RU2191172C2 - Method of catalytic isomerization of endotetrahydrodicyclopentadiene to exo-tetrahydrodicyclopentadiene - Google Patents

Method of catalytic isomerization of endotetrahydrodicyclopentadiene to exo-tetrahydrodicyclopentadiene Download PDF

Info

Publication number
RU2191172C2
RU2191172C2 RU2000131824/04A RU2000131824A RU2191172C2 RU 2191172 C2 RU2191172 C2 RU 2191172C2 RU 2000131824/04 A RU2000131824/04 A RU 2000131824/04A RU 2000131824 A RU2000131824 A RU 2000131824A RU 2191172 C2 RU2191172 C2 RU 2191172C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tetrahydrodicyclopentadiene
endo
exo
reaction
acac
Prior art date
Application number
RU2000131824/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000131824A (en
Inventor
У.М. Джемилев
Р.А. Садыков
М.Г. Самохина
Original Assignee
Институт нефтехимии и катализа АН РБ и УНЦ РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт нефтехимии и катализа АН РБ и УНЦ РАН filed Critical Институт нефтехимии и катализа АН РБ и УНЦ РАН
Priority to RU2000131824/04A priority Critical patent/RU2191172C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2191172C2 publication Critical patent/RU2191172C2/en
Publication of RU2000131824A publication Critical patent/RU2000131824A/en

Links

Images

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: organic chemistry, chemical technology. SUBSTANCE: invention relates to a method of synthesis of exo- tetrahydrodicyclopentadiene that can be used as a hydrocarbon fuel and parent monomers for synthesis of biologically active substances. Method involves the isomerization reaction of endo-tetrahydrodicyclopentadiene to exo-tetrahydrodicyclopentadiene when polychloromethane is added by drops to a reaction mass consisting of endo-tetrahydrodicyclopentadiene, an inert solvent and an organoaluminum compound. Chelate or salt of transient metal: PdCl2,Pd(acac)2,Ni(acac)2. is used as a catalyst. Reaction is carried in argon atmosphere, under normal pressure and at temperature 10-60 C for 15-60 min. The mole ratio endo- tetrahydrodicyclopentadiene : organoaluminium compound : poly-chloromethane : salt (chelate) of metal = 100:9:32:0.1, respectively. Invention provides the development of the effective catalytic system providing 99.5% of the yield of the end product. EFFECT: improved method of isomerization, increased yield. 1 tbl, 7 ex

Description

Изобретение относится к каталитическому способу получения экзо-тетрагидродициклопентадиена (экзо-ТГДЦПД) из эндо-тетрагидродициклопентадиена (эндо-ТГДЦПД) - продукта исчерпывающего гидрирования доступного и дешевого димера циклопентадиена. Экзо-ТГДЦПД находит применение в качестве углеводородных горючих, исходных мономеров для получения биологически активных веществ. The invention relates to a catalytic process for the preparation of exo-tetrahydrodicyclopentadiene (exo-THDCPD) from endo-tetrahydrodicyclopentadiene (endo-THDCPD), an exhaustive hydrogenation product of an affordable and cheap cyclopentadiene dimer. Exo-TGCPPD is used as hydrocarbon fuels, starting monomers for the production of biologically active substances.

Известен способ изомеризации эндо-ТГДЦПД в экзо-ТГДЦПД путем двукратной обработки исходного реагента концентрированной серной кислотой (Пат. США 3381046, 1966 г.) при температурах 90 и 95oС в течение 26 часов. Полученный продукт отделяется от кислоты центрифугированием. Метод неэффективен из-за низкого выхода целевого продукта.A known method of isomerization of endo-THDCPD in exo-THDCPD by double treatment of the starting reagent with concentrated sulfuric acid (US Pat. US 3381046, 1966) at temperatures of 90 and 95 o C for 26 hours. The resulting product is separated from the acid by centrifugation. The method is ineffective due to the low yield of the target product.

Известен способ каталитической изомеризации эндо-ТГДЦПД в экзо-изомер с применением в качестве катализатора кислоты Льюиса, а именно, безводного AlCl3 (Пат. США 4086284, 1978 г.), добавляемого в исходный реагент, растворенный в инертном растворителе, в количестве 1-75% относительно эндо-ТГДЦПД при температуре 0oС. После перемешивания реакционной смеси в течение 30 мин, декантирования от осадка, отгонки растворителя и отделения остатков отработанного AlCl3 путем промывки, продукт содержит 96% экзо-ТГДЦПД. Недостатком способа является наличие значительных количеств нежелательных побочных продуктов, таких как декалины и адамантан.A known method for the catalytic isomerization of endo-THDCPD into an exo-isomer using Lewis acid as a catalyst, namely anhydrous AlCl 3 (US Pat. US 4086284, 1978), added to the starting reagent, dissolved in an inert solvent, in an amount of 1- 75% relative to endo-TGCPPD at a temperature of 0 o C. After stirring the reaction mixture for 30 minutes, decanting from the precipitate, distilling off the solvent and separating the residual spent AlCl 3 by washing, the product contains 96% exo-TGCPPD. The disadvantage of this method is the presence of significant quantities of undesirable by-products, such as decalin and adamantane.

Известен способ каталитической изомеризации эндо-ТГДЦПД в экзо-изомер под действием 0,7-5 вес.% безводного AlCl3 в присутствии отработанного никелевого катализатора гидрирования димера циклопентадиена (Пат. США 4270014, 1981 г.). Присутствие переходного металла позволяет вести процесс при повышенных температурах до 150oС без образования отмеченных выше нежелательных побочных продуктов.A known method for the catalytic isomerization of endo-THDCP to the exo-isomer under the action of 0.7-5 wt.% Anhydrous AlCl 3 in the presence of spent Nickel catalyst for the hydrogenation of cyclopentadiene dimer (US Pat. USA 4270014, 1981). The presence of the transition metal allows the process to be carried out at elevated temperatures up to 150 ° C. without the formation of the above-mentioned undesirable by-products.

Таким образом, единственным эффективным катализатором процесса изомеризации эндо-ТГДЦПД в экзо-ТГДЦПД является безводный AlCl3 в присутствии отработанного никелевого катализатора гидрирования. К недостаткам данного способа следует отнести:
- необходимость применения безводного AlCl3, что требует применения специального оборудования для осуществления реакции изомеризации
- коррозионная активность AlCl3 требует применения специальных марок сталей, устойчивых к коррозии;
- необходимость отделения от продуктов реакции (димеров дициклопентадиена) пирофорного катализатора и AlCl3.
Thus, the only effective catalyst for the isomerization of endo-THDCPD to exo-THDCPD is anhydrous AlCl 3 in the presence of a spent nickel hydrogenation catalyst. The disadvantages of this method include:
- the need to use anhydrous AlCl 3 , which requires the use of special equipment for the implementation of the isomerization reaction
- the corrosion activity of AlCl 3 requires the use of special grades of steel that are resistant to corrosion;
- the need for separation from the reaction products (dicyclopentadiene dimers) of the pyrophoric catalyst and AlCl 3 .

С целью расширения ассортимента каталитических систем, позволяющих эффективно проводить изомеризацию эндо-ТГДЦПД в экзо-ТГДЦПД, в данном изобретении предлагается каталитическая система, состоящая из алюминийорганического соединения, полихлорметана и комплексов переходного металла. In order to expand the assortment of catalytic systems that allow the isomerization of endo-THDCPD to exo-THDCPD effectively, the present invention proposes a catalytic system consisting of an organoaluminum compound, polychloromethane and transition metal complexes.

Сущность действия каталитической системы заключается во взаимодействии исходного эндо-ТГДЦПД с алюминийорганическим соединением (АОС) R3Al, R2AlH, RnAlCl3-n, где R=C2H5, С3H7, С4H9; n=1; 1,5; 2 и полихлорметаном (СCl4 или СНСl3) в присутствии комплекса или соли переходного металла (PdCl2 Pd(acac)2, Ni(aсас)2), взятых в мольном соотношении 100:9:32:0,1. Во избежание бурной экзотермической реакции между АОС и полихлорметаном смешивание реагентов проводят при несколько пониженной или комнатной температуре 10-20oС, добавляя полихлорметан к смеси медленно по каплям. Дальнейшую реакцию проводят в зависимости от активности реакционной системы при комнатной температуре или с небольшим нагревом до 40oС и атмосферном давлении. Время реакции 15-60 мин. В качестве растворителя может быть использован экзо-ТГДЦПД или какой-либо инертный растворитель (пентан, гексан, гептан). Конверсия эндо-ТГДЦПД составляет 100%. Выход целевого продукта 99,5%. Наряду с целевым продуктом наблюдается образование небольшого количества продуктов превращения полихлорметана (в случае CCl4-СНСl3 и CH2Cl2), которые при необходимости легко отгоняются вместе с инертным растворителем. Образование побочных продуктов, таких как трансдекалины, не отмечено. Другой возможный продукт адамантан в указанных условиях образуется в следовых количествах. Его образование в заметных количествах возможно при повышении температуры реакции.The essence of the action of the catalytic system is the interaction of the starting endo-TGCPPD with the organoaluminum compound (AOC) R 3 Al, R 2 AlH, R n AlCl 3-n , where R = C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9 ; n is 1; 1.5; 2 and polychloromethane (Cl 4 or CHCl 3 ) in the presence of a complex or transition metal salt (PdCl 2 Pd (acac) 2 , Ni (acac) 2 ), taken in a molar ratio of 100: 9: 32: 0.1. In order to avoid a violent exothermic reaction between AOS and polychloromethane, the reagents are mixed at a slightly lower or room temperature of 10-20 o C, adding polychloromethane to the mixture slowly dropwise. A further reaction is carried out depending on the activity of the reaction system at room temperature or with slight heating to 40 ° C. and atmospheric pressure. The reaction time is 15-60 minutes. As a solvent, exo-THDCPD or some inert solvent (pentane, hexane, heptane) can be used. The conversion of endo-THDCPD is 100%. The yield of the target product is 99.5%. Along with the target product, the formation of a small amount of polychloromethane conversion products (in the case of CCl 4 —CHCl 3 and CH 2 Cl 2 ) is observed, which, if necessary, are easily distilled off together with an inert solvent. The formation of by-products such as transdecalin is not noted. Another possible adamantane product is formed in trace amounts under the indicated conditions. Its formation in noticeable amounts is possible with increasing reaction temperature.

Окончание реакции легко обнаруживается по расслоению реакционной смеси на две смешивающиеся фазы: верхний практически бесцветный прозрачный слой, состоящий по данным газо-жидкостной хроматографии из целевого продукта экзо-ТГДЦПД, инертного растворителя (если его добавляли) и небольшого количества СНСl3 и СН2Сl2; нижний слой представляет собой темную вязкую массу, состоящую из нерастворимых в насыщенных углеводородах продуктов превращения алюминийорганического соединения, отработанных комплексов переходного металла и тяжелых продуктов превращения полихлорметана. Целевой продукт выделяется из реакционной смеси простым декантированием и не содержит алюминийорганических соединений и исходный полихлорметан.The end of the reaction is easily detected by the stratification of the reaction mixture into two miscible phases: the upper almost colorless transparent layer, which, according to gas-liquid chromatography, consists of the target product exo-THDCPD, an inert solvent (if added), and a small amount of CHCl 3 and CH 2 Cl 2 ; the lower layer is a dark viscous mass consisting of the products of transformation of an organoaluminum compound insoluble in saturated hydrocarbons, spent transition metal complexes, and heavy products of the conversion of polychloromethane. The target product is isolated from the reaction mixture by simple decantation and does not contain organoaluminum compounds and the initial polychloromethane.

Реакция протекает по схеме

Figure 00000001

АОС: R3Al, R2AlH, RnAlCl3-n, где R= C2H5, С3H7, С4H9; n=1, 1,5, 2, СН4-mClm: m=3, 4 (СНСl3, CCl4); M: PdCl2, Pd(acac)2, Ni(acac)2.The reaction proceeds according to the scheme.
Figure 00000001

AOC: R 3 Al, R 2 AlH, R n AlCl 3-n , where R = C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9 ; n = 1, 1.5, 2, CH 4-m Cl m : m = 3, 4 (CHCl 3 , CCl 4 ); M: PdCl 2 , Pd (acac) 2 , Ni (acac) 2 .

Существенные отличия предлагаемой каталитической системы:
Предлагаемая каталитическая система базируется на использовании алюминийорганического соединения и полихлорметана, в ходе взаимодействия которых, в присутствии каталитических количеств соединений переходных металлов, эндо-ТГДЦПД количественно вовлекается в каталитическую реакцию изомеризации в экзо-ТГДЦПД.
Significant differences of the proposed catalytic system:
The proposed catalytic system is based on the use of an organoaluminum compound and polychloromethane, during the interaction of which, in the presence of catalytic amounts of transition metal compounds, endo-TGCPD is quantitatively involved in the catalytic isomerization reaction in exo-TGCPD.

Использование предлагаемой каталитической системы позволяет количественно с выходом 99,5% получать экзо-ТГДЦПД при невысоких температурах и атмосферном давлении. Using the proposed catalytic system allows quantitatively with the release of 99.5% to obtain exo-TGCPPD at low temperatures and atmospheric pressure.

Изобретение поясняется следующим примером:
В стеклянный реактор объемом 50 мл, установленный на магнитной мешалке, в атмосфере аргона помещают 6 мл пентана, 1.324 г эндо-ТГДЦПД, 10.8 мг PdCl2, 1 мл диизобутил-алюминийгидрида. Затем для предотвращения бурной реакции при температуре 10-12oС по каплям добавляют CCl4, предварительно разбавленный 2 мл пентана. По истечение 40 мин реакционная смесь расслаивается на 2 слоя. Верхний слой отбирают и пропускают через Al2O3. Полученная прозрачная жидкость содержит 99,5% целевого продукта экзо-ТГДЦПД. Количество определено по ГЖХ методом внутреннего стандарта.
The invention is illustrated by the following example:
In a 50 ml glass reactor mounted on a magnetic stirrer, 6 ml of pentane, 1.324 g of endo-TGCPD, 10.8 mg of PdCl 2 , 1 ml of diisobutyl-aluminum hydride are placed in an argon atmosphere. Then, to prevent a violent reaction at a temperature of 10-12 ° C., CCl 4 , previously diluted with 2 ml of pentane, was added dropwise. After 40 minutes, the reaction mixture is stratified into 2 layers. The top layer was selected and passed through Al 2 O 3 . The resulting clear liquid contains 99.5% of the desired product exo-TGCPPD. The quantity is determined by GLC using the internal standard method.

Структура соединения доказана методом ЯМР 13С: (δ, м. д.) С1, С7 - 48.42, С2, С6 - 40.88, С3, С5 - 28.98, С4 - 27.48, С8, С9 - 32.69, С10 - 32.10. Для сравнения эндо-ТГДЦПД имеет следующие химические сдвиги: С1, С7 - 45.76, С2, С6 - 41.85, С3, С5 - 27.16, С4 - 28.98, С8, С9 - 23.26, С10 - 43.48 м. д.The structure of the compound was proved by 13 C NMR: (δ, ppm) С1, С7 - 48.42, С2, С6 - 40.88, С3, С5 - 28.98, С4 - 27.48, С8, С9 - 32.69, С10 - 32.10. For comparison, endo-THDCPD has the following chemical shifts: C1, C7 - 45.76, C2, C6 - 41.85, C3, C5 - 27.16, C4 - 28.98, C8, C9 - 23.26, C10 - 43.48 ppm.

Другие примеры, подтверждающие способ, приведены в таблице. Other examples confirming the method are given in the table.

Claims (1)

Способ каталитической изомеризации эндо-тетрагидродициклопентадиена в экзо-тетрагидродициклопентадиен, отличающийся тем, что к реакционной массе, состоящей из эндо-тетрагидродициклопентадиена, растворенного в инертном растворителе, и алюминийорганического соединения (АОС) R3Аl, R2АlН, RnАlCl3-n, где R=С2Н5, С3Н7, С4Н9; n=1, 1,5, 2, по каплям добавляют полихлорметан (ССl4 или СНСl3) в мольном соотношении 100:9:32 соответственно, и реакцию осуществляют в присутствии комплекса или соли переходного металла РdCl2, Pd(асас)2, Ni(асас)2 в качестве катализатора, взятого в количестве 0,1 мол. % по отношению к исходному эндо-тетрагидродициклопентадиену, в атмосфере аргона, при атмосферном давлении и температуре 10-40oС в течение 15-60 мин.Method for catalytic isomerization of endo-tetrahydrodicyclopentadiene in exo-tetrahydrodicyclopentadiene, characterized in that to the reaction mass consisting of endo-tetrahydrodicyclopentadiene dissolved in an inert solvent and an organoaluminum compound (AOC) R 3 Al, R 2 Al 3 R n Al 3 n n Al where R = C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9 ; n = 1, 1,5, 2, polychloromethane (CCl 4 or CHCl 3 ) is added dropwise in a molar ratio of 100: 9: 32, respectively, and the reaction is carried out in the presence of a complex or a transition metal salt of PdCl 2 , Pd (acac) 2 , Ni (acac) 2 as a catalyst taken in an amount of 0.1 mol. % with respect to the initial endo-tetrahydrodicyclopentadiene, in an argon atmosphere, at atmospheric pressure and a temperature of 10-40 o C for 15-60 minutes
RU2000131824/04A 2000-12-18 2000-12-18 Method of catalytic isomerization of endotetrahydrodicyclopentadiene to exo-tetrahydrodicyclopentadiene RU2191172C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000131824/04A RU2191172C2 (en) 2000-12-18 2000-12-18 Method of catalytic isomerization of endotetrahydrodicyclopentadiene to exo-tetrahydrodicyclopentadiene

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000131824/04A RU2191172C2 (en) 2000-12-18 2000-12-18 Method of catalytic isomerization of endotetrahydrodicyclopentadiene to exo-tetrahydrodicyclopentadiene

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2191172C2 true RU2191172C2 (en) 2002-10-20
RU2000131824A RU2000131824A (en) 2002-11-27

Family

ID=20243638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000131824/04A RU2191172C2 (en) 2000-12-18 2000-12-18 Method of catalytic isomerization of endotetrahydrodicyclopentadiene to exo-tetrahydrodicyclopentadiene

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2191172C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2752508C1 (en) * 2020-10-21 2021-07-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Method for obtaining catalyst and method for obtaining exo-tetrahydrocyclopentadiene in its presence
WO2023046050A1 (en) * 2021-09-24 2023-03-30 中国石油化工股份有限公司 Continuous method for preparing exo-tetrahydrodicyclopentadiene

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ДЯДЧЕНКО М.А. и др. ЖОХ, 1986, т.56, №9, с.2143-2156. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2752508C1 (en) * 2020-10-21 2021-07-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Method for obtaining catalyst and method for obtaining exo-tetrahydrocyclopentadiene in its presence
WO2023046050A1 (en) * 2021-09-24 2023-03-30 中国石油化工股份有限公司 Continuous method for preparing exo-tetrahydrodicyclopentadiene

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ho Hard and soft acids and bases principle in organic chemistry
Laszlo Catalysis of organic reactions by inorganic solids
Schmidt et al. Tandem olefin metathesis/hydrogenation at ambient temperature: activation of ruthenium carbene complexes by addition of hydrides
Jin et al. Iron-catalyzed Chemoselective Cross-coupling of α-Bromocarboxylic Acid Derivatives with Aryl Grignard Reagents
Kowalak et al. Zeolite encapsulated Pd (salen), a selective hydrogenation catalyst
Polukeev et al. Iridium complexes with aliphatic, non-innocent pincer ligands
Tamblyn et al. Correlation between catalytic cyclopropanation and ylide generation
Fedorov et al. Mechanistic insights from the gas-phase reactivity of phosphorus-ylid-supported benzylidene gold complexes
Pinke et al. Nickel-promoted methylvinylcyclopropane rearrangements. Mechanistic relevance to the cis-1, 4-hexadiene to 2-methyl-1, 3-pentadiene isomerization
Conlin et al. Adamantene
RU2191172C2 (en) Method of catalytic isomerization of endotetrahydrodicyclopentadiene to exo-tetrahydrodicyclopentadiene
CA1148171A (en) Dimeric carbonylation of 1,3-butadiene
RU2228325C2 (en) Method for catalytic isomerization of endotetrahydrocyclopentadiene into exotetrahydrocyclopentadiene
Ozawa et al. C–CN Bond Cleavage Under Mild Conditions Promoted by Electron-Rich Cobalt Complexes
EP0522839A2 (en) Catalytic dehydrogenation of cyclic dienes
CA2040098A1 (en) Phase transfer catalyst recovery
US5648578A (en) Preparation of polyalkylated cyclopentadienes from isobornyl carboxylates
US9381507B2 (en) Process for the preparation of 4-methylpent-3-en-1-ol derivatives
Köhn et al. Triazacyclohexane chromium triflate complexes as precursors for the catalytic selective olefin trimerisation and its investigation by mass spectrometry
US3274272A (en) Process for the production of cyclohexene and methylcyclohexene
EP0739872B1 (en) Process for converting exo-isomers of alkyl substituted cyclopentadienes to endo-isomers
FR2476641A1 (en) PROCESS FOR THE PREPARATION OF SECONDARY AMINES
RU2440358C2 (en) Method of producing 1-diethylaluminium-2-ethylalkanes
EP3423426B1 (en) Process for producing exo-tetrahydrodicyclopentadiene
RU2739190C1 (en) Method of producing high-density and high-energy rocket and aviation fuel based on 2-vinyl norbornane (versions)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20031219

NF4A Reinstatement of patent
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20081219