DE2000502A1 - Platinum metal hydrogenation catalyst cont - aining group 5 or 6 elements for alkylhydrox - Google Patents
Platinum metal hydrogenation catalyst cont - aining group 5 or 6 elements for alkylhydroxInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Herstellung von N-Alkylhydroxylaminen Es ist bekannt, daß man Nitroalkane mit Wasserstoff zu N-Alkylhydroxylaminen reduzieren kann. Bei dieser Umsetzung entstehen je nach den gewählten Katalysatoren und den Reaktionsbedingungen, wie Druck und Temperatur, neben wechselnden Mengen an Hydroxylaminverbindungen die entsprechenden Oxime bzw.Process for the preparation of N-alkylhydroxylamines It is known that you can reduce nitroalkanes with hydrogen to N-alkylhydroxylamines. at this reaction occurs depending on the chosen catalysts and the reaction conditions, such as pressure and temperature, in addition to varying amounts of hydroxylamine compounds corresponding oximes or
Amine sowie harzartige Produkte (vgl. Grundmann, Ang. Chem.Amines and resin-like products (see Grundmann, Ang. Chem.
62, (1950), Seiten 558 ff). Als Katalysatoren sind hierbei Zink, Chrom und Kupfer enthaltende Katalysatoren bzw. silberhaltige Katalysatoren eingesetzt worden.62, (1950), pages 558 ff). The catalysts used here are zinc and chromium and copper-containing catalysts or silver-containing catalysts are used been.
Es sind bereits zahlreiche Vorschläge bekannt geworden, diese katalytische Reduktion so zu führen, daß hierbei im wesentlichen die Alkylhydroxylamine gebildet werden. So wird gemäß der schweizerischen Patentschrift 325 080 die Reduktion in Gegenwart von fein verteiltem Palladium vorgenommen, wobei das Nitroalkan mit einem organiechen Lösungsmittel oder Wasser verdünnt sein kann. Auch hier gelingt es nicht, bei der Hydrierung selektiv Alkylhydroxylamine zu bilden, sondern es entstehen noch erhebliche Mengen an anderen Reduktionsprodukten, insbesondere Amine.Numerous proposals have already become known, this catalytic one To carry out the reduction in such a way that the alkylhydroxylamines are essentially formed will. According to Swiss patent specification 325 080, the reduction in Made in the presence of finely divided palladium, the nitroalkane with a organic solvents or water can be diluted. Here, too, it does not succeed to selectively form alkylhydroxylamines in the hydrogenation, but are still formed significant amounts of other reduction products, especially amines.
Die gleichen Nachteile treten bei einem in der britischen Patentchrifl 800 529 beschriebenen Verfahren auf, bei dem die Reduktion ei einer Temperatur unterhalb von 9000 und einem Druck oberhalb von 50 at in Gegenwart von Silber, in Verbindung itt Chrom und/oder Mangan als Katalysator durchgeführt wtrd.The same disadvantages occur with a British patent 800 529 described method in which the reduction ei a temperature below of 9000 and a pressure above 50 at in the presence of silver, in connection itt chromium and / or manganese carried out as a catalyst.
In der fra asischen Patentochrtft 1 185 623 wird die Hydrioru von M Mitroalkanen su Alkylhydroxylaminen in Gegenwart ron Platinmetallen oder ihrer Oxide aln Katalysatoren beschrieben, wobei die Hydrierung in Gegenwart von wenigstens einem Äquivalent Schwefelsäure je Mol Nitroalkan durchgeführt wird.In the Fra asischen patent office 1 185 623 the Hydrioru of M Mitroalkanen su alkylhydroxylamines in the presence of platinum metals or their Oxides described as catalysts with the hydrogenation in the presence is carried out by at least one equivalent of sulfuric acid per mole of nitroalkane.
Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß gute Hydriergeschwindigkeiten nur bei Anwendung eines Wasserstoffüberdruckee erzielt werden, wobei die besten Ergebnisse mit einem Palladium enthaltenden Katalysator erzielt werden.However, this process has the disadvantage that good hydrogenation rates can only be achieved with the application of a hydrogen overpressure, the best Results can be achieved with a palladium containing catalyst.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die katalytische Hydrierung von Nitroalkanen mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen im Molekül so zu gestalten, daß die Reduktion auch bei Normaldruck mit hoher Selektivität und guten Raum-Zeit-Ausbeuten zu den entsprechenden Alkylhydroxylaminen führt.The present invention was based on the object of the catalytic To design the hydrogenation of nitroalkanes with up to 6 carbon atoms in the molecule, that the reduction even at normal pressure with high selectivity and good space-time yields leads to the corresponding alkyl hydroxylamines.
Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß man die Hydrierung in Gegenwart eines platinmetallhaltigen Katalysators, der zumindest ein Element der V. und/ oder VI. Hauptgruppe des Periodischen Systems mit einem Atomgewicht größer ale 31 enthält, durchführt.It has been found that this object can be achieved in that the hydrogenation in the presence of a platinum metal-containing catalyst, which is at least an element of the V. and / or VI. Main group of the periodic table with a Contains atomic weight greater than 31.
Die genannten Elemente der V. und VI. Hauptgruppe können bereits bei der Herstellung des Platinmetallkatalyeatore in diesen eingebracht werden, man kann sie aber auch - z.3. in Form ihrer Oxide - dem wäßrigen, schwefelssauren Reaktion medium während der Reduktion des Nitröalkans zusetzen. So kann man beispielsweise die platinmetallhaltigen Katalysatoren gemäß dem deutschen Patent 1 088 037 herstellen, indem man Platin (lr)-Verbindungen in swei Stufen über Platin (II)-Verbindungen su metalliechem Platin reduziert und für die Reduktion in der ersten Stufe schwefelhaltige Reduktionsmittel, wie Dithionit oder Sulfide, wäblt. Gleichseitig mit der Reduktion wird ein Teil des Schwefel. als Platineulfid gobunden.The mentioned elements of the V. and VI. Main group can already be at the production of the platinum metal catalyst are introduced into this, one can but they also - z.3. in the form of their oxides - the aqueous, sulfuric acid reaction add medium during the reduction of the nitroalkane. So you can, for example produce the platinum metal-containing catalysts according to German Patent 1,088,037, by making platinum (lr) compounds in two stages over platinum (II) compounds su metalliechem reduced platinum and sulfur-containing for the reduction in the first stage Reducing agents, such as dithionite or sulfides, wäblt. Simultaneously with the reduction becomes part of the sulfur. gobound as platinum sulfide.
Der Platinkatalysator ist zweckmäßig auf einen Träger aufgebracht. Prinsipiell eignen eich hierfür die bekannten Tr4sermaterialien, insbesondere aber kohlenstoffhaltige Tr§gormaterialien. Als besonders geeignet hat sich feingemahlener Graphit mit einer Korngröße von 5 bis 35/u erwiesen. Bezogen auf den Träger weist der Katalysator einen Platingehalt von 0,1 bis 2 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 0,5 bis 1 Gewichtsprozent, auf. Die günstigste Menge der zuzusetzenden Verbindung des Elements der V. oder VI. Hauptgruppe des Periodischen Systems hängt von der Natur des jeweils verwendeten Elements ab und kann zwischen 3 bis 20 Atomprozente des oder der betreffenden Elemente, bezogen auf da£ im Ka-Katalysator enthaltene Platinmetall, betragen. Bei Zugabe in das Reaktionsmedium während der Hydrierung genügen im allgemeinen geringere Mengen, z.B. ein einmaliger Zusatz von etwa 3 bis 7 Atomprozenten des oder der betreffenden Elemente, bezogen auf das eingesetzte Platinmetall. Erfolgt die Einarbeitung dagegen bereits bei der Herstellung des Katalysators, so liegt die zuzusetzende Menge im allgemeinen etwas höher und beträgt etwa 7 bis 20 Atomprozente, bezogen auf die im Katalysator enthaltene Menge des Platinmetalls. Als besonders geeignete Zusätze haben sich die dreiwertigen Verbindungen der Elemente der V. Hauptgruppe bzw. die zwei- bis vierwertigen Verbindungen der Elemente der VI. Hauptgruppe erwiesen. Sie werden unter den reduzierenden Bedingungen der Katalysatorherstellung bzw. der Hydrierreaktion selbst zu den entsprechenden Elementen bzw. deren Anionen reduziert und als solche vom Platin gebundes Der Katalysator wird dem Reaktionsmedium in einer solchen Menge zugegeben, daß, bezogen auf die zu reduzierende Nitroverbindung, etwa 0,01 bis 0,2, vorzugsweise 0,05 bis 0,15, -Gewichtsprozent Platinmetall vorliegen.The platinum catalyst is expediently applied to a support. In principle, the known carrier materials are suitable for this, but in particular carbonaceous carrier materials. Has been particularly suitable finely ground graphite with a grain size of 5 to 35 / u has been found. Based the catalyst has a platinum content of 0.1 to 2 percent by weight on the support, preferably from 0.5 to 1 percent by weight. The cheapest amount to be added Connection of the element of V. or VI. Main group of the periodic table depends on the nature of the element used and can be between 3 to 20 atomic percent of the element or elements concerned, based on the amount contained in the Ka catalyst Platinum metal. When added to the reaction medium during the hydrogenation In general, smaller amounts are sufficient, e.g. a one-time addition of about 3 to 7 atomic percent of the element or elements in question, based on that used Platinum metal. If, on the other hand, it is incorporated during the production of the catalyst, so the amount to be added is generally somewhat higher and is about 7 to 20 atomic percent, based on the amount of platinum metal contained in the catalyst. The trivalent compounds of the elements have proven to be particularly suitable additives the V main group or the two- to tetravalent compounds of the elements of the VI. Main group proved. They are produced under the reducing conditions of catalyst production or the hydrogenation reaction itself to the corresponding elements or their anions reduced and as such bound by platinum The catalyst becomes the reaction medium added in such an amount that, based on the nitro compound to be reduced, about 0.01 to 0.2, preferably 0.05 to 0.15, weight percent platinum metal.
Wie erwähnt, wird di. Hydrierung in verdünnter wäßriger Schwefolsäure vorgenommen. Hinsichtlich Aktivität des Katalysators und Selektivität der Reaktion ißt an eich eine niedrige Ausgangokonsentratlon der Säure vorteilhaft, jedoch ist es zweckmäßig, um eine vernünftig. Endkonzentration an Alkylhydroxylamin zu erhalten, mindestens 10 gewlchtoprosentlge 8chwefelodure einzusetzen. In der Regel wird man andererseits Konzentrationen von 30 Gewichtsprozent nicht überschreiten.As mentioned, di. Hydrogenation in dilute aqueous sulfuric acid performed. With regard to the activity of the catalyst and the selectivity of the reaction Eating a low starting concentration of acid is beneficial, however it expedient to a sensible. To obtain final concentration of alkylhydroxylamine, to use at least 10 Gewlchtoprosentlge 8sulfurodure. Usually one will on the other hand, do not exceed concentrations of 30 percent by weight.
Als Nitroalkane kann man aliphatische oder cycloaliphatische Nitroalkane mit 1 bis 6 C-Atomen einsetzen, insbesondere Nitromethan, Nitroäthan, 1- und 2-Nitropropan sowie Nitrocyclohexan.Aliphatic or cycloaliphatic nitroalkanes can be used as nitroalkanes use with 1 to 6 carbon atoms, in particular nitromethane, nitroethane, 1- and 2-nitropropane and nitrocyclohexane.
Das flüssige Nitroalkan, z.3. Nitromethan, wird dem Reaktionsmedium günstigerweise in kleinen Portionen zugesetzt, um ein Einhüllen des feinteiligen Katalysators durch die im allgemeinen wenig wasserlösliche organische Flüssigkeit nach Möglichkeit zu vermeiden. Man setzt jeweils insgesamt die Menge an Nitroverbindung ein, die für einen Verbrauch der vorgelegten Säure bis zu einem Restgehalt von ca. 0,3 Äquivalenten Säure pro Liter erforderlich ist. Dieser geringe Säuregehalt sollte zur Stabilisierung der Lösung und Vermeidung einer unerwünschten Weiterhydiiqrung des gebildeten Alkylhydroxylamins belassen werden.The liquid nitroalkane, e.g. 3. Nitromethane, is the reaction medium Conveniently added in small portions to envelop the finely divided Catalyst by the generally poorly water-soluble organic liquid to avoid if possible. The total amount of nitro compound is set in each case one, which is necessary for a consumption of the submitted acid up to a residual content of approx. 0.3 equivalents of acid per liter is required. This should be low acidity to stabilize the solution and avoid unwanted further hydration of the alkylhydroxylamine formed are left.
Die Hydrierung wird drucklos durch Einleiten von gasförmigem Wasserstoff in die stark gerührte Reaktionemischung vorgenommen. Durch Anwendung von Druck kann zwar die ReaktioBsgeschwindigkeit gesteigert werden, aber es muß dabei eine Selektivitätseinbuße in Kauf genommen werden. Das wirtschaftliche Optimum liegt bei O bis 1 atü. Die Umsetzung wird nach Aufnahme von 2 Molen Wasserstoff pro Mol Nitroalkan beendet.The hydrogenation is depressurized by introducing gaseous hydrogen made in the vigorously stirred reaction mixture. Applying pressure can Although the reaction rate can be increased, there must be a loss of selectivity be accepted. The economic optimum is 0 to 1 atm. the The reaction is ended after uptake of 2 moles of hydrogen per mole of nitroalkane.
Die Gasaufnahme einkt dann gewöhnlich etark ab, da das Alkylhydroxylammoniumion gegen eine Weiterhydrierung unter diesen Bedingungen stabil ist.The gas uptake then usually drops considerably, since the alkylhydroxylammonium ion is stable to further hydrogenation under these conditions.
Die Reaktionstemperatur wird durch Kühlung zwischen 20 und 500, vorzugsweise 30 und 400C, gehalten. Höhere Temperaturen beeinträchtigen wiederum die Selektivität der Hydrierung.The reaction temperature is between 20 and 500, preferably by cooling 30 and 400C. In turn, higher temperatures impair the selectivity of hydrogenation.
Beispiel 1 In einem 10 l-Rührgefäß aus Edelstahl werden Jeweils 5
1 einer 3,5 - normalen Schwefelsäure und die in der Tabelle angegebene Menge des
entsprechenden Katalysators vorgelegt Nach Sreetsen
der überstehenden
Atmosphäre durch Stickstoff wird der Katalysator einige Minuten lang bei ca. 350C
mit Wasserstoff vorbehandelt. Unter starkem Rühren werden nun 975 g Nitromethan
in mehreren Portionen zugegeben, und gleichzeitig wird so viel Wasserstoff in die
Reaktionsmischung eingeleitet, daß stets ein kleiner Uberßchuß vorliegt. Dabei wird,
gegebenenfalls durch Kühlen, eine Reaktionstemperatur von 35°C aufrechterhalten.
Die Reaktion ist beendet, sobald die Gasaufnahme stark zurückgeht und die Säurekonzentration
der Reaktionslösung 0,3 bis 0,4 n-H2S04 beträgt. Die Ergebnisse.sind in nachfolgender
Tabelle 1 zusammengefaßt.
Aus der Tabelle ist su ersehen, daß der erfindungsgemäBe Platinkatalysstor gegenüber den bekannten Palladiumkatalysatoren bei Blneatt vergleichbarer Mengen oine höhere mittlere Hydriergeschwindigkeit bei etwa gleicher Selektivität erbringt.The table shows that the platinum catalyst according to the invention compared to the known palladium catalysts at Blneatt in comparable amounts o brings about a higher average hydrogenation rate with approximately the same selectivity.
Beiepiel 2 Wirkung von Zusätzen von Verbindungen des Arsens, Antimons und Selens zur Suspension des Katalysators in der Säure: In einem 2 l-Glasrührgefäß werden in 4 nacheinander durchgeführten Vereuchen jeweils 200 g Nitrometban mit Wasserstoff unter Atmosphärendruck und Verwendung von 50 g eines 0,5 prozentigen Platin-Katalysators auf Graphit, der durch Reduktion einer wäßrigen Platinchioridlösung mit Ameisensäure in Gegenwart von Graphitpulver gewonnen wurde, in 1,5 1 3,5 n-H2S04 0 bei 40 C zur Reaktion gebracht. Während im Versuch I kein weiterer Zusatz erfolgt, fügt man vor Reaktionsbeginn im Versuch II 6 Atomprozente Arsen in Form von arseniger Säure, im Versuch III 4 Atomprozente Antimon als Kaliumantimonyltartrat und im Versuch IV 4 Atomprozente Selen als selenige Säure hinzu. Nach jeweils 2 Stunden Reaktionsdauer werden die Versuche ausgewertet. Die Ergebnisse sind der Tabelle 2 zu entnehmen. Example 2 Effect of the addition of compounds of arsenic and antimony and Selenium for the suspension of the catalyst in the acid: In a 2 l stirred glass vessel 200 g nitrometban are added in 4 successively carried out humidifications Hydrogen under atmospheric pressure and using 50 g of a 0.5 percent Platinum catalyst on graphite, which is produced by reducing an aqueous platinum chloride solution was obtained with formic acid in the presence of graphite powder in 1.5 1 3.5 n-H2S04 0 brought to reaction at 40 C. While there was no further addition in experiment I, before the start of the reaction in experiment II, 6 atomic percent arsenic is added in the form of arsenic Acid, in experiment III 4 atomic percent antimony as potassium antimonyl tartrate and in experiment IV Add 4 atomic percent selenium as selenious acid. After each 2 hours of reaction time the attempts are evaluated. The results are shown in Table 2.
Tabelle 2
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19702000502 DE2000502A1 (en) | 1970-01-07 | 1970-01-07 | Platinum metal hydrogenation catalyst cont - aining group 5 or 6 elements for alkylhydrox |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19702000502 DE2000502A1 (en) | 1970-01-07 | 1970-01-07 | Platinum metal hydrogenation catalyst cont - aining group 5 or 6 elements for alkylhydrox |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2000502A1 true DE2000502A1 (en) | 1971-07-15 |
Family
ID=5759141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19702000502 Pending DE2000502A1 (en) | 1970-01-07 | 1970-01-07 | Platinum metal hydrogenation catalyst cont - aining group 5 or 6 elements for alkylhydrox |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2000502A1 (en) |
-
1970
- 1970-01-07 DE DE19702000502 patent/DE2000502A1/en active Pending
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