BE548439A - - Google Patents

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BE548439A
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    • C07F7/08Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/20Purification, separation

Description

       

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   La présente invention a pour objet la synthèse de composés organo- métalliques.Plus particulièrement,l'invention concerne un procédé nouveau de production de certains composés   organométalliques,c'est-à-dire   des com- posés d'un métal polyvalent ayant au moins une liaison métal-carbone,et au moyen d'une réaction nouvelle et perfectionnée. 



   Les composés organométalliques,tels que définis ci-dessus, inté- ressent depuis   !-longtemps   les chimistes et constituent un domaine d'études intéressant.Pendant les années de recherches effectuées sur les méthodes de synthèse de cette vaste catégorie de corps, on a proposé une variété de réactions généralisées qui sont révélées dans la littérature scientifi- que et dans les brevets. Les procédés de préparation ont été passés en revue récemment de façon exhaustive par Jones et Gilman (Chemical   Revieuws,   vol.54, pages 835-890, octobre 1954). 



   On connaît dans la technique environ deux douzaines de procédés généralisés pour préparer les composés organométalliques.Cependant ces procédés ne comprennent pas de méthodes pratiques pour préparer des com- posés du type: 
MR H n m dans lesquels M est un métal polyvalent capable de former des liaisons   métal-carbone,n   et m valent au moins 1, et n +   m   égale la valence de M. 



  On a trouvé que les composés de ce type étaient particulièrement utiles en ce sens qu'ils sont des réactifs particulièrement efficaces pour la formation directe de nouvelles liaisons métal-carbone par réaction sur un hydrocarbure à insaturation oléfinique.Les corps obtenus sont utiles comme 
 EMI1.1 
 combustibles à grande énergie, comme agents d'allumage ou corme ;l'ntori,1éd.iaj::t''es (!;1fnii3:1 la='sx,ti c¯ utû:. vorposôs: ax,l?otn:Lâ..icuor>:;, Ip, :'r.w, r;:WS :. "' C,tl:1."tJ, , ,i.y.r7 '....:W ¯.û.t '¯: 
On a proposé de nombreux procédés pour fabriquer'des composés organo-plomb importants, et en particulier le plomb-tétraéthyle utilisé comme antidétonant commercial.

   Dans tous les procédés de ce genre qui jouissent d'un succès commercial,une proportion appréciable du plomb in- troduit dans la réaction reste inaltéré et doit être récupéré,traité et recyclé.Bien que l'on ait proposé de nombreux procédés techniquement vala- bles pour convertir ce plomb de sous-produit en organo-plomb, ces procédés n'ont pas été employés commercialement,principalement en raison de la gran- de consommation, et cela s,ans aucune chance de récupération, agents chimi- ques coûteux nécessaires pour réaliser cette conversion. 



   Un des buts de la présente invention est de fournir une réaction nouvelle donnant une plus grande souplesse de travail.Un but particulier de plusieurs réalisations suivant l'invention est de fournir un procédé de préparation de composés organiques de métaux polyvalents.Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé pour fabriquer des com- posés organométalliques de façon essentiellement directe à partir du métal et d'un noyau organique existant à l'état relativement stable, et correspon- dant généralement au radical organique du produit organométallique final. 



  Un but particulier de la présente invention est de fournir un procédé pour fabriquer des composés organo-plomb,en particulier des composés plomb- alkyle, par réaction directe du plomb métallique sur des constituants conte- nant les groupes organiques en question. Un but particulier de la présente invention est de fabriquer directement le   plomb-tétraéthyle   à partir du plomb métallique sans formation simultanée de sous-produits indésirables.Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé nouveau et perfectionné pour fabriquer un hydrure d'organo-aluminium, en particulier un hydrure   d'aluminium-dialkyle,

     à partir de l'aluminium métallique.Un but 

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 plus précis est de fournir un procédé pour introduire des groupes alkyle dans   ùn   composé d'hydrure d'aluminium-alkyle sans qu'il soit nécessaire de former initialement et de récupérer l'hydrure d'aluminium.Un autre bùt est de fournir un procédé perfectionné pour préparer à basse température des métaux à partir de leurs composés.D'autres buts apparaîtront dans 1' exposé ci-après de la présente invention. 



   Le procédé de la présente invention consiste essentiellement à hydrogéner un composé organo-métallique en présence d'un métal. Dans plu- sieurs réalisations suivant la présente invention,on entend par composé organométallique un composé contenant plus de liaisons carbone-métal que le produit désiré.Il résulte du procédé et de la réaction indiquée,un pro- duit initial contenant en moyenne un nombre réduit de liaisons carbone- métal ,mais un accroissement dans le produit total,par suite de la réac- tion du métal initialement présent, et de réarrangements et de substitution de la liaison primitive carbone-métal par des liaisons carbone-hydrogène. 



  Par suite de ce traitement,on obtient un produit qui est susceptible d'un nouveau traitement à l'oléfine pour donner un produit final dont toutes les valences métalliques sont satisfaites par des liaisons carbone-métal.Dans certains cas,le produit initial est relativement instable,et sa réaction avec tous les réactifs oléfiniques ou autres devient une caractéristique importante du procédé. 



   Comme on le voit par l'expression générale donnée ci-dessus,le constituant métallique du composé organométallique peut être identique au métal libre utilisé dans la réaction, ou différent de celui-ci.Dans les réalisations où ils sont différents,le métal libre utilisé sera appelé métal primaire, et le métal du composé organométallique initial sera le métal secondaire.

   Le procédé est illustré ou représenté de façon générale par l'équation suivante: 
 EMI2.1 
 composé organique métal. composé hydrure de métal secon- + hydrogène + primair organi- + de métal daire que de seconmétal daire primaire 
Suivant une modification au procédé suivant l'invention,la réac- tion simultanée se fait sous pression élevée et à températures modérées entre un aluminium trialkyle, l'aluminium métallique et l'hydrogène.Le procédé est résumé de façon générale par la réaction suivante :

   
 EMI2.2 
 Aluminium + hydrogène + Aluminium hydrures ÉÎÉÎ ny ogene + métallique> d'aluminiumalkyle 
On a également trouvé que l'aluminium   tiéthyle   peut être préparé directement à partir d'aluminium d'hydrogène et d'éthylène.La présente invention comprend de façon générale le procédé de traitement de l'aluminium métallique par l'éthylène et l'hydrogène, en présence d'une phase liquide d'aluminium triéthyle.L'aluminium métallique utilisé est de préférence sous forme divisée par exemple des rognures d'aluminium préparées sous at- mosphère d'azote.

   Dans une réalisation précise de l'invention,le procédé de préparation d'aluminium triéthyle comprend d'une part la mise en con- tact de l'aluminium   particulaire   avec une quantité d'aluminium triéthyle suffisante pour mouiller les surfaces du métal et d'autre part le chauffage de la zone de réaction à une température entre 30 et 130C sous une pres- sion de 10 à 300 atmosphères d'un mélange gazeux contenant de   l'hydrogène   et de l'éthylène. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



   Dans une réalisation du type général précédent suivant la présente invention,on utilise normalement l'aluminium sous forme de solides finement divisés oi pulvérulent qui ont été préparés dans une atmosphère de gaz entièrement inerte telle que par exemple l'argon, l'azote, ou le méthane. 



   Dans cette atmosphère, l'oxygène ou l'humidité doit être de préférence rigou- reusement exclu.On introduit l'aluminium solide dans une zone de réaction en prenant des précautions pour empêcher son contact avec un gaz contenant de l'oxygène ou avec l'humidité.On introduit ensuite une quantité d'alumini- um triéthyle, suffisante pour mouiller au moins une portion d'aluminium soli- de, dans la zone de réaction et on ferme hermétiquement cette zone à l'ex- ception des conduits d'admission d'hydrogène et de gaz contenant de l'éthy-   lène.Le   gaz contenant de l'hydrogène est introduit dans la zone de réaction, et la pression d'hydrogène augmente jusquau niveau opératoire désiré qui est généralement sur-atmosphérique mais inférieur à 300 atmosphères environ. 



   Concurremment, ou après avoir atteint la pression d'hydrogène désirée,on in- troduit un gaz contenant de l'éthylène dans la zone de réaction sous une pres- sion qui varie dans une large gamme mais généralement non supérieure à une pression partielle de 100 atmosphères environ.Le contenu du réacteur est chauffé au niveau de température exigé et maintenu à ce niveau pendant une période qui varie suivant les perfectionnements de l'appareillage et les con- ditions de réaction, de température, et de pression employées.Pendant cette période de contact, il est préférable d'agiter continuellement le contenu au moyen de dispositifs d'agitation à commande ou par utilisation d'une zone de réaction basculante dans laquelle les solides se déplacent de façon spo- radique d'une extrémité à l'autre.Mans certains cas,

   un temps de contact de l'ordre de 20 heures environ est nécessaire bien que des temps de contact plus courts de l'ordre de 0,5 heure conviennent également dans certaines con- ditions de réaction.Ce temps de contact est ordinairement fonction de l'am- plitude relative de la couche de solide d'aluminium finement divisé de la grosseur de particules d'aluminium, de la relation entre la pression et la température des réactifs et des proportions de la zone de réaction c'est-à- dire le rapport entre la profondeur et l'exposition superficielle d'une sec- tion droite. 



   Comme on le verra par la description détaillée ci-après,les ter- mes de l'expression qui précède ne doivent pas être pris dans le sens stricto Ainsi,l'expression "composé organique de métal secondaire", ne veut pas dire que toutes les valences d'un métal secondaire polyvalent sont nécessairement satisfaites par des liaisons métal-carbone,mais que par exemple,certaines des valences peuvent porter des liaisons   métal-hydrogène.De   même, l'expression "hydrure de métal secondaire" ne signifie pas que ce produit combiné a tou- tes ses valences saturées par l'hydrogène mais qu'il porte essentiellement plus de   liaisons d'hydrogène   que le composé organique de métal secondaire uti- lisé comme réactif initial.De même,

   l'expression "composé organique de métal primaire" n'est pas restreinte (dans le cas d'un métal primaire polyvalent aux composés dans lesquels toutes les valences du métal sont saturées par des liaisons métal-carbone,mais elle comprend de façon générale les composés ayant au moins une liaison carbone-métal. 



   On conduit, dans tous les cas, le processus dans des conditions d'hydrogénation,c'est-à-dire dans des conditions suffisamment sévères pour rompre apparemment une liaison carbone-métal et former à sa place une liai- son   métal-hydrogène.Généralement,ces   conditions comportent une température modérément élevée et une pression d'hydrogène appréciable.Des exemples de ces conditions sont des températures de 25 à 200 C environ et des pressions partielles d'hydrogène d'environ 5 à 1000 atmosphères.La limite supérieure de l'intervalle de température est largement déterminée par la stabilité des réactifs organométalliques et des produits.Ainsi,dans la réaction destinée 

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 à préparer du plomb-tétraéthyle,

   il est préférable d'utiliser des températu- res ne dépassant pas environ   110 C.En   outre, quand on désire utiliser la gamme supérieure de température admissible pour obtenir une réaction rapi- de, il est préférable d'utiliser dans le réacteur les stabilisants thermi- ques aptes à empêcher la décomposition thermique des composés organoplomb, Des types de corps qui conviennent à cet effet, et qui sont révélés par exemple dans les brevets américains   n 2.660.591,   2.660.592, 2.660.593, 2.660.594, 2.660.595 et 2. 660.596 tous du 24 novembre 1953, sont notamment le naphtalène, le styrène, l'azobenzène, l'alcool furfurylique ,l'acide oléique, le dibromure de styrène, le   diisobutylène,etc..   



   On a mis au point récemment des procédés pour fabriquer des compo- sés organe-aluminium, et en particulier les composés   aluminium-trialkyle.Une   caractéristique des composés organo-aluminium est qu'ils forment des hydrures d'organo-aluminium stables, et parmi ceux-ci les plus stables sont les mono- hydrures d'aluminium-dialkyle.Par contre,les hydrures d'organo-plomb sont légèrement moins stables.

   Dans le procédé d'ensemble de la présente invention, le résultata principal est la formation conjointe d'hydrures d'organo-alu- minium et d'hydrures d'organo-plomb.Dans une réalisation préférentielle suivant le présent procédé, il est désirable de prendre une proportion de réactifs telle que le produit d'aluminium prédominant soit,dans le cas des dérivés alkylés,le monohydrure d'aluminium-dialkyle, et de conduire le pro- cessus en présence d'une oléfine pour stabiliser le produit organo-plomb sous forme de tétraorgano-plomb.Ainsi,dans une réalisation particulièrement utile suivant la présente invention,on fait réagir l'aluminium-triéthyle sur le plomb métallique en présence d'hydrogène et d'éthylène, afin que le mélange réactionnel soit converti en quasi-totalité en un mélange d'alumi- nium-triéthyle et de plomb-tétraéthyle,

   ce dernier étant un antidétonant important.On voit par ce qui précède que, par le présent procédé, on arri- ve, en fin de compte,à pouvoir préparer directement le plomb-tétraéthyle à partir d'éthylène et d'hydrogène,tandis que l'aluminium-triéthyle,qui se transforme dans le stade de réduction en hydrure d'aluminium-diéthyle pour régénérer ensuite de l'aluminium triéthyle dans une réaction ultérieure n'est pas consommé et peut être recyclé vers la première étape.On obtient ainsi un procédé pratique pour préparer le plomb-tétraéthyle à partir du plomb, de l'hydrogène et   del'éthylène,sans   consommer ni utiliser d'autres agents chimiques.Des   considéràtions   similaires s'appliquent à la fabri- cation d'autres composés organo-plomb décrits ci-dessous. 



   Une source particulièrement efficace de métal utilisé dans le processus est un métal subdivisé et traité chimiquement.Ainsi,dans les réactions où l'un des sous-produits est un métal élémentaire,ce métal ainsi libéré est fréquemment à l'état effectivement divisé et actif,et convient donc parfaitement au présent procédé.En conséquence, le présent procédé peut être un supplément avantageux à d'autres procédés. 



   On doit également noter que l'on peut utiliser des alliages réac- tifs dans le présent procédé,lorsqu'on utilise des composés organométalli- ques mixtes,les métaux des alliages étant identiques à ceux des composés organo-métalliques en question, ou différents de ceux-ci. 



   Bien que le présent procédé soit généralement applicable à la réaction directe du plomb métallique   conformément à   ce qui précède, il y a lieu de tenir compte dola forme sous laquelle on utilise le plomb métalli- que.Bien que le mécanisme réactionnel ne soit pas clairement connu,on peut admettre que des hydrures d'organo-plomb se forment à la surface du plomb métallique, et sont stabilisés ensuite par réaction sur les constituants du système réactionnel.L'état du plomb métallique est important pour réaliser une réaction pratique et il est désirable d'utiliser du plomb libre suscep- 

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 tible   d'alkylation.Une   de ces formes de plomb est obtenue par différents procédés proposés antérieurement ou employés commercialement pour fabriquer des composés organo-plomb,

   et dans lesquels on obtient comme sous-produit'-- du plomb métallique libre. Dans le procédé le plus largement adopté commer- cialement,et qui concerne la réaction d'un alliage sodium-plomb sur le chlorure d'éthyle, on obtient trois atomes de plomb libre pour chaque mole de plomb-tétraéthyle obtenue.En combinant le procédé suivant la présente invention avec le procédé commercial courant,on convertit directement et complètement le plomb ainsi obtenu en organo-plomb.

   Ainsi,après la réaction entre l'alliage sodium-plomb et le chlorure d'éthyle,on peut faire réagir, dans un autoclave, le plomb susceptible d'alkylation,sur un composé organo-   métallique,tel   que le plomb-tétra7thyle obtenu précédemment dans ledit pro- cessus,en présence d'hydrogène et d'éthylène,pour obtenir une quantité supplémentaire équivalente de plomb-tétraéthyle. Par un tel   processus,on   réalise un cycle de   réaction, et   dans une opération commerciale coordonnée, on maintient une quantité plus ou moins fixe de plomb-tétraéthyle   consam-   ment présente,comme intermédiaire pour la formation du plomb-tétraéthyle par le procédé suivant la revendication à partir des réactifs fondamentaux qui sont le plomb métallique,l'hydrogène et l'éthylène. 



   D'autres exemples de plomb qui peut servir avec succès dans le procédé de l'invention,sont notamment les poudres de plomb résultant de la décomposition de composés organo-plomb par la chaleur,par exemple le plomb déposé durant la décomposition thermique de composés   organo-plomb.On   peut obtenir certaines autres formes de poudres de plomb qui sont suffisamment actives pour servir à faire du plomb-tétraéthyle par le procédé suivant l'invention,en broyant ou en divisant finement d'une autre manière du plomb métallique, spécialement lorsqu'on on le fait sous atmosphère d'azote qui empêche l'oxydation superficielle du plomb.Un autre exemple de procédé pour préparer le plomb finement divisé convenant à la pratique de la présente invention,

  est la précipitation du plomb par réduction de ses composés.D'au- tres méthodes   mettent   en jeu des processus tels que le dépôt électrolytique apparaîtront à l'homme de l'art. 



   Les alliages de plomb, en particulier les alliages contenant des métaux alcalino-terreux et alcalins, constituent aussi une bonne source de plomb et ont été employés avec succès.L'alliage sodium-plomb est un alliage particulièrement approprié à cet usage.D'autres exemples de métaux alliés au plomb qui ont été utilisés avec succès pour la pratique de la présente invention sont le calcium,le potassium et le magnésium.En général,on peut utiliser,comme source de plomb pour le procédé de l'invention,n'importe quel alliage qui réagit suivant l'équation suivante: alliage métal-plomb + chlorure d'éthyle plomb-tétraéthyle + plomb + chlorure métallique. 



   D'autre part,certains alliages qui entrent avec difficulté dans la réaction précédente, ou qui exigent l'utilisation de températuresrelati- vement élevées, réagissent de façon satisfaisante et à une température plus basse lorsqu'on les utilise comme source de plomb pour le procédé suivant l'invention.Par exemple,au lieu de l'alliage monosodium-plomb, on a utilisé avec succès, dans le procédé suivant l'invention, des alliages correspondant    à Na Pb et à Na9Pb,le rendement de conversion du plomb en plomb-tétraéthyle étant plus élevé que dans aucun procédé antérieurement connu.On peut   aussi utiliser, dans la pratique,de la.présente invention,diverses combi- naisons de formes de plomb. 



   Une autre modification du procédé de la présente invention fournit un procédé direct pour obtenir des composés organométalliques plus complexes. 



  Ainsi, en faisant réagir un composé organo-aluminium en présence   d'hydrogène,   

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 de plomb libre, et d'un mélange d'oléfines, on obtient des composés organo- plomb mixtes correspondants.Ainsi,par exemple, on peut obtenir des composés   plomb-méthyl-éthyl-propyle,   en faisant réagir l'aluminium-tétraméthyle, l'hydrogène,le plomb métallique et un mélange d'éthylène et de propylène. 



  De même , il est évident que l'on peut obtenir directement par ce procédé une grande variété de composés   organo-plomb,   alors que dans bien des cas ces composés ne pouvaient être préparés par aucun procédé approprié.En outre,on obtient ces corps sans formation de sous-produits indésirables. 



   Dans les réalisations où ils sont utilisés,la relation entre le métal secondaire et le métal primaire est la suivante.Le métal secondaire doit être plus élevé dans la série des potentiels d'oxydoréduction que le métal primaire.Des types de combinaisons des métaux entrant en réaction dans ce procédé général sont,par exemple,les couples métal secondaire/ métal primaire ci-après: lithium-strontium,   lithium-baryum,lithium-béryl-   lium, lithium-zinc, potassium-aluminium, potassium-gallium, gallium-étain, étain-bismuth, étain-mercure, et d'autres combinaisons faciles à observer. 



  Les combinaisons doubles ren trent dans le cadre du procédé, c'est-à-dire que le procédé tel qu'on l'a décrit précédemment est applicable lorsqu'on dispose de mélanges de composés organométalliques de deux ou même de plu- sieurs métaux   secondaires.Ainsi,un   type de combinaison de ce genre serait constitué par les composés alkylés dérivés de mélanges de sodium et de potassium, ce mélange étant utilisé comme matière organométallique d'ali- mentation.Il rentre également dans le cadre du procédé le traitement d'un mélange de métaux primaires pour donner,concurremment ou successivement, plusieurs composés organiques de métal primaire. 



   On sentira plus facilement la possibilité d'appliquer le procédé aux réalisations utilisant des métaux secondaires et primaires,en examinant les équations typiques ci-après.Il est entendu que les équations données ci-dessous sont idéalisées,et qu'elles ne prétendent pas représenter les rendements effectivement. obtenus ni les proportions de constituants réac- tionnels utilisés dans telle ou telle réalisation précise du procédé. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 
 EMI7.1 
 



  4(c2H 3)3 AI + 6H2 + 3 Pb --------i 4AlH:3 + 3 ( C2H ) Pb 
 EMI7.2 
 
<tb> aluminium
<tb> triéthyle <SEP> plomb <SEP> hydrure
<tb> d'aluminium <SEP> plombtétraéthyle
<tb> 
 
 EMI7.3 
 C2HLi + Hz + Ca &1' LiH CZH 5CaH - 
 EMI7.4 
 
<tb> lithium- <SEP> calcium <SEP> hydrure <SEP> de <SEP> hydrure <SEP> de <SEP> calcium-
<tb> éthyle <SEP> lithium <SEP> éthyle
<tb> 
 
 EMI7.5 
 2-iC)H7Li + 3/2 H2 + Al ######### 2LiH + (i-C3H7)2AlH 
 EMI7.6 
 
<tb> lithium- <SEP> aluminium <SEP> hydrure <SEP> de <SEP> hydrure <SEP> d'aluminiumisopropyle <SEP> lithium <SEP> diisopropyle
<tb> C2H5Li <SEP> + <SEP> 1/2 <SEP> H2 <SEP> + <SEP> K <SEP> LiH <SEP> + <SEP> C2H5K
<tb> lithium- <SEP> potassium <SEP> hydrure <SEP> de <SEP> potassium-
<tb> éthyle <SEP> lithium <SEP> éthyle
<tb> 
 
 EMI7.7 
 3(CH)lg + 3 H2 + 2Ga ### 3MgHz + 2(CH)

  Ga 
 EMI7.8 
 
<tb> magnésium- <SEP> gallium <SEP> hydrure <SEP> de <SEP> galliumdiéthyle <SEP> magnésium <SEP> triéthyle
<tb> 
 
 EMI7.9 
 2(CZH5)2Mg + H2 + Ga 2CH5TyIgH + (CzH5)ZGaH 
 EMI7.10 
 
<tb> magnésium- <SEP> gallium <SEP> magnésium- <SEP> galliumdiéthyle <SEP> éthyle <SEP> diéthyle
<tb> 
 
 EMI7.11 
 ( 1-C? ) 2Zl g ' H2 + Zn igHZ + {i-C3H7)ZZn magnésium- zinc hydrure de zinc-diisopropyle diisopropyle magnésium (i-C3H7da ) + 2HZ + Sn #### (CZH5)ZSnH2 + NaH,KH ( l- c fi r t..)

   
 EMI7.12 
 
<tb> sodium-isopropyle <SEP> étain <SEP> dihydrure <SEP> d'étain- <SEP> hydrures <SEP> de <SEP> sodium
<tb> et <SEP> potassium- <SEP> diisopropyle <SEP> et <SEP> de <SEP> potassium
<tb> isopropyle
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 
Dans une réalisation précise de la présente   invention.le procédé   est particulièrement approprié pour préparer   l'aluminium-triéthyle   en met- tant de l'aluminium particulaire en contact avec suffisamment d'aluminium- triéthyle pour mouiller les surfaces,puis en chauffant la zone réactionnelle à une température de 30 à   130 C   environ sous la pression de 10 à 300 atmos- phères d'un mélange gazeux contenant de l'hydrogène et de l'éthylène. 



   Les composés organométalliques préparés suivant le présent procédé sont particulièrement utiles pour extraire les métaux de leurs composés.Ain- si, on peut préparer des métaux à partir de leurs composés en mettant en con- tact, dans des conditions réactionnelles appropriées, un composé du métal désiré, appelé ci-après composé de métal primaire,avec un composé organo- métallique d'un deuxième métal plus fortement électropositif,et appelé ci-après composé de métal secondaire.Les composés de métal primaire men-   tionnésici   sont généralement des composés des métaux qui se trouvent dans la série de transition du tableau périodique.Les composés organométalliques sur lesquels réagissent ces composés de métal primaire sont caractérisés par le fait qu'ils contiennent au moins une liaison chimique carbone-métal. 



  Le métal présent dans le réactif organométallique est plus électropositif que celui de l'autre réactif métallique,et on constate que, dans des con- ditions réactionnelles appropriées, on peut obtenir des rendements voisins de 100% en métal libre dérivé des composés de métaux primaires indiqués plus haut.Le produit ainsi obtenu est caractérisé par l'uniformité de dimension et un degré élevé de pureté des particules. 



   En outre, ce procédé d'obtention de métaux convient également à la préparation des mélanges désirés de métaux, en mettant en contact un mélange désiré de composés de métaux primaires, d'au moins deux métaux dif- férents, avec un composé organométallique d'un métal plus fortement élec- tropositif que chacun des deux autres métaux du mélange réactionnel.Dans une forme préférentielle du présent procédé, on utilise comme réactifs initiaux les dérivés organiques des métaux des groupes I,II ou III-A du tableau périodique.Le procédé est particulièrement avantageux du fait que l'on utilise des températures notablement inférieures au point de fusion du métal à préparer, c'est-à-dire généralement non supérieures à 300 C environ,et de préférence inférieures à 150 C environ.

   De même,la pression réactionnelle appliquée peut varier sur une large gamme,à savoir de 1 à 100 atmosphères environ,et de préférence de 2 à 10 atmosphères environ.Bien que le mécanisme réactionnel du processus ne soit pas parfaitement connu, on pen- se qu'il se fait une réaction de méthathèse entre les réactifs initiaux de manière à former un composé organométallique de transition du métal qui n'avait primitivement pas de liaisons carbone-métal, et qu'ensuite ce compo- sé organcmétallique de   transition!   se décompose pour donner le métal libre. 



  Dans certains cas, il ne se forme même pas de composé organométallique in- stable de transition, mais il semble que le métal libre se forme directement par suite d'une réaction de déplacement entre les composés de métal secon- daire et de métal primaire. Dans certains cas, on peut récupérer les composés organométalliques primaires formés parle procédé, les purifier et ensuite les décomposer pour obtenir le métal libre désiré, à un état de pureté élevé. 



   On comprendra plus facilement les détails du procédé et ses varian- tes, grâce aux exemples détaillés suivants. 



   EXEMPLE I 
Dans un autoclave à fond rond, on introduit environ 40 parties en poids de calcium métallique finement divisé, par exemple les lamelles de calcium décrites dans le brevet américain n  2. 561.862, du 24 juillet 1951, et environ 100 parties en poids d'hexane sec comme solvant.On y ajoute envi- ron 75 parties en poids de sodiuméthyle.On applique une pression d'hydrogène 

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 de l'ordre de 275   atmosphères,et   on agite constamment le contenu tout en élevant la température jusqu'à 90 -120 C environ.On continue à maintenir le contact sous pression d'hydrogène, pendant une durée d'environ 2 heures. 



   A ce moment, on réduit la température appliquée à l'autoclave jusqu'au niveau ambiant de l'ordre de 30 C ou en dessous et après abaissement de la température on relâche graduellement la pression d'hydrogène.L'autoclave contient alors un mélange d'hydrure de sodium et d'hydrure de calcium-éthyle solides,en suspension dans le milieu réactionnel, et on obtient un bon ren- dement. 



     EXEMPLE   II 
L'exemple suivant illustre de façon typique l'application du procédé dans le cas où les métaux secondaire et primaire sont tous deux des métaux monovalents.On applique pratiquement le même procédé qui a servi dans l'exemple I ci-dessus,à part les différences notées ci-dessous. 



   On utilise environ 100 parties en poids d'éthyle-lithium dans un solvant comprenant de l'éther diéthylique auquel on ajoute environ 10 - 11 parties de potassium métallique finement dispersé dans un véhicule liquide.On con- tinue la réaction,sous une pression d'hydrogène d'environ 56 kg/cm2 pendant une durée d'au moins 1/2 heure.Les produits réactionnels comportent un ren- dement élevé en potassium-éthyle,C2H5K, et en hydrure de   lithium,LiH.   



   EXEMPLE III 
L'exemple suivant illustre le traitement des métaux à valences égales,mais de caractéristiques électropositives différentes, et concerne l'hydrogénation d'un composé organo-magnésium en présence de mousse de zinc comme métal primaire.Suivant cet exemple,on fait réagir 75 à 85 parties   de magnésium-diisopropyle, (i-C H ) Mg, sur environ 42 parties en poids de mousse de zinc en présence d'une quantité de pétrole lampant saturé,comme   support, ou, si on le désire,en présence d'un solvant entièrement aromati- que tel que le benzène ou le toluène ,et sous une forte pression d'hydro- gène.On obtient un rendement élevé en hydrure de magnésium et en zinc-diiso- propyle. 



   EXEMPLE IV 
Le réacteur utilisé dans cet exemple comprend un autoclave en acier inoxydable muni d'un agitateur intérieur et d'un dispositif de chauf- fage et de refroidissement extérieur.Dans ce réacteur,on introduit 621,7 parties de plomb métallique finement divisé et 342,5 parties d'aluminium- triéthyle.On ferme l'autoèlave et on introduit dans la zone réactionnelle de l'hydrogène pour maintenir une pression d'hydrogène d'environ 150 atmos- phères.On élève lentement la température de l'autoclave à 90 - 100 C environ en assurant une agitation intérieure,le début de la réaction étant indiqué par une chute de pression dans la zone réactionnelle.On maintient la pression d'hydrogène au niveau initial pendant une durée d'environ 4 heures,pendant laquelle la réaction consomme de l'hydrogène.Lorsque toute consommation d'hydrogène a cessé,

   on introduit dans la zone réactionnelle de l'éthylène à une pression suffisante pour maintenir dans la zone réactionnelle une pression d'environ 200 atmosphères.La consommation d'éthylène par la réaction est indiquée par une chute de pression qui se continue pendant une durée d'environ 3 heures, temps pendant lequel on introduit constamment de l'éthy- lène dans la zone réactionnelle pour maintenir la pression totale ci- dessus. 



  Lorsque toute chute de pression cesse dans le système, on laisse l'autoclave se refroidir à la température ambiante et on relâche l'excès de pression d'hydrogène et d'éthylène.On obtient une conversion élevée du plomb métal- lique en plomb tétraéthyle pour une consommation de 6 équivalents molaires d'hydrogène et 12 équivalents molaires d'éthylène. 

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   EXEMPLE V 
Cet exemple illustre l'incorporation,au présent procédé, d'une méthode actuellement employée pour fabriquer des composés organo-plomb. 



  Ainsi,on fait réagir, à une température de 85 C pendant 4 heures,230,2 parties d'alliage sodium-plomb et 400 parties de chlorure d'éthyle. Au bout de ce temps,on chasse par distillation l'excès de chlorure d'éthyle et,au mélange résultant qui comprend du plomb-tétraéthyle,du chlorure de sodium et du plomb métallique extrêmement réactif, on ajoute 6 équivalents molai- res d'hydrogène et 12 équivalents molaires d'éthylène, et 114 parties d' aluminium-triéthyle.emprésence d'une quantité d'azote suffisante pour main- tenir,dans la zone réactionnelle, une pression totale d'environ 100 at- mosphères à une température d'environ   35-4000.On   continue cette réaction pendant une durée de 5 heures,après quoi on refroidit l'autoclave à la température ambiante et on relâche l'excès de pression.On obtient,par cette opération combinée,

  une conversion pratiquement totale du plomb primi- tivement présent dans l'alliage, sodium-plomb, en plomb-tétraéthyle.On obtient aussi des résultats similaires lorsqu'on utilise,au lieu de 1' éthylène, des oléfines telles que le propylène, le butylène, l'amylène et l'octène. 



   EXEMPLE   VI   
On traite par l'hydrogène un grand excès de zinc-diéthyle (C2H5)2Zn. en présence de zinc métallique et en utilisant le procédé de l'exemple I,mais sans liquide inerte.A la fin du traitement, on obtient    une solution d'hydrure de zinc-éthyle, C2H5ZnH, dans l'excès de zinc-diéthyle liquide.On commence alors le traitement a l'oléfine en appliquant une   pression partielle d'éthylène de 150 atmosphères, ce qui convertit la quan- tité d'hydrure de zinc-éthyle en un supplément de   zincdiéthyle.   



   EXEMPLE VII 
On répète le processus de l'exemple IV, sauf que l'on utilise   323,4 parties de plomb-tétraéthyle (C 2H5) Pb, au lieu de l'aluminiumtriéthyleoOn obtient une conversion élevée du plomb métallique en plomb-   tétraéthyle, pour une consommation de 6 équivalents molaires d'hydrogène et 12 équivalents molaires d'éthylène.On obtient aussi des résultats   si-   milaires lorsqu'on utilise du plomb-tétraphényle,du plomb-tétraméthyle et du plomb-tétrabutyle au lieu du plomb-tétraéthyle.Quand on utilise,dans cet exemple, le propylène, le butylène,l'amylène, l'hexène et l'octène au lieu de l'éthylène, on obtient des résultats satisfaisants et similaires. 



   EXEMPLE VIII 
On répète le processus de l'exemple VII, sauf que l'on utilise une quantité équivalente d'isoamylène au lieu de l'éthylène dans l'étape d'addition d'oléfine.En outre, avant l'addition de   l'isoamyléne   on ajoute dans la zone réactionnelle,environ 30 parties de peroxyde de   benzcyl.   



  La consommation d'oléfine par le système réactionnel semble être   achevée   au bout d'1 heure environ après l'addition d'oléfine et du peroxyde dans la zone réactionnelle, qui contraste nettement avec le temps normal de 15 heures nécessaire à cette réaction en l'absence de peroxyde.On termine le processus et on parfait le produit pour donner un excellent rendement en   plombéthyl-triisoamyle.   



   EXEMPLE IX 
Dans un autoclave, on introduit environ 190 parties en poids d'aluminium-triéthyle (C2H5)3Al, et environ 11 parties d'aluminium en pail- 

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   lettes.On   ferme hermétiquement l'autoclave et on le soumet à une pression d'hydrogène sec d'environ 250 atmosphères.On chauffe alors graduellement le contenu   jusqu'à   un niveau opératoire d'environ   100-110 C,   et on agite le contenu durant cette opération.On maintient ces conditions pendant une durée d'environ 2   heures,en   amenant un supplément d'hydrogène si on le désire, et à ce moment on ramène la température du contenu de l'autoclave au niveau ambiant ;

   on relâche l'excès de pression d'hydrogène.On obtient un rendement   élevé en hydrure d'aluminiumdiéthyle (C2H5)2AlH, dissous dans un excès d'aluminiumtriéthyle. L'isolement du produit peut se faire par distillation sous   vide. 



   EXEMPLE X 
Le réacteur utilisé comprend un autoclave équipé de dispositif d'agitation intérieure et de chauffage et de refroidissement extérieurs. 



   Dans ce réacteur on introduit 600 parties d'hexane normal et 90,7 parties de   monosulfure   de nickel, ayant une grosseur de particule inférieure à 
1,5 mm.A ce mélange, on ajoute,sous   agitation, 72   parties de lithiuméthyle partiellement dissous et en suspension dans 200 parties de n-hexane.

   La température du mélange réactionnel s'élève lentement durant l'addition du lithium-éthyle , ce qui indique l'amorçage presque immédiat de la réaction lors de la mise en contact des deux   réactifs.On   ferme hermétiquement 1' autoclave après l'addition de lithium-éthyle, et on maintient la réaction à une température de 60 à 70 C environ par refroidissement   extérieur,.Quand   la température commence à baisser par suite de la réduction de la vitesse de réaction,

  on applique de la chaleur pour maintenir la température nana l'intervalle ci-dessus pendant une durée totale de 2 heures environ.On refroidit le mélange à la température ambiante et on relâche la pression accumulée dans le système en enlevant le joint de l'autoclave.On filtre alors le mélange réactionnel pour enlever les solides qui sont constitués essentiellement par un mélange de nickel métallique finement divisé et de sulfure de lithium.On extrait alors à l'eau ce mélange de solides, pour éli- miner le sulfure de lithium soluble, ce qui permet de récupérer une quantité élevée de nickel finement divisé ayant une grosseur uniforme de particules et une surface exempte d'oxyde et de nitrure. 



   De même,lorsqu'on utilise,dans l'exemple ci-dessus, du sulfure platineux, du tétrachlorure de titane, du tétrabromure de zirconium,du pentoxyde de vanadium, du sulfure de palladium, du chlorure chromique, du sulfure de cadmium et du sulfure cuivreux, on obtient respectivement des rendements satisfaisants en poudre de platine,de titane, de zirconium, de vanadium, de palladium, de chrome, de cadmium et de cuivre. 



   Au lieu des aluminium-alkyle entièrement alkylés utilisés dans les exemples précédents,les réactifs initiaux du procédé peuvent être des composés d'hydrures d'aluminium les plus fortement alkylés,c'est-à-dire ceux qui contiennent' en moyenne deux ou plusieurs substituants organo alkyle sur l'aluminium.En pareil cas,le produit contiendra, en moyenne de un à deux substituants alkyle.Autceement   dit,le   produit est, en pareil cas, un mélange d'hydrures d'aluminium-dialkyle et de dihydrures d'aluminium-mono- alkyle.Les produits de cette nature sont normalement plus instables et plus pyrophores que les hydrures   d'aluminium-dialkyleoAinsi,   quand on traite, de la façon générale décrite ci-dessus,l'hydrure   d'aluminium-dibutyle,   l'hydrure   d'aluminium-dihexyle   ,

  l'hydrure d'aluminium-diéthyle,l'hydrure d'aluminium-diisopropyle,les produits contiendront des quantités apprécia- bles de dihydrures d'aluminium-alkyle   correspondants.Pour   réaliser ces réactions,on utilise généralement les mêmes conditions de travail. 

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   On peut aussi préparer directement les dihydrures d'aluminium- alkyle à partir des composés aluminium-trialkyle mais en pareil cas on aug- mente appréciablement les proportions relatives d'aluminium métallique mis en contact avec l'aluminium-trialkyle d'alimentation;par;exemple jusqu'à 2 atomes-grammes environ pour un d'aluminium-alkyle. 



   Les exemples suivants illustrent le procédé modifié dans lequel on fait réagir l'aluminium trialkyle,l'aluminium métallique et l'hydrogène. 



   EXEMPLE XI 
On introduit dans un autoclave environ 190 parties en poids d'   aluminium triéthyle (C2H5) Al et environ 11 parties d'aluminium en paillettes.On ferme ensuite hermétiquement l'autoclave et on admet de l'hy-   drogène sec jusqu'à une pression d'environ 250 atm.On chauffe graduelle- ment le contenu jusqu'au niveau opératoire d'environ 100 - 110  en agitant pendant cette opération.On maintient ces conditions pendant une période de deux heures environ en rajoutant de l'hydrogène si on le désire,et au bout de ce   temps,on   réduit la température du contenu de l'autoclave au niveau atmosphérique.On relâche l'excès de pression d'hydrogène.On ob- tient un rendement élevé en hydrure d'aluminium diéthyle (C2H5)2 Al H, qu'on peut isoler par distillation sous vide. 



   EXEMPLE XII 
On introduit dans un autoclave sous atmosphère inerte d'azote gazeux, sec environ 25 parties d'aluminium métallique finement divisé. 



  L'aluminium est préparé par broyage ou par limage sous atmosphère d'azote   sec.On ajoute à cette charge suffisamment d'aluminium triéthyle (C2H5)3Al pour mouiller à fond toutes les particules d'aluminium,soit environ 203 par-     ties.On   ferme   1.'autoclave   et on y admet une pression de gaz hydrogène d'environ 5 atmosphères et une pression supplémentaire de gaz d'éthylène commercialement pur de 10 atm.On agite lentement le contenu au moyen d'un agitateur commandé de l'extérieur et la température monte jusqu'à 80C- 85C.On continue à entretenir le contact pendant une période de cinq à six heures pendant laquelle la pression est maintenue dans la gamme indiquée   précédemment.A   la fin de cette période la température est abaissée à en- viron 20  - 25  et l'excès de réactif est 

  évacué.On balaie l'espace vide de l'autoclave avec de l'azote gazeux sec pendant plusieurs cycles afin d' éliminer complètement les composés réactifs et on récupère l'aluminium-   tri,éthyle   par distillation.On obtient une conversion élevée d'aluminium métallique en   aluminium-triéthyle   se rapprochant du rendement stoechiométri- que de 100 parties. 



   EXEMPLE XIII 
On répète le processus de l'exemple 12 sauf qu'on élève la pres- sion de gaz réactif à une pression partielle d'hydrogène de 50 atm environ et une pression partielle d'éthylène de 100 atm. environ.Le temps de con- tact est réduit à 4 ou 5 heures et on obtient une bonne conversion avec un rendement élevé en aluminium triéthyle. 



   EXEMPLE XIV 
On emploie le même processus qu'à l'exemple 12,sauf qu'on utilise une pression partielle d'hydrogène de 50 atm. et une pression partielle d'éthylène de 100 atm.La température de réaction augmente jusqu'à environ 125   -130 C   et le temps de contact est réduit à deux ou trois heures envi- ron.On obtient une conversion élevée en aluminium triéthyleo 

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EXEMPLE XV 
On répète le processus de l'exemple 12, sauf qu'on utilise une pression partielle d'hydrogène de 290 atm et une pression partielle d'éthy- lène de 10 atm. A une température de réaction d'environ 125 - 130 C et pen- dant un temps de contact de 0,5 heure   seulement,on- obtient   une bonne con- version d'aluminium métallique en aluminium-triéthyle. 



     - EXEMPLE   XVI 
On répète le processus de l'exemple XV, sauf que la température de réaction utilisée est d'environ 30 C - 40 C et on obtient des conversions élevées en aluminium-triéthyle pendant un temps de contact d'environ 20 heu- res . 



   Dans les exemples précédents,les pressions partielles   d'hydrogène-   éthylène sont ajustées initialement suivant les proportions désirées d' après lesquelles ces composés apparaîtront dans le produit désiré.Si les pressions de réaction des gaz peuvent être ajustées et fournies de façon consécutive on peut diviser le procédé en plusieurs étapes.Cette technique est illustrée par l'exemple suivant. 



   ,EXEMPLE XVII 
On charge un réacteur comme à l'exemple XII, mais en augmentant la quantité d'aluminium triéthyle employée jusqu'à 50 parties environ. Le système réactionnel est soumis à une pression initiale d'hydrogène sec pra- tiquement pur d'environ 50 atm.et la réaction s'effectue à 100 C environ pendant 3 heures environ.La pression propre du système à la fin de cette' période qui dépend du volume réactif, de l'espace réactionnel, et du volume de la charge, serait de 100 atm. à 50 atm. environ.A la fin de ce traitement on réduit la température à 60 C - 65 C et on applique une fraction supplé-   mentaire   de 100 atm. à la zone de réaction par addition d'éthylène gazeux. 



  On prolonge la période de contact pendant quatre heures au bout de ce temps on réduit la température de la zone de réaction à 20 0 - 25 C et on relâche l'excès de pression.On obtient une conversion élevée d'aluminium en aluminium-triéthyle.Les pressions gazeuses employées dans le réacteur peuvent varier dans une large gamme mais généralement elles ne dépassent pas dans la zone de réaction une pression totale de 300 atm.environ ou tombent jusqu'à 10 atm.environ.Une gamme préférée s'échelonne entre 10 et 150 atm.En général,une pression partielle d'hydrogène entre 3 à 290 atm., est convenable pour les réalisations suivant la présente invention.Norma- lement,

  il est désirable d'employer suffisamment de pression d'éthylène afin d'avoir suffisamment d'éthylène pour la réaction c'est-à-dire deux moles d'éthylène par mole d'hydrogène à réagir.Quoiqu'il serait préférable d'opérer à des pressions d'éthylène suratmosphériques,la gamme de pressions d'éthylène employée peut varier entre 100 atm. et 1 atm. environ.

   Une gamme préférée s'échelonne entre 5 et 50 atmosphères environ.Quoique des pressions d'éthylène supérieures à 100 atm. peuvent être employées quand on le désire,leur utilisation n'est généralement pas nécessaire,et souvent indé- sirable en raison des pertes de matières réactives par de nombreuses réac- tions secondaires c'est-à-dire la polymérisation et l'hydrogénation de l'éthylène.Quand on le désire,on peut employer divers gaz inertes en addi- tion à l'éthylène et à l'hydrogène afin de donner à la pression de la zone de réaction une valeur désirée tout en employant des quantités minimes de gaz réactifs. 



   Dans cette réalisation suivant l'invention, où l'on emploie une addition consécutive d'hydrogène et d'éthylène,il est souvent désirable d'utiliser une tempéràture entre 100  et 130 C   environ,et   dans certains cas, 

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 de   180 C   pour la première phase de réaction pendant laquelle seul l'hydro- gène est mis en contact avec l'aluminium et l'aluminium-triéthyle,l'éthy- lène étant exclu.Après la première phase de réaction,et concurremment à l'admission d'éthylène dans la zone de réaction,la température peut être réduite de préférence dans une gamme entre 60 -   80#C   environ en vue de compléter la réaction qui donne de l'aluminium-triéthyle. 



   D'après les exemples qui précèdent,on voit que la réaction du présent procédé présente des possibilités d'application larges et variées. 



  Il sera également évident pour l'homme de l'art que l'on peut appliquer, dans la conduite de la réaction désirée,une variété de procédés techniques courants.Ainsi,bien quelles exemples ci-dessus aient été décrits particuliè- rement pour des opérations discontinues,il est évident que les types de traitement continus conviennent très bien.Ainsi, dans les cas où le réac- tif organométallique primitif est liquide dans les conditions normales, il sera fréquemment désirable de délayer la quantité désirée de métal vier- ge avec le composé organométàllique et de l'introduire dans une zone de traitement en continu sous forme d'une bouillie diluée de métal divisé au sein du composé organométallique   liquide,ou   il réagit sur l'hydrogène suivant diverses méthodes de contact.

   Un procédé efficace pour obtenir des solides convenablement divisés consiste à pulvériser le métal en question à l'état fondu,dans un liquide inerte de refroidissement. Certains métaux mis en oeuvre dans les réalisations du procédé seront liquides dans les con- ditions de travail, et les considérations précédentes quant à la grosseur de particule s'appliquent au liquide'Autrement dit, il est très désirable d'avoir des gouttelettes liquides rentrant dans la gamme indiquée,ou même plus fines. 



   L'état de préparation initiale du métal à réagir n'est pas extrêmement déterminant,bien que l'on constate généralement qu'un degré élevé de division est avantageux en ce sens qu'il amène une réaction un peu plus rapide.Ainsi, on peut diviser initialement le métal à réagir,en le traitant dans un moulin à bocards, ou en le broyant dans un liquide inerte et en le séchant ensuite, ou en le broyant dans un broyeur à boulets lorsque le métal est susceptible d'être divisé de cette façon.Mais les grosseurs de particules ne sont pas essentielles.Généralement,il est préférable d'utiliser des grosseurs de particules inférieures à 0,3 mm, et de préférence inférieures à   0,15   mm, et supérieures à 0,07 et de préfé- rence à 0,1 mm.Toutefois,on utilisera fréquemment aussi d'autres particules, de l'ordre de 4 mm,

   ou des granulations irrégulières. 



   D'après ce qui précède,on voit que le procédé est applicable à la fabrication d'une large variété et d'un grand nombre de produits,et que, de même, on peut utiliser une variété appréciable de composés organométal- liques secondaires comme réactifs initiaux.Des types de composés organo- métalliques utilisables comme réactifs ou susceptibles d'être obtenus comme produits,sont les suivants: lithium-éthyle, C2H5Li; lithium-n-propyle, 
 EMI14.1 
 nC,H7Li; potassium-éthyle, C2HlK; potassium-1-bÉtyle, i-C4HK; potassium- phényle, C6H5K;sodium éthyle, C2H5Na; calcium-diéthyle, (C2H5)2Ca; hydrure de calcium-isopropyle,   i-C3H7CaH;     calcium-di-n-butyle,   (nC4H9)2Ca; hydrure 
 EMI14.2 
 de magnésium-éthyle, C2H5MgH; dihydrure d'aluminium-isopropyle, 1-C E alE ; hydrure d'aluminium-diisopropyle, (i-C3H7)2AlH;

     béryllium-di-n-butyle     (C4H9)2Be;     béryllium-diéthyle,     (C2H5)2Be;   béryllium-diméthyle   (CH ) Be,   
 EMI14.3 
 dihydrure d'étain-cliéthyle, (C 2 H 5)2SnH2; hydrure d étain-triéthyle,(GHS)SnH; trihydrure d'étaîn-butyle;(C4H9)SnH3' lithium-octyle,CsH17Li; potassium-2,2- 

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 diméthylpentyle, C7H1K;   zinc-diisoamyle;   plomb-tétraéthyle, plomb-tétra- 
 EMI15.1 
 propyle, plomb-tétrabutyle, plomb-tétraamyle,plomb-tétrahexyk,plomb-   tétraheptyle,   plomb-tétraoctyle, leurs isomères et leurs mélanges, etc. 



  Parmi les corps que le présent procédé est très apte à   produire,figurent .   l'hydrure de béryllium-éthyle, l'hydrure de   magnésium-isopropyle,   l'hydrure de calcium-n-butyle, l'hydrure de strontium-amyle, l'hydrure de béryllium- i-butyle,le dihydrure de titane-diméthyle,le monohydrure de titane-triéthyle, 
 EMI15.2 
 le dihydrure de titane-i-propyle, l'hydrure de ïrconium-triamyle'7.'hydru- re de zinc-n-butyle,l'hydrure de cadmium-amyle,l'hydrure de bore-diméthyle, le dihydrure de bore-méthyle,le dihydrure de gallium-hexyle, l'hydrure de 
 EMI15.3 
 gallium-dihexyle, l'hydrure de mercure-hexyle-le dihydrure'd'étain-dibutyle, l'hydrure   d'étain-tributyle,l'hydrure   d'étain-méthyl-diéthyle,le dihydru- re d'étain-dipropyle,

   l'hydrure   d'étain-triisobutylee     plomb-triméthyle,   le plomb-diméthyl-diéthyle,le   plomb-méthyl-triéthyle,le   plomb-triéthyl-   propyle,le   plomb-diéthyl-dipropyle, le   plomb-méthyl-tributyle,le   plomb- diéthyl-diamyle,leurs isomères et leurs mélanges, le plomb-éthyl-triphényle, le plomb-diéthyl-diphényle,le   plomb-triéthyle-phényle,le   plomb-tétraphényle, 
 EMI15.4 
 le plomb-tripropyl-phényle,le plomb-éthyl-trinaphtyle,le plomb-dibutyl-dir naphtyle,l'hydrure d aluminiu-d3.butyle l'hydrure d'aluminium-dihexy1, l'hydrure d'aluminium-diéthyle, l'hydrure d'aluminium-diisopropyle,et d;

   autres produits décrits   ci-après.Généralement   ,on notera que le métal est capable de former un composé organo-métallique de stabilité raisonnable,   c'ést-à-dire   qui puisse être isolé dans des conditions raisonnables ne s'écartant pas considérablement des conditions ambiantes.La stabilité indi- viduelle des composés organo-métalliques que l'on peut obtenir avec les métaux utilisés,varie fortement, bien entendu,mais ces corps sont faciles à distinguer des composés qui donnent,tout au plus,des liaisons carbone- métal de nature inorganique ou d'une existence simplement transitoire.

   comme on l'a déjà dit,les températures et les pressions de la réaction sont susceptibles de grandes variations suivant les propriétés des constituants du système réactionnel.Ainsi,quand la matière première est un composé organométallique d'un métal très.réactif, par exemple un dérivé al- kylique d'un métal alcalin ou alcalino-terreux,les conditions d'hydrogéna- tion nécessaires pour réaliser la réaction sont moins sévères que si l'on utilisait des composés organiques de métaux tels que,par exemple, ceux du groupe III du système périodique,spécialement l'aluminium,le bore,le gal- lium ou l'indium.La raison en est que les métaux les plus réactifs sem- blent donner des composés organométalliques moins stables qui sont plus facilement susceptibles de rupture par   hydrogénation.Par   contre,

   si par exemple le composé organométallique initial est un composé tel qu'un aluminium-trialkyle,les conditions d'hydrogénation et de température sont relativement strictes,pour réaliser les réactions.En somme   comme   on l'a indiqué plus haut,les pressions nécessaires sont faciles à déterminer et on trouvera qu'elles se situent entre 5 et 1000 atmosphères environ de pression d'hydrogène, et à des températures de 25 à 200 C environ,en géné- ral,bien que ces températures ne soient pas nettement limitatives.Les gam- mes préférentielles de pression et de température sont respectivement,dans bien des cas, de 50 à 500 atmosphères et de 50 à 150 C environ,les condi- tions plus particulièrement préférentielles pour beaucoup de formes de réa- lisation étant de 100 à 250 atmosphères environ et de 75 à   125 C   environ.

   



   Les exemples donnés ici sont généralement des opérations en dis- continu,qui conviennent parfaitement, étant donné que la quasi-totalité des formes du procédé envisagent la présence initiale d'une charge métalli- que solide.Dans les conditions de réaction,la température peut être suffi- samment élevée pour que le métal libre initialement introduit soit en phase liquide.Mais en pareil cas, le système réactionnel est encore,normalement, 

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      'un système hétérogène.Les opérations en discontinu sont normalement plus commodes,mais le procédé n'est pas nécessairement limité de façon nette à telle ou telle forme de technique de réaction.Comme indiqué plus haut,si . l'on désire un travail en continu,il est facile d'imaginer des moyens pour les circonstances appropriées. 



   Le mécanisme réactionnel du processus n'est pas entièrement connu, et il n'est pas question de limiter l'invention à telle ou telle explica- tion   particulière.Toutefois,il   semble qu'au cours de la réaction,l'hydro- gène réagit sur le composé organométallique initial,en libérant un radical organométallique libre, qui, en raison de la présence de particules de métal libre, réagit facilement sur celui-ci avant de se dégrader en composés sta- bles et non réactifs. 



   La proportion de réactifs dans le procédé suivant la présente invention,par exemple les quantités relatives d'hydrogène et de composé' organométallique utilisas, déterminent la proportion de radicaux organi- ques qui apparaissent dans le produit.Quand on désire, par exemple,conver- tir le métal libre ou primaire en un composé organométallique entièrement   converti,c'est-à-dire   dont toutes les valences du métal sont satisfaites par les liaisons carbone-métal,il est désirable   d'ut'iliser   un excès notable du composé organométallique comme réactif initial.En pareil cas, le déroulement ordinaire de la réaction amènera la libération du constitu- ant métallique du composé organométallique sous forme d'un hydrure partiel,   ie   reste des valences portant encore des radicaux organiques.Par contre,

   lorsqu'on désire-une réaction convertissant le métal primaire en un composé d'hydrure organométallique,on trouvera normalement désirable ou commode d'utiliser le réactif organométallique en proportions légèrement réduites, égales ou légèrement inférieures à la quantité stoechiométrique nécessaire pour donner les composés désirés.Ainsi,en faisant réagir à peu près un équivalent molaire d'aluminium-triéthyle sur un équivalent en atome de plomb métallique en présence de deux équivalents molaires d'hydrogène et quatre équivalents molaires   d'éthylène.on   réalise une conversion pratique- ment totale en une mole de plomb tétra-éthyle dans le mélange réactionnel. 



   Toutefois, on peut utiliser un peu moins d'une mole d'aluminium-triéthyle, car on peut répéter indéfiniment le cycle d'aluminium en présence d'un excès de plomb,d'hydrogène et d'éthylène. 



   La quantité d'hydrogène doit être maintenue en proportions sto- echiométrique appropriées par rapport à l'oléfine,bien que l'on puisse avan- tageusement utiliser un excès d'hydrogène pour donner une pression réaction- nelle accrue et par suite obtenir une réaction plus rapide.Toutefois,on peut utiliser de cette façon d'autres gaz inertes,par exemple l'azote,l'argon, l'hélium,   etc..   lorsqu'on désire utiliser l'hydrogène en quantités à peu près   stoechiom#triques   par rapport à l'oléfine, et en même temps obtenir une réaction rapide à haute pression. 



   Bien qu'en général le procédé suivant la présente invention fonc- tionne en l'absence de catalyseur,il est parfois préférable d'utiliser un catalyseur .Parmi les corps qui augmentent la vitesse de réaction ou qui peuvent influencer la distribution du produit lorsqu'on désire des composés organométalliques mixtes,on peut citer l'iode ,les iodures   d'alkyle,les   iodures métalliques tels que l'iodure de plomb, les amines,les sels d'ammo- nium, organiques et inorganiques y compris le chlorure d'ammonium et l'iodure d'ammonium, et les sels d'ammonium quaternaire tels que le chlorure de tétra- éthylammonium;

   les composés d'aluminium, notamment le chlorure d'aluminium, les halogénures d'aluminium alkyle,tels que le sesquichlorure d'aluminium- éthyle,l'iodure d'aluminium,et les composés correspondants, inorganiques et organiques,de métaux polyvalents,y compris le trichlorure de gallium;l'iodure 

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 ,ferrique,le chlorure ferrique,   etc..,.   En général,lorsqu'on utilise des catalyseurs, dans le procédé de la présente invention,on les utilise de pré- férence en quantités correspondant à environ 0,01 à 1% en poids du métal libre en réaction. 



   Le temps pour produire des rendements appréciables parle-procédé suivant la présente invention varie suivant la température et la pression appliquées et suivant la réactivité relative du métal libre,par exemple du plomb-libre, de la matière première organométallique,et de l'oléfine utilisée.En général,dans la fabrication du plomb-tétraéthyle,on peut réa- liser une opération satisfaisante pendant un temps de réaction de 2 à 15 heures environ. 



   Bien que les exemples précédents comportent généralement l'usage de milieux réactionnels,ces milieux ne sont pas absolument essentiels à l'opération, et en fait,dans bien des cas, ils sont indésirables   et-/OU   superflus.Ainsi,lorsque le composé organométallique du métal secondaire initialement présent,ou bien le composé organométallique du métal primaire formé dans le processus,sont liquides et relativement stables dans les con- ditions de travail, un milieu réactionnel est fréquemment indésirable parce qu'il tend à diluer les réactifs et réduit l'efficacité du contact entre l'atmosphère d'hydrogène et les autres constituants du système réac-   tionnel.Les   milieux réactionnels,lorsqu'on le désire,peuvent être choisis parmi une large variété de corps liquides,

  parmi lesquels les fractions de pétrole formées de solvants du type alkane sont généralement considérées comme les plus appropriées, par exemple l'hexane, l'huile minérale,le pé- trole lampant, la naphte, etc... On utilise fréquemment les éthers, bien que leur usage soit habituellement évité si l'un des métaux mis en jeu dans la réaction est un métal du groupe IIIA, à cause de la tendance connue que présentent ces métaux à former des complexes avec les éthers simples. 



  Des types d'autres milieux réactionnels qui conviennent sont les éthers de composés polyhydroxylés, (bien que   ceux-ci,   à nouveau, ne doivent de pré- férence pas être utilisés avec les métaux ou composés de métaux du groupe IIIA), par exemple les éthers de glycol, ou les éthers de composés trihy- droxylés tels que la glycérine.En outre, des types de solvants qui convien- nent pour la présente invention comprennent les amines tertiaires et les polyéthers. 



   Bien que les exemples et descriptions donnés ci-dessus concer- nent principalement la fabrication de composés   corganométalliques   du métal primaire,dans lesquels les radicaux organiques substituants, s'il y en a plusieurs, sont identiques,on envisage cependant l'introduction de radicaux différents sur les mêmes métaux primaires.Des types de matières de ce genre sont le zinc-propyl-butyle, l'étain-triméthyl-éthyle, l'étain- éthyl-tri-isobutyle,le gallium-méthyl-diéthyle,le magnésium-méthyl-éthyle et d'autres composés organométalliques portant des substituants différents. 



  Ainsi,en faisant réagir un mélange d'aluminium-tétraméthyle, d'hydrogène, de plomb et un équivalent de propylène,le produit principal est le plomb- triméthyl-propyle.De même, en partant de   l'aluminium-tétraméthyle   en pré- sence de plomb métallique et d'hydrogène, on peut obtenir des composés de plomb mixtes, méthyl-éthyle, méthyl-propyle, méthyl-butyle,méthyl-amyle, méthyl-hexyle,méthyl-heptyle, méthyl-octyle, etc...

   par réaction simultanée sur l'éthylène, le propylène,le butylène le butène, le pentène, l'hexéne,   l'oct#ne, etc...   respectivement.Généralement les proportions des divers radicaux alkyle présents dans le produit dépendent directement des propor- tions stoechiométriques de l'oléfine,du composé organométallique et du métal libre présents ensemble dans le mélange réactionnel, 

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Les groupes organiques des matières premières organométalliques .

   sont de préférence les groupes alkyle inférieurs,c'est-à-dire contenant 2 à 5 atomes de carbone   environ.Toutefois,on   peut aussi traiter facilement, par ce procédé, des groupes organiques allant jusqu'à huit atomes-de carbone.Quand la longueur de chaine des groupes organiques augmente,les conditions réactionnelles doivent être soigneusement réglées pour éviter une pyrolyse indésirable et une dégradation. 



   REVENDICATIONS 
1. Procédé de préparation de composés organométalliques,dans lequel on soumet un composé organométallique à une hydrogénation en présen-   ,ce   d'un métal.



   <Desc / Clms Page number 1>
 



   The present invention relates to the synthesis of organometallic compounds. More particularly, the invention relates to a novel process for the production of certain organometallic compounds, that is to say compounds of a polyvalent metal having at least a metal-carbon bond, and by means of a new and improved reaction.



   Organometallic compounds, as defined above, have long been of interest to chemists and constitute an interesting field of study. During the years of research carried out on the methods of synthesis of this vast category of body, it has been proposed a variety of generalized reactions which are revealed in the scientific literature and in patents. Methods of preparation have recently been comprehensively reviewed by Jones and Gilman (Chemical Revieuws, vol. 54, pages 835-890, October 1954).



   About two dozen generalized methods are known in the art for preparing organometallic compounds, however these methods do not include practical methods for preparing compounds such as:
MR H n m where M is a polyvalent metal capable of forming metal-carbon bonds, n and m are at least 1, and n + m is the valence of M.



  Compounds of this type have been found to be particularly useful in that they are particularly effective reagents for the direct formation of new metal-carbon bonds by reaction on an olefinically unsaturated hydrocarbon. The bodies obtained are useful as
 EMI1.1
 high-energy fuels, as ignition agents or corm; l'ntori, 1ed.iaj :: t''es (!; 1fnii3: 1 la = 'sx, ti c¯ utû :. vorposôs: ax, l? otn : Lâ..icuor>:;, Ip,: 'rw, r;: WS:. "' C, tl: 1." TJ,,, iyr7 '....: W ¯.û.t' ¯ :
Numerous processes have been proposed for making important organo-lead compounds, and in particular lead-tetraethyl for use as a commercial anti-knock.

   In all such commercially successful processes, an appreciable proportion of the lead introduced into the reaction remains unaltered and must be recovered, processed and recycled. Although many technically valuable processes have been proposed. bles to convert this by-product lead into organo-lead, these processes have not been used commercially, mainly due to the high consumption, and that without chance of recovery, expensive chemicals needed to achieve this conversion.



   One of the aims of the present invention is to provide a new reaction giving greater working flexibility. A particular aim of several embodiments according to the invention is to provide a process for the preparation of organic compounds of polyvalent metals. The present invention is to provide a process for making organometallic compounds substantially directly from the metal and an organic nucleus existing in a relatively stable state, and generally corresponding to the organic radical of the final organometallic product.



  A particular object of the present invention is to provide a process for making organo-lead compounds, in particular lead-alkyl compounds, by direct reaction of metallic lead with constituents containing the organic groups in question. A particular object of the present invention is to manufacture lead-tetraethyl directly from metallic lead without simultaneous formation of undesirable by-products. Another object of the present invention is to provide a new and improved process for making a hydride of organo-aluminum, in particular an aluminum-dialkyl hydride,

     from metallic aluminum.

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 More precise is to provide a method for introducing alkyl groups into an aluminum-alkyl hydride compound without the need to initially form and recover the aluminum hydride. Another object is to provide a method. improved for preparing metals from their compounds at low temperature. Other objects will become apparent in the following discussion of the present invention.



   The process of the present invention essentially consists of hydrogenating an organometallic compound in the presence of a metal. In several embodiments according to the present invention, by organometallic compound is meant a compound containing more carbon-metal bonds than the desired product. The result of the process and the reaction indicated, an initial product containing on average a reduced number. carbon-metal bonds, but an increase in the total product, as a result of the reaction of the metal initially present, and rearrangements and substitution of the original carbon-metal bond with carbon-hydrogen bonds.



  As a result of this treatment a product is obtained which is susceptible to further olefin treatment to give a final product in which all metal valences are satisfied by carbon-metal bonds. In some cases the initial product is relatively unstable, and its reaction with any olefinic or other reagents becomes an important feature of the process.



   As can be seen from the general expression given above, the metal component of the organometallic compound may be the same as, or different from, the free metal used in the reaction. In embodiments where they are different, the free metal used will be called the primary metal, and the metal of the initial organometallic compound will be the secondary metal.

   The process is illustrated or generally represented by the following equation:
 EMI2.1
 organic compound metal. compound secondary metal hydride- + hydrogen + organic primary- + primary metal than secondary primary
According to a modification to the process according to the invention, the simultaneous reaction takes place under high pressure and at moderate temperatures between a trialkyl aluminum, metallic aluminum and hydrogen. The process is generally summarized by the following reaction:

   
 EMI2.2
 Aluminum + hydrogen + Aluminum hydrides ÉÎÉÎ ny ogene + metallic> aluminumalkyl
It has also been found that tiethyl aluminum can be prepared directly from aluminum, hydrogen and ethylene. The present invention generally includes the process of treating metallic aluminum with ethylene and hydrogen. in the presence of a liquid phase of triethyl aluminum. The metallic aluminum used is preferably in divided form, for example aluminum chippings prepared in a nitrogen atmosphere.

   In a precise embodiment of the invention, the process for preparing triethyl aluminum comprises on the one hand contacting the particulate aluminum with a quantity of triethyl aluminum sufficient to wet the surfaces of the metal and on the other hand, heating the reaction zone to a temperature between 30 and 130 ° C. under a pressure of 10 to 300 atmospheres of a gas mixture containing hydrogen and ethylene.

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   In an embodiment of the foregoing general type according to the present invention, aluminum is normally used in the form of finely divided or powdery solids which have been prepared in a fully inert gas atmosphere such as for example argon, nitrogen, or methane.



   In this atmosphere, oxygen or humidity should preferably be strictly excluded. Solid aluminum is introduced into a reaction zone taking precautions to prevent its contact with an oxygen-containing gas or with the aluminum. moisture. An amount of aluminum triethyl, sufficient to wet at least a portion of solid aluminum, is then introduced into the reaction zone and this zone is sealed with the exception of the conduits. intake of hydrogen and gas containing ethylene. The gas containing hydrogen is introduced into the reaction zone, and the pressure of hydrogen is increased to the desired operating level which is generally over-atmospheric but less than 300 atmospheres approximately.



   Concurrently, or after reaching the desired hydrogen pressure, an ethylene-containing gas is introduced into the reaction zone at a pressure which varies over a wide range but generally not greater than a partial pressure of 100. atmospheres. The contents of the reactor are heated to the required temperature level and maintained at that level for a period which varies according to the improvements in the apparatus and the reaction, temperature, and pressure conditions employed. contact, it is preferable to continuously agitate the contents by means of controlled stirring devices or by use of a tilting reaction zone in which the solids move sporadically from one end to the other. In some cases,

   a contact time of the order of about 20 hours is required, although shorter contact times of the order of 0.5 hours are also suitable under certain reaction conditions. This contact time is usually a function of The relative magnitude of the finely divided aluminum solid layer of the aluminum particle size, the relationship between the pressure and temperature of the reactants and the proportions of the reaction zone i.e. the ratio between the depth and the surface exposure of a straight section.



   As will be seen from the detailed description below, the terms of the preceding expression should not be taken in the strict sense. Thus, the expression “organic compound of secondary metal” does not mean that all the valences of a polyvalent secondary metal are necessarily satisfied by metal-carbon bonds, but that for example some of the valences may carry metal-hydrogen bonds. Similarly, the term "secondary metal hydride" does not mean that this combined product has all of its valences saturated with hydrogen, but bears substantially more hydrogen bonds than the organic secondary metal compound used as the initial reactant.

   the expression "organic primary metal compound" is not restricted (in the case of a polyvalent primary metal to compounds in which all the valences of the metal are saturated with metal-carbon bonds, but it generally includes compounds having at least one carbon-metal bond.



   In all cases, the process is carried out under hydrogenation conditions, that is, under conditions severe enough to apparently break a carbon-metal bond and in its place form a metal-hydrogen bond. Usually these conditions include a moderately high temperature and appreciable hydrogen pressure. Examples of these conditions are temperatures of about 25 to 200 ° C and partial pressures of hydrogen of about 5 to 1000 atmospheres. The upper limit of the temperature range is largely determined by the stability of organometallic reagents and products. Thus, in the intended reaction

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 to prepare lead-tetraethyl,

   it is preferable to use temperatures not exceeding about 110 C. Furthermore, when it is desired to use the upper allowable temperature range to achieve a rapid reaction, it is preferable to use in the reactor the thermal stabilizers. - ques capable of preventing the thermal decomposition of organoplomb compounds, Types of bodies which are suitable for this purpose, and which are revealed for example in US Patents Nos. 2,660,591, 2,660,592, 2,660,593, 2,660,594, 2,660 595 and 2,660,596 all of November 24, 1953, are in particular naphthalene, styrene, azobenzene, furfuryl alcohol, oleic acid, styrene dibromide, diisobutylene, etc.



   Recently, processes have been developed for making organ-aluminum compounds, and in particular aluminum-trialkyl compounds. A characteristic of organo-aluminum compounds is that they form stable organo-aluminum hydrides, and among others. the most stable are aluminum-dialkyl monhydrides. On the other hand, organo-lead hydrides are slightly less stable.

   In the overall process of the present invention, the main result is the joint formation of organo-aluminum hydrides and organo-lead hydrides. In a preferred embodiment according to the present process, it is desirable to take a proportion of reactants such that the predominant aluminum product is, in the case of alkylated derivatives, aluminum-dialkyl monohydride, and to carry out the process in the presence of an olefin in order to stabilize the organo- lead in the form of tetraorgano-lead Thus, in a particularly useful embodiment according to the present invention, the aluminum triethyl is reacted with the metallic lead in the presence of hydrogen and ethylene, so that the reaction mixture is converted into almost entirely in a mixture of aluminum-triethyl and lead-tetraethyl,

   the latter being an important anti-knock agent. It can be seen from the above that, by the present process, it is ultimately possible to be able to prepare lead-tetraethyl directly from ethylene and hydrogen, while aluminum-triethyl, which is transformed in the reduction stage into aluminum-diethyl hydride in order to then regenerate aluminum triethyl in a subsequent reaction is not consumed and can be recycled to the first stage. a convenient process for preparing lead-tetraethyl from lead, hydrogen and ethylene, without consuming or using other chemicals. Similar considerations apply to the manufacture of other organo- compounds. lead described below.



   A particularly efficient source of the metal used in the process is a subdivided and chemically treated metal, so in reactions where one of the by-products is an elemental metal, this metal so liberated is frequently in the effectively divided and active state. , and therefore ideally suited for the present process. Accordingly, the present process can be an advantageous supplement to other processes.



   It should also be noted that reactive alloys can be used in the present process, when mixed organometallic compounds are used, the metals of the alloys being the same as those of the organometallic compounds in question, or different from. these.



   Although the present process is generally applicable to the direct reaction of metallic lead in accordance with the above, consideration should be given to the form in which metallic lead is used. Although the reaction mechanism is not clearly known. , it can be assumed that organo-lead hydrides form on the surface of metallic lead, and are then stabilized by reaction on the constituents of the reaction system. The state of metallic lead is important for carrying out a practical reaction and it is desirable to use free lead suspected

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 One of these forms of lead is obtained by various processes previously proposed or employed commercially to manufacture organo-lead compounds,

   and whereby free metallic lead is obtained as a by-product. In the process most widely adopted commercially, and which concerns the reaction of a sodium-lead alloy with ethyl chloride, three atoms of free lead are obtained for each mole of lead-tetraethyl obtained. according to the present invention with the current commercial process, the lead thus obtained is directly and completely converted into organo-lead.

   Thus, after the reaction between the sodium-lead alloy and ethyl chloride, the lead capable of alkylation can be reacted, in an autoclave, with an organometallic compound, such as lead-tetra7thyle obtained previously. in said process, in the presence of hydrogen and ethylene, to obtain an additional equivalent amount of lead-tetraethyl. By such a process, a reaction cycle is effected, and in a coordinated commercial operation, a more or less fixed amount of consume-tetraethyl lead is maintained as an intermediate for the formation of tetraethyl lead by the process according to claim from the basic reactants which are metallic lead, hydrogen and ethylene.



   Other examples of lead which can be used successfully in the process of the invention, are in particular lead powders resulting from the decomposition of organo-lead compounds by heat, for example lead deposited during the thermal decomposition of organo compounds. Certain other forms of lead powders which are sufficiently active to serve in making lead-tetraethyl can be obtained by the process according to the invention, by crushing or otherwise finely dividing metallic lead, especially when This is done under a nitrogen atmosphere which prevents surface oxidation of the lead. Another example of a process for preparing finely divided lead suitable for the practice of the present invention,

  is the precipitation of lead by reduction of its compounds. Other methods involve processes such as electrolytic deposition will occur to those skilled in the art.



   Lead alloys, especially alloys containing alkaline earth and alkali metals, are also a good source of lead and have been used with success. Sodium-lead alloy is a particularly suitable alloy for this purpose. Examples of lead alloyed metals which have been used successfully in the practice of the present invention are calcium, potassium and magnesium. In general, one can use as a source of lead for the process of the invention no any alloy which reacts according to the following equation: metal-lead alloy + lead-tetraethyl ethyl chloride + lead + metal chloride.



   On the other hand, certain alloys which enter with difficulty in the preceding reaction, or which require the use of relatively high temperatures, react satisfactorily and at a lower temperature when used as a source of lead for the process. For example, instead of the monosodium-lead alloy, alloys corresponding to Na Pb and Na9Pb have been used with success in the process according to the invention, the yield of conversion of lead to lead -tetraethyl being higher than in any previously known process. Various combinations of lead forms can also be used in the practice of the present invention.



   Another modification of the process of the present invention provides a direct process for obtaining more complex organometallic compounds.



  Thus, by reacting an organo-aluminum compound in the presence of hydrogen,

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 of free lead, and a mixture of olefins, one obtains the corresponding mixed organo-lead compounds. Thus, for example, one can obtain lead-methyl-ethyl-propyl compounds, by reacting aluminum-tetramethyl, hydrogen, metallic lead and a mixture of ethylene and propylene.



  Likewise, it is evident that a wide variety of organo-lead compounds can be obtained directly by this process, although in many cases these compounds could not be prepared by any suitable process. Furthermore, these bodies are obtained without formation of unwanted by-products.



   In the embodiments where they are used, the relation between the secondary metal and the primary metal is as follows: The secondary metal must be higher in the series of redox potentials than the primary metal. Types of combinations of metals entering into reaction in this general process are, for example, the following secondary metal / primary metal pairs: lithium-strontium, lithium-barium, lithium-beryllium, lithium-zinc, potassium-aluminum, potassium-gallium, gallium-tin , tin-bismuth, tin-mercury, and other easy-to-see combinations.



  Double combinations come within the scope of the process, that is to say the process as described above is applicable when there are mixtures of organometallic compounds of two or even more metals. Thus, a type of combination of this kind would be constituted by the alkyl compounds derived from mixtures of sodium and potassium, this mixture being used as organometallic feed material. It also falls within the scope of the process the treatment of a mixture of primary metals to give, concurrently or successively, several organic compounds of primary metal.



   The possibility of applying the process to embodiments using secondary and primary metals will be more easily felt by examining the typical equations below.It is understood that the equations given below are idealized, and that they do not claim to represent the returns actually. obtained nor the proportions of reaction constituents used in a particular embodiment of the process.

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 EMI7.1
 



  4 (c2H 3) 3 AI + 6H2 + 3 Pb -------- i 4AlH: 3 + 3 (C2H) Pb
 EMI7.2
 
<tb> aluminum
<tb> triethyl <SEP> lead <SEP> hydride
<tb> aluminum <SEP> leadtetraethyl
<tb>
 
 EMI7.3
 C2HLi + Hz + Ca & 1 'LiH CZH 5CaH -
 EMI7.4
 
<tb> lithium- <SEP> calcium <SEP> hydride <SEP> of <SEP> hydride <SEP> of <SEP> calcium-
<tb> ethyl <SEP> lithium <SEP> ethyl
<tb>
 
 EMI7.5
 2-iC) H7Li + 3/2 H2 + Al ######### 2LiH + (i-C3H7) 2AlH
 EMI7.6
 
<tb> lithium- <SEP> aluminum <SEP> hydride <SEP> of <SEP> aluminumisopropyl hydride <SEP> <SEP> lithium <SEP> diisopropyl
<tb> C2H5Li <SEP> + <SEP> 1/2 <SEP> H2 <SEP> + <SEP> K <SEP> LiH <SEP> + <SEP> C2H5K
<tb> lithium- <SEP> potassium <SEP> hydride <SEP> of <SEP> potassium-
<tb> ethyl <SEP> lithium <SEP> ethyl
<tb>
 
 EMI7.7
 3 (CH) lg + 3 H2 + 2Ga ### 3MgHz + 2 (CH)

  Ga
 EMI7.8
 
<tb> magnesium- <SEP> gallium <SEP> <SEP> galliumdiethyl <SEP> hydride <SEP> magnesium <SEP> triethyl
<tb>
 
 EMI7.9
 2 (CZH5) 2Mg + H2 + Ga 2CH5TyIgH + (CzH5) ZGaH
 EMI7.10
 
<tb> magnesium- <SEP> gallium <SEP> magnesium- <SEP> galliumdiethyl <SEP> ethyl <SEP> diethyl
<tb>
 
 EMI7.11
 (1-C?) 2Zl g 'H2 + Zn igHZ + {i-C3H7) ZZn magnesium- zinc zinc hydride-diisopropyl diisopropyl magnesium (i-C3H7da) + 2HZ + Sn #### (CZH5) ZSnH2 + NaH, KH (l- c fi r t ..)

   
 EMI7.12
 
<tb> sodium-isopropyl <SEP> tin <SEP> tin dihydride <SEP>- <SEP> hydrides <SEP> of <SEP> sodium
<tb> and <SEP> potassium- <SEP> diisopropyl <SEP> and <SEP> from <SEP> potassium
<tb> isopropyl
<tb>
 

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In a precise embodiment of the present invention, the process is particularly suitable for preparing aluminum-triethyl by contacting particulate aluminum with sufficient aluminum-triethyl to wet the surfaces and then heating the reaction zone. at a temperature of about 30 to 130 ° C. under a pressure of 10 to 300 atmospheres of a gas mixture containing hydrogen and ethylene.



   The organometallic compounds prepared according to the present process are particularly useful for extracting metals from their compounds. Thus, metals can be prepared from their compounds by contacting, under suitable reaction conditions, a compound of the metal. desired, hereinafter referred to as a primary metal compound, together with an organometallic compound of a second, more strongly electropositive metal, and hereinafter referred to as a secondary metal compound. The primary metal compounds mentioned herein are generally compounds of the metals which are found in the transition series of the periodic table.Organometallic compounds with which these primary metal compounds react are characterized by containing at least one carbon-metal chemical bond.



  The metal present in the organometallic reagent is more electropositive than that of the other metal reagent, and it is found that, under suitable reaction conditions, yields close to 100% of free metal derived from the compounds of primary metals can be obtained. indicated above. The product thus obtained is characterized by uniformity of size and a high degree of purity of the particles.



   Furthermore, this method of obtaining metals is also suitable for the preparation of the desired mixtures of metals, by contacting a desired mixture of compounds of primary metals, of at least two different metals, with an organometallic compound of. a metal which is more highly electropositive than each of the other two metals in the reaction mixture. In a preferred form of the present process, the organic derivatives of metals of groups I, II or III-A of the periodic table are used as initial reactants. is particularly advantageous due to the fact that temperatures are used which are notably lower than the melting point of the metal to be prepared, that is to say generally not higher than approximately 300 ° C., and preferably lower than approximately 150 C.

   Likewise, the reaction pressure applied can vary over a wide range, namely from about 1 to 100 atmospheres, and preferably from about 2 to 10 atmospheres. Although the reaction mechanism of the process is not fully understood, it is believed that a methathesis reaction takes place between the initial reactants so as to form an organometallic transition compound of the metal which initially had no carbon-metal bonds, and then this organometallic transition compound! decomposes to give free metal.



  In some cases, not even an unstable transitional organometallic compound is formed, but the free metal appears to be formed directly as a result of a displacement reaction between the secondary and primary metal compounds. In some cases, the primary organometallic compounds formed by the process can be recovered, purified and then decomposed to obtain the desired free metal at a high state of purity.



   The details of the process and its variations will be more readily understood from the following detailed examples.



   EXAMPLE I
In a round-bottom autoclave are introduced about 40 parts by weight of finely divided metallic calcium, for example the calcium lamellae described in US Patent No. 2,561,862, July 24, 1951, and about 100 parts by weight of hexane. dry solvent. About 75 parts by weight of sodium ethyl are added to it. Hydrogen pressure is applied

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 of the order of 275 atmospheres, and the contents are stirred constantly while raising the temperature to approximately 90 -120 C. Contact is continued under hydrogen pressure for a period of approximately 2 hours.



   At this point, the temperature applied to the autoclave is reduced to the ambient level of about 30 C or below and after lowering the temperature the hydrogen pressure is gradually released. The autoclave then contains a mixture. of solid sodium hydride and of calcium-ethyl hydride, suspended in the reaction medium, and a good yield is obtained.



     EXAMPLE II
The following example typically illustrates the application of the process where the secondary and primary metals are both monovalent metals. Substantially the same process which was used in Example I above is applied, except for differences noted below.



   About 100 parts by weight of ethyl lithium is used in a solvent comprising diethyl ether to which is added about 10 - 11 parts of metallic potassium finely dispersed in a liquid vehicle. The reaction is continued under a pressure of d. Hydrogen of about 56 kg / cm2 over a period of at least 1/2 hour. The reaction products have a high yield of potassium-ethyl, C2H5K, and lithium hydride, LiH.



   EXAMPLE III
The following example illustrates the treatment of metals with equal valences, but with different electropositive characteristics, and relates to the hydrogenation of an organomagnesium compound in the presence of zinc foam as the primary metal. Following this example, 75 are reacted with 85 parts of magnesium-diisopropyl, (iC H) Mg, on about 42 parts by weight of zinc foam in the presence of a quantity of saturated kerosene, as a carrier, or, if desired, in the presence of a solvent fully aromatic, such as benzene or toluene, and under high pressure of hydrogen. A high yield of magnesium hydride and zinc-diisopropyl is obtained.



   EXAMPLE IV
The reactor used in this example comprises a stainless steel autoclave fitted with an internal stirrer and an external heating and cooling device. Into this reactor are introduced 621.7 parts of finely divided metallic lead and 342. 5 parts of aluminum-triethyl. The autoclave is closed and hydrogen is introduced into the reaction zone to maintain a hydrogen pressure of about 150 atmospheres. The temperature of the autoclave is slowly raised to 90 atmospheres. - approximately 100 ° C. with internal stirring, the start of the reaction being indicated by a drop in pressure in the reaction zone. The hydrogen pressure is maintained at the initial level for a period of approximately 4 hours, during which the reaction consumes hydrogen.When all hydrogen consumption has ceased,

   ethylene is introduced into the reaction zone at a pressure sufficient to maintain a pressure of about 200 atmospheres in the reaction zone. The consumption of ethylene by the reaction is indicated by a drop in pressure which continues for a period of d About 3 hours during which time ethylene is constantly introduced into the reaction zone to maintain the above total pressure.



  When all pressure drop in the system ceases, the autoclave is allowed to cool to room temperature and the excess pressure of hydrogen and ethylene is released. High conversion of metallic lead to tetraethyl lead is obtained. for a consumption of 6 molar equivalents of hydrogen and 12 molar equivalents of ethylene.

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   EXAMPLE V
This example illustrates the incorporation into the present process of a method currently employed for making organo-lead compounds.



  Thus, 230.2 parts of sodium-lead alloy and 400 parts of ethyl chloride are reacted at a temperature of 85 ° C. for 4 hours. At the end of this time, the excess ethyl chloride was distilled off and to the resulting mixture which included lead-tetraethyl, sodium chloride and highly reactive metallic lead was added 6 mole equivalents of. hydrogen and 12 molar equivalents of ethylene, and 114 parts of aluminum-triethyl. the presence of a quantity of nitrogen sufficient to maintain in the reaction zone a total pressure of about 100 atmospheres at a temperature This reaction is continued for a period of 5 hours, after which the autoclave is cooled to room temperature and the excess pressure is released. By this combined operation, we obtain

  virtually complete conversion of the lead originally present in the alloy, sodium-lead, to lead-tetraethyl. Similar results are also obtained when olefins such as propylene, ethylene and olefins are used instead of ethylene. butylene, amylene and octene.



   EXAMPLE VI
A large excess of zinc-diethyl (C2H5) 2Zn is treated with hydrogen. in the presence of metallic zinc and using the process of Example I, but without inert liquid. At the end of the treatment, a solution of zinc-ethyl hydride, C2H5ZnH, in the excess of liquid zinc-diethyl is obtained The olefin treatment is then started by applying a partial pressure of ethylene of 150 atmospheres, which converts the amount of zinc-ethyl hydride to additional zincdiethyl.



   EXAMPLE VII
The procedure of Example IV is repeated, except that 323.4 parts of lead-tetraethyl (C 2H5) Pb are used, instead of aluminumtriethyl o A high conversion of metallic lead to lead-tetraethyl is obtained for a Consumption of 6 molar equivalents of hydrogen and 12 molar equivalents of ethylene Similar results are also obtained when lead-tetraphenyl, lead-tetramethyl and lead-tetrabutyl are used instead of lead-tetraethyl. in this example, propylene, butylene, amylene, hexene and octene are used instead of ethylene, satisfactory and similar results are obtained.



   EXAMPLE VIII
The procedure of Example VII is repeated except that an equivalent amount of isoamylene is used instead of ethylene in the olefin addition step. Further, before the addition of isoamylene about 30 parts of benzcyl peroxide are added to the reaction zone.



  The consumption of olefin by the reaction system appears to be completed about 1 hour after the addition of olefin and peroxide to the reaction zone, which contrasts sharply with the normal time of 15 hours required for this reaction in 1. 'absence of peroxide. The process is completed and the product is perfected to give an excellent yield of leadethyl-triisoamyl.



   EXAMPLE IX
In an autoclave are introduced about 190 parts by weight of aluminum-triethyl (C2H5) 3Al, and about 11 parts of aluminum in pail-.

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   The autoclave is sealed and subjected to a pressure of dry hydrogen of about 250 atmospheres. The contents are then gradually heated to an operating level of about 100-110 C, and the contents are stirred. during this operation. These conditions are maintained for a period of about 2 hours, supplying additional hydrogen if desired, and at this time the temperature of the contents of the autoclave is brought back to ambient level;

   the excess hydrogen pressure is released. A high yield of aluminumdiethyl hydride (C2H5) 2AlH is obtained, dissolved in an excess of aluminumtriethyl. The product can be isolated by vacuum distillation.



   EXAMPLE X
The reactor used comprises an autoclave equipped with internal stirring device and external heating and cooling.



   In this reactor are introduced 600 parts of normal hexane and 90.7 parts of nickel monosulfide, having a particle size less than
1.5 mm. To this mixture are added, with stirring, 72 parts of lithium ethyl partially dissolved and suspended in 200 parts of n-hexane.

   The temperature of the reaction mixture rises slowly during the addition of lithium ethyl, indicating almost immediate initiation of the reaction when the two reagents come into contact. The autoclave is sealed after the addition of lithium-ethyl, and the reaction is maintained at a temperature of about 60 to 70 C by external cooling,. When the temperature begins to drop as a result of the reduction in the reaction rate,

  heat is applied to maintain temperature within the above interval for a total of approximately 2 hours The mixture is cooled to room temperature and the pressure built up in the system is released by removing the seal from the autoclave The reaction mixture is then filtered to remove the solids which consist essentially of a mixture of finely divided metallic nickel and lithium sulphide. This mixture of solids is then extracted with water to remove the soluble lithium sulphide. , thereby recovering a high amount of finely divided nickel having a uniform particle size and an oxide and nitride free surface.



   Likewise, when platinum sulphide, titanium tetrachloride, zirconium tetrabromide, vanadium pentoxide, palladium sulphide, chromic chloride, cadmium sulphide and cuprous sulphide, satisfactory powder yields of platinum, titanium, zirconium, vanadium, palladium, chromium, cadmium and copper are respectively obtained.



   Instead of the fully alkylated aluminum-alkyls used in the previous examples, the initial process reagents may be the more highly alkylated aluminum hydride compounds, i.e. those which contain on average two or more. organoalkyl substituents on aluminum.In such a case, the product will contain, on average, one to two alkyl substituents.In other words, the product in such a case is a mixture of aluminum-dialkyl hydrides and dihydrides of Aluminum-mono- alkyl. Products of this nature are normally more unstable and more pyrophoric than aluminum-dialkyl hydrides. Thus, when treating aluminum-dibutyl hydride in the general manner described above, aluminum-dihexyl hydride,

  aluminum-diethyl hydride, aluminum-diisopropyl hydride, the products will contain appreciable amounts of the corresponding aluminum-alkyl dihydrides. In order to carry out these reactions, the same working conditions are generally used.

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   Aluminum-alkyl dihydrides can also be prepared directly from the aluminum-trialkyl compounds but in such a case the relative proportions of metallic aluminum contacted with the feed aluminum trialkyl are appreciably increased; example up to about 2 gram atoms for an aluminum-alkyl.



   The following examples illustrate the modified process in which trialkyl aluminum, metallic aluminum and hydrogen are reacted.



   EXAMPLE XI
About 190 parts by weight of aluminum triethyl (C2H5) Al and about 11 parts of flaked aluminum are placed in an autoclave, then the autoclave is hermetically sealed and dry hydrogen admitted up to pressure. of about 250 atm. The contents are gradually heated to the operating level of about 100 - 110 while stirring during this operation. These conditions are maintained for a period of about two hours by adding more hydrogen if it is desired, and at the end of this time, the temperature of the contents of the autoclave is reduced to atmospheric level. The excess hydrogen pressure is released. A high yield of diethyl aluminum hydride (C2H5) is obtained. 2 Al H, which can be isolated by vacuum distillation.



   EXAMPLE XII
About 25 parts of finely divided metallic aluminum are introduced into an autoclave under an inert atmosphere of gaseous, dry nitrogen.



  The aluminum is prepared by grinding or filing under a dry nitrogen atmosphere. To this feed is added enough triethyl (C2H5) 3Al aluminum to thoroughly wet all the aluminum particles, or about 203 parts. The autoclave is closed and a hydrogen gas pressure of about 5 atmospheres is admitted and an additional pressure of commercially pure ethylene gas of 10 atm. The contents are stirred slowly by means of an externally controlled stirrer and the temperature rises to 80C- 85C. The contact is continued for a period of five to six hours during which the pressure is maintained in the range indicated above. At the end of this period the temperature is lowered to in- about 20 - 25 and the excess reagent is

  The empty space of the autoclave was swept with dry nitrogen gas for several cycles in order to completely remove the reactive compounds and the aluminum-tri, ethyl was recovered by distillation. A high conversion of ethyl was obtained. aluminum metallic to aluminum-triethyl approaching the stoichiometric yield of 100 parts.



   EXAMPLE XIII
The procedure of Example 12 was repeated except that the pressure of the reactive gas was increased to a partial pressure of hydrogen of about 50 atm and a partial pressure of ethylene of 100 atm. The contact time is reduced to 4 or 5 hours and a good conversion is obtained with a high yield of aluminum triethyl.



   EXAMPLE XIV
The same procedure as in Example 12 is used except that a partial pressure of hydrogen of 50 atm is used. and an ethylene partial pressure of 100 atm. The reaction temperature increases to about 125 -130 C and the contact time is reduced to about two or three hours. A high conversion to aluminum triethylo is obtained.

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EXAMPLE XV
The procedure of Example 12 was repeated except that a hydrogen partial pressure of 290 atm and an ethylene partial pressure of 10 atm were used. At a reaction temperature of about 125-130 ° C. and a contact time of only 0.5 hours, a good conversion of aluminum metal to aluminum-triethyl is obtained.



     - EXAMPLE XVI
The procedure of Example XV is repeated except that the reaction temperature used is about 30 ° C - 40 ° C and high conversions to aluminum-triethyl are obtained over a contact time of about 20 hours.



   In the preceding examples the hydrogen-ethylene partial pressures are initially adjusted to the desired proportions by which these compounds will appear in the desired product. If the reaction pressures of the gases can be adjusted and supplied consecutively one can divide the multi-step process. This technique is illustrated by the following example.



   , EXAMPLE XVII
A reactor is charged as in Example XII, but increasing the amount of triethyl aluminum used to about 50 parts. The reaction system is subjected to an initial pressure of almost pure dry hydrogen of about 50 atm. And the reaction proceeds at about 100 ° C. for about 3 hours. The system's own pressure at the end of this period. which depends on the reactive volume, the reaction space, and the volume of the charge, would be 100 atm. at 50 atm. At the end of this treatment the temperature is reduced to 60 C - 65 C and an additional 100 atm is applied. to the reaction zone by adding gaseous ethylene.



  The contact period is extended for four hours after this time the temperature of the reaction zone is reduced to 20 ° - 25 ° C. and the excess pressure is released. A high conversion of aluminum to aluminum-triethyl is obtained. The gas pressures employed in the reactor can vary over a wide range but generally they do not exceed in the reaction zone a total pressure of about 300 atm or drop to about 10 atm. A preferred range is between 10 and 150 atm. In general, a partial pressure of hydrogen between 3 and 290 atm. Is suitable for embodiments according to the present invention.

  it is desirable to employ sufficient ethylene pressure in order to have sufficient ethylene for the reaction i.e. two moles of ethylene per mole of hydrogen to be reacted. operating at superatmospheric ethylene pressures, the range of ethylene pressures employed may vary between 100 atm. and 1 atm. about.

   A preferred range is between about 5 and 50 atmospheres, although ethylene pressures above 100 atm. can be employed when desired, their use is generally not necessary, and often undesirable because of the losses of reactive materials by numerous side reactions, i.e. the polymerization and hydrogenation of ethylene. When desired, various inert gases can be employed in addition to ethylene and hydrogen in order to give the pressure of the reaction zone a desired value while employing minimal amounts of gas. reagents.



   In this embodiment according to the invention, where a consecutive addition of hydrogen and ethylene is employed, it is often desirable to use a temperature between about 100 and 130 ° C., and in some cases,

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 180 C for the first reaction phase during which only hydrogen is contacted with aluminum and aluminum-triethyl, ethylene being excluded. After the first reaction phase, and concurrently with admitting ethylene into the reaction zone, the temperature can be reduced preferably to a range of about 60 - 80 ° C in order to complete the reaction which gives aluminum-triethyl.



   From the preceding examples, it can be seen that the reaction of the present process has wide and varied application possibilities.



  It will also be apparent to those skilled in the art that a variety of common technical methods can be applied in carrying out the desired reaction. Thus, although what examples above have been described particularly for purposes of batch operations, it is evident that continuous processing types are very suitable. Thus, in cases where the primary organometallic reagent is liquid under normal conditions, it will frequently be desirable to dilute the desired amount of virgin metal with the organometallic compound and introducing it to a continuous processing zone as a dilute slurry of metal divided within the liquid organometallic compound, or it reacts with hydrogen according to various contact methods.

   An effective method of obtaining properly divided solids is to spray the metal in question in the molten state into an inert cooling liquid. Certain metals used in the embodiments of the process will be liquid under working conditions, and the foregoing particle size considerations apply to the liquid. In other words, it is very desirable to have liquid droplets entering. within the range indicated, or even finer.



   The initial readiness of the metal to be reacted is not overly critical, although it is generally found that a high degree of splitting is advantageous in that it causes a somewhat faster reaction. can initially split the metal to be reacted, by processing it in a bocard mill, or grinding it in an inert liquid and then drying it, or grinding it in a ball mill when the metal is likely to be split from this way.But particle sizes are not essential.Generally, it is better to use particle sizes smaller than 0.3mm, and preferably smaller than 0.15mm, and larger than 0.07 and preferably 0.1 mm. However, other particles, of the order of 4 mm, will frequently also be used,

   or irregular granulations.



   From the foregoing it is seen that the process is applicable to the manufacture of a wide variety and a large number of products, and that, likewise, an appreciable variety of secondary organometallic compounds can be used such as. initial reagents. Types of organometallic compounds which can be used as reactants or which can be obtained as products are as follows: lithium-ethyl, C2H5Li; lithium-n-propyl,
 EMI14.1
 nC, H7Li; potassium-ethyl, C2HlK; potassium-1-betyl, i-C4HK; potassium-phenyl, C6H5K, sodium ethyl, C2H5Na; calcium-diethyl, (C2H5) 2Ca; calcium-isopropyl hydride, i-C3H7CaH; calcium-di-n-butyl, (nC4H9) 2Ca; hydride
 EMI14.2
 magnesium-ethyl, C2H5MgH; aluminum-isopropyl dihydride, 1-C E alE; aluminum-diisopropyl hydride, (i-C3H7) 2AlH;

     beryllium-di-n-butyl (C4H9) 2Be; beryllium-diethyl, (C2H5) 2Be; beryllium-dimethyl (CH) Be,
 EMI14.3
 tin-cliethyl dihydride, (C 2 H 5) 2SnH2; tin-triethyl hydride, (GHS) SnH; etain-butyl trihydride; (C4H9) SnH3 'lithium-octyl, CsH17Li; potassium-2,2-

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 dimethylpentyl, C7H1K; zinc-diisoamyl; lead-tetraethyl, lead-tetra-
 EMI15.1
 propyl, lead-tetrabutyl, lead-tetraamyl, lead-tetrahexyk, lead-tetraheptyl, lead-tetraoctyl, their isomers and mixtures thereof, etc.



  Among the bodies which the present process is very apt to produce, are included. beryllium-ethyl hydride, magnesium-isopropyl hydride, calcium-n-butyl hydride, strontium-amyl hydride, beryllium-i-butyl hydride, titanium-dimethyl dihydride , titanium-triethyl monohydride,
 EMI15.2
 titanium-i-propyl dihydride, irconium-triamyl hydride, zinc-n-butyl hydride, cadmium-amyl hydride, boron-dimethyl hydride, boron dihydride -methyl, gallium-hexyl dihydride, hydride
 EMI15.3
 gallium-dihexyl, mercury-hexyl hydride-tin-dibutyl dihydride, tin-tributyl hydride, tin-methyl-diethyl hydride, tin-dipropyl dihydride ,

   lead-trimethyl tin-triisobutyl hydride, lead-dimethyl-diethyl, lead-methyl-triethyl, lead-triethyl-propyl, lead-diethyl-dipropyl, lead-methyl-tributyl, lead- diethyl-diamyl, their isomers and mixtures thereof, lead-ethyl-triphenyl, lead-diethyl-diphenyl, lead-triethyl-phenyl, lead-tetraphenyl,
 EMI15.4
 lead-tripropyl-phenyl, lead-ethyl-trinaphthyl, lead-dibutyl-dir naphthyl, aluminum-d3.butyl hydride, aluminum-dihexy1 hydride, aluminum-diethyl hydride, aluminum-diisopropyl hydride, and d;

   other products described below.Generally, it will be noted that the metal is capable of forming an organometallic compound of reasonable stability, that is to say which can be isolated under reasonable conditions which do not deviate considerably from the conditions The individual stability of the organometallic compounds which can be obtained with the metals used varies greatly, of course, but these bodies are easily distinguished from compounds which give, at most, carbon-metal bonds. of an inorganic nature or of a merely transitory existence.

   as already stated, the reaction temperatures and pressures are susceptible to wide variations depending on the properties of the constituents of the reaction system. Thus, when the raw material is an organometallic compound of a highly reactive metal, for example an alkyl derivative of an alkali or alkaline earth metal, the hydrogenation conditions necessary to carry out the reaction are less severe than if organic compounds of metals such as, for example, those of the group III of the periodic system, especially aluminum, boron, gal- lium or indium. The reason is that the more reactive metals appear to give less stable organometallic compounds which are more easily susceptible to hydrogenation rupture. .On the other hand,

   if, for example, the initial organometallic compound is a compound such as an aluminum-trialkyl, the hydrogenation and temperature conditions are relatively strict, to carry out the reactions. In short, as indicated above, the pressures required are easy to determine and will be found to be between about 5 and 1000 atmospheres of hydrogen pressure, and at temperatures of about 25 to 200 ° C, in general, although these temperatures are not clearly limiting. The preferred pressure and temperature ranges are, in many cases, from 50 to 500 atmospheres and from 50 to 150 C, respectively, the more particularly preferred conditions for many embodiments being 100 to 250. atmospheres approximately and from 75 to 125 C approximately.

   



   The examples given here are generally discontinuous operations, which are well suited, since almost all forms of the process contemplate the initial presence of a solid metal filler. Under the reaction conditions, temperature may be high enough so that the free metal initially introduced is in the liquid phase. But in such a case, the reaction system is still, normally,

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      A heterogeneous system. Batch operations are normally more convenient, but the process is not necessarily sharply limited to any particular form of reaction technique. As noted above, though. one desires continuous work, it is easy to imagine means for the appropriate circumstances.



   The reaction mechanism of the process is not fully known, and there is no question of limiting the invention to any particular explanation. However, it appears that during the reaction, the hydrogen reacts with the initial organometallic compound, releasing a free organometallic radical, which, due to the presence of free metal particles, easily reacts with it before degrading into stable and non-reactive compounds.



   The proportion of reactants in the process according to the present invention, for example the relative amounts of hydrogen and organometallic compound used, determine the proportion of organic radicals which appear in the product. When it is desired, for example, to convert In order to obtain the free or primary metal into a fully converted organometallic compound, that is, all of the valences of the metal satisfied by the carbon-metal bonds, it is desirable to use a substantial excess of the organometallic compound as initial reagent. In such a case, the ordinary course of the reaction will lead to the liberation of the metallic component of the organometallic compound in the form of a partial hydride, ie the remainder of the valences still bearing organic radicals.

   When a reaction is desired to convert the primary metal to an organometallic hydride compound, it will normally be found desirable or convenient to use the organometallic reagent in slightly reduced proportions equal to or slightly less than the stoichiometric amount necessary to give the desired compounds. Thus, by reacting approximately one molar equivalent of aluminum-triethyl with one atom equivalent of metallic lead in the presence of two molar equivalents of hydrogen and four molar equivalents of ethylene, a substantially complete conversion is achieved. to one mole of tetraethyl lead in the reaction mixture.



   However, a little less than one mole of aluminum triethyl can be used because the aluminum cycle can be repeated indefinitely in the presence of excess lead, hydrogen and ethylene.



   The amount of hydrogen should be kept in the proper stoechoometric proportions with respect to the olefin, although excess hydrogen can advantageously be used to give increased reaction pressure and hence to obtain a reaction. However, other inert gases can be used in this way, for example nitrogen, argon, helium, etc., when it is desired to use hydrogen in roughly stable amounts. compared to olefin, and at the same time achieve rapid reaction at high pressure.



   Although in general the process according to the present invention operates in the absence of a catalyst, it is sometimes preferable to use a catalyst. Among those substances which increase the rate of reaction or which can influence the distribution of the product when mixed organometallic compounds are desired, there may be mentioned iodine, alkyl iodides, metal iodides such as lead iodide, amines, ammonium salts, organic and inorganic including chloride d. ammonium and ammonium iodide, and quaternary ammonium salts such as tetraethylammonium chloride;

   aluminum compounds, especially aluminum chloride, alkyl aluminum halides, such as aluminum-ethyl sesquichloride, aluminum iodide, and the corresponding inorganic and organic compounds of polyvalent metals, including gallium trichloride; iodide

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 , ferric, ferric chloride, etc.,. In general, when catalysts are used in the process of the present invention they are preferably used in amounts corresponding to about 0.01 to 1% by weight of the free metal in reaction.



   The time to produce appreciable yields by the process according to the present invention varies with the temperature and pressure applied and with the relative reactivity of the free metal, eg, lead-free, the organometallic raw material, and the olefin used. In general, in the manufacture of lead-tetraethyl, a satisfactory operation can be carried out for a reaction time of about 2 to 15 hours.



   Although the foregoing examples generally involve the use of reaction media, these media are not absolutely essential to the operation, and indeed in many cases they are undesirable and - / OR superfluous. Thus, when the organometallic compound secondary metal initially present, or the organometallic compound of the primary metal formed in the process, are liquid and relatively stable under working conditions, a reaction medium is frequently undesirable because it tends to dilute the reactants and reduces the temperature. the efficiency of the contact between the hydrogen atmosphere and the other constituents of the reaction system. Reaction media, when desired, can be selected from a wide variety of liquids,

  among which the petroleum fractions formed by solvents of the alkane type are generally considered to be the most suitable, for example hexane, mineral oil, lamp oil, naphtha, etc. Ethers are frequently used, although their use is usually avoided if one of the metals involved in the reaction is a Group IIIA metal, because of the known tendency of these metals to form complexes with simple ethers.



  Other suitable types of reaction media are ethers of polyhydroxy compounds, (although these, again, should preferably not be used with metals or compounds of Group IIIA metals), for example glycol ethers, or ethers of trihydroxyl compounds such as glycerin. In addition, types of solvents which are suitable for the present invention include tertiary amines and polyethers.



   Although the examples and descriptions given above relate mainly to the manufacture of corganometallic compounds of the primary metal, in which the substituent organic radicals, if there are several, are identical, the introduction of different radicals is, however, contemplated. on the same primary metals, such material types are zinc-propyl-butyl, tin-trimethyl-ethyl, tin-ethyl-tri-isobutyl, gallium-methyl-diethyl, magnesium-methyl -ethyl and other organometallic compounds bearing different substituents.



  Thus, by reacting a mixture of aluminum-tetramethyl, hydrogen, lead and one equivalent of propylene, the main product is lead-trimethyl-propyl. Likewise, starting with aluminum-tetramethyl first. In the absence of metallic lead and hydrogen, mixed lead compounds, methyl-ethyl, methyl-propyl, methyl-butyl, methyl-amyl, methyl-hexyl, methyl-heptyl, methyl-octyl, etc. can be obtained.

   by simultaneous reaction with ethylene, propylene, butylene, butene, pentene, hexene, oct # ne, etc ... respectively. Generally the proportions of the various alkyl radicals present in the product depend directly on the propor - stoichiometric reactions of the olefin, of the organometallic compound and of the free metal present together in the reaction mixture,

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Organic groups of organometallic raw materials.

   are preferably lower alkyl groups, i.e. containing about 2 to 5 carbon atoms. However, organic groups of up to eight carbon atoms can also be easily treated by this method. the chain length of the organic groups increases, the reaction conditions must be carefully controlled to avoid unwanted pyrolysis and degradation.



   CLAIMS
1. Process for the preparation of organometallic compounds, in which an organometallic compound is subjected to hydrogenation in the presence of a metal.


    

Claims (1)

2. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel le métal est le même que le substituant métallique du composé organométallique. 2. The method of claim 1, wherein the metal is the same as the metal substituent of the organometallic compound. 3. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel le métal est ,chargé sous forme de particules divisées passant à travers un tamis à 100 mailles et retenues par un tamis à 200 mailles. 3. The method of claim 1, wherein the metal is loaded as divided particles passing through a 100 mesh screen and retained by a 200 mesh screen. 40 Procédé de préparation d'un-composé organométallique d'un métal primaire,dans lequel on soumet un composé organométallique d'un métal secondaire en présence dudit métal primaire,le métal secondaire étant à un degré plus élevé dans la série des potentiels d'oxydoréduction que le métal primaire.. A process for the preparation of an organometallic compound of a primary metal, wherein an organometallic compound of a secondary metal is subjected to the presence of said primary metal, the secondary metal being at a higher degree in the series of potentials of. redox than the primary metal. 5. Procédé suivant la revendication 3, dans lequel le métal secon- daire est un métal alcalin. 5. A method according to claim 3, wherein the secondary metal is an alkali metal. 6. Procédé suivant la revendication 3, dans lequel le métal secondaire est un métal polyvalent. 6. The method of claim 3, wherein the secondary metal is a polyvalent metal. 7. Procédé de préparation d'un composé organométallique d'un métal primaire trivalent.dans lequel on soumet un composé organométallique d'un métal secondaire bivalent à une hydrogénation en présence du métal primaire,le métal secondaire étant à un degré plus élevé dans la série des potentiels d'oxydoréduction que le:métal primaire,le composé organométalli- que du métal secondaire étant un composé dialkylé dont les groupes alkyle ont de 2 à 5 atomes de carbone chacun et l'hydrogénation étant conduite sous une pression d'hydrogène entre 50 à 200 atmosphères environ,et à une tempé- rature entre 50 et 150 Co 8. Procédé de préparation de composés organo-plomb,dans lequel on soumet un composé organo-aluminium à une hydrogénation en présence de plomb. 7. A process for preparing an organometallic compound of a trivalent primary metal. In which an organometallic compound of a divalent secondary metal is subjected to hydrogenation in the presence of the primary metal, the secondary metal being to a higher degree in the process. series of redox potentials that the: primary metal, the organometallic compound of the secondary metal being a dialkyl compound in which the alkyl groups have from 2 to 5 carbon atoms each and the hydrogenation being carried out under a pressure of hydrogen between 50 to 200 atmospheres approximately, and at a temperature between 50 and 150 Co 8. A process for preparing organo-lead compounds, in which an organo-aluminum compound is subjected to hydrogenation in the presence of lead. 9. Procédé de préparation de composés de plomb-tétra-alkyle,dans lequel on met en réaction un aluminium-trialkyle avec de l'hydrogène et du plomb métallique en présence d'une oléfine. 9. A process for the preparation of lead-tetra-alkyl compounds, in which an aluminum-trialkyl is reacted with hydrogen and metallic lead in the presence of an olefin. 10. Procédé de préparation de plomb-tétraéthyle, dans lequel on fait réagir de l'aluminium-triéthyle de l'hydrogène,du plomb et de l'éthy- lène. 10. A process for preparing lead-tetraethyl, in which aluminum-triethyl is reacted with hydrogen, lead and ethylene. 11. Procédé dans lequel un composé organo-plomb est soumis à 1' hydrogénation en présence de plomb. 11. A process in which an organo-lead compound is subjected to hydrogenation in the presence of lead. 12. Procédé pour la préparation d'un composé tétra-organo-plomb dans lequel on met en réaction un tétraorgano-plomb, de l'hydrogène,du plomb actif et une oléfine, puis on récupère le composé tétraorgano- plomb obtenu,et on recycle vers la zone réactionnelle le tétraorgano- plomb mentionné au débuto <Desc/Clms Page number 19> EMI19.1 13 Procédé pour la préparation de plomb- tëtraétl3rle, dans lequel on introduit une quantité de plomb tétraéthyle et l'hydrogène dans une zone réactionnelle contenant du plomb métallique, et une fois la réaction amorcée,on introduit de l'éthylène en proportion stoechiométrique et on pousse la réaction jusqu'à formation d'une quantité appréciable de plomb tétraéthyle. 12. A process for the preparation of a tetraorgano-lead compound in which a tetraorgano-lead, hydrogen, active lead and an olefin are reacted, then the obtained tetraorgano-lead compound is recovered, and the resulting compound is recovered. recycles the tetraorgano- lead mentioned at the beginning to the reaction zone <Desc / Clms Page number 19> EMI19.1 13 Process for the preparation of tetraethyl lead, in which a quantity of tetraethyl lead and hydrogen are introduced into a reaction zone containing metallic lead, and once the reaction has started, ethylene is introduced in a stoichiometric proportion and one The reaction proceeds until an appreciable amount of tetraethyl lead is formed. 14. Procédé pour la préparation d'hydrure d'aluminium-alkyle, dans lequel, on traite un composé d'aluminium alkylé ayant au moins deux groupes alkyle de substitution,par de l'hydrogène en présence d'aluminium métallique. 14. A process for the preparation of aluminum-alkyl hydride, in which an alkylated aluminum compound having at least two substituted alkyl groups is treated with hydrogen in the presence of metallic aluminum. 15. Procédé pour la préparation d'un métal,dans lequel on met au moins un composé d'un métal de la série de transition du tableau pério- dique,en contact avec un composé organe métallique d'un second métal, ce second métal étant plus électropositif que le métal de la série de transition.. 15. Process for the preparation of a metal, in which at least one compound of a metal of the transition series of the periodic table is brought into contact with a compound metallic organ of a second metal, this second metal being more electropositive than the metal of the transition series. 16. Procédé suivant la revendication 14, dans lequel le composé d'aluminium alkylé est l'aluminium-triéthyleo 170 Procédé pour la préparation d'aluminium triéthyle,dans lequel on met en contact de l'aluminium métallique,de l'hydrogène et de l'éthy- lène dans des conditions réactionnelles et en présence d'au moins une fai- ble quantité d'aluminium-triéthyle liquide. 16. The method of claim 14, wherein the alkylated aluminum compound is aluminum-triethylo. 170 A process for the preparation of triethylated aluminum, in which metallic aluminum, hydrogen and ethylene are contacted under reaction conditions and in the presence of at least a small amount of liquid aluminum-triethyl. 18. Procédé suivant la revendication 17, dans lequel on met de l'aluminium métallique en contact avec de l'hydrogène et de l'éthylène à une pression supérieure à la pression atmosphérique,en présence d'au moins une quantité mineure d'aluminium triéthyle liquide et à une température comprise entre environ 30 et 130 C. 18. The method of claim 17, wherein metallic aluminum is contacted with hydrogen and ethylene at a pressure greater than atmospheric pressure, in the presence of at least a minor amount of aluminum. liquid triethyl and at a temperature between about 30 and 130 C. 19. Procédé suivant la revendication 18, dans lequel on met de l'aluminium métallique en contact avec de l'hydrogène et de l'éthylène à une pression comprise entre environ 10 et 300 atmosphères 20. Procédé suivant la revendication 19)dans lequel la réaction se fait sous une pression comprise entre environ 10 et 150 atmosphères et à une température comprise entre environ 60 et 90#C. 19. The method of claim 18, wherein metallic aluminum is contacted with hydrogen and ethylene at a pressure between about 10 and 300 atmospheres. 20. The process of claim 19) wherein the reaction is carried out under a pressure of between about 10 and 150 atmospheres and at a temperature of between about 60 and 90 # C. 21. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 17 à 20, dans lequel on maintient le contact en présence d'une faible proportion d' aluminium-triéthyle liquide pendant une période suffisante pour que l'alu- minium réagisse au moins sur une partie de l'hydrogène,on introduit ensuite de l'éthylène dans la zone réactionnelle et on en récupère l'aluminium- ,triéthyle formé et on maintient par la suite cette faible proportion d' aluminium-triéthyle dans ladite zone réactionnelle. 21. A process according to any of claims 17 to 20, wherein contact is maintained in the presence of a small proportion of liquid aluminum-triethyl for a period sufficient for the aluminum to react at least. on part of the hydrogen, ethylene is then introduced into the reaction zone and the aluminum-, triethyl formed is recovered therefrom and this low proportion of aluminum-triethyl is subsequently maintained in said reaction zone. 22. Procédé pour la préparation d'un composé d'aluminium-éthyle, dans lequel on utilise des quantités disproportionnées d'aluminium-triéthyle, d'aluminium métallique et d'hydrogène. 22. A process for the preparation of an aluminum-ethyl compound, in which disproportionate amounts of aluminum-triethyl, metallic aluminum and hydrogen are used. 23. Procédé pour la préparation d*aluminium-triéthyle,dans lequel on forme d'abord un composé d'aluminium-éthyle avec des quantités dispro- portionnées d'aluminium-triéthyle,d'aluminium métallique,et d'hydrogène sous une pression entre 10 à 300 atmosphères environ,et à une température réac- tionnelle entre 30 et 180 C environ,et on fait réagir ensuite ce composé sur l'éthylène, à une température entre 30 et 130 C environ, et on récupère l'aluminium-triéthyle ainsi formé. 23. A process for the preparation of aluminum-triethyl, wherein an aluminum-ethyl compound is first formed with disproportionate amounts of aluminum-triethyl, aluminum metal, and hydrogen under pressure. between 10 to 300 atmospheres approximately, and at a reaction temperature between 30 and 180 C approximately, and this compound is then reacted with ethylene, at a temperature between 30 and 130 C approximately, and the aluminum is recovered. triethyl thus formed. 24. Procédé pour la préparation d'aluminium-triéthyle,dans lequel on met en réaction de l'aluminium métallique,de l'hydrogène,de l'éthylène <Desc/Clms Page number 20> et de l'aluminium-triéthyle. 24. Process for the preparation of aluminum-triethyl, in which metallic aluminum, hydrogen, ethylene are reacted. <Desc / Clms Page number 20> and aluminum-triethyl.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3052702A (en) * 1959-01-05 1962-09-04 Ethyl Corp Preparation of organolead compounds
US3057894A (en) * 1959-01-05 1962-10-09 Ethyl Corp Production of organometallic compounds

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