DE1232144B - Verfahren zur Herstellung von Trialkylaluminiumverbindungen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von TrialkylaluminiumverbindungenInfo
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
C07f
Nummer: 1232144
Aktenzeichen: C 31746IV b/12 ο
Anmeldetag: 23. Dezember 1963
Auslegetag: 12. Januar 1967
Bei dem bekannten Verfahren zur Herstellung von Aluminiumtrialkylverbindungen unter Verwendung
von Aluminium, Wasserstoff, a-Olefinen und Trialkylaluminium
als Ausgangsmaterial hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Verfahrensreaktion in zwei
Stufen durchzuführen, die folgende Teilreaktionen umfassen:
Verfahren zur Herstellung von
Trialkylaluminiumverbindungen
Trialkylaluminiumverbindungen
Al-trialkyl + Aluminium + Wasserstoff
> Dialkylaluminiumhydrid
Dialkylaluminiumhydrid + «-Olefin
=► Trialkylaluminium
=► Trialkylaluminium
(1)
(2)
Bei der zweistufigen Durchführung des Verfahrens J-5
unter Verwendung von nicht besonders aktiviertem Aluminium wird allgemein so gearbeitet, daß in der
zweiten Stufe bei der Umsetzung des Dialkylaluminiumhydrids mit dem Olefin kein Wasserstoff mehr zugegen
ist, damit keine Olefinverluste durch unerwünschte z°
Hydrierung eintreten. Der Wasserstoffdruck, der während der Hydrierung durch den Verbrauch abgefallen
ist, wrid vielmehr nach Ende der Reaktion der ersten Stufe vollständig entspannt und das Produkt
möglichst ohne Mitführung von Wasserstoffresten in den zweiten Reaktor übergeführt, in dem es mit dem
Olefin umgesetzt wird. Das Dialkylaluminiumhydrid ist unter diesen Verfahrensbedingungen relativ stabil,
und die nur in geringem Maße im Gegensinne der Bildungsreaktion (1) eintretende Zersetzung wird
hierbei nicht als besonders störend angesehen. Allgemein gilt, daß der Zerfall des Dialkylaluminiumhydrids
durch höhere Temperaturen, höhere AIuminiumlconzentration
und durch die Anwesenheit katalytischer Elemente begünstigt wird. Ferner nimmt die Zerfallsgeschwindigkeit mit niedrigerem Wasserstoffdruck
zu.
Bei der technischen Weiterentwicklung des Verfahrens hat sich gezeigt, daß eine vorteilhafte Beschleunigung
der ersten Teilreaktion möglich ist, wenn man hierbei ein z. B. mit Zirkon oder Titan
aktiviertes Aluminium verwendet. Ein in solcher Weise aktiviertes Aluminium bzw. die zur Aktivierung
verwendeten Elemente katalysieren aber auch die Zersetzung des Dialkylaluminiumhydrids, so daß bei
der zweistufigen Durchführung des beschriebenen Verfahrens unter Verwendung von aktiviertem Aluminium
neue unerwartete Nachteile auftreten.
Der Zerfall des Zwischenprodukts Dialkylaluminiumhydrid hat zur Folge, daß die Ausbeute an
dem Endprodukt Trialkylaluminium schlechter wird. In betriebstechnischer Hinsicht ist der Zerfall des
Anmelder:
Continental Oil Company,
Ponca City, OkIa. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr. W. Germershausen, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Gärtnerweg 28
Als Erfinder benannt:
Paul Allan Lobo,
Scheveningen (Niederlande);
Donald Charles Coldiron,
Lake Charles, La. (V. St. A.)
Paul Allan Lobo,
Scheveningen (Niederlande);
Donald Charles Coldiron,
Lake Charles, La. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. Dezember 1962
(248 025),
vom 18. Oktober 1963 (17 225)
Dialkylaluminiumhydrids mit einem weiteren sehr erheblichen Nachteil verbunden, denn das bei dem
Zerfall gebildete Aluminium setzt sich aus dem Produktenstrom heraus in allen Pumpen, Leitungen
und Behältern ab und verstopft sie, so daß häufige Reinigungsoperationen notwendig werden. Alle bisher
bekanntgewordenen Verfahren zur Herstellung von Trialkylaluminiumverbindungen über das Zwischenprodukt
Dialkylaluminiumhydrid sind in wechselndem Umfang mit diesen Nachteilen der Zersetzung des
Dialkylaluminiumhydrids behaftet. Ein weiterer Verlustfaktor bei dieser Verfahrensführung ist die gleichzeitig
mit verlaufende Hydrierung des in der Endstufe nach Gleichung (2) mit dem Dialkylaluminiumhydrid
reagierenden Olefins, das dadurch der eigentlichen Verfahrensreaktion entzogen wird.
Diese Nachteile können in vorteilhafter Weise vermieden werden durch das erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung von Trialkylaluminiumverbindungen durch Umsetzung von Trialkylaluminium
mit aktiviertem Aluminium und Wasserstoff bei einem Wasserstoffdruck zwischen 20 und 500 at und bei einer
Temperatur zwischen 100 und 17O0C zu Dialkylaluminiumhydrid
in erster Reaktionsstufe und nachfolgende Umsetzung des gebildeten Dialkylaluminiumhydrids
mit einem «-Olefin in stöchiometrischen Mengen in zweiter Reaktionsstufe, wobei in der ersten
.-« 609 757/440
Stufe das aktivierte Aluminium im Überschuß verwendet wird, welches dadurch gekennzeichnet ist,
daß vor Überführung des Hydrierungsprodukts der ersten Stufe in das Reaktionsgefäß für die zweite
Stufe in einer Zwischenstufe der Wasserstoffdruck auf 15 bis 100 at und die Temperatur auf 85 bis 1500C
reduziert werden und die Überführung des Hydrierungsprodukts in das Reaktionsgefäß für die zweite
Stufe unter den in der Zwischenstufe eingestellten Druck- und Temperaturbedingungen vorgenommen
und die Reaktion in der zweiten Stufe in Anwesenheit des mitübergeführten Wasserstoffs durchgeführt wird.
Die Vorteile, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
verbunden sind, machen sich in einer erhöhten Ausbeute an Trialkylaluminium bemerkbar. In betriebstechnischer
Hinsicht ist es von Vorteil, daß die mit der Zersetzung des Dialkylaluminiumhydrids
verbundene Ablagerung von Aluminium in den verschiedenen Teilen der Anlage wesentlich vermindert
wird, so daß die sonst notwendigen häufigen Reinigungen unterbleiben können.
Zur Durchführungdes erfindungsgemäßen Verfahrens wird Dialkylaluminiumhydrid in einer ersten Reaktionszone
in bekannter Weise entsprechend der Reaktionsgleichung (1)
Al + S/2H2 + 2AlR3
3 AlR2H
(R sind Alkylgruppen mit 2 bis 20, vorzugsweise 2 bis 14 Kohlenstoffatomen) unter Anwendung eines Wasserstoffdrucks
von 20 bis 500 at hergestellt. Das Dialkylaluminiumhydrid durchläuft dann eine Zwischenstufe
bzw. Zwischenzone, in welcher der Wasserstoffdruck so weit reduziert wird, daß er nicht mehr ausreicht,
das in der zweiten Stufe eingesetzte Olefin in merklichem Ausmaß zu hydrieren aber andererseits noch
hoch genug ist, zu weitgehende Zersetzung des Dialkylaluminiumhydrids zu verhindern. Gleichzeitig
wird die Temperatur auf einen Wert erniedrigt, bei dem die Zersetzung des Dialkylaluminiumhydrids
bei dem eingestellten Wasserstoffdruck in erträglichen Grenzen bleibt, andererseits soll sie auch so hoch
bleiben, daß die Mindestreaktionstemperatur für die Reaktion (2) in der zweiten Reaktionsstufe nicht
unterschritten wird, da sonst vor dem Einführen des Dialkylaluminiumhydrids in die zweite Reaktionszone
ein Wiedererwärmen notwendig würde, um die Reaktion dort in Gang zu setzen. Die Zwischenstufe
kann entweder aus einem besonderen Entspannungstank-bestehen,
sie kann aber auch durch das Leitungssystem, das die beiden Reaktionszonen miteinander
verbindet, dargestellt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der ersten Stufe ein Wasserstoffdruck von 40 bis 150 at und eine Temperatur von 110 bis 1450C eingehalten und das gebildete Dialkylaluminiumhydrid kontinuierlich [in einen Entspannungsbehälter geleitet, in welchem der
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der ersten Stufe ein Wasserstoffdruck von 40 bis 150 at und eine Temperatur von 110 bis 1450C eingehalten und das gebildete Dialkylaluminiumhydrid kontinuierlich [in einen Entspannungsbehälter geleitet, in welchem der
t5 auf dem Reaktionsprodukt lastende Wasserstoffdruck
auf etwa 20 bis 35 at reduziert wird. Die Temperaturen in dem Entspannungsbehälter werden auf 85 bis 15O0C
eingestellt. Die günstigste Mindesttemperatur, die einzuhalten empfehlenswert ist, wird durch die
Schwellentemperatur bestimmt, die erforderlich ist, die Reaktion zwischen Dialkylaluminiumhydrid und
Olefin in der zweiten Reaktionszone in Gang zu bringen. Diese Schwellentemperatur liegt im allgemeinen
bei 85°C oder darüber und ist abhängig von der Menge des in der Reaktionsmischung vorhandenen
metallischen Aluminiums sowie den Druck in der zweiten Reaktionszone und der Verweilzeit der
Reaktionspartner in dieser Zone. Um eine zusätzliche Aufwärmung des Dialkylaluminiumhydrids vor dem
Eintritt in die zweite Zone zu erübrigen, muß darauf geachtet werden, daß die Reaktionswärme von der
ersten Zone her möglichst in dem Produkt gespeichert bleibt. Die Höchsttemperatur wird durch die Zersetzlichkeit
des Hydrids bestimmt. Aus der folgenden Tabelle I ist zu ersehen, daß bei höherer Temperatur
die Zersetzung des Hydrids in relativ kurzer Zeit und in relativ großem Umfang eintritt. Es wurde gefunden,
daß die Temperatur bei einem Wasserstoffdruck von etwa 20 bis 35 at unterhalb 1500C liegen muß,
um zu weitgehende Zersetzung des Hydrids und damit parallellaufende Verstopfung und Verschmutzung
der Anlagenteile mit abgesetztem Aluminium zu vermeiden.
Tabelle I
Einfluß der Temperatur auf die Zersetzung eines Dialkylaluminiumhydridschlammes
Einfluß der Temperatur auf die Zersetzung eines Dialkylaluminiumhydridschlammes
Der untersuchte Schlamm enthielt etwa 9 bis 11 % Kerosin als Lösungsmittel. Der restliche in der Tabelle nicht
aufgeführte Anteil bestand aus Triäthylaluminium und eventuellen Oxydationsprodukten.
Temperatur | Zusammensetzung | HAl(CA)2 | 15 | Meng« | : des zersetzten HA1(C2H5)2 nach Minuten |
60 | Ende* | Gesamt versuchs |
|
Ansatz | °C | Aluminiummetall | % | 30 | 45 | zeit | |||
Nr. | 27 | % | 71,9 | 0,05 | 0,19 | 0,80 | 365 | ||
1 | 38 | 5,1 | 65,6 | 0,12 | 0,1 | 0,14 | 0,40 | 1,80 | 365 |
2 | 54 | 6,2 | 72,5 | 0,40 | 0,22 | 0,32 | 1,44 | 5,40 | 365 |
3 | 54 | 6,3 | 63,6 | 0,64 | 0,78 | ■1,13 | 2,20 | 7,3 | 321 |
4 | 54 | 6,9 | 67,2 | 1,52 | 1,17 | 1,74 | 5,08 | 13,60 | 298 |
5 | 54 | 8,5 | 29,7 | 0,40 | 2,84 | 4,05 | 1,10 | 2,36 | 255 |
6** | 68 | 2,1 | 61,2 | 1,20 | 0,64 | 0,84 | 4,66 | 12,10 | 321 |
7 | 116 | 9,1 | 59,7 | 14,10 | 2,29 | 3,57 | 21,10 | 31,00 | 321 |
8 | 116 | 11,9 | 67,2 | 9,02 | 17,40 | 19,60 | 12,95 | 19,10 | 300 |
9 | 116 | 8,5 | 29,7 | 4,28 | 10,99 | 12,08 | 8,21 | 13,71 | 255 |
10** | 2,1 | 6,18 | 7,23 | ||||||
* Menge nach der in der nächsten Spalte in Minuten angegebenen Gesamtversuchszeit.
** Das Hydrierungsprodukt wurde filtriert und dann wieder aufgebaut, um einen möglichst original zusammengesetzten Schlamm
zu erhalten mit 30 % Diäthylaluminmmhydrid, 18 % Aluminiumtriäthyl, 2% metallisches Aluminium und 50% Kerosin.
Aus dem Entspannungstank wird der mit Wasserstoff gesättigte Dialkylaluminiumhydridstrom kontinuierlich
in die zweite Reaktionszone geleitet, wo die weitere Umsetzung mit dem olefinischen Material in
bekannter Weise stattfindet. Die Verweilzeit in der zweiten Zone beträgt vorzugsweise etwa 1,5 bis
6 Minuten bei einer Temperatur von 120 bis 190°C.
Eine Aufschlämmung von 7% gepulvertem Aluminium in einer 45%igen Lösung von Triäthylaluminium
in Kerosin (Kp. 177 bis 260° C) wird mit einer Geschwindigkeit von 15 hl/Stunde auf das
oberste Ende eines zylindrischen Hydrierungsreaktors von 38 hl Fassungsvermögen gepumpt. Das Aluminium
enthält als Aktivator 0,1 % Zirkon. Am Boden des Reaktors wird kontinuierlich Wasserstoff
eingeleitet, so daß ein Wasserstoffpartialdruck von 100 at herrscht. Die Reaktionstemperatur beträgt
1320C. Das Produkt wird als kontinuierlicher Strom vom Boden des Reaktors entnommen; es enthält
etwa 83 % Diäthylaluminiumhydrid, bezogen auf das Gesamtgewicht der in dem Strom vorliegenden AIuminiumalkylverbindungen.
Der Hydridstrom wird in einen Entspannungstank geleitet, wo der Druck bei einer Temperatur von 127° C auf 30 at vermindert wird.
Von dem Entspannungstank wird das Produkt in den zweiten Reaktor übergeführt und dort in bekannter
Weise mit Äthylen weiter umgesetzt, so daß das gesamte Diäthylaluminiumhydrid in Triäthylaluminium
übergeführt wird. Die Betriebsbedingungen in dem zweiten Reaktor sind 25 at/132°C. Das Produkt
wird dem zweiten Reaktor kontinuierlich entnommen und wie üblich aufgearbeitet.
35
Dieses Beispiel läßt den Einfluß des Wasserstoffdrucks auf die Zersetzungsgeschwindigkeit des Dialkylaluminiumhydrids
erkennen.
Dem Produkt aus dem Hydrierungsreaktor der ersten Stufe wurden 300 ml als Probe entnommen.
Die Probe enthielt 68% Diäthylaluminiumhydrid und 32% Triäthylaluminium neben 4% metallischem
Aluminium, bezogen auf die Gesamtmenge. Die Probe wurde in einem Autoklav unter 82,6 at Wasserstoffdruck
bei 1160C 3 Stunden lang aufbewahrt. Danach wurde der Gehalt an Diäthylaluminium
bestimmt. Der Druck wurde dann erniedrigt auf 28,2 at und die Analyse nach der Zeit wiederholt.
Der Druck wurde dann weiter stufenweise gesenkt und der Autoklavinhalt immer wieder in gleicher Weise
analysiert. Die
aufgeführt.
aufgeführt.
Ergebnisse sind in der Tabelle II
Gesamtzeit | H2-Druck | Gehalt an Diäthylaluminiumhydrid |
Stunden | at | % |
0 | 68,0 | |
3 | 82,6 | 68,0 |
6 | 28,2 | 68,7 |
9 | 21,4 | 60,2 |
12 | 14,6 | 59,2 |
15 | 7,8 | 55,8 |
18 | 4,4 | 54,2 |
Aus dieser Tabelle II ist zu ersehen, daß die Zersetzung des Diäthylaluminiumhydrids erst bei einem
Wasserstoffdruck von weniger als 28 at in Erscheinung tritt. Mit weiterem Druckabfall nimmt dann auch die
Zersetzung stärker zu.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Trialkylaluminiumverbindungen durch Umsetzung fvon Trialkylaluminium mit aktiviertem Aluminium und Wasserstoff bei einem Wasserstoffdruck zwischen 20 und 500 at und bei einer Temperatur zwischen 100 und 1700C zu Dialkylaluminiumhydrid in erster Reaktionsstufe und nachfolgende Umsetzung des gebildeten Dialkylaluminiumhydrids mit einem «-Olefin in stöchiometrischen Mengen in zweiter Reaktionsstufe, wobei in der ersten Stufe das aktivierte Aluminium im Überschuß verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor Überführung des Hydrierungsproduktes der ersten Stufe in das Reaktionsgefäß für die zweite Stufe in einer Zwischenstufe der Wasserstoffdruck auf 15 bis 100 at und die Temperatur auf 85 bis 150° C reduziert werden und die Überführung des Hydrierungsproduktes in das Reaktionsgefäß für die zweite Stufe unter den in der Zwischenstufe eingestellten Druck- und Temperaturbedingungen vorgenommen und die Reaktion in der zweiten Stufe in Anwesenheit des mit übergeführten Wasserstoffs durchgeführt wird.In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1185 187;
österreichische Patentschrift Nr. 201 610;
USA.-Patentschriften Nr. 2 787 626, 3 016 393, 104 252.609 757/440 1.67 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US24802562A | 1962-12-28 | 1962-12-28 | |
US31722563A | 1963-10-18 | 1963-10-18 |
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DE1232144B true DE1232144B (de) | 1967-01-12 |
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Family Applications (1)
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- 1963-12-23 DE DEC31746A patent/DE1232144B/de active Pending
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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