Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen beansprucht.

Ein Mikroreaktor im Sinne der Erfindung ist ein Reaktor mit einem Vo- lumen < 1000, ul, in dem die Flüssigkeiten und/oder Lösungen wenigs- tens einmal innig vermischt werden. Vorzugsweise beträgt das Volumen des Mikroreaktors < 100 pI, besonders bevorzugt < 00 Nl.

Ein Mikroreaktor wird bevorzugt aus dünnen, miteinander verbundenen Siliziumstrukturen hergestellt.

Vorzugsweise ist der Mikroreaktor ein miniaturisierter Durchflußreaktor, besonders bevorzugt ein statischer Mikromischer. Ganz besonders be- vorzugt ist der Mikroreaktor ein statischer Mikromischer, wie er in der WO 96/30113 beschrieben ist, die hiermit als Referenz eingeführt wird und als Teil der Offenbarung gilt.

Ein solcher Mikroreaktor weist kleine Kanäle auf, in denen Flüssigkeiten und/oder in Lösungen vorliegende, chemische Verbindungen vorzugs- weise durch die kinetische Energie der strömenden Flüssigkeiten und/oder Lösungen miteinander vermischt werden.

Die Kanäle des Mikroreaktors weisen vorzugsweise einen Durchmesser von 10 bis 1000 um, besonders bevorzugt von 20 bis 800 um und ganz besonders bevorzugt von 30 um bis 400 um auf.

Vorzugsweise werden die Flüssigkeiten und/oder Lösungen so in den Mikroreaktor gepumpt, daß sie diesen mit einer Durchflußgeschwindig- keit von 0,01 1 pi/min bis 100 ml/min, besonders bevorzugt von 1 pl/min bis 1 ml/min durchströmen.

Der Mikroreaktor ist erfindungsgemäß vorzugsweise temperierbar.

Die Verweilzeit im Sinne der Erfindung ist die Zeit zwischen der Durch- mischung der organischen Carbonylverbindung und des Oxidationsmit- tels bzw. deren Lösungen und der Aufarbeitung dieser Reaktionslösung zur Analyse bzw. Isolierung der/des gewünschten oxidierten Produk- te (s).

Die erforderliche Verweilzeit in dem erfindungsgemäßen Verfahren hängt von verschiedenen Parametern ab, wie z. B. von der Reaktivität der eingesetzten organischen Carbonylverbindungen und Oxidations- mittel oder der Temperatur. Dem Fachmann ist es möglich, die Verweil- zeit an diese Parameter anzupassen und so einen optimalen Reakti- onsverlauf zu erzielen. Vorzugsweise beträgt die Verweilzeit der Reak- tionslösung im Mikroreaktor, gegebenenfalls im Mikroreaktor und der Verweilstrecke < Sekunde Sekunde bisez Stunden, besonders bevorzugt bevorzugt 1 Minute bis < Stunden.

Erfindungsgemäß ist der Mikroreaktor vorzugsweise über einen Auslass mit wenigstens einer Verweilstrecke, vorzugsweise einer Kapillare, be- sonders bevorzugt einer temperierbaren Kapillare verbunden. In diese Verweilstrecke bzw. Kapillare werden die Flüssigkeiten und/oder Lö- sungen nach ihrer Durchmischung im Mikroreaktor zur Verlängerung ih- rer Verweilzeit geführt.

Bevorzugt wird das Reaktionsgemisch durch zwei oder mehr, parallel oder in Reihe geschaltete Mikroreaktoren geführt. Hierdurch wird er- reicht, daß auch bei erhöhter Durchflußgeschwindigkeit die Verweilzeit verlängert wird und die eingesetzten Komponenten der Oxidationsreak- tion nahezu vollständig zu der/den gewünschten oxidierten organischen Verbindung (en) umgesetzt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemä- ßen Verfahrens wird die Zahl und die Anordnung der Kanäle in einem oder mehreren Mikroreaktor (en) so variiert, daß die Verweilstrecke ver- längert wird, so daß auch hier bei erhöhter Durchflußgeschwindigkeit eine nahezu vollständige Umsetzung zu der/den gewünschten oxidier- ten organischen Verbindung (en) erreicht wird.

Die Verweilzeit der Reaktionslösung in dem zum Einsatz kommenden System aus wenigstens einem Mikroreaktor und gegebenenfalls einer Verweilstrecke kann auch durch die Wahl der Durchflußgeschwindigkeit der eingesetzten Flüssigkeiten und/oder Lösungen eingestellt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem sehr breiten Tempe- raturbereich durchgeführt werden, der im wesentlichen durch die Tem-

peraturbeständigkeit der zum Bau des Mikroreaktors, gegebenenfalls der Verweilstrecke, sowie weiterer Bestandteile, wie z. B. Anschlüsse und Dichtungen eingesetzten Materialien und durch die physikalischen Eigenschaften der eingesetzten Lösungen und/oder Flüssigkeiten be- schränkt ist. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Temperatur von-100 bis +250 bis °C, besonders bevorzugt von -78 bis +150 °C, ganz besonders bevorzugt von 0 bis +40 °C durchge- führt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich durchgeführt werden. Vorzugsweise wird es kontinuier- lich durchgeführt.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Baeyer- Villiger-Oxidation organischer Carbonylverbindungen ist es erforderlich, daß die Oxidationsreaktion in homogener flüssiger Phase durchgeführt wird, da sonst die in den Mikroreaktoren vorhandenen dünnen Kanäle verstopfen.

Der Reaktionsverlauf der Oxidation in dem erfindungsgemäßen Verfah- ren kann mit den verschiedenen dem Fachmann bekannten analyti- schen Methoden verfolgt und gegebenenfalls geregelt werden. Vor- zugsweise wird der Reaktionsverlauf chromatographisch, besonders bevorzugt gaschromatographisch verfolgt und gegebenenfalls geregelt.

Die gegebenenfalls erforderliche Isolierung der oxidierten organischen Verbindung (en) kann ebenfalls nach den verschiedenen dem Fach- mann bekannten Verfahren erfolgen. Vorzugsweise wird/werden das/die oxidierte (n) Produkt (e) durch Extraktion, vorzugsweise mit einem orga- nischen Lösungsmittel oder durch Fällung, vorzugsweise mit einem or- ganischen Lösungsmittel und/oder Wasser, besonders bevorzugt mit Wasser aus dem Reaktionsgemisch isoliert.

Als organische Carbonylverbindungen können in dem erfindungsgemä- ßen Verfahren alle dem Fachmann als Substrate von Baeyer-Villiger- Oxidationsreaktionen bekannten organischen Carbonylverbindungen eingesetzt werden.

Vorzugsweise werden als organische Carbonylverbindungen aliphati- sche, cycloaliphatische, aromatische oder heteroaromatische Ketone eingesetzt. In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Baeyer-Villiger- Oxidation können auch Gemische verschiedener organischer Carbonyl- verbindungen eingesetzt werden, bevorzugt wird jeweils nur eine Car- bonylverbindung eingesetzt. Besonders bevorzugt werden als organi- sche Carbonylverbindungen Aceton, Cyclohexanon, Cyclopentanon o- der Butanon eingesetzt.

Als Oxidationsmittel können in dem erfindungsgemäßen Verfahren sämtliche, dem Fachmann für Baeyer-Villiger-Oxidationen bekannten Oxidationsmittel eingesetzt werden. Die Oxidationsmittel können sowohl in reiner Form als auch in Form ihrer Gemische eingesetzt werden. Vor- zugsweise werden die Oxidationsmittel in reiner Form eingesetzt.

Als Oxidationsmittel werden bevorzugt anorganische oder organische Peroxide, Wasserstoffperoxid, ein Addukt aus Wasserstoffperoxid und Harnstoff, Peroxokomplexe von Übergangsmetallen, Mischungen von Peroxoverbindungen mit organischen Säuren und/oder anorganischen Säuren und/oder Lewis-Säuren, organische Persäuren, anorganische Persäuren, Dioxirane oder Gemische aus diesen Oxidationsmitteln ein- gesetzt.

Besonders bevorzugt wird als anorganisches Peroxid ein Ammoniumpe- roxid, ein Alkalimetallperoxid, ein Ammoniumpersufat, ein Alkalimetall- persulfat, ein Ammoniumperborat, ein Alkalimetallperborat, ein Ammo- niumpercarbonat, ein Alkalimetallpercarbonat, ein Erdalkalimetallpero- xid, Zinkperoxid oder ein Gemisch aus diesen Oxidationsmitteln einge- setzt. Als Alkalimetallperoxid wird vorzugsweise Natriumperoxid einge- setzt.

Als organisches Peroxid wird besonders bevorzugt tert.- Butylhydroperoxid, Cumolhydroperoxid, Menthylhydroperoxid, 1- Methylcyclohexanhydroperoxid oder ein Gemisch aus diesen Verbin- dungen eingesetzt.

Als Peroxokomplexe von Übergangsmetallen werden besonders bevor- zugt Peroxokomplexe der Übergangsmetalle Eisen, Mangan, Vanadi-

um, Molybdän oder Gemische dieser Peroxokomplexe eingesetzt. Hier- bei ist es auch möglich, daß ein Peroxokomplex zwei oder mehr gleiche oder verschiedene Übergangsmetalle aufweist.

Besonders bevorzugt wird als Peroxoverbindung mit anorganischer Säure Kaliumperoxodisulfat mit Schwefelsäure und als Peroxoverbin- dung mit Lewis-Säure Wasserstoffperoxid mit Bortrifluorid eingesetzt.

Als organische Persäure wird besonders bevorzugt Perbenzoesäure, m- Chlorperbenzoesäure, Magnesium-monoperphthalsäure, Peressigsäu- re, Peroxytrifluoressigsäure oder ein Gemisch aus diesen Persäuren eingesetzt.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es wesentlich, daß die einge- setzten organischen Carbonylverbindungen und Oxidationsmittel ent- weder selbst flüssig sind oder in gelöster Form vorliegen. Sofern diese Verbindungen nicht schon selbst in flüssiger Form vorliegen, müssen sie daher vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem geeigneten Lösungsmittel gelost werden. Als Lösungsmittel wer- den bevorzugt halogenierte Kohlenwasserstoffe, besonders bevorzugt Dichlormethan, Chloroform, 1,2-Dichlorethan oder 1,1,2,2- Tetrachlorethan, Paraffine, besonders bevorzugt Hexan oder Ligroin, Ether, besonders bevorzugt Diethylether, Säureamide, besonders be- vorzugt N, N-Dimethylformamid, Nitrile, besonders bevorzugt Acetonitril, Schwefelkohlenstoff, Nitroaliphaten, besonders bevorzugt Nitromethan, Nitroaromaten, besonders bevorzugt Nitrobenzol oder Gemische aus den vorstehenden Lösungsmitteln eingesetzt.

Das molare Verhältnis von organischer Carbonylverbindung zu einge- setztem Oxidationsmittel in dem erfindungsgemäßen Verfahren hängt unter anderem von der Reaktivität der eingesetzten organischen Car- bonylverbindungen und der verwendeten Oxidationsmittel ab. Vorzugs- weise beträgt das molare Verhältnis von organischer Carbonylverbin- dung zu Oxidationsmittel 1 : 10 bis 1 : 5, besonders bevorzugt 1 : 2 bis 1 : 1,5 und ganz besonders bevorzugt 1 : 1 bis 1 : 1,2.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Gefahr für Mensch und Umwelt durch austretende Chemikalien erheblich verringert. Desweite-

ren wird unter anderem durch einen gegenüber herkömmlichen Syste- men verbesserten Massen-und Wärmetransport die Gefahr einer Exp- losion bei sehr stark exothermen Baeyer-Villiger-Oxidationen vermin- dert. Eine behördliche Genehmigung nach dem BimschG für das Betreiben von Anlagen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- fahrens ist daher wesentlich einfacher zu bekommen.

Besonders vorteilhaft ist auch, daß das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchgeführt werden kann. Hierdurch kann das Verfahren im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, schneller und kostengünsti- ger durchgeführt werden und es ist ohne großen Meß-und Regelung- aufwand möglich, beliebige Mengen der oxidierten organischen Verbin- dungen herzustellen. Der Reaktionsverlauf der Baeyer-Villiger-Oxidation ist in dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr schnell regelbar. Die Oxidation organischer Carbonylverbindungen nach dem erfindungsge- mäßen Verfahren ermöglicht auch eine bessere Kontrolle über Reak- tionsdauer und Reaktionstemperatur, als dies in den herkömmlichen Verfahren möglich ist. Die Temperatur kann in jedem Volumenelement des Systems individuell gewählt und konstant gehalten werden. Die oxi- dierten organischen Produkte lassen sich so in sehr guten und reprodu- zierbaren Ausbeuten erhalten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels erläutert. Die- ses Beispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung, ist aber nicht geeignet, den allgemeinen gültigen Erfindungsgedanken im Hinblick auf Baeyer-Villiger-Oxidationen organischer Carbonylverbindungen ein- zuschrenken. aber den nicht ein.

Beispiel Baever-Villiqer-Oxidation von Cyclohexanon zu Caprolacton : (1) (2) Die Baeyer-Villiger-Oxidation von Cyclohexanon (1) zu Caprolacton (2) erfolgte mittels m-Chlorperbenzoesäure und Trifluoressigsäure in einem statischen Mikromischer (Technische Universität llmenau, Fakultät Ma- schinenbau, Dr.-Ing. Norbert Schwesinger, Postfach 100565, D-98684, llmenau) mit einer Baugröße von 0,8 mm x 0,8 mm x 0,6 mm, der ins- gesamt 11 Mischstufen mit einem Volumen von jeweils 0,125 NI auf- wies. Der Gesamtdruckverlust betrug circa 1000 Pa. Der statische Mik- romischer war über einen Auslaß und eine Omnifit Mitteldruck-HPLC- Verbindungskomponente (Omnifit, Großbritannien) an eine Teflon- Kapillare mit einem Innendurchmesser von 0,49 mm und einer Länge von 1,0 m verbunden. Der statische Mikromischer und die Teflon- Kapillare wiesen Raumtemperatur auf.

200 mg (2 mmol) Cyclohexanon wurden in 8 ml CH2CI2 gelost. Ein Teil dieser so erhaltenen Lösung wurde dann in eine 2 ml Polypropylen- Einwegspritze gefüllt. Desweiteren wurde eine Lösung von 860 mg (5 mmol) m-Chlorperbenzoesäure und 150, ul (2 mmol) Trifluoressigsäure in 8 ml CH2CI2 angesetzt und ein Teil dieser Lösung wurde in eine 2 ml- Polypropylen-Einwegspritze gefüllt.

Anschließend wurde der Inhalt beider Spritzen bei einer Temperatur von 30 °C mit einer Dosierpumpe (Harvard Apparatus Inc., Pump 22, South Natick, Massachussets, USA) in den statischen Mikromischer überführt.

Über die Durchflußgeschwindigkeit wurden verschiedene Verweilzeiten eingestellt, die zu verschiedenen Ausbeuten bei der Oxidation von (1) zu (2) geführt haben. Die Ausbeuten wurden mittels GC-MS- Spektrometrie auf einem Gerät der Firma Hewlett-Packard bestimmt, ohne daß das Reaktionsgemisch zuvor aufgearbeitet wurde.

Die Durchflußgeschwindigkeiten sowie die daraus resultierenden Ver- weilzeiten und Ausbeuten sind in der nachfolgenden Tabelle 1 ange- ben : Tabelle 1 : Durchfluß-Verweilzeit [min] Verhältnis (1) zu geschwindigkeit (2) 20 [Ni/min] 10 30 82 zu 18 5 60 30 zu 70 2, 5 120 0 zu 100