DE2028329A1 - Verfahren zur Herstellung von Cyclododecatrien-(1,5,9) - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Cyclododecatrien-(1,5,9)Info
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Description
9. Juni 1970 AD-4252
E. I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY lOth and Market Streets, Wilmington, Delaware, V-.St.A.
Verfahren zur Herstellung von Cyclododecatriene 1,5*9)
Es ist bekannt, zur Erzeugung von Cyclododecatriene 1,5,9)
Butadien der Wirkung verschiedener Katalysatoren zu unterwerfen. Bekannt als Katalysatoren für die Butadientrinierisation
sind solche auf Grundlage von Alkylalurainiuinchloriden und Titanhalogeniden, wie die in den USA-Patentschriften
3 076 045, 2 964 574, 3 381 045, 3 381 047 und 3 344 199 beschriebenen.
Die vorliegende Erfindung ergibt Verbesserungen bezüglich
Reaktionsgeschwindigkeit, glattem Arbeiten, einfachem Arbeiten wie auch schliesslicher Ausbeute gegenüber den vorgenannten,
bekannten Verfahren unter Einsatz eines bestimmten Katalysatorsystems bei bestimmten Reaktionsbedingungen. !
- 1 009851/2246
AD-4252 V
Das bevorzugte Katalyaatoraystem wird aus bestimmten, nachfolgend
definierten Aluminiumsesquichloriden, Sauerstoff und bestimmten, nachfolgend definierten Titanverbindungen
erhalten, wobei die Katalysatorkomponenten vorzugsweise auf diese drei beschränkt sind. Im Interesse der bequemen Variierung
und Beschreibung der genauen Zusammensetzung der metallorganischen Verbindung kann man diese als Stoffzusammensetzung
betrachten, die das Zusammensetzungsverhältnis
(Z) Al0Cl
(2,5-3,5) * (3,5-2,5)
aufweist, worin Z der Gruppe Alkylrestemit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen
und Phenylrest angehört. Das Molverhältnis des Aluminiumsestiuichlorids zum Sauerstoff soll im Bereich von
1:0,1 bis 1:0,7 gehalten werden, wenn al3 Ausgangsmaterial wasserfreies Butadien Verwendung findet,, wobei ein Bereich
von 1:0,2 bis 1:0,6 besonders bevorzugt wird.
Naturgemäss soll bei einem Sauerstoffgehalt des Butadiens
die dem Katalysatorsystem zugeführte Säuerstoffmenge so eingestellt
werden, dass zu keinem Zeitpunkt der Lebenszeit des
Katalysatorsyatems eine solche Sauerstoffzufuhr vorliegt, dass die vorliegende Gesamtmenge das Verhältnis von 1,0 Mol
Aluminiumsesq.uichlorid auf 0,7 Mol Sauerstoff überschreitet.
Die Auswirkung' des Sauerstoffs ist überraschend, da seine Auswirkung bei dem vorliegenden System stärker als bei einem
System auf Grundlage von Diäthylaluminiumchlorid ist; Äthylaluminiumdichlorid
ist für den Einsatz bei einer analogen Trimerisation unbefriedigend. Weiter hat man bisher allgemein
angenommen, dass das Vorliegen von Sauerstoff für die Reaktion schädlich ist.
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Das Verhältnis des Aluiainiumsesquichlorides zur Titanverbindung
ist nicht so kritisch. Das Molverhältnis des Aluminiums es qui chlor idea zur Titanverbindung kann von 3si bis
30:1 betragen, wobei Verhältnisse von 5:1 bis 15:1 bevorzugt werden. Höhere Verhältnisse sind anwendbar, aber aufgrund
der Kosten des Aluminiumsesquichlorides nicht erwünscht.
Allgemein ist bei dem Verfahren gemäss der Erfindung jegliche
Verbindung vierwertigen Titans arbeitsfähig, so lange sie in dem Reaktionstnedium zu mindestens 0,01 MoI^, bezogen auf
das Cyclododecatrien-(1,5i9). bei 20° C löslich ist, wobei
die Verbindung keinen Substituenten aufweist, welcher den Aluminiumsesquichlorid-Katalysator inaktivieren würde. Diese
Verbindungen haben allgemein die Formel TiA^, worin A der
Gruppe Cl, Br und OR angehört, wobei R einen Kohlenwasserstoff- bzw. Hydrocarboylreet mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen
bedeutet. Die vier A-Atome bzw« -Gruppen können bei jeder
der Titanverbindungen untereinander gleich oder verschieden sein.
Zur Herstellung des Katalysators kann man Sauerstoff mit dem Aluminiumsesquichloriä und darauf das erhaltene Produkt mit
der Titanverbindung umsetzen. Für ein kontinuierliches Arbeiten jedoch ist es bequemer, alle drei Katalysatorkomponenten
getrennt und gleichzeitig dem Reaktionsbehälter zuzuführen«, Wenn gewünscht, kann man den gesamten Katalysator in Fora
von Gasen in getrennten Butadienströmen zuführen, wie'clurch
Verdampfung der Titanverbindung oder Aluminiuiiverliiniiang uni
Zuführung de» Dampfes zu getrennten ButadienstrBmen·
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Das Verfahren gemäaa der Erfindung eignet sich auch für die
Trimeriaation von substituierten Butadienen, wie Isopren.
Bei der Durchführung der Erfindung wird vorzugsweise der . Sauerstoff mit inerten Gasen gemischt. Man kann somit als
Saueratoffquelle Luft einsetzen. Der Sauerstoff lässt sich
bequem in der Gaaphase mit dem Butadien zuführen.
Die Butadientrimerisation kann in jedem inerten, organischen Lösungsmittel, wie Benzol, Cyclohexan oder Hexan, durchgeführt
werden. Das Cyclododecatrien, das Reaktionsprodukt, ist ein auagezeichnetea Lösungsmittel und wird als solches
für kontinuierliches Arbeiten bevorzugt. Die Verwendung eines Katalyaatorlösungsmittels ist keine Bedingung, aber man kann
ein solches Lösungsmittel einsetzen, um die Katalyaatorzuführung und einen innigen Kontakt der Reaktionsteilnehmer zu
erleichtern.
Die Temperatur bei der Butadientrimeriaation wird im allgemeinen
auf 20 bia 120 und vorzugsweise auf 60 bis 90° G gehalten. Bei niedrigeren Temperaturen wird die Umsetzung unangemessen
langsam, und bei höheren Temperaturen ergeben sich erhöhte Ausbeuteverluste durch Nebenprodukte.
Der Druck kann bei dem Verfahren gemäss der Erfindung im Bereich
von 1/2 bia 50 Atm. liegen und beträgt vorzugsweise 1 bis 5 Atm.
Durch das Arbeiten innerhalb der obigen Grenzen wird ein Butadientrimeres mit einer durchschnittlichen Reaktionsgeschwindigkeit
von über 6,0 g/Mim/Millimol vorliegendes TiA.
und im allgemeinen in einer Ausbeute von 85 bis 95 $ bei
_ 4 — 0 09851/2246
einem Geaamtdruck von etwa 1 Atm. und einer Temperatur von
etwa 65 bis 75° G erhalten.
Beim kontinuierlichen Arbeiten kann man zur Ausnutzung von Katalyaatorrestaktivität das Verfahren mehr- bzw. vielstufig
durchführen.
Nachfolgend sind bevorzugte Ausführungsformen beschrieben.
Es wurde jeweils ein zylindrischer, mit einem bei 500 U/Min,
betriebenen Paddelrührer ausgerüsteter Reaktionsbehälter mit abgerundetem Boden verwendet, der bis hinauf zu einem Seitenarm
zur Austragung des im stetigen Betrieb gebildeten Rohcyclododecatriens ein Flussigkeitsvolumeη von 1500 ml fasst,
wobei die Temperatur auf 75 + 1° 0 gehalten und mittels eines Thermopaars überwacht wurde, das an einen Thermoregler in
Form eines den Kühlwasserstrom in in der Reaktionsyorrichtung
angeordneten Schlangen beeinflussenden Spulenventils angeschlossen
war, und zur Druckregelung ein Quecksilberverschluss
auf dem Abgas diente« In jedem Beispiel wurde die Reaktionsvorrichtung mit Cyclododecatrien beschickt und die Temperatur
auf 75° C erhöht, während gleichzeitig circa 0,002 Mol TiGl4
und 0,03 Mol Aluminiumsesquichlorid injiziert wurden. Während des Katalysatorzusatzes ist das Cyclododecatrien mit Butadien
gesättigt. Nach Beginn der Umsetzung (am Butadienverbrauch zu
erkennen) wurden die Katalysatorverhältnisse eingestellt und die Sauerstoffzufuhr in Teilbeträgen erhöht, bis die Zuführung
aller drei Komponenten in den in den Beispielen genannten
Molverhältnissen erfolgte. Das während des Arbeitens im stetigen Zustand, erhaltene Rohcyclododecatrien wurde als von der
Reaktionsvorrichtung durch den Seitenarm überfliessendea Gut
- 5 -· 009851/22A6
gesammelt. Der Katalysator in dem rohen Reaktionsprodukt
wurde ι viert.
wurde dann durch Sättigen mit wasserfreiem NH, entakti-
00983ΪΤ22Α6
Beispiel 1 2 3 4 5 §_ 7
Molares Katalysator- 9,9/1/0 9,2/1/2,3 9,6/1/3,5 10,3/1/4,5 10,1/1/3,5 10,2/1/3,5 10,2/1/4 g
Verhältnis '
(C2H5 )3Al2Cl3/TiCl4/O2 ' 'V to
Produktivität im ate- Ί33 811 908 775 908 848 714 llx>.
tigen Zustand,
g Rohgut / 1 Reaktions-
raura/Std.
TiCl-Konzentration 0,7573 | 0,7202 | 0,7202 | • | 88,3 | 0,7202 | 0,7202 | 0,7202 | 0,7202 | |
' Cyclohexan, g/ml | 2,8 | ||||||||
O | KatalysatorzufUhrungs- 0,28 | 0,28 | 0,27 | 1,5 | 0,26 | 0,27 | 0,27 | 0,27 | |
O | geschwindigkeit, g/l/Std. | 7,1 | |||||||
co1 | Prozentverteilung im Rohgut | 75 | |||||||
(für Butadien und Katalyaa- | 0,1 | ||||||||
torlösungsmittel berichtigt) | |||||||||
NJ | Cyclododecatrien 63,5 | 86,2 | 86,6 | 85,5 | 87,6 | 84,9 | |||
cn | Cyclooctadien 1,1 | 2,4 | 2,1 | 2,6 | 2,6 | 2,1 | |||
Ki 9 | Vinylcyclohexen 5,0 | 1,4 | 1,3 | 1,7 | 1,7 | 1»3 | |||
Nichtflüchtiger Rück- 24,0 stand |
8,0 | 9,0 | 9,2 | 8,0 | 9,5 | ||||
Temperatur, 0C 75 | 75 | 75 | 75 | 75 | 75 | ||||
Druck, atü 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,4 | 0,1 | 0,1 |
ISO CD K) OO Cv)
K)
Lie durchschnittliche Reaktionsgeschwindigkeit während jeweils
des gesamten Versuchs ist als tatsächlich gebildetes, reines Cyclododecatrien in g/ln genannt,. Das Beispiel 1 erläutert
die sich in Abwesenheit von Sauerstoff einstellende schlechte Geschwindigkeit und Ausbeute. In Beispiel 2 bis 5
wird Sauerstoff und in Beispiel 6 und 7 Luft in das Reaktionsmedium unter dem Flüssigkeitsspiegel injiziert.
Das Cyclododecatrien stellt eine wertvolle chemische Zwischenverbindung
dar, die sich leicht durch Oxidation in Bernsteinsäure überführen lässt, die sich ihrerseits zur Herstellung
von Plasten, wie Polyamiden, eignet, Es kann weiter in bekannter Weise hydriert werden. Auf diese Weise erhält man aus
Cyclododecatrien Cyclododecen oder Cyclododecan. Diese Hydrierungsprodukte
ihrerseits können in bekannter Weise zur Bildung der entsprechenden Dicarbonsäuren oxidiert werden.
009851/22AS
Claims (1)
- PatentansprücheKontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Cyclododecatrien-(1,5,9) unter Beschicken einer Reaktionsvorrichtung , mit einer Aluminiumverbindung der FormelZ Al9Cl2,5-3,5 ά 3,5-2,5worin Z der Gruppe Alkylreste mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und Phenylrest angehört, und einer Titanverbindung der Formel TiA., worin A der Gruppe Cl, Br und OR (R gleich organischer Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen) angehört, in einer solchen Menge, dass das Molverhältnis der Aluminiumverbindung zur Titanverbindung auf 3:1 bis 30:1 gehalten wird, und mit Butadien und Durchführen der Reaktion bei einer Temperatur von 20 bia 120° C und Gewinnen von Cyclododecatriene 1 ,5,9) , dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung in Gegenwart von 0,1 bis 0,7 Mol Sauerstoff je Mol Aluminiumverbindung durchführt.2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass manbei einem Molverhältnis der Aluminium- zur Titanverbindung ■ von 5:1 bis 15:1 arbeitet.3# Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Titanverbindung Titantetrachlorid verwendet.4# Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man ala Aluminiumverbindung Äthylalumlniumsesquichlorid verwendet.- 9 009851/22465· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man mit 0,2 bia 0,6 Mol Saueratoff /Mol Äthylaluminiumaeaquichlorid arbeitet.- 10 009851/2246
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