DE2362253C3 - Verfahren zur Hydrogenolyse von organischen Peroxid-Polymeren - Google Patents

Verfahren zur Hydrogenolyse von organischen Peroxid-Polymeren

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DE2362253C3
DE2362253C3 DE732362253A DE2362253A DE2362253C3 DE 2362253 C3 DE2362253 C3 DE 2362253C3 DE 732362253 A DE732362253 A DE 732362253A DE 2362253 A DE2362253 A DE 2362253A DE 2362253 C3 DE2362253 C3 DE 2362253C3
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hydrogenolysis
raney nickel
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organic peroxide
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Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hydrogenolyse von organischen Peroxid-Polymeren in Gegenwart von Raney-Nickel-Katalysatoren in einem Lösungsmittel, π
Bei der Hydrogenolyse von organischen Peroxid-Polymeren in Gegenwart von Raney-Nickel-Katalysatoren kommt es überraschenderweise rasch zu sehr starken Vergiftungen des Katalysators, so daß die Reaktionsgeschwindigkeit schon nach kurzer Reaktionszeit stark abfällt. Als vergiftende Substanz werden die Ausgangsstoffe oder deren Reaktionsprodukte angesehen. Die Bedingungen für eine Reaktivierung des Katalysators sind an sich bekannt (Chem. Zentralblatt, 1960, S. 948 und N L- PS 90 034). 4 ϊ
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Hydrogenolyse von organischen Peroxid-Polymeren zu schaffen, welches bei langen Reaktionszeiten ohne Abfall der Ausbeute durchgeführt werden kann. >o
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß alternierend eine Hydrogenolysestufe und eine Katalysator-Reaktivierungsstufe durchgeführt und in der Katalysator-Reaktivierungsstufe der Raney-Nickel-Katalysator mit einer 0,1- bis 5-N-Lösung von γ, Ammoniak, einem Hydroxid, einem Carbonat oder einem Carboxylat eines Alkalimetalls oder eines Erdalkalimetalls bei 20 bis 2000C unter Wasserstoffbeaufschlagung behandelt wird.
Das Verfahren kann über eine sehr lange Zeitdauer mi ohne Minderung der Ausbeute durchgeführt werden.
Vergiftete Raney-Nickel-Katalysatoren umfassen modifizierte Raney-Nickel-Katalysatoren mit einem geringen Gehalt an Kupfer, Chrom, Eisen od. dgl., welche für die Hydrogenolyse von organischem i.~> Peroxid-Polymeren verwendet werden können. Solche organischen Peroxid-Polymeren umfassen Peroxid-Polymere von Olefinen, wie /.. 13. von konjugierten Diolefinen, wie Butadien, Isopren, 2,5-Dimethyl-2,4-hexadien, alkylsubstituierten konjugierten Diolefinen, cyclisch (substituiertem) konjugierten Diolefinen, wie Cyclopentadien, Cyclohexadien, Dimethyifuran, Furan und alkylsubstituierien cyclischen konjugierten Diolefinen. wie Inden und Styrol, od. dgl.
Zur Verringerung der Katalysatorvergiftung ist es vorteilhaft, zunächst den Katalysator in einem Medium zu suspendieren, und danach Wasserstoff in das Medium einzuleiter. Danach wird organisches Peroxid zur Verdünnung in der gleichen Art Medium aufgelöst und hinzugegeben, und zwar mittels einer Hochdruckpumpe zum Pumpen einer kleinen Menge konstanten Volumens. Die Zugabe des organischen Peroxids erfolgt mit der gleichen oder einer geringeren Geschwindigkeit als die Hydrogenolyse des Polymeren. Dennoch werden vergiftende Materialien, nämlich organische Säuren und Polymere od. dgl. an der Oberfläche des Katalysators absorbiert und verringern die aktiven Oberflächen des Katalysators.
Das Reaktivierungsmittel enthält in Lösung Ammoniak, ein Alkalimetallhydroxid, ein Erdalkalimetallhydroxid, ein Alkalimetallcarbonat, ein Erdalkalimetallcarbonat, ein Alkalimetallcarboxylat mit 1 —4 Kohlenstoffatomen oder ein Erdalkalimetallcarboxylat mit 1 —4 Kohlenstoffatomen. Die Reaktivierungsstufe wird nach jeder Hydrogenolysestufe unter Wasserstoffgas durchgeführt.
Der Katalysator kann wiederholt mehr als 50- bis lOOmal verwendet werden. Bei der Raktivierung des Raney-Nickels beeinflussen die Behandlungstempcratur, die Konzentration des Reaktivierungsmittels und die Behandlungszeit den Aktivierungseffekt. Die Reaktionstemperatur beträgt vorzugsweise 50—1200C und speziell 7O-12O°C. Die Behandlung bei mehr als 200°C führt zu einem Auflösen der Aluminiumkomponente des Raney-Nickeis, wobei die Nickelatome umgelagert werden und die kristallinen Bereiche vermehrt werden und die katalytische Aktivität sinkt. Unter dem Gesichtspunkt der Katalysatorlebensdauer ist es bevorzugt, eine niedrigere Temperatur zu wählen. Bei weniger als 20°C is jedoch die Trennung des absorbierten Gifts vom Raney-Nickel-Katalysator zu langsam, und die Behandlungsdauer ist zu lang. Als Medium für die Reaktivierung kann z. B. Wasser dienen oder ein Alkohol, z. B. Methanol, Äthanol oder Isopropanol. Allgemein kann als Medium ein Lösungsmittel dienen, in dem sich das Behandlungsmittel zum Teil oder völlig auflöst. Insbesondere kommen polare Lösungsmittel in Frage, z. B. die stark polaren Lösungsmittel Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid od. dgl. Darüber hinaus eignen sich Ätheralkohole, wie Polyäthylenglycol, Polyäthylenglycolhalbäther oder Polyäthylenglycolhalbester. Es kann sich um einwertige oder mehrwertige Alkohole handeln.
Die Konzentration des Aktivierungsmittels beträgt 0,1-5 N. In diesem Bereich werden befriedigende Behandlungsergebnisse erzielt. Die Behandlungsdauer hängt ab von der Konzentration des Aktivierungsmittels von der Behandlungstemperatur und von dem Verhältnis des organischen Peroxid-Polymeren zum Raney-Nickel und beträgt gewöhnlich 2 8 h. Der Behandlungszustand des Raney-Nickel-Katalysators hängt ab vom Verhältnis des organischen Peroxid-Polymeren zum Raney-Nickel. Unter dem Gesichtspunkt der Katalysator-Lebensdauer ist es bevorzugt, eine längere Behandlungszeit zu wählen anstelle einer erhöhten Bchandlungstcmperatur.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführupgsbeispielen näher erläutert.
Beispiel 1
In einen 200-cmJ-Autoklaven, welcher mit einem elektromagnetischen Rührer ausgerüstet ist, werden 10 g Raney-Nickel gegeben (hergestellt durch Kawaken Fine Chemical K. K.) und 50 g Tetrahydrofuran. 60 g einer Lösung von 20 g Isopren-Peroxyd-Polymerem in Tetrahyrofuran werden bei 600C unter einem Wasserstoffdruck von 50 kg/cm2 während 2 h mittels einer kleinen Injektionspumpe für konstantes Volumen eingeführt und mit dem Wasserstoff umgesetzt. Nach der Hydrogenolyse wird der Katalysator abgetrennt und die Reaktionsmischung wird gaschromatographisch analysiert. Sie enthält 1,6 g2-Methyl-l,2-Butandiol; 1,5 g 2-Methyl-3,4-Butandiol und 6,4 g 2-Methyl-i,4-Butandiol. Die Gesamtausbeute an Diol des Isopren-Peroxyd-Polymeren beträgt 45,7%. Der vergiftete Raney-Nickel-Katalysator und 100 cm1 0,5 N-NaOH in wäßriger Lösung werden in den 200-cmJ-Autoklaven gegeben. welcher mit dem elektromagnetischen Rührer ausgerüstet ist, und die Mischung wird erhitzt und gerührt, und zwar bei 900C während 3 h unter einer Wassemoffatmosphäre. Hierbei wird der Katalysator aktiviert. Der aktivierte Katalysator wird abgetrennt und zur wiederholten Hydrogenolyse des Isopren-Peroxyd-Polymeren verwendet. Dies kann man 30mal wiederholen, wobei der Katalysator seine Aktivität nicht einbüßt und wobei auch keine Verringerung der Aktivität beobachtet wird.
Beispiele 2-10
In den Autoklaven gemäß Beispiel 1 wird jeweils das Peroxyd Polymere gemäß Tabelle 1 gegeben und unter den gleichen Bedingungen hydriert. Der dabei vergiftete Raney-Nickei-Kätalysa'nr wird im Autoklaven gemäß Beispiel 1 unter den Bedingungen gemäß Tabelle 1 behandelt. Die Hydrogenolyse und die Reaktivierung des Katalysators werden jeweils wiederholt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
Tabelle 1
Bei
spiel
Nr.		 Reaktionsbedingungen (g) (Mol) Raney-
Nickel
(g)		 Reak-
lions-
tcmp.
("C)		 Reak
tions-
druck
(kg/cm-)		 Wieder
holte Ver
wendung
d. Kataly
sators
( χ)		 Ausbeute
an Ge-
samtdiol
(%)
2 Peroxyd-Polymeres 20
20		 0,20
0,20		 10
10		 60
60		 50
50		 1
40
3 Isopren-Peroxyd-Poly-
meres		 20
20		 0,14
0,14		 10
10		 50
50		 70
70		 1
22
4·) 2,5-Dimethyl-2,4-hexa-
dien-Peroxyd-Poly-
meres		 20
20		 0,14
0,14		 10
10		 50
50		 50
50		 1
35
2,5-Diniethyl-2,4-hexa-
dien-Peroxyd-Poly-
meres
I-'ortsct/unp Reaktivierungs- Bedingungen Produkt
Bei
spiel
Nr.		 Alkali Tempe- Diol
ratur
("C) (g)
4«)
0,5N-Na2COj 100 cm3 90
3N-Ammoniak 100cm3 100
0,1 N-KOH, wäßrige 90
Lösung 100 cm'
2-Methyl-
1,2-Butan-
2-Methyl-3,4-Butandiol
1,5 1,3
2-Methyl-
1,4-Butan-
diol
6,3
6,0
2,5-Dimethyl-2,5-Hexandiol
2,5-Dimethyl-2,5-Hexandiol
45,7
41,9
83,2
81,2
82,7
80,3
4*1 Hei Deisniel 4 wiril ein niuilil'i/iertes Raney Nickel mit 1% Chrom verwendet.
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Bei
spiel
Nr.		 Reaktionsbedingungen Reaktivierungs-Bedingungen (g) (Mol) Raney-
N icke!
(g)		 Reak-
tions-
lemp.
( C)		 2,5-Di methyl-2.5-hexandiol
17,1
16.8		 Rcak-
tions-
druck
(kg/cm3;		 Wieder
holte Ve;
wendung
d. K a ta Iy
saiors
( ')
5*) Peroxyd-Polymeres Alkali Tempe
ratur
(C)		 20
20		 0,14
0,14		 7
7		 50
50		 70
70		 1
45
b 2,5-DimethyI-
2,4-hexadien-Peroxyd-
Polymeres		 0,5N-NaOH. 90
wäßrige Lösung
100 cm3 		20
20		 0.18
0.13		 10
10		 60
60		 50
50		 1
25
7 2-Äthyl-2,3-butadien-
Peroxyd-Polmeres		 20
20		 0,18
0.18		 10
10		 60
60		 80
80		 1
15
2,3-Dimethyl-1.3-butadien-
Peroxyd-Polymeres
Fortsetzung Produkt
Bei- Diol
(g)		 Ausbeute
an Ge-
Siimldiol
(",(ι)
Nr. 83.2
81.8
5*}
0,5N-Ba(OH) wäßrige Lösung 100 cm3
0.2N-LiOH wäfJrige Lösung 100 cm3
100
2-Äthyl-U-
butandiol
1,9
1.7
2-Älhyl-3,4-
butandiol
120
2.3-Dimethyl- 2,3-Dimcthyl-
1,2-butandiol 1,4-butandiol
3,7
3.6 6.4
2-Äthyl-1.4-
butandiol
5.6 72,9
5,5 69,5
8b,4 84.7
5*) In Beispiel 5 betrug die Behandlungsdauer 5 h. Beispielen die Behandlungsdauer 3 h betrug.
während in den anderen
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Bei
spiel
Nr.		 Reaktionsbedingungen (g) (Mol) Raney-
Nickel
(g)		 Reak-
tions-
temp.
( C)		 Reak
tions-
druck
(kg/cm·')		 Wieder
holte Ver
Wendung
d. Kalaly
salors
( ■*)
8 PeroNyd-Polymeres 20
20		 (1.20
0.2?		 10
H)		 50
Ai 		70
70		 40
9 Cyclopentadien-
Peroxvd-Polymercs		 2(>
20		 0.14
0.14		 10
10		 4(1
40		 20
20		 10
10 Styrol-t'eroxyd-
Polvmeres		 20
"Il		 0.14
0 14		 10
10		 .11 ■■ 20 50
Siyrol-Peroxyd-
Polymeres
I'oilset.'iinü
liüi- Reaktivierungs-Uedin^ungcn produkt
spiel
Nr. Alkali Tcmpc- f>iol
r;uur
(g)
10
4N-NaOII wäßrige 70 Lösung 100 cm3
0,5N-KOH Äthanol 90 Lösung 100 cm'
1 N —Na-Acetat- 90 Lösung 100 cm3
1,4-CyelopentanJioi
15,5
15.1
Benzylalkohol Phenylgiyuol
1.3 163
1.2 15 7
Benzylalkohol Phenylglyeol
1.3 16.2
1.2 15,7
Ausbeute
;ui (Jesamutiol
74.5
72,)
88,6
85,0
88.1
85,0
Beispiel 11
In einen mit einem elektromagnetsichen Rührer ausgerüsteten Autokalven mit 200 cm! während 10 g Raney-Nickel (hergestellt durch Kawaken Fine Chemical K. K.) gegeben und 50 g Äthylacetat werden hineingegeben. 60 g einer Lösung von 0,23 Mol (als GtHbO2) von Butadien-Peroxyd-Polymere in Äthylacetat werden bei 70°C unter einem Wasserstoffdruck von 50 kg/cm2 während 2 h mit einer Kleininjektionspumpe von konstantem Volumen eingeführt und mit dem Wasserstoff kontaktiert. Nach der Hydrogenolyse wird der Katalysator abgetrennt und die Reaktionsmischung wird gaschromatographisch analysiert. Die Reaktionsmischung enthält 11,6 g 1,4-Butandiol. 3,82 g 1.2-Butandiol und 1,95 g andere Produkte. Die Ausbeute an 1,4-Butandiol bezogen auf das Butadien-Peroxyd-Polymere beträgt 56%. Der vergiftete Raney-Nickel-Katalysator wird zusammen mit 100 cm30,5 N-NaOH (wäßrige Lösung) in einem 200-cm3-Autok!aven gegeben, welcher mit einem elektromagnetischen Rührer ausgerüstet ist. Die Mischung wird erhitzt und gerührt, und zwar bei 900C während 3 h unter einer Wasserstoffatmosphäre. Dabei wird der Katalysator reaktiviert. Der aktivierte Katalysator wird abgetrennt und wiederum für die Hydrogenolyse des Isopren-Peroxyd-Polymcren verwendet. Diese Operation wird lOOmal mit dem gleichen Katalysator wiederholt, wobei keinerlei Verminderung der Aktivität beobachtet wird.
Beispiele 12-19
In dem Autoklaven gemäß Beispiel 11 wird Biitadien-Peroxyd-Polymeres unter den Bedingungen gemäß Tabelle 2 hydriert. In dem Autoklaven gemäß Beispiel 11 wird das vergiftete Raney-Nickel unter den Bedingungen gemäß Tabelle 2 behandelt und die Hydrogenolyse wird mit dem reaktivierten Katalysator wiederhol.. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.
Tabelle 2 Reaktionsbedingungen Peroxyd Raney-
Nickel		 Rciiktions-
tcmp.		 Keaktions-
druc'k		 Wicder-
holic Ver
wendung
d. Kataly
sators
( χ)
Bei- Butadien-
Polymeres		 (Mol) (g) ( C) (kg/cm-) 1
45
Nr. (g) 0.23
0.23		 10
10		 90
90		 10
10		 1
70
20
20		 0.23
0.23		 10
10		 50
50		 300
300		 1
90
12 20
20		 0.23
0.23		 10
10		 70
70		 50
50		 1
90
13 20
20		 0.23
0.23		 10»)
10*)		 70
70		 50
50		 1
20
70
14 20
20		 0,23
0,23
0.23		 10
10
10		 70
70
70		 100
100
100
15*) 20
20
20
16*)
Iu.l' ' · ; !!■.bedingungen (Mc!) R.ine\ Reaklioiis- Reaktioiis- Wieder
spiel 0.2 i Nickel lemp. driick holte Voi
Nr. IUii.kIh ;i Perovul 0,23 uciidimg
Poly me res 0,23 d. Kalaly
0,23 salors
0,23 (i-·) (() (kg/en,-·) ( χ)
0.23 10 90 50 1
(}■■) 10 80 50 50
17 20 10 70 50 1
20 10 70 50 60
18 20 10 70 50 1
20 10 70 50 60
19 20
20
15") In Beispiel 15 wird ein modifiziertes Raney-Niekel mit einem Gehalt an 1% Chrom verwendet.
Ib') In Beispiel 16 wird das vergiftete Raney Nicke! bei 70'C mit 0.1 N-NaOH behandelt, und zwar jedesmal nach der Reaktion, insgesamt 20iiial. und danach wird bei 10 C mit 0.5 N-NaOH behandelt.
Tabelle 2 (Fortsetzung)
Bei- Reakti\icrungs- Bedingungen Produkt
spiel
Nr. Alkali Tempe- 1.4-Dutan- 1.2-Hiiian- andere Ausbeute
ratur diol diol an 1.4- Bn-
tandiol
Ct") (g) te) (%)
1.95 56
1.97 55
1.91 56
2.03 53
1.93 56
1.04 55
1.92 56
2.00 54
1.91 56
2,04 53
1.98 55
1.96 56
2.01 55
1.97 56 2,00 55
1,98 56
1,92 55
12 0.3N-LiOH wäßrige
Lösung 100 cm1 		130 1 1,59
11.39		 3,80
3,75
13 4 N-K(JIl wäßrige
Lösung 100 cm'		 70 11.58
10,97		 3.86
3.65
14 0.5 N-KOH Äthanol
Lösung 100 cm1 		90 11 59
11.40		 3.82
3.67
15*) 0,5N-Ba(OH)
wäßrige Lösung 100 cm1 		100 11,60
11,17		 3,83
3.74
16*) 0,1 N-NaOH wäßrige
Lösung 100cmJ
0,5N-NaOH wäßrige
Lösung 100 cm3 		70
90		 11,61
10,93
11,41		 3,87
3.60
3.80
17 3 N-Ammoniak
100 cmi		 100 11,58
11.41		 3.83
3.79
18 0,5N-CHiCOONa
wäßrige Lösung
100 cm*		 90 1 !,60
11,40		 3,82
3,77
19 0,5N-K2CO3 wäßrige
Lösung 100 cm3 		90 11,58
11,41		 3,75
3,80

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Hydrogenolyse von organischen Peroxid-Polymeren in Gegenwart von Raney-Nikkel-Katalysatoren in einem Lösungsmittel, d a durch gekennzeichnet, daß man alternierend eine Hydrogenolysestufe und eine Katalysator-Reaktivierungsstufe durchführt, und daß in der Katalysator-Reaktivierungsstufe der Raney-Nickel-Katalysator mit einer 0,1 bis 5 N-Lösung von Ammoniak, einem Hydroxyd, einem Carbonat oder einem Carboxylat eines Alkalimetalls oder eines Erdalkalimetalls bei 20 bis 2000C unter Wasserstoffbeaufschlagung behandelt wird. Γ)
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Raney-Nickel-Katalysator verwendet wird, welcher eine geringe Menge Kupfer, Chrom oder Eisen enthält.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, :u dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung des Reaktivierungsmittels in Wasser oder in einem niederen Alkohol verwendet wird.
DE732362253A 1972-12-25 1973-12-14 Verfahren zur Hydrogenolyse von organischen Peroxid-Polymeren Expired DE2362253C3 (de)

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DE2362253B2 DE2362253B2 (de) 1978-07-06
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GB (1) GB1400340A (de)

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