DD245193B1 - PROCESS FOR ISOMERIZING 2,4,4-TRIMETHYL-PENT-2-EN - Google Patents
PROCESS FOR ISOMERIZING 2,4,4-TRIMETHYL-PENT-2-ENInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren гиг Isomerisierung von 2,4,4-Tnmethylpent-2-en, das fur Alkenreaktionen in der organischen Synthese verwendet wird, ζ B zur Alkenylierung von Maleinsäureanhydrid als Vorstufe fur TensideThe invention relates to a process гиг isomerization of 2,4,4-Tnmethylpent-2-ene, which is used for alkene reactions in organic synthesis, ζ B for alkenylation of maleic anhydride as a precursor for surfactants
Alkene lassen sich mit Hilfe von Katalysatoren isomerisieren Möglich ist es, die endstandige Doppelbindung in 2-Stellung und umgekehrt die innenstandige Doppelbindung in 1-Stellung bis zur Einstellung desthermodynamischen Gleichgewichtes zu verschiebenIt is possible to isomerize alkenes with the aid of catalysts. It is possible to shift the terminal double bond in the 2-position and, conversely, the internal double bond in the 1-position to the setting of the ultimate modynamic equilibrium
Als Katalysatoren fur die Isomerisierung von Alk-1 -enen zu Alk-2-enen werden Edelmetalle und -verbindungen (US-PS 3409702, 3752864, SU-PS 523888, DE-OS 2729218), Kobaltverbindungen (US-PS 3542896) Zeolithe (DE-OS 2057813, US-PS 757 507) Aluminium-Siliziumoxid, Wolfram- und andere Metalloxide mit Siliziumdioxid (EP-PS 0066485, DD-PS 209801,US-PS 3660516) Aluminiumalkoholat (US-PS 3240838) und sauer reagierende Verbindungen, wie Borphosphat (DE-OS 1935504) und saure Kationenaustauscher (SU-PS 455083, 644767, DE-OS 3022821), beschrieben.Suitable catalysts for the isomerization of alk-1-enes to alk-2-enes are noble metals and compounds (US Pat. No. 3,409,702, 3,752,864, SU Pat. No. 5,238,888, DE-OS 2,729,218), cobalt compounds (US Pat. No. 3,542,896) Zeolites (US Pat. DE-OS 2057813, US-PS 757 507) aluminum-silicon oxide, tungsten and other metal oxides with silicon dioxide (EP-PS 0066485, DD-PS 209801, US-PS 3660516) aluminum alcoholate (US-PS 3240838) and acidic compounds, such as boron phosphate (DE-OS 1935504) and acidic cation exchangers (SU-PS 455083, 644767, DE-OS 3022821) described.
Zum Teil ähnliche Katalysatoren werden fur die Isomerisierung von Alkenen mit innenstandiger Doppelbindung zu Alkenen mit endstandiger Doppelbindung eingesetztPartly similar catalysts are used for the isomerization of alkenes with internal double bond to alkenes with terminal double bond
DE-OS 3323022 verwendet zur Isomerisierung von But-2-en zu But-1-en als Katalysator einen Zeolith vom Pentasiltyp, DE-OS 3319171 Aluminium-(y-Tonerde), Silizium- und andere Metalloxide, US-PS 2921103 Chrom-Aluminiumoxid, DE-AS 1 593292 Wolframoxid auf einem sauren Trager, wie Siliziumdioxid, US-PS 3527833 ein Magnesium-Chrom-Eisenoxid definierter Zusammensetzung, US-PS 3527834 ein Zink-Chrom-Eisenoxid bestimmter Zusammensetzung und DE-OS 3323021 saure Metallphosphate von Erdalkalien, Mangan, Eisen, Chrom, AluminiumDE-OS 3323022 uses for the isomerization of but-2-ene to 1-butene as catalyst a zeolite of the pentasil type, DE-OS 3319171 aluminum (y-alumina), silicon and other metal oxides, US-PS 2921103 chromium Aluminum oxide, DE-AS 1 593292 tungsten oxide on an acidic support, such as silica, US Patent 3527833 a magnesium-chromium-iron oxide defined composition, US-PS 3527834 a zinc-chromium-iron oxide of certain composition and DE-OS 3323021 acidic metal phosphates of alkaline earths , Manganese, iron, chrome, aluminum
Die meisten der genannten Katalysatoren werden erst bei höherer Temperatur aktiv Gleichzeitig mit der Isomerisierung tritt jedoch eine Oligomensierung ein, die durch Temperaturerhöhung beschleunigt wird Die Anwendung von Verdünnungsmitteln soll die Nebenproduktbildung einschränken, US-PS 2921103 verwendet dazu Wasserdampf und SU-PS 644767 organische Losungsmittel, wie Ethylalkohol, tert-Amylalkohol, tert-Butanol, tert-Butylmethylether und AcetonMost of the catalysts mentioned become active only at higher temperature. Simultaneously with the isomerization, however, an oligomerization occurs which is accelerated by increasing the temperature. The use of diluents is said to limit the formation of by-products. US Pat. No. 2,921,103 uses steam for this purpose and SU-PS 644767 describes organic solvents. such as ethyl alcohol, tert-amyl alcohol, tert-butanol, tert-butyl methyl ether and acetone
Es ist bekannt, daß stark saure Kationenaustauscherharze in der H+-Form, die zur Oligomensierung von Alkenen eingesetzt werden, gleichzeitig auch endstandige Doppelbindungen verschieben können (Hydrocarbon Processing 52 [4] 171 [1973J) DE-OS 3022821 verwendet zur Isomerisierung von Alk-1-enen mit mindestens 4 Kohlenstoffatomen zu Alk-2-enen ein nachsulfatisiertes, stark saures Kationenaustauscherharz auf Basis von mit Divinylbenzen vernetztem Polystyren oder Phenol-Formaldehydharz mit einem Wassergehalt von 5 bis 60% seines Gesamtgewichtes Das eingesetzte Alken soll einen Wassergehalt im Bereich von 0 bis 95% der Wassersattigungskonzentration aufweisen Unter diesen Bedingungen soll sich auch 2,4,4-Tnmethylpent-1-en zu 2,4,4-Tnmethylpent-2-en bis zur Einstellung desthermodynamischen Gleichgewichtes isomerisieren lassenIt is known that strongly acidic cation exchange resins in the H + form, which are used for the oligomization of alkenes, can simultaneously shift terminal double bonds as well (Hydrocarbon Processing 52 [4] 171 [1973J) DE-OS 3022821 used for the isomerization of alkanols). 1-enen having at least 4 carbon atoms to alk-2-enes a nachsulfatisiertes, strongly acidic cation exchange resin based on divinylbenzene crosslinked polystyrene or phenol-formaldehyde resin having a water content of 5 to 60% of its total weight The alkene used is a water content in the range of 0 up to 95% of the water saturation concentration Under these conditions, 2,4,4-t-methylpent-1-ene should also be isomerized to 2,4,4-t-methylpent-2-ene until the equilibrium of the equilibrium is reached
SU-PS 455083 beschreibt ein Verfahren zur Isomerisation von speziell 2-Methylbuten mit einem gelformigen Styren-Divinylbenzen-Copolymensat mit Sulfogruppen, das mit thermoplastischem Material (Polypropylen oder Polyethylen) vernetzt (formiert) ist Das Gleichgewicht von 2-Methylbut-1-en zu 2-Methylbut-2-en wird unter Druck bei 70-800C eingestellt Die Reaktion ist mit einer Destillation gekoppelt, so daß im Sumpf 2-Methylbut-2-en und am Kopf der Kolonne 2-Methylbut-1 -en stern Gleichgewicht entzogen werden kannSU-PS 455083 describes a process for the isomerization of specifically 2-methylbutene with a gel-form styrene-divinylbenzene copolymer having sulfo groups crosslinked with thermoplastic material (polypropylene or polyethylene). The balance of 2-methylbut-1-ene 2-Methylbut-2-ene is adjusted under pressure at 70-80 0 C the reaction is coupled with a distillation, so that in the bottom 2-methylbut-2-ene and at the top of the column 2-methylbut-1 -en star equilibrium can be withdrawn
Dieses gelformige Styren-Divinylbenzen-Copolymerisat ist nur an der Oberflache aktiv und besitzt weniger zugängliche aktive Zentren Die Folge ist eine geringere Aktivität.This gel-like styrene-divinylbenzene copolymer is only surface-active and has less accessible active sites, resulting in lower activity.
GB-PS 1475191 beschreibt die Herstellung speziell von 2,3-Dimethylbut-2-en aus 2,3-DimethyfbuM-en in Gegenwart eines makroporosen Styren-Divinylbenzen-Copolymerisats mit Sulfogruppen, wobei darauf hingewiesen wird, daß verschiedene Katalysatoren mit 2,3-Dimethylbut-2-en unterschiedliche Nebenreaktionen wie Polymerisation und Strukturveränderungen hervorrufen könnenBritish Pat. No. 1,475,191 describes the preparation of 2,3-dimethylbut-2-enes specifically from 2,3-dimethylbumines in the presence of a macroporous styrene-divinylbenzene copolymer having sulfo groups, it being understood that various catalysts have 2,3-dimethylbenzenesulfonates -Dimethylbut-2-en can cause different side reactions such as polymerization and structural changes
Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von 2,4,4-Tn methyl pent-1 -en aus SekundärrohstoffenThe aim of the invention is a process for the preparation of 2,4,4-Tn methyl-pent-1-ene from secondary raw materials
Aufgabe der Erfindung ist es, ein technisch einfach durchfuhrbares Verfahren zur Isomerisierung von 2,4,4-Trimethylpent-2-en zu 2,4,4-TnmethylpenM-enzu schaffen, bei dem das Zielprodukt in hoher Ausbeute entsteht und die Nebenproduktbildung weitgehend unterdruckt wirdThe object of the invention is to provide a technically simple durchfuhrbares process for the isomerization of 2,4,4-trimethylpent-2-ene to 2,4,4-TnmethylpenM-enzu, in which the target product is produced in high yield and largely suppresses by-product formation becomes
Das die Aufgabe losende Verfahren zur Isomerisierung von 2,4,4-Tnmethylpent-2-en in Gegenwart eines Katalysators besteht dann, daß man 2,4,4-Tnmethylpenten bei 10 bis 1000C 1 bis 10 Stunden mit 2-10% wasserfreiem, makroporosem, stark saurem Kationenaustauscher auf Basis von Styren-Divinylbenzen-Copolymerisat mit Sulfogruppen, bezogen auf das eingesetzte 2,4,4-Tnmethylpenten, in Kontakt bringtThe task loosening process for the isomerization of 2,4,4-Tnmethylpent-2-ene in the presence of a catalyst is then that 2,4,4-Tnmethylpenten at 10 to 100 0 C for 1 to 10 hours with 2-10% anhydrous, macroporous, strongly acidic cation exchanger based on styrene-divinylbenzene copolymer with sulfo groups, based on the 2,4,4-Tnmethylpenten used, brings into contact
Mit dem erfindungsgemaßen Verfahren lassen sich sowohl technische Isomerengemische mit angereichertem 2,4,4-Trimethylpent-2-en Gehalt als auch reines 2,4,4-Trimethylpent-2-en isomerisieren Bei der Isomerisierung konnen je nach den gewählten Bedingungen in unterschiedlicher Menge Nebenprodukte entstehen, deren Hauptanteil dimerisierte 2,4,4-Tnmethylpentene sindWith the process according to the invention it is possible to isomerise both technical isomer mixtures with enriched 2,4,4-trimethylpent-2-ene content and pure 2,4,4-trimethylpent-2-ene. Depending on the selected conditions, the isomerization may vary in quantity By-products arise, the majority of which are dimerized 2,4,4-Tnmethylpentene
Die Reaktionsgeschwindigkeit, der Isomerisierungsgrad und die Nebenproduktbildung sind von Zeit, Temperatur, Katalysatormenge sowie der Trocknung des Katalysators abhang ig Es ist vorteilhaft, die Reaktionstemperatur möglichst niedrig und die Zeit möglichst kurz zu wählen, denn Temperaturerhöhung und Zeitverlängerung fuhren zur Dimerisierung des 2,4,4-Tnmethylpentens und zur Bildung von anderen oligomeren Nebenprodukten Aus Gründen einer einfachen verfahrenstechnischen Durchfuhrung und um diese Nebenreaktionen zu unterdrucken, wird vorzugsweise bei Raumtemperatur im Bereich von 20 bis 300C gearbeitet Wenn eine Katalysatormenge von 10%, bezogen auf das Ausgangsprodukt, eingesetzt wird, ist die Isomerisierung nach 4-8 Stunden praktisch beendet. Erhalten wird ein Gemisch von 72 bis 82% 2,4,4-Tnmethylpent-1-en und 18 bis 28% 2,4,4-Tnmethylpent-2-en Bei einer Verlängerung der Reaktionszeit steigt der Anteil der Nebenprodukte durch Oligomensierung Eine Verringerung der Katalysatormenge erfordert wiederum eine Erhöhung der Reaktionstemperatur und/oder eine Verlängerung der Reaktionszeit Bei der diskontinuierlichen Verfahrensweise wird 2,4,4-Tnmethylpenten mit dem Katalysator verrührt und anschließend durch Filtration abgetrennt Auch ein kontinuierliches Verfahren laßt sich einfach betreiben 2,4,4-Tnmethylpenten wird durch eine Austauschersaule mit entsprechender Verweilzelt geschickt Wichtig ist, daß der erfmdungsgemaß als Katalysator eingesetzte makroporose, stark saure Kationenaustauscher auf Basis von Styren-Divinylbenzen-Copolymensat mit Sulfongruppen wasserfrei istThe reaction rate, the degree of isomerization and the by-product formation are dependent on time, temperature, amount of catalyst and the drying of the catalyst. It is advantageous to choose the reaction temperature as low as possible and the time as short as possible, because temperature increase and time extension lead to the dimerization of 2,4, 4-methylpentene and for the Formation of Other Oligomeric By-Products For reasons of simple process engineering and to suppress these side reactions, the reaction is preferably carried out at room temperature in the range from 20 to 30 ° C. If a catalyst amount of 10%, based on the starting material, is used , the isomerization is practically completed after 4-8 hours. A mixture of 72 to 82% of 2,4,4-t-methylpent-1-ene and 18 to 28% of 2,4,4-t-methylpent-2-ene is obtained. If the reaction time is increased, the proportion of by-products by oligomerization increases the amount of catalyst again requires an increase in the reaction temperature and / or an extension of the reaction time. In the batchwise procedure, 2,4,4-t-methylpentene is stirred with the catalyst and then separated by filtration. A continuous process can also be easily operated. It is important to ensure that the macroporous, strongly acidic cation exchanger based on styrene-divinylbenzene copolymer with sulfone groups used according to the invention is anhydrous
Dieser Kationenaustauscher ist hygroskopisch und muß vor dem Einsatz getrocknet und gegebenenfalls unter Ausschuß von Luftfeuchtigkeit aufbewahrt werden Die Trocknung kann entweder azeotrop mit Dichlormethan oder Benzen oder durch Trocknung bei 1050C bis zur Gewichtskonstanz in ca 20 Stunden erfolgen Der nach der Isomerisierung abgetrennte Katalysator ist sofort wieder einsetzbar, wenn die Filtration unter Ausschluß von Luftfeuchtigkeit vorgenommen wurde Anderenfalls ist vor dem erneuten Einsatz eine Trocknung erforderlich Mit dem erfindungsgemaßen Verfahren laßt sich im Isomerengemisch das 2,4,4-Tnmethylpent-1-en bis zu ca 80% anreichern, ohne daß als Nebenreaktion eine nennenswerte Oligomensierung eintritt Das Verfahren laßt sich mit organischen Synthesen, die 2,4,4-Trimethylpent-1-en als Ausgangskomponente benutzen, kuppeln Setzt man ζ B. zur Alkenylierung von Maleinsäureanhydrid mit 2,4,4-Tnmethylpent-1-en das handelsübliche Isomerengemisch im Überschuß ein, reichert sich im zurückgewonnen Alkengemisch 2,4,4-Tnmethyl-pent-2-en an, so daß eine restlose Ausnutzung des eingesetzten Alkens und eine Kreislauffahrweise nicht möglich sind Der besondere Vorteil des erfindungsgemaßen Verfahrens ist, daß solche sonst als Abprodukt verworfenen Isomerengemische mit angereichertem 2,4,4-Tnmethylpent-2-en-Gehalt in einem gesonderten Verfahren fast bis zur Einstellung des thermodynamischen Gleichgewichtes isomerisiert werden Unter den erfindungsgemaßen Bedingungen werden dabei Nebenreaktionen so weit unterdruckt, daß das erhaltene Gemisch ohne Reinigung wieder zur Alkenylierung eingesetzt werden kannThis cation exchanger is hygroscopic and must be dried before use and optionally kept under a vacuum of moisture. The drying can be either azeotropic with dichloromethane or benzene or by drying at 105 0 C to constant weight in about 20 hours carried out after the isomerization catalyst is instant can be used again if the filtration was carried out with the exclusion of atmospheric moisture. Otherwise, drying is required before reuse. The process according to the invention allows the 2,4,4-t-methylpent-1-ene to be enriched in the isomer mixture up to about 80% without The process can be coupled with organic syntheses which use 2,4,4-trimethylpent-1-ene as the starting component. If, for example, is used for the alkenylation of maleic anhydride with 2,4,4-t-methylpent-1 the commercial mixture of isomers in excess, enriches itself in the recovered alkene mixture 2,4,4-Tnmethyl-pent-2-en, so that a complete utilization of the alkene used and a circulation mode are not possible. The particular advantage of the inventive method is that such otherwise discarded as a waste Isomerengemische enriched with 2,4,4-Tnmethylpent-2-ene content is isomerized in a separate process almost until the setting of the thermodynamic equilibrium. Under the conditions according to the invention, side reactions are suppressed to such an extent that the resulting mixture can be reused for alkenylation without purification
Neben anderen Anwendungsmoglichkeiten ist es möglich, mit dem erfindungsgemaßen Verfahren ein Abprodukt in einen wertvollen Rohstoff umzuwandeln.Among other possible applications, it is possible to convert a waste product into a valuable raw material with the inventive method.
In einem Sulfierkolben mit Ruhrer, Innenthermometer und Kuhler werden 10g eines durch azeotrope Destillation mit Benzen getrockneten makroporosen, stark sauren Kationenaustauschers auf Basis eines sulfogruppenhaltigen Styren-Divinylbenzen-Copolymensats und 100ml eines Gemisches von 2,4,4-Trimethylpent-1-en und -2-en mit der in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung vorgelegt Der Ansatz wird bei 25°C 8 Stunden gerührt Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. (TMP — 2,4,4-Tnmethylpenten)In a sulphonation with Ruhrer, internal thermometer and Kuhler 10 g of a dried by azeotropic distillation with benzene macroporous, strong acid cation exchanger based on a sulfo-containing styrene-divinylbenzene Copolymensats and 100ml of a mixture of 2,4,4-trimethylpent-1-ene and - The mixture is stirred at 25 ° C. for 8 hours. The results are summarized in Table 1. (TMP 2,4,4-t-methylpentene)
TMP-Dimere[%]TMP dimers [%]
Im Beispiel 2 werden die gleichen Versuchsbedingungen wie in Beispiel 1 gewählt. Als Wasserschlepper für die azeotrope Trocknung des Katalysators wird Dichlormethan verwendet. Ergebnisse in Tabelle 2.In Example 2, the same experimental conditions as in Example 1 are chosen. As a water tractor for the azeotropic drying of the catalyst dichloromethane is used. Results in Table 2.
TMP-Dimere[%]TMP dimers [%]
0,5 0,91,10.5 0.91.1
Im Beispiel 3 werden die gleichen Versuchsbedingungen wie im Beispiel 1 gewählt. Der Katalysator wird 24 Stunden bei 105°C im Heizschrank getrocknet. Als Versuchsergebnis wird gefunden (Tabelle 3):In Example 3, the same experimental conditions as in Example 1 are chosen. The catalyst is dried for 24 hours at 105 ° C in a heating cabinet. The result of the experiment is found (Table 3):
TMP-Dimere [%]TMP dimers [%]
<1<1
Im Beispiel 4 werden die gleichen Versuchsbedingungen wie in Beispiel 3 gewählt. Die Einsatzmenge des Katalysators wird auf 5g herabgesetzt. Die Reaktionszeit wird auf 48 Stunden verlängert. Ergebnisse in Tabelle 4.In Example 4, the same experimental conditions as in Example 3 are chosen. The amount of catalyst used is reduced to 5 g. The reaction time is extended to 48 hours. Results in Table 4.
TMP-Dimere [%]TMP dimers [%]
<0,5 <0,5 <0,5<0.5 <0.5 <0.5
Im Beispiel 5 werden die gleichen Versuchsbedingungen wie im Beispiel 4 gewählt. Die Reaktionstemperatur beträgt 500C und die Reaktionszeit 8 Stunden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengefaßt.In Example 5, the same experimental conditions as in Example 4 are chosen. The reaction temperature is 50 0 C and the reaction time 8 hours. The results are summarized in Table 5.
TMP-Dimere [%]TMP dimers [%]
0,2 1,2 1,9 2,60.2 1.2 1.9 2.6
Im Beispiel 6 werden die gleichen Versuchsbedingungen wie im Beispiel 4 gewählt. Die Reaktionstemperatur betragt 950C. Ergebnisse in Tabelle 6.In Example 6, the same experimental conditions as in Example 4 are chosen. The reaction temperature amounts to 95 0 C. Results in Table 6 below.
TMP-Dimere[%]TMP dimers [%]
12,8 18,4 26,0 40,1 44,4 47,112.8 18.4 26.0 40.1 44.4 47.1
Im Beispiel 7 werden die gleichen Versuchsbedingungen wie in Beispiel 3 gewählt. Eswird jedoch reines 2,4,4-Trimethylpent-2-en eingesetzt. Nach 8 Sturrden beträgt das Verhältnis von TMP-1-en/-2-en4,01, derTMP-Dimeren-Gehalt <1.In Example 7, the same experimental conditions as in Example 3 are chosen. However, pure 2,4,4-trimethylpent-2-ene is used. After 8 stems, the ratio of TMP-1-en / -2-en4.01, the TMP dimer content is <1.
Im Beispiel 8 werden die gleichen Versuchsbedingungen wie im Beispiel 4 gewählt. Die Einsatzmenge des Katalysators wird auf 2g herabgesetzt. Ergebnisse in Tabelle 7.In Example 8, the same experimental conditions as in Example 4 are chosen. The amount of catalyst used is reduced to 2 g. Results in Table 7.
TMP-Dimere[%]TMP dimers [%]
<0,5<0.5
Vergleichsbeispiel 1 nach GB-PS 1475191Comparative Example 1 according to GB-PS 1475191
10g mak-roporoses, sulfongruppenhaltiges Styren-Divinylbenzen-Copolymerisat werden bei 1050C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Nach dem Abkühlen gibt man den Katalysator zu 100 ml 94%igem2,4,4-Trimethylpent-1-en und rührt bei 27°C. Nach 1,2,4 und 10 Stunden werden Proben entnommen. Die Konzentration an 2,4,4-Trimethylpent-1-en bleibt unverändert.10 g mak-roporoses, sulfonated styrene-divinylbenzene copolymer are dried at 105 0 C to constant weight. After cooling, the catalyst is added to 100 ml of 94% 2,4,4-trimethylpent-1-ene and stirred at 27 ° C. After 1,2,4 and 10 hours, samples are taken. The concentration of 2,4,4-trimethylpent-1-ene remains unchanged.
Vergleichsbeispiel 2 nach GB-PS 1 457191Comparative Example 2 according to GB-PS 1 457191
100ml 94%iges 2,4,4-Trimethylpent-1-en werden mit 10g ungetrocknetem, makroporösem, sulfogruppenhaltigem Styren-Divinylbenzen-Copolymerisat bei 27°C gerührt. Die nach 1,2,4 und 10 Stunden entnommenen Proben zeigten in ihrer Zusammensetzung keine Unterschiede gegenüber dem eingesetzten 2,4,4-Trimethylpent-1-en.100 ml of 94% pure 2,4,4-trimethylpent-1-ene are stirred with 10 g of undried, macroporous, sulfo-containing styrene-divinylbenzene copolymer at 27 ° C. The samples taken after 1, 2, 4 and 10 hours did not differ in their composition from the 2,4,4-trimethylpent-1-ene employed.
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