DE1806096B2 - Verfahren zur herstellung von adipinsaeuredinitril - Google Patents

Verfahren zur herstellung von adipinsaeuredinitril

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Description

A4 — Ni — A2
IO
worin A1, A2, A3 und A4 die Formel M (XYZ) haben, worin M P, As oder Sb und X, Y oder Z R oder OR bedeuten, worin R eine Alkyl- oder Aryl-Gruppe mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen darstellt, als Katalysator und eines Beschleunigers, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart eines Borans der Struktur B11H,, ,.4, in welcher π eine ganze Zahl von 2 bis 10, oder BmHm+b, worin m eine gan?e Zahl von 4 bis 10 bedeutet, oder einer Organobor-Verbindung der Formel B(R')3. worin R' H, einen Arvlrest mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen, einen Niedrigalkylrest oder einen Niedrigalkylrest, der durch Cyan substituiert ist, bedeutet, in einem Mol-Verhältnis von etwa 1:16 bis 50:1, bezogen auf den Nickel-Komplex, vornimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Isomerisierung des 3-Pentennitrils in 4-Pentennitril den Nickel-Komplex zusammen mit einer Säure verwendet.
35
40
Die Anlagerung von Cyanwasserstoffsäure an Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen, die benachbart zu einer aktivierenden Gruppe, wie einer Nitril- oder einer Carboxy-Gruppe stehen, verläuft verhältnismäßig leicht. Die Anlagerung von Cyanwasserstoffsäure an nichtaktivierte Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen verläuft dagegen nur unter Schwierigkeiten, wenn überhaupt und erfordert normalerweise hohe Drücke von etwa 70 kg/cm2 oder mehr und Temperaturen im Bereich von 200 bis 400C. In der USA.-Patentschrift 2 571 099 wird eine Verbesserung dieser Technik beschrieben, wobei diese Verbesserung in der Verwendung von Nickelcarbonyi mit oder ohne Zusatz von tert.-Arylphosphinen oder -arsinen besteht.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß bei Verwendung von nichtkonjugierten Olefinen als Ausgangsverbindungen ein verhältnismäßig hoher Prozentsatz an unerwünschten polymeren Produkten entsteht. Außerdem ist dieses Verfahren nicht befriedigend für die Herstellung von Adipinsäuredinitril aus Pentennitrilen.
Aufgabe der Erfindung ist es, durch Anlagerung von Cyanwasserstoffsäure an 3-Pentennitril Adipinsäuredinitril in hohen Ausbeuten und unter milden Bedingungen zu erhalten. Dabei sollen nur geringe Mengen an Polymeren gebildet und nur sehr geringe Katalysatoren verbraucht werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Adipinsäuredinitril durch Anlagerung von Cyanwasserstoff an 3-Pentennitril bei —25 bis 2000C in Gegenwart eines nullwertigen Nickel-Komplexes der Struktur
A1
A* — Ni-A2
A3
worin A1, A2, A3 und A4 die Formel M (XYZ) haben, worin M P, As oder Sb und X, Y oder Z R oder OR bedeuten, worin R eine Alkyl- oder Aryl-Gruppe mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen darstellt, als Katalysator und eines Beschleunigers, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Umsetzung in Gegenwart eines Borans der Struktur B11Hn+4., in welcher )i eine ganze Zahl von 2 bis 10 oder BwH„+e, worin m eine ganze Zahl von 4 bis 10 bedeutet, oder einer Organobor-Verbindung der Formel B(RT3, worin R' H. einen Arylrest mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen, einen Niedrigalkylrest oder einen Niedrigalkylrest, der durch Cyan substituiert ist, bedeutet, in einem Molverhältms von etwa 1:16 bis 50:1, bezogen auf den Nickel-Komplex, vornimmt.
Ein besonderer Vorteil des Verfahrens gegenüber den früheren Verfahren ist in der verbesserten Lebensdauer des Katalysators tu sehen. Die Gesamtzahl an Cyclen (Molverhältnis des Produktes zu Katalysator) kann unter optimalen Bedingungen mehr als KX) betragen Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Beschleunigers werden auch verbesserte Ausbeuten und Umsetzungsmengen erzielt.
Die Katalysatoren sind Nickelverbindungen, von denen die meisten vorzugsweise frei von Kohlenmonoxid sind, die vorgebildet oder in situ hergestellt worden sein können und zu denen Nickelverbindungen gehören mit Liganden, wie Alkyl oder Aryl (beide können bis zu 18 Kohlenstoffatome enthalten). Phosphinen. Arsinen, Stibinen, Phosphiten. Arseniten, Stibiten und Mischungen davon.
Zur Isomerisierung von 3-Pentennitril in 4-Pentennitril wird der Nickelkomplex-Katalysator zusammen mit einer Säure verwendet, z. B. von Schwefelsäure in einer Menge von 1 Mol Säure pro Mol Nickel.
Eine bevorzugte Gruppe dieser Nickel-Verbindungen hat die allgemeine Formel
A1
A4 — Ni — A2
worin A1, A2, A3 und A4 neutrale Liganden sind, die gleich oder verschieden sein können. Als geeigneter Ligand für die Herstellung des Katalysators können hier alle Atome oder Moleküle genannt werden, die in der Lage sind, als ein sigma-pi-gebundener Partner in einer oder mehreren Koordinierungsbindungen zu fungieren. Im allgemeinen werden die neutralen Liganden bevorzugt, wie P(OR)3, worin R die nachfolgend angegebene Bedeutung hat. Solche Liganden werden in dem Buch »Advanced Inorganic Chemistry« von F. Albert Cotton und G. Wilkinson, veröffentlicht von Interscience Publishers, 1962, Library of
^onsress Catalog Karte Nr. 62-14818. insbesondere ufden S. 602 bis 606, bescririeben. A1, A2, A3 und AJ laben vorzugsweise die Struktur M(XYZ). worin <A P, As oder Sb bedeutet und worin X, Y und 2, die Jeich oder verschieden sein können, R oder OR ^deuten, worin R eine Alkyl- oder Aryl-Gruppe mit )iszu 18 Kohlenstoffatomen darstellt. JedesX, Y und 2 cann. soweit es möglich ist, zusammen verbunden werden. Eine besonders bevorzugte Klasse von [^'-Resten sind
und
worin X Cl, CCH3 oder CH-, bedeutet. Alle diese R'-Rcs!e können, soweit es möglich ist. miteinander verbunden sein. Die bevorzugten, neutralen Liaanden dieser Gruppe sind die Arylphosphite, wie Tnphenylphosphit. tris(m- und p-ChlorphenyU-phosphit. Trisim- und p-methoxyphenyl)-phosphh und Tris(m- und p-kresyD-piiosphit und deren Mischungen. Man nimnr. an. daß bei diesen Nickel-Komple\en wenigstens ein "IV des Nickels in nullwertigem Zustand vorhanden 1^'
Crt.eignete Methoden zur Herstellung dieser Nickel-Verhi düngen werden in der französischen Patentschni! 1 297 934 und der dazu äquivalenten l'SA,-Pat cn ι schrift 3 328 443 beschrieben. Andere Hersteil... !'«verfahren für diese Katalysatoren werden beschneien in J. Chatt und F. A. Hart. C'hem. Soc. Journal (London). S. 1378 bis 1389 (I960), und \on Lewi- S. Meriwether und Marilyn L. Fiene J. Arn Chem. Soc. 81. 42(X) bis 4209 Ü959|
Manchmal kann es vorteilhaft sein, in bezug auf den Nickel-Komplex einen Überschuß an bestimmten neutralen Liganden zu haben. Die bevorzugten überschüssigen Liganden sind die Arylphosphite. bei denen die An !gruppe bis zu 18 Kohlenstoffatomen enthält. Der überschüssige Ligand ist vorzugsweise in einem wenigstens 2molaren Überschuß, bezogen auf das anwesende Nickel anwesend. Dabei bedeutet hier ein !molarer Überschuß eines Liganden 2 Mol des Liganden über die Menge linaus, die erforderlich ist. um die Valenzen des anwesenden Nickels abzusättigen. 1st der verwendete Nickel-Katalysator beispielsweise Ni[P(OC6H5)S]4, so sind insgesamt 6 Mol tatsächlich in der Reaktionsmischung vorhanden. (4 die in dem angewendeten Nickel-Katalysator sind und 2 Mol im »Überschuß«). Die einzige Begrenzung für den überschüssigen Liganden ist praktischer Art. denn er kann sogar als Lösungsmittel verwendet werden. Die als im Überschuß verwendeten Liganden bevorzugten Triarylphosphite sind Triphenylphosphit, Tris(m- und p-methoxyphenyl)-phosphit und Trisim- und p-kresyl)-phosphit und deren Mischungen.
Der überschüssige Ligand wird im allgemeinen angewendet, um die Verteilung des Produktes zu kontrollieren, das heißt um die Menge der gebildeten Nebenprodukte zu vermindern und die Lebensdauer des Katalysators zu erhöhen. Der im Überschuß verwendete Ligand kann gleich oder verschieden von dem Liganden sein, der in dem dem Reaktor zugeführten Nickel der Nickel-Verbindung gebunden ist.
Es gibt verschiedene Herstellungsarten für die in situ- f>s Herstellung der Nickel-Verbindungen. Man kann beispielsweise zu der Reaktionsmischung Nickelcarbonyl und einen der vorstehend genannten neutralen Liganden (der anders als Kohlenmonoxid ist) zufügen. Es ist vorteilhaft zu warten, bis die Entwicklung von Kohlenmonoxid aufgehört hat, bevor man den Katalysator verwendet Im allgemeinen werden alle 4 Mole CO durch einen anderen Liganden, wie Triphenylphcsphit, ersetzt. Nach einer anderen Methode gibt man den neutralen Liganden (wie vorstehend definiert), eine Nickel(II(-Verbindung, wie ein Nickelhalogenide z. B. NiCl2 oder Bis(acetylacetonat)-nickel(II) und eine Quelle für Hydrid-Ionen zusammen. Geeignete Quellen für H"-Ionen sind Verbindungen der Struktur MTJBH4L, H2 und MHx. worin M' ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall bedeutet und X eine Zahl, die der Valenz des Metalls entspricht. Nach einer dritten Methode gibt man Dicyclopentadienyl-Nickel und einen neutralen Liganden, wie P(OR)3, worin R einen Arylrest bedeutet, zu der Reaktionsmischung. In allen Fällen wird der Katalysator unter den nachfolgend beschriebenen Bedingungen für die Hydrocyanierungsreaktion (Anlagerung von Cyanwasserstoffsäure) gebildeUund man braucht keine besonderen Temperaturen oder Drücke zu beachten.
Die durch die Erfindung erzielte Verbesserung besieht in dei Verwendung eines Beschleunigers zur Aktivierung des Katalysators. Im allgemeinen wird der Beschleuniger aus der Klasse ausgewählt, die aus Organobor-Verbindungen der Struktur B(R I, und den Eoran.^n besteht. Die bevorzugten Borane haben die Formel B„H„i4. worin η eine ganze Zahl von 2 bis 10 bedeutet, oder BmHm+b, worin m eine ganze Zahl von 4 bis 10 bedeutet. Hat die Bor-Verbindung die Struktur B(R)3. so ist R' Wasserstoff, ein Arvlrest mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen, ein Niedrigalkyl-Rest mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen oder ein Niedrigalk) 1-Rest mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen, der durch eine C\anogruppe substituiert ist. Man bevorzugt einen Rest, bei dem R' Phenyl oder ein durch einen elekironegativen Rest substituiertes Phenyl bedeutet. Die bevorzugten Glieder dieser Klasse von R-Resten haben die Struktur
__ Q
worin Q -H, -F, oder CF, bedeutet. Der Beschleuniger wirkt, indem er die Anzahl der Cyclen verbessert und in einigen Fällen auch die Ausbeute und die Umsetzungsgeschwindigkeit. Dies kommt besonders deutlich bei der Anlagerung von Cyanwasserstoffsäure an 3- oder 4-Penten-nitril unter Bildung von Adipinsäuredinitril zum Ausdruck. Die Menge des verwendeten Beschleunigers kann variieren von einem Mol-Verhältnis des Beschleunigers zum KataUsator von 1:16 bis 50:1. Der Beschleuniger kann nach verschiedenen Methoden zugefügt werden. Während wenigstens ein Teil des Beschleunigers zu der Reaktionsmischung bei Beginn der Umsetzung zugeführt werden soll, können weitere Mengen zu jedem Zeitpunkt während der Umsetzung zugefügt werden.
Man hat festgestellt, daß sich wenigstens ein Teil des zugefügten Bor-Bcschlcunigcrs mit einer Lewis-Base, die in der Reaktionsmischung vorhanden ist assoziiert. Diese Art der /wischenreaktion wird ir »Inorganic Chemistry, an Advanced Textbook«, ver öffentlicht von John Wilej & Sons. Inc.. 11952] Library of Congress Catalog Karte Nr. 52-74S7 insbesondere auf den S. 780 und 781. diskutiert. De;
Beschleuniger kann sogar als vorgebildeter Komplex der Bor-Verbindung und einem neutralen Liganden, wie (C6H5O)3PBH3 zugeführt werden.
Die Hydrocyanierungs-Reaküon wird durchgeführt, indem man den Reaktor mit allen Reaktanten füllt oder vorzugsweise indem man den Reaktor mit dem Katalysator oder den Katalysator-Verbindungen, der äthylenisch ungesättigten organischen Verbindung, dem Beschleuniger und irgendeinem Lösungsmittel, das verwendet wird, füllt und die gasförmige Cyan- ι ο wasserstoffsäure über die Oberfläche der Reaktionsmischung oder durch die genannte Reaktionsmischung leitet. Nach einer anderen Verfahrensweise wird der Reaktor mit dem Katalysator. Beschleuniger, der Cyanwasserstoffsäure und irgendeinem angewendeten Lösungsmittel gefüllt, und dann wird die ungesättigte Verbindung langsam zu der Reaktionsmischung zugefügt Das Mol-Verhältnis der ungesättigten Verbindung zum Katalysator variiert im allgemeinen von etwa 10:1 bis 2000:1. Bei einer kontinuierlichen Verfahrensweise kann ein viel höherer Anteil an Katalysator als 1:5 der älhvlenisch ungesättigten organischen Verbindung zum Kataljsator dem Reaktor zugeführt werden
Das Reaktionsgemisch wird vorzugsweise bewegt. z. B. durch Rühren oder Schütteln. Das Cyanwasserstoffsäure-Anlagerungsprodukt kann nach üblichen Methoden, z. B. durch Destillation, gewonnen werden. Die Umsetzung kann absatzweise oder kontinuierlich durchgeführt werden.
Man kann die Anlagerung der C\anwassersloffsäure mit oder ohne ein Lösungsmittel durchführen Das Lösungsmittel soll bei der Reaktionsteniperatur und dem Reaktionsdruck flüssig sein und gegen die ungesättigte Verbindung und den Katalysator inert. Solche Lösungsmittel sind im allgemeinen Kohlenwasserstoffe, wie Benzol oder Xylol, oder Nitrile, wie Acetonitril oder Benzonitril. In vielen Fällen kann der Ligand als Lösungsmittel dienen.
Falls gewünscht, können Äther zu der Reaktionsmischung zugefügt werden. Diese Äther bewirken eine verbesserte Ausbeute und im allgemeinen höhere Cyclen. vorzugsweise bei der Herstellung von Adipinsäuredinitril aus 3-Penten-nitril odei 4-Penten-nilrü.
Dieser Einfluß ist im allgemeinen am größten bei Temperaturen von etwa 20 bis 75°C. Bis zu 75 Volumprozent Äther können, bezogen auf die gesamte Reaktionsmischung, verwendet werden. Bevorzugte Äther sind cyclische oder acyclische, die 1 bis 5 Ätherbindungen zwischen Niedrigalkylen-Resten oder -arylen-Resten enthalten können und die im Falle der acyclischen Äther mit Niedrigalkyl-Gruppen endverschlossen sind. Bevorzugte Äther sind Dioxan, Trioxan.
CH3-O- CH2CH2 — O — CH3,
CH3 — O — CH2CH2 — O — CH2CH2 — O - CH3.
o-Dimethoxybenzol oder Tetrahydrofuran.
Die genaue bevorzugte Temperatur hängt von dem jeweils verwendeten Katalysator ab, der jeweiligen verwendeten äthylenisch ungesättigten Verbindung und der gewünschten Umsetzungsgeschwindigkeit. Im allgemeinen werden Temperaturen zwischen -25 bis 2000C angewendet, wobei 0 bis 150° C bevorzugt werden. f>5
Zur Durchführung der Erfindung ist Atmosphärendruck ausreichend, und darum werden Drücke von 0,05 bis 10 Atmosphären bevorzugt. Falls gewünscht.
können Drücke von 0,05 bis 100 Atmosphären ange-WCdS erfuidungsgemäß hergestellten Nitrile sind als chemische Zwischenprodukte geeignet. So kann man Adipinsäuredinitril als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Hexamethylendiamin verwenden, welches wiederum bei der Herstellung von Polyhexamethylenadipamid verwendet wird, einem technisrhen Polyamid das zur Herstellung von Fasern, Fiimen und Formteilen verwendet wird Andere Nitrile können verwendet werden zur Herstellung der entsprechenden Säuren und Amine, welche übliche Handelsprodukte
S1IFalls nicht anders angegeben, sind alle in den Beispielen genannten Prozentangaben Gewichtsprozente.
Beispiel 1
Ein 50-ml-Dreihals-Rundkolben, der mit einem wassergekühlten Rückflußkühler, der mit einer Trockeneisfalle versehen ist, einem Einlaß und einem Maenetrührer ausgerüstet ist, wird in ein (Tibad eetaucht, welches auf 80 C gehalten wird, i-ui mit Stickstoff gespült. In den Kolben werden 0,65 g (0 0005MoI) Ni[P(OC6H5J3]*, 0.242 g (0,(VUMoI) B(C H )3 "1Og (0.248 Mol) 3-Penten-nitril um; 3,0 g (0 0Γ Mol) P(OC6Hs)3 gefüllt. Man läßt mit einer Geschwindigkeit von 15 ml pro Minute einei. Mickstoffstrom durch flüssige CyanwasserstofTsäurc ρ den, die sich in einem 20-ml-Kolben. der mit einem i:\sbad gekühlt wird, befindet. Die erhaltene Gasm^xhung wird dann über die Oberfläche der Reaktionsmis-hung in dem Kolben geleitet. Nach 5 Stunden und .-.· Minuten wird die Reaktion abgebrochen.
Durch gaschromatographische Analyse stellt man fest, daß von den hergestellten Dicyanbutaner. 94% Adipinsäuredinitril ist. Die Anzahl der Cyclen \ Mol-Verhältnis des hergestellten Dicyanbutans zum mgeführten Nickel-Katalysator) beträgt 87.
Beispiel 2
Ein 50-ml-Dreihals-Rundkolben. der mit einem wassergekühlten Rückflußkühler, verbunden mit einer Trockeneisfalle, einem Einlaß und einem Magnetrührer ausgerüstet ist, wird in ein ölbad, das bei 8O0C gehalten wird, getaucht und mit Stickstoff gespült. In den Kolben gibt man 0,325 g (0,00025 Mol) Ni[P(OC6H5)3]4.0,206 g (0,0005 Mol)
B-K
3,1g (0,01 Mol) P(OC6Hs)3 und 20 g (0,25 Mol) 3-Penten-nitril. Man läßt einen Stickstoffstrom durch 11,9 ml flüssige Cyanwasserstoffsäure, die sich in einem 20-ml-Kolben, der mit einem Eisbad gekühlt ist. befindet, durchperlen. Die erhaltene Gasmischung wird über die Oberfläche der Reaktionsmischung in dem Kolben geleitet. Nach 6 Stunden und 45 Minuten wird die Reaktion abgebrochen. Die gesamte dem Kolben zugeführte Menge an Cyanwasserstoffsäure beträgt 1,5 ml (gemessen in flüssiger Form bei 00C).
Durch gaschromatographische Analyse stellt man fest, daß von den hergestellten Dicyanbutanen 78,5% Adipinsäuredinitril ist. Die Anzahl der Cyclen (Mol-Verhältnis von hergestellten Dicyanbutanen zu dem zugeführten Nickel-Katalysator) ist 103.
Beispiel 3
Ein 50-ml-Dreihals-Rundkolben, der mit einem mit Wasser gekühlten Rückflußkühler, welcher mit einer Trockeneisfalle verbunden ist, einem Einlaß und einem Magnetrührer ausgerüstet ist, wird in ein auf 600C gehaltenes ölbad getaucht und mit Stickstoff gespült. In den Kolben gibt man 0,325 g (0,00025 Mol) Ni[P(OC6H5)J]4,0,206 g (0,0005 Mol)
CF3
iS
3,1 g (0,01 Mol) P(OC6Hs)3 und 20 g (0,25 Mol) 3-Penten-nitril. Ein Stickstoffstrom wird durch 11,0 ml flüssige Cyanwasserstoffsäure, die sich in einem 20-ml-Kolben, der mit einem Eisbad gekühlt ist, befindet, durchgeperlt. Die erhaltene Gasmischung wird über die Oberfläche der Reaktionsmischung in dem Kolben geleitet. Nach 6 Stunden und 35 Minuten wird die Reaktion abgebrochen. Die gesamte, dem Kolben zugeführte Menge an Cyanwasserstoflsäure beträgt 1.8 ml (gemessen in flüssiger Form bei 0r C).
Durch gaschromatographische Analyse stellt man fest, daß 75,3% der hergestellten Dicyanbutane Adipinsäuredinitril ist. Die Anzahl der Cyclen (Mol-Verhältnis von hergestellten Cyanbutanen zu zugeführtem Nickel-Katalysator) ist 83.
Beispiel 4
Ein 50-ml-Dreihals-Rundkolben, der mit einem wassergekühlten Rückflußkühler, verbunden mit einer Trockeneisfalle, einem Einlaß, einem Thermometer und einem Magnetrührer ausgerüstet ist. wird in ein ölbad, das bei 803C gehalten wird, getaucht und mit Stickstoff gespült. In den Kolben gibt man 0,650 ε (0.0005 Mol) Ni[P(OC6H5)3]4,0,82 g (0,002 Mol)
40
45
3.1 g (0,01 Mol) P(OC6Hs)3 und 20,0 g (0.25 Moi) 3-Penten-nitril. Man läßt gasförmigen Stickstoff durch flüssige Cyanwasserstoffsäure. die sich in einem 20-mi-Kolben. der in einem Eisbad gekühlt wird, befindet, durchperlen. Die erhaltene Gasmischung wird über die Oberfläche der Reaktionsmischung in dem Kolben geleitet; nach 5 Stunden wird die Reaktion abgebrochen.
Durch gaschromatographische Analyse stellt man fest daß 78% der hergestellten Dicyanbatane Adipinsäuredinitril ist Die Anzahl der Cyclen (Mol-Verhältnis von hergestellten Dicyanbutanen zu zugeführtem Katalysator) ist 128.
60
Beispiel 5
Ein 50-ml-Dreihals-Rundkolben, der mit einem wassergekühlten Rückflußkühler, verbunden mit einer Trockeneisfalle, einem Einlaß, einem Thermometer und einem Magnetrührer ausgerüstet ist wird in ein ölbad, das bei ^O C gehalten wird, getaucht und mit Stickstoff gespült. In den Kolben gibt man 0,650 g (0,0005 Mol) Ni[P(OC6Hj)3I1, 0,512 g (0,001 Mol)
F \
3,1g (0,01 Mol) P(OC6Hs)3 und 20 g (0,25 Mol) 3-Penten-nitril. Man läßt einen Strom von gasförmigem Stickstoffdurch 11,6 ml flüssige Cyanwasserstoffsäure in einem 20-ml-Kolben, der mit einem Eisbad gekühlt wird, durchperlen. Die erhaltene Gasmischung wird über die Oberfläche der Reaktionsmischung in dem Kolben geleitet. Nach 23 Stunden und 30 Minuten wird die Reaktion abgebrochen. Beim Abbrach ist die gesamte Cyanwasserstoffsäure in dem Kolben der Reaktionsmischung in dem Kolben zugeführt worden.
Durch gaschromatographische Analyse stellt man fest, daß 74% der hergestellten Dicyanbutane Adipinsäuredinitril ist Die Anzahl der Cyclen (Mol-Verhältnis von hergestellten Dicyanbutanen zu zugeführtem Katalysator) ist 132.
Beispiel 6
Ein 50-ml-Dreihals-Rundkolben. der mit einem wassergekühlten Rückflußkühler, verbunden mit einer Trockeneisfalle, einem Einlaß, einem Thermometer und einem Magnetrührer ausgerüstet ist, wird in ein ölbad, das bei 115r C gehalten wird, getaucht und mit Stickstoff gespült. In den Kolben gibt man 1.3 g (0.001 Mol) Ni[P(OQHs)3]4, 0,98 g (0,01 Mol) B(C2Hs)3, 3,10 g (0,01 Mol) P(OQH5)-, und 16.2 g (0,2 Mol) 3-Penten-nitril. Man läßt einen Stickstoffstrom durch 16 ml flüssige Cyanwasserstoffsäure. die sich in einem in einem Eisbad gekühlten 20-ml-Kolben befindet durch perlen. Die erhaltene Gasmischung wird über die Oberfläche der Reaktionsmischung in dem Kolben geleitet Die Geschwindigkeit des Stickst offgases wird auf 20 ml Stickstoffgas pro Minute reguiieri. Nach 4 Stunden wird die Reaktion abgebrochen.
Durch gaschromatographische Analyse stellt man fest daß von den in Dicy anobutane überführten 3-Penten-nitril 86% Adipinsäuredinitril, 13,2% 2-Methylghnarsäurenitrü und 1,04% Äthylsuccin-nitril sind Die Anzahl der Cyclen (Mol-Verhältnis von hergestelltem Dicyanbutanen zu zugeführtem Katalysator) ist 38.
Beispiel 7
Ein 50-ml-Dreihals-Rundkolben, der mit einem wassergekühlten Rückflußkühler, verbunden mit einer Trockeneisfalle, einem Einlaß, einem Thermometer und einem Magnetrührer ausgerüstet ist wird in ein ölbad, das bei 120c C gehalten wird, getaucht und mit Stickstoff gespült. In den Kolben gibt man 16Ja (0.2 Mol) 3-Penten-nitriL Ug (0,001 Mol) Ni[P(OQH,(J]4,1.7 g (0,01 Mol) B(C4H9J3 und 3,1 g (0.01 Mol) P(OQH5J3. Einen Stickstoffstrom läßt
309530'527
man durch Cyanwasserstoffsäure. die sich in einem mit einem Eisbad gekühlten 20-ml-Kolben befindet, durchperlen. Die erhaltene Gasmischung wird über die Oberfläche der Reaktionsmischung in dem Kolben geleitet. Die Reaktion wird nach 7 Stunden und 15 Minuten abgebrochen.
Durch gaschromatographische Analyse stellt man fest, daß von den hergestellten Dicyanbutanen 85,5% Adipinsäuredinitril ist. Die Anzahl der Cyclen (Mol-Verhältnis von hergestellten Dicyanbutanen zu züge- <o führtem Katalysator) ist 37.
10
StickstofTstrom durch flüssige Cyanwasserstoffsäure, die sich in einem mit einem Eisbad gekühlten Kolben befindet, durchperlen. Die erhaltene Gasmischung wird über die Oberfläche der Reaktionsmischung in dem Kolben geleitet. Sobald die Umsetzung aufzuhören scheint, wird sie abgebrochen.
Durch gaschromatographische Analyse stellt man fest, daß von den hergestellten Dicyanbutanen 94% Adipinsäuredinitril ist. Die Anzahl der Cyclen (Mol-Verhältnis von hergestellten Dicyanbutanen /u zugeführtem Katalysator) ist 23.
Beispiel 8
15
Ein 50-ml-Dreihals-Rundkolben, der mit einem mit Wasser gekühlten Rückflußkühler, verbunden mit einer Trockeneisfalle, einem Einlaß, einem Thermometer und einem Magnetrührer ausgerüstet ist, wird in einem Eisbad gekühlt und mit Stickstoff gespült. In den Kolben gibt man 4,98 g (0,00383 Mol) Ni[P(OC6H5)3]4. 10,13 g P(OChH5)3 und 2O.O7g 3-Penten-nitril. Durch die gerührte Mischung leitet man bei 4 bis 80C und einer Geschwindigkeit von 5 ml pro Minute 12 Minuten Diboran ein. Den Kolben läßt man dann auf Raumtemperatur erwärmen und setzt ihn anschließend in ein Ölbad von 112 C, das dann bei 111 bis 125 C gehalten wird. Man läßt gasförmigen Stickstoff in einer Menge von 20 ml pro Minute durch flüssige Cyanwasserstoffsäure, die sich in einem 20-ml-Kolben, der in einem Eisbad gekühlt wird, befindet, durchperlen. Die erhaltene Gasmisebung wird über die Oberfläche der Reaktionsmischung in den Kolben geleitet. Nach 4 Stunden sind 7 ml (gemessen in flüssiger Form bei 0 C) in den 35 einen Kolben geleitet worden,und man bricht die Reaktion ab. Der Kolben wird mit Stickstoffgas gefüllt und über ein Wochenende bei Raumtemperatur stehengelassen.
Beispiel 10
Ein 50-ml-Dreihals-Rundkolben, der mit einem mit einer Trockeneisfalle versehenen Rückflußkühler, einem Einlaß, einem Thermometer und einem M;ignetrührer ausgerüstet ist, wird in ein Ölbad getaucht, das bei 8O0C gehalten wird und mit Stickstoff gespült. In den Kolben gibt man 0,650 g (0.005 Mol) I5 )3]4,0,368 g (0,001 Mol)
3,1g (0.01 Mol) P(OC6Hs)3 und 20.0 g (0.25MoI) 3-Penten-nitril. Man läßt einen gasförmigen Stickstoffstrom durch flüssige Cyanwasserstoff sä ure durch 20-ml-Kolben, der in einem Eisbad gekühlt wird, hindurchperlen. Die erhaltene Gasmischung wird über die Oberfläche der Reaktionsmischung in dem Kolben geleitet. Nach 4 oder 5 Stunden scheint die Reaktion vollständig zu sein. Nach 3d Stunden
Anschließend wird das ölbad wieder auf 111 bis 125 C
erhitzt.und der gasformige Stickstoff Cyanwasserstoff- 40 wird die Reaktion abgebrochen.
säure-Strom wird in derselben Geschwindigkeit wei- Durch gaschromatographische Analyse steiU man
tere 2 Stunden und 45 Minuten zugeführt: anschlie- r— J" ---- J * - "- ~- -·--- 7Q0"
ßend wird die Reaktion abgebrochen.
Durch gaschromatographische Analyse stellt man fest, daß 68% des 3-Penten-nitrils in Dinitrile umgewandelt worden sind und daß von dem so umgewandelten 3-Penten-nitril 88.3° 0 Adipinsäuredinitril, 9.9% 2-Methylglutarnitril und 1.9% Äthylsuccin-nitril sind. Die Anzahl der Cyclen (Mol-Verhältnis der hergestellten Dicyanbutane zu dem zugeführten Katahsator) ist 44.
fest, daß von den hergestellten Dicyanbutanen 79° Adipinsäuredinitril ist. Die Anzahl der Cyclen I.Mol-Verhältnis von hergestellten Dicyanbutanen zu zugeführtem Katalysator) ist 29.
Beispiel 9 Beispiel 11
5° Ein 50-ml-Dreihals-Rundkolben, der mit einem mit einer Trockeneisfalle versehenen Rückflußkühler. einem Einlaß, einem Thermometer und einem Magnetrührer ausgerüstet ist wird in ein Ölbad getaucht das
bei 80 C gehalten wird und mit Stickstoff gespült In den Kolben gibt man 0650 g (0,0005 Mol] Ni[P(OC6Hs)3I1,0,242 g (0,001 Mol) B(C6H,)3. 3.1 g (0,01 Mol) P(OC6Hs)3,5,4 g Veratrol (1,2-Dimethoxy· benzol) und 15 g 3-Penten-nitriL Man läßt einen gas-
Ein 50-ml-Dreihals-Rundkolben. der mit einem mit einer Trockeneisfalle versehenen Rückflußkühler ausgerüstet ist, wird in ein ölbad von 40 C getaucht und mit Stickstoff gespült In den Kolben werden 0,430 g
(0,0003 Mol) Ni[P(OC6Hs)3I;,0,131 g (0,0003 Mol) 60 förmigen Stickstoffstrom durch flüssige Cyanwasserstoffsäure, die sich in einem 20-ml-Kolben in einen Eisbad befindet, durchperlen. Die erhaltene Gas mischung wird über die Oberfläche der Reaktion* mischung in den Kolben geleitet Nach 22 Stund« 65 wird die Reaktion abgebrochen.
Durch gaschromatographische Analyse stellt mai
1.0 ε (0,003 Mol) P(OC6H5CH3I3 und 20 g (0,25 Mol) fest, daß von den hergestellten Dicyanbutanen 95.5°/ 3-Penten-nitril gegeben. Man läßt einen gasförmigen Adipinsäuredinitril ist Die Anzahl der Cyclen ist 64
Beispiel 12
12
Ein 50-ml-Dreihals-Rundkolben, der mit einem mit Wasser gekühlten Rückflußkühler, verbunden mit s einer Trockeneisfalle, einem Einlaß und einem Magnetrührer ausgerüstet ist, wird in ein bei 120°C gehaltenes Ölbad getaucht. Der Kolben wird mit Stickstoff gespült, und dann werden 1,26 g Ni[P(OC6H5)3]4, 1,56 g (C6Hj)3PBH3, 9,3 g P(OC6H5)3 und 20 g 3-Pentcn-nitril hinzugegeben. Man läßt einen Stickstoffstrom durch flüssige Cyanwasserstoffsäure, die sich in einem mit einem Eisbad gekühlten 20-ml-Kolben befindet, durchperlen. Die erhaltene Gasmischung wird über die Oberfläche der Reaktionsmischung in dem Kolben geleitet. Nach 6 Stunden wird die Reaktion abgebrochen.
Durch gaschromatographische Analyse stellt man fest, daß von den hergestellten Dicyanbutanen 88,0% Adipinsäuredinitril ist. Die Anzahl der Cyden (Mol- 2η Verhältnis der hergestellten Dicyanbutane zu zugeführtem Nickel-Katalysator) ist 76.
Beispiel
0,0005
0,00025
0,00025
0,0005
0,0005
0,001
0,001
0,00383
0,0003
0,0005
0,0005
0,00074
Molverhältnis von hergestelltem C-Dinitrilen zu eingesetztem Nickel
87
103
83
128
132
38
37
44
23
29
64
76
Mol eingesetztes 3-Pentennitril
0,248
0,25
0.25
0,25
0,25
0,20
0,20
0,25
0,25
0,25
0,19
0,25
Ausbeute ai Q-Dinitrile
17,5 12,3 8,3 25,6 26,4 19,0 18,5 68.0 30,3 58,0 16,9 22,5

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Adipinsäuredinitril durch Anlagerung von Cyanwasserstoff an 3-PentennitriI bei -25 bis 2000C in Gegenwart eines nullwertigen Nickel-Komplexes der Struktur
A!
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