DE1807087A1 - Olefin hydrocyanation - Google Patents
Olefin hydrocyanationInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Anlagerung von Cyanwasserstoff an Oleffine Es ist bekannt, dass die Addition von Cyanwasserstoff an Doppelbindungen, die einer aktivierenden Gruppe, wie beispielsweise einer Nitril- oder einer Acyloxygruppe, benachbart sind, leicht vor sich geht. Demgegenüber erfolgt die Addition von Cyanwasserstoff an nicht-aktivierte Doppelbindungen nur unter Schwierigkeiten, sofern sie Überhaupt vor sich geht, und erfordert normalerweise hohe Drücke von ungefähr 70 kg/cm2 (1000 psi) oder darüber und hohe Temperaturen zwischen 200 und 400 °C. Process for the addition of hydrogen cyanide to olefins It is known that the addition of hydrogen cyanide to double bonds, an activating one Group, such as a nitrile or an acyloxy group, are adjacent, is easy to do. In contrast, hydrogen cyanide is added to non-activated ones Double bonds only with difficulty, if they happen at all, and typically requires high pressures of about 70 kg / cm2 (1000 psi) or greater and high temperatures between 200 and 400 ° C.
In der USA-Patantachrift 2 666 748 wird eine Verfahrensweise beschrieben, bei welcher Kobaltoarbonyl mit oder ohne Zusats eines tertiären Arylphosphin@ oder -arsins verwendet wird. Diesern Verfahren haftet der Nachteil an, dass ein relativ hoher Prozentsatz an unerwünschten polymeren Produkten erhalten wird, sofern monoolefinis che Ausgangsmaterialien. eingesetzt werden.US Pat. No. 2,666,748 describes a procedure in which cobalt carbonyl with or without the addition of a tertiary arylphosphine @ or -arsins is used. These methods have the disadvantage that a relative high percentage of undesirable polymeric products is obtained, provided monoolefinic starting materials. can be used.
Darüberhinaus verläuft dieses Verfahren nicht zufriedenstellend bei der Herstellung von Adiponitril aus 3- oder 4-Pentennitril.In addition, this process does not work satisfactorily the production of adiponitrile from 3- or 4-pentenenitrile.
Die selektive Bildung von 4-Pentennitril aus 3-Pentennitril ohne die Bildung des thermodynamisch stabileren 2-Pentennitrils ist bisher nicht bekannt geworden.The selective formation of 4-pentenenitrile from 3-pentenenitrile without the Formation of the thermodynamically more stable 2-pentenenitrile is not yet known become.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren oder eine Stufe irk einem Verfahren, durch welche Nitrile oder Dinitrile aus Olefinen in hohen Ausbeuten unter milden Bedingungen bei minimaler Polymerisatbildung hergestellt werden können.The present invention provides a method or step irk a process by which nitriles or dinitriles are obtained from olefins in high yields can be prepared under mild conditions with minimal polymer formation.
Des erfindungsgemässe Verfahren ist gans allgemein auf ungesättigte Verbindungen mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen anwendbar, die wenigstens eine aliphatische Kohlenstoff/Kohlenstoff-Doppelbindung haben. Butadien, 3-Pentennitril, 4-Pentennitril und 2-Methyl-3-butennitril sind besonders bevorzugt Zu geeigneten ungesättigten Verbindungen sind Monoolefine sowie Monoolefine zu zMhlen die mit Gruppen substituiert sind, welche den Katalysator nicht angreifen, wie die Cyano-, Aldehyd-, Ester- und Ketogruppe.The inventive method is generally based on unsaturated Compounds with 2 to 20 carbon atoms applicable, the at least one aliphatic Have carbon / carbon double bond. Butadiene, 3-pentenenitrile, 4-pentenenitrile and 2-methyl-3-butenenitrile are particularly preferred to suitable unsaturated ones Compounds are monoolefins as well as monoolefins to be counted those substituted with groups are that do not attack the catalyst, such as the cyano, aldehyde, ester and Keto group.
Zu diesen ungesättigten Verbindungen gehören Diolefine, wie Butadien, Monoolefine mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie Äthylen, Propylen, Buten-1, Penten-2 oder Hexen-2 und substituierte Verbindungen, wie Styrol, 3-Pentennitril und 4-Pentennitril Das Verfahren ist besonders vorteilhaft bei der Herstellung von 2-Methyl-glutarnitril aus 2-Methyl-3-butennitril.These unsaturated compounds include diolefins such as butadiene, Monoolefins with 2 to 20 carbon atoms, such as ethylene, propylene, butene-1, pentene-2 or hexene-2 and substituted compounds such as styrene, 3-pentenenitrile and 4-pentenenitrile The process is particularly advantageous in the production of 2-methyl-glutaronitrile from 2-methyl-3-butenenitrile.
Bei einer bevorzugten Verfahrensweise der vorliegenden Erfindung, in welcher Adiponitril aus 3-Pentennitrilen oder 2-Methyl-3-butennitril gebildet wird, verläuft die Umsetzung in mehreren Stufen. In der ersten Stufe findet die Isomerisierung von 2-Methyl-3-butennitril zu 3-Pentennitril statt. Bei der nächsten Stufe findet die Isconerisierung von 3-Pentennitril in 4-Pentennitril statt under daran schliesst sich die letzte Stufe an, bei welcher Cyanwasserstoff an 4-Pentennitril unter Bildung von Adiponitril addiert wird. Bei diesem Verfren können die 3-Pentennitrile und 2-Methyl-3-butennitril durch Hydrooyanisrung von Butadien erhalten werden.In a preferred procedure of the present invention, in which adiponitrile is formed from 3-pentenenitriles or 2-methyl-3-butenenitrile implementation takes place in several stages. In the first stage, the Isomerization of 2-methyl-3-butenenitrile to 3-pentenenitrile takes place. At the next step finds the isconerization of 3-pentenenitrile in 4-pentenenitrile instead of under this, the last stage follows, in which hydrogen cyanide is added to 4-pentenenitrile to form adiponitrile. With this frenzy can the 3-pentenenitrile and 2-methyl-3-butenenitrile by Hydrooyanisrung of Butadiene can be obtained.
Die Isonerisierungsstufe wird katalysiart durch Kobelt- oder Rhodiumverbindungen mit einer Wertigkeit von weniger als +2, im allgemsinen mit einer effektiven Wertigkeit in dam System von 0,25 bis 1,75 und den nachfolgend genannten Kobalt- oder Rhodiumverbindungen für die Katalysierung der Hydrocyanierungestufe.The isoneration stage is catalyzed by cobelt or rhodium compounds with a value of less than +2, in general with an effective value in the system from 0.25 to 1.75 and the cobalt or rhodium compounds mentioned below for catalyzing the hydrocyanation stage.
Die Katalysatoren für die Hydrocyanierungestufe sind Kobaltoder. Rhodiumverbindungen, von denen angetcommen wird, dase wenigstens ein Teil des Kobalts oder Rhodiums eine Wertigkait von +1 hat. Solche Katalysatoren könne leicht hergestellt werden aus üblichen Kobalt- oder Rhodiumverhindungen, in denen das Kobalt oder Rhodium eine Wertigkeit von -1 hat, w@@ HCO[P(C6H5)3]4 oder HCo[POC6H5)3]4; oder Wertigkeit 0 hat, wie CO2(CO)6[POC6H5)3]2; oder die Wertigkeit 2, wie CoCl2 oder die Wertigkeit 3, wie RhCl3, indem men eine solche Verbindung mit einer auareichenden menge eines Oxydations- oder Reduktionumittels behandelt, um die Durchschnitts- oder effektive Wertigkeit des Kobalts oder Rhodium@@ auf unterhalb +2 zu bringen, im allgemeinen aur den Bereich von +0,25 his +1,75 und vorzugsweise in den Bereich von +0,75 bis +1,25. Das Kobalt oder Rhodium kann in das Katalysatorsystem eingebracht werden in vielen Formen, einechliesslich Koordinationsverbindungen des Kobalts oder Rhodiums oder Salzen des Kobalts oder Rhodiums. Geeignete Koordinationsverbindungen können das Kobalt oder Rhodium mit einer niedrigen Wertigkeit zusammen mit einem Sigma/pi-Bindungsliganden enthalten. Die Verbindung wird dann durch übliche Methoden oxydiert, beispielsweise mit Risen(III)-chlorid unter Bildung eines Katalysators der allgeneinen Formel L3MX, worin M Co oder Rh, X ein Anion und L einen noutralen Liganden bedeuten. Alle Atome oder Moleküle, die als sign@/pi-gebundene Partner in einer oder nehreren Koordinationsbindungen fungieren können, sind als Liganden L brauchbar. Eine Beschreibung solcher Liganden kann in den Buch "Advanced Inorganic Chemistry" von F. Albert Cotton und G.The catalysts for the hydrocyanation stage are cobalt or. Rhodium compounds, of which it is believed that at least a portion of the cobalt or rhodium is one Has a value of +1. Such catalysts can easily be made from usual cobalt or rhodium compounds, in which the cobalt or rhodium is a Has valence of -1, w @@ HCO [P (C6H5) 3] 4 or HCo [POC6H5) 3] 4; or valence 0 has, such as CO2 (CO) 6 [POC6H5) 3] 2; or the valence 2, such as CoCl2 or the valence 3, like RhCl3, by adding such a compound with a sufficient amount of a Oxidizing or reducing agents treated to the average or effective Bringing the valence of cobalt or rhodium @@ below +2, in general only in the range from +0.25 to +1.75 and preferably in the range from +0.75 to +1.25. The cobalt or rhodium can be introduced into the catalyst system in many forms, including coordination compounds of cobalt or rhodium or salts of cobalt or rhodium. Suitable coordination compounds can the low valence cobalt or rhodium along with a sigma / pi binding ligand contain. The connection will then oxidized by common methods, for example with iron (III) chloride with the formation of a general-purpose catalyst Formula L3MX, in which M is Co or Rh, X is an anion and L is a neutral ligand. All atoms or molecules that act as sign @ / pi-bound partners in one or more Coordination bonds can function as ligands L are useful. A description such ligands can be found in the book "Advanced Inorganic Chemistry" by F. Albert Cotton and G.
Wilkinson, veröffentlicht von Interscience Publishers, einer Abteilung von John Wiley & Sons, 1962, Katalogkarte der Kongressbücherei Nr. 62-14818, besonders auf den Seiten 602 bis 606, gefunden werden. Bevorzugt verwendete Liganden haben die Formel Z3M', worin Z und M' die obenangegebene Bedeutung haben. Wilkinson, published by Interscience Publishers, a division by John Wiley & Sons, 1962, Library of Congress Catalog Card No. 62-14818, particularly on pages 602-606. Preferred ligands used have the formula Z3M ', where Z and M' have the meanings given above.
In den Fällen, in denen das Kohalt oder Rhodium dem System als Salx zugeführt warden oder als ein +2- oder +3-wertiger Komplex ist es im allgemeinen erforderlich, ein Reduktionsmittel zu verwenden. Gesignate Reduktionsmittel hierfür zind Metalle, die ausreichend elektronegativ sind, um Kobait in Co+1 oder Rhodium in Rh+1 su reduzieren. In einer bevorzugten Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung wird das Kobalt- oder Rhodiumsalz mit einem Metall reduziert, welches gleichzeitig als Beschleuniger für den Katalysator wirkt. Solche Beschleuniger werden nachfolgend beschrieben. Geeignete Kobalt- und Rhodiumsalze sind gans allgenein die Salze von Mineralsäuren, der niedrigen Fettsäuren, der organischen Sulfonsäuren, von Acetonylacetonat, der Fluerboräure und mit Salioylaldehyd. Von diesen werden die Halegenide und hier insbesondereddie Chloride, Bromide und Iodide bevorzugt, wegen ihrer leichten Zugänglichkeit und ihrer leichten Anwendbarkeit. In those cases in which the carbon or rhodium are added to the system as Salx be supplied or as a +2 or +3 valent complex it is in general required to use a reducing agent. Approved reducing agents therefor zind metals that are sufficiently electronegative to convert cobaite into Co + 1 or rhodium reduce in Rh + 1 su. In a preferred mode of operation of the present invention the cobalt or rhodium salt is reduced with a metal, which at the same time acts as an accelerator for the catalyst. Such accelerators are described below described. Suitable cobalt and rhodium salts are generally the salts of Mineral acids, lower fatty acids, organic sulfonic acids, acetonylacetonate, of fluoroboric acid and with salioylaldehyde. Of these, the Halegenide and here especially the chlorides, bromides and iodides are preferred because of their easy accessibility and their ease of use.
Bei einer bevorzugten Arbeitsweise der Erfindung wird ein hosphit verwendet, um die Aktivität des Katalysators zu erhöhen und um die Ixomerenverteilung des Produkts zu kontrollieren.In a preferred mode of operation of the invention, a phosphite is used used to increase the activity of the catalyst and to increase the ixomere distribution control of the product.
Dies ist von besonderer Bedeutung bei der Herstellung von Adiponitril aus 3-Pente@litril oder 4-Pentennitril, wo ein Katalysatorsystem, wie ein solches aus Kobaltchlorid und Eisen, ein Produkt ergibt, das fast vollständig aus Methylglutarnitril besteht, während das gleiche Katalysatorsystem, wenn es zusammen mit einem Phosphit, wie Triphenylphosphit, verwendet wird, ein Produkt ergeben kann, in dem 80 % oder mehr der hergestellten Dinitrile aus Adiponitril beztehen, welches normalerweise das gewünschte Produkt ist. Die bevorzugten Phosphite haben die Formel P(OR)3, worin R einen Alkyl- oder Arylrest mit bis zu 18 Kohlenstoffatonen bedeutet. In allgeneinen wird das Phosphit in einem Molverhältnis von Phosphit zu Kobalt oder Rhodium von 0,5 : 1 bis 12 : 1 und vorzugaweise von 2,5 : 1 bis 4,5 : 1 angewendet.This is of particular importance in the manufacture of adiponitrile from 3-pentene @litrile or 4-pentenenitrile, where a catalyst system such as such from cobalt chloride and iron, results in a product made almost entirely of methylglutaronitrile exists, while the same catalyst system, when combined with a phosphite, such as triphenyl phosphite, is used, can give a product in which 80% or more of the dinitriles produced from adiponitrile, which is normally the product you want is. The preferred phosphites have the formula P (OR) 3, wherein R is an alkyl or aryl radical with up to 18 carbon atoms. In general the phosphite is in a molar ratio of phosphite to cobalt or rhodium of 0.5: 1 to 12: 1 and preferably 2.5: 1 to 4.5: 1 used.
Eine bevorzugte Klasse der Katalysatoren hat wahrscheinlich die Struktur [(Z)3M']3MX, worin Z OR oder R bedeutet, worin R eine Alkyl- oder Arylgruppe mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen bedeutet, M' Kobalt oder Rhodium und X ein Halogen oder CN bedeutet.A preferred class of catalysts likely has the structure [(Z) 3M '] 3MX, where Z is OR or R, where R is an alkyl or aryl group up to 18 carbon atoms, M 'cobalt or rhodium and X a halogen or CN means.
Diese Katalysatoren können nach jeder von verschiedenen Verfahrensweisen hergestellt werden; beispielsweise werden die Katalysatoren der Formel (Z3M')3 RhX, worin Z, M' und X die vorstehend genannte Bedeutung haben, leicht erhalten, indem man ein Rhodiumhalogenid mit einem Überschuss einer Verbindung der Pormel Z3P bei leicht erhöhten Temperaturen, wie etwa 100 °C, mischt. Verwandst man die Kobaltkatalysatoren, so kann der Katalysator auch in situ hergestellt werden, indem man die beiden Komponenten in ein Reaktionsgefäss gibt, vorzugsweise in praktisch äquimolaren Mengen. Das HCo(Z3M')4-Ausgangsmaterial kann nach der im folgenden Beispiel 55 beschriebenen Arbeitsweise hergestellt werden. Vorzugsweise werden die Katalysatorverbindungen durch Teilreduktion eines Kobalthalogenids mit einem Metall wie Zink oder Kisen in Gegenwart einer Verbindung der Formel Z3M', worin Z und M' die vorstehend genannte Bedeutung haben, hergestellt.These catalysts can be used by any of several different procedures getting produced; for example, the catalysts of the formula (Z3M ') 3 RhX, wherein Z, M 'and X are as defined above, easily obtained by a rhodium halide with an excess of a compound of the formula Z3P slightly elevated temperatures, such as about 100 ° C. If you use the cobalt catalysts, so the catalyst can also be made in situ by mixing the two components in a reaction vessel, preferably in practically equimolar amounts. The HCo (Z3M ') 4 starting material can be prepared according to the procedure described in Example 55 below. The catalyst compounds are preferably obtained by partial reduction of a cobalt halide with a metal such as zinc or iron in the presence of a compound of the formula Z3M ', wherein Z and M 'have the meaning given above have made.
Die Hydrocyanierungs- oder Isomerisierungsreaktion kann mit oder chne Lösungsmittel durchgeführt werden. Das Lösungsmittel soll bei der Reaktionstemperatur flüssig sein und gegenüber der ungesättigen Verbindung und dem Katalysator sich inert verhalten. Im allgemeinen sind solche Lösungsmittel Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Xylol, oder Nitrile, wie Acetonitril, Benzonitril oder Adiponitril.The hydrocyanation or isomerization reaction can with or chne Solvent to be carried out. The solvent should be at the reaction temperature be liquid and towards the unsaturated compound and the catalyst itself behave inert. In general, such solvents are hydrocarbons, such as Benzene, xylene, or nitriles, such as acetonitrile, benzonitrile or adiponitrile.
die genaus angewendete Temperatur hängt zu einem gewissen Mass von dem jeweils verwendeten Katalysator, der jeweils verwendeten ungesättigten Verbindung und der gewünschten Umsetzungsgeschwindigkeit ab. Im allgemeinen können Temperaturen von -25 bis 200°C angewendet werden, wobei der Bereich von 0 bis 150 °C sowchl für die Isomerisierung wie für die Hydrocyanierun bevorzugt wird.the exact temperature used depends to some extent on the catalyst used in each case, the unsaturated compound used in each case and the desired speed of implementation. In general, temperatures from -25 to 200 ° C, with the range from 0 to 150 ° C as well for the isomerization as is preferred for the Hydrocyanierun.
Sowhol die Isomerisierungsreaktion wie die Hydrocyanierungsreaktion können vorgenommen werden, indem man in ein Ümsetzungsgefäss alle Reaktanten vorlegt. Bei der Hydrocyanierung zieht man es vor, dass ein Reaktionsgefäss mit dem Katalysator oder Katalysatorbestandteilen, der ungesättigten Verbindung und dem garade zu verwendenden Lösungsmittel beschickt wird und das Cyanwasserstoffgas über die Oberfläches des Reaktionsgemisches geleitet oder durch das Reaktionsgefäss hinddurchgeperlt wird. Wenn eine gasförmige, ungesättigte, organische Verbindung verwendet wird, können der Cyanwasserstoff und die ungesättigte organische Verbindung gegebenenfalls zusammen in das Reaktionsmedium eingeleitet werden. Das molare Verhältnis von ungesättigter Verbindung zu Katalysator variiert im allgemeinen von etwa 10 ; 1 bis 2000 : 1 bei diskontinuierlicher Arbeitsweise. Bei kontinuierlicher Arbeitsweise, beispielsweise bei Verwendung eines Festbettkatalysators, kann ein viel höherer Anteil an Katalysator, der beispielsweise einem Verhältnis von ungesättigter Verbindung zu Katalysator wie 1 : 2 entspricht, verwendet werden.Both the isomerization reaction and the hydrocyanation reaction can be done by placing all of the reactants in a conversion vessel. In the case of hydrocyanation, it is preferred that a reaction vessel with the catalyst or catalyst components, the unsaturated compound and the garade to be used Solvent is charged and the hydrogen cyanide gas over the surface of the The reaction mixture is passed or bubbled through the reaction vessel. If a gaseous, unsaturated, organic compound is used, can the hydrogen cyanide and the unsaturated organic compound optionally together are introduced into the reaction medium. The molar ratio of unsaturated Compound to catalyst generally varies from about 10; 1 to 2000: 1 at discontinuous operation. When working continuously, for example when using a fixed bed catalyst, a much higher proportion of catalyst, for example a ratio of unsaturated compound to Catalyst such as 1: 2 can be used.
Gewünschtenfalls kaum ein Beschleuniger verwendet werden, um den Katalysator für die Hydrocyanierungsreaktion zu sktivieren.If desired, hardly any accelerator can be used in the catalyst to activate for the hydrocyanation reaction.
Der Beschleuniger ist im allgemeinen eine Lewis-Sähure, wie eine kationische Form eines Metalles, wie Zink, Cadmium, Berylium, Aluminium, Gallium, Indium, Thallium, Titan, Zirkon, Hafnium, Erbium, Germanium, Zinn, Vanadin, Niob, Sioandium, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Rhonium, Palladium, Thorium, Kupfer, Blei oder Eizen, Andere gesignate Beschleuniger sind Salse der vorstchend genannten Metalle, einschliesslich Aluminiumchlorid, Zinkohlorid, Cad@dumiodid, Titantrichlorid, Titantetrachlorid, Zinkavetat, Äthylaluminiumdichlorid, Chrom(III)-chlorid, Zinnchlorid und Zinkjodid. Der Beschleundgar bewirkt eine Verbesserung der katalysaborwirk@@@@it und in einigen Fällen, wie bei der Hydrocyanierung von 3- oder 4-Penten@itril zu Adiponitril, kann er eine varbessarte Ausbeute bewirken. Die bevorzugten Beschleoniger sind katienische Forwen von Zink, Cadmium, Aluminium, Indium, Zirkon, Zinn, Wangan, Caloium, Kupfer, Bled und Eisen. Diese Metalle können dem Katalysatcr@ystem in Fortm eines Salmes zugeführt werden, wenn man einen vorber reduzierten Katalysator verwendet, oder in Form des Metailes, das im Falle eines nicht-redusierten Katalysators gleichzeitif dazu dient, den Katalysator zu redu@ieren, als such die Aktivität des Katalysators zu steigern. Geeignete Anionen sind die Halogenide, insbesondere die Chloride, Promide und Jodide, und die niedrigen Fettz@@en. Vorzugsweise wird der Beschl@@@ger bei der Umsetzung des Metalls und des nicht-reduierten oder unvollständig reduzierten Katalysator-Vorläufers gebildet. In allgemeinen wird der Beschleuniger in einems moleren Verhält@@ von Kobalt oder Rhodium zu Beschleundger von 16 : 1 bis 1 : 16 verwendet. Der angewandte Druck ist nicht kritische @@d kann von 0,1 bis 10 oder mehr Atmosphären varii@@@@. Man sicht es jedoch vor, den Partialdruck, der HOW in dem Reakti@@@@@@ unterhalb 1 Atmosphäre zu halten.The accelerator is generally a Lewis acid such as a cationic one Form of a metal, such as zinc, cadmium, beryllium, aluminum, gallium, indium, thallium, Titanium, zirconium, hafnium, erbium, germanium, tin, vanadium, niobium, sioandium, chromium, Molybdenum, tungsten, manganese, rhonium, palladium, thorium, copper, lead or iron, Other designated accelerators are salts of the aforementioned metals, including Aluminum chloride, zinc chloride, cad @ dumiodide, titanium trichloride, titanium tetrachloride, Zinc acetate, ethyl aluminum dichloride, chromium (III) chloride, tin chloride and zinc iodide. The Beschleundgar brings about an improvement in the katalysaborffekt @@@@ it and in some Cases, such as the hydrocyanation of 3- or 4-pentene @ itril to adiponitrile, can he cause a varied yield. The preferred accelerators are Katienese Forwen of zinc, cadmium, aluminum, indium, zircon, tin, wangan, caloium, copper, Bled and iron. These metals can be added to the catalyst system in the form of a salmon be supplied if a previously reduced catalyst is used, or in the form of the Metailes, which in the case of a non-reduced catalyst at the same time serves to reduce the catalyst rather than the activity of the catalyst to increase. Suitable anions are the halides, in particular the chlorides, promides and iodides, and the lower fats. Preferably the Beschl @@@ ger at the conversion of the metal and the unreduced or incompletely reduced Catalyst precursor formed. In general, the accelerator is in one molar ratio @@ of cobalt or rhodium to accelerator from 16: 1 to 1:16 used. The pressure applied is not critical @@ d can range from 0.1 to 10 or more atmospheres varii @@@@. However, it is important to use the partial pressure, the HOW in the reaction @@@@@@ below 1 atmosphere.
Gewünschtenfalls kann ein Überschuss an pi-gebundenen Liganden, wie einem Arylphosphit, der Reaktionsmischung zugefügt werden. De Das Reaktionsgenisch wird vorzugsweise bewegt, wie durch Rühren eder Schütteln.If desired, an excess of pi-bonded ligands, such as an aryl phosphite, are added to the reaction mixture. De The reaction gene is preferably agitated, such as by stirring or shaking.
Die cyanierten Produkte können nach üblichen Methoden, wie durch Kristallisation des Produktes aus einer Lösung oder durch Destillation gewonnen werden. The cyanated products can by customary methods, such as by Crystallization of the product obtained from a solution or by distillation will.
Die nach der vorliegenden Erfindung gebildeten Nitrile sind chemische Zwischenprodukte. Aliponitril ist zus Beispiel ein Zwischenprodukt, wie es bei der Herstellung von Hexamethylenadipamid gebreucht wird, einem Handelspolyamid, das für die Herstellung von Fasern, Filmen oder gepressten Artikeln gesignet 1st. The nitriles formed in accordance with the present invention are chemical Intermediates. Aliponitrile is, for example, an intermediate product, as is the case with the Manufacture of hexamethylene adipamide, a commercial polyamide that 1st signed for the production of fibers, films or pressed articles.
Andere Mitrile können in die entsprechenden Säuren und Amine überführt werden, die übliche Handelsprodukte darstellen. Other mitrils can be converted into the corresponding acids and amines which represent common commercial products.
B e i s p i e l s 1 bis 51 Es wird ein 50-ml gläserner Dreihalsrundkolben, ausgerüstet mit einem wassergekühlten Rückflusskühler, der mit einer Trokkoneisfalle verbunden ist, einem Gaseinlass oberhalb des Flüssigkeitniveaus und einem Magnetrührer, in ein Ölbad getaucht, welches die in der Tabelle I unter Temperatur angegebene Temperatur bat. Der Kalben wird mit Stickstoffgas gespült und mit den in Tabelle I angegebenen Verbindungen gefüllt. In den Beikpielen 1 bis 3 und 5 bis 50 werden 20 g 3-Pentennitrile in den @@@@@ vorgelegt. In den Beispielen 4 und 51 werden in des Kolben 20 g 2-Methyl-5-butennitril vorgelegt. Ein Stickstoffstrom wird durch flüssigen Cyanwasserstoff, der sich in einem 20-ml-Glaskolben, gekühlt mit einem Eisbad, befindet, geparlt. EXAMPLE 1 to 51 A 50 ml glass three-necked round bottom flask is equipped with a water-cooled reflux condenser with a dry ice trap is connected, a gas inlet above the liquid level and a magnetic stirrer, immersed in an oil bath, which is given in Table I under temperature Temperature asked. The calving is purged with nitrogen gas and with the in table I filled specified compounds. In the examples 1 to 3 and 5 to 50 are 20 g of 3-pentenenitrile submitted to the @@@@@. In Examples 4 and 51 in the flask submitted 20 g of 2-methyl-5-butenenitrile. A stream of nitrogen is going through liquid hydrogen cyanide, which is in a 20 ml glass flask, cooled with an ice bath, located, separated.
Die erhaltene Gasaischung wird oberhalb der Oberfläche der Reaktionsmischung in den Kolben geblasen. Der Stickstoffstrom wird so eingestellt, dass die menge an zugeführter HCN (gemessen als Flüssigkeit bei 0 °C), die dem Kolben zugeführt wird, der in Tabelle I angegebenen Menge entspricht. Die mengen an ADN (Adiponitril), MON (2-Methylglutarnitril), ÄSN (Äthylsucoinonitril) und 4-PN (4-Pentennitril), wie sie in Tabelle I für das Produkt angageben werden, beziehen sich auf den Prozentsatz des jeweiligen Nitrils in der rohen Reaktionsmischung, wie sie durch gaschromatographische Analyse bestimmt worden sind. In den Beispielen 2, 3, 49 und 50 zeigt das "+", dass der unter Reduktion@@ittel angegebene Stoff in Wirklichkeit ein Aktivator und kein Reduktionsmittel ist. Im Beispiel 37 bedeutet Co(QAc)2 Kobaltacetat. In den Beispielen 9 und 10 deutet das "+" an dass ein Oxydationsmittel anstelle eines Reduktionsmittels verwendet wurde. Im Beispiel 13 werden 2,5 ml des Phosphitliganden dein Kolben zugeführt. In den Beispielen 25 und 47bedeutet Co(Acac)2 Kobaltacetonylacetonat. In den Beispielen 26 und 46 bedeutet Co(Sal)2 einen Kobaltsalicyladehydkomplex. In den Beispielen 27 und 48 bedeutet Co(hyqn)2 einen Kobalt-8-hydroxychinolinkomplex. Im Beispiel 50 wird die dem Kolben zugeführte HCl in Form von 1 ml konzentrierter Chlorwasserstoffsäure zugeführt. Im Beispiel 51 ist das Produkt 7,56 g 3-Pentennitril anstelle des in der Tabelle angegebenen 4-Pentennitrils.The gas mixture obtained is above the surface of the reaction mixture blown into the flask. The nitrogen flow is adjusted so that the amount of supplied HCN (measured as a liquid at 0 ° C) which is supplied to the flask corresponding to the amount given in Table I. The amounts of ADN (adiponitrile), MON (2-methylglutaronitrile), ÄSN (ethylsucoinonitrile) and 4-PN (4-pentenenitrile), as indicated in Table I for the product refer to the percentage of the particular nitrile in the crude reaction mixture, as determined by gas chromatography Analysis have been determined. In Examples 2, 3, 49 and 50, the "+" indicates that the substance specified under reduction @@ ittel is actually an activator and not a Is reducing agent. In Example 37, Co (QAc) 2 means cobalt acetate. In the examples 9 and 10, the "+" indicates that an oxidizing agent instead of a reducing agent was used. In Example 13, 2.5 ml of the phosphite ligand is added to the flask. In Examples 25 and 47, Co (Acac) 2 means cobalt acetonylacetonate. In the examples 26 and 46, Co (Sal) 2 means a cobalt salicyladehyde complex. In the examples 27 and 48, Co (hyqn) 2 means a cobalt-8-hydroxyquinoline complex. For example 50 becomes the HCl fed to the flask in the form of 1 ml of concentrated hydrochloric acid fed. In Example 51, the product is 7.56 g of 3-pentenenitrile instead of that in 4-pentenenitrile given in the table.
Tabelle I Bei- Katalysator Reduktions- Ligand HCN-Zu- Tem- Zeit Produkt
sp. Verbin- Nenge mittel+) Verbindung Menge führgs.- pe- Std. AND MON ÄSN Nr. dung
(g) Verbin- Menge (g) geschw. ra- % % % dung (g) ml/Std. tur °C
Die gaschrcomatographische Analyse zeigt an, dass die flüssige Probe 3-Pentennitril und 2-Methyl-3-butennitril enthält.Gas chromatographic analysis indicates that the liquid sample Contains 3-pentenenitrile and 2-methyl-3-butenenitrile.
B e i s p i e l 53 Ein 50-ml Dreihalsrundkolben aus Glas, der mit einem wassergekühlten Rückflusakühler, verbunden mit einer Trockeneisfalle, sinem Gaseinlass oberhalb des Flüssigkeitandiveaus und eines Magnetrührer anzgerüstet ist, wird in ein bei 120 °C gehaltenes Ölbad getaucht. Der Kolben wird mit Stiokstoffgas gespült und dann werden 6,5 g HCo[P(OC6H5)3]4, 0,65 g Cocl2 und 20 g 2-Methyl-3-but@itril zugsgeben. Die Misohung wird 22 Stunden auf 120 °C erhitzt. Nach Ablauf dieser Zeit zeigt die gaschromatographische Analyse an, dass die flüssige Probe 7,56 % 3-Pentennitril enthält.EXAMPLE 53 A 50-ml, 3-neck, glass, round-bottom flask that comes with a water-cooled reflux condenser, connected to a dry ice trap, sinem Gas inlet above the liquid level and a magnetic stirrer fitted is immersed in an oil bath kept at 120 ° C. The flask is filled with nitrogen gas rinsed and then 6.5 g of HCo [P (OC6H5) 3] 4, 0.65 g of Cocl2 and 20 g of 2-methyl-3-but @ itril admit it. The mixture is heated to 120 ° C for 22 hours. After this time has elapsed gas chromatographic analysis indicates that the liquid sample contains 7.56% 3-pentenenitrile contains.
Das in dem vorstehenden Beispiel verwendats Tetrakis-(triphenylphosphit)-cobalthydrid wird nach der Vonschrift des Beispiels 54 hergestellt.The tetrakis (triphenylphosphite) cobalt hydride used in the above example is produced according to the script of Example 54.
B e i s p i e l 54 In einen gläsernen Dreihalerundkolben, der mit einum Stickstoffgaseinlass, einem wassergbekühlten Rückflussklühler und einem mechanischen Rührer ausgerüstet ist, werden 29,0 g (0,10 Mol) Kobaltnitrat-hexahydrat und 400 ml Acetonitril vorgelegt.EXAMPLE 54 In a glass three-neck flask with a nitrogen gas inlet, a water cooled reflux condenser and one If a mechanical stirrer is fitted, 29.0 g (0.10 mol) of cobalt nitrate hexahydrate are added and submitted 400 ml of acetonitrile.
Das Salz wird auf einem Dempfbad in Lösung gebracht und dazu werden 150 g (0,50 Mol) Triphenylphosphit gegeben. Die Farbe ändert sich von blau nach dunkelpurpur. Die Lösung wird auf Raumtemperatur gekühlt und dasu werden 5,0 g (0,136 Mol) Natriumborhydrid in kleinen Anteilen in einem Zeitraum von etwa 4 Stunden gegeben. Die Farbe der Reaktionsmischung ändert sich langsam von blau über braun nach gelb, während sich gleichzeitig ein gelber Niederschlag bildet. Der Niederschlag wird gesammelt, mit Methanol gewaschen und von dem Filter mit 200 ml Benzol zur Entfernung von anorganischen Salzen wieder in Lösung gebracht. Das Tetraicis-(triphenylphosphit)-cobalthydrid wird mit 1,5 1 Methanol ausgefällt, filtriert und im Vakuum gewaschen. Es schmilzt bei 146 bis 148 °C. Beim Umkristallisieren aus Benzol/Methanol (9/1) erhöht sich der Schmelzpunkt auf 157 bis 159 °C. Die Ausbeut beträgt 71 g (54,5 %).The salt is brought into solution in a steam bath and added to it 150 g (0.50 mol) of triphenyl phosphite were added. The color changes from blue to dark purple. The solution is cooled to room temperature and 5.0 g (0.136 Moles) of sodium borohydride are added in small portions over a period of about 4 hours. The color of the reaction mixture slowly changes from blue to brown to yellow, while at the same time a yellow precipitate forms. The precipitation will collected, washed with methanol and removed from the filter with 200 ml of benzene brought back into solution by inorganic salts. The tetraicis (triphenylphosphite) cobalt hydride is precipitated with 1.5 l of methanol, filtered and washed in vacuo. It melts at 146 to 148 ° C. When recrystallizing from benzene / methanol (9/1) increases the melting point at 157 to 159 ° C. The yield is 71 g (54.5%).
B e i s p i e l 55 Ein 5-ml gläserner Dreihalsrundkolhen, ausgerüstet mit einem wassergekühlten Rückflausskühler, der mit einer Trockeneisfalle verbunden ist. einem Gaseinlass oberhalb des Flüssigkeitsniveaus und einem Magnetrührer, wird in ein bei 80 °C betriebenes Ölbad getaucht. Der Kolben wird mit Stickstoffgas gespült und es werden 1,3 g CoCl2, 6,2 g P(OC6H5)3, O,28 g Eisenpulver und 20 ml < vorgelegt. Man lässt einen Stickstoffstrom durch flüssigen Cyanwasserstoff, der sich in einem Kolben befindet, der mit einem Eisbad gekühlt ist, hindurchperlen. Die erhaltene Gasmischung wird oberhalb der Oberfläche der Reaktionsmischung in dem Kolben geleitet. Der Stickstoffgasfluss wird so eingeregelt, dass etwa 0,1 ml/Std. Cyanwasserstoff (gemessen als Flüssigkeit bei 0 °C) dem Reaktionskolben zugeführt werden.Example 55 A 5-ml, three-necked, round-bottomed glass flask equipped with a water-cooled reflux condenser attached to a dry ice trap. a gas inlet above the liquid level and a magnetic stirrer, is immersed in an oil bath operated at 80 ° C. The flask is flushed with nitrogen gas and 1.3 g CoCl2, 6.2 g P (OC6H5) 3, O, 28 g iron powder and 20 ml < submitted. A stream of nitrogen is bubbled through liquid hydrogen cyanide in a flask cooled with an ice bath. The gas mixture obtained is passed above the surface of the reaction mixture in the flask. The nitrogen gas flow is regulated so that about 0.1 ml / hour. Hydrogen cyanide (measured as a liquid at 0 ° C) is added to the reaction flask.
Nach 24 Stunden wird die Umsetzung abgebrochen. Die gaschromatographische Analyse und die Infrarctanalyse seigen an, dass eine Hydrocyanierung der Kohlenstoff/Kohlenstoff-Doppelbindung des stattgefunden hat.The reaction is terminated after 24 hours. The gas chromatographic analysis and the infrared analysis show that a hydrocyanation of the carbon / carbon double bond of the has taken place.
B e i s p i e l 56 Ein 50-ml gläsner Dreihalsrundkolben, ausgerüstet mit einem wassergekühlten Rückflusskühler, der mit einer Trookeneisfalle verbunden ist, einem Gaseinlass oberhalb des Flüssigkeitaniveaus und einem Magnetrührer, wird in ein bei 80 °C betriebenes Ölbad getaucht. Der Kolben wird mit Stickstoffgas gespült und es werden 1,3 g CoCl2, 6,2 g P(OC6H5)3, 0,28 g Kisenpul@er, 10 ml CH3CN und 10 ml vorgelegt. Man lässt einen Stickstoffgasstrom durch flüssigen Cyanwasserstoff, der sich in einem Kolben befindet, der in einem Eisbad gekühlt wird, parlen. Die erhaltene Gasmischung wird über die Oberfläche der Reaktionsmischung in dem Kolben geleitet. Der Stickstoffgasstrom wird zo einreguliert, dass etwa 0,1 ml/Std. Cyanwasserstoff (gemessen als Flüssigkeit bei 0 °C), dem Reaktionakolben zugerführt werden.Example 56 A 50 ml glass three-necked round bottom flask equipped with a water-cooled reflux condenser connected to a trooke ice trap, a gas inlet above the liquid level and a magnetic stirrer is immersed in an oil bath operated at 80 ° C. The flask is flushed with nitrogen gas and 1.3 g of CoCl2, 6.2 g of P (OC6H5) 3, 0.28 g of iron powder, 10 ml of CH3CN and 10 ml are added submitted. A stream of nitrogen gas is sparged through liquid hydrogen cyanide contained in a flask cooled in an ice bath. The resulting gas mixture is passed over the surface of the reaction mixture in the flask. The nitrogen gas flow is regulated so that about 0.1 ml / hour. Hydrogen cyanide (measured as a liquid at 0 ° C), fed to the reaction flask.
Nach 23 Stunden wird die Reaktion abgebrochen. Gaschromatographische Analyse und Infrarotanalyse zeigen an, dass die Hydrocyanierung der Kohlenstoff/Kohlenstoff-Doppelbindung des stattgefunden hat.The reaction is terminated after 23 hours. Gas chromatographic analysis and infrared analysis indicate that the hydrocyanation of the carbon / carbon double bond of the has taken place.
B e i s p i e l 57 Beispiel 56 wird wiederholt mit der Ausnah@e, dans 10 ml @nstelle des in Beispiel 56 verwendeten verwendet werden und die Reaktion nach 21 Stunden ahgebrochen wird. Wiederum zeigt die gaschromatographische Analyse und die Infrarotanalyse an, dass die Hydrocyanierung der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung des gefunden hat. Example 57 Example 56 is repeated with the exception that 10 ml @instead of that used in Example 56 can be used and the reaction is stopped after 21 hours. Again, the gas chromatographic analysis and the infrared analysis indicate that the hydrocyanation of the carbon-carbon double bond has found des.
B e i s p i e l 58 Ein 50-ml glässerner Dreihalsrundkolben, ausgerüstet mit einem wassergekühlten Rückflusskühler, der mit einer Trookeneisfalle verbunden ist, einem Gaseinlass oberhalb des Flüssigkeitanivezus und einem magnetrührer, wird in ein bei 80 °C betriebenes Ölbad getaucht.EXAMPLE 58 A 50 ml, three-necked, round-bottomed, glass flask fitted with a water-cooled reflux condenser connected to a trooke ice trap is, a gas inlet above the liquid addition and a magnetic stirrer immersed in an oil bath operated at 80 ° C.
Der Kolben wird mit Stickstoffgas gespült und es werden 1,3 g CoCl2, 6,2 g P(OC6H5)3, 25 ml Allyloyanid und 0,28 g Eisenpulver vorelegt. Man lässt einen Stickstoffgasstrom durch flüsaigem Cyanwasserstoff, der sich in einem Kolben befindet, der durch ein Eisbad gekühlt wird, hindurchperlen. Die erhaltene Gasmischung wird über die Oerfläche der Reaktionsmischung in dam Kolben geleitet. Dar Stickstoffgasstrom wird so eingestellt, dass etwa 0,1 ml/Std. Cyanwasserstoff (gemessen als Flüssigkeit bei 0 °C) dem Reaktionakolben zugeführt werden. Nach 21 Stunden wird die Reaktion abgebrochen.The flask is flushed with nitrogen gas and 1.3 g of CoCl2, 6.2 g of P (OC6H5) 3, 25 ml of allyloyanide and 0.28 g of iron powder are provided. You let one Nitrogen gas flow through liquid hydrogen cyanide in a flask, which is cooled by an ice bath, bubble through it. The gas mixture obtained is passed over the surface of the reaction mixture in the flask. Dar nitrogen gas flow is set so that about 0.1 ml / hour. Hydrogen cyanide (measured as a liquid at 0 ° C) are fed to the reaction flask. After 21 hours the reaction will canceled.
Gaschrometographische Analyse zeigt an, dass die rohe Raaktionsmischung 22,8 % Glutaxnitril enthält.Gas chromatographic analysis indicates that the raw reaction mixture Contains 22.8% glutaxonitrile.
B e i s p i e l 59 Ein 50-ml gläserner Dreihalsrundkolben, ausgerüstet mit einem wassergekühlten Rückflusakühler, der mit einer Trockeneisfalle verbunden 1st, einem Gaseinlass oberhalb der Flüssigkeitsnivenus und einem Magnetrührer, wird in ein bei 80 °C betriebenes Ölbed getaucht. Der Kolben wird mit Stickstoffgas gespült und @@ werden 1,3 g CoCl2, 6,2 g P(CO6H5)3, 0,28 g Eisempulver und 25 ml 2-Methyl-3-butennitril vorgelegt. Man lässt einen Stickstoffstrom durch flässigen Gyanwasserstoff, der sich in einem Kolben befindet, der durch ein Eisbad gekühlt wird, hindurchparlen. Die erhaltene Gasmisehung wird über die Oberfläche der Reaktionsmischung in des Kolben geleitet. Der Stickstoffgasstrom wird zo reguliert, dass etwa 01 ml/Std. Cyanwasserstoff (gemessen als Flüssigkeit bei 0 °C) dem Reaktionskolben zugeführt werden. Nach 21 Stunden wird die Reaktion abgebrochen.EXAMPLE 59 A 50-ml, three-necked, round-bottomed glass flask fitted with a water-cooled reflux condenser connected to a dry ice trap 1st, a gas inlet above the liquid level and a magnetic stirrer immersed in an oil bed operated at 80 ° C. The flask is purged with nitrogen gas and 1.3 g CoCl2, 6.2 g P (CO6H5) 3, 0.28 g ice powder are added and submitted 25 ml of 2-methyl-3-butenenitrile. A stream of nitrogen is passed through Liquid hydrogen gyanide, which is in a flask, which is passed through an ice bath is cooled, parallel through. The gas mixture obtained is over the surface the reaction mixture passed into the flask. The nitrogen gas flow is regulated that about 01 ml / hour Hydrogen cyanide (measured as a liquid at 0 ° C) into the reaction flask are fed. The reaction is terminated after 21 hours.
Gaschromatographische Analyse zeigt an, dass die rohe Reaktionsmischung 0,09 % Adipenitril, 23,2 % 2-Methyl-glutarnitril und 0 % Äthylsnocinonitril enthält.Gas chromatographic analysis indicates the crude reaction mixture Contains 0.09% adipenitrile, 23.2% 2-methyl-glutaronitrile and 0% ethylsnocinonitrile.
B e i s p i e l 60 Ein 50-ml gläserner Dreihalsrundkolben, ausgerüstet mit einem wassergekühlten Rüskflusskühler, der mit einer Trockeneisfalle verbunden 1st, einem Gaseinlass oberhalb des Flüssigkeitanivesus und einem Magnetrührer, wird in ein bei 120 °C getriebenes Ölbad getaucht. Der Kolben wird mit Stickstoffgas gespült und es werden 1,3 g CoCl2, 12,4 g P(OC6H5)3, 0,08 g Aluminiumpulver und 25 ml 2-Methyl-3-butennitril (enthaltend 8,32 % 3-Pentennitril) vorgelegt. Die Mischung wird 9 Stunden auf 130°C erhitzt. Nach Ablauf dieser Zeit zeigt die gaschromatographische Analyse an, dass die flüssige Probe 17,3 % 3-Pentennitril enthält.EXAMPLE 60 A 50 ml, three-necked, round-bottomed glass flask fitted with a water-cooled reflux cooler connected to a dry ice trap 1st, a gas inlet above the liquid anivesus and a magnetic stirrer immersed in an oil bath driven at 120 ° C. The flask is filled with nitrogen gas rinsed and there are 1.3 g of CoCl2, 12.4 g of P (OC6H5) 3, 0.08 g of aluminum powder and 25 ml of 2-methyl-3-butenenitrile (containing 8.32% 3-pentenenitrile) were initially introduced. The mixture is heated to 130 ° C for 9 hours. After this time has elapsed, the gas chromatographic Analysis indicates that the liquid sample contains 17.3% 3-pentenenitrile.
B e i s p i e l 61 Die gleiche Dusetzung wie im Beispiel 60 mit Ausnahme, dass anstelle von Alumdiniumpulver 0,33 g Zinkpulver verwendet werden, wird durchgeführt. Nach Beendigung der Umsetzung zeigt die gaschromatographische Analyse an, dass sich die Konzentration an 5-Pantennitril @uf 16,1 % erhöht hat.EXAMPLE 61 The same formulation as in example 60 with the exception of That 0.33 g of zinc powder is used instead of aluminum powder is carried out. After completing the implementation shows gas chromatographic analysis indicates that the concentration of 5-pantenenitrile @uf has increased by 16.1%.
B e i s p i e l 62 Eine ähnliche Umsetzung wie im Beispiel 60 wird durchgerführt unter Verwendung ven 1,3 g CoCl2, 9,3 g P(CO6H5)3, 0,33 g Zinkpulver und 25 ml 2-Methyl-3-butennitril. Die Mischung wird 9 Stunden auf 130 °C erhitzt. Nach Ablauf dieser Zeit zeigt die gaschromatographische Analyse an, dass sich die Konzentration an 3-Pentennitril auf 17,3 % erhöht hat.EXAMPLE 62 A similar implementation as in example 60 is carried out carried out using 1.3 g CoCl2, 9.3 g P (CO6H5) 3, 0.33 g zinc powder and 25 ml of 2-methyl-3-butenenitrile. The mixture is heated to 130 ° C. for 9 hours. After this time has elapsed, the gas chromatographic analysis shows that the Has increased concentration of 3-pentenenitrile to 17.3%.
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---|---|---|---|---|
DE2512839A1 (en) * | 1974-04-04 | 1975-10-30 | Du Pont | PROCESS FOR THE HYDROCYANATION OF OLFINICALLY UNSATURATED COMPOUNDS |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2512839A1 (en) * | 1974-04-04 | 1975-10-30 | Du Pont | PROCESS FOR THE HYDROCYANATION OF OLFINICALLY UNSATURATED COMPOUNDS |
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