CH433232A - Process for the preparation of hydrodimers of olefinic nitriles - Google Patents

Process for the preparation of hydrodimers of olefinic nitriles

Info

Publication number
CH433232A
CH433232A CH1211862A CH1211862A CH433232A CH 433232 A CH433232 A CH 433232A CH 1211862 A CH1211862 A CH 1211862A CH 1211862 A CH1211862 A CH 1211862A CH 433232 A CH433232 A CH 433232A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
solution
catholyte
acrylonitrile
cathode
electrolysis
Prior art date
Application number
CH1211862A
Other languages
German (de)
Original Assignee
Monsanto Chemicals
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
Priority claimed from US189072A external-priority patent/US3193477A/en
Application filed by Monsanto Chemicals filed Critical Monsanto Chemicals
Publication of CH433232A publication Critical patent/CH433232A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B3/00Electrolytic production of organic compounds
    • C25B3/20Processes
    • C25B3/29Coupling reactions
    • C25B3/295Coupling reactions hydrodimerisation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  

  Verfahren zur Herstellung von     Hydroduneren    von     oleinischen        Nitrilen       Die Erfindung betrifft ein elektrolytisches Verfah  ren zur     Hydrodimerisierung        aliphatischer        alpha,beta-          monoolefinisch    ungesättigter     Nitrile,    d. h. zu deren     re-          duktiver        Dimerisation        zu    ihren gesättigten     Dimeren.     



  Ein allgemeiner Erfindungszweck liegt in einem  verbesserten Verfahren zur Herstellung von     Alkan-di-          und        -tetra-nitrilen.    Ein weiterer Zweck     liegt    in einem  technisch brauchbaren elektrolytischen Verfahren zur  Umwandlung     aliphatischer        alpha,beta-monoolefinisch     ungesättigter     Nitrile    zu     paraffinischen        Dinitrilen.    Ein  weiterer Zweck liegt in der elektrolytischen Umwand  lung     aliphatischer        alpha,

  beta-monoolefinisch    ungesättig  ter     Dinitrile    zu     paraffinischen        Tetranitrilen.    Ein wich  tiger     Erfindungszweck    besteht darin, ein elektrolyti  sches Verfahren zu erhalten, mit dem sich über     50-          oder    sogar über 80prozentige bis zu im wesentlichen  theoretischen Ausbeuten der     Hydrodimerisationspro-          dukte    der eingesetzten     aliphatischen        alpha,beta-mono-          olefinisch    ungesättigten     Nitrilen    erhalten lassen.  



  Diese und andere Zwecke der nachfolgend beschrie  benen Erfindung werden erfüllt mit dem vorliegenden  Verfahren zur     Hydrodimerisation    eines     aliphatischen          alpha,beta-monoolefinisch    ungesättigten     Dinitrils,    wel  ches beispielsweise 3 bis 8     Kohlenstoffatome    aufweisen  kann.

   Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,  dass man eine Lösung der     olefinischen    Verbindung in  einem     wässrigen    Elektrolyten in Berührung mit einer  Kathode unter nichtpolymerisierenden Bedingungen in  der Weise einer Elektrolyse     unterwirft,    dass das ge  wünschte     Hydrodimer    erhalten und in guter Ausbeute  gewonnen wird. Um unerwünschte Reaktionen der in  termediären Ionen mit dem Wasser des Elektrolyten  auf ein Minimum zu beschränken,     verwendet    man mit  Vorteil ziemlich konzentrierte Lösungen.

   Der mittlere  Gehalt der     Nitril-Reaktionsteilnehmer    soll mindestens  etwa 5     Gew.%    des     Katholyten    und vorzugsweise min  destens 10     GewA    oder mehr betragen. Das Verfahren  ist charakterisiert durch ziemlich hohe Salzkonzentra  tionen im     Katholyten,    welche mindestens 5     GewA    des       Katholyten    und gewöhnlich 30 oder mehr     GewA    der    gesamten Menge Salz und Wasser im     Katholyten    aus  macht, damit die gewünschte Löslichkeit der     olefini-          schen    Verbindung und die gewünschte Leitfähigkeit er  zielt wird.

   Wenn der Elektrolyt sauer oder übermässig  alkalisch ist, unterliegen gewisse     olefinische    Verbindun  gen einer     Polymerisation    oder anderen Nebenreaktio  nen, so dass es in solchen Fällen wünschenswert ist,  die reduktive Kupplung in Lösungen durchzuführen,  welche nicht übermässig sauer und zugleich in gewissen  Fällen unterhalb des     pH-Wertes    sind, bei welchem un  erwünschte Nebenreaktionen auftreten, beispielsweise  unterhalb etwa 12. Um     Polymerisation,    einfache Re  duktion der     olefinischen    Bindung und andere Neben  reaktionen auf ein Minimum zu beschränken, wird das       pH    gewöhnlich zwischen etwa 3 und etwa 12 und vor  zugsweise zwischen 6 und 9,5 gehalten.

   Zudem ist es,  wenn der     Katholyt    während der Elektrolyse sauer ist,  im allgemeinen angezeigt, die Elektrolyse unter Bedin  gungen, bei denen eine     Polymerisation    der darin ent  haltenen Reaktionsteilnehmer verhindert wird, oder in  Gegenwart eines     Polymerisations-Inhibitors    durchzufüh  ren, beispielsweise in einer Atmosphäre, welche genü  gend Sauerstoff enthält, um die in Frage kommende       Polymerisation    zu unterbinden, oder in Gegenwart eines       Inhibitors,    welcher bewirkt, dass eine unter Bildung  freier Radikale ablaufende     Polymerisation    verhindert  wird.

   Klassen von     Inhibitoren    zur Verhinderung von  unter Bildung freier Radikale erfolgender     Polymerisa-          tionen    sind allgemein bekannt; beispielsweise eignen  sich     Inhibitoren    wie     Hydrochinon,        p-t-Butyl-catechol,          Chinon,        p-Nitrosodimethylanilin,        Di-t-butyl-hydrochi-          non,        2,5-Dioxy-1,4-benzochinon,        1,4-Naphthochinon,          Chloranil,        9,10-Phenanthrachinon,

          4-Amino-l-naphthol     usw. Das vorliegende Verfahren soll im allgemeinen in  Abwesenheit von Katalysatoren für über freie Radikale  erfolgende     Polymerisationen    oder von Substanzen, wel  che unter den     Bedingungen    der Elektrolyse     Polymeri-          sations-Katalysatoren    bilden, durchgeführt werden, ob  schon deren Anwesenheit nicht notwendigerweise uner  wünscht ist, wenn die     Polymerisation    in ausreichendem      Masse verhindert oder die Bedingungen auf andere  Weise so     gewählt    werden,

   dass keine     Polymerisation          eintritt.    Diese     Inhibitoren    werden gewöhnlich in klei  nen Mengen verwendet, beispielsweise in     Anteilen    von  weniger als 1     GewA,    berechnet auf das     olefinische          Nitril,    also z. B. von 0,01     Gew.%    des     olefinischen        Ni-          trils;    sie können jedoch auch in grösseren Anteilen ver  wendet werden, wie etwa bis 5     Gew.%    oder mehr,  bezogen auf das     olefinische        Nitrit.     



  Selbst bei Verwendung geeigneter     Inhibitoren    sind  jedoch die Ausbeuten des     gewünschten        Hydrodimers    im  allgemeinen erheblich besser unter     nichtsauren    Bedin  gungen. Der nachteilige Effekt der     Acidität    kann im  merhin bis zu einem gewissen Grade kompensiert wer  den durch die Anwendung ziemlich hoher Stromdich  ten und ein rasches     Elektrolyt-Zirkulations-System.    Der  erfindungsgemäss verwendete     wässrige    Elektrolyt     enthält     ein Salz, damit er elektrisch leitend wird.

   Zur     Bewir-          kung    der     erfindungsgemässen        Hydrodimerisationen    ist  es wesentlich, die Kathoden-Potentiale zu erreichen, die  für solche     Hydrodimerisationen    erforderlich sind, und  das verwendete Salz darf daher keine Kationen ent  halten, welche bei wesentlich niedrigeren, d. h. weniger  negativen     Kathoden-Potentialen    entladen werden. Tat  sächlich sollen die Kationen, wie die praktische Erfah  rung gezeigt hat, solche sein, welche unter den be  treffenden Elektrolyse-Bedingungen erst bei wesentlich  höheren, d. h.     stärker    negativen Potentialen entladen  werden.

   Im Falle von     Acrylnitril    ist es eindeutig von  Vorteil, Kationen mit stärker negativem Potential als  Natrium oder Kalium zu verwenden. Kleine Anteile  an Natrium- oder     Kaliumsalzen,    wie etwa 2 oder  3     GewA,    bezogen auf den gesamten     Katholyten,    sind  nicht notwendigerweise     schädlich,    aber bei Anwesen  heit von viel grösseren Anteilen besteht die Tendenz,  dass dadurch eine deutliche Abnahme der Ausbeute des  gewünschten     Hydrodimers    bewirkt wird, insbesondere  bei der     Hydrodimerisation    von     Acrylnitril.    Es ist wün  schenswert,

   dass das verwendete     Salz    einen hohen Grad  an Wasserlöslichkeit aufweist, um die Verwendung sehr  konzentrierter Lösungen zu gestatten, und zwar des  wegen, weil konzentrierte Salzlösungen grössere Mengen       olefinischer    Nitrite lösen, besonders wenn die verwen  deten     Salze    einen hydrotropischen Effekt aufweisen.

    Im allgemeinen ist es     wünschenswert,    dass das Salz  mehr als 30     Gew.%    der gesamten Menge     Salz    und  Wasser in der Lösung ausmacht, und natürlich können  noch viel grössere Mengen verwendet werden; es lassen  sich jedoch auch tiefere Konzentrationen benützen, ins-    besondere wenn mit dem Wasser und     Salz        zusammen     polare Lösungsmittel verwendet werden; immerhin ist  es vom Kostenstandpunkt aus     zweckmässig,    von der  Verwendung polarer Lösungsmittel abzusehen.

   Die in  bezug auf das     pH    der     Katholytlösung    oben genannten  Erwägungen lassen es natürlich als     zweckmässig    erschei  nen, jede Anreicherung stark basischer oder saurer       Salze    zu vermeiden. Der Ausdruck  Salz  wird hier in  seinem     allgemein    gebräuchlichen Sinn zur Bezeichnung  von Verbindungen verwendet, welche sich aus einem  Kation und einem Anion zusammensetzen, wie sie durch  Reaktion     einer    Säure mit einer Base entstehen.  



  Es ist vorteilhaft, wenn die hier verwendeten Salze  die Eigenschaften derjenigen Klasse von     Salzen    aufwei  sen, die als      hydrotropisch     bekannt sind, d. h. dafür,  dass sie die Löslichkeit organischer Verbindungen in  Wasser erhöhen. Hydrotropische     Wirkung    weisen zahl  reiche organische     Sulfonate,        Alkylsulfate    usw. auf. In  der vorliegenden Beschreibung werden alle Salze, wel  che die Wasserlöslichkeit     olefinischer    Nitrite erhöhen,  als hydrotropisch betrachtet.  



  Ausser den vorstehenden Erwägungen ist bei der  Wahl von für gute Resultate geeigneten     Salzen    noch  eine Reihe anderer Faktoren wesentlich. Beispielsweise  ist es     unerwünscht,    dass das Kation des     Salzes        beim          Arbeits-pH    ein unlösliches     Hydroxyd    bildet, oder dass  es bei der     Entladung    an der Kathode eine Legierung  bildet, welche die Wasserstoff-Überspannung wesentlich  verändert und zu einem geringeren Wirkungsgrad des  Stromes führt. Das Anion des     Salzes    soll an der Anode  nicht durch Entladung und     mögliche    Bildung von Ne  benprodukten verlorengehen.

   Bei Verwendung einer  Zelle mit einer     Trennmembran    vermeidet man zweck  mässigerweise Anionen eines solchen Typs, die in Be  rührung mit Wasserstoffionen, die in der     Anolytkam-          mer    vorliegen, unlösliche Säuren bilden und die Poren  der Membran verstopfen.  



  Im     allgemeinen    eignen sich für die Verwendung  beim erfindungsgemässen Verfahren     Aminsalze    und       quaternäre        Ammoniumsalze.    In gewissem Ausmass kön  nen auch bestimmte Alkali- und     Erdalkalisalze    ver  wendet werden, obschon sie der störenden Entladung  an der Kathode in stärkerem Masse ausgesetzt sind und  die     Erdalkalimetall-Salze    im allgemeinen zu einer  schlechten Wasserlöslichkeit neigen, weswegen ihre Ver  wendung nicht ratsam ist.  



  Nach dem Verfahren gemäss der Erfindung werden       alpha,beta-olefinisch    ungesättigte Mononitrite wie folgt  in     paraffinische        Dinitrile    umgewandelt:  
EMI0002.0081     
    R, R' und R" bedeuten z. B.

   Wasserstoff oder       Alkylreste    mit     gewöhnlich    1 bis 5     Kohlenstoffatomen..       Beispielsweise wird     Acrylnitril    in     Adipinsäuredinitril     umgewandelt:

           NC-CH=CH2        -I-        CH2=CH-CN    '     NC-CH2CH2CH2CH2CN       Die     aliphatischen        alpha,beta-olefinisch    ungesättigten       Dinitrile    werden nach dem Verfahren gemäss der Er-         findung    wie folgt in     paraffinische        Tetranitrile    umgewan  delt:    
EMI0003.0001     
    worin R und R' die oben angegebene Bedeutung be  sitzen.  



  So     wird        Maleinsäuredinitril    in     Butan-1,2,3,4-tetra-          carbonsäurenitrilumgewandelt:     
EMI0003.0006     
    Obschon das     Molekulargewicht    der reduktiv zu     di-          merisierenden        olefinischen        Nitrile    keiner Beschränkung  unterliegt, sind im allgemeinen mehr als 20 Kohlen  stoffatome aufweisende     Nitrile    von höchstens geringem  Interesse.

   Im allgemeinen ist es vorzuziehen, wenn die       Nitrilgruppe    neben der     olefinischen    Doppelbindung die    einzige funktionelle Gruppe ist, d. h., wenn die Ver  bindung, abgesehen von der     olefinischen    Doppelbin  dung und von der     Nitrilgruppe,    ein gesättigter Kohlen  wasserstoff ist, d. h. also ein     1-Cyanalk-l-en.     



  Die     Hydrodimerisation    der verschiedenen     aliphati-          schen        alpha,beta-olefinisch    ungesättigten Mono- oder       Dinitrile    nach dem     erfindungsgemässen    Verfahren wird  durch die nachfolgende Tabelle veranschaulicht, in wel  cher die     alpha,beta-olefinischen        Nitrile    und die daraus  erhältlichen gesättigten     Dinitrile    einander gegenüberge  stellt sind.

   Das     Hydrodimerisations-Produkt    ist dasje  nige, welches von einer     Kopf-Kopf-Addition    zu erwar  ten ist, d. h. von der Kupplung am in     beta-Stellung     zur funktionellen Gruppe befindlichen Kohlenstoff  atom;     Methacrylnitril    wird also nach dem vorliegenden  Verfahren in     2,5-Dimethyladiponitril    übergeführt.  
EMI0003.0032     
  
     Beim Arbeiten mit gewissen substituierten     Acryl-          nitrilen    fallen die hydrierten     Dimere    oft als Gemisch  von     Stereo-Isomeren    an.

   So entsteht aus     Methacryl-          nitril    ein Gemisch von dl- und     meso-2,5-Dimethyladipo-          nitril.    Für die meisten industriellen Verwendungs  zwecke, beispielsweise für die Herstellung von Kon  densationspolymeren, sind jedoch beide     Isomeren    ver  wendbar, so dass im allgemeinen für die Trennung der  beiden     Isomeren    kein Anlass     vorliegt.    Gegebenenfalls  lassen sich     hiefür    jedoch bekannte Methoden anwen  den, beispielsweise enge fraktionierte Destillation, Kri  stallisation und dergleichen.  



  Die zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver  fahrens erforderliche Lösung stellt man zweckmässig  wie folgt her: Das     alpha,beta-olefinische        Nitril    wird  einer     konzentrierten        wässrigen    Lösung (etwa 30     GewA     oder mehr) des die Leitfähigkeit vermittelnden Salzes  in solcher Menge zugegeben, dass man eine Lösung       erhält,    welche mindestens 5     GewA,    bezogen auf das  Gesamtgewicht der Lösung, des     olefinischen        Nitrils    in  gelöstem Zustand enthält.

   Je nach der Menge und der    Art des betreffenden Salzes lassen sich so echte Lösun  gen erhalten, welche bis zu 50     GewA    oder mehr     olefi-          nisches        Nitril    enthalten. Die Konzentration des gelösten       olefinischen        Nitrils    ist bis zu einem gewissen Grade  abhängig von der Salzkonzentration; indessen ist bei  Temperaturen von mehr als Raumtemperatur, d. h.  oberhalb etwa 35  C, zur Erzielung einer optimalen       Nitril-Konzentration    weniger Salz erforderlich als bei  Raumtemperatur.

   Da der Umfang der     Hydrodimerisa-          tion    anscheinend von der Konzentration des     olefini-          schen        Nitrils    in der     Elektrolytlösung    abhängt, gibt man  das     Nitril,    wenn die Elektrolyse bei Raumtemperatur  durchgeführt werden soll, zweckmässig einer gesättigten       wässrigen    Lösung des     Salzes    zu, um dadurch eine mög  lichst hohe Konzentration des gelösten     olefinischen    Ni  trils zu erhalten.

   Wenn die Elektrolyse bei einer Tem  peratur oberhalb Raumtemperatur durchgeführt werden  soll, können hohe Konzentrationen des     olefinischen    Ni  trils auch mittels ungesättigter Salzlösungen erzielt wer  den, d. h. die     Salzkonzentration    kann bis auf 30     GewA     der     Elektrolytlösung    heruntergehen.

   Die Konzentration      des     olefinischen        Nitrils    in der     Elektrolytlösung    lässt sich  auch dadurch erhöhen, dass man zusammen mit dem  aromatischen     Salz    eine Mischung von Wasser und  einem polaren Lösungsmittel wie     Acetonitril,        Dioxan,          Äthylenglycol,        Dimethylformamid,        Dimethylacetamid,          Äthanol    oder     Isopropanol    verwendet.  



  Eine     Elektrolysenzelle,    welche vorzugsweise eine  Kathode mit hoher Wasserstoffüberspannung besitzt,       wird    mit der so erhaltenen Lösung beschickt, worauf  man zur Durchführung der     Hydrodimerisations-Reak-          tion    einen elektrischen Strom durch die Zelle leitet.

    Je nach der Konzentration des     olefinischen        Nitrits    und  der     Wasserstoffionen-Konzentration    der Lösung können  sich ausser dem     gesättigten        Dimer    gegebenenfalls noch  andere Produkte bilden: So können beim Arbeiten mit       Nitrilkonzentrationen    von unter 10     GewA    oder auch  zwischen 10 und 20     GewA,    berechnet auf die Lösung,       zusäzlich    zum     Hydrodimerisationsprodukt    beispiels  weise auch reduzierte     Monomere    oder andere Konden  sationsprodukte entstehen.

   Mit     Acrylnitril    können auf  diese     Weise    als Nebenprodukte     Propionitril        und/oder          bis-(2-Cyanoäthyl)-äther    erhalten werden. Die     Wasser-          stoffionen-Konzentration    soll im allgemeinen auf ein       pH    von mindestens 7 eingestellt sein, d. h. also, dass  gewöhnlich     neutrale    oder schwach alkalische Lösungen  vorzuziehen sind.

   Manche     olefinische        Nitrile    neigen  beim     Elektrolysieren    in stark saurer Lösung, etwa in       Mineralsäure-Lösungen,    zu     Polymerisation,    und es ist  in solchen Fällen wünschenswert oder sozusagen un  umgänglich, übermässige     Acidität    zu vermeiden, so dass  man also zweckmässig bei     pH-Werten    oberhalb von  etwa 5 oder 6 arbeitet, wie sie     in    Lösungen von Salzen  starker Basen vorliegen.

   Ausserdem besitzt das Was  serstoffion ein     Kathodenentladungs-Potential    von etwa  -1,5 Volt, so dass es ferner vorteilhaft ist, hohe Was  serstoffionen-Konzentrationen im     Katholyten    zu ver  meiden, wenn die reduktive Kupplung bei gleichen oder  noch     stärker    negativen Kathoden-Potentialen erfolgt.

    Die reduktive Kupplung kann zweckmässig bei     pH-          Werten    durchgeführt werden, die höher sind als diejeni  gen, bei denen eine nennenswerte     Polymerisation    der       olefinischen    Verbindung stattfindet, oder höher als das       pH,    bei welchem     eine    übermässige     Wasserstoff-Entwick-          lung    eintritt, beispielsweise also bei einem     pH,    das  höher ist als dasjenige, bei welchem mehr als die  Hälfte des Stroms für die Entladung der Wasserstoff  ionen aufgebraucht wird.

   Die     pH-Werte,    auf die hier  Bezug genommen wird, sind diejenigen, welche in der  Masse der     Katholytlösung    vorliegen, wie sie also mit  einem     pH-Meter    an     einer    der Zelle entnommenen Flüs  sigkeitsprobe bestimmt werden können. Im     Verlauf    der  Elektrolyse entsteht an der Anode Säure und an der  Kathode eine Base; in einer ungeteilten Zelle kann  daher das     pH        in    der unmittelbaren Umgebung der  Kathode von demjenigen in der Nähe der Anode be  trächtlich abweichen, namentlich dann, wenn nicht       für    gute Rührung     gesorgt    wird.

   Dem Effekt der     Acidi-          tät    kann bis zu einem gewissen Grade durch hohe  Stromdichte     entgegengewirkt    werden, indem dadurch  eine schnellere     Hydroxylion-Entwicklung    hervorgerufen  wird. Hohe Stromdichten machen jedoch ebenfalls eine  gute Rührung oder Turbulenz erforderlich, um die  Reaktionsteilnehmer der Kathode zuzuführen.  



       Während    der Elektrolyse in einer getrennten Zelle  nimmt im     Katholyten    die     Alkalinität    zu, währenddem  der     Anolyt    sauer wird. Bei Verwendung eines porösen         Diaphragmas    zur Trennung des     Katholyts    vom     Anolyt     hängt der     Alkalinitätsgrad    des     Katholyts    von der Dif  fusionsgeschwindigkeit der Säure aus dem     Anolyt    durch  das     Diaphragma    ab.

   Eine Steuerung des     Alkalinitäts-          grades    im     Katholyt    bei Verwendung eines     Diaphragmas     kann somit dadurch erreicht werden, dass man absicht  lich Säure aus dem     Anolyten    in den     Katholyten    ent  weichen lässt.

   Man kann dies natürlich auch durch Zu  gabe     eines    sauren     Materials    zum     Katholyten    erreichen,  beispielsweise durch Zugabe von Eisessig, Phosphor  säure oder     p-Toluolsulfonsäure.    Der     Alkalinitätsgrad     kann auch dadurch gesteuert werden (ob in der     Zelle     ein     Diaphragma    verwendet wird oder nicht), indem  man Puffersysteme von Kationen verwendet, welche den       pH-Bereich    aufrechterhalten, jedoch unter den Reak  tionsbedingungen keine Umsetzung eingehen.

   Die Steue  rung der     Alkalinität    wird insbesondere dann erforder  lich, wenn die elektrolytische     Hydrodimerisation    bis zu  einer hohen     Konversionsrate    oder aber in fortlaufender  Arbeitsweise unter kontinuierlicher oder     intermittieren-          der    Zugabe des     Nitrils    und Wegführung des Produktes  durchgeführt wird,

   währenddem der Elektrolyt selber       in    der Zelle verbleibt oder durch     Rezirkulation    wieder  in diese zurückgeführt     wird.    Wenn auch die     Hydrodi-          merisation    so während einer gewissen Zeitspanne ohne  Vorkehren zur Kompensation der     Alkalinitäts-Zunahme     erfolgreich durchgeführt werden kann, ist es nahelie  gend, dass die Ansammlung der     Hydroxylionen    im       Katholyten    einer getrennten Zelle     gegebenenfalls    so weit  gehen     kann,    dass dies zum überwiegen unerwünschter  Nebenreaktionen führen kann.

   Für hohe     Konversions-          raten    oder kontinuierliches Arbeiten ist es daher erfor  derlich, Massnahmen zur Steuerung der     Alkalinität    zu  treffen. Wenn also als     olefinisches        Nitril        Acrylnitril     verwendet wird, ist es     zweckmässig,    das     pH    auf einem  Wert zu halten, der 9,5 oder 10 nicht überschreitet,  um die     Cyanoäthylierung    zu verhindern oder auf ein  Minimum zu beschränken.

   Andernfalls     erhält    man er  hebliche Mengen von     bis(beta-Cyanoäthyl)äther    unter  entsprechender Verminderung der Ausbeute an     Adipo-          nitril.    In gleicher Weise ist es bei Verwendung anderer       olefinischer        Nitrile        vorteilhaft,    das     pH    tief genug zu  halten, um die Addition von Wasser an die Doppel  bindung tunlichst zu unterbinden.

   Auch gute Rührung  oder Turbulenz wirkt einer übermässigen     Alkalinität     bis zu einem gewissen Ausmass entgegen, indem lokale  Konzentrationen von     Hydroxylionen    an der Kathode  dadurch weitgehend verhindert werden, wodurch man  auch bei höheren     pH-Werten    der Gesamtlösung mit  guter Wirkung arbeiten kann. Eine gute Rührung ge  währleistet überdies auch eine ausreichende     Nitril-Kon-          zentration    in der Nähe der Kathode und verhütet,       d.ass    die Elektrolyse-Geschwindigkeit und die Anwen  dung hoher Stromdichten durch niedrige Diffusions  geschwindigkeiten unnötig eingeschränkt wird.

   Der Aus  druck      Rührung     ist dabei in seinem breitesten Sinne  zur Bezeichnung beliebiger Bewegung des Elektrolyten  zu verstehen, gleichgültig, ob sie durch einen rotieren  den oder sich hin und her bewegenden     Rührer,    durch  Vibration, mittels Pumpen,     Hindurchperlenlassen    an  derer flüssiger oder gasförmiger Medien, Zirkulation  des Mediums selbst mit oder ohne Schikanen oder  durch andere Mittel hervorgerufen wird, mit denen im  Elektrolyten Strömungen oder eine Vermischung von  deren Komponenten erzielt werden.  



  Bei Benützung einer getrennten Zelle ist es oft  wünschenswert, als     Anolyt    eine Säure zu verwenden,      wobei sich beliebige Säuren eignen, insbesondere ver  dünnte Mineralsäuren wie Schwefel- oder Phosphor  säure. Auch Salzsäure kann verwendet werden, hat  aber den Nachteil, dass sich an der Anode Chlor ent  wickelt, und dass sie auf gewisse Anodenmaterialien  stärker korrosiv wirkt.     Gewünschtenfalls    kann als       Anolyt    auch eine Salzlösung benützt werden, wobei die  jenigen, die für den     Katholyten    verwendet werden,  auch als     Anolyt    geeignet sind, obschon anderseits auch  zahlreiche andere Salzlösungen     hiefür    in Betracht kom  men.

   Es ist dabei übrigens zu beachten, dass sich die  Erwähnung von     Katholyt-    oder     Acrylnitril-Lösungen        in     dieser Beschreibung stets auf beiderlei Ausführungsfor  men bezieht, gleichgültig, ob die Lösungen in einer  ungeteilten Zelle sowohl als     Katholyt    wie auch als       Anolyt    dienen oder sich bei einer geteilten Zelle im  die Kathode enthaltenden Raum befindet.

   Umgekehrt  brauchen für den Fall der Verwendung getrennter Zel  len die verschiedenen Beschreibungen von     Anolyten     nicht notwendigerweise auch für den     Katholyten    Gel  tung zu haben, da das     olefinische        Nitril    im     Anolyten     normalerweise nicht vorhanden und die Natur des       Anolyten    für die im     Katholyten    stattfindende     Hydro-          dimerisationsreaktion    nicht von primärer Bedeutung  ist.

   In der Praxis kann es, damit man bei kontinuier  licher Durchführung des Prozesses während Tagen oder  Wochen     gute    Ausbeuten erhält, erforderlich sein, ge  teilte Zellen zu verwenden, um störende Reaktionen  zu vermeiden oder nach Möglichkeit auszuschalten, wie  sie aus dem Entstehen von Wasserstoffionen an der  Kathode oder aus der     Abscheidung    von verschiedenen  salzartigen Stoffen an der Anode resultieren. Ausser  dem unterliegen viele geeignete     Katholytsalze    einer  nachteiligen Veränderung, wenn man sie mit der  Anode in Berührung kommen lässt, so dass es von  Vorteil ist, Mineralsäuren als     Anolyt    in getrennten Zel  len zu verwenden.  



  Es sind bis dahin schon zahlreiche     Elektrolyse-Reak-          tionen    für die Reduktion oder anderweitige Umsetzung  organischer Verbindungen bekanntgeworden. Solche  Reaktionen waren jedoch im allgemeinen mit dem  Nachteil behaftet, dass sie sich nur in kleinem Massstab  und mit geringer Geschwindigkeit durchführen liessen  und eine sorgfältige Kontrolle vieler     Bedingungen    er  forderten.

   Solche Reaktionen konnte man sehr oft nicht  in einen grösseren Massstab übertragen, um durch An  wendung grösserer Stromdichten zu für eine industrielle  Produktion hinreichenden Umsetzungsgeschwindigkei  ten zu gelangen, und sie blieben daher     Laboratoriums-          Kuriositäten.    Im Gegensatz dazu geht das vorliegende       Verfahren    mit sehr     gutem        Wirkungsgrad    bei Strom  dichten vor sich, die 10 Ampere pro Quadratdezimeter  Kathodenoberfläche übersteigen;

   die günstigsten Strom  dichten können im Bereich zwischen 15 und 20 liegen  und bis zu 40 oder 50     Amp/dm2    und höher, ja sogar  bis 100 und mehr     Amp/dm2    betragen, und ferner hat  man die     Möglichkeit,    Zellen mit grosser wirksamer       Elektrodenoberfläche    zu verwenden, gleichgültig, ob  man einen einzigen     Elektrodensatz    oder Serien von  Elektroden benützt. Man wird daher bei der industriel  len Anwendung Einzelzellen mit mindestens 20 bis  30 Ampere und höchstwahrscheinlich mit mehr als  100 Ampere belasten können, und mehr als  1000 Ampere aufnehmende Zellen .sind in Aussicht       genommen.     



  Aus wirtschaftlichen Gründen und um von solchen  Stromdichten praktischen Gebrauch machen zu kön-         nen,    ohne auf prohibitiv hohe Zellenspannungen an  gewiesen zu sein, ist es wesentlich, in der Zelle einen  ziemlich geringen Widerstand zu haben, wie sich dies  durch ziemlich hohe Salzkonzentration im Elektrolyten  und kleinen     Elektrodenabstand    von beispielsweise nicht  mehr als 13 mm und vorzugsweise in der Grössen  ordnung von 6 mm oder noch weniger erreichen lässt.

    Bei Stromdichten von 15 bis 40     Amp/dm2    eignen sich  angelegte Spannungen von 5 bis 20 Volt, wobei so  wohl in diesem Bereich wie auch bei höheren Strom  dichten, der Zahlenwert der angelegten Spannung vor  zugsweise höchstens der Hälfte des Zahlenwertes der  in     Amp/dm2    ausgedrückten Stromdichte entsprechen  soll.

   Als Stromquelle kommen verschiedene Möglich  keiten in Betracht, insbesondere praktisch alle leistungs  fähigen Gleichstromquellen, und nötigenfalls können  beliebige bekannte Mittel eingesetzt werden, um durch  Variation des angelegten Potentials die Stromdichte  und das Kathodenpotential zu regulieren, so beispiels  weise die Einrichtung     gemäss    amerikanischer Patent  schrift Nr. 2 835 631.     Gewünschtenfalls    kann dem an  die Zelle angelegten Gleichstrom auch ein Wechsel  strom überlagert werden.  



  Für die Konstruktion der im erfindungsgemässen  Verfahren zu verwendenden     Elektrolysezelle    lassen sich  beliebige     hiefür    bekannte Materialien benützen, und  die Elektroden können aus beliebigem geeignetem Ka  thoden- bzw. Anodenmaterial bestehen.

   Die Anode  kann im Grunde genommen aus irgendeinem leitenden  Material hergestellt sein, obwohl es in der Regel vor  teilhaft ist, ein Material zu verwenden, welches relativ       inert    ist oder durch die Elektrolyten nur langsam an  gegriffen oder korrodiert wird, beispielsweise Platin,  Kohle, Gold, Nickel,     Nickelsilicid,        Duriron,    Blei,     Blei-          Antimon-    oder     Blei-Kupfer-Legierungen    sowie Legie  rungen verschiedener der genannten anderen Metalle.  



  Für die Kathode kann ebenfalls jedes geeignete Ma  terial verwendet werden, wobei die verschiedenen in  Betracht kommenden Metalle und Legierungen dem  Fachmann bekannt sind. Im allgemeinen ist es vorteil  haft, Metalle mit ziemlich hoher     Wasserstoff-Überspan-          nüng    zu verwenden, um den Wirkungsgrad des Stromes  zu erhöhen und die Bildung von Wasserstoff während  der Elektrolyse tunlichst zu verhindern.

   In der Regel  ist es wünschenswert, Kathoden zu verwenden, deren  Überspannung mindestens ungefähr gleich hoch ist wie  diejenige des Kupfers in     2normaler    Schwefelsäure bei  einer Stromdichte von 1     Milliamp/cm2    (vergleiche       Carman,        Chemical        Constitution        and        Properties    of En  gineering Materials,     Edward    Arnolds     and    Co., London  1949, p. 290).

   Geeignete     Elektrodenmaterialien    sind  beispielsweise Quecksilber, Kadmium, Zinn, Zink,  Wismut, Blei, Graphit, Aluminium, Nickel,     rostfreier     Stahl usw., wobei im allgemeinen diejenigen mit höherer  Überspannung vorzuziehen sind. Die Überspannung  kann dabei natürlich mit der Natur der Oberfläche  und der Art der     Vorbehandlung    des     Metalles    variieren  und auch von anderen Faktoren abhängen; mit dem  hier unter Bezugnahme auf das als Mass und Ver  gleichsbasis dienende Kupfer verwendeten Ausdruck   Überspannung  ist deshalb stets diejenige     überspan-          nung    gemeint, die unter den Bedingungen auftritt, wel  che bei Verwendung des Materials zur Elektrolyse vor  liegen.

   Die Arbeitsweise und Einrichtung, die in der  mit der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang ste  henden amerikanischen Patentschrift Nr. 3 193 477 be-      schrieben ist, eignet sich auch für das Verfahren der  vorliegenden Erfindung.  



  Als Salze, welche sich erfindungsgemäss zur Erzie  lung der gewünschten Konzentration des gelösten     olefi-          nischen        Nitrils    verwenden lassen, eignen sich ganz all  gemein die Amin- und     quaternären        Ammoniumsalze,     insbesondere solche von     Sulfonsäuren    und     Alkylschwe-          felsäuren.    Derartige     Salze    können die gesättigten     ali-          phatischen        Aminsalze    oder     heterocyclischen        Aminsalze     sein, z.

   B. die Mono-,     Di-    oder     Trialkylaminsalze    oder  die Mono-,     Di-    oder     Trialkanolaminsalze,    oder die       Diperidin-,        Pyrrolidin-    oder     Morpholinsalze,    z.

   B. die       Äthylamin-,        Dimethylamin-    oder     Triisopropylaminsalze     der verschiedenen Säuren, insbesondere verschiedener       Sulfonsäuren.    Besonders     bevorzugt    sind     aliphatische     und     heterocyclische        quaternäre        Ammoniumsalze,    d. h.  die     Tetraalkylammonium-    oder die     TetraalkanolamTno-          niumsalze    oder gemischte     Alkylalkanolammoniumsalze,     z.

   B. die     Alkyltrialalkanolammonium-,        Dialkyldialka-          nolammonium-,        Alkanoltrialkylammonium-    oder die       N-heterocyclischen        N-Alkylammoniumsalze    von     Sulfon-          säuren    oder anderen geeigneten Säuren.

   Die gesättigten       aliphatischen    oder     heterozyklischen        quaternären    Am  monium-Kationen weisen im allgemeinen ein im Hin  blick auf ihre Verwendbarkeit     im    erfindungsgemässen  Verfahren genügend hohes     Kathoden-Entladungspoten-          tial    auf und bilden mit den Anionen, die sich für die  Verwendung in den beim vorliegenden Verfahren be  nützten Elektrolyten eignen, leicht Salze hinreichend  hoher Wasserlöslichkeit.

   Die gesättigten     aliphatischen     oder     heterozyklischen        quaternären        Ammoniumsalze     sind daher im allgemeinen gut geeignet, um grosse Men  gen an     olefinischen        Nitrilen    in ihren     wässrigen    Lösun  gen aufzulösen und deren reduktive Kupplungen zu  bewirken. Dabei versteht sich, dass es natürlich uner  wünscht ist, wenn die     Ammoniumgruppen    irgendwel  che reaktive Gruppen     aufweisen,    welche die reduktive  Kupplungsreaktion irgendwie stören könnten.

   Es sei  aber darauf hingewiesen, dass aromatische Doppelbin  dungen als solche nicht stören, so dass     benzyl-substi-          tuierte        Ammonium-Kationen    (sowie übrigens auch       Arylsulfonat-Anionen)    verwendet werden können.  



  Von den für die bei dem Verfahren gemäss der       Erfindung    verwendeten Elektrolyte brauchbaren Anio  nen sind die     Aryl-    und     Alkarylsulfonsäuren    besonders  geeignet, z. B. Salze der folgenden Säuren:

       Benzolsul-          fonsäure,    o-, m- oder     p-Toluolsulfonsäure,    o-, m- oder       p-Äthylbenzolsulfonsäure,    o-, m- oder     p-Cumolsulfon-          säure,    o-, m- oder     p-tert.-Amylbenzolsulfonsäure,    o-,  m- oder     p-Hexylbenzolsulfonsäure,        o-Xylol-4-sulfon-          säure,        p-Xylol-2-sulfonsäure,        m-Xylol-4-    oder     5-sulfon-          säure,        Mesitylen-2-sulfonsäure,

          Durol-3-sulfonsäure,          Pentamethylbenzolsulfonsäure,        o-Dipropylbenzol-4-sul-          fonsäure,        alpha-    oder     beta-Naphthalinsulfonsäure,    o-,  m- oder     p-Diphenylsulfonsäure    und     alpha-Methyl-beta-          Naphthalinsulfonsäure.    Mit bestimmten Einschränkun  gen sind die     Alkalisalze    bei dem Verfahren gemäss der  Erfindung brauchbar, und es können die     Alkalisalze     dieser     Sulfonsäuren    verwendet werden, d. h.

   die Na  trium-, Kalium-,     Lithium-,        Caesium-    oder     Rubidium-          salze,    wie     Natriumbenzolsulfonat,        Kalium-p-toluolsul-          fonat,        Lithium    -o-     diphenylsulfonat,        Rubidium-beta-          naphthalinsulfonat,        Caesium-p-äthylbenzolsulfonat,

          Na-          trium-o-xylol-3-sulfonat    oder     Kaliumpentamethylben-          zolsulfonat.    Die Salze solcher     Sulfonsäuren    können  auch die gesättigten     aliphatischen    Amin- oder hetero  zyklischen     Aminsalze    sein, z.

   B. die Mono-,     Di-    oder         Trialkylaminsalze    oder die Mono-,     Di-    oder     Trialkanol-          amin-salze    oder die     Piperidin-,        Pyrrolidin-    oder     Mor-          pholinsalze,    z.

   B. das     Äthylamin,        Dimethylamin-    oder       Triisopropylaminsalze    der     Benzolsulfonsäure    oder der  o-, p- oder     m-Toluolsulfonsäure;    das     Isopropanolamin-,          Dibutanolamin-    oder     Triäthanolaminsalz    der o-, p- oder       m-Toluolsulfonsäure    oder der o-, p- oder     m-Diphenyl-          sulfonsäure;

      das     Piperidinsalz    der     alpha-    oder     beta-          Naphthalinsulfonsäure    oder der     Cumolsulfonsäuren;    das       Pyrrolidinsalz    der o-, m- oder     p-Amylbenzolsulfonsäure;     das     Morpholinsalz    der     Benzolsulfonsäure,    der o-,     m-          oder        p-Toluolsulfonsäure    oder der     alpha-    oder     beta-          Naphthalinsulfonsäure    usw.

   Im allgemeinen kann man  für die Zwecke der Erfindung die     Sulfonate    irgend  eines der allgemein oder speziell in der Beschreibung  genannten     Ammonium-Kationen    verwenden. Die     ali-          phatischen        Sulfonate    werden hergestellt durch Umset  zung des entsprechend substituierten     Ammoniumhydro-          xyds    mit der     Sulfonsäure    oder dessen     Säurehalogenid.     Beispielsweise erhält man durch Umsetzung einer     Sul-          fonsäure,    wie     p-Toluolsulfonsäure,

      mit einem Tetra  alkylammoniumhydroxyd, wie     Tetraäthylammonium-          hydroxyd,    das     Tetraäthylammonium-p-Toluolsulfonat,     dessen Verwendung bei dem Verfahren gemäss der Er  findung sehr gute Resultate liefert. Andere zur Zeit  brauchbare     quaternäre        Ammoniumsulfonate    sind z. B.

    das     Tetraäthylammonium-o-    oder     -m-toluolsulfonat    oder       -benzolsulfonat,    das     Tetraäthylammonium-o-,    -m- oder       -p-cumolsulfonat    oder -o-, -m- oder     -p-äthylbenzolsul-          fonat,    das     Tetramethylammoniumbenzolsulfonat    oder  -o-, -m- oder     -p-toluolsulfonat;    das     N,N-Dimethylpiperi-          dinium-o-,    -m- oder     -p-toluolsulfonat    oder -o-,     -m-          oder        -p-diphenylsulfonat;

      das     Tetrabutylammonium-          alpha-    oder     beta-naphthalinsulfonat    oder -o-,     -m-          oder        p-toluolsulfonat;    das     Tetrapropylalmmonium-o-,     -m- oder     -p-amylbenzolsulfonat    oder     alpha-Äthyl-          beta-naphthalinsulfonat;    das     Tetraäthanolammonium-o-,     -m- oder     -p-cumolsulfonat    oder -o-, -m- oder     -p-          toluolsulfonat;

      das     Tetrabutanolammoniumbenzolsulfo-          nat    oder     -p-xylol-3-sulfonat;    das     Tetrapentylammonium-          o-,    -m- oder     -p-Toluolsulfonat    oder -o-, -m- oder     -p-          hexylbenzolsulfonat,    das     Tetrapentanolammonium-p-          cymol-3-sulfonat    oder     -benzolsulfonat;    das     Methyltri-          äthylammonium-o-,    -m- oder     -p-toluolsulfonat    oder       mesitylen-2-sulfonat;

      das     Trimethyläthylammonium-o-          xylol-4-sulfonat    oder -o-, -m- oder     -p-toluolsulfonat;     das     Triäthylpentylammonium-alpha-    oder     beta-naphtha-          linsulfonat    oder -o-, -m- oder     -p-butylbenzolsulfonat,     das     Trimethyläthanolammonium-benzolsulfonat    oder  -o-, -m- oder     -p-toluolsulfonat;

      das     N,N-Diäthylpiperi-          dinium-    oder     N-Methylpyrrolidinium-o-,    -m- oder     -p-          hexylbenzolsulfonat    oder o-, -m- oder     -p-toluolsulfonat,     das     N,N-Diisopropyl-    oder     N,N-Di-butylmorpholinium-          o-,    -m- oder     -p-toluolsulfonat    oder -o-, -m- oder     -p-          diphenylsulfonat    usw.  



  Die     Tetraalkylammoniumsalze    der     Aryl-    oder     Alk-          arylsulfonsäuren    werden im allgemeinen     als    Salzbe  standteile der     Elektrolytlösung    bevorzugt, da die Elek  trolyse in den     Tetraalkylammoniumsulfonatlösungen          ausschliesslich        elektrochemische    Vorgänge bewirkt.

   Bei  Anwendung der gleichen Konzentration an     alpha,        beta-          olefinisch    ungesättigtem     Nitril    und bei gleicher Katho  denspannung, jedoch unter     Verwendung    der     Alkali-          sulfonate    anstatt der     Tetraalkylammoniumsulfonate    sind  die Ausbeuten an     Hydrodimerisationsprodukten    erheb  lich niedriger als bei Verwendung der     Tetraalkylam-          moniumsulfonate.    Dies ist sogar der Fall,

   wenn die           olefinische    Verbindung im     Katholyten    in hoher Kon  zentration vorliegt, was man durch Verwendung eines       Colösungsmittels,    wie     Dimethylformamid,    zusammen  mit dem     Alkalisulfonat    erreicht. Dies beruht vermut  lich darauf, dass bei den Kathodenspannungen, bei de  nen die     Hydrodimerisation    erfolgt, die     Alkalisalze    eben  falls angegriffen werden.

   Insbesondere dann, wenn die       Alkalisulfonate    enthaltenden Lösungen gerührt werden,  kann die zur     Hydrodimerisation    erforderliche Katho  denspannung auch einige     Alkaliionen    entladen. Auf  Grund der Anwesenheit der hieraus resultierenden Me  talle wird ein chemischer Weg eingeschlagen, der auch  zur Bildung des gesättigten     Monomers    anstelle des       Hydrodimerisationsproduktes    führt. Im Falle der Ver  wendung von     Acrylnitril    beispielsweise wird als Neben  produkt     Propionitril    erhalten.

   Dies erfolgt wahrschein  lich durch 1,4- oder     1,2-Addition    des     Alkaliions    an  das     Acrylnitril    und Zersetzung des resultierenden An  lagerungsproduktes durch Wasser zum     Propionitril.    Ob  schon man nach dem Verfahren gemäss der Erfindung  die zwei konkurrierenden Reaktionen, d. h.

   die Bildung  der     Hydrodimerisationsprodukte    und die Bildung ge  sättigter     Monomeren,    zugunsten der     Hydrodimerisation     lenken kann, bildet sich nichtsdestominder ein wenig  gesättigtes     Monomer,    wenn die     Elektrolytlösung    die     Al-          kalisulfonate    und nicht die     Tetraalkylammoniumsulfo-          nate    enthält, wodurch die Ausbeute an     Hydrodimerisa-          tionsprodukt    verringert wird.

   Anderseits erfolgt keine  rein chemische Reaktion, wenn anstelle der     Alkalisulfo-          nate    die     Tetraalkylammoniumsulfonate    verwendet wer  den. Dies beruht darauf, dass bei Kathodenspannungen,  welche die     Hydrodimerisation    begünstigen, die Tetra  alkylammoniumionen nicht entladen werden. Im Falle  von     Acrylnitril    z.

   B. kann die optimale Kathodenspan  nung zur Umwandlung in das     Hydrodimerisationspro-          dukt        (Adiponitril)    von etwa -1,8 bis etwa -2,1 Volt  variieren, gemessen bei einem unter Rühren durch  geführten Versuch (gegen die gesättigte     Kalomelelek-          trode.    Es erfolgt keine Verminderung der Ausbeute  an     Hydrodimerisationsprodukt    durch chemische Ver  mittlung, wie sie z. B. bei Verwendung der     Alkalisul-          fonate    auftritt, da die     Tetraalkylammoniumionen    bei  der Arbeitsspannung nicht entladen werden.

   Wenn man  beispielsweise eine Lösung von     Acrylnitril    in wässriger       Tetraäthylammonium-p-Toluolsulfonatlösung        elektroly-          siert,    erfolgt die Umwandlung des     Acrylnitrils    in     Adipo-          nitril    bei etwa -1,91 Volt, während das     Tetraäthyl-          ammonium    bis zu einer Kathodenspannung von etwa  -2,5 Volt nicht entladen wird.

   Anderseits werden einige       olefinische    Verbindungen bei weniger negativen Katho  denspannungen     hydrodimerisiert,    so dass man auch bei  Verwendung von     Alkalisalzen    gute Ergebnisse erhalten  kann.

   Um vor störenden Nebenreaktionen sicher zu  sein, verwendet man jedoch mit Vorteil Salze von Ka  tionen, welche     ein    stärker negatives     Entladungs-Poten-          tial    aufweisen, das beispielsweise stärker negativ ist als  -2,2 Volt Kathodenspannung gegenüber der gesättigten       Kalomel-Elektrode.    Bei der     Hydrodimerisation    von       Acrylnitril    ist es eindeutig von Vorteil, wenn die Be  dingungen so     gewählt    werden, dass das Kathodenpo  tential nicht geringer negativ ist als -1,7 Volt (gegen  die gesättigte     Kalomel-Elektrode).     



  Ammonium- und     Aminsulfonate,    die sich beim er  findungsgemässen Verfahren als Elektrolyte eignen, sind  die     Alkyl-,        Aralkyl-    und     heterozyklischen    Amin- und       Ammoniumsulfonate,    in welchen gewöhnlich die ein  zelnen     Substituenten    am Stickstoffatom höchstens    10     Kohlenstoffatome    enthalten und der Amin- oder       Ammoniumrest    in der Regel 3 bis 20 Kohlenstoff  atome aufweist.

   Selbstverständlich können auch     Di-          und    Polyamine und     Di-    und     Polyammoniumreste    ver  wendet werden, die ebenfalls unter die Bezeichnung  Amin     bzw.    Ammonium fallen.

   Der     Sulfonatrest    kann  sich von     Aryl-,        Alkyl-,        Alkaryl-    oder     Aralkylsulfonsäu-          ren    mit verschiedenen     Molekulargewichten    von bei  spielsweise bis zu 20     Kohlenstoffatomen,    vorzugsweise  aber mit etwa 6 bis 20     Kohlenstoffatomen,    ableiten,  und kann eine, zwei oder mehr     Sulfonatgruppen    ein  schliessen.  



  Eine andere, zur Verwendung bei dem Verfahren  gemäss der Erfindung besonders geeignete Klasse von       Salzen    sind die     Alkylsulfatsalze,    z. B.     Methosulfatsalze,     insbesondere die Amin- und     quaternären        Ammonium-          methosulfatsalze.        Methosulfatsalze,    wie dasjenige von       Methyltriäthylammonium,        Tri    - n -     propylmethylammo-          nium,        Triamylmethylammonium,        Tri-n-butylmethylam-          monium    usw.

   sind sehr hygroskopisch, und das     Tri-          n-butylmethylammonium    insbesondere bildet sehr kon  zentrierte     wässrige    Lösungen, welche grosse Mengen an  organischen Verbindungen auflösen. Im allgemeinen  sind die Amin- und     Ammoniumkationen,    die sich zur  Verwendung in den     Alkylsulfatsalzen    eignen, die glei  chen wie bei den     Sulfonaten.     



  Auch verschiedene andere Kationen eignen sich zur  Verwendung bei dem Verfahren gemäss der Erfindung,  z. B.     Tetraalkylphosphonium-    und     Trialkylsulfonium-          kationen,    insbesondere als     Sulfonatsalze,    die wie vor  stehend beschrieben aus     Sulfonsäuren    gebildet sind,  oder als     Methosulfatsalze.     



  Als weitere Beispiele von Elektrolyten, die zur Ver  wendung gemäss der Erfindung geeignet sind, wurden  die nachstehend aufgeführten Salze alle mit Erfolg zur       Hydrodimerisation    von     Acrylnitril    zu     Adipinsäuredini-          tril    als Hauptprodukt unter geringer oder keiner Neben  produktbildung verwendet, wobei im allgemeinen kon  zentrierte     wässrige    Lösungen der Salze benützt     wurden,     die mindestens 15 % und gewöhnlich 20 bis 40     GewA          Acrylnitril    enthielten, und wobei nach den allgemeinen  Verfahren der Ausführungsbeispiele gearbeitet wurde.  



  1.     N-Trimethyl-N'-trimethyläthylendiammonium-          di-p-toluolsulfonat     z.     Benzyltrimethylammonium-p-toluolsulfonat     3.     Methyltri-n-butylphosphonium-p-toluolsulfonat     4.     Tetraäthylammoniumsulfat     5.     Di-tetraäthylammonium-benzolphosphat     6.     Trimethylsulfonium-p-toluolsulfonat     7.     Methyltri-n-hexylammonium-p-toluolsulfonat     B.     Benzyltrimethylammoniumphosphat     9.     Benzyltrimethylammoniumacetat     10.     Methyltri-n-butylammoniummethosulfat     11.     Benzyltrimethylammoniumbenzoat     12.

       Tetraäthylammoniummethansulfonat     13.     Benzyltrimethylammonium-2-naphthalinsulfonat     14.     Bis-benzyltrifnethylammonium-m        benzol-disulfonat     15.     Benzyltrimethylammoniumthiocyanat     16.     Tetramethylammoniummethosulfat     Bei der diskontinuierlichen Durchführung des     Elek-          trolyseverfahrens    und im Labormassstab kann folgende  Arbeitsweise und Vorrichtung verwendet werden: Die       Elektrolysezelle    besteht aus einem Behälter aus einem      Werkstoff, der gegen die Elektrolyte beständig ist, z. B.  aus Glas.

   Innerhalb des     Behälters    kann zur Trennung  der Zelle in einen     Anodenraum    und einen Kathoden  raum ein     Diaphragma    in Form einer porösen Tasse,  z. B. aus unglasiertem Porzellan, angeordnet sein. Die  Anode, welche beispielsweise aus Platin oder Kohlen  stoff oder jedem anderen     Elektroden-Material    bestehen  kann, welches unter den Reaktionsbedingungen     inert    ist,  wird in den in der porösen Tasse enthaltenen     Anolyt     eingetaucht.

   Der     Anolyt    besteht aus einer     wässrigen    Lö  sung des     Salzes.    Wenn man in der Zelle kein Dia  phragma verwendet, kann zur Steuerung des     pH-Wertes          gerührt    werden. Hierbei wird die Anode nur wenig  oder überhaupt nicht     angegriffen,    so dass sie aus prak  tisch jedem     Elektrodenmaterial    bestehen     kann.    Man  kann daher z. B. eine Anode aus Blei, das auf einem  Kupferdrahtnetz niedergeschlagen ist, verwenden.

   Die  Kathode, welche aus Quecksilber, Blei oder einem an  deren Metall bestehen kann, und die gegebenenfalls  verwendete poröse Tasse werden in die Lösung des       alpha,beta-olefinisch    ungesättigten     Nitrils    in der kon  zentrierten     wässrigen    Salzlösung oder einem Gemisch  dieser Lösung mit einem polaren Lösungsmittel unter  getaucht. Die gesamte Zelle kann durch einen ein Kühl  mittel     enthaltenden    Mantel gekühlt werden, und so  wohl der Anoden- als auch der Kathodenraum können  mit Kondensatoren ausgerüstet sein.

   Wie jedoch weiter  unten gezeigt wird, hat die bei der Elektrolyse auf  tretende Temperaturerhöhung im allgemeinen keine der  artige     Ausbeuteverminderung    zur Folge, dass eine an  dere Kühlung als nur durch     Kreisenlassen    von Wasser       wirtschaftlich    erforderlich ist. Im allgemeinen kann die  Elektrolyse bei einer Temperatur von weniger als etwa  10  C bis fast zur     Rückflusstemperatur    des Elektrolyt  bades und bei höheren     Temperaturen    unter Druck  durchgeführt werden. Temperaturen, die etwas höher  sind als die Umgebungstemperatur,     führen    zu besseren  Ausbeuten, höheren     Nitrillöslichkeiten    und geringerem  elektrischem Widerstand.

   Allerdings wird dies bis zu  einem gewissen Grad wieder ausgeglichen durch die  Tendenz gewisser     Diaphragmen-Materialien,    bei höhe  ren Temperaturen von etwa 70  C oder so Schaden  zu nehmen, sowie auch durch die mit steigender Tem  peratur zunehmende Verdampfung des     Acrylnitrils.    Bei  der     Hydrodimerisation    von     Acrylnitril    ist es eindeutig  von Vorteil, in einem Temperaturbereich zwischen etwa  40 und 60  C und insbesondere zwischen     ungefähr     45 und 55  C zu arbeiten.

       Gewünschtenfalls    kann die  Lösung während der Elektrolyse     mit    mechanischen oder  magnetischen     Mitteln        gerührt    werden.     Während    der  Elektrolyse kann das     pH    des     Katholyten    wie oben be  schrieben     reguliert    werden.

   Die Menge des der Zelle         zugeführten    Stromes hängt von der Art und Menge des  Bades, den Elektroden und der Arbeitstemperatur ab,  soll aber     im    allgemeinen um einiges grösser sein als  0,5     Amp,    und in der Grössenordnung einer Strom  dichte von etwa 2,0 bis 20,0 oder 40 oder mehr       Amp/dm2    liegen (wobei sich die Angabe      dm2     auf  die     Kathodenoberfläche    bezieht). Von der angewandten  Stromdichte hängt bis zu einem gewissen Grade der  Wirkungsgrad des Prozesses ab.

   Es wurde festgestellt,  dass für eine mit gutem Wirkungsgrad vor sich gehende  Herstellung von     Adiponitril    bei Benützung einer  Quecksilber-Kathode die Stromdichte mindestens etwa  5     Amp/dm2    betragen soll, und industrielle Produk  tionsgeschwindigkeiten erfordern noch viel höhere  Stromdichten.  



  Es muss darauf hingewiesen werden, dass bei die  sem Verfahren eine wirkliche elektrochemische Reduk  tion erfolgt, bei welcher ein elektrisches Potential tat  sächlich an eine Lösung der     olefinischen    Verbindung  angelegt und Strom durch diese Lösung geleitet wird,       während    die Lösung mit der Kathode in     Berührung     steht. Das Verfahren bedeutet eine grundsätzliche Ab  kehr von solchen     indirekten    Verfahren, wie der Her  stellung von     Natriumamalgam    durch elektrochemische  Reduktion von     Natriumsalzen    und anschliessendes Zu  sammenbringen einer Lösung des     Olefins    mit dem Na  triumamalgam.  



  Nach der Elektrolyse kann das     Hydrodimerisations-          produkt    aus dem Reaktionsgemisch durch die bekann  ten Isoliermethoden, z. B. durch Extraktion,     Fraktionie-          rung    usw. abgetrennt werden. Im allgemeinen wird das  Reaktionsgemisch neutralisiert; nach dem Verdünnen  trennt man die organische Phase durch Dekantieren  und bzw. oder     Lösungsmittelextraktion    ab.

   Nach Ent  fernung restlicher anorganischer Stoffe durch Waschen  mit Wasser destilliert man aus der organischen Phase  das oder die Lösungsmittel ab, um im Rückstand das       Hydrodimerisationsprodukt,    gegebenenfalls     zusammen     mit nicht umgesetztem     olefinischem        Nitril    und allfälli  gen Nebenprodukten zu erhalten, welche beispielsweise  durch fraktionierte Destillation oder dergleichen von  einander     getrennt    werden können.

   Wenn die Produkte  Flüssigkeiten sind, lässt sich das Resultat der Elektrolyse  in     Vorversuchen    leicht durch     einfache    analytische Be  stimmung des     Hydrodimerisationsproduktes    und nicht  umgesetzten     Monomers,    beispielsweise durch Dampf  phasen-Chromatographie, ermitteln.  



  Die nachstehenden Gleichungen erläutern den vor  geschlagenen Mechanismus des     erfindungsgemässen    Ver  fahrens, das unter     nichtsauren    Bedingungen bei geeig  neten Kathodenpotentialen und geeigneten Konzentra  tionen abläuft:  
EMI0008.0070     
    
EMI0009.0001     
  
     Der vorgeschlagene Mechanismus steht in ausge  sprochenem Gegensatz zum     radikalischen    Mechanismus,  der vermutlich in sauren Medien überwiegt, und bei    dem aus     Acrylmonomeren    polymere Produkte entste  hen:  
EMI0009.0004     
  
     sowie dem     Mechanismus,    bei dem aus     Ketonen        Pinakone    entstehen:

    
EMI0009.0008     
    Man sieht, dass beidem hier vorgeschlagenen Me  chanismus zur Entstehung von     Adiponitril    das freie  Radikal V nicht auftritt, welches angesichts der be  kannten Neigung des     Acrylnitrils,    bei Anwesenheit  freier Radikale zu polymerisieren, für jeden zu     Poly-          merisation        führenden    Mechanismus als wesentlich er  scheinen müsste.

   Die vorgeschlagene Anlagerung von  zwei Elektronen an je ein Molekül und dessen Kupp  lung mit einem Molekül, an das sich keine Elektronen  angelagert haben, wird auch gestützt durch die Resul  tate, die in der mit der vorliegenden Erfindung in Zu  sammenhang stehenden amerikanischen Patentschrift  Nr. 3193 476 beschrieben     sind,    welche sich auf die  Kupplung zweier verschiedener     olefinischen    Verbindun  gen bei Kathoden-Potentialen bezieht, die gerade hin  reichen, um nur an eine der     olefinischen    Verbindungen  Elektronen abzugeben.  



  Der vorgeschlagene Mechanismus erklärt auch die  dargelegte Bedeutung der     Acrylnitril-Konzentration.     Wenn nämlich das Ion     II    statt     Acrylnitril-Molekülen     eine hohe     Wassermolekül-Konzentration    antrifft, wird  es zwei Wasserstoff-Ionen aus dem Wasser aufnehmen,  um     Propionitril    zu bilden; daher ist es erforderlich,  eine hohe     Acrylnitril-Konzentration        aufrechtzuhalten,     um den Eintritt dieser     einfachen    Reduktion nach Mög  lichkeit zu unterbinden.

   Auf ähnliche Weise gehen auch    unter sauren Bedingungen vorhandene Wasserstoffionen  mit dem Ion     1I    eine störende Nebenreaktion ein, indem  sie sich an     II    anlagern und     Propiönitril    bilden. Ob  schon Wassermoleküle also stören können, ist eine ge  wisse Menge Wasser oder einer andern Quelle von       Protonendonatoren    notwendig, um die     überführung     von     III    zu     Adiponitril    zu ermöglichen und die     Poly-          merisations-Tendenz    zu unterbinden.

   Der     Katholyt    soll  daher im allgemeinen 10     GewA    Wasser oder mehr ent  halten, obschon bereits kleine Bruchteile von Prozenten  Wasser gewöhnlich schon ausreichen. Selbstverständlich  ist aber eine gewisse Mindestmenge Wasser vorteilhaft  für die Erniedrigung des elektrischen Widerstandes.  



  Die Erfindung soll indessen nicht auf die Richtig  keit     irgendeines    speziellen Mechanismus festgelegt     sein,     da sich die beschriebenen Resultate     unabhängig    von       irgendeiner    Interpretation des Mechanismus erhalten  lassen. Ferner können anstelle der Formel I natürlich  auch andere Elektronenformeln benützt werden, wie  
EMI0009.0040     
      Der vorgeschlagene Mechanismus dient lediglich  dem     Verständnis    des Prozesses und zur Erklärung der       Bedeutung    gewisser Unterscheidungsmerkmale gegen  über dem Stand der Technik sowie bestimmter Erfor  dernisse dieses Verfahrens.  



  Für die     Durchführung    des erfindungsgemässen Ver  fahrens ist es von Vorteil, saure Reaktion zu vermei  den, sowohl wegen störenden     Polymerisations-Reaktio-          nen,    die in sauren Medien eintreten, als auch wegen  der bei etwa -1,5 Volt auftretenden Entladung der  Wasserstoff-Ionen.

   Wenn bei     Beginn    der Elektrolyse  nur eine kleine Menge Wasserstoff-Ionen vorhanden  ist, besteht eine einfache und zweckmässige Lösung  darin, solche Ionen an der Kathode elektrolytisch zu  entladen, bis das     pH    7 überschritten ist, und die     Hydro-          dimerisationdann    unter alkalischen     Bedingungen        durch-          zuführen.     



  Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Bei  spiele noch näher erläutert.  



  <I>Beispiel 1</I>       Tetiaäthylammonium    - p -     toluolsulfonat    wird wie  folgt hergestellt: ein Gemisch aus 200 g (1     Mol)          Toluolsulfonsäureäthylester,    101 g (1     Mol)        Triäthyl-          amin    und 100 ml absolutem Alkohol wird bei Raum  temperatur 31/2 Stunden gerührt und hierauf innerhalb  40 Minuten auf 72  C erwärmt. Es erfolgt eine     exo-          therme    Reaktion. Die Wärmezufuhr wird unterbrochen  und das Gemisch 30 Minuten stehengelassen.

   Nach  dieser Zeit wird das Gemisch unter     Rückfluss    6 Stun  den     zum    Sieden erhitzt. Nach dem Abkühlen auf  Raumtemperatur werden das Lösungsmittel und nicht  umgesetzte Verbindungen an der     Wasserstrahlpumpe     abgestreift. Man     erhält    einen sich verfestigenden Rück  stand. Dieser wird 3mal mit absolutem Äther gewa  schen und der Äther jeweils dekantiert. Nach dem Ent  fernen von     Lösungsmittelresten    aus dem gewaschenen  Produkt an der     Wasserstrahlpumpe    erhält man 296,8 g       praktisch    reines     Tetraäthylammonium-p-toluolsulfonat     vom     Fp    103 bis 104  C.  



  Man     stellt    eine konzentrierte     wässrige    Lösung  (4  Baume) durch Auflösen von 296,8 g     Tetraäthyl-          ammonium-p-toluolsulfonat    in 230,5     ml    Wasser her.  Diese Lösung wird zur elektrolytischen     Hydrodimerisa-          tion    von     Acrylnitril    verwendet: 94,5 g eine Spur       p-Nitrosodimethylanilin    als Stabilisator enthaltendes       Acrylnitril    werden zu 141 g der oben hergestellten       Sulfonatlösung    gegeben.

   Man erhält einen 40     Gew.%          Acrylnitril    (bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung)  enthaltenden     Katholyt.    Eine Platinanode wird in eine       Alundumtasse    gestellt, die als     Anolyt    30 ml der ge  nannten     konzentrierten        wässrigen    Lösung des Tetra  äthylammonium-p-toluolsulfonats     enthält.    Die Tasse  wird in einen mit einem Mantel versehenen Glasbehäl  ter eingetaucht, der den     Katholyt    und 110 ml Queck  silber als Kathode enthält.

   Man lässt durch die Zelle  3 Stunden einen elektrischen Strom von etwa 2,3 A in  der ersten Stunde, etwa 3,2 A in der zweiten Stunde  und     etwa    3,4 A in der dritten Stunde gehen. Die       Klemmenspannung        (KMK)    beträgt in der ersten Stunde  19,0 bis 17,3 Volt, und in den beiden nächsten Stun  den 17,3 bis 17,0 Volt. Am Ende der drei Stunden  lässt man für weitere 30 Minuten einen elektrischen  Strom von 3,5 A durch die Zelle gehen. Die Elektro  lyse wird somit bei einer Stromdichte von 5,5 bis  6,2     Afm?    und     für    insgesamt 10,1 Amperestunden    durchgeführt.

   Die Temperatur des     Katholyts    wird mit       Hilfe    eines Gemisches von Aceton und Trockeneis im  Kühlmantel bei 20,5 bis 26  C gehalten.     Während    der  Elektrolyse werden insgesamt 3,0     ml    Eisessig zum     Ka-          tholyt    gegeben, um dessen     pH-Wert    gerade     alkalisch     gegen     Phenolrot    zu halten.  



  Nach der Elektrolyse wird der     Katholyt    6mal mit  50 ml Portionen     Methylenchlorid    extrahiert. Das Lö  sungsmittel wird     abgetreift    und man erhält 139,1 g  Konzentrat. Ein     Aliquot    von 10 % des Konzentrats wird  zur     Dampfphasenchromatographie    entnommen und der  Rest des Konzentrats auf dem Wasserbad unter ver  mindertem Druck an der     Wasserstrahlpumpe    zur Wie  dergewinnung nicht umgesetzten     Acrylnitrils    eingeengt.

    Man     erhält    als Rückstand 23,7 g praktisch reines       Adipinsäuredinitril.    Durch     Dampfphasenchromatogra-          phie    wird festgestellt, dass 29,8 g des anfänglich ver  wendeten     Acrylnitrils    verbraucht sind und 22,8 g       Adipinsäuredinitril    erhalten werden. Dies bedeutet, dass  das     Adipinsäurenitril    in     75,2prozentiger    Ausbeute er  halten wird. Es entstehen weder     Propionitril    noch       Bis(2-cyanäthyl)-äther.     



  <I>Beispiel 2</I>  Eine     konzentrierte        wässrige    Lösung von     Tetraäthyl-          ammonium-p-toluolsulfonat        wird    durch Auflösen von  586,7 g des     Sulfonats    in 215 g Wasser hergestellt.

    Diese 73,3     %        ige    Lösung     wird    zur     Hydrodimerisation     von     Acrylnitril    verwendet:  Der     Katholyt    wird durch Zugabe von 33g Wasser  und 94,5g     Acrylnitril        zu    100 g der vorstehend ge  nannten 73,3 %     igen    Lösung hergestellt.

   Man     erhält    eine       40gew.%ige        Acrylnitril-Katholytlösung.    Der     Anolyt     wird durch Zugabe von 20     ml    Wasser zu 20 ml der  genannten 73,3 %     igen        Sulfonatlösung    hergestellt.

   Man  verwendet die in Beispiel 1 beschriebene Vorrichtung  und die Elektroden, leitet jedoch unter Verwendung des  vorstehend genannten     Katholyts    und     Anolyts    durch die  Zelle für einen Zeitraum von 7 Stunden einen durch  schnittlichen Strom von 2,0 bis 3,2 A (insgesamt  22,3 Amperestunden) bei einer Klemmenspannung von  19 bis 18 Volt     während    der ersten Stunde und von  17,9 bis 17,0 Volt während der letzten 6 Stunden. Die       Kupfercoulometrie    ergibt eine     100%i,-,e    Stromausbeute.

    Während der ersten 5 Stunden werden in Zeitabstän  den dem     Katholyt    insgesamt 4,40 ml Eisessig zugesetzt,  um dessen     pH-Wert    gerade alkalisch gegen     Phenolrot     zu halten. Die Temperatur des     Katholyts    wird mit       Hilfe    des     Kühlmantels,    welcher einen Teil des     Elektro-          lysezollbehälters    bildet, auf 23 bis 25  C gehalten.  



  Nach der siebten Stunde wird der     Katholyt    neu  tralisiert, mit Wasser verdünnt und 10 ml mit 50 ml  Portionen     Methylenchlorid    extrahiert. Die vereinigten       Methylenchloridextrakte    werden 3mal mit 25     ml    Por  tionen Wasser gewaschen und über     Kaliumcarbonat    ge  trocknet: Das     Methylenchlorid        wird    an einer     Todd-          kolonne        abdestilliert    und der Rückstand an der Wasser  strahlpumpe getrocknet.

   Die Analyse des Konzentrats  durch     Dampfphasenchromatographie    ergibt, dass 50  des     Acrylnitrils    verbraucht und zu<B>100%</B> in     Adipin-          säuredinitril    umgewandelt sind.  



  <I>Beispiel 3</I>  Zur Bestimmung des     Einflusses    der     Acrylnitrilkon-          zentration    auf die     Hydrodimerisation    wird die Arbeits  weise des Beispiels 1 im wesentlichen wiederholt, je-      doch werden anstelle des 40 %     Acrylnitril    enthaltenden       Katholyts        Katholyte    mit niedrigerer     Acrylnitrilkonzen-          tration    verwendet.  



  Zunächst wird eine 73,3 %     ige        wässrige    Lösung von       Tetraäthylammonium-p-toluolsulfonat    aus 586,7 g die  ser Verbindung in 215g Wasser hergestellt. 156 g  dieser Lösung werden hierauf mit 48g Wasser und  53,0 g (1     Mol)        Acrylnitril    versetzt. Man erhält einen       Katholyt,    der 20     GewA        Acrylnitril    (bezogen auf das  Gesamtgewicht des     Katholyts)    enthält.

   Als     Anolyt    ver  wendet man 20     ml    der 73,3 %     igen        Sulfonatlösung    und  verdünnt mit 20 ml Wasser. Die     Vorrichung    und die  Elektroden     sind    die gleichen wie in Beispiel 1. Bei  einer Klemmenspannung von 18,6 bis 17,5 Volt wird  durch die Zelle 3 Stunden insgesamt ein Strom von  11,1 Amperestunden geleitet, während man die Tem  peratur bei 23,5 bis 25,5  C hält und in Zeitabstän  den insgesamt 3,4     ml    Eisessig zum     Katholyt    gibt, um  dessen     pH-Wert    gerade     alkalisch    gegen     Phenolrot    zu  halten.  



  Nach der Elektrolyse wird der     Katholyt    mit     Me-          thylendichlorid    extrahiert. Der     Methylendichloridextrakt     wird mit Wasser gewaschen und über     Kalium-          carbonat    getrocknet.

   Nach dem     Abdestillieren    des     Me-          thylendichlorids        hinterbleibt        Adipinsäurenitril    (90 %     ige     Ausbeute) und     Propionsäurenitril    (1 %     ige    Ausbeute),

   be  zogen auf nicht wiedergewonnenes     Acrylnitril.    Offen  sichtlich hat die Verwendung der konzentrierten       wässrigen        Tetraäthylammonium-p-toluolsulfonatlösung     mit einer     Acrylnitrilkonzentration    im     Katholyt    von  20     GewA    die Bildung von     Propionitril,    allerdings in  sehr geringer Menge, zur Folge.  



  Bei der Wiederholung des Versuches dieses Bei  spiels unter Verwendung einer nur 5 %     igen    Konzentra  tion an     Acrylnitril    im     Katholyt    erhält man anstelle  des     99:1-Adipinsäuredinitril-Propionsäurenitril-Ver-          hältnisses    nur ein<B>1,68:</B>     1-Verhältnis    von     Adipinsäure-          dinitril    :

       Propionsäurentril,    d. h. mehr als 1/3 des Pro  duktes besteht aus     Propionsäurenitril.    Wird jedoch die  Konzentration an     Acrylnitril    auf 10 % erhöht und die  Elektrolyse wiederholt, so ist das     Verhältnis    von     Adi-          pinsäuredinitril    :

       Propionsäurenitril    beträchtlich erhöht,  man erhält     nämlich    etwa 3mal soviel     Adipinsäuredini-          tril    wie     Propionsäurenitril.    Zur Herstellung von     Adipin-          säuredinitril    durch     Hydrodimerisation    von     Acrylnitril     empfiehlt es sich daher,

   zur Vermeidung des Anfalls       grosser    Mengen an     Propionsäurenitril    die Konzentration  des     Acrylnitrils    im     Katholyt    auf mindestens 10     GewA     des Gesamtgewichts des     Katholyts        einzustellen.     



  <I>Beispiel 4</I>  Dieses Beispiel betrifft die     Hydrodimerisation    von       Methacrylnitril.     



  Während eines Zeitraumes von 5 Stunden leitet  man einen elektrischen Strom durch eine Zelle, die  110     nil    Quecksilber als Kathode und in einer     Alundum-          tasse    eine     Platindrahtelektrode    aufweist. Die Tasse ent  hält als     Anolyt    20 ml einer     75gewA        sgen        wässrigen     Lösung von     Tetraäthylammonium-p-toluolsulfonat    so  wie 20 ml Wasser.

   Diese Tasse wird in einen     Katholyt     eingetaucht, der 93g     Methacrylnitril,    93 g der genann  ten 75 %     igen        wässrigen        Sulfonatlösung    und 37,2g     Dime-          thylformamid        enthält.        Während    der Elektrolyse wird die  Temperatur des     Katholyts    durch Kühlung des Kühl  mantels bei 22 bis 29  C gehalten.

   Der     pH-Wert    des       Katholyts        wird    durch zeitweilige Zugabe von insgesamt    4,7 ml Eisessig gerade alkalisch gegen     Phenolwert    ge  halten. Während der ersten Stunde der Elektrolyse sinkt  die Klemmenspannung von     anfänglich    34 auf 23,9 Volt,       fällt        während    der anschliessenden 2 Stunden bis auf  19,0 Volt ab und bleibt bei diesem Wert während der  letzten 2 Stunden. Die Messung der     Kathodenspannung     gegen eine gesättigte     Kalomelelektrode    liefert Werte von  -1,98 bis -2,05 Volt. Insgesamt werden 12,3 Ampere  stunden verbraucht.

   Die durchschnittliche     Stromstärke     beträgt etwa 2,3 A in der ersten Stunde und bleibt       während    der übrigen vier Stunden     konstant    bei 2,5 A.  



  Nach beendeter Elektrolyse wird der     Katholyt     mehrmals mit     Methylenchlorid    extrahiert. Die     Me-          thylenchloridextrakte    werden vereinigt, mit Wasser ge  waschen und nach dem Trocknen wird das     Methylen-          chlorid        abdestilliert.    Ein     Aliquot    von 10 % des Konzen  trats     wird    zur     Dampfphasenchromatographie-Analyse     entnommen.

   Der Rückstand wird an der Wasserstrahl  pumpe von flüchtigen Anteilen     befreit    und hierauf un  ter     vermindertem    Druck     destilliert.    Man erhält ein Ge  misch von dl- und     meso-2,5-Dimethyladipinsäurenitril,     Kp 110      C/0,4    mm     Hg    und 116      C/0,75    mm     Hg;          n"    - 1,4327. Die Analyse des     Aliquots    ergibt,     dass     24,4 g     Methacrylnitril    verbraucht sind.

   Somit entspricht  die 18,7     g-Ausbeute    an     2,5-Dimethyladipinsäurenitril     einer 75,3 %     igen    Ausbeute, bezogen auf das nicht wie  dergewonnene     Methacrylnitril.     



  Verbrennungsanalyse     erhält    man 55,52 % Kohlen  stoff und 7,86 % Wasserstoff;     ber.    55,48 % C und  7,57 % H.  



  <I>Beispiel 5</I>  Dieses Beispiel betrifft die     Hydrodimerisation    von       Acrylnitril    in einem     Katholyt,    der aus einer gesättigten       wässrigen    Lösung     äquimolarer    Mengen an Natrium- und       Kalium-p-toluolsulfonat    besteht.  



  Man leitet anderthalb Stunden einen elektrischen  Strom durch eine Zelle, welche 110     ml    Quecksilber  als Kathode und in einer     Alundumtasse        eine    Platin  anode aufweist. Die Tasse     enthält        als        Anolyt    40     ml     der oben genannten Salzlösung. Die Tasse wird völlig  in einen     Katholyt        eingetaucht,    der 68 g     Acrylnitril     (20,8     Gew.%    des     Katholyts)    und 259 g der genannten       Salzlösung    enthält.

   Während der Elektrolyse lässt man  die Temperatur des     Katholyts    von 43 auf<B>50'C</B> an  steigen und     hält    den     pH-Wert    des     Katholyts    durch Zu  satz von Eisessig gerade alkalisch gegen     Phenolphthalein.     Die Elektrolyse wird insgesamt 10,3 Amperestunden  (steigend von 4,2 auf 7,4 A) durchgeführt. Die     Klem-          menspannung        (EMK)    sinkt während der Elektrolyse  von 16,9 auf 14,5 Volt ab.  



  Nach dem Abschalten des Stromes wird der     Katho-          lyt    mit 7 Portionen von je 50 ml     Methylenchlorid    ex  trahiert. Die vereinigten     Methylenchloridextrakte    wer  den gewaschen und     getrocknet.    Der getrocknete     Me-          thylenchloridextrakt        wird    auf 100 ml eingeengt und       dampfphasenchromatographiert.    Das Produkt enthält  8,95 g     Adipinsäuredinitril,    6,75 g     Propionsäurenitril     und 46,

  9g     Acrylnitril.    Es     liegt    kein     Bis(ss-cyanäthyl)-          äther    vor. Berechnet auf das verbrauchte     Acrylnitril     entspricht die Ausbeute an     Adipinsäuredinitril    einer  41,6 %     igen    Umwandlung und die Ausbeute an     Pro-          pionsäurenitril    einer 30,8 %     igen    Umwandlung.  



  <I>Beispiel 6</I>  Dieses Beispiel     betrifft    die Verwendung einer Blei  kathode bei der     Hydrodimerisation    von     Acrylnitril    zu       Adipinsäuredinitril.         Ein ausgehöhlter, durchlöcherter Zylinder aus Blei  wird in einen     Katholyt    eingetaucht, der aus 94,5 g       Acrylnitril,    108 g einer 56     %        igen        wässrigen    Lösung von       Tetraäthylammonium        p-toluolsulfonat    und 35g Wasser  besteht.

   Die untergetauchte Oberfläche des Zylinders  beträgt etwa 240     cm2.    Eine Anode aus einem Platin  drahtwendel     wird    in einen     Anolyt    eingetaucht, der aus  20     ml    der     56%igen        Sulfonatlösung    und 10 ml Wasser  besteht und der in einer porösen Porzellantasse ent  halten ist, welche ebenfalls     in    den     Katholyt    versenkt       wird.    Man leitet 11/2 Stunden, insgesamt 10,9 Ampere  stunden, durch die Zelle bei einer Klemmenspannung  von 17 bis 19 Volt.

       Während    dieser Zeit     wird    der       pH-Wert    des     Katholyts    durch Zugabe von Essigsäure  gerade alkalisch gehalten. Der     Katholyt    wird anschlie  ssend mit 7 Portionen von je 40 ml     Methylenchlorid     extrahiert. Die vereinigten     Methylenchloridextrakte    wer  den mit Wasser gewaschen und über     Kaliumcarbonat     getrocknet. Nach dem     Abfiltrieren    der getrockneten Lö  sung wird das     Filtrat    zur     Entfernung    von     Methylen-          chlorid    eingedampft.

   Die     Dampfphasenchromatographie     zeigt die     Anwesenheit    von 69,5 g     Acrylnitril    und  22,5 g     Adipinsäuredinitril.        Propionsäurenitril    fehlt. Be  rechnet auf das verbrauchte     Acrylnitril    erhält man     Adi-          pinsäurenitril        in    88,4 %     iger    Ausbeute.  



  <I>Beispiel 7</I>  In einer Reihe von Parallelversuchen wird die Lei  stungsfähigkeit von Natrium-, Kalium- und     läithium-          p-toluolsulfonat    bei der elektrolytischen     Hydromerisa-          tion    von     Acrylnitril    verglichen.  



  Bei jedem Versuch     wird    eine Quecksilberkathode  und eine     Platindrahtanode    verwendet. Die drei ver  schiedenen     Elektrolyte    bestehen jeweils aus 380 g einer  gesättigten     wässrigen    Lösung des betreffenden Alkali  sulfonats und 47,5 g (l3,3     Gew.%    des     Elektrolyts)    aus       Acrylnitril.    Die Elektrolyse     wird    3 Stunden bei einer  durchschnittlichen Stromdichte von 5,5     A/dm2    und in  jedem Fall 9,0 Amperestunden durchgeführt. In allen  drei Zellen     wird    die     Temperatur    bei 23 bis 26  C  gehalten.  



  Nach Beendigung der Elektrolysen werden die       Elektrolytlösungen    mit     Methylenchlorid    extrahiert. In  jedem     Fall    werden 7 Portionen     zu    je 50     ml        Methylen-          chlorid    verwendet. Die Extrakte werden gewaschen,  getrocknet und auf 100 ml eingeengt. Die Analyse  durch     Dampfphasenchromatographie    zeigt in jedem der  Konzentrate die Anwesenheit beträchtlicher Mengen an       Adipinsäuredinitril    an.  



  <I>Beispiel 8</I>  Zur     elektrolytischen        Hydrodimerisation    des     Acryl-          nitrils        wird    in diesem Versuch das     Triäthylaminsalz     der     p-Toluolsulfonsäure    verwendet.  



  Es wird eine konzentrierte     wässrige    Lösung des Sal  zes hergestellt, indem man 95 g     p-Toluolsulfonsäure-          monohydrat,    35g Wasser und 51g     Diäthylamin    (be  rechnet für die     Salzbildung)    sowie einen geringen über  schuss des Amins, um den     pH-Wert    der Lösung auf  9,2 einzustellen, miteinander vermischt.     Als        Katholyt     werden 160     ml    dieser Lösung     zusammen        mit    120 g       Acrylnitril    verwendet.

   Der     Anolyt,    in welchen man ein       Platindrahtwendel    als Anode eintaucht, besteht aus  25     ml    der     Salzlösung    und 15     ml    Wasser. Der     Anolyt     und die Anode werden in einen porösen Porzellanbe  cher gegeben, welcher bis zur Oberkante in den Katho-         lyt    eingetaucht wird. Als Kathode verwendet man  110     ml    Quecksilber.  



  Das Durchleiten eines elektrischen Stromes durch  die Zelle     wird    9 Stunden bei einer Stromdichte von  1,5 bis 3,6     A/dm2    und insgesamt 14,5 Amperestunden  durchgeführt. Nach Beendigung der Elektrolyse     wird     der     Katholyt,    der dann einen     pH-Wert    von 9,4 besitzt,  aus der     Elektrolysezelle    in einen anderen Behälter über  führt und mit wässriger Salzsäure auf einen     pH-Wert     von etwa 6 eingestellt.

   Nach Zugabe von     Hydrochinon     als Stabilisator wird das Gemisch dampfdestilliert, um  irgendwelches     Acrylsäurenitril    und     Propionsäurenitril     abzutrennen. Die zurückbleibende Flüssigkeit wird hier  auf filtriert und zweimal mit Äther extrahiert.     Die        wäss-          rige    Lösung wird nach der Ätherextraktion fünfmal mit  Chloroform extrahiert. Die Extrakte werden über Nacht  mit     Kaliumcarbonat        getrocknet.    Nach dem Abstreifen  des Chloroforms von dem getrockneten Produkt wird  der Rückstand destilliert.

   Man erhält eine bei 126 bis  146      C/4    mm     Hg    siedende Fraktion     (n"    = 1,4377),  welche auf Grund der     Ultrarotanalyse        Adipinsäuredini-          tril        enthält.     



  <I>Beispiel 9</I>  Dieses Beispiel     betrifft    die Verwendung einer Zinn  kathode bei der     elektrolytischen        Hydrodimerisation.     



  Als Kathode     wird    ein ausgehöhlter Zinnzylinder  mit einer     Oberfläche    von 243     cm2,    einer Länge von  68 mm, 75 roch) und einem     Innendurchmesser    von  7,0 cm und einem Aussendurchmesser von 7,45 cm  verwendet. Der Zylinder ist im unteren Teil mit  10 Löchern und im oberen     Teil    mit 6 Löchern per  foriert. Der Durchmesser jedes Loches beträgt 0,954 cm.

    Die Kathode     wird        in    einen     Katholyt    eingesenkt, der  aus 60g     Acrylsäurenitril    und 227 g einer gesättigten       wässrigen    Lösung eines     äquimolaren    Gemisches von  Natrium- und     Kalium-p-toluolsulfonat        besteht.    Ein po  röser Porzellanbecher, welcher eine Platinanode und  40     ml    der genannten gesättigten Lösung als     Anolyt    ent  hält, wird in den     Katholyt    eingetaucht. Durch die Zelle  werden 11/2 Stunden, insgesamt 12 Amperestunden,  Strom hindurchgeleitet.

   Die Klemmenspannung     fällt    von  16 auf 13,2 Volt ab. Während der Elektrolyse gibt  man 7,8 ml Eisessig zum     Katholyt,    um den     pH-Wert     gerade     alkalisch    gegen     Phenolphthalein        zu    halten.  Durch Kühlung mittels des     Kühlmantels    wird die Tem  peratur bei 24 bis 29  C gehalten. Der     Katholyt    wird  anschliessend in ein anderes Gefäss überführt     und    mit  7 Anteilen von je 50     ml        Methylenchlorid    extrahiert.

    Nach dem Trocknen der Extrakte über     Kaliumcarbonat     destilliert man das Lösungsmittel ab und erhält einen  Rückstand, der nach der Analyse durch Dampfphasen  chromatographie eine beträchtliche Menge an     Adipin-          säuredinitril    zusammen mit     Propionsäurenitril    und nicht  umgesetztem     Acrylsäurenitril    enthält.  



  <I>Beispiel 10</I>  Ein hohler Zylinder aus Cadmium mit den für die  Zinnkathode des Beispiels 11 beschriebenen Abmes  sungen und Perforationen wird als Kathode zur     Hydro-          dimerisation    von     Acrylsäurenitril    verwendet. Der     Ka-          tholyt    und der     Anolyt    sind die gleichen wie in Beispiel  11. Die Elektrolyse wird 11/2 Stunden mit     insgesamt     11,5 Amperestunden     und    einer Klemmenspannung, die  von 17,8 auf 14,0 Volt absinkt, durchgeführt.

   Wäh  rend der Elektrolyse     wird    die Temperatur des     Katho-          lyts    durch Kühlung mittels des     Kühlmantels    auf 23  bis 27  C gehalten. Durch fortlaufende Zugabe von      insgesamt 7,6 ml Eisessig wird der     pH-Wert    des     Ka-          tholyts    gerade alkalisch gegen     Phenolphthalin    gehalten.  



  Nach Beendigung der Elektrolyse wird der     Katholyt     mit sieben 50     ml    Anteilen     Methylenchlorid    extrahiert.  Die Extrakte werden auf dem Wasserbad eingedampft.  Durch Vakuumdestillation des Rückstands erhält man  praktisch reines     Adipinsäuredinitril,    KP 127  C/1,4 mm       Hg    oder 130  C/1,5 mm     Hg;   
EMI0013.0011  
    <I>Beispiel 11</I>  Dieses Beispiel betrifft die elektrolytische     Hydro-          dimerisation    von     Crotonsäurenitril.     



  Elektrischer Strom wird fünf Stunden durch eine  Zelle geleitet, welche 110 ml Quecksilber als Kathode  und in einem porösen Porzellanbecher eine Platinanode  aufweist. Der Porzellanbecher enthält als     Anolyt    20 ml  einer 75 %     igen        wässrigen        Tetraäthylammonium-p-toluol-          sulfonatlösung    und 20 ml Wasser. Dieser Becher ist  völlig in einen     Katholyt    eingetaucht, der aus 97,4 g  der 75 %     igen    Lösung des     Sulfonats,    97,4 g     Crotonsäure-          nitril    und 38,2g     Dimethylformamid    besteht.

   Während  dieser Zeit wird die Temperatur des     Katholyts    zwischen  20 und 26  C und der     .pH-Wert    des     Katholyts    durch  Zugabe von insgesamt 4,55 ml Eisessig in Zeitabstän  den während der Elektrolyse gerade alkalisch gegen       Phenolrot    gehalten. Die Elektrolyse wird insgesamt  14,7 Amperestunden bei einer Klemmenspannung von  22,8 bis 33,0 Volt und einer Kathodenspannung (ge  messen gegen die gesättigte     Kalomelelektrode)    von  -2,00 bis -2,11 Volt durchgeführt.  



  Nach dem Abschalten des Stromes wird der     Katho-          lyt    mehrmals mit     Methylendichlorid    extrahiert. Die  Extrakte werden gewaschen und getrocknet, und das  getrocknete Material wird auf<B>115,6</B> g konzentriert.  



  Die Analyse des     Konzentrats    durch Dampfphasen  chromatographie zeigt einen Gehalt an 32,8 g     3,4-Di-          methyladipinsäuredinitril    und 62,0 g nicht umgesetztes       Crotonsäurenitril.    Berechnet auf das nicht umgesetzte       Crotonsäurenitril        berägt    die Ausbeute an     Hydrodi-          merisationsprodukt    93 % der Theorie.  



  <I>Beispiel 12</I>  Unter Verwendung der Vorrichtung und der Elek  troden gemäss Beispiel 13 wird     3,3-Dimethylacrylsäure-          nitril    der elektrolytischen     Hydrodimerisation    unterwor  fen. Der     Katholyt    besteht aus 105,0 g     Dimethylacryl-          säurenitril,    105,6 g einer 75 %     igen        wässrigen    Lösung des       Tetraäthylammonium-p-toluolsulfonats    und 26,

  57 g       Dimethylformamid.    Der     Anolyt    besteht aus 20 ml der  genannten 75 %     igen        wässrigen    Lösung des     Sulfonats    und  20 ml Wasser. Die Elektrolyse wird 5 Stunden, ins  gesamt etwa 15,6 Amperestunden, und bei einer Ka  thodenspannung (gemessen gegen die gesättigte     Kalomel-          elektrode)    von -1,72 bis -2,23 Volt durchgeführt. Wäh  rend der Elektrolyse     wird    die     Katholyttemperatur    durch  Kühlen mittels des Kühlmantels auf 23 bis 26  C ge  halten.

   Der     pH-Wert    des     Katholyts    wird durch in Zeit  abständen erfolgende Zugabe von insgesamt 3,25 ml  Eisessig während der Elektrolyse gerade alkalisch gegen       Phenolrot    eingestellt.  



  Nach Beendigung der Elektrolyse wird der     Katholyt     mit Wasser in einen Scheidetrichter überführt und die  gebildete organische Schicht mit     Methylenchlorid    ex  trahiert. Der     Methylenchloridextrakt    wird mit Wasser  gewaschen. Nach dem Trocknen des Extraktes über  Nacht über wasserfreiem     Kaliumcarbonat    wird der Ex  trakt     abfiltriert    und aus dem Filtrat das Methylen-         chlorid    abgestreift. Man erhält 140,2 g Konzentrat, das  an der     Wasserstrahlpumpe    von flüchtigen Anteilen be  freit wird.

   Der sich beim Abkühlen verfestigende Rück  stand wird mit     Hexan    gewaschen und aus absolutem  Alkohol umkristallisiert. Man erhält praktisch reines       3,3,4,4-Tetramethyladipinsäuredinitril    vom     Fp    133  C.  Die Verbrennungsanalyse ergibt folgende Werte:  
EMI0013.0073     
  
    gefunden <SEP> berechnet <SEP> für <SEP> C1oH1eH2
<tb>  C <SEP> 73,24 <SEP> 73,12
<tb>  H <SEP> <B>10,23</B> <SEP> 9,82
<tb>  N <SEP> 17,35 <SEP> 17,05       Die     Ultrarotanalyse    der Verbindung bestätigt eben  falls die Struktur.  



  Eine     kryoskopische        Molekulargewichtsbestimmung     ergibt einen Wert von 167;     ber.    164,25.  



  <I>Beispiel 13</I>  Dieses Beispiel betrifft die     Hydrodimerisation    von       Acrylsäurenitril    in einer     wässrigen    Lösung von     Methyl-          tri-n-butyl-ammonium-p-toluolsulfonat.     



  Ein elektrischer Strom wird etwa 3 Stunden durch  eine Zelle geleitet, die 110 ml Quecksilber als Ka  thode und in einen porösen Porzellanbecher eine Pla  tinanode aufweist. Der Porzellanbecher enthält als       Anolyt    20 ml einer 89%igen     wässrigen    Lösung des       Sulfonats    und 20 ml Wasser. Der Becher ist vollständig  in einen     Katholyt    eingetaucht, der aus 92,0 g einer  89 %     igen        wässrigen    Lösung des     Sulfonats,    100g     Acryl-          nitril    und 43g Wasser besteht.

   Die Konzentration des  im     Katholyt    gelösten     Acrylnitrils    beträgt 42,5 %. Wäh  rend der Elektrolyse wird die     Katholyttemperatur    auf  20 bis 26 C und der     pH-Wert    des     Katholyts    durch  in Zeitabständen erfolgende Zugabe von insgesamt  2,55 ml Eisessig gerade alkalisch gegen     Phenolrot    ge  halten. Die Elektrolyse wird insgesamt etwa 9,0 Am  perestunden bei einer     Klemmenspannung    von 36,5 bis  23,0 Volt und einer Kathodenspannung (gemessen ge  gen die gesättigte     Kalomelelektrode)    von -1,55 bis  -1,85 Volt durchgeführt.  



  Nach dem Abschalten des Stromes wird der     Ka-          tholyt    mit Essigsäure neutralisiert und dann viermal  mit 50 ml Anteilen     Methylendichlorid    extrahiert. Die  Extrakte werden mit Wasser gewaschen und getrock  net. Nach dem     Abdestillieren    des     Methylendichlorids          hinterbleibt    praktisch reines     Adipinsäuredinitril.     



  <I>Beispiel 14</I>  Durch Umsetzen von     Tributylamin    mit     Dimethyl-          sulfat    wird das     Ammoniumsalz    auf folgende Weise her  gestellt: Man beschickt einen Kolben mit 74 g des  Amins und 50 ml Alkohol und gibt 50g     Dimethyl-          sulfat    in 50 ml Alkohol zu, während man den Kolben  in einem Eisbad kühlt.

   Nachdem man das Reaktions  gemisch etwa eine Stunde unter     Kühlen    gerührt hat,  lässt man es bei Raumtemperatur mehrere Tage stehen  und reinigt anschliessend das     Salz,    indem man den Kol  ben auf einem Wasserbad erwärmt und an der Was  serstrahlpumpe flüchtige Anteile abzieht, und hierauf  den Kolbeninhalt mit Äther wäscht.

   Das weiche, kri  stalline     Methyltributylammoniummethosulfat    fällt in  einer Ausbeute von 129,6 g (von denen etwa 5 g  vermutlich Wasser sind) an. 125,6 g des erhaltenen      Produktes werden in 14,4 g Wasser zu einer 89,6 %     igen          Salzlösung    gelöst. 5,12 g dieser     Salzlösung    lösen mehr  als 6,25g     Acrylsäurenitril    unter Bildung einer mehr  als 55%igen     Acrylsäurenitrillösung.    Beim Weglassen  von 1,15g Wasser erfolgt keine Phasentrennung. Dies  zeigt, dass man eine 73 %     ige    Salzlösung zur Herstellung  einer 50%igen     Acrylsäurenitrillösung    verwenden kann.

    Eine Menge von 5,07g der     Salzlösung    löst mindestens  5,0g     Nitrobenzol.    Die Zugabe von Wasser zeigt, dass  eine 76%ige Salzlösung mindestens 45,6%     Nitrobenzol     auflösen könnte.  



  Zur     Hydrodimerisation    von     Acrylsäurenitril    wird  ein     Katholyt    aus 63,6 g der 89,6 %     igen        Methyltributyl-          ammoniummethosulfatlösung,    77,6 g     Acrylsäurenitril     und 14,3g Wasser hergestellt und in einer Zelle mit  einem     Anolyt    aus 12     ml    wässriger 76 %     iger        Methyltri-          äthylammonium-p-toluolsulfonatlösung    und 12 ml Was  ser verwendet.

   Durch Zusatz     einer    sehr geringen Menge  40 %     iger    wässriger Lösung von     Benzyltrimethylammo-          niumhydroxyd    wird der anfängliche     pH-Wert    des     Ka-          tholyts    auf den     Neutralpunkt    eingestellt. Während der  Elektrolyse gibt man insgesamt 1,95 ml Essigsäure zu,  damit sich nur ein schwacher     Alkalinitätsgrad    ausbil  det.

   Die Elektrolyse wird bei einer     Stromstärke    von  3 A etwa drei Stunden (9 Amperestunden) bei Katho  denspannungen von -1,87 bis -1,89 Volt     durchgeführt.     Das gebildete     Adipinsäuredinitril    wird in üblicher Weise  isoliert.  



  <I>Beispiel 15</I>       Tributylphosphin    und     p-Toluolsulfonsäuremethyl-          ester    werden im     molaren    Verhältnis in alkoholischer       Lösung    unter Kühlen bei einer Temperatur unterhalb  30 C miteinander zur Reaktion gebracht. Das Reak  tionsgemisch wird hierauf auf einem Wasserbad er  wärmt, und flüchtige Stoffe werden an der Wasser  strahlpumpe abgezogen. Der hinterbleibende Sirup wird  mit wasserfreiem Äther gewaschen. Eine Probe kristal  lisiert beim Stehen. Eine     80gewichtsprozentige    Lösung  des Sirups in Wasser ist mit     Acrylnitril    mischbar.

   Zur       Hydrodimerisation    stellt man etwa 175 ml     Katholyt     aus 61 g der 80 %     igen        Phosphoniumsalzlösung,    91,3 g       Acrylnitril    (mit einer Spur     p-Nitrosodimethylanilin)    her.  Für den     Anolyt    werden 10     ml    80%ige     wässrige        Tetra-          äthylammonium-p-toluolsulfonatlösung    mit 10     ml    Was  ser verdünnt. Zu Beginn der Elektrolyse zeigt die Was  serstoffentwicklung einen schwach sauren     pH-Wert    der  Salzlösung an.

   Die     Wasserstoffionen    sind innerhalb etwa  drei Minuten bei Kathodenspannungen von -1,45 bis  -1,69 Volt und einer     Stromstärke    von 1 bis 2,8 A  entladen. Sobald der     pH-Wert    über 7 ansteigt, wird  die     Hydrodimerisation    bei     Kathodenspannungen    von  -1,89 bis -1,90 und einer Stromstärke von 3 A drei  Stunden durchgeführt. Zum     Katholyt    werden insgesamt  2,55 ml Essigsäure gegeben.

   Die Aufarbeitung des  Produktes in üblicher Weise ergibt 60 ml eines Rück  standes, aus dem durch Destillation 11,5 g     Adipin-          säuredinitrü    gewonnen werden.     Offensichtlich    wird das       Phosphoniumsalz    durch das     Acrylnitril    bevorzugt ex  trahiert, wodurch grosse Mengen an Salz in der hinter  bleibenden Flüssigkeit vorliegen. Aus diesem Grunde  wird zur Gewinnung des     Adipinsäuredinitrils    die Destil  lation angewandt.

   Die     Phosphoniumsalze,    deren     katho-          dische    Entladungspotentiale -2,2 bis -2,3 Volt (gemes  sen gegen die     Standard-Kalomelelektrode)    betragen,  eignen sich also zur erfindungsgemässen     Hydrodimerisa-          tion        olefinischer        Verbindungen.       <I>Beispiel 16</I>  Ein kontinuierliches Verfahren zur     Hydrodimerisa-          tion    von     Acrylnitril    wurde durchgeführt in einer Zelle,

    in welcher durch eine Membran voneinander getrennte  Bleiplatten als Kathode und Anode verwendet wurden  und der Abstand zwischen den Platten weniger als  12,7 mm betrug.  



  Die Zelle war mit     Pumporganen    ausgestattet, um  den     Anolyten    und den     Katholyten    separat an den be  treffenden Elektroden     vorbeizirkulieren    zu lassen, so  wie mit Vorrichtungen für die kontinuierliche Zugabe  von     Acrylnitril    und zur Abtrennung des gebildeten       Adiponitrils    aus dem     Katholyten    und zur Rückleitung  des     Katholyten    in den Zyklus.

   Als     Anolyt    wurde ver  dünne Mineralsäure benützt, und der     Anolyt    enthielt  bei der Einleitung 17,6     GewA        Acrylnitril,    37,2     Gew.%     Wasser und 42,2     Gew.%        Tetramethylammonium-toluol-          sulfonat.    Die     Hydrodimerisation    erfolgte bei einer linea  ren     Zirkulationsgeschwindigkeit    des     Katholyten    an der  Kathode vorbei von 36,6 cm/sec, einer Stromdichte von  20     Amp/dm2    und einem     pH    zwischen 8,5 und 9.

   Die  Ausbeute an     Adiponitril,    berechnet auf den Verbrauch  an     Acrylnitril,    betrug 90 %, die Ausbeute an     Propionitril     dagegen nur 1 %. Solche Ausbeuten liessen sich bei an  haltender, kontinuierlicher Durchführung des Prozesses  während Tagen und Wochen erzielen. Die Stromstärke  in der Zelle lag in der Grössenordnung von 30 Ampere;  bei entsprechend höheren Stromdichten oder grösseren       Elektrodenflächen    kann man jedoch auch bei noch viel  höheren Stromstärken arbeiten.  



  <I>Beispiel 17</I>  Ähnliche Ansätze     wie    in     Beispiel    17 wurden durch  geführt bei geringeren     pH-Werten,    wobei man die in  der     untenstehenden    Tabelle aufgeführten Resultate er  hielt.

   Das     Acrylnitril    enthielt dabei als     Polymerisations-          Inhibitor    eine     kleine    Menge     p-Methoxyphenol.     
EMI0014.0112     
  
    <I>Tabelle <SEP> 1</I>
<tb>  Wirkung <SEP> des <SEP> pH-Wertes <SEP> bei <SEP> konstanten <SEP> Bedingungen
<tb>  Katholyt-pH <SEP> 7,5 <SEP> 6,0 <SEP> 5,0
<tb>  Stromdichte <SEP> (Amp/dm2) <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 20
<tb>  Katholyt-Rezirkulations  geschwindigkeit <SEP> (cm/sec) <SEP> 36,6 <SEP> 36,6 <SEP> 36,6
<tb>  Zusammensetzung <SEP> des <SEP> zugelie  ferten <SEP> Katholyten:

  
<tb>  Acrylnitril <SEP> 17,6 <SEP> 17,6 <SEP> 17,6
<tb>  H20 <SEP> 37,2 <SEP> 37,2 <SEP> 37,2
<tb>  % <SEP> TMATS <SEP> 45,2 <SEP> 45,2 <SEP> 45,2
<tb>  Kathode <SEP> Pb <SEP> Pb <SEP> Pb
<tb>  Stromwirkungsgrad, <SEP> berechnet
<tb>  auf <SEP> das <SEP> produzierte
<tb>  Adiponitril <SEP> (%) <SEP> 72,4 <SEP> 66,6 <SEP> 56,7
<tb>  Adiponitril-Ausbeute, <SEP> berechnet
<tb>  auf <SEP> das <SEP> verbrauchte
<tb>  Acrylnitril <SEP> (%) <SEP> 85,1 <SEP> 80,85 <SEP> 74,7
<tb>  Propionitril-Ausbeute <SEP> (%) <SEP> 7,48 <SEP> 11,64 <SEP> 22,0
<tb>  * <SEP> Tetramethylammonium-toluolsulfonat <SEP> (65% <SEP> para, <SEP> 35% <SEP> ortho)       Aus den angegebenen Zahlen ist ersichtlich,

   dass  die     Adiponitril-Ausbeute    bei Erniedrigung des pH-Wer  tes namhaft sinkt unter gleichzeitiger Zunahme der  Ausbeute an     Propionitril.    Bei laboratoriumsmässigen,           chargenweisen    Ansätzen war der Rückgang der Aus  beute noch ausgeprägter. überdies wird das Arbeiten  bei Senkung des     pH    unter 7, sofern kein     Polymerisa-          tions-Inhibitor    zugegen ist, noch zusätzlich kompliziert  durch     Polymerisation    von     Acrylnitril.     



  <I>Beispiel 18</I>  Bei im übrigen gleichem Vorgehen wie in Beispiel  16 wurde eine     Hydrodimerisation    von     Acrylnitril    bei  etwas höherem     pH    als gewöhnlich durchgeführt, näm  lich bei     pH   <B>10,3,</B> wobei man folgende Resultate er  hielt:

    
EMI0015.0011     
  
    <I>Tabelle <SEP> 2</I>
<tb>  Katholyt-pH <SEP> <B>10,3</B>
<tb>  Stromdichte <SEP> (Amp/dm2) <SEP> 30
<tb>  Katholyt-Rezirkulationsgeschwindigkeit
<tb>  .(cm/sec) <SEP> <B>39,3</B>
<tb>  Zusammensetzung <SEP> des <SEP> zugeführten <SEP> Katholyten:
<tb>  % <SEP> Acrylnitril <SEP> 19,47
<tb>  H20 <SEP> 34,51
<tb>  TMATS <SEP> 45,92
<tb>  Kathode <SEP> Pb
<tb>  Adiponitril-Ausbeute, <SEP> berechnet <SEP> auf <SEP> Acrylnitril  Verbrauch <SEP> (%) <SEP> 87,41
<tb>  Propionitril-Ausbeute <SEP> (ö) <SEP> 5,54
<tb>  <B>*</B> <SEP> Tetramethylammonium-toluolsulfonat <SEP> (65 /u <SEP> para, <SEP> 35% <SEP> ortho)       Währenddem die Ausbeute an     Adiponitril    ziemlich  gut war, lag der Anteil des erhaltenen, unerwünsch  ten     Propionitrils    beträchtlich höher als im Beispiel 16.  



  Die vorstehenden Beispiele sind für die erfindungs  gemässe     Hydrodimerisation    von     alpha,beta-olefinischen          Nitrilen    illustrativ. Die speziellen     Verfahrensbedindun-          gen    können selbstverständlich variieren, je nach der  betreffenden Zellenkonstruktion, dem Verhältnis zwi  schen     Katholyt-Volumen    zu Kathodenoberfläche sowie  auch den andern Variablen wie Temperatur,     Katho-          den-Spannung,    Stromdichte usw.

   Ausserdem kann eine  Anzahl von Zellen zu einer einzigen Einheit zusam  mengeschlossen werden, wobei der Prozess unter Ver  wendung von     Zirkulationspumpen    kontinuierlich durch  geführt wird, wobei der     Katholyt    während des Pro  zesses aus der Zelle weggeführt und das     Hydrodimeri-          sationsprodukt    daraus abgetrennt und die zurückblei  bende Lösung durch neue     Nitrilzugabe    wieder auf die  ursprüngliche Konzentration gebracht und neu in die  Zelle zurückgeführt wird.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren ergibt eine sehr  einfache und     wirtschaftliche    Methode für die Herstel  lung     aliphatischer        Polynitril-Verbindungen,    insbeson  dere von     Di-    und     Tetra-nitrilen.    Der Vorteil des vor  liegenden Elektrolyse-Verfahrens besteht darin, dass der  Elektrolyt während der Elektrolyse nicht verbraucht  wird, dass nur ein geringfügiger Anteil, wenn überhaupt,  des     olefinischen        Nitrils    in das gesättigte     Monomer    über  geführt wird,

   und dass die Elektrolyse     gewünschtenfalls     ohne Benützung eines kostenerhöhenden Kühlungs  systems und mit hochgradiger Ausnützung des elek  trischen Stroms durchgeführt werden kann.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist von besonde  rem Interesse für diejenigen Fälle, wo die     Di-    oder       Tetra-alkane    durch andere Verfahren nur schwer oder  überhaupt nicht zugänglich waren. Durch     Hydrodimeri-          sation    eines     olefinischen        Nitrils    ist es häufig möglich,    unter Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens  leichter und wirtschaftlicher zu einem verzweigten       paraffinischen        Dinitril    zu gelangen.

   Beispielsweise wer  den die     alpha-Alkylacrylnitrile,    wie in Beispiel 4 ge  zeigt     wird,    zu den     2,5-Dialkyladipinsäuredinitrilen        hy-          drodimerisiert.    Die Stellung der beiden     Alkylgruppen     ist in diesem Falle von besonderer Bedeutung, da man  durch Umsetzung von     Dicarbonsäure-Verbindungen    mit       2,5-Dimethylhexamethylendiamin    Harze des     Polyamid-          Typs    mit besonders wertvollen Eigenschaften erhält.

    Das nach dem vorliegenden Verfahren erhältliche       2,5-Dimethyladiponitril    lässt sich durch Hydrierung  leicht in das sehr wertvolle     2,5-Dimethylhexamethylen-          diamin    überführen. Die erfindungsgemäss     herstellbaren          paraffinischen        Dinitrile    und deren     Hydrierungsprodukte     sind allgemein verwendbar zur Herstellung hochmole  kularer Kondensationspolymere, z.

   B. durch Umsetzung  mit     Dioxy-    oder     Dicarboxy-Verbindungen,    und die       tetrafunktionellen    sowie auch die     difunktionellen    Ver  bindungen stellen wertvolle Weichmacher für syntheti  sche Harze und     Plasticmaterialien    dar.



  Process for the production of hydroduners from oleic nitriles The invention relates to an electrolytic process for the hydrodimerization of aliphatic alpha, beta-monoolefinically unsaturated nitriles, ie. H. for their reductive dimerization to their saturated dimers.



  A general purpose of the invention lies in an improved process for the preparation of alkane-di- and alkane-tetra-nitriles. Another purpose is a technically useful electrolytic process for converting aliphatic alpha, beta-monoolefinically unsaturated nitriles to paraffinic dinitriles. Another purpose is the electrolytic conversion of aliphatic alpha,

  beta-monoolefinically unsaturated dinitriles to paraffinic tetranitriles. An important purpose of the invention is to obtain an electrolytic process with which over 50 or even over 80 percent up to essentially theoretical yields of the hydrodimerization products of the aliphatic alpha, beta-mono-olefinically unsaturated nitriles used can be obtained.



  These and other purposes of the invention described below are achieved with the present process for the hydrodimerization of an aliphatic alpha, beta-monoolefinically unsaturated dinitrile, which can have, for example, 3 to 8 carbon atoms.

   This method is characterized in that a solution of the olefinic compound in an aqueous electrolyte is subjected to electrolysis in contact with a cathode under non-polymerizing conditions in such a way that the desired hydrodimer is obtained and recovered in good yield. In order to limit undesired reactions of the in termediary ions with the water of the electrolyte to a minimum, it is advantageous to use fairly concentrated solutions.

   The mean content of the nitrile reactants should be at least about 5% by weight of the catholyte and preferably at least 10% by weight or more. The process is characterized by fairly high salt concentrations in the catholyte, which make up at least 5 wtA of the catholyte and usually 30 or more wtA of the total amount of salt and water in the catholyte, so that the desired solubility of the olefinic compound and the desired conductivity is achieved becomes.

   If the electrolyte is acidic or excessively alkaline, certain olefinic compounds are subject to polymerization or other side reactions, so that in such cases it is desirable to carry out the reductive coupling in solutions which are not excessively acidic and at the same time in certain cases below pH Values are at which undesirable side reactions occur, for example below about 12. In order to limit polymerization, simple reduction of the olefinic bond and other side reactions to a minimum, the pH is usually between about 3 and about 12 and preferably between 6 and 9.5 held.

   In addition, if the catholyte is acidic during the electrolysis, it is generally indicated to carry out the electrolysis under conditions in which polymerization of the reactants contained therein is prevented or in the presence of a polymerization inhibitor, for example in an atmosphere, which contains enough oxygen to prevent the polymerization in question, or in the presence of an inhibitor which has the effect of preventing polymerization which takes place with the formation of free radicals.

   Classes of inhibitors for preventing polymerizations that take place with the formation of free radicals are generally known; for example, inhibitors such as hydroquinone, pt-butyl-catechol, quinone, p-nitrosodimethylaniline, di-t-butyl-hydroquinone, 2,5-dioxy-1,4-benzoquinone, 1,4-naphthoquinone, chloranil, 9 , 10-phenanthraquinone,

          4-Amino-1-naphthol, etc. The present process should generally be carried out in the absence of catalysts for free radical polymerizations or of substances which form polymerization catalysts under the conditions of the electrolysis, whether or not their presence is not necessarily undesirable if the polymerization is prevented to a sufficient extent or the conditions are chosen in some other way so that

   that no polymerization occurs. These inhibitors are usually used in small amounts, for example in proportions of less than 1 GewA, calculated on the olefinic nitrile, so z. B. from 0.01 wt.% Of the olefinic nitrile; However, they can also be used in larger proportions, such as up to 5% by weight or more, based on the olefinic nitrite.



  Even when using suitable inhibitors, however, the yields of the desired hydrodimer are generally considerably better under non-acidic conditions. The adverse effect of acidity can be compensated to a certain extent by the use of fairly high current densities and a rapid electrolyte circulation system. The aqueous electrolyte used in the present invention contains a salt to make it electrically conductive.

   In order to bring about the hydrodimerizations according to the invention, it is essential to achieve the cathode potentials which are necessary for such hydrodimerizations, and the salt used must therefore not contain any cations which at significantly lower, i.e. H. less negative cathode potentials are discharged. In fact, as practical experience has shown, the cations should be those which, under the relevant electrolysis conditions, only occur at significantly higher, i.e. H. more negative potentials are discharged.

   In the case of acrylonitrile, it is clearly advantageous to use cations with a more negative potential than sodium or potassium. Small proportions of sodium or potassium salts, such as 2 or 3 wtA, based on the total catholyte, are not necessarily harmful, but the presence of much larger proportions tends to cause a significant decrease in the yield of the desired hydrodimer , especially in the hydrodimerization of acrylonitrile. It is desirable

   that the salt used has a high degree of water solubility in order to allow the use of very concentrated solutions because of the fact that concentrated salt solutions dissolve larger amounts of olefinic nitrites, especially if the salts used have a hydrotropic effect.

    In general, it is desirable that the salt make up more than 30% by weight of the total amount of salt and water in the solution and, of course, much larger amounts can be used; However, lower concentrations can also be used, especially if polar solvents are used together with the water and salt; after all, from a cost point of view, it is advisable not to use polar solvents.

   The considerations mentioned above with regard to the pH of the catholyte solution make it of course expedient to avoid any accumulation of strongly basic or acidic salts. The term salt is used here in its commonly used sense to denote compounds which are composed of a cation and an anion, such as are formed by the reaction of an acid with a base.



  It is advantageous if the salts used herein have the properties of that class of salts which are known to be hydrotropic; H. for increasing the solubility of organic compounds in water. Numerous organic sulfonates, alkyl sulfates, etc. have hydrotropic effects. In the present specification, all salts which increase the water solubility of olefinic nitrites are considered hydrotropic.



  In addition to the above considerations, a number of other factors are important in the selection of salts that will give good results. For example, it is undesirable for the cation of the salt to form an insoluble hydroxide at the working pH, or for it to form an alloy during the discharge at the cathode, which significantly changes the hydrogen overvoltage and leads to a lower efficiency of the current. The anion of the salt should not be lost at the anode through discharge and the possible formation of by-products.

   When using a cell with a separating membrane, anions of the type which, in contact with hydrogen ions present in the anolyte chamber, form insoluble acids and clog the pores of the membrane are advantageously avoided.



  In general, amine salts and quaternary ammonium salts are suitable for use in the process according to the invention. Certain alkali and alkaline earth salts can also be used to a certain extent, although they are more exposed to the disruptive discharge at the cathode and the alkaline earth metal salts generally tend to have poor solubility in water, which is why their use is not advisable.



  According to the process according to the invention, alpha, beta-olefinically unsaturated mononitrites are converted into paraffinic dinitriles as follows:
EMI0002.0081
    R, R 'and R "mean, for example

   Hydrogen or alkyl radicals with usually 1 to 5 carbon atoms. For example, acrylonitrile is converted into adipic dinitrile:

           NC-CH = CH2 -I- CH2 = CH-CN 'NC-CH2CH2CH2CH2CN The aliphatic alpha, beta-olefinically unsaturated dinitriles are converted into paraffinic tetranitriles according to the process according to the invention as follows:
EMI0003.0001
    where R and R 'have the meaning given above.



  Maleic acid dinitrile is converted into butane-1,2,3,4-tetra-carboxylic acid nitrile:
EMI0003.0006
    Although the molecular weight of the olefinic nitriles to be reductively dimerized is not subject to any restriction, nitriles having more than 20 carbon atoms are generally of little interest at the most.

   In general, it is preferable if the nitrile group is the only functional group besides the olefinic double bond; i.e., when the compound, apart from the olefinic double bond and the nitrile group, is a saturated hydrocarbon, i. H. thus a 1-cyanoalk-1-ene.



  The hydrodimerization of the various aliphatic alpha, beta-olefinically unsaturated mono- or dinitriles by the process according to the invention is illustrated by the table below, in which the alpha, beta-olefinic nitriles and the saturated dinitriles obtainable therefrom are compared with one another.

   The hydrodimerization product is what is to be expected from a head-to-head addition; H. of the coupling on the carbon atom in the beta position to the functional group; Methacrylonitrile is thus converted into 2,5-dimethyladiponitrile according to the present process.
EMI0003.0032
  
     When working with certain substituted acrylonitriles, the hydrogenated dimers are often obtained as a mixture of stereo isomers.

   This creates a mixture of dl- and meso-2,5-dimethyladiponitrile from methacrylonitrile. For most industrial uses, for example for the production of condensation polymers, however, both isomers can be used, so that in general there is no cause for the separation of the two isomers. If necessary, however, known methods can be used for this, for example narrow fractional distillation, crystallization and the like.



  The solution required to carry out the process according to the invention is conveniently prepared as follows: The alpha, beta-olefinic nitrile is added to a concentrated aqueous solution (about 30 wtA or more) of the conductivity-imparting salt in such an amount that a solution is obtained which contains at least 5% by weight, based on the total weight of the solution, of the olefinic nitrile in the dissolved state.

   Depending on the amount and type of salt in question, real solutions can thus be obtained which contain up to 50 wt% or more of olefinic nitrile. The concentration of the dissolved olefinic nitrile is to a certain extent dependent on the salt concentration; however, at temperatures greater than room temperature, i.e. H. above about 35 C, less salt is required to achieve an optimal nitrile concentration than at room temperature.

   Since the extent of the hydrodimerization apparently depends on the concentration of the olefinic nitrile in the electrolyte solution, if the electrolysis is to be carried out at room temperature, the nitrile is expediently added to a saturated aqueous solution of the salt in order to achieve the highest possible level To obtain concentration of the dissolved olefinic Ni trile.

   If the electrolysis is to be carried out at a temperature above room temperature, high concentrations of the olefinic Ni trile can also be achieved by means of unsaturated salt solutions, d. H. the salt concentration can go down to 30 GewA of the electrolyte solution.

   The concentration of the olefinic nitrile in the electrolyte solution can also be increased by using a mixture of water and a polar solvent such as acetonitrile, dioxane, ethylene glycol, dimethylformamide, dimethylacetamide, ethanol or isopropanol together with the aromatic salt.



  An electrolysis cell, which preferably has a cathode with a high hydrogen overvoltage, is charged with the solution thus obtained, whereupon an electric current is passed through the cell to carry out the hydrodimerization reaction.

    Depending on the concentration of the olefinic nitrite and the concentration of hydrogen ions in the solution, other products may form in addition to the saturated dimer: For example, when working with nitrile concentrations of less than 10 wtA or between 10 and 20 wtA, calculated on the solution For example, reduced monomers or other condensation products are also formed in addition to the hydrodimerization product.

   With acrylonitrile, propionitrile and / or bis (2-cyanoethyl) ether can be obtained as by-products in this way. The hydrogen ion concentration should generally be adjusted to a pH of at least 7, ie. H. so that usually neutral or weakly alkaline solutions are preferable.

   Some olefinic nitriles tend to polymerize when electrolyzed in a strongly acidic solution, for example in mineral acid solutions, and in such cases it is desirable or, so to speak, unavoidable to avoid excessive acidity, so it is advisable to use pH values above about 5 or 6 works as found in solutions of salts of strong bases.

   In addition, the hydrogen ion has a cathode discharge potential of about -1.5 volts, so that it is also advantageous to avoid high hydrogen ion concentrations in the catholyte when the reductive coupling takes place at the same or even more negative cathode potentials.

    The reductive coupling can expediently be carried out at pH values which are higher than those at which significant polymerization of the olefinic compound takes place, or higher than the pH at which excessive hydrogen evolution occurs, for example for a pH which is higher than that at which more than half the current is consumed for the discharge of the hydrogen ions.

   The pH values referred to here are those which are present in the bulk of the catholyte solution, as they can be determined with a pH meter on a liquid sample taken from the cell. In the course of the electrolysis, acid is produced at the anode and a base at the cathode; in an undivided cell the pH in the immediate vicinity of the cathode can therefore differ considerably from that in the vicinity of the anode, especially if good stirring is not ensured.

   The effect of acidity can be counteracted to a certain extent by high current density, in that this induces faster hydroxyl ion development. However, high current densities also require good agitation or turbulence in order to deliver the reactants to the cathode.



       During electrolysis in a separate cell, the alkalinity of the catholyte increases, while the anolyte becomes acidic. When using a porous diaphragm to separate the catholyte from the anolyte, the degree of alkalinity of the catholyte depends on the rate of diffusion of the acid from the anolyte through the diaphragm.

   Control of the degree of alkalinity in the catholyte when using a diaphragm can thus be achieved by deliberately letting acid escape from the anolyte in the catholyte.

   This can of course also be achieved by adding an acidic material to the catholyte, for example by adding glacial acetic acid, phosphoric acid or p-toluenesulfonic acid. The degree of alkalinity can also be controlled (whether or not a diaphragm is used in the cell) by using buffer systems of cations which maintain the pH range but do not undergo any reaction under the reaction conditions.

   The control of the alkalinity is particularly necessary if the electrolytic hydrodimerization is carried out up to a high conversion rate or in continuous operation with continuous or intermittent addition of the nitrile and removal of the product,

   while the electrolyte itself remains in the cell or is returned to it by recirculation. Even if the hydrodimerization can be carried out successfully for a certain period of time without taking precautions to compensate for the increase in alkalinity, it is obvious that the accumulation of hydroxyl ions in the catholyte of a separate cell can possibly go so far that this is predominantly undesirable Can lead to side reactions.

   For high conversion rates or continuous work, it is therefore necessary to take measures to control the alkalinity. So if acrylonitrile is used as the olefinic nitrile, it is expedient to keep the pH at a value which does not exceed 9.5 or 10 in order to prevent cyanoethylation or to limit it to a minimum.

   Otherwise, considerable amounts of bis (beta-cyanoethyl) ether are obtained with a corresponding reduction in the yield of adiponitrile. In the same way, when using other olefinic nitriles, it is advantageous to keep the pH low enough to prevent the addition of water to the double bond as far as possible.

   Good stirring or turbulence also counteracts excessive alkalinity to a certain extent by largely preventing local concentrations of hydroxyl ions on the cathode, which means that it is possible to work effectively even at higher pH values of the overall solution. In addition, good stirring ensures a sufficient nitrile concentration in the vicinity of the cathode and prevents the electrolysis rate and the use of high current densities from being unnecessarily restricted by low diffusion rates.

   The expression stirring is to be understood in its broadest sense to denote any movement of the electrolyte, regardless of whether it is caused by a rotating or moving stirrer, by vibration, by means of pumps, bubbling liquid or gaseous media, circulation of the medium itself is caused with or without baffles or by other means with which flows in the electrolyte or a mixing of its components is achieved.



  When using a separate cell, it is often desirable to use an acid as the anolyte, any acids being suitable, in particular dilute mineral acids such as sulfuric or phosphoric acid. Hydrochloric acid can also be used, but it has the disadvantage that chlorine develops at the anode and that it has a more corrosive effect on certain anode materials. If desired, a salt solution can also be used as the anolyte, the ones that are used for the catholyte also being suitable as anolyte, although on the other hand numerous other salt solutions can also be used for this purpose.

   It should be noted, by the way, that the mention of catholyte or acrylonitrile solutions in this description always refers to both types of embodiment, regardless of whether the solutions serve both as catholyte and anolyte in an undivided cell or are in a divided cell Cell is located in the space containing the cathode.

   Conversely, if separate cells are used, the various descriptions of anolytes need not necessarily apply to the catholyte as well, since the olefinic nitrile is normally not present in the anolyte and the nature of the anolyte does not depend on the hydrodimerization reaction taking place in the catholyte primary importance is.

   In practice it may be necessary to use divided cells to avoid disruptive reactions or, if possible, to switch off how they arise from the formation of hydrogen ions in order to obtain good yields for days or weeks when the process is carried out continuously Cathode or from the deposition of various salt-like substances on the anode. In addition, many suitable catholyte salts are subject to a disadvantageous change if they are allowed to come into contact with the anode, so that it is advantageous to use mineral acids as anolyte in separate cells.



  By then, numerous electrolysis reactions for the reduction or other conversion of organic compounds had become known. Such reactions, however, generally suffered from the disadvantage that they could only be carried out on a small scale and at low speed and that careful control of many conditions was required.

   Very often it was not possible to transfer such reactions to a larger scale in order to achieve conversion speeds sufficient for industrial production by using higher current densities, and they therefore remained laboratory curiosities. In contrast, the present method works with very good efficiency at current densities that exceed 10 amperes per square decimeter of cathode surface;

   The most favorable current densities can be in the range between 15 and 20 and up to 40 or 50 Amp / dm2 and higher, even up to 100 and more Amp / dm2, and it is also possible to use cells with a large effective electrode surface, It does not matter whether you use a single set of electrodes or a series of electrodes. In industrial applications, it will therefore be possible to load single cells with at least 20 to 30 amperes and most likely with more than 100 amperes, and cells receiving more than 1000 amperes are envisaged.



  For economic reasons and in order to be able to make practical use of such current densities without having to rely on prohibitively high cell voltages, it is essential to have a fairly low resistance in the cell, as demonstrated by the fairly high salt concentration in the electrolyte and small electrode spacing of, for example, no more than 13 mm and preferably in the order of magnitude of 6 mm or even less.

    With current densities of 15 to 40 Amp / dm2, applied voltages of 5 to 20 volts are suitable, although in this area as well as with higher currents, the numerical value of the applied voltage is preferably at most half the numerical value expressed in Amp / dm2 Current density should correspond.

   Various possibilities come into consideration as the current source, in particular practically all powerful direct current sources, and if necessary any known means can be used to regulate the current density and the cathode potential by varying the applied potential, for example the device according to American patent no. 2 835 631. If desired, an alternating current can also be superimposed on the direct current applied to the cell.



  Any materials known for this purpose can be used for the construction of the electrolysis cell to be used in the method according to the invention, and the electrodes can consist of any suitable cathode or anode material.

   The anode can basically be made of any conductive material, although it is usually advantageous to use a material that is relatively inert or is only slowly attacked or corroded by the electrolytes, for example platinum, carbon, gold, Nickel, nickel silicide, Duriron, lead, lead-antimony or lead-copper alloys and alloys of various of the other metals mentioned.



  Any suitable material can also be used for the cathode, the various metals and alloys which may be considered being known to the person skilled in the art. In general, it is advantageous to use metals with a fairly high hydrogen overvoltage in order to increase the efficiency of the current and to prevent the formation of hydrogen during electrolysis as much as possible.

   As a rule, it is desirable to use cathodes whose overvoltage is at least approximately the same as that of copper in 2normal sulfuric acid at a current density of 1 milliamp / cm2 (compare Carman, Chemical Constitution and Properties of Engineering Materials, Edward Arnolds and Co ., London 1949, p. 290).

   Suitable electrode materials are, for example, mercury, cadmium, tin, zinc, bismuth, lead, graphite, aluminum, nickel, stainless steel, etc., with those with higher overvoltage being generally preferred. The overvoltage can of course vary with the nature of the surface and the type of pretreatment of the metal and also depend on other factors; The term overvoltage, used here with reference to the copper used as a measure and basis for comparison, therefore always means that overvoltage that occurs under the conditions that exist when the material is used for electrolysis.

   The mode of operation and equipment described in US Pat. No. 3,193,477 related to the present invention is also suitable for the method of the present invention.



  As salts which can be used according to the invention to achieve the desired concentration of the dissolved olefinic nitrile, the amine and quaternary ammonium salts, in particular those of sulfonic acids and alkylsulfuric acids, are generally suitable. Such salts can be the saturated aliphatic amine salts or heterocyclic amine salts, eg.

   B. the mono-, di- or trialkylamine salts or the mono-, di- or trialkanolamine salts, or the diperidine, pyrrolidine or morpholine salts, e.g.

   B. the ethylamine, dimethylamine or triisopropylamine salts of various acids, especially various sulfonic acids. Particularly preferred are aliphatic and heterocyclic quaternary ammonium salts; H. the tetraalkylammonium or the tetraalkanolamontonium salts or mixed alkylalkanolammonium salts, e.g.

   B. the alkyltrialalkanolammonium, dialkyldialkanolammonium-, alkanoltrialkylammonium or the N-heterocyclic N-alkylammonium salts of sulfonic acids or other suitable acids.

   The saturated aliphatic or heterocyclic quaternary ammonium cations generally have a sufficiently high cathode discharge potential with regard to their usability in the process according to the invention and form with the anions which are suitable for use in the electrolytes used in the present process suitable, easily salts of sufficiently high solubility in water.

   The saturated aliphatic or heterocyclic quaternary ammonium salts are therefore generally well suited for dissolving large amounts of olefinic nitriles in their aqueous solutions and for effecting their reductive couplings. It goes without saying that it is of course undesirable if the ammonium groups have any reactive groups which could somehow interfere with the reductive coupling reaction.

   It should be noted, however, that aromatic double bonds as such do not interfere, so that benzyl-substituted ammonium cations (as well as aryl sulfonate anions, by the way) can be used.



  Of the anions usable for the electrolytes used in the process according to the invention, the aryl and alkaryl sulfonic acids are particularly suitable, e.g. B. Salts of the following acids:

       Benzenesulphonic acid, o-, m- or p-toluenesulphonic acid, o-, m- or p-ethylbenzenesulphonic acid, o-, m- or p-cumene sulphonic acid, o-, m- or p-tert-amylbenzenesulphonic acid, o -, m- or p-hexylbenzenesulfonic acid, o-xylene-4-sulfonic acid, p-xylene-2-sulfonic acid, m-xylene-4- or 5-sulfonic acid, mesitylene-2-sulfonic acid,

          Durol-3-sulphonic acid, pentamethylbenzenesulphonic acid, o-dipropylbenzene-4-sulphonic acid, alpha- or beta-naphthalenesulphonic acid, o-, m- or p-diphenylsulphonic acid and alpha-methyl-beta-naphthalenesulphonic acid. With certain restrictions, the alkali salts are useful in the process according to the invention, and the alkali salts of these sulfonic acids can be used, i. H.

   the sodium, potassium, lithium, cesium or rubidium salts, such as sodium benzene sulfonate, potassium p-toluene sulfonate, lithium diphenyl sulfonate, rubidium betanaphthalene sulfonate, cesium p-ethylbenzenesulfonate,

          Sodium o-xylene-3-sulfonate or potassium pentamethylbenzenesulfonate. The salts of such sulfonic acids can also be the saturated aliphatic amine or heterocyclic amine salts, e.g.

   B. the mono-, di- or trialkylamine salts or the mono-, di- or trialkanolamine salts or the piperidine, pyrrolidine or morpholine salts, z.

   B. the ethylamine, dimethylamine or triisopropylamine salts of benzenesulfonic acid or o-, p- or m-toluenesulfonic acid; the isopropanolamine, dibutanolamine or triethanolamine salt of o-, p- or m-toluenesulphonic acid or of o-, p- or m-diphenylsulphonic acid;

      the piperidine salt of alpha or beta naphthalenesulfonic acid or cumene sulfonic acids; the pyrrolidine salt of o-, m- or p-amylbenzenesulfonic acid; the morpholine salt of benzenesulfonic acid, o-, m- or p-toluenesulfonic acid or alpha- or beta-naphthalenesulfonic acid, etc.

   In general, for the purposes of the invention, the sulfonates can be any of the ammonium cations mentioned generally or specifically in the description. The aliphatic sulfonates are produced by reacting the appropriately substituted ammonium hydroxide with the sulfonic acid or its acid halide. For example, by reacting a sulfonic acid, such as p-toluenesulfonic acid,

      with a tetra alkylammonium hydroxide, such as tetraethylammonium hydroxide, the tetraethylammonium p-toluenesulfonate, the use of which in the method according to the invention gives very good results. Other currently useful quaternary ammonium sulfonates are e.g. B.

    tetraethylammonium-o- or -m-toluenesulfonate or -benzenesulfonate, the tetraethylammonium-o-, -m- or -p-cumene sulfonate or -o-, -m- or -p-ethylbenzenesulfonate, the tetramethylammoniumbenzenesulfonate or -o- , -m- or -p-toluenesulfonate; the N, N-dimethylpiperidinium-o-, -m- or -p-toluenesulfonate or -o-, -m- or -p-diphenylsulfonate;

      the tetrabutylammonium alpha- or beta-naphthalene sulfonate or -o-, -m- or p-toluenesulfonate; tetrapropylalmmonium-o-, -m- or -p-amylbenzenesulfonate or alpha-ethyl-beta-naphthalenesulfonate; the tetraethanolammonium-o-, -m- or -p-cumene sulfonate or -o-, -m- or -p- toluene sulfonate;

      the tetrabutanolammoniumbenzenesulfonate or -p-xylene-3-sulfonate; tetrapentylammonium-o-, -m- or -p-toluenesulfonate or -o-, -m- or -p-hexylbenzenesulfonate, the tetrapentanolammonium-p-cymol-3-sulfonate or -benzenesulfonate; methyltriethylammonium-o-, -m- or -p-toluenesulfonate or mesitylene-2-sulfonate;

      trimethylethylammonium-oxylene-4-sulfonate or -o-, -m- or -p-toluenesulfonate; triethylpentylammonium alpha- or beta-naphthalenesulfonate or -o-, -m- or -p-butylbenzenesulfonate, trimethylethanolammonium-benzenesulfonate or -o-, -m- or -p-toluenesulfonate;

      the N, N-diethylpiperidinium- or N-methylpyrrolidinium-o-, -m- or -p- hexylbenzenesulfonate or o-, -m- or -p-toluenesulfonate, the N, N-diisopropyl- or N, N- Di-butylmorpholinium o-, -m- or -p-toluenesulfonate or -o-, -m- or -p-diphenylsulfonate etc.



  The tetraalkylammonium salts of the aryl or alkaryl sulfonic acids are generally preferred as salt constituents of the electrolyte solution, since the electrolysis in the tetraalkylammonium sulfonate solutions brings about exclusively electrochemical processes.

   When using the same concentration of alpha, beta-olefinically unsaturated nitrile and the same cathode voltage, but using the alkali sulfonates instead of the tetraalkylammonium sulfonates, the yields of hydrodimerization products are considerably lower than when using the tetraalkylammonium sulfonates. This is even the case

   when the olefinic compound is present in the catholyte in a high concentration, which is achieved by using a cosolvent such as dimethylformamide together with the alkali metal sulfonate. This is presumably based on the fact that at the cathode voltages at which hydrodimerization takes place, the alkali salts are also attacked.

   Especially when the solutions containing alkali metal sulfonates are stirred, the cathode voltage required for hydrodimerization can also discharge some alkali metal ions. Due to the presence of the resulting metals, a chemical route is taken which also leads to the formation of the saturated monomer instead of the hydrodimerization product. If acrylonitrile is used, for example, propionitrile is obtained as a by-product.

   This is probably done by 1,4- or 1,2-addition of the alkali ion to the acrylonitrile and decomposition of the resulting addition product by water to form propionitrile. Whether the two competing reactions, d. H.

   the formation of the hydrodimerization products and the formation of saturated monomers, in favor of the hydrodimerization, nonetheless a less saturated monomer is formed if the electrolyte solution contains the alkali sulfonates and not the tetraalkylammonium sulfonates, whereby the yield of hydrodimerization product is reduced.

   On the other hand, there is no purely chemical reaction if the tetraalkylammonium sulfonates are used instead of the alkali metal sulfonates. This is due to the fact that at cathode voltages, which favor hydrodimerization, the tetraalkylammonium ions are not discharged. In the case of acrylonitrile e.g.

   For example, the optimal cathode voltage for conversion into the hydrodimerization product (adiponitrile) can vary from approximately -1.8 to approximately -2.1 volts, measured in an experiment carried out with stirring (against the saturated calomelectrode. It takes place No reduction in the yield of hydrodimerization product by chemical mediation, as occurs, for example, when using alkali metal sulfonates, since the tetraalkylammonium ions are not discharged at the working voltage.

   If, for example, a solution of acrylonitrile is electrolyzed in aqueous tetraethylammonium p-toluenesulfonate solution, the conversion of the acrylonitrile into adiponitrile takes place at about -1.91 volts, while the tetraethylammonium up to a cathode voltage of about -2.5 Volt is not discharged.

   On the other hand, some olefinic compounds are hydrodimerized at less negative cathode voltages, so that good results can also be obtained when using alkali salts.

   To be safe from disruptive side reactions, however, it is advantageous to use salts of cations which have a more negative discharge potential, which is more negative than -2.2 volts cathode voltage compared to the saturated calomel electrode. In the hydrodimerization of acrylonitrile, it is clearly advantageous if the conditions are chosen so that the cathode potential is not less than -1.7 volts negative (versus the saturated calomel electrode).



  Ammonium and aminesulfonates, which are suitable as electrolytes in the process according to the invention, are the alkyl, aralkyl and heterocyclic amine and ammonium sulfonates, in which the individual substituents on the nitrogen atom usually contain at most 10 carbon atoms and the amine or ammonium radical in the Usually has 3 to 20 carbon atoms.

   Of course, di- and polyamines and di- and polyammonium radicals can also be used, which also come under the designation amine or ammonium.

   The sulfonate radical can be derived from aryl, alkyl, alkaryl or aralkyl sulfonic acids with various molecular weights of, for example, up to 20 carbon atoms, but preferably with about 6 to 20 carbon atoms, and can include one, two or more sulfonate groups.



  Another class of salts particularly suitable for use in the process according to the invention are the alkyl sulfate salts, e.g. B. methosulfate salts, especially the amine and quaternary ammonium methosulfate salts. Methosulfate salts, such as that of methyltriethylammonium, tri-n-propylmethylammonium, triamylmethylammonium, tri-n-butylmethylammonium, etc.

   are very hygroscopic, and the tri-n-butylmethylammonium in particular forms very concentrated aqueous solutions which dissolve large amounts of organic compounds. In general, the amine and ammonium cations suitable for use in the alkyl sulfate salts are the same as for the sulfonates.



  Various other cations are also suitable for use in the method according to the invention, e.g. B. tetraalkylphosphonium and trialkylsulfonium cations, especially as sulfonate salts, which are formed from sulfonic acids as described above, or as methosulfate salts.



  As further examples of electrolytes that are suitable for use according to the invention, the salts listed below were all successfully used for the hydrodimerization of acrylonitrile to adipic dinitrile as the main product with little or no by-product formation, with generally concentrated aqueous solutions of the Salts were used which contained at least 15% and usually 20 to 40% by weight of acrylonitrile, and the general procedures of the exemplary embodiments were followed.



  1. N-trimethyl-N'-trimethylethylenediammonium di-p-toluenesulfonate z. Benzyltrimethylammonium-p-toluenesulfonate 3. Methyltri-n-butylphosphonium-p-toluenesulfonate 4. Tetraethylammonium sulfate 5. Di-tetraethylammoniumbenzenphosphate 6. Trimethylsulfonium-p-toluenesulfonate 9. Benzyl-tri-n-hexylammonium-tri-n-hexylammonium-tri-n-hexylammonium-tri-n-hexylammonium-triethylammonium-tri-n-hexylammonium 10. Methyltri-n-butylammonium methosulfate 11. Benzyltrimethylammonium benzoate 12.

       Tetraethylammonium methanesulphonate 13. Benzyltrimethylammonium-2-naphthalenesulphonate 14. Bis-benzyltrimethylammonium-benzene disulphonate 15. Benzyltrimethylammonium thiocyanate 16. Tetramethylammonium methosulphate In the case of the discontinuous implementation of the electrolysis unit and the apparatus of the electrolysis unit, the following can be used in the laboratory a material that is resistant to the electrolytes, e.g. B. made of glass.

   Inside the container, a diaphragm in the form of a porous cup, for example a porous cup, can be used to separate the cell into an anode compartment and a cathode compartment. B. made of unglazed porcelain. The anode, which can consist of platinum or carbon or any other electrode material which is inert under the reaction conditions, is immersed in the anolyte contained in the porous cup.

   The anolyte consists of an aqueous solution of the salt. If a diaphragm is not used in the cell, stirring can be used to control the pH value. Here, the anode is only slightly attacked or not at all, so that it can consist of practically any electrode material. You can therefore z. B. use an anode made of lead which is deposited on a copper wire mesh.

   The cathode, which can consist of mercury, lead or another metal, and the possibly used porous cup are immersed in the solution of the alpha, beta-olefinically unsaturated nitrile in the concentrated aqueous salt solution or a mixture of this solution with a polar solvent submerged. The entire cell can be cooled by a jacket containing a coolant, and both the anode and the cathode compartment can be equipped with capacitors.

   However, as will be shown below, the increase in temperature occurring during electrolysis generally does not result in such a reduction in yield that other cooling than just circulating water is economically necessary. In general, the electrolysis can be carried out at a temperature of less than about 10 C to almost the reflux temperature of the electrolyte bath and at higher temperatures under pressure. Temperatures slightly higher than the ambient temperature lead to better yields, higher nitrile solubilities and lower electrical resistance.

   However, this is compensated to a certain extent by the tendency of certain diaphragm materials to be damaged at higher temperatures of around 70 C or so, and also by the evaporation of acrylonitrile, which increases with increasing temperature. In the hydrodimerization of acrylonitrile, it is clearly of advantage to work in a temperature range between approximately 40 and 60 ° C. and in particular between approximately 45 and 55 ° C.

       If desired, the solution can be stirred by mechanical or magnetic means during the electrolysis. During the electrolysis, the pH of the catholyte can be regulated as described above.

   The amount of current supplied to the cell depends on the type and amount of the bath, the electrodes and the working temperature, but should generally be somewhat greater than 0.5 amp, and in the order of magnitude of a current density of about 2.0 to 20.0 or 40 or more Amp / dm2 (where the specification dm2 refers to the cathode surface). The efficiency of the process depends to a certain extent on the current density used.

   It has been found that for a production of adiponitrile proceeding with good efficiency using a mercury cathode, the current density should be at least about 5 amps / dm2, and industrial production speeds require even higher current densities.



  It should be noted that this method involves a real electrochemical reduction in which an electrical potential is actually applied to a solution of the olefinic compound and current is passed through this solution while the solution is in contact with the cathode. The process means a fundamental departure from such indirect processes as the production of sodium amalgam by electrochemical reduction of sodium salts and then bringing together a solution of the olefin with the sodium amalgam.



  After the electrolysis, the hydrodimerization product can be removed from the reaction mixture by the well-known isolation methods, e.g. B. be separated by extraction, fractionation, etc. In general, the reaction mixture is neutralized; after dilution, the organic phase is separated off by decanting and / or solvent extraction.

   After removal of residual inorganic substances by washing with water, the solvent or solvents are distilled from the organic phase in order to obtain the hydrodimerization product in the residue, optionally together with unreacted olefinic nitrile and any by-products, which can be obtained, for example, by fractional distillation or the like can be separated from each other.

   If the products are liquids, the result of the electrolysis can easily be determined in preliminary tests by simple analytical determination of the hydrodimerization product and unreacted monomer, for example by vapor phase chromatography.



  The following equations explain the proposed mechanism of the inventive method, which takes place under non-acidic conditions at suitable cathode potentials and suitable concentrations:
EMI0008.0070
    
EMI0009.0001
  
     The proposed mechanism is in marked contrast to the radical mechanism, which presumably predominates in acidic media and in which polymeric products are formed from acrylic monomers:
EMI0009.0004
  
     and the mechanism by which ketones are converted into pinacones:

    
EMI0009.0008
    It can be seen that in the mechanism proposed here for the formation of adiponitrile, the free radical V does not occur, which, in view of the known tendency of acrylonitrile to polymerize in the presence of free radicals, should appear to be essential for any mechanism leading to polymerization.

   The proposed addition of two electrons to a molecule and its coupling with a molecule to which no electrons have attached is also supported by the results described in American Patent No. 3193, which is related to the present invention 476, which relates to the coupling of two different olefinic compounds at cathode potentials that are just enough to give electrons to only one of the olefinic compounds.



  The proposed mechanism also explains the stated importance of the acrylonitrile concentration. If the ion II encounters a high concentration of water molecules instead of acrylonitrile molecules, it will absorb two hydrogen ions from the water to form propionitrile; therefore it is necessary to maintain a high concentration of acrylonitrile in order to prevent this simple reduction from occurring if possible.

   In a similar way, hydrogen ions present under acidic conditions enter into a disruptive side reaction with the ion 1I by attaching to II and forming propionitrile. Whether water molecules can interfere, a certain amount of water or some other source of proton donors is necessary to enable the conversion of III to adiponitrile and to prevent the tendency to polymerize.

   The catholyte should therefore generally contain 10 parts by weight of water or more, although even small fractions of percent of water are usually sufficient. A certain minimum amount of water is of course advantageous for lowering the electrical resistance.



  The invention, however, is not intended to be limited to the correctness of any particular mechanism, since the results described can be obtained regardless of any interpretation of the mechanism. Furthermore, instead of the formula I, other electron formulas can of course also be used, such as
EMI0009.0040
      The proposed mechanism is only used to understand the process and to explain the importance of certain distinguishing features compared to the prior art and certain requirements of this process.



  To carry out the process according to the invention, it is advantageous to avoid acidic reactions, both because of the disruptive polymerization reactions that occur in acidic media and because of the discharge of the hydrogen ions at about -1.5 volts .

   If only a small amount of hydrogen ions is present at the beginning of the electrolysis, a simple and practical solution is to electrolytically discharge such ions at the cathode until the pH is exceeded and then carry out the hydrodimerization under alkaline conditions .



  The invention will now be explained in more detail with reference to the following examples.



  <I> Example 1 </I> Tetiaethylammonium - p - toluenesulfonate is prepared as follows: a mixture of 200 g (1 mol) of ethyl toluenesulfonate, 101 g (1 mol) of triethylamine and 100 ml of absolute alcohol is added at room temperature 31 / Stirred for 2 hours and then heated to 72 ° C. within 40 minutes. An exothermic reaction takes place. The supply of heat is interrupted and the mixture is left to stand for 30 minutes.

   After this time, the mixture is heated to boiling under reflux for 6 hours. After cooling to room temperature, the solvent and unreacted compounds are stripped off on the water jet pump. A solidifying residue is obtained. This is washed 3 times with absolute ether and the ether is decanted each time. After removing solvent residues from the washed product using a water jet pump, 296.8 g of practically pure tetraethylammonium p-toluenesulfonate of melting point 103 to 104 ° C. are obtained.



  A concentrated aqueous solution (4 trees) is prepared by dissolving 296.8 g of tetraethylammonium p-toluenesulfonate in 230.5 ml of water. This solution is used for the electrolytic hydrodimerization of acrylonitrile: 94.5 g of acrylonitrile containing a trace of p-nitrosodimethylaniline as a stabilizer are added to 141 g of the sulfonate solution prepared above.

   A catholyte containing 40% by weight of acrylonitrile (based on the total weight of the solution) is obtained. A platinum anode is placed in an aluminum cup which contains 30 ml of the concentrated aqueous solution of tetra ethylammonium p-toluenesulfonate as an anolyte. The cup is immersed in a jacketed Glasbehäl ter containing the catholyte and 110 ml of mercury as a cathode.

   An electric current of about 2.3 A in the first hour, about 3.2 A in the second hour and about 3.4 A in the third hour is allowed to pass through the cell for 3 hours. The terminal voltage (KMK) is 19.0 to 17.3 volts in the first hour, and 17.3 to 17.0 volts in the next two hours. At the end of the three hours, an electric current of 3.5 A is allowed to pass through the cell for a further 30 minutes. The electrolysis is thus at a current density of 5.5 to 6.2 Afm? and performed for a total of 10.1 amp hours.

   The temperature of the catholyte is kept at 20.5 to 26 ° C. in a cooling jacket using a mixture of acetone and dry ice. During the electrolysis, a total of 3.0 ml of glacial acetic acid are added to the catholyte in order to keep its pH value just alkaline against phenol red.



  After the electrolysis, the catholyte is extracted 6 times with 50 ml portions of methylene chloride. The solvent is removed and 139.1 g of concentrate are obtained. An aliquot of 10% of the concentrate is taken for vapor phase chromatography and the remainder of the concentrate is concentrated on the water bath under reduced pressure on the water pump to recover unreacted acrylonitrile.

    The residue obtained is 23.7 g of practically pure adiponitrile. It is determined by vapor phase chromatography that 29.8 g of the acrylonitrile initially used have been consumed and 22.8 g of adipic dinitrile are obtained. This means that the adiponitrile will be kept in 75.2 percent yield. Neither propionitrile nor bis (2-cyanoethyl) ether are formed.



  <I> Example 2 </I> A concentrated aqueous solution of tetraethylammonium p-toluenesulfonate is prepared by dissolving 586.7 g of the sulfonate in 215 g of water.

    This 73.3% solution is used for the hydrodimerization of acrylonitrile: The catholyte is prepared by adding 33 g of water and 94.5 g of acrylonitrile to 100 g of the above-mentioned 73.3% solution.

   A 40% strength by weight acrylonitrile catholyte solution is obtained. The anolyte is prepared by adding 20 ml of water to 20 ml of the 73.3% strength sulfonate solution mentioned.

   The device and electrodes described in Example 1 are used, but using the above-mentioned catholyte and anolyte, an average current of 2.0 to 3.2 A (a total of 22.3 ampere-hours) is passed through the cell for a period of 7 hours ) at a terminal voltage of 19 to 18 volts during the first hour and 17.9 to 17.0 volts during the last 6 hours. The copper coulometry shows a 100% i, -, e current yield.

    During the first 5 hours, a total of 4.40 ml of glacial acetic acid are added to the catholyte at intervals in order to keep its pH just alkaline to phenol red. The temperature of the catholyte is kept at 23 to 25 C with the aid of the cooling jacket, which forms part of the inch electrolysis container.



  After the seventh hour, the catholyte is neutralized again, diluted with water and extracted 10 ml with 50 ml portions of methylene chloride. The combined methylene chloride extracts are washed 3 times with 25 ml portions of water and dried over potassium carbonate: the methylene chloride is distilled off on a Todd column and the residue is dried on a water jet pump.

   Analysis of the concentrate by vapor phase chromatography shows that 50% of the acrylonitrile has been consumed and <B> 100% </B> has been converted into adipic acid dinitrile.



  <I> Example 3 </I> To determine the influence of the acrylonitrile concentration on the hydrodimerization, the procedure of Example 1 is essentially repeated, but instead of the catholyte containing 40% acrylonitrile, catholytes with a lower acrylonitrile concentration are used.



  First, a 73.3% aqueous solution of tetraethylammonium p-toluenesulfonate is prepared from 586.7 g of this compound in 215 g of water. 156 g of this solution are then mixed with 48 g of water and 53.0 g (1 mol) of acrylonitrile. A catholyte is obtained which contains 20% by weight of acrylonitrile (based on the total weight of the catholyte).

   The anolyte used is 20 ml of the 73.3% strength sulfonate solution and diluted with 20 ml of water. The device and the electrodes are the same as in Example 1. With a terminal voltage of 18.6 to 17.5 volts, a total of 11.1 ampere-hours is passed through the cell for 3 hours, while the temperature is 23.5 Holds up to 25.5 C and gives a total of 3.4 ml of glacial acetic acid to the catholyte at intervals to keep its pH just alkaline against phenol red.



  After the electrolysis, the catholyte is extracted with methylene dichloride. The methylene dichloride extract is washed with water and dried over potassium carbonate.

   After the methylene dichloride has been distilled off, adiponitrile (90% yield) and propiononitrile (1% yield) remain,

   based on unrecovered acrylonitrile. Obviously, the use of the concentrated aqueous tetraethylammonium p-toluenesulfonate solution with an acrylonitrile concentration in the catholyte of 20 wtA results in the formation of propionitrile, albeit in a very small amount.



  When the experiment of this example is repeated using only a 5% concentration of acrylonitrile in the catholyte, instead of the 99: 1 adiponitrile-propiononitrile ratio, only 1.68: 1 is obtained -Ratio of adipic acid-dinitrile:

       Propionic acid trile, d. H. more than 1/3 of the product consists of propiononitrile. However, if the concentration of acrylonitrile is increased to 10% and the electrolysis is repeated, the ratio of adipic acid dinitrile is:

       Propionic acid nitrile increased considerably, namely about 3 times as much adipic acid dinitrile as propionic acid nitrile. For the production of adipic acid dinitrile by hydrodimerization of acrylonitrile, it is therefore advisable to

   to avoid the accumulation of large amounts of propiononitrile, the concentration of acrylonitrile in the catholyte should be adjusted to at least 10% by weight of the total weight of the catholyte.



  <I> Example 4 </I> This example relates to the hydrodimerization of methacrylonitrile.



  For a period of 5 hours, an electric current is passed through a cell which has 110 nil mercury as a cathode and a platinum wire electrode in an aluminum cup. The cup contains as anolyte 20 ml of a 75% by weight aqueous solution of tetraethylammonium p-toluenesulfonate and 20 ml of water.

   This cup is immersed in a catholyte containing 93 g of methacrylonitrile, 93 g of the 75% aqueous sulfonate solution mentioned and 37.2 g of dimethylformamide. During the electrolysis, the temperature of the catholyte is kept at 22 to 29 C by cooling the cooling jacket.

   The pH of the catholyte is kept just alkaline to phenol value by temporarily adding a total of 4.7 ml of glacial acetic acid. During the first hour of the electrolysis, the terminal voltage drops from an initial 34 to 23.9 volts, falls during the subsequent 2 hours to 19.0 volts and remains at this value for the last 2 hours. The measurement of the cathode voltage against a saturated calomel electrode gives values from -1.98 to -2.05 volts. A total of 12.3 ampere hours are consumed.

   The average current is around 2.3 A in the first hour and remains constant at 2.5 A for the remaining four hours.



  After the electrolysis has ended, the catholyte is extracted several times with methylene chloride. The methylene chloride extracts are combined, washed with water and, after drying, the methylene chloride is distilled off. A 10% aliquot of the concentrate is removed for vapor phase chromatography analysis.

   The residue is freed of volatile components using a water jet pump and then distilled under reduced pressure. A mixture of dl- and meso-2,5-dimethyladiponitrile is obtained, boiling point 110 C / 0.4 mm Hg and 116 C / 0.75 mm Hg; n "- 1.4327. Analysis of the aliquot shows that 24.4 g of methacrylonitrile have been consumed.

   The 18.7 g yield of 2,5-dimethyladiponitrile thus corresponds to a 75.3% yield, based on the methacrylonitrile not recovered.



  Combustion analysis gives 55.52% carbon and 7.86% hydrogen; calc. 55.48% C and 7.57% H.



  <I> Example 5 </I> This example relates to the hydrodimerization of acrylonitrile in a catholyte, which consists of a saturated aqueous solution of equimolar amounts of sodium and potassium p-toluenesulfonate.



  An electric current is passed through a cell for one and a half hours, which has 110 ml of mercury as a cathode and a platinum anode in an aluminum cup. The cup contains 40 ml of the above saline solution as anolyte. The cup is completely immersed in a catholyte containing 68 g of acrylonitrile (20.8% by weight of the catholyte) and 259 g of said saline solution.

   During the electrolysis, the temperature of the catholyte is allowed to rise from 43 to 50.degree. C. and the pH of the catholyte is kept just alkaline to phenolphthalein by adding glacial acetic acid. The electrolysis is carried out for a total of 10.3 ampere hours (increasing from 4.2 to 7.4 A). The terminal voltage (EMF) drops from 16.9 to 14.5 volts during electrolysis.



  After switching off the current, the catholyte is extracted with 7 portions of 50 ml of methylene chloride each time. The combined methylene chloride extracts who washed and dried. The dried methylene chloride extract is concentrated to 100 ml and vapor-phase chromatographed. The product contains 8.95 g of adipic acid dinitrile, 6.75 g of propionic acid nitrile and 46,

  9g acrylonitrile. There is no bis (ss-cyanoethyl) ether. Based on the acrylonitrile consumed, the yield of adiponitrile corresponds to a 41.6% conversion and the yield of propiononitrile corresponds to a 30.8% conversion.



  <I> Example 6 </I> This example relates to the use of a lead cathode in the hydrodimerization of acrylonitrile to adipic acid dinitrile. A hollowed out, perforated lead cylinder is immersed in a catholyte consisting of 94.5 g of acrylonitrile, 108 g of a 56% aqueous solution of tetraethylammonium p-toluenesulfonate and 35 g of water.

   The submerged surface of the cylinder is about 240 cm2. An anode made of a platinum wire coil is immersed in an anolyte, which consists of 20 ml of the 56% sulfonate solution and 10 ml of water and which is contained in a porous porcelain cup, which is also sunk into the catholyte. One conducts 11/2 hours, a total of 10.9 ampere hours, through the cell at a terminal voltage of 17 to 19 volts.

       During this time the pH of the catholyte is kept just alkaline by adding acetic acid. The catholyte is then extracted with 7 portions of 40 ml of methylene chloride each time. The combined methylene chloride extracts who washed the with water and dried over potassium carbonate. After the dried solution has been filtered off, the filtrate is evaporated to remove methylene chloride.

   The vapor phase chromatography shows the presence of 69.5 g of acrylonitrile and 22.5 g of adipic acid dinitrile. Propiononitrile is absent. Be calculated on the acrylonitrile consumed, adipinic acid nitrile is obtained in 88.4% yield.



  <I> Example 7 </I> In a series of parallel tests, the performance of sodium, potassium and lithium p-toluenesulfonate in the electrolytic hydromerization of acrylonitrile is compared.



  A mercury cathode and a platinum wire anode are used in each experiment. The three different electrolytes each consist of 380 g of a saturated aqueous solution of the alkali metal sulfonate in question and 47.5 g (13.3% by weight of the electrolyte) of acrylonitrile. The electrolysis is carried out for 3 hours at an average current density of 5.5 A / dm2 and in each case 9.0 ampere-hours. The temperature in all three cells is kept at 23 to 26 C.



  After the electrolysis has ended, the electrolyte solutions are extracted with methylene chloride. In each case, 7 portions of 50 ml methylene chloride each are used. The extracts are washed, dried and concentrated to 100 ml. Analysis by vapor phase chromatography indicates the presence of significant amounts of adipic dinitrile in each of the concentrates.



  <I> Example 8 </I> For the electrolytic hydrodimerization of acrylonitrile, the triethylamine salt of p-toluenesulfonic acid is used in this experiment.



  A concentrated aqueous solution of the salt is prepared by adding 95 g of p-toluenesulfonic acid monohydrate, 35 g of water and 51 g of diethylamine (calculated for salt formation) and a small excess of the amine to bring the pH of the solution to 9 , 2 adjust, mixed together. 160 ml of this solution together with 120 g of acrylonitrile are used as the catholyte.

   The anolyte, in which a platinum wire coil is immersed as an anode, consists of 25 ml of the salt solution and 15 ml of water. The anolyte and the anode are placed in a porous porcelain beaker, which is immersed in the catholyte up to the upper edge. 110 ml of mercury are used as the cathode.



  An electric current is passed through the cell for 9 hours at a current density of 1.5 to 3.6 A / dm2 and a total of 14.5 ampere hours. After the electrolysis has ended, the catholyte, which then has a pH value of 9.4, is transferred from the electrolysis cell to another container and adjusted to a pH value of about 6 with aqueous hydrochloric acid.

   Hydroquinone is added as a stabilizer and the mixture is steam distilled to remove any acrylonitrile and propiononitrile. The remaining liquid is filtered here and extracted twice with ether. After the ether extraction, the aqueous solution is extracted five times with chloroform. The extracts are dried with potassium carbonate overnight. After stripping the chloroform from the dried product, the residue is distilled.

   A fraction boiling at 126 to 146 ° C./4 mm Hg (n "= 1.4377) is obtained which, on the basis of the ultra-red analysis, contains adipic acid dinitrile.



  <I> Example 9 </I> This example relates to the use of a tin cathode in electrolytic hydrodimerization.



  A hollowed out tin cylinder with a surface of 243 cm2, a length of 68 mm, 75 odor) and an inner diameter of 7.0 cm and an outer diameter of 7.45 cm is used as the cathode. The cylinder is perforated in the lower part with 10 holes and in the upper part with 6 holes. The diameter of each hole is 0.954 cm.

    The cathode is sunk into a catholyte, which consists of 60 g of acrylonitrile and 227 g of a saturated aqueous solution of an equimolar mixture of sodium and potassium p-toluenesulfonate. A porous porcelain beaker, which contains a platinum anode and 40 ml of the above-mentioned saturated solution as an anolyte, is immersed in the catholyte. Current is passed through the cell for 11/2 hours, a total of 12 ampere hours.

   The terminal voltage drops from 16 to 13.2 volts. During the electrolysis, 7.8 ml of glacial acetic acid is added to the catholyte in order to keep the pH value just alkaline to phenolphthalein. The temperature is kept at 24 to 29 C by cooling using the cooling jacket. The catholyte is then transferred to another vessel and extracted with 7 portions of 50 ml of methylene chloride each.

    After the extracts have been dried over potassium carbonate, the solvent is distilled off and a residue is obtained which, according to analysis by vapor phase chromatography, contains a considerable amount of adipic acid dinitrile together with propionic acid nitrile and unreacted acrylonitrile.



  <I> Example 10 </I> A hollow cylinder made of cadmium with the dimensions and perforations described for the tin cathode of Example 11 is used as the cathode for the hydrodimerization of acrylonitrile. The catholyte and the anolyte are the same as in Example 11. The electrolysis is carried out for 11/2 hours with a total of 11.5 ampere hours and a terminal voltage which drops from 17.8 to 14.0 volts.

   During the electrolysis, the temperature of the catholyte is kept at 23 to 27 C by cooling with the cooling jacket. By continuously adding a total of 7.6 ml of glacial acetic acid, the pH of the catholyte is kept just alkaline to phenolphthaline.



  After the electrolysis has ended, the catholyte is extracted with seven 50 ml portions of methylene chloride. The extracts are evaporated on a water bath. Vacuum distillation of the residue gives practically pure adiponitrile, KP 127 C / 1.4 mm Hg or 130 C / 1.5 mm Hg;
EMI0013.0011
    <I> Example 11 </I> This example relates to the electrolytic hydrodimerization of crotononitrile.



  Electric current is passed through a cell for five hours, which has 110 ml of mercury as a cathode and a platinum anode in a porous porcelain beaker. The porcelain beaker contains 20 ml of a 75% aqueous tetraethylammonium p-toluenesulfonate solution and 20 ml of water as the anolyte. This beaker is completely immersed in a catholyte, which consists of 97.4 g of the 75% solution of the sulfonate, 97.4 g of crotonic acid nitrile and 38.2 g of dimethylformamide.

   During this time, the temperature of the catholyte between 20 and 26 C and the pH value of the catholyte by adding a total of 4.55 ml of glacial acetic acid at intervals during the electrolysis just kept alkaline against phenol red. The electrolysis is carried out a total of 14.7 ampere hours at a terminal voltage of 22.8 to 33.0 volts and a cathode voltage (measured against the saturated calomel electrode) of -2.00 to -2.11 volts.



  After switching off the current, the catholyte is extracted several times with methylene dichloride. The extracts are washed and dried and the dried material is concentrated to 115.6 g.



  Analysis of the concentrate by vapor phase chromatography shows a content of 32.8 g of 3,4-dimethyladiponitrile and 62.0 g of unreacted crotononitrile. Based on the unreacted crotononitrile, the yield of hydrodimerization product is 93% of theory.



  <I> Example 12 </I> Using the device and the electrodes according to Example 13, 3,3-dimethylacrylic acid nitrile is subjected to electrolytic hydrodimerization. The catholyte consists of 105.0 g of dimethylacrylic acid nitrile, 105.6 g of a 75% aqueous solution of tetraethylammonium p-toluenesulfonate and 26,

  57 g dimethylformamide. The anolyte consists of 20 ml of the above-mentioned 75% aqueous solution of the sulfonate and 20 ml of water. The electrolysis is carried out for 5 hours, a total of about 15.6 ampere hours, and at a cathode voltage (measured against the saturated calomel electrode) of -1.72 to -2.23 volts. During the electrolysis, the catholyte temperature is kept at 23 to 26 C by cooling using the cooling jacket.

   The pH of the catholyte is adjusted to be alkaline against phenol red by adding a total of 3.25 ml of glacial acetic acid at intervals during the electrolysis.



  After the electrolysis has ended, the catholyte is transferred with water into a separating funnel and the organic layer formed is extracted with methylene chloride. The methylene chloride extract is washed with water. After the extract has been dried overnight over anhydrous potassium carbonate, the extract is filtered off and the methylene chloride is stripped off from the filtrate. 140.2 g of concentrate are obtained, from which volatile components are removed using the water jet pump.

   The residue, which solidifies on cooling, is washed with hexane and recrystallized from absolute alcohol. Virtually pure 3,3,4,4-tetramethyladiponitrile with a melting point of 133 C is obtained. The combustion analysis gives the following values:
EMI0013.0073
  
    found <SEP> calculates <SEP> for <SEP> C1oH1eH2
<tb> C <SEP> 73.24 <SEP> 73.12
<tb> H <SEP> <B> 10.23 </B> <SEP> 9.82
<tb> N <SEP> 17.35 <SEP> 17.05 The ultra-red analysis of the compound also confirms the structure.



  A cryoscopic molecular weight determination gives a value of 167; ber. 164.25.



  <I> Example 13 </I> This example relates to the hydrodimerization of acrylonitrile in an aqueous solution of methyl tri-n-butyl-ammonium-p-toluenesulfonate.



  An electric current is passed through a cell for about 3 hours, which has 110 ml of mercury as a cathode and a platinum anode in a porous porcelain cup. The porcelain beaker contains 20 ml of an 89% aqueous solution of the sulfonate and 20 ml of water as anolyte. The beaker is completely immersed in a catholyte, which consists of 92.0 g of an 89% aqueous solution of the sulfonate, 100 g of acrylonitrile and 43 g of water.

   The concentration of the acrylonitrile dissolved in the catholyte is 42.5%. During the electrolysis, the catholyte temperature is kept at 20 to 26 C and the pH of the catholyte is kept alkaline to phenol red by adding a total of 2.55 ml of glacial acetic acid at intervals. The electrolysis is carried out for a total of about 9.0 Am per hour at a terminal voltage of 36.5 to 23.0 volts and a cathode voltage (measured against the saturated calomel electrode) of -1.55 to -1.85 volts.



  After switching off the current, the catholyte is neutralized with acetic acid and then extracted four times with 50 ml portions of methylene dichloride. The extracts are washed with water and getrock net. After the methylene dichloride has been distilled off, practically pure adipic acid dinitrile remains.



  Example 14 The ammonium salt is prepared in the following manner by reacting tributylamine with dimethyl sulfate: 74 g of the amine and 50 ml of alcohol are charged to a flask and 50 g of dimethyl sulfate in 50 ml of alcohol are added while chilling the flask in an ice bath.

   After the reaction mixture has been stirred for about an hour while cooling, it is left to stand at room temperature for several days and then the salt is cleaned by heating the flask on a water bath and removing volatile components using the water jet pump, and then the contents of the flask Ether washes.

   The soft, crystalline methyltributylammonium methosulfate is obtained in a yield of 129.6 g (of which about 5 g are presumably water). 125.6 g of the product obtained are dissolved in 14.4 g of water to form an 89.6% strength salt solution. 5.12 g of this salt solution dissolve more than 6.25 g of acrylonitrile to form a more than 55% strength acrylonitrile solution. If 1.15 g of water is omitted, no phase separation takes place. This shows that a 73% salt solution can be used to make a 50% acrylonitrile solution.

    A quantity of 5.07g of the saline solution dissolves at least 5.0g of nitrobenzene. The addition of water shows that a 76% saline solution could dissolve at least 45.6% nitrobenzene.



  For the hydrodimerization of acrylonitrile, a catholyte is prepared from 63.6 g of the 89.6% strength methyltributylammonium methosulfate solution, 77.6 g of acrylonitrile and 14.3 g of water and in a cell with an anolyte from 12 ml of aqueous 76% methyltriethylammonium -p-toluenesulfonate solution and 12 ml water used.

   By adding a very small amount of 40% aqueous solution of benzyltrimethylammonium hydroxide, the initial pH of the catholyte is set to the neutral point. During the electrolysis, a total of 1.95 ml of acetic acid is added so that only a weak degree of alkalinity is formed.

   The electrolysis is carried out at a current strength of 3 A for about three hours (9 ampere hours) at cathode voltages of -1.87 to -1.89 volts. The adipic dinitrile formed is isolated in the customary manner.



  <I> Example 15 </I> Tributylphosphine and methyl p-toluenesulfonate are reacted with one another in a molar ratio in an alcoholic solution with cooling at a temperature below 30 ° C. The reaction mixture is then warmed up on a water bath and volatile substances are drawn off at the water jet pump. The remaining syrup is washed with anhydrous ether. A sample crystallizes on standing. An 80 percent by weight solution of the syrup in water is miscible with acrylonitrile.

   For hydrodimerization, about 175 ml of catholyte are prepared from 61 g of the 80% phosphonium salt solution, 91.3 g of acrylonitrile (with a trace of p-nitrosodimethylaniline). For the anolyte, 10 ml of 80% aqueous tetra-ethylammonium p-toluenesulfonate solution are diluted with 10 ml of water. At the beginning of the electrolysis, the evolution of hydrogen shows a weakly acidic pH of the salt solution.

   The hydrogen ions are discharged within about three minutes at cathode voltages of -1.45 to -1.69 volts and a current of 1 to 2.8 A. As soon as the pH rises above 7, the hydrodimerization is carried out at cathode voltages of -1.89 to -1.90 and a current of 3 A for three hours. A total of 2.55 ml of acetic acid are added to the catholyte.

   Working up the product in the usual way gives 60 ml of a residue from which 11.5 g of adipic acid dinitrus are obtained by distillation. Obviously, the phosphonium salt is preferentially extracted by the acrylonitrile, as a result of which large amounts of salt are present in the liquid that remains behind. For this reason, the distillation is used to obtain the adipinitrile.

   The phosphonium salts, the cathodic discharge potentials of which are -2.2 to -2.3 volts (measured against the standard calomel electrode), are therefore suitable for the hydrodimerization of olefinic compounds according to the invention. <I> Example 16 </I> A continuous process for the hydrodimerization of acrylonitrile was carried out in a cell

    in which lead plates separated from one another by a membrane were used as cathode and anode and the distance between the plates was less than 12.7 mm.



  The cell was equipped with pump elements to allow the anolyte and the catholyte to circulate separately past the relevant electrodes, as well as with devices for the continuous addition of acrylonitrile and for the separation of the adiponitrile formed from the catholyte and for the return of the catholyte to the cycle .

   A thin mineral acid was used as the anolyte, and the anolyte when introduced contained 17.6% by weight of acrylonitrile, 37.2% by weight of water and 42.2% by weight of tetramethylammonium toluenesulfonate. The hydrodimerization took place at a linear circulation rate of the catholyte past the cathode of 36.6 cm / sec, a current density of 20 Amp / dm2 and a pH between 8.5 and 9.

   The yield of adiponitrile, calculated on the consumption of acrylonitrile, was 90%, whereas the yield of propionitrile was only 1%. Such yields could be achieved if the process was carried out continuously for days and weeks. The current in the cell was on the order of 30 amperes; with correspondingly higher current densities or larger electrode areas, however, one can also work with much higher current strengths.



  <I> Example 17 </I> Similar approaches as in Example 17 were carried out at lower pH values, the results listed in the table below being obtained.

   The acrylonitrile contained a small amount of p-methoxyphenol as a polymerization inhibitor.
EMI0014.0112
  
    <I> Table <SEP> 1 </I>
<tb> Effect <SEP> of the <SEP> pH value <SEP> with <SEP> constant <SEP> conditions
<tb> Catholyte pH <SEP> 7.5 <SEP> 6.0 <SEP> 5.0
<tb> Current density <SEP> (Amp / dm2) <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 20
<tb> Catholyte recirculation speed <SEP> (cm / sec) <SEP> 36.6 <SEP> 36.6 <SEP> 36.6
<tb> Composition <SEP> of the <SEP> supplied <SEP> catholytes:

  
<tb> Acrylonitrile <SEP> 17.6 <SEP> 17.6 <SEP> 17.6
<tb> H20 <SEP> 37.2 <SEP> 37.2 <SEP> 37.2
<tb>% <SEP> TMATS <SEP> 45.2 <SEP> 45.2 <SEP> 45.2
<tb> Cathode <SEP> Pb <SEP> Pb <SEP> Pb
<tb> Current efficiency, <SEP> calculated
<tb> on <SEP> the <SEP> produced
<tb> Adiponitrile <SEP> (%) <SEP> 72.4 <SEP> 66.6 <SEP> 56.7
<tb> Adiponitrile yield, <SEP> calculated
<tb> on <SEP> the <SEP> used
<tb> Acrylonitrile <SEP> (%) <SEP> 85.1 <SEP> 80.85 <SEP> 74.7
<tb> Propionitrile yield <SEP> (%) <SEP> 7.48 <SEP> 11.64 <SEP> 22.0
<tb> * <SEP> Tetramethylammonium toluenesulfonate <SEP> (65% <SEP> para, <SEP> 35% <SEP> ortho) From the given figures it can be seen

   that the adiponitrile yield drops significantly when the pH is lowered with a simultaneous increase in the yield of propionitrile. The decline in yield was even more pronounced for laboratory batches. In addition, if the pH drops below 7, if no polymerization inhibitor is present, the work becomes even more complicated by the polymerization of acrylonitrile.



  <I> Example 18 </I> Using the same procedure as in Example 16, a hydrodimerization of acrylonitrile was carried out at a slightly higher pH than usual, namely at pH 10.3, with the following results he held:

    
EMI0015.0011
  
    <I> Table <SEP> 2 </I>
<tb> Catholyte pH <SEP> <B> 10.3 </B>
<tb> Current density <SEP> (Amp / dm2) <SEP> 30
<tb> Catholyte recirculation rate
<tb>. (cm / sec) <SEP> <B> 39.3 </B>
<tb> Composition <SEP> of the <SEP> supplied <SEP> catholyte:
<tb>% <SEP> acrylonitrile <SEP> 19.47
<tb> H20 <SEP> 34.51
<tb> TMATS <SEP> 45.92
<tb> cathode <SEP> Pb
<tb> Adiponitrile yield, <SEP> calculated <SEP> on <SEP> acrylonitrile consumption <SEP> (%) <SEP> 87.41
<tb> Propionitrile yield <SEP> (ö) <SEP> 5.54
<tb> <B> * </B> <SEP> Tetramethylammonium toluenesulfonate <SEP> (65 / u <SEP> para, <SEP> 35% <SEP> ortho) While the yield of adiponitrile was pretty good, that was The proportion of the undesired propionitrile obtained is considerably higher than in Example 16.



  The above examples are illustrative of the hydrodimerization of alpha, beta-olefinic nitriles according to the invention. The special process conditions can of course vary, depending on the cell construction in question, the ratio between catholyte volume and cathode surface, as well as other variables such as temperature, cathode voltage, current density, etc.

   In addition, a number of cells can be combined into a single unit, the process being carried out continuously using circulation pumps, the catholyte being carried away from the cell during the process and the hydrodimerization product separated from it and the remaining solution is brought back to the original concentration by adding new nitrile and is reintroduced into the cell.



  The inventive method results in a very simple and economical method for the produc- tion of aliphatic polynitrile compounds, in particular di- and tetra-nitriles. The advantage of the present electrolysis process is that the electrolyte is not consumed during the electrolysis, that only a small proportion, if any, of the olefinic nitrile is converted into the saturated monomer,

   and that the electrolysis can be carried out, if desired, without the use of a cost-increasing cooling system and with a high degree of utilization of the electrical current.



  The process according to the invention is of particular interest in those cases where the di- or tetra-alkanes were difficult or impossible to obtain by other processes. By hydrodimerizing an olefinic nitrile, it is often possible, using the process according to the invention, to obtain a branched paraffinic dinitrile more easily and economically.

   For example, who the alpha-alkyl acrylonitriles, as shown in Example 4, hydrodimerisiert to the 2,5-dialkyladipinitriles. The position of the two alkyl groups is of particular importance in this case, since the reaction of dicarboxylic acid compounds with 2,5-dimethylhexamethylenediamine yields resins of the polyamide type with particularly valuable properties.

    The 2,5-dimethyladiponitrile obtainable by the present process can easily be converted into the very valuable 2,5-dimethylhexamethylenediamine by hydrogenation. The paraffinic dinitriles which can be prepared according to the invention and their hydrogenation products can generally be used for the preparation of high molecular weight condensation polymers, e.g.

   B. by reaction with dioxy or dicarboxy compounds, and the tetrafunctional as well as the difunctional compounds are valuable plasticizers for synthetic resins and plastic materials.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Hydrodimeren von aliphatischen alpha,beta-olefinischen Nitrilen in hohen Ausbeuten, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Lö sung von aliphatischem alpha,beta-olefinischem Nitril einer Elektrolyse unterwirft, indem man unter Bedin gungen, bei denen praktisch keine Polymerisation ein tritt, PATENT CLAIM A process for the preparation of hydrodimers of aliphatic alpha, beta-olefinic nitriles in high yields, characterized in that a solution of aliphatic alpha, beta-olefinic nitrile is subjected to electrolysis by subjecting it to conditions in which there is practically no polymerization kick, einen elektrischen Strom durch die mit einer Ka thode in Berührung stehende Lösung hindurchleitet und dabei das für die Hydrodimerisation des Nitrils erfor derliche Kathodenpotential erzeugt, wobei die Lösung Wasser, mehr als etwa 5 GewA Nitril und mindestens 5 GewA eines die Lösung leitend machenden Salzes enthält, worauf man die Dinitrile, welche die doppelte Anzahl der Kohlenstoffatome des Ausgangsnitrils auf weisen, gewinnt. UNTERANSPRÜCHE 1. conducts an electric current through the solution in contact with a cathode and thereby generates the cathode potential required for the hydrodimerization of the nitrile, the solution containing water, more than about 5 parts by weight of nitrile and at least 5 parts by weight of a salt that makes the solution conductive, whereupon the dinitriles, which have twice the number of carbon atoms of the starting nitrile, are obtained. SUBCLAIMS 1. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man Dinitril in einer Ausbeute von mehr als 50 % gewinnt. 2. Verfahren gemäss Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass man die Elektrolyse durch Rührung wirksamer gestaltet und bei einer Stromdichte von mehr als 10 Ampere/dm2 Kathodenoberfläche in einer Zelle durchführt, in welcher die Elektroden höchstens 12,7 mm voneinander entfernt sind. 3. Verfahren gemäss Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Elektrolyse durchgeführt wird, bis die Konversion zum Dinitril mehr als 50 % ausmacht. 4. Process according to patent claim, characterized in that dinitrile is obtained in a yield of more than 50%. 2. The method according to dependent claim 1, characterized in that the electrolysis is made more effective by stirring and carried out at a current density of more than 10 amperes / dm2 cathode surface in a cell in which the electrodes are at most 12.7 mm apart. 3. The method according to dependent claim 1, characterized in that the electrolysis is carried out until the conversion to dinitrile is more than 50%. 4th Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass die mittlere Nitrilkonzentration mehr als 15 GewA des Katholyten beträgt. 5. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das pH der Lösung im Bereich von etwa 6 bis 12 liegt. 6. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Salz zu einer Entladung der Kationen bei Kathodenpotentialen führt, welche wesent lich stärker negativ sind als dasjenige, bei welchem die Hydrodimerisation des Nitrils eintritt. 7. Method according to patent claim, characterized in that the mean nitrile concentration is more than 15 wtA of the catholyte. 5. The method according to claim, characterized in that the pH of the solution is in the range from about 6 to 12. 6. The method according to claim, characterized in that the salt leads to a discharge of the cations at cathode potentials, which wesent Lich are more negative than that at which the hydrodimerization of the nitrile occurs. 7th Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man eine geteilte Zelle verwendet, und dass der Katholyt daran gehindert wird, übermässig alkalisch zu werden, indem man Säure zugibt, um der durch die Ionenentladung an der Kathode sich ent wickelnden Alkalinität entgegenzuwirken. B. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Salzkonzentration mehr als 30 GewA des in der Lösung vorhandenen Salzes und Wassers beträgt. 9. Method according to claim, characterized in that a divided cell is used and that the catholyte is prevented from becoming excessively alkaline by adding acid in order to counteract the alkalinity developed by the ion discharge at the cathode. B. The method according to claim, characterized in that the salt concentration is more than 30 GewA of the salt and water present in the solution. 9. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man eine Kathode aus Blei verwen det. 10. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man als Nitril Acrylnitril verwendet. 11. Verfahren gemäss Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrodimerisation bei einem Kathodenpotential durchgeführt wird, welches nicht we niger negativ ist als -1,7 Volt. 12. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Polymerisations-Inhibitor ver wendet wird. 13. Process according to claim, characterized in that a cathode made of lead is used. 10. The method according to claim, characterized in that the nitrile used is acrylonitrile. 11. The method according to dependent claim 10, characterized in that the hydrodimerization is carried out at a cathode potential which is not less negative than -1.7 volts. 12. The method according to claim, characterized in that a polymerization inhibitor is used. 13. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der wässrige Elektrolyt als Salz ein Amin- oder Ammonium-Sulfonat oder ein Alkylsulfat enthält. 14. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Gewinnung des Hydrodimer- Produktes durch Extraktion mit einem Lösungsmittel für dieses erfolgt. 15. Method according to claim, characterized in that the aqueous electrolyte contains an amine or ammonium sulfonate or an alkyl sulfate as the salt. 14. The method according to claim, characterized in that the hydrodimer product is obtained by extraction with a solvent for this. 15th Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man Adiponitril in Ausbeuten von mehr als 50 % aus Acrylnitril herstellt, indem man eine Acrylnitril-Lösung einer Elektrolyse unterwirft bei Be dingungen, bei denen praktisch keine Polymerisation eintritt und unter Hindurchleitung eines elektrischen Stromes durch die genannte Lösung, welche mit einer Kathode in Berührung steht, deren überspannung nicht grösser ist als diejenige des Kupfers, Process according to claim, characterized in that adiponitrile is produced in yields of more than 50% from acrylonitrile by subjecting an acrylonitrile solution to electrolysis under conditions in which practically no polymerization occurs and while an electric current is passed through the said Solution which is in contact with a cathode whose overvoltage is not greater than that of copper, wobei man ein für die Hydrodimerisation des Acrylnitrils erforderliches Kathodenpotential erzeugt und wobei die Lösung Was ser mehr als 10 GewA Acrylnitril und ein Salz enthält, welches die Lösung leitend macht, dessen Anteil mehr als 30 Gew.% des gesamten in der Lösung vorhandenen Anteils an Salz und Wasser ausmacht und das zu einer Kationentladung führt bei einem Kathodenpotential, welches stärker negativ ist als dasjenige, bei welchem die Hydrodimerisation des Acrylnitrils eintritt, where a cathode potential required for the hydrodimerization of the acrylonitrile is generated and the solution contains more than 10 wtA of acrylonitrile and a salt which makes the solution conductive, the proportion of which is more than 30% by weight of the total amount of salt present in the solution and water and that leads to a cation discharge at a cathode potential which is more negative than that at which the hydrodimerization of the acrylonitrile occurs, worauf das Adiponitril in einer Ausbeute von mehr als 50 gewonnen wird. 16. Verfahren gemäss Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass man den Katholyten daran hin dert, übermässig alkalisch zu werden, indem man Säure zugibt, um der durch die Entladung der Ionen an der Kathode sich entwickelnden Alkalinität entgegenzuwir ken, und dadurch, dass die Temperatur des Katholyten im Bereich zwischen etwa 40 und etwa 60 C gehalten wird. 17. whereupon the adiponitrile is recovered in more than 50% yield. 16. The method according to dependent claim 15, characterized in that the catholyte is prevented from becoming excessively alkaline by adding acid in order to counteract the alkalinity developed by the discharge of the ions at the cathode, and in that the temperature of the catholyte is kept in the range between about 40 and about 60.degree. 17th Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Elektrolyse in einer durch ein Diaphragma geteilten Zelle durchgeführt wird, in wel cher der Katholyt eine Acrylnitril enthaltende Salzlö sung und der Anolyt eine Säurelösung ist, und das gebildete Adiponitril aus dem Katholyten gewonnen wird. Method according to claim, characterized in that the electrolysis is carried out in a cell divided by a diaphragm, in which the catholyte is an acrylonitrile-containing saline solution and the anolyte is an acid solution, and the adiponitrile formed is obtained from the catholyte.
CH1211862A 1960-12-12 1962-10-16 Process for the preparation of hydrodimers of olefinic nitriles CH433232A (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US7513060A 1960-12-12 1960-12-12
US7512360A 1960-12-12 1960-12-12
US14548261A 1961-10-16 1961-10-16
US14548061A 1961-10-16 1961-10-16
US189072A US3193477A (en) 1962-04-20 1962-04-20 Electrolytic hydrodimerization process and extraction procedure
US22874062A 1962-10-05 1962-10-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH433232A true CH433232A (en) 1967-04-15

Family

ID=31192518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH1211862A CH433232A (en) 1960-12-12 1962-10-16 Process for the preparation of hydrodimers of olefinic nitriles

Country Status (1)

Country Link
CH (1) CH433232A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1643693B2 (en) PROCESS FOR THE PREPARATION OF SEBACIC ACID DIMETHYLESTER BY ELECTROLYTIC CONDENSATION OF ADIPIC ACID MONOMETHYLESTER
DE2356657A1 (en) METHOD OF ELECTROLYTIC MONOCARBOXYLATION OF ACTIVATED OLEFINS
DE3420333C2 (en)
DE4221555A1 (en) Process for the preparation of perfluoropolyethers
DE2725211C2 (en) Process for the preparation of perfluoroalkanesulfonic acid fluorides
WO2009071478A1 (en) Method for reductively hydrodimerizing unsaturated organic compounds by means of a diamond electrode
AT257559B (en) Process for the preparation of hydrodimers of aliphatic, α, β-monoolefinically unsaturated compounds
CH433232A (en) Process for the preparation of hydrodimers of olefinic nitriles
DE1468378A1 (en) Process for the preparation of reductively coupled cyanobutadienes
DE1793568C (en)
DE1618066C3 (en) Process for the production of Ädipmsäurenitril by electrolytic dimerization of acrylonitrile
DE2812508C3 (en) Process for the preparation of N1N&#39;dialkyl-substituted tetrahydro-4,4&#39;bipyridylenes
DE1468230C3 (en) Process for the preparation of nitriles, alkyl or aryl esters of saturated aliphatic di- or tetracarboxylic acids
DE2547383A1 (en) (Para)-benzoquinone tetramethyl ketal prepn. - by anodic oxidn. of alkoxy-benzene derivs. in methanol contg. conductive salt
EP0019226B1 (en) Process for preparing n-(alpha-alkoxyethyl)-carboxylic acid amides
DE1768584A1 (en) Process for electrolytic hydrodimerization
EP0029995A1 (en) Process for the preparation of 4-tert.-butylbenzaldehyde
DE2403446C2 (en) Process for the preparation of hydrogenated indoles
DE1618838C3 (en)
DE1297091B (en) Process for the preparation of nitriles, alkyl or aryl esters of saturated aliphatic di- or tetracarboxylic acids
DE1618068C3 (en) Process for the electrolytic production of adipic acid dinitrile
DE1568054C3 (en) Process for the production of adipic acid dinitrile
EP0100498B1 (en) Process for the manufacture of dichlorolactic acid or the nitrile or the amide of dichlorolactic acid
DE1906292C3 (en) Process for the electrolytic treatment of alpha, beta-monoolefinic nitrites
DE166181C (en)