DE1768299B2 - - Google Patents

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DE1768299B2
DE1768299B2 DE19681768299 DE1768299A DE1768299B2 DE 1768299 B2 DE1768299 B2 DE 1768299B2 DE 19681768299 DE19681768299 DE 19681768299 DE 1768299 A DE1768299 A DE 1768299A DE 1768299 B2 DE1768299 B2 DE 1768299B2
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deuterium
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deuterated
saturated
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Joseph George Montreal Atkinson
Michael Owen Beloeil Luke
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M1/00Liquid compositions essentially based on mineral lubricating oils or fatty oils; Their use as lubricants
    • C10M1/08Liquid compositions essentially based on mineral lubricating oils or fatty oils; Their use as lubricants with additives

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Description

I 768 299 If I 768 299 if

3- 43-4

Die Dispergierung des Deuteriumgases in der die in der Massenspektrometrie beobachtbaren !so-The dispersion of the deuterium gas in the so-

Kohlenwasserstoffflüssigkeit wird bewerkstelligt, in- topeneffekte bestimmen.Hydrocarbon liquid is accomplished, intopene effects determine.

dem man das Deuterium durch eine poröse Glas- Zum vollständigeren Verständnis des erfindungs-the deuterium through a porous glass For a more complete understanding of the invention

scheibe in die stationäre Katalysatorschicht, die eine gemäßen Verfahrens wird auf die Figur verwiesen,disk in the stationary catalyst layer, which is a method according to the figure,

Korngröße von etwa 0,42 bis 4,00, vorzugsweise von 5 in welcher eine Vorrichtung abgebildet wird, die fürGrain size of about 0.42 to 4.00, preferably 5, in which a device is shown that is suitable for

0,59 bis 2,00 nun, hat, mit einer Geschwindigkeit von die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens0.59 to 2.00 well, at the rate of performing the method of the invention

vorzugsweise 40 bis 50 ccm/Min. einströmen läßt, geeignet ist. Eine Reaktionskammer 10, die mit einempreferably 40 to 50 cc / min. can flow in, is suitable. A reaction chamber 10, which with a

obgleich auch höhere oder niedrigere Strömungs- aus einer porösen Glasscheibe 12 aufgebauten Bojenalthough there are also higher or lower flow buoys constructed from a porous pane of glass 12

geschwindigkeiten anwendbar sind. Man läßt das ausgestattet ist, wird mit dem auf Holzkohle aufge-speeds are applicable. If you leave it equipped, it is put on with the charcoal

Deuteriumgas kontinuierlich 30 bis etwa 5000 Std. io brachten Katalysator 14 beschickt. Der Kopfteil istDeuterium gas fed continuously for 30 to about 5000 hours. The headboard is

durch den flüssigen Kohlenwasserstoff strömen, wobei mit dem Thermometer 11 versehen, das in die öff-flow through the liquid hydrocarbon, provided with the thermometer 11, which is in the open

die Zeitdauer mit der Anzahl der Kohlenstoffatome nung 13 eingefügt ist, die durch Entfernung desthe period of time is inserted with the number of carbon atoms tion 13, which is obtained by removing the

in dem Kohlenwasserstoff, dem Grad seiner Unge- Thermometers auch als Probenöffnung benützt werdenin which the hydrocarbon, the degree of its un- thermometer, can also be used as a sample opening

sättigtheit und dem Prozentgehalt an Deuterium, das kann. Der untere Teil des Reaktionsgefäßes 10 weistsaturation and the percentage of deuterium that can. The lower part of the reaction vessel 10 has

in den Kohlenwasserstoff eingeführt werden soll, 15 einen Abschnitt 16 auf, dessen Durchmesser größerto be introduced into the hydrocarbon, 15 has a section 16, the diameter of which is larger

variiert. ist als derjenige des Reaktionsgefäßes 10, so daß dervaries. is than that of the reaction vessel 10, so that the

•Sobald die Umsetzung beendet ist, kann der deute- Katalysator 14 praktisch stationär gehalten wird, rierte Kohlenwasserstoff auf zwei unterschiedlichen Eine Deuteriumgasleitung 18 ist mit einem Strömungs-Wegen, je nachdem, ob der deuterierte Kohlenwasser- regler 20 ausgestattet, um die Strömung des Deustoff bei Raumtemperatur flüssig oder fest ist, isoliert 20 teriumgases durch die poröse Glasoberlläche 12 zu werden. Wenn der deuterierte Kohlenwasserstoff bei regulieren. Der obere TeU des Reaktionsgefäßes 10 Raumtemperatur flüssig ist, wird er mit einem niedrig- ist mit einer Leitung 22 ausgestattet, welche die Versiedenden Kohlenwasserstoff, z. B. Penian oder Hexan, bindung mit einem nicht dargestellter. Rückflußkühler, extrahiert, das Lösungsmittel wird durch Destillation der an der Leitung 24 angeordnet ist, herstellt. Prakentfernt, und der deuterierte Kohlenwasserstoff wird 25 tisch das gesamte Reaktionsgefäß 10 und der Abdurch Destillation im Vakuum gereinigt. Wenn der schnitt 16, der den Katalysator 14 enthält, stehen in deuterierte Kohlenwasserstoff bei Raumtemperatur einem Ölbad 26, das auf diejenige Temperatur eingefest ist, wird er ebenfalls mit einem niedrigsiedenden stellt werden kann, die erforderlich ist, um den beKohlenwasserstoff, z. B. Pentan, extrahiert, das Lö- handelten Kohlf wasserploF zu verflüssigen und auf sungsmittel wird durch Destillation entfernt, und der 30 die gewünschte Reaktionstemperatur zu bringen. Das feste Rückstand wird aus einem niedrigsiedenden Ölbad 26 kann alternativ auch durch elektrische Lösungsmittel, wie Pentan, umkristallisiert. Elemente ersetzt werden.• As soon as the reaction has ended, the deute catalyst 14 can be kept practically stationary, A deuterium gas line 18 is provided with a flow path, depending on whether the deuterated hydrocarbon regulator 20 is equipped to control the flow of the Deustoff Is liquid or solid at room temperature, isolates 20 terium gas through the porous glass surface 12 to will. When the deuterated hydrocarbon at regulate. The upper TeU of the reaction vessel 10 Room temperature is liquid, it is equipped with a low- is equipped with a line 22, which the verseende Hydrocarbon, e.g. B. Penian or hexane, bond with a not shown. Reflux condenser, extracted, the solvent is prepared by distillation which is arranged on line 24. Practically distant, and the deuterated hydrocarbon becomes 25 table through the entire reaction vessel 10 and the Ab Purified distillation in vacuo. When the section 16, which contains the catalyst 14, stand in Deuterated hydrocarbon at room temperature in an oil bath 26 fixed to that temperature it will also be provided with a low-boiling point, which is necessary in order to z. B. pentane, extracted to liquefy the soldered Kohlf waterploF and on solvent is removed by distillation, and the 30 to bring the desired reaction temperature. That solid residue is obtained from a low-boiling oil bath 26 can alternatively also be carried out by electrical Solvent, such as pentane, recrystallized. Elements are replaced.

Die erfindungsgemäß erhältlichen dcuterierten Koh- Obgleich die zur Herstellung gewisser deuterierter lenwasserstoffc sind sehr stabil und haben sich als Verbindungen benötigte Zeitspanne etwa 3 Wochen besonders nützlich bei radiolytischen Versuchen, in 35 betragen kann, verlangt das Verfahren, sobald es läuft, der Erdölchemie, bei Untersuchungen der mikro- nur sehr wenig Wartung, außer bei der periodischen biologischen Oxidation, der Kernmagnetresonanz. Entnahme von Proben für dit Analyse.
bei massenspektrometrischen und ultrarotspektro- Ein weiterer Vorteil des ertindungsgemäßen Vermetrischen. Arbeiten und als Lösungsmittel bei hoher fahrens liegt darin, daß ungesättigte Kohlenwasser-Temperatiir erwiesen. Insbesondere finden die erfin- 40 stoffe, wie 1.5,9-Cyclododecatrien und trans-Stilben, dungsgemäß erhältlichen Verbindungen bei der Unter- falls erforderlich, schließlich ihre vollständig gcsättigsuchung der Deuteriumkernmagi resonanz Verwen- ten, deuterierten Gegenstücke ergeben. Vermutlich dung. Auch hsben sie bei der Untersuchung massen- wird der ungesättigte Ausg^ngskohknwasserstoff zuspektrometrischcr Krackur.gsabläufe und bei der erst mit Deuterium zu der gesättigten, teilweise Untersuchung des Einflusses der Anwesenheit von 45 dcuterisierten Verbindung reduziert, welche dann, Deuterium auf diese Abläufe Verwendung gefunden. wie in den nachfolgenden Gleichungen 1 und 2 gezeigt, Durch vergleichende Methoden lassen sich dadurch einer Austauschreaktion unterzogen wird:
Although those for the production of certain deuterated hydrogen atoms are very stable and have proven to be particularly useful in radiolytic experiments, the time span required as compounds can be about 3 weeks in 35, petrochemistry demands the method in investigations as soon as it works the micro- very little maintenance, except for the periodic biological oxidation, the nuclear magnetic resonance. Taking samples for analysis.
in the case of mass spectrometric and ultra-red spectro Another advantage of the mixing according to the invention. Working and as a solvent at high driving is that unsaturated hydrocarbon temperature has been proven. In particular, the substances according to the invention, such as 1,5,9-cyclododecatriene and trans-stilbene, result in the compounds obtainable in accordance with the if necessary, finally their complete saturation of the deuterium nuclear magnetic resonance, result in deuterated counterparts. Probably manure. In the investigation, too, the unsaturated starting hydrocarbon is reduced to the spectrometric cracking processes, and in the first with deuterium to the saturated, partial investigation of the influence of the presence of dcuterized compounds, which then, deuterium, is used in these processes. as shown in the following equations 1 and 2, By means of comparative methods, an exchange reaction can be subjected to this:

D2iPd/'C D2;Pd;CD 2 iPd / 'CD 2 ; Pd; C

rfi.irfi.i D3; Pd ICD 3 ; Pd IC \\

_■ ' D2; Pd icy _ ■ ' D 2 ; Pd ic y

C > 1850C C > 185 0 C

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der, daß unter den Bedingungen des Austausches weder ein Kracken noch eine Isomerisierung des Substrates beobachtet wird. Die gewonnenen deuterierten Produkte sind der Dampfphasen-Chromatographie zufolge homogen und besitzen scharfe Schmelzpunkte und regelrechte Siedepunkte. Weiterhin wurde gefunden, daß die Massenspektra die Strukturen der vollständig deuterierten Verbindungen bestätigen. Jedoch tritt Epimerisierung der asymmetrischen Kohlenstoffatome ein, wie durch die mit Decalin erhaltenen Ergebnisse in Gleichung 3 gezeigt wird:Another advantage of the process according to the invention is that under the conditions of Exchange, neither cracking nor isomerization of the substrate is observed. The won According to vapor phase chromatography, deuterated products are homogeneous and possess sharp melting points and regular boiling points. Furthermore, it was found that the mass spectra confirm the structures of the fully deuterated compounds. However, epimerization occurs asymmetric carbon atoms, as shown by the results obtained with decalin in Equation 3 will be shown:

»5»5

(3)(3)

Ausgehend von entweder reinem eis- oder trans-Decalin erhält man eine Gleichgewichtsmischung der beiden Isomeren, die etwa 92% trans-Decalin-d18 und 8 % cis-Decalin-d, „ enthält. Diese bei 448° K erhaltenen Gleichgewichtswerte stimmen gut mit denen von A 11 i η g e r u. a. in J. Chem. Soc, Bd. 81 (1959), S. 4080, angegebenen überein. Diese Autoren maßen das durch 5% Pd auf Kohlenstoff katalysierte cistrans-Gleichgewicht in einer Wasserstoffatmosphäre bei 531 "K und fanden, daß die Gleichgewichtszusammensetzung 8,96% cis-Decalin und 91,04% trans-Decalin betrug.Starting from either pure cis- or trans-decalin, an equilibrium mixture of the two isomers is obtained, which contains about 92% trans-decalin-d 18 and 8% cis-decalin-d ". These equilibrium values obtained at 448 ° K agree well with those given by A 11 i η ger inter alia in J. Chem. Soc, Vol. 81 (1959), p. 4080. These authors measured the cistrans equilibrium catalyzed by 5% Pd on carbon in a hydrogen atmosphere at 531 "K and found the equilibrium composition to be 8.96% cis-decalin and 91.04% trans-decalin.

Beispiel 1
n-Hexadecan-d^,
example 1
n-hexadecane-d ^,

Bei vollständig geschlossener Deuteriumeinlaßöffnung wurden 3,5 g 2% Pd auf Aktivkohle (Korngröße 0,59 bis 2,00 mm) und dann 2,5 g Katalysator (Korngröße 2,00 bis 4,00 mm) und eine Schicht Glasperlen auf dem Wege über die Thermometeröffnung in die Zelle eingeführt. 32 g n-Hexadecan wurden zugegeben, der Thermometereinsatz wurde in die Zelle eingebaut, und ein Kühlen mit Wasserkühlung wurde auf den Kühlerarm aufgesteckt und mit einem Ausgangsrohr für austretendes Deuteriumgas versehen. Dann wurde Deuteriumgas durch den Regler mit einer Geschwindigkeit von 40 ccm/Min. in die Zelle eingeblasen. Die die Zelle enthaltende Apparatur wurde in ein mit einem Thermostat kontrolliertes Ölbad hinabgelassen und bei 19O0C gehalten. With the deuterium inlet opening completely closed, 3.5 g of 2% Pd on activated carbon (particle size 0.59 to 2.00 mm) and then 2.5 g of catalyst (particle size 2.00 to 4.00 mm) and a layer of glass beads were on the way Introduced into the cell through the thermometer opening. 32 g of n-hexadecane were added, the thermometer insert was installed in the cell, and a cooling system with water cooling was attached to the radiator arm and provided with an outlet tube for escaping deuterium gas. Then, deuterium gas was passed through the regulator at a rate of 40 cc / min. blown into the cell. The apparatus containing the cell was lowered in a controlled with a thermostatic oil bath and held at 19O 0 C.

Periodisch wurden Analysenproben entnommen, indem die Zelle aus dem Bad herausgehoben, der Deuteriumstrom abgeschaltet und eine Probe durch die Thennometeröffnung mit einer Spritze entnommen wurde. Das System wurde dann wieder, wie oben beschrieben, in Gang gesetzt.Analysis samples were taken periodically by lifting the cell out of the bath Deuterium flow is switched off and a sample is taken through the thennometer opening with a syringe became. The system was then restarted as described above.

Nach 316stündigem Betrieb wurde durch massenspektrometrische Analyse bestimmt, daß das n-Hexadecan 99,4% D enthielt. Der Inhalt der Zelle wurde dann mit Pentan extrahiert und in einen 100-ml-Rundkolben gegossen. Das Pentan wurde durch Destillation unter Atmosphärendruck entfernt und das deuterierte n-Hexadecan im Vakuum destilliert. Ausbeute: 20 g (54%) n-Hexadecan-d^; Sp. 102 bis 1170C bei 2 bis 5 mm; Fp. 14 bis 15°C.After 316 hours of operation, it was determined by mass spectrometric analysis that the n-hexadecane contained 99.4% D. The contents of the cell were then extracted with pentane and poured into a 100 ml round bottom flask. The pentane was removed by distillation under atmospheric pressure and the deuterated n-hexadecane was distilled in vacuo. Yield: 20 g (54%) n-hexadecane-d ^; Sp. 102 to 117 ° C. at 2 to 5 mm; Mp. 14 to 15 ° C.

Beispiel 2
n-Tetracosan-d50
Example 2
n-tetracosane-d 50

n-Tetracosan-d60 wurde nach dem Verfahren des Beispiels 1 hergestellt, nur daß 20 g des als Ausgangsstoff verwendeten n-Tetracosans vor dem Durchleiten des Deuteriumgases durch die Zelle aufgeschmolzen wurden. Nach 596 Stunden war das Material, durch Kernmagnetresonanz bestimmt, zu 98,6% deuteriert. Es wurde mittels n-Pentan (spektroskopische Qualität) bei Raumtemperatur aus der Zelle extrahiert, trocken gepumpt und dann aus n-Pentan umkristallisiert. Ausbeute: 11g (48%). Fp. 45 bis 460C.n-Tetracosane-d 60 was prepared according to the method of Example 1, except that 20 g of the n-tetracosane used as the starting material were melted before the deuterium gas was passed through the cell. After 596 hours, the material, as determined by nuclear magnetic resonance, was 98.6% deuterated. It was extracted from the cell using n-pentane (spectroscopic quality) at room temperature, pumped dry and then recrystallized from n-pentane. Yield: 11g (48%). Mp. 45 to 46 0 C.

Beispiel 3
Cyclododecan-d24
Example 3
Cyclododecane-d 24

20 g 1,5 g-Cyclododecatrien wurden in gleicher Weise wie das n-Hexadecan des Beispiels 1 behandelt, nur daß das Verfahren bei etwa 100° C durchgeführt wurde. Nach 48 Stunden erwies sich das Material als vollständig gesättigt, da es leicht kristallisierte. Die Verbindung wurde dann in gleicher Weise wie das n-Tetracosan behandelt. Nach 1210 Stunden war es, durch massenspektrometrische Analyse bestimmt, zu 99,51 % deuteriert. Es wurde mit n-Pentan extrahiert und aus n-Pentan umkristallisiert.20 g of 1.5 g-cyclododecatriene were treated in the same way as the n-hexadecane of Example 1, only that the process was carried out at about 100 ° C. The material proved itself after 48 hours than fully saturated as it crystallized easily. The connection was then made in the same way as treated the n-tetracosane. After 1210 hours it was determined by mass spectrometric analysis 99.51% deuterated. It was extracted with n-pentane and recrystallized from n-pentane.

In einem anderen Versuch wurden 20 g Cyclododecan als das Ausgangsmaterial verwendet. Nach 452stündigem Austausch wurden 13,4 g (59 %) Cyclododecane erhalten (99 % D, U. R.; Fp. 60 bis 62° C).In another experiment, 20 g of cyclododecane was used as the starting material. To An exchange of 452 hours gave 13.4 g (59%) of cyclododecanes (99% D, U. R .; m.p. 60 to 62 ° C).

Beispiel 4Example 4

Decalin-d18 Decalin-d 18

Das Verfahren des Beispiels 1 wird mit 16 g cis-Decalin, aber bei 165CC durchgeführt. Die nach 496stündigem Austausch erhaltenen 13,6 g (75%) Decalin-d18 waren, durch Kernmagnetresonanz bestimmt, zu 99% deuteriert und bestanden zu 92% aus der trans- und zu 8 % aus der cis-Form. In ähnlicher Weise wurde, ausgehend von trans-Decalin, nach etwa 500 Stunden Decalin-d18 (99 Atomprozent D) als Mischung von cis-Decalin-d18 (8%) und trans-Decalin-dj8 (92%) erhalten.The procedure of Example 1 is carried out with 16 g of cis-decalin, but at 165 ° C. The 13.6 g (75%) decalin-d 18 obtained after 496 hours of exchange, determined by nuclear magnetic resonance, were 99% deuterated and consisted of 92% of the trans and 8% of the cis form. Similarly, starting from trans-decalin, after about 500 hours decalin-d 18 (99 atomic percent D) was obtained as a mixture of cis-decalin-d 18 (8%) and trans-decalin-dj 8 (92%).

B e i s ρ i e 1 5
l,2-Dicyclohexyläthan-d2e
B is ρ ie 1 5
1,2-dicyclohexylethane-d 2e

12 g trans-Stilben wurde in gleicher Weise wie12 g of trans-stilbene was made in the same manner as

n-Hexadecan behandelt. Nach 4720 Stunden be 185°C wurden 5 g (37%) l^-Dicyclohexyläthan-d.;, (98,1% D), durch massenspektrometrische Analysf bestimmt, erhalten.Treated n-hexadecane. After 4720 hours at 185 ° C were 5 g (37%) l ^ -Dicyclohexyläthan-d.;, (98.1% D) determined by mass spectrometric analysis.

Beispiele 6 bis 11Examples 6-11

Wenn im wesentlichen die in den Beispielen 1 oder: beschriebene Arbeitsweise befolgt wird, können ander deuterierte Produkte erhalten werden. Die nach stehende Tabelle I veranschaulicht die Ausgangsstoff« welche verwendet werden können, die damit erhaltene deuterierten Produkte, den verwendeten Kaialysato: die Zeitdauer der Austauschreaktion in Stunden un die Reaktionstemperatur:If essentially the same as in Examples 1 or: is followed, other deuterated products are obtained. The following table I illustrates the starting material « which can be used, the deuterated products obtained with it, the caialysato used: the duration of the exchange reaction in hours and the reaction temperature:

Tabelle I Durch Austausch mit Deuteriumgas hergestellte, perdeuterierte KohlenwasserstoffeTable I Perdeuterated hydrocarbons produced by exchange with deuterium gas

Bei
spiel
at
game
AusgangsstoffRaw material Produkt und Atomprozent DProduct and atomic percent D Katalysator=)Catalyst =) Austausch
dauer
exchange
duration
Temp.Temp.
Std.Hours. 0C 0 C 6
7
6th
7th
n-Decan
n-Dodecan
n-Dodecan
n-Dodecan
n-Dodecan
n-decane
n-dodecane
n-dodecane
n-dodecane
n-dodecane
n-Decan-da2 a), 96 % D
n-Dodecan-d26 a), 98,6% D
n-Dodecan-d2a). 48% D
n-Dodecan-d20"), 24% D
n-Dodecan-d26 a), 35% D
n-decane-d a2 a ), 96% D.
n-dodecane-d 26 a ), 98.6% D.
n-dodecane-d 2 " a ). 48% D.
n-dodecane-d 20 "), 24% D.
n-dodecane-d 26 a ), 35% D.
Pd auf C
Pd auf C
Pt auf C
Rh auf C
Pd auf C
Pd on C
Pd on C
Pt on C
Rh on C
Pd on C
282
430
60
42
60
282
430
60
42
60
170
195
195
195
195
170
195
195
195
195
88th 2,2,4,4,6,8,8-Heptamethyl-
nonan
2,2,4,4,6,8,8-heptamethyl-
nonan
2,2,4,4,6,8,8-Heptamethyl-
nonan-d;,.,··1), 95% D
2,2,4,4,6,8,8-heptamethyl-
nonane-d;,., ·· 1 ), 95% D
Pd auf CPd on C 700700 195195
99 1,5,9-Cyclododecatrien1,5,9-cyclododecatriene Cyclododecan-dj^), 99,5% DCyclododecane-dj ^), 99.5% D. Pd auf CPd on C 12101210 195195 1010 li-Octacosanli-octacosan n-Octacosan-dgs"), 97,5 % Dn-octacosane dgs "), 97.5% D. Pd auf CPd on C 15001500 195195 1111th Squalan (2,6,10,15,19,23-He-
xamethyltetracosan)
Squalane (2,6,10,15,19,23-He-
xamethyltetracosane)
Squalan-d„2 a), 99,5 % DSqualane-d " 2 a ), 99.5% D. Pd auf CPd on C 14651465 195195

") In ι!'icher Weise ausgeführt, wie im Beispiel 1 für die Herstellung von n-Hexadecan beschrieben wurde.") Carried out in a manner as described in Example 1 for the preparation of n-hexadecane.

b) In gleicher Weise ausgeführt, wie im Beispiel 1 für die Herstellung von n-Tetracosan beschrieben wurde. b ) Carried out in the same way as was described in Example 1 for the preparation of n-tetracosane.

c) Alle Katalysatoren bestehen aus 2 Gewichtsprozent Metall auf Aktivkohle, und ihre Korngrößen liegen im Bereich von 0,42 bis 4.00 mm. c ) All catalysts consist of 2 percent by weight metal on activated carbon, and their grain sizes are in the range from 0.42 to 4.00 mm.

Beispiel 12
n-Dodecan-d20
Example 12
n-dodecane-d 20

Es wurde die Arbeitsweise des Beispiels 1 befolgt, nur daß 64 g des Ausgangsstoffes n-Dodecan und 7 g Platin auf 5 g Aktivkohle als Katalysator bei einer Reaktionstemperatur von 1950C verwendet wurden. Nach 304stündigem Betrieb wurde dann durch massenspektrometrische Analyse bestimmt, daß das n-Dodecan 99,74% D enthielt. Die Ausbeute betrug 32 g (43 %; Sp. 940C bei 14 mm).There was followed the procedure of Example 1, except that 64 g of the starting material n-dodecane and 7 g platinum on 5 g of activated carbon was used as a catalyst at a reaction temperature of 195 0 C. After 304 hours of operation, it was then determined by mass spectrometric analysis that the n-dodecane contained 99.74% D. The yield was 32 g (43%; Sp. 94 0 C at 14 mm).

Beispiel 13
n-Octadecan-dM
Example 13
n-octadecane-d M

Es wurde die Arbeitsweise des Beispiels 2 befolgt, nur daß 16 g n-Octadecan und 3 g Palladium auf 2 g Aktivkohle als Katalysator bei einer Reaktionstemperatur von 195°C verwendet wurden. Nach 1360 Betriebsstunden wurde durch massenspektrometrische Analyse bestimmt, daß das n-OctadecanThe procedure of Example 2 was followed, except that 16 g of n-octadecane and 3 g of palladium were added 2 g of activated charcoal were used as a catalyst at a reaction temperature of 195 ° C. To 1360 hours of operation was determined by mass spectrometric analysis that the n-octadecane

97,9% D enthielt. Die Ausbeute betrug 6g (33%; Fp. 28 bis 29°C).Contained 97.9% D. The yield was 6 g (33%; melting point 28 to 29 ° C.).

Beispiel 14
n-Hexatriacontan-d.,4
Example 14
n-hexatriacontane-d., 4

Arbeitsweise des Beispiels 2 befolgt,Working method of example 2 followed,

Ausgangs-Initial

Es wurde diIt was di

und 20 g n-Hexatriacontan wurden als g
material verwendet. Nach einer Austauschreaktionsdauer von 500 Stunden bei 195C'C wurde durch massenspektrometrische Analyse bestimmt, daß das n-Hexatriacontan 99,5% D enthielt. Die Ausbeute betrug 15 g (65%).
and 20 g of n-hexatriacontane were used as g
material used. After replacement reaction time of 500 hours at 195 C 'C was determined by mass spectrometric analysis that the n-hexatriacontane contained 99.5% D. The yield was 15 g (65%).

1515th

Beispiel
Pristan-d40
example
Pristan-d 40

Es wurden 16 g Pristan verwendet und die Arbeitsweise des Beispiels 1 während eines Zeitraums vor 500 Stunden bei 195° C befolgt. 8 g (43%) Pristan-d4l wurden erzeugt (Sp. 128 bis 135° C bei 3 mm; 99,5°/oig< Deuterierung).16 grams of pristane were used and the procedure of Example 1 was followed for a period prior to 500 hours at 195 ° C. 8 g (43%) pristane-d 4l were generated (Sp 128 mm 3 to 135 ° C;. 99.5 ° / o ig <deuteration).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

hohe Temperaturen, beispielsweise höher als 35O0C, Patentanspruch: erforderlich sind, treten neben dem Austausch Krackenhigh temperatures, for example higher than 35O 0 C, claim: are required, occur in addition to the exchange cracking und Isomerisierung auf.and isomerization. Verfahren zum Herstellen von deuterierten Aus der britischen Patentschrift 798 030 ist esProcess for the preparation of deuterated From British patent 798 030 it is Verbindungen aus gesättigten oder ungesättigten, ä bekannt, Alkane und Cycloalkane in Gegenwart von cyclischen oder acyclischen Kohlenwasserstoffen Metallen auf Trägern in flüssiger Phase mit gasförmimit 10 bis 36 Kohlenstoffatomen durch Austausch gern Deuterium zu deuterieren. Mit dem Verfahren der Wasserstoffatome durch Deuterium und gege- der britischen Patentschrift kann man kein im wesentbenenfalls Anlagerung von Deuterium, im flüssigen liehen vollständig deuteriertes Produlc, erhalten. Zustand und in Gegenwart von Metallen auf io Das bekannte Verfahren hat den weiteren Nachteil, Trägern als Katalysatoren, d a d u r c h g e k e η n- daß es bei Überdruck durchgeführt werden muß. zeichnet, daß man den Austausch und gege- Tm übrigen ist der in der britischen Patentschrift benenfalls die Anlagerung bei 100 bis 200°C in bevorzugt genannte Aluminiumoxid-Katalysator nicht Gegenwart von Palladium, Platin oder Rhodium geeignet zur Deuterierung von aliphatischen und auf Aktivkohle als Katalysator so lange durch- 15 cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffen,
führt, daß bis zu 99,7% der Wasserstoffatome Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum
Compounds of saturated or unsaturated, known, alkanes and cycloalkanes in the presence of cyclic or acyclic hydrocarbons metals on carriers in the liquid phase with gaseous with 10 to 36 carbon atoms like to deuterium by exchange. With the process of hydrogen atoms by means of deuterium and, in contrast to the British patent, it is not possible to obtain any substantial addition of deuterium, in the liquid borrowed completely deuterated product. State and in the presence of metals on io. The known process has the further disadvantage of using carriers as catalysts, which means that it has to be carried out at excess pressure. draws that the exchange and, if necessary, the addition in the British patent at 100 to 200 ° C in preferably mentioned aluminum oxide catalyst is not the presence of palladium, platinum or rhodium suitable for the deuteration of aliphatic and activated carbon as a catalyst so long through- 15 cycloaliphatic hydrocarbons,
leads that up to 99.7% of the hydrogen atoms The invention is a method for
durch Deuteriumatome ersetzt worden sind. Herstellen von deuterierten Verbindungen aus gehave been replaced by deuterium atoms. Making deuterated compounds from ge sättigten oder ungesättigten, cyclischen oder acyclischen Kohlenwasserstoffen mit 10 bis 36 Kohlenstoff-saturated or unsaturated, cyclic or acyclic Hydrocarbons with 10 to 36 carbon 20 atomen durch Austausch der Wasserstoffatome durch20 atoms by exchanging the hydrogen atoms Deuterium und gegebenenfalls Anlagerung von Deuterium, im flüssigen Zustand und in Gegenwart vonDeuterium and possibly the addition of deuterium, in the liquid state and in the presence of Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung deuterier- Metallen auf Trägern als Katalysatoren, das dadurch ler, gesättigter, cyclischer und acyclischer Kohlen- gekennzeichnet ist, daß man den Austausch und Wasserstoffe, die 10 bis 36 Kohlenstoffatome aufweisen, »5 gegebenenfalls die Anlagerung bei 100 bis 200" C mit jeder gewünschten isotopischen Reinheit bis zu in Gegenwart von Palladium, Platin oder Rhodium 99,7 Atomprozent D. auf Aktivkohle als Katalysator so lange durchführt.The object of the invention is the production of deuterating metals on supports as catalysts, which thereby ler, saturated, cyclic and acyclic carbon is characterized by the exchange and Hydrogen with 10 to 36 carbon atoms, possibly the addition at 100 to 200 ° C with any desired isotopic purity up to in the presence of palladium, platinum or rhodium 99.7 atomic percent D. on activated carbon as a catalyst for so long. Es ist bekannt, daß niedrigmolekulare Kohlen- daß bis zu 99,7% der Wasserstoffatome durch Deuwasserstoffe nit weniger als 10 Kohlenstoffatomen teriumatome ersetzt worden sind,
mit Deuterium durch Gasphasenreaktion über Metall- 30 Als Verbindungen, welche durch die Erfindung filmen und auf Träger.", aufgebrachten Metallkataly- hergestellt werden können, seien beispielsweise die satoren perdemeriert wurden können. So konnten folgenden erwähnt: n-Decan-d22, n-Dodecan-d.^. n-Pentan, η-Hexan, n-Heptan, n-Octan, 3-Methyl- n-Hexadecan-d^, n-Octadecan-dag, n-Tetracosan-d=,,, pentan, Cyclcbutan, Cyclopentan und Methylcyclo- n-Hexatriacontan-d^, 2,2,4,4,6,8,8-Heptamethylnohexan mit einer isotopischen Reinheit von 98 % D 35 nan-d34. Pristan-d40 (d. h. 2,6,10,14-Tetramethylpenta- oder darüber hergestellt werden. decan-d40), cis-Decalin-dl8, trans-Decalin-dls, Cyclo-
It is known that low molecular weight carbons that up to 99.7% of the hydrogen atoms have been replaced by hydrogen atoms with less than 10 carbon atoms,
with deuterium by gas phase reaction via metal 30 As compounds which film through the invention and can be produced on metal catalysts applied to supports, for example the catalysts can be perdemerated. The following could be mentioned: n-decane d 22 , n -Dodecane-d. ^. N-pentane, η-hexane, n-heptane, n-octane, 3-methyl- n-hexadecane-d ^, n-octadecane-dag, n-tetracosane-d = ,,, pentane , Cyclcbutane, cyclopentane and methylcyclo- n-hexatriacontane-d ^, 2,2,4,4,6,8,8-heptamethylnohexane with an isotopic purity of 98% D 35 nan-d 34. Pristan-d 40 (i.e. 2 , 6,10,14-tetramethylpenta- or above. Decane-d 40 ), cis-decalin-d 18 , trans-decalin-d ls , cyclo-
In J. Am. Chem. Soc, Bd. 84 (1962), S. 925, wird dodecan-d24, l,2-Dicyclohexyläthan-d26 und Squalanüber Versuche berichtet, um Hexen, zl1>9-Octalin de2. Diese Verbindungen weiso eine isotopische Rein- und J°a0-Octalin in flüssiger Phase durch Einleiten heit von bis zu 99,7 Atomprozent D auf.
von Deuteriumgas in eine Mischung aus dem Kohlen- 40 Als Ausgangsstoffe werden verzweigte, gcradkettige, wasserstoff und einem suspendierten Pd- oder Pt- cyclische oder acyclische Kohlenwasserstoffe, die Katalysator bei 24,5°C zu deuterieren. Dies führte sowohl gesättigt als auch ungesättigt sein können, dazu, daß einige der gesättigten Verbindungen eine verwendet. In allen Fällen ist das erhaltene deuterierte größere Anzahl an Deuteriumatomen enthielten, als Produkt das vollständig gesättigte Äquivalent des für die Reduktion der ungesättigten Verbindung 45 Ausgangsstoffes. Als Beispiel für geeignete Ausgangsnotwendig waren; es wurde jedoch kein Nachweis kohlenwasserstoffe seien n-Decan, n-Dodecan, n-Hexadafür erbracht, daß unter den angewandten Bedin- decan, n-Octadecan, n-Tetracosan, n-Hexatriacotan, gungen hohe Ausbeuten an perdeuterierten Verbin- 2,2,4,4,6,8,8-Heptamethylnonan, Pristan (d. h. düngen erhalten wurden oder daß ein Austausch bei 2,6,10,14-Tetramethylpentadecan), cis-Decalin, transgesättigten Stoffen eintrat. Weiterhin schlugen auch 50 Decalin, 1,5,9-Cyclododecatrien, Cyclododecan, transVersuche fehl, Decalin in einem derartigen System Stilben und Squalan erwähnt,
durch Behandlung mit Deuteriumgas über einem Der Wasserstoff-Deuterium-Austausch zwischen
In J. Am. Chem. Soc, Vol. 84 (1962), p 925, 2-Dicyclohexyläthan-d is dodecane-d 24, L, 26 and reported Squalanüber attempts to hexene, zl 1> 9 -octalin d e2. These compounds have an isotopic pure and J ° a0 octaline in the liquid phase by introducing up to 99.7 atomic percent D on.
of deuterium gas into a mixture of carbon. The starting materials are branched, straight-chain, hydrogen and a suspended Pd or Pt cyclic or acyclic hydrocarbons, which are used to deuterate the catalyst at 24.5 ° C. As a result, which may be both saturated and unsaturated, some of the saturated compounds will use one. In all cases, the deuterated obtained contained a greater number of deuterium atoms than the fully saturated equivalent of the starting material for the reduction of the unsaturated compound 45. As an example of suitable output were necessary; However, there was no evidence of hydrocarbons, such as n-decane, n-dodecane, n-hexada, that high yields of perdeuterated compounds were obtained under the conditions used , 4,4,6,8,8-heptamethylnonane, pristane (ie fertilizing were obtained or that an exchange occurred with 2,6,10,14-tetramethylpentadecane), cis-decalin, trans-saturated substances. Furthermore, 50 decalin, 1,5,9-cyclododecatriene, cyclododecane, trans attempts failed, decalin mentioned in such a system stilbene and squalane,
by treatment with deuterium gas over a The hydrogen-deuterium exchange between
Platinkatalysator bei 250C zu deuterieren; es trat Deuteriumgas und dem flüssigen Kohlenwasserstoff kein Austausch ein. wird unterhalb des Siedepunktes der eingesetztenTo deuterate platinum catalyst at 25 0 C; there was no exchange of deuterium gas and the liquid hydrocarbon. is used below the boiling point In J. Org. Chem., Bd. 28 (1963), S. 3085, wird 55 Kohlenwasserstoffe und in einem Temperaturbereich berichtet, daß eine Untersuchung ergeben habe, daß von 100 bis 2000C, vorzugsweise von 150 bis 2000C, der Flüssigkeitsphasenaustausch von n-Octan und ausgeführt. Beim Arbeiten bei einer Temperatur 2,2,4-Trimethylpentan mit Deuterium im Vergleich unterhalb des Siedepunktes des Kohlenwasserstoffes zum Gasphasenaustausch ur ,eeignet sei. G ο r d ο η ist die Krackung des Kohlenwasserstoffs vernach* und Madison haben ir U. S. Atomic Energy 60 lässigbar, da 1 % oder weniger der deuterierten Pro-Comm. Conf. 398-1 (Chr .. Abstr., Bd. 61 (1964), dukte einen höheren oder niedrigeren Siedepunkt als S. 15 615 d) ein disV'-.itinuierliches Verfahren zum der gewünschte Kohlenwasserstoff haben.
Deuterieren vor C8- bis C-Kohlenwasserstoffen Palladium erwies sich als ein besonders wirksamer
In J. Org. Chem., Vol. 28 (1963), p. 3085, 55 hydrocarbons and in a temperature range are reported that an investigation has shown that from 100 to 200 ° C., preferably from 150 to 200 ° C., the liquid phase exchange of n-octane and carried out. When working at a temperature 2,2,4-trimethylpentane with deuterium in comparison below the boiling point of the hydrocarbon for gas phase exchange ur, is suitable. G ο rd ο η the cracking of the hydrocarbon is negligible * and Madison have ir US Atomic Energy 60 permeable, since 1% or less of the deuterated pro-comm. Conf. 398-1 (Chr. Abstr., Vol. 61 (1964), products have a higher or lower boiling point than p. 15 615 d) a disV '-. Continuous process to have the desired hydrocarbon.
Deuterating before C 8 -C hydrocarbons Palladium was found to be particularly effective
angegeben, b;>. dem entweder Deuteriumoxid oder Katalysator. Die Katalysatormenge ist nicht kritisch, gasförmiges Deuterium als Deuteriumquelle und ein 65 Im allgemeinen wird durch eine Menge von 2% des Kobaltmolybdänsulfid-auf-Tonerde-Katalysator ver- Katalysators auf Aktivkohle die Umwandlung des wendet werden. Diese Arbeitsweise ist nachteilig, Ausgangsmaterials in das deuterierte Produkt wirkweil das Verfahren diskontinuierlich verläuft, und da sam katalysiert.indicated, b;>. the either deuterium oxide or catalyst. The amount of catalyst is not critical, gaseous deuterium as a source of deuterium and a 65. In general, an amount of 2% of the Cobalt molybdenum sulfide-on-alumina-catalyst ver catalyst on activated carbon the conversion of the be turned. This procedure is disadvantageous, the starting material is effective in the deuterated product the process is discontinuous, and since it is catalyzed.
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