzugefügt. Anschließend wird die Reaktionsmischung bei 110ºC 1 Stunde nachreagieren lassen. Nach Vervollständigung der Reaktion wird die erhaltene Reaktionsmischung auf 50ºC abgekühlt. Die Reaktionsmischung wird zur Entfernung des Katalysators mit 70 g Wasser und dann mit 70 g 6 %iger Salpetersäure zur Neutralisation gewaschen. Die Analyse mittels Gaschromatographie zeigt, daß 114,5 g (0,693 mol) 3-Cyano- 3,5,5-trimethyl-cyclohexanon gebildet wurden und daß 40,5 g nichtumgesetztes Isophoron zurückgeblieben sind. Demnach ist die Ausbeute an 3-Cyano-3,5,5- trimethyl-cyclohexanon 99 % bezogen auf Cyanwasserstoff und die Selektivität, ausgedrückt durch das molare Verhältnis von gebildetem 3-Cyano-3,5,5-trimethyl- cyclohexanon zu umgesetztem Isophoron ist 98 %. Nach der Destillation der gewaschenen Reaktionsmischung werden 40,8 g des wiedergewonnenen Isophorons (enthaltend 39,6 g Isophoron und 1,2 g 3-Cyano-3,5,5-trimethyl- cyclohexanon) und 113,2 g 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon mit einer Reinheit von 99 % erhalten.

Beispiel 2

Wenn die den Katalysator enthaltende wässrige Phase, die in Beispiel 1 erhalten wurde, durch Titration analysiert wird, so findet man, daß sie 6,2 g Tetraethylammoniumbromid und 6,2 g Kaliumcarbonat enthält. Somit sind die Rückgewinnungsraten der beiden Komponenten jeweils 90 %, bezogen auf die anfänglich eingesetzte Mengen. In dasselbe Reaktionsgefäß wie in Beispiel 1 verwendet, werden die vorgenannte wässrige Phase, aufkonzentriert auf 29,0 g, 40,8 g des in Beispiel 1 wiedergewonnenen Isophorons (enthaltend 39,6 g Isophoron und 1,2 g 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon), 98,6 g Isophoron, 0,7 g Tetraethylammoniumbromid und 0,7 g Kaliumcarbonat gegeben und indem dem Verfahren gemäß Beispiel 1 gefolgt wird, 18,9 g Cyanwasserstoff hinzugegeben und reagieren gelassen. Wenn die organische Phase, die durch die Nachbehandlung der erhaltenen Reaktionsmischung erhalten wurde, durch Gaschromatographie analysiert wird, so findet man, daß sie 115,9 g 3-Cyano- 3,5,5-trimetyl-cyclohexanon als Produkt und 40,1 g nichtumgesetztes Isophoron enthält. Demzufolge beträgt die Ausbeute an 3-Cyano-3,5,5-trimethyl- cyclohexanon ohne den Anteil, der aus dem wiedergewonnenen Isophoron herrührt, bezogen auf Cyanwasserstoff 99 % und die Selektivität der Reaktion (bezogen auf das umgesetzte Isophoron) ist 98 %. Wenn die so erhaltene organische Phase destilliert wird, erhält man 40,6 g zurückgewonnenes Isophoron (enthaltend 39,2 g Isophoron und 1,4 g 3-Cyano-3,5,5-trimetyl-cyclohexanon) und 115,7 g 3-Cyano-3,5,5-trimetyl-cyclohexanon mit einer Reinheit von 99 %.

Beispiel 3

Indem man dem Verfahren gemäß Beispiel 2 folgt, wird die Wiedergewinnung und Wiederverwendung von Tetraethylammoniumbromid und Kaliumcarbonat als Katalysator insgesamt acht Mal wiederholt. Die Wiedergewinnungsrate von Tetraethylammoniumbromid liegt im Bereich zwischen 87 und 92 % und die von Kaliumcarbonat zwischen 85 und 91 %. In jedem der aufeinanderfolgenden Zyklen werden Tetaethylammoniumbromid und Kaliumcarbonat auf die jeweiligen vorgegebenen Werte aufgefüllt. Die Ausbeuten an 3-Cyano-3,5,5-trimethyl- cyclohexanon (bezogen auf Cyanwasserstoff) liegen im Bereich zwischen 98 und 99 % und die Selektivität der Reaktion (bezogen auf das umgesetzte Isophoron) liegt zwischen 97 und 98 %.

Beispiel 4

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß 21,6 g (0,80 mol) Cyanwasserstoff verwendet werden. Die erhaltene Reaktionslösung wird der Nachbehandlung unterzogen. Wenn die so erhaltene organische Phase mit Gaschromatographie analysiert wird, so findet man, daß sie 128,2 g (0,776 mol) 3-Cyano-3,5,5-trimetyl-cyclohexanon und 28,6 g nichtumgesetztes Isophoron enthält. Demzufolge liegt die Ausbeute an 3-Cyano-3,5,5-trimethyl- cyclohexanon (bezogen auf Cyanwasserstoff) bei 97 % und die Selektivität der Reaktion (bezogen auf das umgesetzte Isophoron) beträgt 98 %.

Beispiel 5

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wird wiederholt mit der Ausnahme, daß 3,6 g (0,033 mol) Tetramethylammoiniumchlorid anstelle von Tetraethylammoniumbromid verwendet werden. Die erhaltene Reaktionslösung wird der Nachbehandlung unterzogen. Wenn die so erhaltene organische Phase durch Gaschromatographie analysiert wird, so findet man, daß sie 111,9 g (0,677 mol) 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon und 43,5 g unverändertes Isophoron enthält. Demnach ist die Ausbeute an 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon (bezogen auf Cyanwasserstoff) 97 % und die Selektivität der Reaktion (bezogen auf das umgesetzte Isophoron) beträgt 99 %.

Beispiel 6

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß 6,5 g (0,033 mol) Methyltriethylammoniumbromid anstelle von Tetraethylammoniumbromid verwendet werden. Die erhaltene Reaktionslösung wird der Nachbehandlung unterzogen. Wenn man die so erhaltene organische Phase durch Gaschromatographie analysiert, so findet man, daß sie 112,1 g (0,678 mol) 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon und 39,6 g nichtumgesetztes Isophoron enthält. Demzufolge beträgt die Ausbeute an 3-Cyano-3,5,5-trimethylcyclohexanon (bezogen auf Cyanwasserstoff) 97 % und die Selektivität der Reaktion (bezogen auf das umgesetzte Isophoron) beträgt 95 %.

Beispiel 7

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß 6,0 g (0,033 mol) Tetraethylammoniumchlorid anstelle von Tetraethylammoniumbromid verwendet werden. Die erhaltene Reaktionslösung wird der Nachbehandlung unterzogen. Wenn man die so erhaltene organische Phase durch Gaschromatographie analysiert, so findet man, daß sie 113,5 g (0,687 mol) 3- Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon und 41,4 g unverändertes Isophoron enthält. Demzufolge beträgt die Ausbeute an 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon (bezogen auf Cyanwasserstoff) 98 % und die Selektivität der Reaktion (bezogen auf das umgesetzte Isophoron) beträgt 98 %.

Beispiel 8

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß 8,7 g (0,033 mol) Tetra-n-propylammoniumbromid anstelle von Tetraethylammoniumbromid verwendet werden. Die erhaltene Reaktionslösung wird der Nachbehandlung unterzogen. Wenn die so erhaltene organische Phase durch Gaschromatographie analysiert wird, so findet man, daß sie 111,4 g (0,674 mol) 3-Cyano-3,5,5-trimetyl-cyclohexanon und 40,4 g nichtumgesetztes Isophoron enthält. Demzufolge beträgt die Ausbeute an 3-Cyano-3,5,5-trimethylcyclohexanon (bezogen auf Cyanwasserstoff) 96 % und die Selektivität der Reaktion (bezogen auf das umgesetzte Isophoron) beträgt 95 %.

Beispiel 9

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß 11,1 g (0,033 mol) Tetra-n-butylphosphoniumbromid anstelle von Tetraethylammoniumbromid und 27,0 g (1,0 mol) Cyanwasserstoff zusätzlich verwendet werden. Die erhaltene Reaktionslösung wird der Nachbehandlung unterzogen. Wenn die so erhaltene organische Phase durch Gaschromatographie analysiert wird, so findet man, daß sie 155,3 g (0,940 mol) 3-Cyano-3,5,5- trimethyl-cyclohexanon enthält. Demzufolge beträgt die Ausbeute an 3-Cyano- 3,5,5-trimethyl-cyclohexanon (bezogen auf Cyanwasserstoff) 94 %.

Beispiel 10

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß 6,1 g (0,033 mol) Benzyltrimethylammoniumchlorid anstelle von Tetraethylammoniumbromid verwendet werden. Die erhaltene Reaktionslösung wird der Nachbehandlung unterzogen. Wenn die so erhaltene organische Phase durch Gaschromatographie analysiert wird, so findet man, daß sie 109,1 g (0,660 mol) 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon und 41,0 g nichtumgesetztes Isophoron enthält. Demzufolge beträgt die Ausbeute an 3-Cyano-3,5,5-trimethylcyclohexanon (bezogen auf Cyanwasserstoff) 94 % und die Selektivität der Reaktion (bezogen auf das umgesetzte Isophoron) beträgt 94 %.

Beispiel 11

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß 6,9 g (0,065 mol) Natriumcarbonat anstelle von Kaliumcarbonat verwendet werden. Die erhaltene Reaktionslösung wird der Nachbehandlung unterzogen. Wenn die so erhaltene organische Phase durch Gaschromatographie analysiert wird, so findet man, daß sie 110,8 g (0,671 mol) 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon als Produkt und 40,3 g nichtumgesetztes Isophoron enthält. Demzufolge beträgt die Ausbeute an 3-Cyano-3,5,5-trimetyl-cyclohexanon (bezogen auf Cyanwasserstoff) 96 % und die Selektivität der Reaktion (bezogen auf das umgesetzte Isophoron) beträgt 95 %.

Beispiel 12

In die gleiche Apparatur wie in Beispiel 1 verwendet, werden 138,2 g (1,0 mol) Isophoron, 6,9 g (0,033 mol) Tetraethylammoniumbromid, 6,9 g (0,069 mol) Kaliumhydrogencarbonat und 13,8 g Wasser gegeben, gerührt und auf 105ºC erwärmt. 18,9 g (0,70 mol) Cyanwasserstoff werden tropfenweise bei einer Temperatur von 105ºC über eine Zeit von 3 Stunden hinzugefügt. Nach der Zugabe wird die Reaktionsmischung bei 105ºC 1 Stunde lang nachreagieren lassen, um die Reaktion zu vervollständigen. Nachdem die Reaktion vervollständigt wurde, wird die erhaltene Reaktionsmischung auf 50ºC abgekühlt. Die abgekühlte Reaktionsmischung wird mit 70 g Wasser gerührt und bis zur Phasentrennung stehengelassen. Aus der organischen Phase wird der Katalysator abgetrennt. Die organische Phase wird neutralisiert, indem sie mit 70 g 6 %iger Salpetersäure versetzt, gerührt und dann bis zur Phasenseparation stehengelassen wird. Wenn die so erhaltene organische Phase durch Gaschromatographie analysiert wird, so findet man, daß sie 113,6 g (0,687 mol) 3-Cyano-3,5,5- trimethyl-cyclohexanon und 39,9 g nichtumgesetztes Isophoron enthält. Demzufolge beträgt die Ausbeute an 3-Cyano-3,5,5-trimetyl-cyclohexanon (bezogen auf Cyanwasserstoff) 98 % und und Selektivität der Reaktion (bezogen auf das umgesetzte Isophoron) beträgt 97 %.

Beispiel 13

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß 9,7 g (0,070 mol) Kaliumcarbonat anstelle von 6,9 g (0,050 mol) Kaliumcarbonat verwendet werden. Die erhaltene Reaktionsmischung wird der Nachbehandlung unterzogen. Wenn man die so erhaltene organische Phase durch Gaschromatographie analysiert, so findet man, daß sie 111,0 g (0,672 mol) 3- Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon als Produkt und 40,5 g nichtumgesetztes Isophorn enthält. Demzufolge beträgt die Ausbeute an 3-Cyano-3,5,5-trimethyl- cyclohexanon (bezogen auf Cyanwasserstoff) 96 % und die Selektivität der Reaktion (bezogen auf das umgesetzte Isophoron) beträgt 95 %.

Beispiel 14

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß 4,1 g (0,030 mol) Kaliumcarbonat anstelle von 6,9 g (0,050 mol) Kaliumcarbonat verwendet werden. Die erhaltene Reaktionslösung wird der Nachbehandlung unterzogen. Wenn man die so erhaltene organische Phase durch Gaschromatographie analysiert, so findet man, daß sie 113,4 g (0,686 mol) 3- Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon als Produkt und 41,6 g nichtumgesetztes Isophorn enthält. Demzufolge beträgt die Ausbeute an 3-Cyano-3,5,5-trimethyl- cyclohexanon (bezogen auf Cyanwasserstoff) 98 % und die Selektivität der Reaktion (bezogen auf das umgesetzte Isophoron) beträgt 98 %.

Beispiel 15

In einen 1 m³ großen, mit Glas ausgekleideten Reaktor, ausgerüstet mit einem Rückflußkühler und einem daran angeschlossenen Cyanwasserstoff- Aufbewahrungstank, werden 390 kg (2,82 kmol) Isophoron, 19 kg (0,09 kmol) Tetraethylammoniumbromid, 19 kg (0,14 kmol) Kaliumhydrogencarbonat und 38 kg Wasser gegeben, gerührt und auf 110ºC erwärmt. 52 kg (1,92 kmol) Cyanwasserstoff werden tropfenweise bei einer Temperatur von 108 bis 112ºC über einen Zeitraum von 3 Stunden zugegeben. Nach der Zugabe wird die Reaktionsmischung bei 110ºC 1 Stunde lang nachreagieren lassen, um die Reaktion zu vervollständigen. Nach der Vervollständigung der Reaktion wird die erhaltene Reaktionsmischung auf 50ºC abgekühlt. Die Reaktionsmischung wird mit 200 kg Wasser gerührt und bis zur Phasentrennung stehengelassen. Aus der organischen Phase wird der Katalysator abgetrennt. Weiterhin wird die organische Phase durch Zugabe von 150 kg 6 %iger Salpetersäurelösung neutralisiert, gerührt und bis zur Phasentrennung stehengelassen. Wenn die so erhaltene organische Phase durch Gaschromatographie analysiert wird, so findet man, daß sie 311 kg (1,89 kmol) 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon und 121 kg nichtumgesetztes Isophoron enthält. Demzufolge beträgt die Ausbeute an 3- Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon (bezogen auf Cyanwasserstoff) 98 % und die Selektivität der Reaktion (bezogen auf das umgesetzte Isophoron) beträgt 97 %. Wenn die so erhaltene organische Phase destilliert wird, so erhält man 101 kg umgesetztes Isophoron (enthaltend 99 kg Isophoron und 2 kg 3-Cyano-3,5,5- trimethyl-cyclohexanon), 49 kg eines Vorlaufs (enthaltend 19 kg Isophoron und 30 kg 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon) und 281 kg 3-Cyano-3,5,5- trimethyl-cyclohexanon mit einer Reinheit von 99 %.

Beispiel 16

Wenn man die den Katalysator enthaltende wässrige Phase, die in Beispiel 15 erhalten wird, analysiert, so findet man, daß sie 16,4 kg Tetraethylammoniumbromid und 16,8 kg Kaliumcarbonat enthält. Die Rückgewinnungsrate, bezogen auf die anfänglich eingesetzte Menge, beträgt im Falle des Tetraethylammoniumbromids 86 % und im Falle des Kaliumcarbonats 88 %. In die gleiche Apparatur wie in Beispiel 15 verwendet, werden diese wässrige Phase, aufkonzentriert auf 77 kg, 101 kg des in Beispiel 15 zurückgewonnenen Isophorons (beinhaltend 99 kg Isophoron und 2 kg 3-Cyano- 3,5,5-trimetyl-cyclohexanon), 281 kg Isophoron, 2,6 kg Tetraethylammoniumbromid und 2,2 kg Kaliumcarbonat gegeben, gerührt und auf 110ºC erwärmt. 52 kg Cyanwasserstoff werden tropfenweise bei einer Temperatur von 108 bis 112ºC über einen Zeitraum von 3 Stunden zugegeben. Nachdem die Zugabe beendet ist, wird die Reaktionsmischung für 1 Stunde bei 110ºC nachreagieren lassen, um die Reaktion zu vervollständigen. Nach der Vervollständigung der Reaktion wird die Reaktionsmischung auf 50ºC abgekühlt. Die abgekühlte Reaktionsmischung wird mit 200 kg Wasser gerührt und dann bis zur Phasentrenung stehengelassen. Der Katalysator wird aus der organischen Phase abgetrennt. Die organische Phase wird durch Zugabe von 150 kg Wasser neutralisiert, gerührt und bis zur Phasentrennung stehengelassen. Wenn man die so erhaltene organische Phase durch Gaschromatographie analysiert, so findet man, daß sie 312 kg 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon und 112 kg nichtumgesetztes Isophoron enthält. Demzufolge beträgt die Ausbeute an 3- Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon ohne den Teil, der aus dem zurückgewonnenen Isophoron herrührt, bezogen auf Cyanwasserstoff, 98 % und die Selektivität der Reaktion (bezogen auf das umgesetzte Isophoron) beträgt 97 %. Wenn die so erhaltene organische Phase und 49 kg des Vorlaufs (beinhaltend 19 kg Isophoron und 30 kg 3-Cyano-3,5,5-trimetyl-cyclohexanon), der in Beispiel 15 erhalten wurde, zusammengegeben und destilliert werden, so erhält man 108 kg zurückgewonnenes Isophoron (enthaltend 106 kg Isophoron und 2 kg 3-Cyano-3,5,5-trimetyl-cyclohexanon), 50 kg eines Vorlaufs (enthaltend 21 kg Isophoron und 29 kg 3-Cyano-3,5,5-trimetyl-cyclohexanon) und 314 kg 3- Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon mit einer Reinheit von 99 %.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von 3-Cyano-3,5,5-trimethyl-cyclohexanon durch Reaktion von Isophoron mit Cyanwasserstoff in Gegenwart eines quartären Ammoniumsalzes oder eines quartären Phosphoniumsalzes der allgemeinen Formel

R¹(R²)&sub3;AX,

wobei R¹ eine Benzylgruppe oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, R² eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, A Stickstoff oder Phosphor und X ein Chlor-, Brom- oder Jodatom ist, und einer basischen Verbindung von mindestens einem Mitglied, ausgewählt aus Carbonaten und Hydrogencarbonaten von Natrium und Kalium als Katalysator, in Wasser gelöst oder dispergiert ist, oder in Abwesenheit von Wasser, wobei die Reaktion folgendermaßen ausgeführt wird: das quartäre Salz liegt in einer Menge im Bereich von 0,001 bis 0,1 Mol pro Mol Isophoron vor, die basische Komponente ist in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 3 Mol pro Mol quartäres Salzes vorhanden, Wasser, wenn verwendet, ist in einer Menge im Bereich von 0,1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Menge Isophoron, vorhanden, und der Cyanwasserstoff wird in einem Verhältnis von 0,6 bis 1,0 Mol pro Mol Isophoron eingesetzt, wobei die Reaktion bei einer Temperatur im Bereich von 90º bis 140ºC durchgeführt wird und das Verfahren erlaubt, daß die resultierende Reaktionslösung bei Kontakt mit Wasser in eine organische und eine wässrige Phase aufgetrennt, die das quartäre Salz und die für die Reaktion verwendete basische Komponente enthält, das quartäre Salz und die basische Komponente aus der wässrigen Schicht wiedergewonnen und der zurückgewonnene Katalysator für die Wiederverwendung im nächsten Reaktionsdurchgang eingesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das quartäre Ammoniumsalz mindestens ein Mitglied der Gruppe aufweist, die aus Chloriden und Bromiden von Tetramethylammonium, Tetraethylammonium und Methyl-triethylammonium besteht.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des quartären Salzes im Bereich von 0,02 bis 0,07 Mol pro Mol Isophoron liegt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an einzusetzendem Cyanwasserstoff im Bereich von 0,65 bis 0,85 Mol pro Mol Isophoron liegt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur im Bereich von 100º bis 130ºC liegt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit zum Einbringen des Cyanwasserstoffes im Bereich von 1 bis 7 Stunden liegt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in Abwesenheit eines organischen Lösungsmittels ausgeführt wird.