DE2237704C3 - Compounds of zero valent nickel that contain N-bonded nitriles - Google Patents
Compounds of zero valent nickel that contain N-bonded nitrilesInfo
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Description
Es sind zahlreiche Nickelverbindungen beschrieben, die ungesättigte, durch eine Olefingruppe an Nickel gebundene Nitrile enthalten. Es gibt jedoch keine Literatur über nullwertige Nickelkomplexe, in welchen ein Nitril durch das Stickstoffatom an Nickel gebunden ist.Numerous nickel compounds have been described that are unsaturated by an olefin group on nickel contain bound nitriles. However, there is no literature on zero valent nickel complexes in which a nitrile is bonded to nickel through the nitrogen atom.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf N-gebundene Nitrilkomplexe des nullwertigen Nickels mit der FormelThe present invention relates to N-linked nitrile complexes of zero valent nickel with the formula
Ni[P(OR)3]3R'CNNi [P (OR) 3 ] 3 R'CN
4040
worin R für den 2,5-Xylylrest, 2-Tolylrest, 2,4-Xylylrest oder 2-Methyl-4-chlorphenylrest und R' für einen gegebenenfalls mit CN-substituierten Alkylrest mit 1—10 Kohlenstoffatomen oder Alkenylresi mit 3—10 Kohlenstoffatomen, wobei im letzteren die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung vom Nitril durch mindestens ein Kohlenstoff getrennt ist, oder eiuen gegebenenfalls F-substituierten Arylrest mit 6—10 Kohlenstoffatomen, stehen.wherein R stands for the 2,5-xylyl radical, 2-tolyl radical, 2,4-xylyl radical or 2-methyl-4-chlorophenyl radical and R 'represents an alkyl radical which is optionally substituted by CN with 1-10 carbon atoms or alkenyl resi with 3–10 carbon atoms, in the latter case the Carbon-carbon double bond is separated from the nitrile by at least one carbon, or an optionally F-substituted aryl radical with 6-10 carbon atoms.
Die Verbindungen mit den vorstehend genannten Resten R haben einen durchschnittlich zwischen 130 und 200° liegenden Konuswinkel. Der Konuswinkel wird gemäß J. Am. Chem. Soc, 92, 2956 (19/0) bestimmt. The compounds with the aforementioned radicals R have an average of between 130 and 200 ° lying cone angle. The cone angle is determined according to J. Am. Chem. Soc, 92, 2956 (19/0).
Auf Grund der Sensibilität bzw. Empfindlichkeit der Verbindungen gegenüber Sauerstoff sollte die Herstellung dieser Komplexe in einer inerten Atmosphäre, wie Stickstoff oder Argon, durchgeführt werden. Die Verbindungen werden am zweckmäßigsten durch direkte Reaktion des Nitrils mit einem Ni(O)-Phosphor-Komplex NiL3[L=P(OR)3] hergestellt, indem das Nitril mit dem Ni(O)-Komplex in Anwesenheit oder Abwesenheit eines inerten Lösungsmittels, wie Aceton, Toluol, Benzol oder Cyclohexan in Berührung gebracht wird. Es können verschiedene Verhältnisse von Nitril zu Ni verwendet werden, wobei iedoch ein Verhältnis von 1 :1 bis 20:1 bevorzugt wird, überschüssiges Nitril kann unter vermindertem Druck oder in manchen Fällen durch Kristallisation entfernt werden. Es können Reaktionstemperaiuren von -75°C bis +2000C angewendet werden. Die Temperatur ist nicht entscheidend, da die Reaktion sehr schnell ist, nachdem einmal der gesamte Nikkel(O)-Komplex in Lösung ist. Zur Vermeidung einer thermischen Zersetzung werden Temperaturen von -25° C bis +500C bevorzugt. Es können auch andere Verbindungen als NiL3 geeignete Quellen für das Ni(O) sein, solange unerwünschte Ligaiaden von der Reaktionsmischung entfernt werden können. Geeignet sind z.B. NiL4, N2NiL3, (OkUn)NiL2 und andere (NitrilJNiLg-Verbindungen. Im Fall von (Öle-On)NiL2 z. B. können L und RCN dem (QH1IiNiL2 zugefügt und das Äthylen kann unter Vakuum entfernt werden. In anderen Fällen können RtCN NiL2-Verbindungen direkt durch Reduktion eines Ni(II)-Komplexes, wie Ni(NO3)2 ■ 6 H2O, in Anwesenheit eines großen (sperrigen) Phosphorliganden in einem Nitrillösungsmittel durch ein Reduktionsmitte), wie NaBH4, metallisches Zn oder AlEt3, hergestellt werden.Due to the sensitivity of the compounds to oxygen, the preparation of these complexes should be carried out in an inert atmosphere, such as nitrogen or argon. The compounds are most conveniently prepared by direct reaction of the nitrile with a Ni (O) -phosphorus complex NiL 3 [L = P (OR) 3 ] by the nitrile with the Ni (O) complex in the presence or absence of an inert Solvent, such as acetone, toluene, benzene or cyclohexane is brought into contact. Various ratios of nitrile to Ni can be used, although a ratio of 1: 1 to 20: 1 is preferred; excess nitrile can be removed under reduced pressure or in some cases by crystallization. Reaction temperatures from -75 ° C to +200 0 C can be used. The temperature is not critical as the reaction is very rapid once all of the nickel (O) complex is in solution. Temperatures of -25 ° C to +50 0 C is preferred to avoid thermal decomposition. Compounds other than NiL 3 can also be suitable sources of the Ni (O), as long as undesired ligands can be removed from the reaction mixture. NiL 4 , N 2 NiL 3 , (OkUn) NiL 2 and other (NitrilJNiLg compounds are suitable. In the case of (Öle-On) NiL 2, for example, L and RCN can be added to (QH 1 IiNiL 2 and Ethylene can be removed under vacuum. In other cases, RtCN NiL 2 compounds can be converted directly into one by reducing a Ni (II) complex, such as Ni (NO 3 ) 2 · 6 H 2 O, in the presence of a large (bulky) phosphorus ligand Nitrile solvents by a reducing agent) such as NaBH 4 , metallic Zn or AlEt 3 .
Die erfindungsgemäßen Verbindungen eignen sich als Katalysatoren bei der Hydrocyanierung olefinischer Verbindungen, z. B. bei der Hydrocyanierung von 3-Pentennitril oder 4-Pentennitril zu Adiponitril.The compounds according to the invention are suitable as catalysts in the hydrocyanation of olefinic Connections, e.g. B. in the hydrocyanation of 3-pentenenitrile or 4-pentenenitrile to adiponitrile.
Bevorzugt werden solche Komplexe, in denen li'CN Acetonitril, 3-Pentennitril, 4-Pentennitril, Adipo-nitril oder Methylglutaronitril ist.Those complexes in which li'CN Acetonitrile, 3-pentenenitrile, 4-pentenenitrile, adiponitrile or methylglutaronitrile.
In der DT-OS 20 05 747 wird ein Hydrocyanierungsverfahren beschrieben, bei dem Nickel-Koniplex-Katalysatoren verwendet werden. Dieses Verfahren ergibt bei der Hydrocyanierung von ungesättigten Nitrilen Ausbeuten, die im günstigsten Fall bei etwa 25% liegen.In DT-OS 20 05 747 a hydrocyanation process described, are used in the nickel Koniplex catalysts. This method results in the hydrocyanation of unsaturated nitriles yields, which in the most favorable case at about 25% lie.
Demgegenüber werden nach den Katalysatoren der vorliegenden Anmeldung Ausbeuten von etwa 30 bis über 50% erhalten und das bei wesentlich verkürzten Reaktionszeiten.In contrast, according to the catalysts of the present application, yields of about 30 to Over 50% obtained and that with significantly reduced response times.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung.The following examples illustrate the present invention.
Die NMR-Messungen erfolgen gemäß der Beschreibung in »High Resolution Nuclear Magnetic Resonance Spectroscope«, J. W. E m s 1 e y, J. F e en c y und L. H. S u t c 1 i f f e, Pergamon Press (1965). Die IR-Messungen erfolgen gemäß »Infrared Spectra of Complex Molecules«, L. J. B e 11 a m y, John Wiley & Sons, New York, 2. Aufl. (1958).The NMR measurements are carried out as described in »High Resolution Nuclear Magnetic Resonance Spectroscope ", J. W. E m s 1 e y, J. F e en c y and L. H. S u t c 1 i f f e, Pergamon Press (1965). The IR measurements are carried out in accordance with "Infrared Spectra of Complex Molecules", L. J. Be 11 am y, John Wiley & Sons, New York, 2nd ed. (1958).
Zu 0,47 gAt 0.47 g
hergestellt gemäß »Inorganic Chemistry« 9, 2350 (1970) (0.4 Millimol; Konuswinkel 14Γ) in einem Glasrohr, das mit einer 19/22 inneren Glasschliffverbindung und einem mit »Teflon« überzogenen magnetischen Rührstab versehen war, wurde 1 ecm CH3CN (19 Millimol) zugefügt. In etwa einer Minute langem Rühren bei 25° C löste sich der rote Feststoff und ergab eine braune Lösung. Das überschüssige Nitril wurde unter Absaugen bei einem Druck von etwa 1 mm für die Dauer von etwa 0,5 Stunden entfernt. Das Produkt war ein bräunlichweißer fester Schaum, der sich bei 48—78°C zersetzte. Das IR-Spektrum in Benzol zeigteproduced according to "Inorganic Chemistry" 9, 2350 (1970) (0.4 millimoles; cone angle 14Γ) in a glass tube which was provided with a 19/22 inner ground glass connection and a magnetic stirring bar coated with "Teflon", 1 ecm CH 3 CN ( 19 millimoles) were added. In about a minute of stirring at 25 ° C, the red solid dissolved to give a brown solution. The excess nitrile was removed under suction at a pressure of about 1 mm for a period of about 0.5 hours. The product was a brownish white solid foam which decomposed at 48-78 ° C. The IR spectrum in benzene showed
ein Band bei 2263 cm ' auf Grund von j>cn im Komplex a band at 2263 cm 'due to j> cn in the complex
(CH3CN)Ni[P(O- o—QH4CH3U3 (CH 3 CN) Ni [P (O- o -QH 4 CH 3 U 3
(Freies CH3CN in Benzol absorbiert bei 2255 cm"1.) Das Protonen-NMR-Spektrum in C6D6 zeigte vier Resonanzen bei τ 2^8,3,16,7,93 und 9,44 im Verhältnis von 9:27:27:3, wie dies fiir ο—H von L, nicht aufgetrenntes m- und p-H von L, —CH3 von L und CH3CN im Komplex(Free CH 3 CN in benzene absorbs at 2255 cm " 1. ) The proton NMR spectrum in C 6 D 6 showed four resonances at τ 2 ^ 8,3,16,7,93 and 9.44 in the ratio of 9 : 27: 27: 3, as for ο — H of L, unseparated m- and pH of L, —CH 3 of L and CH 3 CN in the complex
Zu 1,07 gAt 1.07 g
Ni[P(O- ο— QH4CH3U3 Ni [P (O- o- QH 4 CH 3 U 3
(1 Millimol) und 3 ecm Aceton in einem 25-ccm-Erlenmeyerkolben, der mit einer 19/22 inneren Verbindung und magnetischem Rührstab versehen war, wurde 1 ecm CH3CN (19 Millimol) zugefügt. Innerhalb einer Minute bei 25°C löste sich der Feststoff und ergab eine grünbraune Lösung. Der überschüssige CH3CN wurde unter Vakuum entfernt und ergab einen flockigen goldenen Feststoff. Das IR-Spektrum war identisch mit demjenigen des Produktes von Beispiel 1. Die Elementaranalyse entsprach der Zusammensetzung 1 ecm of CH 3 CN (19 millimoles) was added (1 millimole) and 3 ecm of acetone in a 25 cc Erlenmeyer flask fitted with a 19/22 internal connection and magnetic stir bar. The solid dissolved within one minute at 25 ° C. and resulted in a green-brown solution. The excess CH 3 CN was removed in vacuo to give a fluffy golden solid. The IR spectrum was identical to that of the product from Example 1. The elemental analysis corresponded to the composition
(CH3CN)Ni[P(O-o-QH4CH3)3]3 (CH 3 CN) Ni [P (Oo-QH 4 CH 3 ) 3 ] 3
Q5H66NNiO9P,:Q 5 H 66 NNiO 9 P ,:
Berechnet ... C 67,5, H 5,8, N 1,2, Ni 5,1; gefunden .... C 66,0, H 5,8, N 1,2, Ni 4,6.Calculated ... C 67.5, H 5.8, N 1.2, Ni 5.1; found .... C 66.0, H 5.8, N 1.2, Ni 4.6.
schwache, breite Resonanzen auf Grund von (OlefinJ-Nil^-KompIexen bei etwa —137 ppm festgestelltweak, broad resonances due to (OlefinJ-Nil ^ complexes found at about -137 ppm
Zu 0,045 g Bis-(tris-2,5-xylyIphosphit)-nickeläthylen (0,05 Millimol) wurden 0,02 g Tri-2,5-xylylphosphit (0,05MilUmol), 5>1 QH5CN (0,05 Millimol) und ίο 0,25 ecm Toluol zugefügt. Das in einer 0,1-mm-Zelle aufgezeichnete IR-Spektrum zeigte ein Band bei 2208 cm"1, was die Anwesenheit von N-gebundenem Nitril im KomplexTo 0.045 g of bis (tris-2,5-xylylphosphite) nickel ethylene (0.05 millimoles) was added 0.02 g of tri-2,5-xylyl phosphite (0.05 µmol), 5> 1 QH 5 CN (0.05 Millimoles) and ίο 0.25 ecm of toluene were added. The IR spectrum recorded in a 0.1 mm cell showed a band at 2208 cm " 1 , indicating the presence of N-linked nitrile in the complex
zu erwarten war. (Die Resonanz für freies CH3CN in QD6 findet sich bei τ 929.) was to be expected. (The resonance for free CH 3 CN in QD 6 can be found at τ 929.)
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Beispiele 3 bis 13Examples 3 to 13
Die in Tabelle I gezeigten Nitrilkomplexe wurden in Lösung durch Zugabe von 0,2 Millimol organischem Nitril zu 0,11 g (0,1 Millimol)The nitrile complexes shown in Table I were made into solution by the addition of 0.2 millimoles of organic 0.11 g (0.1 millimole) nitrile
Ni[P(O- o—QH4CH3):,]:,Ni [P (O- o — QH 4 CH 3 ) :,] :,
in 1,4 ecm Toluol suspendiert. Beim Schütteln löste sich der rotorangefarbene NiLg-Komplex, und die Farbe der Lösung veränderte sich von Rotorange nach Gelb (oder Orange im Fall von Benzonitril), was eine Reaktion mit dem Nitril anzeigte. Das 31P NMR-Spektrum der Lösung zeigte nicht länger eine Resonanz bei -128,2 ppm (85% H3PO4), die für NiL3 charakteristisch ist, sondern eine neue Resonanz im Bereich von —130,2 bis 131,3 ppm, die für einen N-gebundenensuspended in 1.4 ecm toluene. Upon shaking, the red-orange NiLg complex dissolved and the color of the solution changed from red-orange to yellow (or orange in the case of benzonitrile), indicating a reaction with the nitrile. The 31 P NMR spectrum of the solution no longer showed a resonance at -128.2 ppm (85% H 3 PO 4 ), which is characteristic of NiL 3 , but a new resonance in the range -130.2 to 131.3 ppm that is for an N-linked
(Nitril)—Ni-[P(O-o—QH4CH3)J]3 - Komplex charakteristisch ist. In einigen Fällen wurden auch (QH5CN)Ni[P(O-(Nitrile) - Ni [P (O - o - QH 4 CH 3 ) J] 3 complex is characteristic. In some cases (QH 5 CN) Ni [P (O-
anzeigte. (Freies QH5CM in Toluol absorbiert bei 2229 cm"'.) Tris-2,5-xylolphosphit hat einen Konuswinkel von 144°.indicated. (Free QH 5 CM in toluene absorbed at 2229 cm "'.) Tris-2,5-xylene phosphite has a cone angle of 144 °.
2O Beispiele 15 bis 18 20 Examples 15-18
Die in Tabelle 2 gezeigten Nitrilkomplexe wurden in Toluollösung durch Zugabe des organischen Nitrils in einem 1:1-Molverhältnis zum entsprechenden Tris-(triarylphosphit)-Ni(O)-Komplex hergestellt. Die in einer 0,1-mm-Zelle aufgezeichneten IR-Spektrum zeigen die Anwesenheit der gezeigten, N-gebundenen Nitrilkomplexe.The nitrile complexes shown in Table 2 were dissolved in toluene by adding the organic nitrile in a 1: 1 molar ratio to the corresponding tris (triaryl phosphite) -Ni (O) complex manufactured. The IR spectra recorded in a 0.1 mm cell indicate the presence of the N-linked shown Nitrile complexes.
In der folgenden Tabelle werden die folgenden Abkürzungen verwendet:The following abbreviations are used in the table below:
VN = Valeronitril.VN = valeronitrile.
ADN = Adiponitril.ADN = adiponitrile.
MGN = Methylglutaronitril.MGN = methylglutaronitrile.
4PN = 4-Pentennitril.4PN = 4-pentenenitrile.
T3PN = trans-3-Pentennitril.T3PN = trans-3-pentenenitrile.
2M3BN = 2-Methyl-3-butennitril.2M3BN = 2-methyl-3-butenenitrile.
C2M2BN = Bis-2-methyl-2-butennitril.C2M2BN = bis-2-methyl-2-butenenitrile.
T2PN = trans-2-Pentennitril.T2PN = trans-2-pentenenitrile.
L = Tri-o-tolylphosphit.L = tri-o-tolyl phosphite.
31P NMR-Daten für 31 P NMR data for
(Nitril)Ni[P(O—o—QH4CH3);,].,(Nitrile) Ni [P (O — o — QH 4 CH 3 ) ;,].,
in Toluol bei 26° C gebildete Komplexe,complexes formed in toluene at 26 ° C,
chemische Verlagerungen in bezug auf 85%iges H3PO4 chemical shifts with respect to 85% H 3 PO 4
.15.15
4040
*) Die chemische Verlagerung ist der Durchschnitt von (Olefin) NiL2 und freiem L im schnellen Austausch.*) The chemical shift is the average of (olefin) NiL 2 and free L in rapid exchange.
Isoliertes (C2Hi(Ni[P(0-o-tolyl)3]3 zeigt eine Resonanz bei -139,7, freies L bei -130,0.Isolated (C 2 Hi (Ni [P (0-o-tolyl) 3 ] 3 ] 3 resonates at -139.7, free L at -130.0.
Beispiele 15—18
IR-Daten für (Nitril) NiL3-Komplexe in ToluolExamples 15-18
IR data for (nitrile) NiL 3 complexes in toluene
15 (QH5CN)Ni[P(O-2,4-(CH3)2QH3)3]3 221315 (QH 5 CN) Ni [P (O-2,4- (CH 3) 2 QH 3 ) 3] 3 2213
16 (QH5CN)Ni[P(O-O-QH+CH3)J]3 221716 (QH 5 CN) Ni [P (OO-QH + CH 3 ) J] 3 2217
17 (QH5CN)Ni[P(O-2-CH3-4-Cl-QH3)3]3 221717 (QH 5 CN) Ni [P (O- 2-CH 3 -4-Cl-QH 3 ) 3 ] 3 2217
18 (CH3CN)Ni[P(O-2-CH3-4-Cl-QH3)3]3 226118 (CH 3 CN) Ni [P (O-2-CH 3 -4-Cl-QH 3 ) 3 ] 3 2261
In den obigen Fonnein steht R' für gegebenenfalls 3—10 Kohlenstoffatomen, wie Buten, Penten, Hexen, mit Cyan substituierte Alkylreste mit 1—10 Kohlen- Als Arylreste werden solche mit 6—10 Kohlenstoffstoffatomen, wie Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl, Pentyl, atomen, besonders solche, die sich vom Benzol ab-Hexyl, wobei diese Reste gegebenenfalls noch eine leiten, bevorzugt. Cyangruppe enthalten, ferner für Alkenylreste mit 20In the above form R 'stands for optionally 3-10 carbon atoms, such as butene, pentene, hexene, Cyan-substituted alkyl radicals with 1-10 carbon atoms. Aryl radicals are those with 6-10 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, atoms, especially those which differ from benzene from hexyl, these radicals possibly also leading one, preferably. Cyano group included, also for alkenyl radicals with 20
Claims (1)
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US16835371 | 1971-08-02 |
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