DE1150679B - Verfahren zur Herstellung von Dialkylverbindungen von dimerisierten Diolefinen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Dialkylverbindungen von dimerisierten Diolefinen

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DE1150679B
DE1150679B DEN8358A DEN0008358A DE1150679B DE 1150679 B DE1150679 B DE 1150679B DE N8358 A DEN8358 A DE N8358A DE N0008358 A DEN0008358 A DE N0008358A DE 1150679 B DE1150679 B DE 1150679B
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sodium
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butadiene
diolefins
dispersion
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DEN8358A
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Charles Edward Frank
Walter Edward Foster
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Millennium Petrochemicals Inc
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National Destillers and Chemical Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/15Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reaction of organic compounds with carbon dioxide, e.g. Kolbe-Schmitt synthesis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/347Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups
    • C07C51/36Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups by hydrogenation of carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F1/00Compounds containing elements of Groups 1 or 11 of the Periodic System

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Viall@.verbindungen von dimerisierten Diolefinen Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Dialkaliverbindungen von dimerisierten Diolefinen durch Behandlung von aliphatischen konjugierten Diolefinen, insbesondere von Butadien, mit Alkalimetallen, insbesondere Natrium oder Kalium, in feinverteilter Form.
  • Die Reaktion wird erfindungsgemäß bei tiefen Temperaturen von unter 0° C, vorzugsweise bei unter 200 C, in einem Medium vorgenommen, das aus einem aliphatischen Monoäther mit einer Methoxygruppe und mit einem Atomverhältnis von Sauerstoff zu Kohlenstoff von mindestens 1:4, oder einem Polyäther eines mehrwertigen, aliphatischen Alkohols, in dem alle Hydroxylwasserstoffatome durch Alkvlgruppon ersetzt sind, oder Gemichen dieser Äther, ah zusammen mit polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen, insbesondere Diphenyl, o- oder p-Triphenyl, besteht.
  • Vcr.gsweise wird ein Butadien enthaltender starker Gasstrom unter den angegebenen Bedingungen mit der Alkalidispersion, die vorzugsweise eine Teilchengröße der Alkalimetaftellehen von weniger als 50 ffi aufweist, in Berührung gebracht.
  • Nach dem vorliegenden Verfahren wird z. B. aus Butadien mit feinverteiltem Natrium in Gegenwart eines oder mehrerer der obengenannten Äther Dinatriumoktadien erhalten.
  • In der USA.-Patentschrift 2352461 ist die Umsetzung von aliphatischen Diolefinen mit Natrium oder Kalium in einem Lösungsmittel beschrieben.
  • Doch wird in den dort verwendeten Lösungsmitteln ein Teil des Butadiens weitgehend polymerisiert, während bei dem vorliegenden Verfahren praktisch nur eine Dimerisierung eintritt. Infolgedessen erhält man aus Butadien die Natriumderivate von Oktadien, die sich mit Kohlendioxyd leicht carboxylieren lassen, wobei dann ungesättigte Dicarbonsäuren mit 10 Kohlenstoffatomen erhalten werden.
  • Für das voriiegende Verfahren sind alle aliphatischen Diolefine, also neben Butadien z. B. auch Isopren Dimethylbutadien, Dimethylpentadien oder l-Methyl-3-pentadien verwendbar.
  • Als Reaktionsteilnehmer werden die Alkalimetalle, insbesondere Kalium oder Natrium, in feinverteilter Form verwendet. Natrium ist jedoch vorzuziehen, da mit ihm eine ausgezeichnete Selektivität und eine hohe Ausbeute an dimerisierten Produkten erreicht wird. Auch ist es billig und leicht zu handhaben.
  • Chemisch reines Natrium ist nicht erforderlich.
  • Es können auch Gemische mit einem großen Anteil an Natrium verwendet werden, -z. B. Legierungen aus Natrium und Kalium, aus Natrium und Calcium oder aus Natrium und Lithium.
  • Eine wichtige Voraussetzung für den Erfolg des Verfahrens nach der Erfindung ist, daß das Alkalimetall in feinverteilter Form verwendet wird. Die Teilchengröße der Natflumdispersion soll weniger als 50 Mikron betragen; dies ist für eine zufriedenstellende Dimerisierung notwendig. denn bei der Verwendung von Natrium in Stückform erhält man entweder überhaupt keine Umsetzung oder nur hochpolymere Kondensationsproduckte. Die Bildung derartiger unerwünschter Polymere als Hauptprodukt kann bei der Verwendung von Natrium oder Kalium in feinverteilter Form fast vollständig verhindert werden. Die Dispersion wird zweckmäßig in einem inerten Kohlenwasserstoff oder Äther in einer besonderen Verfahrensstufe vor der Umsetzung der Alkalimetalle mit den Diolefinen hergestellt.
  • Als Reaktionsmedien werden die oben aufgeführten Äther verwendet. Diese beschleunigen katalytisch die Dimerisierung. Geeignete Äther sind Dimethyläther, Methyläthyläther, Metyl-n-propyläther und Methylisopropyläther sowie deren Gemische, ferner aliphatische Polyäther, z. B. Äthylenglykol-dialkyläther, wie Dimethyl-, Methyläthyl-, Diäthyl-, Methylbutyl- oder Äthylbutyl-äthylenglykoläther.
  • Nicht geeignet sind Kohlenwasserstoffe als L& sungsmittel, da sie die Dimerisierung hemmen und die Ausbeute verschlechtern.
  • Die Äther sollen keine freien Hydroxyl-, Carboxyl- und ähnliche Gruppen aufweisen, da diese be sonders leicht mit Natrium reagieren.
  • Neben den Äthern können geringe Mengen von inerten Lösungsmitteln vorhanden sein, die dann als Verdünnungsmittel für die Äther dienen.
  • Erfindungsgemäß soll das Reaktionsmedium jedoch wenigstens 50 Gewichtsprozent aktive Äther enthalten.
  • Man kann die Reaktion weitgehend variieren, indem man 100 bis 200 ccm Äther je Mol Diolefin anwendet. Im Reaktionsgemisch muß ferner eine relativ kleine Menge mindestens einer Verbindung eines polycyclischen, aromatischen Kohlenwasserstoffs, wie Naphthalin, Phenanthren, Diphenyl, Triphenyl oder Tetraphenyläthylen, vorhanden sein.
  • Die Menge dieser polycyclischen, aromatischen Kohlenwasserstoffe beträgt im algemeinen 0,1 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf Diolefine. Diese polycyclischen, aromatischen Kohlenwasserstoffe erhöhen die Selektivität der Reaktion und beschleunigen sie.
  • Es entstehen hierbei offenbar stark gefärbte Natriumkohlenwasserstoffverbindungen als Nebenprodukte, die als Aktivatoren für diegewüschte Reaktion dienen, indem sie Natriummetall mit dem Diolefin in Be rührung bringen.
  • Anscheinend durch dringen diese Verbindungen die bei der Reaktion entstehende dünne Schicht der Reaktionsprodukte und ermöglichen so die Umsetzung von weiterem Natrium mit den Diolefinen.
  • Gibt man nämlich Butadien zu einer Lösung von Natriumtriphenyl in Äther in Abwesenheit von metallischem Natrium, so entstehen fast keine Butadienderivate, sondern nur Kondensationsprodukte des Triphenyls. Wichtig ist ferner, daß eine Reaktionstemperatur unter 0° C eingehalten wird, bevorzugt wird eine Temperatur zwischen -20 und -500 C.
  • Bei Temperaturen oberhalb von 0° C bilden alle Äther Spaltprodukte, aus denen hochpolymere Ole produkte an Stelle der gewünschten dimeren Diolefinderivate entstehen.
  • Vorteilhaft wird die Reaktion unter Rühren durchgeführt, wobei man zweckmäßig eine Natrium- oder Kaliumdispersion in einem inerten Kohlenwasserstoff, z. B. Isooktan, verwendet.
  • Zur Herstellung dieser Dispersion verrührt man das Natrium oberhalb seines Schmelzpunktes mit großer Geschwindigkeit in dem Kohlenwasserstoff, wobei vorzugsweise ein Emulgiermittel, z.B. 0,5°/o dimere Linolsäure, bezogen auf Natrium, zugesetzt wird. Man erhält nach kurzem Umrühren eine Di-Dispersion des Natriums mit einer Teilchengröße von 5 bis 15 Mikron. Man läßt die Dispersion ohne Rühren auf Raumtemperatur abkühlen. An Stelle von Isooktan können auch Dibuthyläther, n-Oktan, n-Heptan oder frisch destillierter Petroläther als Dispersionsmedium dienen. An Stelle von Linolsäure können auch andere Emulgiermittel verwendet werden.
  • Nach erfolgter Abkühlung der Dispersion auf unter 0° C kann das Diolefin, insbesondere das Butadien, gasförmig oder unter Druck verflüssigt zugegeben werden. Zweckmäßig gibt man das Diolefin mit einer solchen Geschwindigkeit dazu, daß es sofort mit dem Natrium reagiert.
  • Die Gesamtmenge des Diolefins wird so bemessen, daß nach Beendigung der Reaktion kein freies Natrium mehr vorhanden ist. Die Reaktion kann diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden. Das anfallende Gemisch der Reaktionsprodukte enthält die Alkaliderivate der dimeren Olefine, die im Reaktionsgemisch löslich oder unlöslich sein können.
  • Im allgemeinen scheiden sich die Reaktionsprodukte als Schlamm ab, das Dinatriumoktadien.
  • Die Reaktionsprodukte sind neue Verbindungen und können als solche isoliert werden. Sie sind aber relativ unbeständig. Sie sind wichtig als Ausgangsprodukte für die Herstellung von Dicarbonsäuren, die 2 Kohlenstoffatome mehr aufweisen als die dimeren Dinatriumdiolefinverbindungen.
  • Durch einfache Carboxylierung erhält man die Natriumsalze der ungesättigten Carbonsäuren, die durch Hydrieren in die Natriumsalze der entspre chend gesättigten Carbonsäuren übergeführt werden können. Man kann aber auch Natriumsalze durch Ansäuern in die entsprechenden freien Carbonsäuren umwandeln.
  • Beispiel I Als Reaktionsgefäß verwendet man ein mit einem Rührer ausgerüstetes Gefäß, das eine Gaszuleitung aufweist. Man spült zunächst den Behälter mit Stickstoff, gibt dann 1000 Teile Dimethyläther und 3 Teile pTriphenyl (entsprechend etwa 1,8 Gewichtsprozent des später zuzuführenden Butadiens) und eine Dispersion aus 69 Teilen Natrium und 70 Teilen Isoktan hinzu. Die mittlere Teilchengröße des Natriums beträgt 15 Mikron. Dann werden im Verlaufe von 4 Stunden 162 Teile gasförmiges Butadien unter starkem Rühren zugeführt, wobei man die Reaktionstemperatur auf -250 C hält. Es bilden sich die Dinatriumderivate der C8-Butadiendimeren.
  • Nach Beendigung der Zugabe läßt man die gebildeten Dinatriumderivate absetzen und trennt sie von den Kohlenwasserstoffen ab. Die Ausbeute an erhaltenen Dimerisationsprodukten beträgt, legt man die Ausbeute an den durch weitere Behandlung erzielten Folgeprodukten zugrunde, mindestens 67 C/o der Theorie, berechnet auf das verwendete Natrium.
  • Beispiel II Die Reaktion wird in gleicher Weise wie im BeispielI durchgeführt, jedoch unter Verwendung von 204 Teilen Isopren an Stelle des Butadiens. Die Ausbeute beträgt, wie im Beispiel 1 ermittelt, mindestens 64e/o der Theorie.
  • Beispiel III Man führt die Reaktion wie im BeispielI durch, verwendet jedoch an Stelle des Butadiens 246 Teile eines Gemisches aus 4-Methyl-1,3-pentadien und 2-Methyl-1,3-pentadien. Die Ausbeute beträgt, wie im BeispielI ermittelt, mindestens 560/0 der Theorie.
  • Beispiel IV Das Verfahren nach BeispielI wird durchgeführt mit der Abweichung, daß an Stelle der Natriumdispersion eine Dispersion von 75 Teilen einer Natrium-Calcium-Legierung mit 25 O/o Calcium angewendet wird. Die Ausbeute beträgt, wie im Beispiel 1 ermittelt, mindestens 578/o der Theorie.
  • Beispiel V Das Verfahren nach BeispielI wird durchgeführt mit der Abweichung, daß 75 Teile einer Natrium-Lithium-Legierung mit 5 °lo Lithium verwendet wird.
  • Die Ausbeute beträgt, wie im Beispiel 1 ermittelt, mindestens 540/0 der Theorie.
  • Beispiel VI In einem Reaktionsbehälter werden wie im Beispiell Äthylengiykoldiäthyläther und 2 Teile p-Triphenyl, entsprechend 7,4 Gewichtsprozent des später zuzusetzenden Butadiens, eingebracht. Dann wird Dispersion von 25 Teilen Natrium in 50 Teilen Din-butyläther mit einer mittleren Teilchengröße des Natriums von 12 Mikron hinzugegeben. Im Verlaufe von 6 Stunden führt man 27,1 Teile gasförmiges Butadien zu, wobei man die Raktionstemperatur auf 25 bis - 350 C hält. Die Ausbeute beträgt minde stens 82°/o der Theorie, berechnet auf das verwendete Butadien.
  • Bei einem Versuch, das Butadien mit einem Komplex aus Natrium-Triphenyl ohne freies feinverteiltes Natrium zur Reaktion zu bringen, ergaben sich nur unerwünschte Nebenprodukte, ohne daß eine merkliche Dimerisierung des Butadiens eintrat.
  • PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Diakaliverbindungen von dimerisierten Diolefinen, dadurch gekennzeichnet, daß man aliphatische konjugierte Diolefine mit einem Alkalimetall in feinverteilter Form in einem aliphatischen Man äther mit einer Methoxygruppe und einem Atomverhältnis von Sauerstoff zu Kohlenstoff von nicht kleiner als 1 :4 und/oder in einem Polyäther eines mehrwertigen aliphatischen Alkohols in Gegenwart eines polycyclischen, aromatischen Kohlenwasserstoffs bei einer Temperatur unter 0° C, vorzugsweise unter - 200 C umsetzt.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß ein Butadien enthaltender starker Gasstrom mit der Alkalidispersion zusammengebracht wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Größe der Alkalimetallteilchen unter 50 ist liegt.
    4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als polycyclischer, aromatischer Kohlenwasserstoff Diphenyl, o- oder pTriphenyl verwendet wird.
    In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrtft Nr. 2 352 461; Houben-Weyl, »Methoden der organischen Chemie«, 3. Auflage, Bd. 3, S. 873/874; Beilstein, »Handbuch der organischen Chemie«, 4. Auflage, Bd. V (1922), S. 112.
DEN8358A 1953-01-26 1954-01-26 Verfahren zur Herstellung von Dialkylverbindungen von dimerisierten Diolefinen Pending DE1150679B (de)

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