DE1543062C - - Google Patents
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Description
Vorzugsweise wird daher das Verfahren in Gegenwart einer quaternären Ammoniumverbindung der allgemeinen FormelThe process is therefore preferably carried out in the presence of a quaternary ammonium compound general formula
R1 —N —R4 R 1 -N-R 4
R3 R 3
durchgeführt, in der R1 und R2 wie vorstehend gleich oder verschieden sind und Methyl-, Äthyl-, Isopropyl-, n-Propyl- oder Isobutylgruppen, R3 eine Alkyl- oder Cycloalkylgruppe, R4 eine Alkylgruppe und X ein Anion bedeuten und worin gegebenenfalls zwei der Reste R2, R3 und R4 direkt oder aber über wenigstens ein Stickstoff-, Sauerstoff- oder Schwefelatom zu einem nichtaromatischen Ring verbunden sein können und worin weiterhin gegebenenfalls ein dritter der Reste R2, R3 und R4 mit diesem Ring ■ direkt oder über wenigstens ein weiteres Stickstoff-, Sauerstoff- oder Schwefelatom zu einem nichtaromatischen bicyclischen Ringsystem verbunden sein kann;carried out in which R 1 and R 2 are identical or different as above and are methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl or isobutyl groups, R 3 is an alkyl or cycloalkyl group, R 4 is an alkyl group and X is an anion and in which optionally two of the radicals R 2 , R 3 and R 4 can be connected directly or via at least one nitrogen, oxygen or sulfur atom to form a non-aromatic ring and in which furthermore optionally a third of the radicals R 2 , R 3 and R 4 with this ring ■ can be linked directly or via at least one further nitrogen, oxygen or sulfur atom to form a non-aromatic bicyclic ring system;
Unter »Alkyl« sind hier auch Alkenyl- und Alkinylreste, insbesondere Alkenylradikale mit einer Doppelbindung in. einer anderen als der Vicinalstellung zum quaternären Stickstoffatom zu verstehen. Das Vorhandensein der Doppelbindung bringt jedoch keine besonderen Vorteile, daher sind gesättigte Alkylgruppen vorzuziehen."Alkyl" here also includes alkenyl and alkynyl radicals, in particular alkenyl radicals with a double bond in a position other than the vicinal position to the to understand quaternary nitrogen atom. However, the presence of the double bond does not bring about any special advantages, therefore, are saturated alkyl groups preferable.
Die Alkylreste R3 und/oder R4, die gleich oder verschieden sein können, können kurz oder lang sein, etwa mit 1 bis 24 Kohlenstoffatom und mehr, wobei die obere Grenze dadurch gegeben ist, daß die Verbindung merklich in dem Reaktionsmedium löslich sein muß.The alkyl radicals R 3 and / or R 4 , which can be the same or different, can be short or long, for example with 1 to 24 carbon atoms and more, the upper limit being given by the fact that the compound must be appreciably soluble in the reaction medium .
Die Alkylgruppe kann verzweigt sein und ferner gewisse Nichtalkylsubstituenten in der Kohlenstoffkette tragen. Aromatische Substituenten dürfen jedoch nicht in der «-Stellung zu dem quaternären Stickstoff / stehen. Daher ist Benzyl als R3 oder R4 ungeeignet, der(«-Methyl-/?-phenyl)-äthylrest ist jedoch brauchbar. Im allgemeinen wird jedoch keine weitere Verbesserung durch eine Substitution an R3 oder R4 erreicht, und unter dem Substituenten sind die weniger polaren Gruppen, die in ihren Eigenarten näher bei der geradkettigen Alkylgruppe liegen, besser als polare Gruppen. So ist Acetylcholin wirksamer als Cholin selbst.The alkyl group can be branched and also carry certain non-alkyl substituents in the carbon chain. However, aromatic substituents must not be in the position to the quaternary nitrogen / . Benzyl is therefore unsuitable as R 3 or R 4 , but the («- methyl - /? - phenyl) ethyl radical can be used. In general, however, no further improvement is achieved by substitution at R 3 or R 4 , and among the substituents, the less polar groups, which are inherently closer to the straight chain alkyl group, are better than polar groups. Acetylcholine is more effective than choline itself.
Das Salz muß in Wasser oder in Acrylnitril löslich sein; eine hohe Löslichkeit' ist vorzuziehen. Bei größeren Mengen Wasser sind Anionen anorganischer Säuren, z. B. Chlorid oder Bromid, zufriedenstellend. Wenn jedoch geringe Wassermengen verwendet werden, so sind organische Anionen, z. B. p-Toluolsulfonat, welche in Acrylnitril besser löslich sind, günstiger.The salt must be soluble in water or in acrylonitrile; high solubility is preferable. at larger amounts of water are anions of inorganic acids, e.g. B. chloride or bromide, satisfactory. However, when small amounts of water are used, organic anions, e.g. B. p-toluenesulfonate, which are more soluble in acrylonitrile, cheaper.
Ein besonders geeignetes Salz ist Tetraäthylammonium-p-toluolsulfonat. Weitere bevorzugte Salze sind Trimethylcetylammoniumbrornid, Tetramethylammonium-p-toluolsulfonat und Trimethyl-äthyl-ammoniumbromid. A particularly suitable salt is tetraethylammonium p-toluenesulfonate. Further preferred salts are trimethylcetylammonium bromide and tetramethylammonium p-toluenesulfonate and trimethyl-ethyl-ammonium bromide.
Die wirksame Menge des Salzes in dem Reaktionsmedium variiert in weiten Grenzen. Zwar werden die Vorteile der Erfindung, d. h. die Unterdrückung der Bildung von Propionsäurenitril, bei Konzentrationen zwischen 0,5 und 50 Gewichtsteilen des peralkylierten Salzes je 100 Gewichtsteile Acrylnitril erzielt, doch sind Konzentrationen zwischen 3 und 30 Gewichtsteilen des Salzes je 100 Gewichtsteile Reaktionsmischung wegen ihrer größeren Wirksamkeit vorzuziehen. The effective amount of the salt in the reaction medium varies within wide limits. The Advantages of the invention, i. H. the suppression of the formation of propiononitrile, at concentrations achieved between 0.5 and 50 parts by weight of the peralkylated salt per 100 parts by weight of acrylonitrile, but Concentrations between 3 and 30 parts by weight of the salt per 100 parts by weight of reaction mixture are preferable because of their greater effectiveness.
Gegebenenfalls können der Reaktionsmischung gewisse anorganische Salze als Beschleuniger zugesetzt werden. Derartige Beschleuniger sind z. B. Chromverbindungen, wie Chromchlorid oder Natriumchromat. Die verwendete Menge an Beschleuniger kann in weiten Grenzen verändert werden, z. B. zwischen 1 und 50 Teilen auf 1 Million Teile der Reaktionsmischung. In Versuchen unter sorgfältiger Entfernung aller analytisch meßbaren Mengen von Beschleunigem (vgl. besonders das Beispiel 23) wurde jedoch festgestellt, daß die Anwesenheit derselben für den erfolgreichen Ablauf des Verfahrens nach der Erfindung nicht wesentlich ist.If appropriate, certain inorganic salts can be added to the reaction mixture as accelerators will. Such accelerators are z. B. chromium compounds such as chromium chloride or sodium chromate. The amount of accelerator used can be varied within wide limits, e.g. B. between 1 and 50 parts per million parts of the reaction mixture. In tests with careful removal of all analytically measurable amounts of accelerator (cf. especially Example 23) However, found that the presence of the same for the successful completion of the procedure according to the Invention is not essential.
Die Wassermenge kann in weiten Grenzen variieren.The amount of water can vary within wide limits.
Verhältnismäßig kleine Mengen an Wasser, z. B. nur 1 Mol auf 10 Mol Acrylnitril, sind wirksam und ergeben bei hohen Acrylnitrilkonzentrationen gute Ausbeuten. Es kann auch weniger als 1 Mol Wasser verwendet werden, jedoch ist dann die Überwachung schwieriger, da das Wasser bei der Reaktion sich zu schnell erschöpfen könnte und sich ein gelbes Nebenprodukt bildet. Ein erhöhter Wassergehalt erleichtert die Entfernung der Nebenproduktsalze, weiche durch Neutralisation des Alkalimetalls entstehen, und es ist daher günstig, beträchtlich mehr Wasser zu verwenden, etwa 3 bis 20 Mol Wasser pro Mol Acrylnitril. Wenn Cetyltrimethylammoniumbromid verwendet wird, so hat sich ein Verhältnis von etwa 3,8 Mol Wasser pro MoI Acrylnitril, welches während der Reaktion auf etwa 12,5 Mol Wasser pro Mol Acrylnitril ansteigt,, als wirksam und als zweckmäßig für die Entfernung des Nebenproduktes erwiesen. Es hat sich ferner herausgestellt, daß bei geringen Wasserkonzentrationen Produkte mit höherem MoIekulargewicht gebildet werden können, wahrscheinlich Hydrotrimere und Hydrotetramere des Acrylnitril. Die Bildung dieser unerwünschten Produkte wird unterdrückt, wenn der Wassergehalt der Reaktionsmischung erhöht wird, insbesondere bei Konzentra- tionen von 29 oder mehr Mol Wasser je Mol Acrylnitril. Ein höherer Wassergehalt, z. B. von 39 Mol Wasser pro Mol Acrylnitril, der während der Reaktion auf ein Verhältnis von wenigstens 72:1 ansteigt, hat sich als wirksam erwiesen und unterdrückt die Bildung unerwünschter Nebenprodukte mit hohemRelatively small amounts of water, e.g. B. only 1 mole to 10 moles of acrylonitrile are effective and give good yields at high acrylonitrile concentrations. It can also contain less than 1 mole of water However, monitoring is more difficult as the water increases in the reaction could deplete quickly and form a yellow by-product. An increased water content makes it easier the removal of the by-product salts produced by the neutralization of the alkali metal, and it it is therefore beneficial to use considerably more water, about 3 to 20 moles of water per mole of acrylonitrile. If cetyltrimethylammonium bromide is used, a ratio of about 3.8 mol of water per mol of acrylonitrile, which during the reaction to about 12.5 mol of water per mol Acrylonitrile increases, shown to be effective and convenient for removal of the by-product. It has also been found that at low water concentrations, products with a higher molecular weight Can be formed, probably hydrotrimers and hydrotetramers of acrylonitrile. The formation of these undesirable products is suppressed if the water content of the reaction mixture is increased, especially at concentrations ions of 29 or more moles of water per mole of acrylonitrile. A higher water content, e.g. B. of 39 moles Water per mole of acrylonitrile which increases to a ratio of at least 72: 1 during the reaction, has been found to be effective and suppresses the formation of undesirable by-products with a high level of
Molekulargewicht. . .■■...Molecular weight. . . ■■ ...
Bei Anwendung höherer WasserkonzentrationenWhen using higher water concentrations
kann sich die wäßrige Phase von der organischen Acrylnitril/Adipinsäuredinitril-Phase trennen. Dies hindert jedoch die Reaktion nicht und erleichtert ferner die Abtrennung des anorganischen Neutralisationsprodukts, z. B. Natriumbicarbonat, von der Reaktionsmischung, und auch nicht die Temperaturüberwachung, da der Wasserüberschuß die Abführung einer plötzlich auftretenden Reaktionswärme unterstützt. Im allgemeinen ist die Wassermenge in bezug auf den Ablauf des Verfahrens nicht kritisch.the aqueous phase can separate from the organic acrylonitrile / adipic dinitrile phase. This prevents however, the reaction does not and further facilitates the separation of the inorganic neutralization product, e.g. B. sodium bicarbonate, from the reaction mixture, and also not the temperature monitoring, since the excess water is the drainage a suddenly occurring heat of reaction supported. In general, the amount of water is related not critical to the course of the procedure.
Die Vorteile der Erfindung, insbesondere die Unterdrückung der zu Propionsäurenitril führenden Reaktion, sind besonders ausgeprägt unter neutralen oder alkalischen Reaktionsbedingungen. Der pH-Wert sollte . jedoch nicht wesentlich alkalischer sein als derpH-Wert, bei dem eine Cyanoäthylierung eintritt, was über etwaThe advantages of the invention, in particular the suppression of the reaction leading to propiononitrile, are particularly pronounced under neutral or alkaline reaction conditions. The pH should be . but not be significantly more alkaline than the pH value at which cyanoethylation occurs, which is about
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9,5 der Fall ist. Es wurde jedoch gefunden, daß eine weilige Konzentration beim Verfahrensablauf nicht niedrigere, jedoch noch ausreichende Unterdrückung leicht prüfen. Je nach den Reaktionsbedingungen sind der zu Propionsäurenitril führenden Reaktion auch niedrige Konzentrationen, d. h. unter 0,1 % Natrium, in einem sauren Medium stattfindet. Es hat sich her- bezogen auf das Quecksilber, zweckmäßig, wenn eine ausgestellt, daß die Zugabe von Cetyltrimethylammo- 5 übermäßige Wärmeentwicklung vermieden werden niumbromid die Bildung von Propionitril selbst bei soll.9.5 is the case. It has been found, however, that a certain concentration in the course of the process does not Easily check lower, but still sufficient, suppression. Depending on the reaction conditions are the reaction leading to propiononitrile also has low concentrations, d. H. less than 0.1% sodium, takes place in an acidic medium. With regard to the mercury, it has proven useful if one issued that the addition of cetyltrimethylammo- 5 excessive heat generation can be avoided nium bromide is said to contribute to the formation of propionitrile itself.
einem pH-Wert von —1 geringfügig verringert, wäh- Geeignete Temperaturen für die Reaktion liegena pH value of -1 slightly reduced, while temperatures suitable for the reaction are
rend bei einem pH-Wert von 1,5 das Verhältnis von zwischen 10 und 350C, es lassen sich jedoch auch
Adipinsäuredinitril zu Propionsäurenitril · bereits we- höhere Temperaturen anwenden. Obwohl oberhalb
sentlich vergrößert ist und das Verhältnis mit zuneh- io 35° C der Propionsäurenitrilgehalt allmählich ansteigt,
mendem pH-Wert weiter ansteigt, bis es sein Optimum können derartige Temperaturen wünschenswert sein,
zwischen pH-Werten von 7 und 9,5 erreicht. Das Ver- um die Bildung von Hydrooligomeren mit höherem
fahren nach der Erfindung wird daher vorzugsweise Molekulargewicht zu verringern, sowie auch aus
in dem pH-Bereich von 1,5 bis 9,5 ausgeführt, ins- chemisch-ingenieurtechnischen Gründen. Da für eine
besondere bei 7 bis 9,5. Da bei der Hydrodimeri- 15 güngstige Wärmeübertragung ein merklicher Tempera-.
sationsreaktion mit Alkalimetallamalgam fortwährend turunterschied zwischen dem Reaktionsgemisch und
Alkalimetallhydroxyd gebildet wird, ist es nötig, eine dem Kühlwasser erforderlich ist, kann ein Betrieb
Säure zuzusetzen. Dies kann durch ständige Zugabe bei über 35°C wünschenswert sein, um eine Kühlung
einer starken Säure ausgeführt werden, jedoch kann durch Kälteerzeugung zu vermeiden. Der im techdie
Aufrechterhaltung des Säure-Basen-Gleichge- 20 nischen Maßstab anwendbare Temperaturbereich ist
wichts besonders bei niedrigen Wasserkonzentrationen daher größer und liegt zwischen 10 und 6O0C.
eine besonders sorgfältige Überwachung, möglicher- Da eine Polymerbildung unerwünscht ist, wird f At a pH of 1.5, the ratio of between 10 and 35 ° C., however, adipic acid dinitrile to propionic acid nitrile can also be used at even higher temperatures. Although above is significantly increased and the ratio increases gradually with increasing io 35 ° C, the propiononitrile content, the pH continues to rise until it reaches its optimum, such temperatures may be desirable, between pH values of 7 and 9.5. The avoidance of the formation of hydrooligomers at a higher rate according to the invention is therefore preferably to reduce the molecular weight, and also for reasons in the pH range from 1.5 to 9.5, in particular for chemical and engineering reasons. As for a particular at 7 to 9.5. Since with the hydrodimer 15 favorable heat transfer a noticeable temperature. Sation reaction with alkali metal amalgam continual difference in temperature between the reaction mixture and alkali metal hydroxide is formed, it is necessary to add an acid to the cooling water. This can be desirable through constant addition at over 35 ° C in order to carry out cooling of a strong acid, but can be avoided through generation of cold. The techdie in the maintenance of acid-base equi- 20 African scale applicable temperature range is therefore greater Klobuk especially at low water concentrations and is between 10 and 6O 0 C.
particularly careful monitoring, possibly because polymer formation is undesirable, f
weise sogar eine automatische Regelung erfordern. beim erfindungsgemäßen Verfahren in praktischen Es kann aber auch eine schwache Säure verwendet Fällen ein geeigneter Inhibitor für die Vinylpolymeriwerden, deren Alkali- oder Erdalkalisalz nicht so 25 sation zugesetzt. Geeignete Inhibitoren sind Polybasisch ist, daß es zu einem unerwünschten, oberhalb merisationsinhibitoren, wie sie aus der Technologie 9,5 liegenden pH-Wert führt. Aus wirtschaftlichen der Polymerisation von Vinylmonomeren bekannt Gründen sind anorganische schwache Säuren vor- sind. Ein besonders geeigneter, bevorzugter Inhibitor zuziehen. Ein bekanntes, zweckmäßiges Verfahren ist N,N-Dimethyl-p-nitrosoanilin. Einige wenige zum Erzeugen schwacher Säuren ist die Zugabe einer 30 Teile dieses Stoffes auf eine Million Teile des Monostarken Säure zu einem Puffer, z. B. die Zugabe von mers unterdrücken bereits die Bildung des Polymers. Phosphorsäure zu einem Natriumdihydrogenphosphat/ Das Verfahren nach der Erfindung kann chargen-wisely even require automatic control. in the method according to the invention in practical However, a weak acid can also be used. their alkali or alkaline earth salt is not added as such. Suitable inhibitors are polybasic is that it becomes an undesirable, above merization inhibitor as it is out of technology 9.5 lying pH. Known from economic polymerization of vinyl monomers Reasons are inorganic weak acids. A particularly suitable, preferred inhibitor to draw. One known convenient method is N, N-dimethyl-p-nitrosoaniline. A few to produce weak acids is the addition of 30 parts of this substance to a million parts of the monostruff Acid to a buffer, e.g. B. the addition of mers already suppress the formation of the polymer. Phosphoric acid to a sodium dihydrogen phosphate / The method according to the invention can be batch
Dinatriumhydrogenphosphat-Puffersystem. weise oder kontinuierlich durchgeführt werden. BeimDisodium hydrogen phosphate buffer system. be carried out wisely or continuously. At the
Ein günstiges und bevorzugtes Verfahren zum Chargenbetrieb kann das Reaktionsgefäß z. B. ein Einhalten eines pH-Wertes zwischen 7 und 9,5 ist 35 geschlossenes Gefäß sein, welches vorzugsweise mit die Zugabe von Kohlendioxyd, wobei' eine geeignete einem verhältnismäßig flachen Boden versehen ist, Konzentration des Gases in 'dem iR'eaktionsgefäß der die Bildung einer großen Oberfläche für das Amalaufrechterhalten und die Lösungsgeschwindigkeit des- garn ermöglicht. Das Gefäß kann noch folgende selben in der Reaktionsflüssigkeit, z. B. durch Rühren, Teile bzw. Einrichtungen aufweisen: eine oder mehgefördert wird. Eine Atmosphäre aus reinem Koh- 40 rere Einlaßöffnungen für die flüssigen Reaktionsteillendioxyd ist vorzuziehen, da hierdurch Kompli- nehmer und Wasser sowie einen eventuell verwendeten kationen vermieden werden, die beim Wiedergewinnen Beschleuniger für das peralkylierte Salz und den des gasförmigen Acrylnitril aus einem voluminösen Polymerisationsinhibitor; einen Einlaß zum Ansäuern ^. inerten Gasstrom auftreten. Ein geringfügig über- der Substanz, der, falls hierfür Kohlendioxyd ver- V. atmosphärischer Druck ist zweckmäßig, jedoch kön- 45 wendet wird, zweckmäßigerweise aus einem Tauchrohr nen auch höhere und selbst niedere Drücke verwendet mit einem porösen Gasverteiler besteht, der in die werden. Durch Reaktion des Alkalihydroxyds mit Wasser-Monomer-Phase eingetaucht ist; eine Kühl-Kohlendioxyd in Gegenwart von Wasser im Reak- schlange oder einen Kühlmantel in Berührung mit tionsmedium wird Alkalimetallhydrogencarbonat ge- der wäßrigen und/oder Amalgamphase; eine Rührbildet, welches ausfällt. Es kann in zweckmäßiger 50 vorrichtung, die so-eingestellt sein kann, daß sie die Weise abgetrennt werden, z. B. durch intermittierendes wäßrige Phase und/oder die Amalgamphase umrührt, Filtrieren oder durch kontinuierliches Filtrieren, etwa oder getrennte Rühreinrichtungen für jede der Phadurch Umwälzen eines Teiles der Reaktionsmischung sen; einen Auslaß für die Reaktionsteilnehmer und durch ein Filter, so daß eine Verschmutzung der Reak- vorzugsweise einen getrennten Auslaß für die wäßrige tionsmischung mit großen Mengen des Neutrali- 55 Phase und zum Entfernen des ausgefallenen Neusationsproduktes vermieden wird. tralisationsproduktes, z. B. Natriumhydrogencarbo-A favorable and preferred method for batch operation can be the reaction vessel, for. B. maintaining a pH value between 7 and 9.5 must be a closed vessel, which is preferably provided with the addition of carbon dioxide, where 'a suitable relatively flat bottom is provided, concentration of the gas in' the iR'eaktionsgefäß of the Creation of a large surface area for the amal to be maintained and the rate of dissolution thereby enabled. The vessel can still following the same in the reaction liquid, for. B. by stirring, parts or facilities: one or more is conveyed. An atmosphere of pure carbon is preferable for the inlet openings for the liquid reactant dioxide, since complicators and water as well as any cations that may be used are avoided, the accelerators for the peralkylated salt and that of the gaseous acrylonitrile from a voluminous polymerization inhibitor when recovered; an inlet for acidification ^. inert gas flow occur. A slightly above the substance, which if carbon dioxide is used for this. Atmospheric pressure is expedient, but can be used, expediently made of a dip tube, also higher and even lower pressures, with a porous gas distributor that is inserted into the . Immersed by reaction of the alkali hydroxide with the water-monomer phase; a cooling carbon dioxide in the presence of water in the reactor or a cooling jacket in contact with the ionic medium becomes alkali metal hydrogen carbonate in the aqueous and / or amalgam phase; a stir forms which precipitates. It can be in a convenient device which can be set to be disconnected the way, e.g. B. stirred by intermittent aqueous phase and / or the amalgam phase, filtering or by continuous filtering, for example, or separate stirring devices for each of the phases by circulating part of the reaction mixture; an outlet for the reactants and through a filter, so that contamination of the reac- preferably a separate outlet for the aqueous ionic mixture with large amounts of the neutral phase and to remove the precipitated re-ionization product is avoided. tralization product, e.g. B. Sodium hydrogen carbon
An Stelle von Alkalimetallamalgamen lassen sich nat. · 'Instead of alkali metal amalgams, nat. · '
auch Erdalkalimetallamalgame verwenden. Bei nor- Beim kontinuierlichen Verfahren werden die Reak-also use alkaline earth metal amalgams. In the continuous process, the reac-
maler kommerzieller Anwendung sind jedoch Natrium- tionspartner mit den für die gewünschte kontinuieramaigam und Kaliumamalgam vorzuziehen, da diese 60 liehe Reaktion nötigen Anteilen kontinuierlich zugeleicht durch großtechnische Verfahren bereitgestellt führt. Ein Teil der Acrylnitril/Wasser-Phase, die das werden können und die entsprechenden Neutrali- ausgewählte Salz enthält, wird kontinuierlich entfernt, sationsnebenprodukte einen Handelswert haben. das Salz wird abgetrennt, etwa durch Zentrifugieren,Sodium ion partners with those for the desired continuous amigam, however, are of commercial use and potassium amalgam to be preferred as this 60 lhe reaction continuously eases the necessary proportions provided by large-scale processes. Part of the acrylonitrile / water phase that makes up the and contains the corresponding neutral- selected salt is continuously removed, Station by-products have a commercial value. the salt is separated off, for example by centrifugation,
Der Gehalt an Alkali- oder Erdalkalimetall im und das Filtrat wird wieder in das Reaktionsgefäß Amalgam kann auch in weiten Grenzen vom Sätti- 65 zurückgeleitet. Ein weiterer Teil oder aber ein Teil gungspunkt bis zu sehr geringen Konzentrationen des Filtrats wird abgenommen und aufgearbeitet, variieren. Da bei den Verfahrensbedingungen das um das gewünschte Hydrodimer und die unver-Amalgam sich schnell zersetzt, so läßt sich die je- brauchten Ausgangsstoffe zu gewinnen. Bei einerThe content of alkali or alkaline earth and the filtrate is again in the reaction vessel can amalgam returned from the saturation 6 5 also within wide limits. Another part or a division point up to very low concentrations of the filtrate is removed and worked up, vary. Since the amalgam around the desired hydrodimer and the non-amalgam decompose quickly under the process conditions, the starting materials required can be obtained. At a
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kontinuierlichen Arbeitsweise werden die beiden nach der Zugabe wurde der Kolben kräftig von Hand Phasen horizontal in Längsrichtung durch das Reak- geschüttelt.continuous operation are the two after the addition, the flask was vigorously by hand Phases shaken horizontally lengthways through the reac-.
tionsgefäß geleitet, welches ein Rohr oder ein Trog Das nicht umgesetzte Acrylnitril wurde aus demtion vessel passed, which is a pipe or a trough. The unreacted acrylonitrile was from the
sein kann. Demgemäß besteht ein fallender Kon- Reaktionsgefäß unter verringertem Druck abdestilliert, zentrationsgradient des Alkalimetalls in dem Amalgam 5 Das Gewicht des wiedergewonnenen 'Acrylnitrils und ein ansteigender Konzentrationsgradient des betrug 13,11 g- Das Reaktionsgefäß wurde dreimal Adipinsäuredinitrils vom Einlaß zum Auslaß des mit jeweils 20 ml Wasser und fünfmal mit jeweils Reaktionsgefäßes. Techniken zum kontinuierlichen 8 ml Methylenchlorid ausgewaschen. Die wäßrige Verfahrensablauf, wobei die Phasen im Gleichstrom Phase wurde siebenmal mit jeweils 8 ml Methylen- oder Gegenstrom durch das Reaktionsgefäß fließen, io chlorid extrahiert. Die kombinierten Methylenchloridsind an sich bekannt. extrakte wurden zweimal mit 15 ml Wasser extrahiertcan be. Accordingly, there is a falling con- reaction vessel distilled off under reduced pressure, concentration gradient of the alkali metal in the amalgam 5 The weight of the recovered acrylonitrile and an increasing concentration gradient of the was 13.11 g- The reaction vessel was opened three times Adipinsäuredinitrils from the inlet to the outlet of the with 20 ml of water each and five times with each Reaction vessel. Techniques for continuously washing 8 ml of methylene chloride. The watery one Process sequence, the phases in cocurrent phase was seven times with 8 ml of methylene or flow countercurrently through the reaction vessel, extracted io chloride. The combined methylene chloride are known per se. extracts were extracted twice with 15 ml of water
Sowohl beim chargenweisen als auch beim konti- und das Methylenchlorid sodann über einem Wassernuierlichen Betrieb wird das Produkt wie folgt auf- bad verdampft. Der Rückstand wurde 10 Minuten gearbeitet: Trennen der flüssigen Phasen voneinander, lang auf 1300C erhitzt, um das restliche Wasser zu etwa durch Dekantieren, Entfernen des festen Salzes 15 vertreiben. Das Gewicht des Rückstandes betrug wie oben beschrieben, fraktionierte Destillation oder 1,64 g. Gaschromatographie und Infrarotanalyse er-Lösungsmittelextraktion der wäßrigen Monomer/ gaben, daß kein Piopionsäurenitril in dem Rückstand Hadrodimer/Kationensalz-Phase in an sich bekannter vorhanden war und daß das Produkt reines Adipin-Weise und Rückgewinnung des nicht verbrauchten säuredinitril zu sein schien. Anschließende Flüssig-Rohmaterials. ao keitschromatographie zeigte jedoch, daß Verun-With both batch and continuous and the methylene chloride then over a water-based operation, the product is evaporated as follows in a bath. The residue was worked for 10 minutes: the liquid phases were separated from one another, heated to 130 ° C. for a long time in order to drive off the remaining water, for example by decanting and removing the solid salt. The weight of the residue was, as described above, fractional distillation or 1.64 g. Gas chromatography and infrared analysis of the aqueous monomer / solvent extraction indicated that no propionic acid nitrile was present in the residue hadrodimer / cation salt phase in a per se known manner and that the product appeared to be pure adipic mode and recovery of the unused dinitrile. Subsequent liquid raw material. ao speed chromatography showed, however, that impurities
Ein Vorteil der Erfindung ist die hohe Ausbeute reinigungen mit höherem Molekulargewicht, wahran
Adipinsäuredinitril, die bis zu 80°/0 und mehr scheinlich Dimere und Trimere von Acrylnitril, in
des Acrylnitrils beträgt. Ein weiterer Vorteil liegt in dem Rückstand vorhanden waren,
der hohen Umwandlung des Acrylnitrils. Ein andererAn advantage of the invention is the high yield reinigungen higher molecular weight, wahran adiponitrile, which up to 80 ° / 0 and more scheinlich is dimers and trimers of acrylonitrile, in the acrylonitrile. Another advantage is that there were backlogs,
the high conversion of acrylonitrile. Another
Vorteil ist auch darin zu sehen, daß die Reaktion in 25 StoflhaushaitAnother advantage is that the reaction takes place in 25 minutes
Abwesenheit eines äußeren elektrischen Stroms vor Anteil des zugeführten Acrylnitrils, der in rohesAbsence of an external electrical current in front of the proportion of the supplied acrylonitrile, which is in crude
sich geht. Dies ist sehr nützlich, da das Amalgam dann Adipinsäuredinitril umgewandelt wurde: 10,5 °/„.
gesondert mit hohem elektrochemischem Wirkungsgrad Anteil des zugeführten Acrylnitrils, der in Propion-is going. This is very useful as the amalgam was then converted to adipic acid dinitrile: 10.5%.
separately with a high electrochemical efficiency portion of the supplied acrylonitrile, which is in propion
und niedriger Spannung erzeugt werden kann, kein säurenitril umgewandelt wurde: Nicht feststellbar.
Diaphragma erforderlich ist und die anodische Reak- 30 Anteil des zugeführten Acrylnitrils, das als Acryltion
für irgendeinen anderen nützlichen Zweck ver- nittil wiedergewonnen wurde: 86%.
wendet werden kann, z. B. für die Herstellung von Anteil des rohen Adipinsäuredinitrils in bezug aufand low voltage can be generated, no acid nitrile has been converted: Not detectable.
Diaphragm is required and the anodic reactivity of the supplied acrylonitrile which has been usefully recovered as acrylate for some other useful purpose: 86%.
can be applied, e.g. B. for the production of proportion of the crude adipinitrile with respect to
Chlor. Zusätzlich kann das Natrium oder das andere das verbrauchte Acrylnitril: 75%.
Alkalimetall bei der Zersetzung des Amalgams in Anteil des rohen Adipinsäuredinitrils, bezogen aufChlorine. In addition, the sodium or the other can be the consumed acrylonitrile: 75%.
Alkali metal in the decomposition of the amalgam in proportion of the crude adipic dinitrile, based on
ein weiteres nützliches Nebenprodukt umgewandelt 35 den aus dem Amalgam verfügbaren Wasserstoff: werden. 99,3%.Another useful by-product converts the hydrogen available from the amalgam: will. 99.3%.
Die Erläuterung ist im folgenden an Hand von Bei- Reinheit des rohen Adipinsäuredinitrils: 60%.The explanation below is based on the purity of the crude adipic dinitrile: 60%.
spielen näher erläutert. Ausbeute an reinem Adipinsäuredinitril, bezogenplay explained in more detail. Yield of pure adiponitrile, based on
auf das verbrauchte Acrylnitril: 45%.on the acrylonitrile consumed: 45%.
Beispiell 4° Beispiel2Example 4 ° Example 2
Es wurde ein Reaktionsgefäß gemäß Beispiel 1A reaction vessel according to Example 1 was used
Als Reaktionsgefäß diente ein geschlossener 250-ml- verwendet, welches mit Kohlendioxyd durchgespültA closed 250 ml was used as the reaction vessel, which was flushed through with carbon dioxide
Erlenmeyerkolben, der mit einem Tropftrichter ays- worden war und in das zwei Lösungen gegeben wurden,Erlenmeyer flask which had been ays- with a dropping funnel and into which two solutions were placed,
gerüstet war. Das Reaktionsgefäß wies ferner ein 45 Die erste Lösung enthielt 4,0 g Trimethylcetylammo-was armed. The reaction vessel also had a 45 The first solution contained 4.0 g of trimethylcetylammo-
dicht eingesetztes Rohr zum Einführen von Kohlen- niumbromid und 0,43 mg Chromchlorid (CiCl3-tightly inserted tube for introducing carbon bromide and 0.43 mg chromium chloride (CiCl 3 -
dioxyd sowie ein Wasserbad, um die Reaktions- 6H2O) in 10,10 g Wasser. Die zweite Lösung enthieltDioxide and a water bath to the reaction 6H 2 O) in 10.10 g of water. The second solution contained
temperatur annähernd auf 200C zu halten, auf. 20 μg N,N-Dimethyl-p-nitrosoanilin in 8,17 g Acryl-to keep temperature approximately at 20 0 C on. 20 μg N, N-dimethyl-p-nitrosoaniline in 8.17 g acrylic
Es wurde eine Lösung hergestellt aus 15,17 g nitril. Ferner wurden 20 ml Quecksilber in das Reak-A solution was prepared from 15.17 g of nitrile. In addition, 20 ml of mercury were poured into the
Acrylnitril, 6,86 gTetraäthylammonium-p-toluolsulfo- 50 tionsgefäß gegeben.Acrylonitrile, 6.86 g tetraethylammonium-p-toluenesulfonation vessel added.
nat, 1,07 g Wasser, 0,43 g Chromchlorid (CrCl3- Es wurden 80 ml Natriumamalgam in einer gleichennat, 1.07 g water, 0.43 g chromium chloride (CrCl 3 - There were 80 ml of sodium amalgam in a same
6H2O) und 20 μg Ν,Ν-Dimethyl-p-nitrosoanilin. Zelle wie bei Beispiel 1 hergestellt. Es wurde ein Strom6H 2 O) and 20 μg Ν, Ν-dimethyl-p-nitrosoaniline. Cell produced as in Example 1. It became a stream
Diese Lösung wurde in das Reaktionsgefäß gegeben, von 4,3 Ampere 82 Minuten lang durch die ZelleThis solution was added to the reaction vessel, 4.3 amps through the cell for 82 minutes
in dem sich 20 ml Quecksilber befanden und welches . geleitet. Das Amalgam wurde aus der Zelle genom-which contained 20 ml of mercury and which. directed. The amalgam was taken from the cell
mit Kohlendioxyd durchspült worden war. Es wurde 55 men, getrocknet und in einem Tropftrichter unterhad been flushed with carbon dioxide. It was 55 men, dried and placed in a dropping funnel
ein geringer Überdruck an Kohlendioxyd während einer Stickstoffatmosphäre gelagert. 1 ml dieses Amal-a slight overpressure of carbon dioxide stored during a nitrogen atmosphere. 1 ml of this amal-
der Reaktion in dem Gefäß aufrechterhalten. > gams ergab 2,57 mg Wasserstoff. 41,5 ml dieses Amal-the reaction is maintained in the vessel. > gams gave 2.57 mg of hydrogen. 41.5 ml of this amal-
Es wurden 60 ml Natriumamalgam hergestellt durch gams wurden während 33 Minuten in das Reaktions-60 ml of sodium amalgam were produced by gams were placed in the reaction chamber for 33 minutes
Elektrolysieren einer 40%igen wäßrigen Natrium- gefäß gegeben. Während dieser Zeit und weitererElectrolyze a 40% aqueous sodium vessel. During this time and beyond
hydroxydlösung zwischen einer Platinblechanode von 60 5 Minuten nach der Zugabe wurde das Gefäß kräftigHydroxide solution between a platinum sheet anode for 60 minutes after the addition, the vessel became vigorous
zylindrischer Form mit einer Oberfläche von 6,5 cm2 von Hand geschüttelt. Die Temperatur wurde durchcylindrical shape with a surface of 6.5 cm 2 shaken by hand. The temperature was through
und einer Quecksilberkathode mit einer Oberfläche teilweises Eintauchen des Reaktionsgefäßes (Kolbens)and a mercury cathode with a surface partial immersion of the reaction vessel (piston)
von 26 cm2, wobei ein Strom von 4 Ampere ange- in ein Bad mit Leitungswasser bei 200C gehalten,of 26 cm 2 , with a current of 4 amps kept in a bath with tap water at 20 0 C,
wendet wurde. Das Amalgam wurde der Zelle ent- Der Amalgamtropftrichter wurde entfernt, 20 mlwas turned. The amalgam was removed from the cell. The amalgam dropping funnel was removed, 20 ml
nommen und getrocknet. 1 ml dieses Amalgams 65 Wasser in den Kolben gegeben und ein »Dean-und-taken and dried. 1 ml of this amalgam 65 water in the flask and a »Dean-and-
ergab 1,22 mg Wasserstoff, 25,6 ml des Amalgams Starke«-Apparat an den Kolben angesetzt. Dieseryielded 1.22 mg of hydrogen, 25.6 ml of the amalgam Starke® apparatus attached to the flask. This
wurden während 20 Minuten in das Reaktionsgefäß wurde dann erhitzt und 2,95 ml, d.h. 2,36 g, nichtwere in the reaction vessel for 20 minutes was then heated and 2.95 ml, i.e. 2.36 g, not
gegeben. Während dieser Zeit und weiterer 7 Minuten umgesetztes Acrylnitril wurden in dem »Dean-und-given. During this time and a further 7 minutes reacted acrylonitrile were in the »Dean-und-
ίοίο
Starke«-Apparat wiedergewonnen. Der Inhalt des Kolbens wurde in einen Scheidetrichter überführt. Das Reaktionsgefäß wurde dreimal mit 10 ml Methylenchlorid ausgewaschen. Die wäßrige Phase wurde sechsmal mit 10 ml Methylenchlorid extrahiert. Das Methylenchlorid wurde von den kombinierten Extrakten verdampft, und der Rückstand wurde 10 Minuten lang auf 1300C erhitzt, um restliches Wasser zu vertreiben. Das Gewicht des Rückstandes betiug 5,65 g. Die Infrarot- und Gaschromatographieanalyse deutete auf ein im wesentlichen reines Adipinsäuredinitril hin, das frei von Propionsäurenitril war, es wurden anschließend jedoch durch Flüssigkeitschromatographie oligomere Verunreinigungen entdeckt.Strong «apparatus recovered. The contents of the flask were transferred to a separatory funnel. The reaction vessel was washed three times with 10 ml of methylene chloride. The aqueous phase was extracted six times with 10 ml of methylene chloride. The methylene chloride was evaporated from the combined extracts and the residue was heated to 130 ° C. for 10 minutes to drive off residual water. The weight of the residue was 5.65 g. Infrared and gas chromatography analysis indicated essentially pure adiponitrile that was free of propiononitrile, but oligomeric impurities were subsequently discovered by liquid chromatography.
Stoffhaushalt *5 Substance balance * 5
Anteil des zugeführten Acrylnitril, der in rohes Adipinsäuredinitril umgewandelt wurde: 67,9%.Proportion of the supplied acrylonitrile which was converted into crude adipic dinitrile: 67.9%.
Anteil des zugeführten Acrylnitril, das in Propionsäurenitril umgewandelt wurde: Nicht feststellbar.Proportion of the supplied acrylonitrile in propionic acid nitrile was converted: Not detectable.
Anteil des zugeführten Acrylnitril, das als Acrylnitril wiedergewonnen wurde: 28,8%.Proportion of the supplied acrylonitrile that is called acrylonitrile was recovered: 28.8%.
Anteil des rohen Adipinsäuredinitrils, bezogen auf das verbrauchte Acrylnitril: 95,5%.Proportion of the crude adipic dinitrile, based on the acrylonitrile consumed: 95.5%.
Anteil des rohen Adipinsäuredinitrils, bezogen auf den aus dem Amalgam verfügbaren Wasserstoff: 99%.Proportion of the crude adipic acid dinitrile, based on the hydrogen available from the amalgam: 99%.
Reinheit des rohen Adipinsäuredinitrils: 65%.Purity of the crude adipic acid dinitrile: 65%.
Ausbeute an reinem Adipinsäuredinitril, bezogen auf das verbrauchte Acrylnitril: 62%.Yield of pure adiponitrile, based on the acrylonitrile consumed: 62%.
Beispiele 3 bis 20Examples 3 to 20
Es wurde eine Reihe von Kleinversuchen ausgeführt, wobei eine ähnliche Vorrichtung wie bei Beispiel 1, jedoch mit etwa einem Viertel des Fassungsvermögens, verwendet wurde. Zweck der Versuche war, herauszufinden, in welchem Ausmaß der Bereich der grundlegenden Versuchsparameter kritisch ist. Die erhaltenen Produkte wurden gaschromatographisch untersucht und die Hauptwirkung, nämlich das Verhältnis von Adipinsäuredinitril zu Propionsäurenitril bestimmt, d. h., es wurde die Unterdrückung der Propionsäurenitrilbildung geprüft und die Bildung von Verunreinigungen und/oder Polymeren festgestellt. Die Menge an oligomeren Verunreinigungen, die aus dem Acrylnitril gebildet wurden, wurde nicht festgestellt.A number of small-scale tests were carried out using a similar device to Example 1, but at about a quarter of the capacity. Purpose of the experiments was to find out to what extent the range of basic experimental parameters is critical. the obtained products were examined by gas chromatography and the main effect, namely the ratio determined from adipic acid dinitrile to propionic acid nitrile, d. i.e., it was the suppression of the Tested propionic acid nitrile formation and determined the formation of impurities and / or polymers. The amount of oligomeric impurities formed from the acrylonitrile was not detected.
Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. In dieser Tabelle sind die Konzentrationen der Reaktionspartner in Molprozenten angegeben, wobei 100% die Summe von Wasser, Acrylnitril und. dem alkylierten Salz bildet. Die Konzentration des Acrylnitrils — nicht angegeben — ist der Rest bis zu 100%. Die Konzentration der mengenmäßig kleinen Zusatzstoffe, wie Beschleuniger und Polymerisationsinhibitoren, sind in Gewichtsteilen auf 1 Million Teile der Reaktionsmischung aus Acrylnitril, Wasser und alkyliertem Salz ausgedrückt. Die relativen Anteile der beiden Hauptreaktionsprodukte, Adipinsäuredinitril und Propionsäurenitril, sind in Gewichtsprozent ausgedrückt.The test results are summarized in Table 1. In this table are the concentrations of Reactants given in mol percent, with 100% the sum of water, acrylonitrile and. to the alkylated salt forms. The concentration of the acrylonitrile - not specified - is the remainder up to 100%. The concentration of small quantities of additives, such as accelerators and polymerization inhibitors, are in parts by weight per million parts of the reaction mixture of acrylonitrile, water and alkylated salt expressed. The relative proportions of the two main reaction products, adiponitrile and propiononitrile, are expressed in percent by weight.
Die Beispiele 3 und 4 zeigen zum Vergleich die Ausbeuten, wie sie ohne Anwendung der Erfindung erreichbar sind, und zeigen die große Menge des gebildeten Propionsäurenitrils. Die Beispiele 5, 6 und 7 zeigen die Unterdrückung der Bildung von Propionsäurenitril bei Anwesenheit ganz kleiner Mengen alkylierter Salze gemäß der Erfindung.Examples 3 and 4 show, for comparison, the yields that can be achieved without using the invention and show the large amount of propiononitrile formed. Examples 5, 6 and 7 show the suppression of the formation of propiononitrile in the presence of very small amounts alkylated salts according to the invention.
Die Beispiele 8 und 16 zeigen die Unterdrückung der Propionsäurenitrilbildung bei Gegenwart von verschiedenen quaternären Ammoniumsalzen bei unterschiedlicher Konzentration des quaternären Salzes, des Wassers, des Acrylnitril, des Beschleunigers und des Polymerisationsinhibitors. Die Beispiele 8 und 9 liegen an der unteren Grenze der Wasserkonzentration, bei der eine Erschöpfung des Wassers während der Reaktion unter gleichzeitiger Bildung eines gelben Nebenproduktes gerade noch vermieden werden kann.Examples 8 and 16 show the suppression of propiononitrile formation in the presence of different quaternary ammonium salts with different concentrations of the quaternary salt, the water, the acrylonitrile, the accelerator and the polymerization inhibitor. Examples 8 and 9 lie at the lower limit of the water concentration at which water depletion during the Reaction with simultaneous formation of a yellow by-product can just be avoided.
Die Beispiele 17 bis 19 zeigen die Unterdrückung der Propionsäurenitrilbildung bei etwas niedrigeren Verhältnissen von Acrylnitril zu Wasser, d. h. bei höheren Wasserkonzentrationen, wodurch die Entfernung von Natriumhydrogencarbonat erleichtert wird. Bei Beispiel 19 umfaßt die Reaktionsmischung zwei Phasen, nämlich eine wäßrige Phase, die im wesentlichen das gesamte Natriumhydrogencarbonat enthält, und eine organische Acrylnitril/Ädipinsäuredinitrilphase, die praktisch frei von Natriumhydrogencarbonat ist.Examples 17 to 19 show the suppression of propiononitrile formation at somewhat lower levels Acrylonitrile to water ratios, d. H. at higher water concentrations, reducing the removal is facilitated by sodium hydrogen carbonate. In Example 19, the reaction mixture comprises two phases, namely an aqueous phase containing essentially all of the sodium hydrogen carbonate contains, and an organic acrylonitrile / Ädipinsäuredinitrilphase, which is practically free of sodium hydrogen carbonate.
Beispiel 20 zeigt den Einfluß eines sehr hohen Wassergehaltes. Example 20 shows the influence of a very high water content.
Mol
prozentisaiz
Mole
percent
prozent
H2OMole
percent
H 2 O
methyl-
p-nitroso-
anilin
ppmN, N-Di-
methyl-
p-nitroso-
aniline
ppm
ppmCr +++
ppm
(Gewicht:
Adipin
säure
dinitrilRelative
(Weight:
Adipine
acid
dinitrile
PolymerInsoluble
polymer
flüchtige
Verunreini
gungenOther
fleeting
Contaminants
worked
Nr.example
No.
VerbindungQuaternary ammonium
connection
Prozent)
Propion
säure
nitrilr share
Percent)
Propion
acid
nitrile
Tabelle 1 (Fortsetzung)Table 1 (continued)
prozentMole
percent
methyl-Ν, Ν-Di-
methyl-
säure-
nitrilPropionic
acid-
nitrile
flüchtigeOther
fleeting
Nr.example
No.
HUOpercent
H U O
anilin
ppmp-nitroso-
aniline
ppm
(Gewichtsprozent)Relative share
(Weight percent)
gungen ,Polluting
gung,
säure
dinitrilAdipine
acid
dinitrile
Es wurde ein weiterer Versuch ausgeführt mit größeren Mengen, um eine genauere Bestimmung der Ausbeute und der Reinheit des erzeugten Produkts zu ermöglichen.Another experiment was carried out with larger amounts in order to determine the more precisely To allow the yield and purity of the product produced.
Das Reaktionsgefäß bestand aus einem 5 1 fassenden »Pyrex«-Glaskolben mit drei Hälsen und einem runden Boden, wobei ein Auslaß mit einem Hahn im Boden vorgesehen war. Der Kolben war mit einem abgedichtet eingesetzten Tauchrohr versehen, welches bis in die Nähe des Bodens in den Innenraum des Kolbens reichte, so daß das Ende dieses Rohres während des Betriebes mit Sicherheit in die Reaktionsmischung eingetaucht war. Das Tauchrohr war mit einer Kohlendioxydquelle verbunden. Durch einen Hals des Kolbens war ein Glasrührstab durch eine abgedichtete Stopfbüchse geführt. Der zweite Hals war mit einem SOO-ml-Scheidetrichter · verbunden, der als Vorratsbehälter für das Amalgam diente, und der dritte Hals, der als Gasauslaßleitung diente, war mit zwei Flüssigkeitsfallen verbunden, die in eine Mischung aus Trockeneis und Aceton eintauchten und dann in die Atmosphäre mündeten. Um die obere Hälfte des Kolbens, war ein ringförmiger Verteiler angeordnet, so daß ein einstellbarer Kühlwasserfiuß über die Außenseite des Kolbens geleitet werden konnte.The reaction vessel consisted of a 5 liter "Pyrex" glass flask with three necks and one round Floor, with an outlet with a tap in the floor. The flask was sealed with a inserted immersion tube provided, which up to the vicinity of the bottom in the interior of the piston was sufficient so that the end of this tube would certainly get into the reaction mixture during operation was immersed. The dip tube was connected to a source of carbon dioxide. Through a neck of the flask a glass stir bar was passed through a sealed stuffing box. The second neck was with one SOO-ml separating funnel · connected as a storage container served for the amalgam, and the third neck, which served as the gas outlet line, had two liquid traps connected, which dipped in a mixture of dry ice and acetone and then in the Atmosphere. Around the upper half of the piston, an annular distributor was arranged, so that an adjustable cooling water flow could be directed over the outside of the piston.
Die Reaktionsmischung bestand aus:The reaction mixture consisted of:
250 ml Acrylnitril,250 ml acrylonitrile,
250 ml Wasser,250 ml water,
100 g Cetyltrimethylammoniumbromid,100 g cetyltrimethylammonium bromide,
5 mg CrCl3-OH2O,5 mg CrCl 3 -OH 2 O,
0,20 mg Ν,Ν-Dimethyl-p-nitrosoanilin,
150 ml Quecksilber.0.20 mg Ν, Ν-dimethyl-p-nitrosoaniline,
150 ml of mercury.
Diese Mischung wurde jn den Kolben gegeben,
und dieser wurde gründlich mit Kohlendioxyd durchspült: Es wurde sodann Natriumamalgam, welches
durch Elektrolysieren von NaOH-Lösung während 16 Stunden bei 4,5 Ampere hergestellt worden war,
während einer Zeit von 90 Minuten langsam in die Flasche eingeführt. Während dieser Zugabe wurde die
Reaktionsmischung kräftig umgerührt und das Umrühren während 15 Minuten nach Beendigung der
Zugabe des Amalgams fortgesetzt. Die Amalgamzugabe wurde unterbrochen, als das niedergeschlagene
Natriumhydrogencarbonat ein richtiges Umrühren der Flüssigkeit erschwerte. Die Temperatur der Reaktionspartner wurde unterhalb 350C gehalten.
Das Kohlendioxydeinlaßrohr, die Rührvoi richtung und das Amalgameinlaßrohr wurden dann vom Kolben
abgenommen und 6n-Salzsäure langsam in den Kolben gegeben, bis der größte Teil des Natriumbicarbonats
zersetzt worden war. Das abgegebene Kohlendioxyd wurde durch die in Trockeneis und Aceton eingetauchten
Kühlfallen geleitet. Die Quecksilberschicht ließ man sodann ablaufen, und der restliche Inhalt
der Flasche wurde in einen 5 1 fassenden Kolben mit rundem Boden überführt. Es wurden 500 ml Wasser
zugesetzt und der pH-Wert durch Zugabe von SaIzsäure und Ammoniak auf etwa 7 eingestellt. Der
Kolben wurde sodann zur Destillation mit einem Kühler und einem Auffanggefäß versehen, und das
nicht umgesetzte Acrylnitril wurde abdestilliert. Nachdem Destillat bei 1000C während 5 Minuten überdestilliert
war, wurde die Destillation unterbrochen. Das Volumen des Acrylnitril in dem Auffanggefäß
und in den Kühlfallen und das Volumen des Wassers in dem Destillatauffanggefäß wur'den sodann gemessen.This mixture was added to the flask and this was thoroughly flushed with carbon dioxide: Sodium amalgam, which had been prepared by electrolyzing NaOH solution for 16 hours at 4.5 amperes, was then slowly poured into the flask over a period of 90 minutes introduced. During this addition, the reaction mixture was vigorously stirred and stirring was continued for 15 minutes after the addition of the amalgam was complete. The addition of amalgam was interrupted when the precipitated sodium hydrogen carbonate made it difficult to stir the liquid properly. The temperature of the reactant was maintained below 35 0 C.
The carbon dioxide inlet tube, agitation device, and amalgam inlet tube were then removed from the flask and 6N hydrochloric acid slowly added to the flask until most of the sodium bicarbonate had decomposed. The released carbon dioxide was passed through the cold traps immersed in dry ice and acetone. The mercury layer was then allowed to drain and the remainder of the bottle was transferred to a 5 liter round bottom flask. 500 ml of water were added and the pH was adjusted to about 7 by adding hydrochloric acid and ammonia. The flask was then fitted with a condenser and receiver for distillation, and the unreacted acrylonitrile was distilled off. After the distillate had distilled over at 100 ° C. for 5 minutes, the distillation was interrupted. The volume of acrylonitrile in the collecting vessel and in the cold traps and the volume of water in the distillate collecting vessel were then measured.
Die in der Flasche verbleibene Lösung wurde nun in einen 11 fassenden Scheidetrichter überführt, und etwa 11 Wasser wurde hinzugesetzt. Diese Lösung wurde fünfmal mit je 100 ml Methylenchlorid extrahiert. Die beiden Phasen trennten sich bei der ersten Extraktion während etwa einer Stunde. Bei den späteren Extraktionen wurden jedoch mehr und mehr stabilere Emulsionen gebildet. Es war erforderlich, diese eine beträchtliche Zeit lang zu zentrifugieren, um eine Phasentrennung zu erreichen. Der Methylenchloridauszug wurde viermal mit kleinen Mengen Wasser gewaschen und sodann in eine gewogene Flasche gebracht.The solution remaining in the bottle was then transferred into a separating funnel with a capacity of 11, and about 11 water was added. This solution was extracted five times with 100 ml of methylene chloride each time. The two phases separated for about an hour on the first extraction. Both later extractions, however, more and more stable emulsions were formed. It was necessary centrifuging them for a considerable time to achieve phase separation. The methylene chloride extract was washed four times with small amounts of water and then placed in a weighed bottle.
Flüchtige Stoffe wurden unter verringertem Druck ausgetrieben, und die übrigbleibende nichtflüchtige Flüssigkeit wurde gewogen. Eine Probe dieser Flüssigkeit wurde mittels Infrarotspektroskopie analysiert und schien reines Adipinsäuredinitril zu sein. Die Flüssigkeitschromatographie ergab jedoch die Gegenwart von oligomeren Verunreinigungen in diesem Rohmaterial.Volatiles were driven off under reduced pressure, and the remaining non-volatile Liquid was weighed. A sample of this liquid was analyzed by infrared spectroscopy and appeared to be pure adipic dinitrile. However, liquid chromatography revealed the presence of oligomeric impurities in this raw material.
StoffhaushaltMaterial balance
Zugeführtes Acrylnitril..: 250 mlSupplied acrylonitrile ..: 250 ml
Wiedergewonnenes Acrylnitril.... 114,4 mlReclaimed acrylonitrile ... 114.4 ml
Verbrauchtes Acrylnitril 135,6 mlUsed acrylonitrile 135.6 ml
Rohes gewonnenes Adipinsäuredinitril 109,3 gCrude adipic dinitrile recovered 109.3 g
Theoretische Ausbeute an Adipinsäuredinitril, bezogen auf verbrauchtes Acrylnitril 110,5 gTheoretical yield of adipic acid dinitrile, based on consumed Acrylonitrile 110.5 g
Ausbeute an rohem Adipinsäuredinitril, bezogen auf verbrauchtesYield of crude adipic dinitrile, based on consumed
Acrylnitril 99,0°/0 Acrylonitrile 99.0 ° / 0
Umwandlung des zugeführtenConversion of the supplied
Acrylnitril .. 54,3 %Acrylonitrile .. 54.3%
. Reinheitsgrad des rohen Adipin-. Degree of purity of raw adipine
säuredinitrils. 75%acid dinitrile. 75%
Ausbeute an reinem Adipinsäuredinitril, bezogen auf umgesetztes Acrylnitril 74%Yield of pure adipic acid dinitrile, based on converted acrylonitrile 74%
B e i s ρ i e 1 22B e i s ρ i e 1 22
Es wurde die Vorrichtung, die Reaktionsmischung und das Verfahren nach Beispiel 21 verwendet.The apparatus, reaction mixture, and procedure of Example 21 were used.
Nach der Reaktion wurde konzentrierte Salzsäure hinzugefügt, während der Inhalt des Kolbens weiter gerührt wurde. Es wurde ein leichter Überschuß an Salzsäure gegenüber der zur Neutralisation des Natriumhydrogencarbonats erforderlichen Menge hinzugefügt. Das Quecksilber ließ man ablaufen und die restliche Lösung dann in einen 1 Liter fassenden Kolben überführen. Es wurden etwa 500 ml Wasser zugegeben. Der Kolben wurde zur Destillation mit einem Kühler und einem Auffanggefäß versehen, und das nicht umgesetzte Acrylnitril wurde abdestilliert. Es wurde eine Kühlfalle in Trockeneis und Aceton eingetaucht und mit dem Auslaß des Auffanggefäßes verbunden. Die Destillation wurde unterbrochen, nachdem das Destillat während 5 Minuten bei 1000C übergegangen war. Die Mengen des Acrylnitril in dem Auffanggefäß und in der Kühlfalle sowie die Menge des Wassers wurden ermittelt.After the reaction, concentrated hydrochloric acid was added while the contents of the flask were kept stirring. A slight excess of hydrochloric acid was added over the amount required to neutralize the sodium hydrogen carbonate. The mercury was allowed to drain and the remaining solution was then transferred to a 1 liter flask. About 500 ml of water was added. The flask was fitted with a condenser and a receiver for distillation, and the unreacted acrylonitrile was distilled off. A cold trap was immersed in dry ice and acetone and connected to the outlet of the collecting vessel. The distillation was interrupted after the distillate had passed over at 100 ° C. for 5 minutes. The amounts of acrylonitrile in the collecting vessel and in the cold trap as well as the amount of water were determined.
Die übrigbleibende Flüssigkeit im Kolben wurde in einen Scheidetrichter gegeben und die wäßrige und
organische Phase voneinander getrennt. Die organische Phase wurde drcimal.mit je 25 ml gesättigter Salzlösung
gewaschen, sodann in etwa 150 ml Methylenchlorid aufgelöst und zweimal mit 50 ml Wasser gewaschen.
Die Waschauszüge wurden der wäßrigen Phase zugesetzt. Der Methylenchloridextrakt wurde in eine
gewogene Flasche gebracht. Die flüchtigen Bestandteile wurden unter verringertem Druck (700C und 20 Torr)
ausgetrieben, und die übrigbleibende nichtflüchtige Flüssigkeit wurde gewogen. ·
Die wäßrige Schicht wurde in einen 3 Liter fassenden Becher gegeben, und das Volumen wurde mit
Wasser auf 1500 ml aufgefüllt. Der pH-Wert wurde dann unter Verwendung von konzentriertem Ammoniak
auf etwa 7 eingestellt. Es wurde sodann eine Lösung von 100 g Na2Cr2O7, die eine Filterhilfe
enthielt, langsam unter kräftigem Umrühren hinzugesetzt. Der gefällte Komplex (s. I. Renard,
J. Pharm. BeIg. 7, S. 403 bis 408, 1952) wurde abgefiltert
und einmal mit Wasser gewaschen. Der Niederschlag wurde in 300 ml heißem Aceton aufgelöst
und durch langsames Zugeben von etwa 2 1 Wasser unter Umrühren ausgefällt. Die Ausfällung wurde
abfiltriert. Beide Filtrate wurden gesondert mit jeweils sechsmal 50 ml Methylenchlorid extrahiert, und die
Extrakte wurden zusammengenommen und in eine gewogene Flasche gebracht. Die flüchtigen Stoffe
wurden bei Unterdruck (700C und 20 Torr) ausgetrieben, und die übrigbleibende nichtflüchtige Flüssigkeit
wurde gewogen.
Beide Mengen des rohen Produktes wurden kombiniert, und eine Probe wurde durch Infrarotanalyse
untersucht, die ergab, daß im wesentlichen reines Adipinsäuredinitril vorzuliegen schien, welches frei
von Propionsäurenitril war. Die Flüssigkeitschromatographie zeigte jedoch, daß oligomere Verunreinigungen
vorhanden waren.The remaining liquid in the flask was placed in a separatory funnel and the aqueous and organic phases were separated from one another. The organic phase was washed three times with 25 ml of saturated saline solution each time, then dissolved in about 150 ml of methylene chloride and washed twice with 50 ml of water. The wash extracts were added to the aqueous phase. The methylene chloride extract was placed in a weighed bottle. The volatile constituents were driven off under reduced pressure (70 ° C. and 20 torr) and the remaining non-volatile liquid was weighed. ·
The aqueous layer was placed in a 3 liter beaker and the volume was made up to 1,500 ml with water. The pH was then adjusted to about 7 using concentrated ammonia. A solution of 100 g Na 2 Cr 2 O 7 , which contained a filter aid, was then slowly added with vigorous stirring. The precipitated complex (see I. Renard, J. Pharm. BeIg. 7, pp. 403 to 408, 1952) was filtered off and washed once with water. The precipitate was dissolved in 300 ml of hot acetone and precipitated by slowly adding about 2 liters of water with stirring. The precipitate was filtered off. Both filtrates were extracted separately with six 50 ml portions of methylene chloride each time, and the extracts were pooled and placed in a weighed bottle. The volatile substances were driven off at reduced pressure (70 ° C. and 20 torr) and the remaining non-volatile liquid was weighed.
Both amounts of the crude product were combined and a sample was examined by infrared analysis which indicated that it appeared to be essentially pure adiponitrile which was free of propiononitrile. However, liquid chromatography indicated that oligomeric impurities were present.
StoffhaushaltMaterial balance
Zugeführtes Acrylnitril 250 mlSupplied acrylonitrile 250 ml
Wiedergewonnenes Acrylnitril.... 107,1mlRecycled acrylonitrile .... 107.1 ml
Verbrauchtes Acrylnitril 142,9 mlUsed acrylonitrile 142.9 ml
Theoretische Ausbeute an Adipinsäuredinitril, bezogen auf verbrauchtes Acrylnitril ; 116,5 gTheoretical adipic dinitrile yield based on acrylonitrile consumed ; 116.5 g
Gesamtmenge an gewonnenemTotal amount of won
rohem Adipinsäuredinitril 115,4 gcrude adipic dinitrile 115.4 g
Ausbeute an rohem Adipinsäuredinitril, bezogen auf verbrauchtes Acrylnitril .■ 99,1 %Yield of crude adipic acid dinitrile, based on acrylonitrile consumed. ■ 99.1%
Anteil des umgesetzten Acryl-Share of converted acrylic
nitrils.... '.... 57,2%nitrils .... '.... 57.2%
Reinheit des rohen Adipinsäure-Purity of raw adipic acid
dinitrils 75%dinitrils 75%
Ausbeute an reinem Adipinsäuredinitril, bezogen auf umgesetztes Acrylnitril 74 %Yield of pure adipic acid dinitrile, based on converted acrylonitrile 74%
Dieser Versuch zeigt die Reaktion ohne Zusatz eines Beschleunigers, wobei Reaktionspartner verwendet wurden, aus denen die üblichen Verunreinigungen sorgfältig entfernt worden waren, d. h., die Reaktionspartner enthielten wesentlich geringere Mengen an Beschleunigern, als man in handelsüblichen Reaktionsstoffen antrifft. Die quaternäre Ammoniumverbindung wurde durch zwei Umkrislal'isalionen gereinigt. Einfach destilliertesThis experiment shows the reaction without the addition of an accelerator, using reactants from which the usual impurities had been carefully removed, d. That is, the reactants contained much smaller amounts of accelerators than one in commercially available reactants. The quaternary ammonium compound was replaced by two Umkrislal'isalionen cleaned. Simply distilled
Wasser und Acrylnitril wurden durch Destillation gereinigt. Quecksilber von Analysenreinheit wurde ferner gereinigt durch dreimaliges Hindurchleiten in feinen Tropfen durch eine 90 cm hohe Kolonne mit analysenreiner Salpetersäure.Water and acrylonitrile were purified by distillation. Analytical grade mercury was used further purified by passing it three times in fine drops through a 90 cm high column analytically pure nitric acid.
Die Reaktionsmischung wurde aus folgenden gereinigten Reagenzien zusammengesetzt:The reaction mixture was composed of the following purified reagents:
10 g Cetyltrimethylammoniumbromid,
30 ml H2O,
30 ml Acrylnitril,
0,06 mg Ν,Ν-Dimethyl-p-nitrosoanilin,
50 ml Quecksilber.10 g cetyltrimethylammonium bromide,
30 ml H 2 O,
30 ml acrylonitrile,
0.06 mg Ν, Ν-dimethyl-p-nitrosoaniline,
50 ml of mercury.
Sämtliche Gefäße für die Herstellung der Reagenzien und für die Reaktion wurden mit 20 % Flußsäure gewaschen und sorgfältig mit doppelt destilliertem Wasser gespült. Das Amalgam wurde durch Elektrolysieren einer 50°/„igen wäßrigen Natriumhydroxydlösung (hergestellt aus analysenreinem Natriumhydroxyd) hergestellt, wobei Quecksilber als Kathode verwendet wurde.All vessels for the preparation of the reagents and for the reaction were made with 20% hydrofluoric acid washed and carefully rinsed with double distilled water. The amalgam was made by electrolyzing a 50% aqueous sodium hydroxide solution (made from analytically pure sodium hydroxide) using mercury as the cathode.
Das Reaktionsgefäß bestand aus einem 250 ml fassenden Kolben mit drei Hälsen, der einen Auslaß am Boden aufwies. Als Gaseinlaß für das Kohlendioxyd war ein Tauchrohr vorgesehen. Der Kohlendioxydgasauslaß war mit zwei Kühlfallen verbunden, diein ein Kohlendioxyd-Acetonbad eingetaucht waren, und ferner war eine gläserne Rührvorrichtung eingesetzt, wie es bereits bei Beispiel 22 beschrieben wurde.The reaction vessel consisted of a 250 ml, three necked flask with one outlet exhibited on the ground. A dip tube was provided as a gas inlet for the carbon dioxide. The carbon dioxide gas outlet was connected to two cold traps immersed in a carbon dioxide-acetone bath, and a glass stirrer was also used, as was already described in Example 22.
Das Reaktionsgefäß wurde mit Kohlendioxyd durchgespült. Die wäßrig-organische Phase wurde weiterhin umgerührt und das Amalgam von einem Tropftrichter langsam dem Reaktionsgefäß zugesetzt. Der Kolben war zur Kühlung in ein Wasserbad gestellt. Die Temperatur der Reaktion wurde unterhalb 35° C gehalten. Die Amalgamzugabe wurde angehalten, nachdem das gefällte Natriumhydrogencarbonat ein wirksames Umrühren der Lösung schwierig gemacht hatte. Der Kohlendioxydeinlaß wurde entfernt und konzentrierte Salzsäure langsam der Lösung aus einem Tropftrichter zugegeben, bis das Natriumbicarbonat aufgelöst worden war. Das Amalgam wurde abgelassen und der restliche Inhalt des Reaktionsgefäßes in einen Kolben überführt. Dieser war zur Destillation hergerichtet, und das nichtumgesetzte Acrylnitril wurde überdestilliert.The reaction vessel was flushed through with carbon dioxide. The aqueous-organic phase continued stirred and the amalgam was slowly added to the reaction vessel from a dropping funnel. the The flask was placed in a water bath to cool. The temperature of the reaction was below 35 ° C held. The amalgam addition was stopped after the precipitated sodium bicarbonate fell had made it difficult to stir the solution effectively. The carbon dioxide inlet was removed and concentrated hydrochloric acid slowly added to the solution from a dropping funnel until the sodium bicarbonate had been dissolved. The amalgam was drained and the remaining contents of the reaction vessel transferred to a flask. This was prepared for distillation, and the unreacted acrylonitrile was distilled over.
Die im Kolben verbleibende Flüssigkeit wurde in einen Schei%itrichter gebracht, und die organische Schicht wurde abgetrennt. Letztere wurde viermal mit gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen, und die Waschauszüge wurden der wäßrigen Schicht hinzugesetzt. . Die flüchtigen Stoffe wurden unter verringertem Druck von der gewaschenen organischen Schicht vertrieben, und der restliche, nichtflüchtige Stoff wurde gewogen.The liquid remaining in the flask was transferred to a separating funnel, and the organic Layer was separated. The latter was washed four times with saturated sodium chloride solution, and the wash extracts were added to the aqueous layer. . The volatiles were taking under reduced pressure from the washed organic layer, and the remaining, non-volatile The fabric was weighed.
Der pH-Wert der wäßrigen Schicht wurde mit Ammoniak auf 7 eingestellt, und destilliertes Wasser wurde bis auf ein Volumen von 400 ml hinzugefügt. Es wurde sodann eine Lösung von 10 g Na2Cr2O7 in 50 ml Wasser, die eine Filterhilfe enthielt, langsam unter Umrühren zugesetzt. Der gebildete Niederschlag wurde abgefiltert und mehrere Male mit Wasser gewaschen. Er wurde sodann in etwa 40 ml Aceton aufgelöst und durch Zugabe von 500 ml Wasser gefällt. Der Niederschlag wurde abfiltriert und mehrere Male gewaschen. Die Filtrate und die Waschauszüge wurden kombiniert und sechsmal mit je 50 ml Methylenchlorid extrahiert.The pH of the aqueous layer was adjusted to 7 with ammonia and distilled water was added to a volume of 400 ml. A solution of 10 g of Na 2 Cr 2 O 7 in 50 ml of water, which solution contained a filter aid, was then slowly added with stirring. The precipitate formed was filtered off and washed several times with water. It was then dissolved in about 40 ml of acetone and precipitated by adding 500 ml of water. The precipitate was filtered off and washed several times. The filtrates and the wash extracts were combined and extracted six times with 50 ml of methylene chloride each time.
Die flüchtigen Stoffe wurden von dem Extrakt ausgetrieben und die restliche nichtflüchtige Flüssigkeit gewogen. .The volatiles were driven off by the extract and the remaining non-volatile liquid weighed. .
Beide Mengen des Produktes wurden gemäß Beispiel 21 analysiert.Both amounts of the product were analyzed according to Example 21.
Stoff haushaltSubstance household
Zugeführtes Acrylnitril 30,0 mlSupplied acrylonitrile 30.0 ml
ίο Wiedergewonnenes Acrylnitril 9,9 mlίο Recovered acrylonitrile 9.9 ml
Verbrauchtes Acrylnitril 20,1 mlUsed acrylonitrile 20.1 ml
Theoretische Ausbeute an Adipinsäuredinitril, bezogen auf verbrauchtes Acrylnitril 16,4 gTheoretical yield of adipic acid dinitrile, based on consumed Acrylonitrile 16.4 g
Tatsächliche Ausbeute an rohemActual yield of crude
Adipinsäuredinitril -16,25 gAdipic acid dinitrile -16.25 g
Prozentuale Ausbeute an rohem
Adipinsäuredinitril, bezogen aufPercentage yield of crude
Adipic dinitrile, based on
. verbrauchtes Acrylnitril 99,1 %. used acrylonitrile 99.1%
Umwandlung des zugeführtenConversion of the supplied
Acrylnitril 67%Acrylonitrile 67%
Reinheit des rohen Adipinsäuredinitril·, 75°/oPurity of the crude adipic acid dinitrile, 75%
Ausbeute an reinem Adipinsäuredinitril, bezogen auf umgesetztes Acrylnitril 74%Yield of pure adipic acid dinitrile, based on converted acrylonitrile 74%
B e i s ρ i e 1 24B e i s ρ i e 1 24
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung einer anorganischen Säure in Gegenwart einer Pufferlösung. Der Versuch wurde wie bei Beispiel 1 ausgeführt, wobei jedoch ein 50-ml-Erlenmeyerkolben mit einem dicht eingesetzten Rohr zum Zuführen von Phosphorsäure verwendet wurde. Es wurde folgende Mischung von Reaktionspartnern in den Kolben eingefüllt:This example shows the use of an inorganic acid in the presence of a buffer solution. The experiment was carried out as in Example 1, but a 50 ml Erlenmeyer flask with a tightly inserted tube was used for supplying phosphoric acid. It became the following Mixture of reactants poured into the flask:
2 ml Acrylnitril,
0,6 g Trimethylcetylammoniumbromid,2 ml acrylonitrile,
0.6 g trimethylcetylammonium bromide,
0,5 ml H2O,0.5 ml H 2 O,
0,19 g NaH2PO4-2 H2O,
, 0,17 g Na2HPO4,0.19 g NaH 2 PO 4 -2 H 2 O,
, 0.17 g Na 2 HPO 4 ,
5 mg CrCl3-OH2O,
2 μg N,N-Dimethyl-p-nitrosoanilin,5 mg CrCl 3 -OH 2 O,
2 μg N, N-dimethyl-p-nitrosoaniline,
5 ml Hg.5 ml Hg.
Der Reaktionsmischung wurden 8 ml Amalgam, welches gemäß Beispiel 1 hergestellt war, langsam
zugegeben, und gleichzeitig wurde 10%ige Phosphorsäure tropfenweise mit solcher Geschwindigkeit zugesetzt,
daß die Lösung bei einem pH-Wert zwischen 7,0 und 8,0 blieb.
Die Reaktionsmischung wurde, wie bei Beispiel 1 beschrieben, aufgearbeitet und das Adipinsäuredinitril
wurde durch Gas-Flüssigkeits-Chromatographie analysiert. Es konnte kein Propionsäurenitril festgestellt
werden. Die Ausbeute des Rohproduktes, bezogen auf Acrylnitril war besser als 99 %, die Reinheit
des rohen Adipinsäuredinitrils besser als 70%, d. h., die Ausbeute an reinem Adipinsäuredinitril
war etwa 70%.To the reaction mixture, 8 ml of amalgam prepared according to Example 1 was slowly added, and at the same time 10% phosphoric acid was added dropwise at such a rate that the solution remained at a pH between 7.0 and 8.0.
The reaction mixture was worked up as described in Example 1 and the adipic acid dinitrile was analyzed by gas-liquid chromatography. No propiononitrile could be found. The yield of the crude product, based on acrylonitrile, was better than 99%, the purity of the crude adipic dinitrile was better than 70%, ie the yield of pure adipic dinitrile was about 70%.
B e i s ρ i e 1 25B e i s ρ i e 1 25
Es wurde Magnesiumamalgam hergestellt durch Schütteln von Quecksilber mit einem Überschuß von Magnesiumspänen in einem Scheidetrichter und Ablassen des so gebildeten Amalgams. Das AmalgamMagnesium amalgam was made by shaking mercury with an excess of magnesium chips in a separating funnel and draining the amalgam thus formed. The amalgam
309 623/188309 623/188
wurde unter einer Stickstoffatmosphäre hergestellt und gehandhabt. Dieses Amalgam wurde sodann an Stelle des Natriumamalgams in einer Hydrodimerisierungsreaktion von Acrylnitril gemäß den Beispielen 3 bis 20 verwendet. Das quaternäre Ammoniumsalz war Cetyltrimethylammoniumbromid (1 Molprozent), der Wassergehalt 16 Molprozent, der Anteil an N,N-Dimethyl-p-nitrosoanilin 1 Teil pro Million und der Cr+++-Gehalt 5 Teile pro Million. Das rohe Reaktionsprodukt schien auf Grund der Infrarotanalyse aus mehr als 99°/0 Adipinsäuredinitril zu bestehen. Die Flüssigkeitschromatographie zeigte jedoch oligomere Verunreinigungen an. In dem Rohprodukt wurde kein Propionsäurenitril gefunden. Die Ausbeute des Rohproduktes, bezogen auf verbrauchteswas prepared and handled under a nitrogen atmosphere. This amalgam was then used instead of the sodium amalgam in a hydrodimerization reaction of acrylonitrile according to Examples 3 to 20. The quaternary ammonium salt was cetyltrimethylammonium bromide (1 mole percent), the water content 16 mole percent, the N, N-dimethyl-p-nitrosoaniline content 1 part per million and the Cr +++ content 5 parts per million. The crude reaction product appeared due to the infrared analysis of more to exist as a 99 ° / 0 adiponitrile. However, liquid chromatography indicated oligomeric impurities. No propiononitrile was found in the crude product. The yield of the crude product based on the amount consumed
Acrylnitril war besser als 99% und die Reinheit des Rohproduktes besser als 70 %■ Daher war die Ausbeute an reinem Adipinsäuredinitril etwa 7O°/o- Die Reaktionsgeschwindigkeit war jedoch etwas niedriger als bei Verwendung von Natriumamalgam.Acrylonitrile was better than 99% and the purity of the crude product was better than 70%. Therefore the yield of pure adipic acid dinitrile was about 70%. However, the reaction rate was somewhat slower than when using sodium amalgam.
B e i s ρ i e 1 e 26 bis 69B e i s ρ i e 1 e 26 to 69
Es wurde eine weitere Reihe von Kleinversuchen durchgeführt, die den Beispielen 3 bis 20 entsprachen, um die Wirksamkeit anderer Verbindungen zu bestimmen, welche alkyiierte Kationen besitzen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben und in derselben Weise ausgedrückt wie bei den Beispielen 3 bis 20.Another series of small tests was carried out, which corresponded to Examples 3 to 20, to determine the effectiveness of other compounds which have alkylated cations. the Results are shown in Table 2 and expressed in the same manner as in Examples 3 until 20.
prozentMole
percent
methyl-N, N-Di-
methyl-
säure-
nitrilPropionic
acid-
nitrile
anilin
ppmp-nitroso-
aniline
ppm
(Gewichtsprozent)Relative share
(Weight percent)
Polymersoluble
polymer
gungenContaminants
worked
spielat
game
säure
dinitrilAdipine
acid
dinitrile
jodid
Trimethyl(benzyl)ammonium-Trimethyl (p-tolyl) ammonium
iodide
Trimethyl (benzyl) ammonium
H2Opercent
H 2 O
Trimethyl(cyclopentyl)ammo- Ul U 111 IU.
Trimethyl (cyclopentyl) ammo
Tabelle 2 (Fortsetzung)Table 2 (continued)
Mol
prozentit salt
Mole
percent
prozent
H2OMole
percent
H 2 O
methyl-
p-nitroso-
anilin
ppmN, N-Di-
methyl-
p-nitroso-
aniline
ppm
ppmCr +++
ppm
(Gewicht
Adipin
säure
dinitrilRelative
(Weight
Adipine
acid
dinitrile
sprozent)
Propion
säure
nitrilr share
percent)
Propion
acid
nitrile
lösliches
PolymerU.N
soluble
polymer
flüchtige
Verunreini
gungenOther
fleeting
Contaminants
worked
spiel
Nr.at
game
No.
Verbindungcapable of forming alkylated cations
connection
jodid
Dimethyl(di-n-propyl)ammo-
niumjodid
Dimethyl(di-n.-butyl)ammonium-Dimethyl (diethyl) ammonium
iodide
Dimethyl (di-n-propyl) ammo
nium iodide
Dimethyl (di-n.-butyl) ammonium
jodid
Methyl(triäthyl)ammoniumjodidDimethyl (di-n-decyl) ammonium
iodide
Methyl (triethyl) ammonium iodide
y jodid
N-MethylpyridiniumjodidN-methyl-N-ethyl piperidinium-
y iodid
N-methylpyridinium iodide
jodid
TriäthylsulfoniumjodidEthyl (tri-n-butyl) ammonium
iodide
Triethylsulfonium iodide
Die Beispiele 70 und 71 wurden ausgeführt, um die Wirkung erhöhter Temperaturen auf den Anteil an gebildetem Propionsäurenitril zu untersuchen.Examples 70 and 71 were run to examine the effect of elevated temperatures on the proportion of to investigate formed propionic acid nitrile.
Die experimentelle Anordnung entsprach derjenigen vom Beispiel 23, wobei jedoch handelsübliche, ungereinigte Chemikalien verwendet wurden. Die Reaktionsmischung bestand ausThe experimental set-up corresponded to that of Example 23, but with commercially available, uncleaned Chemicals were used. The reaction mixture consisted of
12 g Cetyltrimethylammoniumbromid, 15 ml Acrylnitril,
30 ml Wasser,
0,6 mg CrCl3-OH2O,
60 μg - Ν,Ν-Dimethyl-p-nitrosoanilin,
20 ml Quecksilber12 g cetyltrimethylammonium bromide, 15 ml acrylonitrile,
30 ml water,
0.6 mg CrCl 3 -OH 2 O,
60 μg - Ν, Ν-dimethyl-p-nitrosoaniline, 20 ml mercury
Die Reaktion wurde wie bei Beispiel 23 durchgeführt. In Abständen wurden während der Reaktion Proben aus der Reaktionsmischung entnommen und auf Adipinsäuredinitril, Propionsäurenitril und Acrylnitril gaschromatographisch untersucht. Die Temperatur der Reaktion wurde während des ganzen Versuchs bei 40 ± 2° C konstant gehalten. Es wurden folgende Ergebnisse erzielt:The reaction was carried out as in Example 23. Samples were taken from the reaction mixture at intervals during the reaction and examined for adipic acid dinitrile, propionic acid nitrile and acrylonitrile by gas chromatography. The temperature the reaction was kept constant at 40 ± 2 ° C. throughout the experiment. There were achieved the following results:
Zusammensetzung der Reaktionsmischung (Gewichtsprozent)Composition of the reaction mixture (percent by weight)
51,5%
39%83%
51.5%
39%
48%
60%17%
48%
60%
0,45%
1,0%0.1%
0.45%
1.0%
Dieses Beispiel zeigt den leichten Anstieg in der Bildung des unerwünschten Propionsäurenitrils bei höheren Temperaturen. Es ist auch ersichtlich, daß bei den anfänglichen niedrigeren Umwandlungen der Anteil an Propionsäurenitril wesentlich niedriger war.This example shows the slight increase in the formation of the undesired propiononitrile higher temperatures. It can also be seen that for the initial lower conversions, the The proportion of propiononitrile was significantly lower.
Das vorstehende Beispiel wurde wiederholt, wobei jedoch die Temperatur während der gesamten Reaktion auf 50 ± 2°C gehalten wurde. Es wurden folgende Ergebnisse erzielt:The above example was repeated, but maintaining the temperature throughout the reaction was held at 50 ± 2 ° C. The following results were achieved:
Zusammensetzung der Reaktionsmischung (Gewichtsprozent) .Composition of the reaction mixture (percent by weight).
72%
50,5%
34%88%
72%
50.5%
34%
27%
47,5 %
61,5%12%
27%
47.5%
61.5%
0,8%
2%
4,5%not detectable
0.8%
2%
4.5%
Dieses Beispiel zeigt den weiteren Anstieg der Propionsäurenitrübildung bei höheren Temperaturen und wiederum den niedrigeren Propionsäurenitrilanteil bei niedrigeren Umwandlungen.This example shows the further increase in the formation of propionic acid at higher temperatures and again the lower propiononitrile content at lower conversions.
B e i s ρ i e 1 e 72 bis 80B e i s ρ i e 1 e 72 to 80
Die Beispiele 72 bis 80 zeigen den Einfluß der pH-Werte auf den Reaktionsablauf, wobei bei pH-Werten zwischen 1,5 und 9,5 in Gegenwart und Abwesenheit quaternärer Ammoniumsalze gearbeitet wird. Die Beispiele 72 bis 80 wurden wie folgt ausgeführt: Die Reaktion wurde in einem geschlossenen, von einem Mantel umgebenen Glasgefäß von 350 ml Fassungsvermögen ausgeführt, welches drei Hälse aufwies und mit einem Glasrührer versehen war. Das nach Beispiel 1 hergestellte Amalgam wurde mit einer geregelten Geschwindigkeit mittels Einlaß- und Auslaßleitungen, die in dem Boden des Reaktionsgefäßes angeordnet waren, durch dieses geleitet, ao wobei eine Quecksilberschicht von 0,5 cm aufrechterhalten wurde. Die Temperatur betrug 32 ±3°C. Bei den Versuchen 72 bis 74 wurde der pH-Wert der Lösung während der Zugabe des Amalgams durch tropfenweise Zugabe einer 11 η-Salzsäure auf 1,5 bis 2,5 gehalten, wobei in Gegenwart von Thymolblau als Indikator gearbeitet wurde. Bei den Beispielen 75 bis 77 wurde die Reaktion bei einem pH-Wert von 4 bis 5 ausgeführt, und zwar unter Verwendung eines 0,1 m-Phosphatpuffers und unter Neutralisierung während der Reaktion durch Zugabe konzentrierter Salzsäure in Gegenwart von Bromocresolgrün als Indikator.Examples 72 to 80 show the influence of the pH values on the course of the reaction, with pH values between 1.5 and 9.5 is carried out in the presence and absence of quaternary ammonium salts. Examples 72 to 80 were carried out as follows: The reaction was carried out in a closed, from a jacket surrounded glass vessel with a capacity of 350 ml, which has three necks and was provided with a glass stirrer. The amalgam produced according to Example 1 was passed through the reaction vessel at a controlled rate by means of inlet and outlet lines located in the bottom of the reaction vessel, ao whereby a 0.5 cm mercury layer was maintained. The temperature was 32 ± 3 ° C. For runs 72 through 74, the pH of the solution was increased during the addition of the amalgam kept at 1.5 to 2.5 by the dropwise addition of 11 η hydrochloric acid, in the presence of thymol blue was worked as an indicator. For Examples 75 to 77 the reaction was carried out at pH carried out from 4 to 5 using a 0.1 M phosphate buffer and with neutralization during the reaction by adding concentrated hydrochloric acid in the presence of bromocresol green as Indicator.
Bei den Beispielen 78 bis 80 wurde die Reaktion bei einem pH-Wert von 8,2 ± 0,5 in Gegenwart eines Dicarbonatpuffers ausgeführt, wie es im Beispiel 1 beschrieben ist. Die Vorrichtung wies ein Tauchrohr zum Einleiten des Kohlendioxyds auf.For Examples 78-80, the reaction was carried out at pH 8.2 ± 0.5 in the presence a dicarbonate buffer carried out as described in Example 1. The device instructed Dip tube to introduce the carbon dioxide.
Die Beispiele 72, 75 und 78 zeigen zum Vergleich die Reaktion bei Abwesenheit eines quatemären Salzes. Die Beispiele 73, 76 und 79 zeigen die Reaktion in Gegenwart von 30 g Triäthylmethylammoniump-toluolsulfonat, und die Beispiele 74, 77 und 80 zeigen die Reaktion in Gegenwart von 30 g Trimethylcetylammoniumbromid. Auf 100 ml Wasser, das die oben angegebenen Steuerreägenzien für den pH-Wert und gegebenenfalls die quaternären Ammoniumsalze enthielt, wurden ferner die folgenden Reagenzien zugesetzt: 13,2 g Acrylnitril, 0,012 mg Ν,Ν-Dimethylp-nitrosoanilin und 10 ml Quecksilber. Nach Beendigung der Reaktion wurde die Reaktionsmischung aus dem Reaktionsgefäß entnommen, und eine Probe davon wurde auf restliches Acrylnitril, Propionsäurenitril und Adipinsäuredinitril gaschromatographisch analysiert. Bei den Beispielen 74, 77 und 80 wurden dann die höhersiedenden Nitrile entfernt und von dem Rest der Lösungen extrahiert, wie im ■ Beispiel 23 beschrieben ist. Bei den Beispielen 72, 73, 75, 76, 78 und 79 wurden die höhersiedenden Nitrile von dem Rest der Lösung wie im Beispiel 1 entfernt. Ein Teil jedes Extraktes wurde sodann gaschromatographisch analysiert, um den Prozentsatz des Adipinsäuredinitrils zu bestimmen.Examples 72, 75 and 78 show, for comparison, the response in the absence of a quaternary Salt. Examples 73, 76 and 79 show the reaction in the presence of 30 g of triethylmethylammonium p-toluenesulfonate, and Examples 74, 77 and 80 show the reaction in the presence of 30 grams of trimethylcetylammonium bromide. On 100 ml of water that has the pH control criteria given above and optionally containing the quaternary ammonium salts, the following reagents were also used added: 13.2 g acrylonitrile, 0.012 mg Ν, Ν-dimethylp-nitrosoaniline and 10 ml of mercury. After the completion of the reaction, the reaction mixture became removed from the reaction vessel, and a sample thereof was checked for residual acrylonitrile, propiononitrile and adipic acid dinitrile analyzed by gas chromatography. Examples 74, 77 and 80 were then the higher-boiling nitriles are removed and extracted from the rest of the solutions, as in Example 23 is described. In Examples 72, 73, 75, 76, 78 and 79, the higher boiling nitriles were from the The remainder of the solution was removed as in Example 1. A portion of each extract was then gas chromatographed analyzed to determine the percentage of adipic dinitrile.
Die Verunreinigungen in dem Extrakt, die durch Differenz bestimmt wurden, scheinen höhere Hydrooligomere von Acrylnitril mit Ausnahme von Adipinsäurenitril gewesen zu sein.The impurities in the extract, as determined by difference, appear to be higher hydrooligomers of acrylonitrile with the exception of adiponitrile.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt. The results are shown in Table 3.
Nr.example
No.
(C
AdipinsäureR <
(C.
Adipic acid
Jewichtsprozen
Propion-saktionsproduk
Weight percent
Propionic
t).te
t)
Hydro-Higher
Hydro
des zugeführten
Acrylnitrils
(Ol \conversion
of the supplied
Acrylonitrile
(Ol \
(Vergleich)
7372
(Comparison)
73
Beispiele 81 bis 86Examples 81 to 86
Die Beispiele 81 bis 86 zeigen die Wirkung der Erhöhung des Wasser-Acrylnitril-Verhältnisses auf den Anteil der höheren Hydrooligomeren in dem Roherzeugnis.Examples 81 to 86 demonstrate the effect of increasing the water to acrylonitrile ratio the proportion of the higher hydrooligomers in the raw product.
Bei den Beispielen 81, 82 und 83 war die Vorrichtung, die Ausführung der Versuche, die Aufarbeitung und Analyse wie im Beispiel 80, wobei jedoch 100 g Wasser, 30 g Cetyltrimethylammoniumbromid,In Examples 81, 82 and 83, the apparatus, the execution of the experiments, the work-up and analysis as in Example 80, except that 100 g of water, 30 g of cetyltrimethylammonium bromide,
0,015 mg Ν,Ν-Dimethyl-p-nitrosoanilin und Acrylnitril in den in Tabelle 4 angegebenen molaren Mengen verwendet wurden. Die Beispiele 84, 85 und 86 wurden im wesentlichen in der gleichen Weise in einem kontinuierlich arbeitenden Glasreaktionsgefäß in halbtechnischem Maßstab ausgeführt, wobei die gesammelte Reaktionsmischung nach Beendigung des Versuchs etwa 5 1 Volumen hatte. Die Ergebnisse, die den verringerten Anteil von höheren Hydrooligomeren bei höheren Wasser-Acrylnitril-Verhältnissen zeigen, sind in Tabelle 4 zusammengefaßt.0.015 mg Ν, Ν-dimethyl-p-nitrosoaniline and acrylonitrile in the molar amounts indicated in Table 4 were used. Examples 84, 85 and 86 were made Performed in substantially the same manner in a semi-industrial scale continuous glass reaction vessel, with the collected Reaction mixture had about 5 liters volume after the end of the experiment. The results that show the reduced proportion of higher hydrooligomers at higher water-acrylonitrile ratios, are summarized in Table 4.
säurenitrilPropionic
acid nitrile
Hydro-
oligomereHigher
Hydro
oligomers
Nr.example
No.
AcrylnitrilWater too
Acrylonitrile
dinitrilAdipic acid
dinitrile
(7o)of acrylonitrile
(7o)
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