DE1768022B1 - Verfahren zur Herstellung loeslicher Organonatriumkomplexe - Google Patents
Verfahren zur Herstellung loeslicher OrganonatriumkomplexeInfo
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Description
H.C
.N.
CH2
CH2
CH2
CH
Tetramethyläthylendiamin:
H3C
H3C
:n—CM2-CM2-N:
Organonatriumkomplexverbindungen mit Kohlenstoff-Natriumbindung sind bereits bekannt. Sie sind
für zahlreiche chemische Umsetzungen geeignet, z. B. zur Metallierung und zur Initiierung der anionischen
Polymerisation von Vinylmonomeren. Die meisten Organonatriumverbindungen sind jedoch in aliphatischen,
cykloaliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen unlöslich und müssen daher meist in
Aufschlämmung oder Suspension angewandt werden. Es ist aber bekannt, daß sich diese Aufschlämmungen
und Suspensionen wegen Schichtbildung und Inhomogenität oft schwer handhaben lassen. Im allgemeinen
lassen sich die Organonatriumverbindungen infolge ihrer Unlöslichkeit von den in Kohlenwasserstoffen
unlöslichen Natriumsalzen, die als Nebenprodukte bei der Synthese der Organonatriumverbindungen auftreten,
praktisch nicht abtrennen. Die allgemein gebräuchliche Synthese von Organonatriumverbindungen
erfolgt durch Umsetzung eines organischen Halogenide mit metallischem Natrium gemäß der Gleichung
H2C
Spartein:
Spartein:
CH3
CH5
20
CH,
2Na->R —Na + NaX
worin R einen Alkylrest oder einen aromatischen Rest und X ein Halogen bedeutet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem Lösungen von Organonatriumkomplexen
aus Suspensionen von Natriumalkylen oder Phenylnatrium in Kohlenwasserstoffen erhalten werden. Die Aufgabe wird dadurch gelöst,
daß man diese Suspension mit Diazabicyclooctan, Tetramethyläthylendiamin oder Spartein umsetzt und
die dabei gebildeten, in Kohlenwasserstoff gelösten Komplexe von den unlöslichen Nebenprodukten abtrennt.
Man bringt also die in Kohlenwasserstoffen unlösliche Organonatriumverbindung mit einem der vorstehend
genannten Diamine zusammen und trennt den Organonatriumkomplex von irgendwelchen unlöslichen
Produkten, die am Schluß der Reaktion zurückbleiben, ab. Es können die verschiedensten physikalischen
Methoden angewendet werden, um die Trennung des in Kohlenwasserstoffen löslichen organischen
Komplexes von den unlöslichen Produkten zu erreichen, wie z. B. Filtration, Absetzenlassen und
anschließend Dekantieren und Zentrifugieren. Filtrieren wird bevorzugt, weil die Kohlenwasserstofflösungen
der löslichen Organonatriumkomplexe normalerweise niedrige Viskositäten haben und daher
dünnflüssig sind.
Die Komplexbildner zur Durchführung des Erfin-Die in Kohlenwasserstoffen unlöslichen Organonatriumverbindungen,
die mit den obigen Diaminen umgesetzt werden, werden durch die Formel
R-Na
wiedergegeben. Hierin bedeutet R einen aliphatischen oder aromatischen Rest.
Das tertiäre Diamin wird mit guten Ergebnissen in äquimolaren Mengen bis zu einem molaren Verhältnis
von Diamin zu unlöslicher Organonatriumverbindung von 2:1 eingesetzt. Die Verwendung größerer Mengen
Diamin ist im allgemeinen nicht notwendig.
Die löslichen Organonatriumkomplexe gehen dieselben Reaktionen ein wie die in Kohlenwasserstoffen
unlöslichen Organonatriumverbindungen, sie reagieren jedoch in vielen Fällen schneller, z. B. bei der Initiierung
anionischer Additionspolymerisationen von Vinylmonomeren. Die erfindungsgemäß hergestellten
Organonatriumkomplexe sind vielseitiger und besser verwendbar als die bekannten unlöslichen Organonatriumverbindungen.
Auch beim Metallieren von Polymerisaten setzen sich die gemäß dieser Erfindung hergestellten löslichen
Organonatriumkomplexe besser um als die bekannten unlöslichen Organonatriumverbindungen.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Herstellung der in Kohlenwasserstoffen löslichen Organonatriumkomplexe
und ihre Abtrennung von den unlöslichen Produkten, die am Schluß der Reaktion zurückbleiben.
55
n-Butylnatrium wurde nach dem in den Tetrahedron Letters 2257 (1966) beschriebenen Verfahren
von Lochmann und Mitarbeiter hergestellt. 25 mMol Ν,Ν,Ν',Ν' - Tetramethyläthylendiamin
(TMEDA) wurden einer Suspension von 15 mMol n-Butylnatrium in 100 ml trockenem Cyclohexan unter
Argon zugegeben, wobei sich sofort eine homogene klare gelbe Lösung bildete. Der bei der Reaktion entstandene
lösliche Komplex (15 mMol) wurde auf zerriebenes trockenes Eis gegossen, die wasserlösliche
Fraktion fiel in einer Ausbeute von 0,35 g an; sie wurde mittels Gas-Flüssig-Chromatographie und Infrarotabsorption
in Gegenüberstellung zu einem bekannten
ORIGINAL INSPECTED
Vergleichsmuster als n-Valeriansäure identifiziert, wodurch
die Anwesenheit des aktiven löslichen Butylnatri umkomplexes nachgewiesen ist.
Vergleichsversuch A
Unter Anwendung der im Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise, jedoch unter Weglassung des Tetramethyläthylendiamins,
wurden 5,4 g Butadien-1,3 einer Suspension von 5 mMol n-Butylnatrium in 50 ml
Cyclohexan zugefügt. Die Reaktionsmischung wurde kontinuierlich gerührt. Es zeigte sich keine Reaktion,
bis etwa 15 Minuten verstrichen waren, dem Zeitpunkt, an dem Polymerisation festgestellt wurde.
Vergleichsversuch B
Die Arbeitsweise, wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde wieder angewandt mit der Abänderung, daß
an Stelle von Tetramethylendiamin 5 mMol Triäthylamin der Suspension von n-Butylnatrium vor Zugabe
des Butadien-1,3 zugegeben wurden. Es wurde durch die Zugabe des Triäthylamins kein löslicher Organonatriumkomplex
erhalten, und die Ergebnisse nach Zugabe des Butadien-1,3 waren dieselben wie im
Vergleichsversuch A angegeben.
Phenylnatrium wurde in einem Rohr nach S c h 1 e η k durch Umsetzung von Chlorbenzol mit einer Natriumdispersion
hergestellt, wobei eine Suspension von Phenylnatrium, gemischt mit Natriumchlorid, erhalten
wurde. Das feste Produkt wurde mit trockenem Cyclohexan gewaschen und in Argonatmosphäre filtriert.
20 mMol Tetramethylendiamin in 10 ml Cyclohexan wurden diesem festen Reaktionsprodukt zugegeben.
Es entstand eine dunkelorangefarbene Suspension, die aus dem Schlenkschen Rohr in eine Flasche unter
Argon filtriert wurde, wobei eine klare orangefarbene Lösung des Phenylnatrium-Tetramethylendiamin-Komplexes
erhalten wurde. Diese Lösung wurde auf zerkleinertes trockenes Eis gegossen, und nach Ansäuern
der wasserlöslichen Fraktion wurden 0,9 g Benzoesäure erhalten, die über den Schmelzpunkt und das
Infrarotspektrum identifiziert wurde; hierdurch ist die Anwesenheit des aktiven löslichen Phenylnatriumkomplexes
bewiesen.
Zu einer Suspension von 10 mMol Phenylnatrium, hergestellt, wie im Beispiel 2 beschrieben (vor dem
Löslichmachen), in einem Schlenkschen Rohr wurden 10 mMol Spartein zugegeben, wobei nach Filtration
eine dunkelorangefarbene homogene Lösung, wie im Beispiel 2, erhalten wurde. Diesem löslichen Phenylnatriumkomplex
wurden 5,4 g Butadien-1,3 zugegeben. Die Polymerisation wurde augenblicklich in Gang
gebracht und verlief exotherm.
Vergleichsversuch C
Butadien-1,3 wurde in Abwesenheit von Wasser und Luft einem Phenylnatriumbrei in Cyclohexan
hinzugegeben; nach Ablauf 1 Stunde wurde keine Polymerisation beobachtet.
Vergleichsversuch D
Die im Vergleichsversuch C beschriebene Arbeitsweise wurde wiederholt, wobei aber Triäthylamin in
einer dem Phenylnatrium äquimolaren Menge vor dem Butadien zugefügt wurde. Es wurde kein Löslichwerden
und keine Farbveränderung nach der Zugabe des Triäthylamins beobachtet, und innerhalb 1 Stunde
traten keine Anzeichen für eine Polymerisation auf.
n-Amylnatrium wurde nach dem von Morton
und Mitarbeiter in J. Org. Chem., Nr. 20, S. 428, 1955 beschriebenen Verfahren durch Umsetzung von n-Amylchlorid
mit einer Natriumdispersion hergestellt. Zu 3 mMol der Amylnatrium-Reaktionsmischung in 100 ml
Cyclohexan wurden 1 mMol Tetramethylendiamin zugegeben, wobei eine bernsteinfarbene Lösung des
n-Amylnatriumkomplexes erhalten wurde, die Natriumchlorid auspendiert enthielt.
Diese Reaktionsmischung wurde filtriert, es entstand eine klare homogene bernsteinfarbene Lösung
des n-Amylnatriumkomplexes in Cyclohexan.
Das Beispiel 4 wurde wiederholt, aber an Stelle von Tetramethylendiamin wurden 6 mMol Diazabicyclooctan
(DABCO) eingesetzt. Es wurden die gleichen Ergebnisse wie im Beispiel 4 erhalten.
Vergleichsversuch E
2,5 g Polystyrol in luftfreiem trockenem Cyclohexan wurden zu den beiden nach dem Beispiel 4 erhaltenen
löslichen Komplex von n-Amylnatrium gegeben. In beiden Fällen bildete sich in weniger als 3 Minuten ein
gelartiger Niederschlag von metalliertem Polystyrol.
Vergleichsversuch F
Es wurde ein Brei von n-Butylnatrium in Cyclohexan hergestellt und jeweils 0,6 mMol in drei Flaschen, die
perforierte Kronenkappen mit Neopren®-Einlage hatten, gegeben. Zwei Flaschen enthielten Cyclohexan
und eine Flasche Tetrahydrofuran (THF). In jeder Flasche blieb der Brei als ein Brei, ohne daß in erkennbarem
Maße Lösung eintrat. 2 mMol TMEDA wurden der Flasche A (Cyclohexan) zugegeben, die Mischung
wurde homogen. 2 mMol Tetrahydrofuran wurden der Flasche B (Cyclohexan) zugegeben, die Mischung
blieb augenscheinlich unverändert. Die Mischung in Flasche C (THF) blieb heterogen.
Reines, trockenes Butadien-1,3 (5,4 g) wurden jeder Flasche zugegeben, und die dabei erhaltenen Ergebnisse
sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
| Flasche | n-BuNa mMol |
Lösungsmittel | Komplexbildner mMol |
Butadien (g) |
Einleitzeit (Minuten) |
Gesamtzeit (Stunden) |
Ausbeute (Vo) |
| A B C |
0,6 0,6 0,6 |
Cyclohexan Cyclohexan THF*) |
TMEDA (2,0) THF*) (2,0) |
5,4 5,4 5,4 |
1 10 (nicht feststellbar) |
2 2 2 |
102 97,2 6,5 |
*) Rein, trocken und luftfrei
5 6
Die Umsetzung mit der löslichen Natriumverbin- zeigt, daß der aktive Komplex während der PoIy-
dung trat sofort ein, während eine Spur Tetrahydro- merisation unversehrt bleibt. Die geringe Ausbeute
furan die Einleitzeit der Reaktion über den Organo- bei Flasche C zeigt, daß die ganze Organonatrium-
natriumbrei nicht erhöhte. In beiden Fällen wurden veibindung zerstört wurde, bevor 10% polymerisiert
praktisch die gleichen Ausbeuten erhalten, was 5 waren.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Lösungen von Organonatriumkomplexen aus Suspensionen von Natriumalkylen oder Phenylnatrium in Kohlenwasserstoffen, dadurchgekennzeichnet, daß man diese Suspensionen mit Diazabicyclooctan, Tetramethyläthylendiamin oder Spartein umsetzt und die dabei gebildeten, in Kohlenwasserstoff gelösten Komplexe von den unlöslichen Nebenprodukten abtrennt.dungsgemäßen Verfahrens haben folgende Formeln: Diazabicyclooctan:
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3206519A (en) * | 1963-11-19 | 1965-09-14 | Sun Oil Co | Preparation of alkyl aromatic hydrocarbons |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1175322A (en) | 1969-12-23 |
| NL6804487A (de) | 1968-10-01 |
| FR1561591A (de) | 1969-03-28 |
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