RU2771839C2 - Способ получения смеси моно-, ди-, три- трет-бутилферроценов - Google Patents

Способ получения смеси моно-, ди-, три- трет-бутилферроценов Download PDF

Info

Publication number
RU2771839C2
RU2771839C2 RU2020122040A RU2020122040A RU2771839C2 RU 2771839 C2 RU2771839 C2 RU 2771839C2 RU 2020122040 A RU2020122040 A RU 2020122040A RU 2020122040 A RU2020122040 A RU 2020122040A RU 2771839 C2 RU2771839 C2 RU 2771839C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tert
ferrocene
dichloroethane
aluminum chloride
catalyst
Prior art date
Application number
RU2020122040A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2020122040A (ru
RU2020122040A3 (ru
Inventor
Федор Павлович Соколов
Владимир Александрович Самсонов
Наталия Анатольевна Иванова
Елена Владимировна Сукарцева
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Институт по проектированию производств органического синтеза"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Институт по проектированию производств органического синтеза" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Институт по проектированию производств органического синтеза"
Priority to RU2020122040A priority Critical patent/RU2771839C2/ru
Publication of RU2020122040A publication Critical patent/RU2020122040A/ru
Publication of RU2020122040A3 publication Critical patent/RU2020122040A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2771839C2 publication Critical patent/RU2771839C2/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к способу получения трет-бутилферроцена в виде смеси моно-, ди-, три-трет-бутилферроценов, используемого в качестве пластификатора-катализатора горения. Способ включает смешивание ферроцена с галоидным алкилом, таким как трет-бутилхлорид, в среде органического растворителя - дихлорэтана в присутствии катализатора - хлористого алюминия, выдержку реакционной массы, разложение катализатора, отделение растворителя и последующее выделение готового продукта. При этом катализатор предварительно готовят, добавляя в растворитель - дихлорэтан сухой ферроцен и безводный хлористый алюминий при мольном соотношении ферроцен : хлористый алюминий : дихлорэтан равном 1:1:23,4 при перемешивании при температуре 0-2°С до полного растворения хлористого алюминия, получая гомогенный активированный каталитический комплекс. Далее в приготовленный каталитический комплекс при температуре 0-25°С дозируют трет-бутилхлорид. Мольное соотношение ферроцен : хлористый алюминий : трет-бутилхлорид : дихлорэтан составляет 1:1:(1,2-1,49):23,4. Готовый продукт выделяют фракционной вакуумной перегонкой при температуре в парах 125-145°С при 3-4 мм рт.ст. в виде смеси трет-бутилферроценов, содержащей моно- не менее 60 мас.%, ди- 25-35 мас.%, три-трет-бутилферроцен не более 5 мас.% и непрореагировавший ферроцен не более 5 мас.%. Предлагаемый способ позволяет увеличить конверсию ферроцена до 93-95% и выход продукта до 82-87% в расчете на прореагировавший ферроцен. 1 з.п. ф-лы, 3 пр.

Description

Предлагаемое изобретение относится к способу получения трет-бутил-ферроцена в виде смеси, содержащей моно - не менее 60 мас.%, ди- 25-35 мас.%, три-трет-бутилферроценов не более 5 мас.% и непрореагировавший ферроцен не более 5 мас.%, используемой в промышленности в качестве пластификатора - катализатора при производстве твердого ракетного топлива.
Известен способ получения алкильных производных ферроцена, заключающийся в смешивании в среде органического растворителя ферроцена с галоидным алкилом - трет-бутилхлоридом в присутствии катализатора, нагреве и выдержке реакционной массы с последующим ее охлаждением, отделении растворителя и последующее выделение готового продукта (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №187806 «Способ получения алкильных производных ферроцена», МПК С07с, C07f, опубл. 20.10.1966 г).
В известном способе в качестве катализатора используют смесь безводного хлористого алюминия с литийалюминийгидридом, а в качестве растворителя н-гептан. Алкилирование проводят галоидным алкилом - трет-бутилхлоридом при соотношении ферроцен : катализатор : трет-бутил-хлорид 1:1,5:4.
Недостатками известного способа являются проведение реакции в гетерогенной среде вследствие низкой растворимости образующегося комплекса алкилферроцена с катализатором в гептане, что приводит к образованию твердых отложений на поверхности реактора и мешалки, вызывая аварийную остановку, а также низкий выход (60-65% от теории) и значительный расход катализатора.
Известен способ получения алкильных производных ферроцена, заключающийся в смешивании в среде органического растворителя ферроцена с галоидным алкилом - трет-бутилхлоридом в присутствии катализатора, нагреве реакционной массы, выдержке реакционной массы с последующим ее охлаждением, отделении растворителя и выделение готового продукта (см. описание к патенту США №3100216, опубл. 06.08.1963 г.).
В известном способе в качестве катализатора используют хлорид алюминия, а в качестве растворителя - сероуглерод.
Алкилирование ферроцена осуществляют третичными алкилгалогени-дами (трет-бутилхлорид, изопропилбромид) с получением в основном ди-алкилпроизводных ферроцена при соотношении ферроцен : хлористый алюминий : трет-бутилхлорид 1:2:2.
Значительный избыток катализатора по отношению к ферроцену, использование токсичного и взрывоопасного сероуглерода в качестве растворителя, а также низкий выход продуктов (30-35% от теории) являются недостатками известного способа.
Известен способ получения алкильных производных ферроцена, заключающийся в смешивании в среде органического растворителя ферроцена с галоидным алкилом-трет-бутилхлоридом в присутствии катализатора, выдержке реакционной массы, отделении органической растворителя и последующее выделение готового продукта (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР. №210160 «Способ получения алкилпроизводных ферроцена», МПК C07f, опубл. 20.11.1968 г.).
В известном способе в качестве катализатора используют смесь безводного хлористого алюминия с литийалюминийгидридом или порошком алюминия, а в качестве растворителя н-гептан или гексан при соотношении галоидного алкила и ферроцена от 2:1 до 0,8:1.
Получаемый продукт смесь моно - и ди-бутилферроцена.
Конверсия ферроцена 35-39% и выход продуктов 63-88%.
Недостатком этого способа является проведение реакции в гетерогенной среде вследствие низкой растворимости образующегося комплекса алкилферроцена с катализатором в гептане, что сказывается на низкой конверсии ферроцена до 39% и выходе продуктов 60-88%.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению, принятому в качестве прототипа, является способ получения алкильных производных ферроцена, заключающийся в смешивании в среде органического растворителя ферроцена с галоидным алкилом - трет-бутилхлоридом, дозировке катализатора в реакционную массу, выдержке, отделении растворителяи получение готового продукта (см. описание к патенту США №3108128 МПК B65D 51/00; C07F 17/02, опубл. 22.10.1963 г.).
Готовый продукт получают в виде смеси, содержащей в основном би-, три- и тетра- замещенные ферроцены.
В известном способе в качестве катализатора используют хлористый цинк или хлористый алюминий, а в качестве растворителя - дихлорэтан.
Алкилирование ферроцена осуществляют третичными алкилгалогенидами трет-бутилхлоридом или трет-амилхлоридом при соотношении ферроцен : хлористый алюминий : галоид алкила : дихлорэтан 1:1,2:2,8:53. Подача в раствор реагентов порошкообразного катализатора вызывает образование плохо растворимых комков, создает трудности в растворении и проведении синтеза в целом, что сказывается на низкой конверсии ферроцена и выходе продуктов. Использование большого избытка растворителя дихлорэтана по отношению к реагентам значительно повышает производственные затраты.
Технической задачей и результатом предлагаемого изобретения является: получение трет-бутилферроцена в виде смеси, содержащей моно- не менее 60%, ди- 25-35%, три- алкилпроизводных ферроцена не более 5% и непрореагировавшего ферроцена не более 5%, а также увеличение конверсии ферроцена и выхода трет-бутилферроцена в виде смеси.
Технический результат достигается тем, что способ получения трет-бутилферроценов в виде смеси моно-, ди-, три- трет-бутилферроценов, заключается в смешивании в среде органического растворителя - дихлорэтана ферроцена с трет-бутилхлоридом в присутствии катализатора - хлористого алюминия, выдержке реакционной массы, разложении катализатора, отделении растворителя и последующее выделение готового продукта, при этом катализатор предварительно готовят, добавляя в растворитель - дихлорэтан сухой ферроцен и безводный хлористый алюминий при мольном соотношении ферроцен : хлористый алюминий : дихлорэтан равном 1:1:23,4 при перемешивании при температуре 0-2°С до полного растворения хлористого алюминия, получая гомогенный активированный каталитический комплекс, далее в приготовленный каталитический комплекс при температуре 0-25°С дозируют трет-бутилхлорид, мольное соотношение ферроцен : хлористый алюминий : трет-бутилхлорид: дихлорэтан = 1:1:(1,2-1,49):23,4, готовый продукт выделяют фракционной вакуумной перегонкой при температуре в парах 125-145°С при 3-4 мм рт.ст. в виде смеси трет-бутилферроценов, содержащей моно - не менее 60 мас.%, ди- 25-35 мас.%, три-трет-бутилферроценов не более 5 мас.% и непрореагировавший ферроцен не более 5 мас.%.
Время дозировки трет-бутилхлорида составляет 2 часа, время выдержки составляет 1,5 час.
Отличительными признаками предлагаемого способа являются:
- возможность получить конверсию ферроцена до 95% и выход продукта до 87% в расчете на прореагировавший ферроцен;
- возможность получить заданный количественный состав смеси трет-бутилферроценов, состоящей из моно-, ди-, три- трет-бутилферроценов и непрореагировавшего ферроцена;
- возможность проводить синтез в меньшем количестве растворителя - дихлорэтана, что позволяет сократить время на отгон растворителя из реакционной массы и снизить материально-энергетические затраты на производство;
- возможность снизить нормы расхода катализатора - хлористого алюминия, что позволяет повысить экономическую эффективность производства.
Применение дихлорэтана в качестве среды обусловлено:
- возможностью активирования катализатора;
- лучшей растворимостью в нем образующегося активированного каталитического комплекса ферроцена с хлористым алюминием, чем в гексане (гептане);
- сокращением времени синтеза путем повышения скорости реакции процесса алкилирования в гомогенной среде, а также уменьшение образования количества побочных продуктов.
Предлагаемый способ получения трет-бутилферроцена в виде смеси моно-, ди-, три-трет- бутилферроценов реализуют следующим образом.
Вначале предварительно готовят активированныйкаталитический комплекс, для чего в растворитель дихлорэтан (ДХЭ) добавляют сухой ферроцен и при интенсивном перемешивании и охлаждении до 0÷2°С добавляют безводный хлористый алюминий (AlCl3). Смесь перемешивают до растворения хлористого алюминия.
Затем в приготовленный активированный каталитический комплекс дозируют трет-бутилхлорид в течение 2 часов при температуре 0-25°С при мольном соотношении ферроцен : хлористый алюминий : трет-бутилхлорид : дихлорэтан равном 1:1: (1,2-1,49): 23,4.
Реакционную смесь выдерживают в течение 1,5 часов, затем выливают в воду со льдом, перемешивают и отстаивают. После отстаивания отделяют нижний органический слой, представляющий собой раствор алкилпроизводных ферроцена в дихлорэтане, промывают водой и отгоняют растворитель (Ткип ДХЭ 83,5°С), получая сырец. Готовый продукт - трет-бутилферроцен в виде смеси, содержащей моно - не менее 60 мас.%, ди- 25-35 мас.%, три-трет - бутилферроценов - не более 5 мас.% и непрореагировавшего ферроцена не более 5 мас.% выделяют из сырца фракционной вакуумной перегонкой при температуре в парах 125-145°С при 3-4 мм рт.ст.
Пример 1
Приготовление активированного каталитического комплекса
В раствор, содержащий 28,0 г (0,151 моль) сухого ферроцена в 280 мл (3,535 моль) дихлорэтана, при интенсивном перемешивании и охлаждении до 0÷2°С добавляют 20,2 г (0,151 моль) безводного хлористого алюминия. Смесь перемешивают до растворения хлорида алюминия.
Затем, в приготовленный активированный каталитический комплекс, дозируют 18,4 г (0,196 моль) трет-бутилхлорида. в течение 2 часов при температуре 0-25°С. Мольное соотношение: Ферроцен : AlCl3 : трет-бутилхлорид : дихлорэтан = 1:1:1,3:23,4.
После 1,5 часов выдержки при этой температуре реакционную смесь выливают в 400 мл воды со льдом и перемешивают. После отстаивания отделяют нижний органический слой, представляющий собой раствор алкилпроизводных ферроцена в ДХЭ, промывают его 200 мл воды и отгоняют растворитель (Ткип ДХЭ 83,5°С). Получают сырец трет-бутилферроцена массой 33 г состава: ферроцен 4%; моно- 60%; ди- 33%; три-трет-бутилферроцен 1%.
Готовый продукт выделяют фракционной вакуумной перегонкой. При перегонке ферроцен отгоняется вместе с 1 фракцией, содержащей в основном моно- трет-бутилферроцен (свыше 78%) и ферроцен (7,5%), при температуре в парах до 125°С при 3-4 мм рт.ст. Ферроцен осаждается на дне приемника и удаляется из продукта фильтрованием. Фильтрат возвращается на перегонку.
Целевую фракцию собирают при температуре в парах 125-145°С при 3-4 мм рт.ст. В результате получают трет-бутилферроцен массой 23 г, содержащий ферроцена 3%, моно- 62%, ди- 33%, три-третбутилферроцена 0,9%.
Конверсия ферроцена составляет 95%, выход продукта в расчете на прореагировавший ферроцен 87%.
Пример 2
Приготовление активированного каталитического комплекса
В раствор, содержащий 28,0 г (0,151 моль) сухого ферроцена в 280 мл (3,535 моль) дихлорэтана, при интенсивном перемешивании и охлаждении до 0÷2°С добавляют 20,2 г (0,151 моль) безводного хлористого алюминия. Смесь перемешивают до растворения хлорида алюминия.
Затем, в приготовленный активированный каталитический комплекс, дозируют 17,0 г (0,181 моль) трет-бутилхлорида. в течение 2 часов при температуре 0-25°С. Мольное соотношение: Ферроцен : AlCl3 : трет-бутилхлорид : дихлорэтан = 1:1:1.2:23,4.
После 1,5 часов выдержки при этой температуре реакционную смесь выливают в 400 мл воды со льдом. После отстаивания отделяют нижний органический слой, промывают его 200 мл воды и отгоняют растворитель (Ткип ДХЭ 83,5°С). Получают сырец трет-бутилферроцена массой 31 г состава: ферроцен 6%; моно- 61%; ди- 29%; три- 1%.
Готовый продукт выделяют фракционной вакуумной перегонкой. При перегонке ферроцен отгоняется вместе с 1 фракцией, осаждается на дне приемника и удаляется из продукта фильтрованием. Фильтрат возвращается на перегонку.
Целевую фракцию требуемого состава собирают при температуре в парах 125-145°С при 3-4 мм рт.ст. в количестве 21,4 г.
Конверсия ферроцена составляет 93%, выход продукта в расчете на прореагировавший ферроцен 82%.
Пример 3
Приготовление активированного каталитического комплекса
В раствор, содержащий 28,0 г (0,151 моль) сухого ферроцена в 280 мл (3,535 моль) дихлорэтана, при интенсивном перемешивании и температуре 9-10°С добавляют 20,2 г (0,151 моль) безводного хлористого алюминия. Смесь перемешивают до растворения хлорида алюминия.
Затем, в приготовленный активированный каталитический комплекс, дозируют 18,4 г (0,196 моль) трет-бутилхлорида. в течение 2 часов при температуре 0-25°С. Мольное соотношение: Ферроцен : AlCl3 : трет-бутилхлорид : дихлорэтан = 1:1:1,3:23,4.
После 1 часа выдержки при этой температуре реакционную смесь выливают в 400 мл воды со льдом. После отстаивания отделяют нижний органический слой, промывают его 200 мл воды и отгоняют растворитель (Ткип ДХЭ 83,5°С). Получают 30 г сырца состава: ферроцен 2,2%; моно- 51%; ди- 40%; три- трет-бутилферроцена 1,8%.
Готовый продукт выделяют вакуумной перегонкой. В результате получают трет-бутилферроцен массой 20,0 г требуемого качества.
Конверсия ферроцена составляет 97%, выход продукта в расчете на прореагировавший ферроцен 73%.

Claims (2)

1. Способ получения трет-бутилферроцена в виде смеси моно-, ди-, три-трет-бутилферроценов, заключающийся в смешивании в среде органического растворителя - дихлорэтана ферроцена с галоидным алкилом - трет-бутилхлоридом в присутствии катализатора - хлористого алюминия, выдержке реакционной массы, разложении катализатора, отделении растворителя и последующее выделение готового продукта, отличающийся тем, что катализатор предварительно готовят, добавляя в растворитель - дихлорэтан сухой ферроцен и безводный хлористый алюминий при мольном соотношении ферроцен : хлористый алюминий : дихлорэтан равном 1:1:23,4 при перемешивании при температуре 0-2°С до полного растворения хлористого алюминия, получая гомогенный активированный каталитический комплекс, далее в приготовленный каталитический комплекс при температуре 0-25°С дозируют трет-бутилхлорид, мольное соотношение ферроцен : хлористый алюминий : трет-бутилхлорид : дихлорэтан = 1:1:(1,2-1,49):23,4, готовый продукт выделяют фракционной вакуумной перегонкой при температуре в парах 125-145°С при 3-4 мм рт.ст. в виде смеси трет-бутилферроценов, содержащей моно- не менее 60 мас.%, ди- 25-35 мас.%, три-трет-бутилферроцен не более 5 мас.% и непрореагировавший ферроцен не более 5 мас.%.
2. Способ получения трет-бутилферроцена в виде смеси моно-, ди-, три-трет- бутилферроценов по п.1, отличающийся тем, что время дозировки трет-бутилхлорида составляет 2 часа, время выдержки составляет 1,5 часа.
RU2020122040A 2020-06-29 Способ получения смеси моно-, ди-, три- трет-бутилферроценов RU2771839C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020122040A RU2771839C2 (ru) 2020-06-29 Способ получения смеси моно-, ди-, три- трет-бутилферроценов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020122040A RU2771839C2 (ru) 2020-06-29 Способ получения смеси моно-, ди-, три- трет-бутилферроценов

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020122040A RU2020122040A (ru) 2021-12-29
RU2020122040A3 RU2020122040A3 (ru) 2021-12-29
RU2771839C2 true RU2771839C2 (ru) 2022-05-12

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU187806A1 (ru) * А. Н. Несме нов, Н. П. Палицын, В. И. Малахов, Н. С. Кочеткова , В. Д. Вильчевска Способ получения алкильных производныхферроцена
US3108128A (en) * 1957-08-12 1963-10-22 Ici Ltd Tertiary alkyl ferrocenes
US3199216A (en) * 1961-08-09 1965-08-10 Samuel M Broadwin Apparatus for shell freezing of heat sensitive liquids

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU187806A1 (ru) * А. Н. Несме нов, Н. П. Палицын, В. И. Малахов, Н. С. Кочеткова , В. Д. Вильчевска Способ получения алкильных производныхферроцена
SU210160A1 (ru) * А. Н. Несме нов, Н. П. Палицын , Н. С. Кочеткова Институт элементоорганических соединений СССР Способ получения алкилпроизводных ферроцена
US3108128A (en) * 1957-08-12 1963-10-22 Ici Ltd Tertiary alkyl ferrocenes
US3199216A (en) * 1961-08-09 1965-08-10 Samuel M Broadwin Apparatus for shell freezing of heat sensitive liquids

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НЕСМЕЯНОВ А.Н., Химия ферроцена, Изд. "Наука", 1969, 606 с., с. 134-137. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU765136B2 (en) Synthesis of bis(alkyl cyclopentadienyl) metallocenes
RU2771839C2 (ru) Способ получения смеси моно-, ди-, три- трет-бутилферроценов
EP0728760A2 (en) Preparation of pentafluorophenyl compounds
US5523447A (en) Organolithium process
EP0483900B1 (en) Preparation of trimethylaluminum
US3984475A (en) Process for the production of substituted ketones
US4384158A (en) Method for the preparation of cis-11-hexadecen-1-yne
EP1490312B1 (en) Grignard preparation of unsaturated organic compounds
RU2174124C2 (ru) Способ получения трифенилсиланола
JPS6056145B2 (ja) 2−(1−ヒドロキシ−3−ブテニル)−5−メチルフランの製造方法
JPH05125017A (ja) ピバリン酸クロロメチルエステルの製造法
WO2008015714A2 (en) Process for the preparation of 1,1-dichloro-2-alkylethylene
US4581176A (en) Process for preparing alpha-arylacrylonitriles
JP3580618B2 (ja) トリアルキルアルミニウムの製造方法
JPS649306B2 (ru)
SU791734A1 (ru) Способ получени -хлоркарбоновых кислот
JP3584174B2 (ja) 有機ホウ素化合物の製造法
JPH07126198A (ja) アリルブロミド類の製造方法
JPH0749380B2 (ja) 4−ペンテナ−ル化合物の製造方法
AU760420B2 (en) Synthesis of tetraalkylcyclopentadienes
JPH01275590A (ja) アルキルジハロゲノホスファンの製造法
SU400562A1 (ru) Способ получения изопропилнафталина
CA3158017A1 (en) Process for preparation of thiophosphoryl chloride and acephate
RU2020122040A (ru) Способ получения смеси моно-, ди-, три- трет-бутилферроценов
JPH07138195A (ja) アリルブロミド類の製造方法