DE1159445B - Verfahren zur Umalkylierung von Aluminiumtrialkylen - Google Patents

Verfahren zur Umalkylierung von Aluminiumtrialkylen

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DE1159445B
DE1159445B DEG25581A DEG0025581A DE1159445B DE 1159445 B DE1159445 B DE 1159445B DE G25581 A DEG25581 A DE G25581A DE G0025581 A DEG0025581 A DE G0025581A DE 1159445 B DE1159445 B DE 1159445B
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aluminum
olefin
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transalkylation
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DEG25581A
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English (en)
Inventor
William Louis Walsh
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Goodrich Gulf Chemicals Inc
Original Assignee
Goodrich Gulf Chemicals Inc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • C07F5/06Aluminium compounds
    • C07F5/061Aluminium compounds with C-aluminium linkage
    • C07F5/062Al linked exclusively to C

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umalkylierung von Aluminiumtrialkylen.
Aluminiumtrialkyle können mit einem Olefin umgesetzt werden, wobei ein anderes Trialkylaluminium entsteht, das aus dem Olefin entstandene Alkylreste enthält. Unglücklicherweise besteht bei der Umsetzung des Trialkylalumiums mit dem Olefin die Tendenz, daß das Olefin an einen Olefinrest gebunden wird, der bereits den ursprünglichen Alkylrest des Trialkylaluminiums ersetzt hat. Wenn die entstandene Verbindung anschließend weiteren Umsetzungen unterworfen wird, werden Dimere von Kohlenwasserstoffen, z. B. höhere Olefine, und kleinere Mengen anderer Verbindungen, wie Alkohole und primäre Alkylchloride, gebildet. Die Bildung solcher Dimerer setzt die entstehende Menge an erwünschtem Produkt herab und erfordert eine weitere Trennstufe, um das gewünschte Produkt zu erhalten.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Umalkylierung von Trialkylaluminiumverbindungen, bei dem die Bildung von Dimeren verhindert wird.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Umalkylierung von Aluminiumtrialkylen mit Olefinen vorgeschlagen, das darin besteht, daß Aluminiumtrialkyle mit Olefinen in der Weise umgesetzt werden, daß die Konzentration der letzteren in den Aluminiumtrialkylen während der Reaktionszeit weniger als 6 Gewichtsprozent, insbesondere weniger als 3 Gewichtsproeznt beträgt.
Die Aluminiumtrialkyle, die bei der Umsetzung mit dem Olefin verwendet werden können, werden durch die folgende Formel wiedergegeben:
R3Al
worin R ein Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 35 Kohlen-Stoffatomen im Molekül, bevorzugt 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, ζ. B. Alkyl, Aryl, Alkaryl, Aralkyl, Cycloalkyl, Alkenyl, Aralkenyl oder Cycloalkenyl, mit gerader oder verzweigter Kette ist. Beispiele hierfür sind Triäthylaluminium, Tripropylaluminium, Triisobutylaluminium, Trihexylaluminium, Triheptylaluminium, Trioctylaluminium, Tridecylaluminium, Trihexadecylaluminium, Trioctadecylaluminium, Trieicosylaluminium, Tritetracosylaluminium, Trihexacosylaluminium und Trioctacosylaluminium.
Olefine mit 2 bis 40 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 2 bis 30 Kohlenstoffatomen, im Molekül können bei der Umsetzung mit dem Aluminiumtrialkyl verwendet werden. «-Olefine, die 1 bis 30 Kohlenstoffatome mehr als der Alkylrest des ursprünglichen Aluminiumtri- so alkyls haben, werden besonders bevorzugt. Beispiele für Olefine, die bei dem vorliegenden Verfahren ver-Verf ahren zur Umalkylierung
von Aluminiumtrialkylen
Anmelder:
Goodrich-Gulf Chemicals, Inc.,
Cleveland, Ohio (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,
Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 5. Dezember 1957 (Nr. 700 908)
William Louis Walsh, Glenshaw, Pa. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
wendet werden können, sind Äthylen, Propylen, Buten-1, Buten-2, Hexen-1, Hexen-2, Octen-1, Octen-2, 2-Äthylhexen-l, Decen-1, Decen-2, Dodecen-1, Dodecen-2, Tetradecen-1, Tetradecen-2, Octadecen-1, Octadecen-2, Eicosen-1, Eicosen-2, Docosen-1, Docosen-2, Tetracosen-1, Tetracosen-2, Heptacosen-1, Octacosen-1, Octacosen-2, 2-Äthyldodecen-l, 2-Äthyleicosen-1, 4-Hexacosen-l, Cyclohexen, Vinylcyclohexen, 1-Vinyl-1-cyclopenten und Styrol.
Wenn es auch keine theoretische untere Grenze für die Menge des Olefins gibt, sofern überhaupt noch etwas Olefin zur Umsetzung mit dem Trialkylaluminium zugegen ist, sollte doch aus praktischen Gründen bevorzugt mindestens etwa 0,01 Gewichtsprozent Olefin während der Reaktionszeit zugegen sein. Zur Angabe der erforderlichen Konzentration des Olefins wird die Gesamtmenge an Trialkylaluminium und umalkyliertem Produkt zugrunde gelegt.
Obwohl die während der ganzen Reaktionszeit vorhandene Menge Olefin zur Verhinderung der Bildung von Dimeren wesentlich ist, muß besonders beim Abbrechen der Reaktion, sobald die Umalkylierung praktisch beendet ist, äußerst sorgfältig verfahren werden. Dies ist notwendig, weil eine weitere Verweilzeit zur Bildung von etwas Dimerem führt, selbst wenn die Konzentration des Olefins in den angegebenen Grenzen liegt. Der Endpunkt der Reaktion wird bestimmt, wenn die Differenz zwischen der zugesetzten Menge Olefin und der als Abgas aufgefangenen der theoretisch für die Umalkylierung erforderlichen Menge entspricht. Demgemäß sollte
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die Reaktionszeit mindestens etwa 0,1 Stunde, aber nicht mehr als etwa 30 Stunden, bevorzugt etwa 1 bis 10 Stunden betragen.
Um die Umsetzung zu erleichtern und die Konzentration an Olefin innerhalb der gewünschten Grenzen zu halten, befindet sich während der Umsetzung bevorzugt das Trialkylaluminium in flüssiger und das Olefin in der Dampfphase, obgleich das Olefin ursprünglich in flüssiger Phase zugesetzt worden sein kann. Der Vorteil dieser Arbeitsweise liegt darin, daß das Olefin leicht durch das Trialkylaluminium geleitet werden und das unumgesetzte oder überschüssige Olefin leicht ununterbrochen aus der Reaktionszone in Gasform abgeführt werden kann. Daher sind Temperatur und Druck außerordentlich wichtig, und es müssen die Temperaturen und Drücke nicht nur unter dem Gesichtspunkt beachtet werden, daß sie eine befriedigerde Umsetzung herbeiführen und die Bildung von Polymerisations-, Zersetzungsoder Abbauprodukten hintanhalten, sondern auch, wie sie dazu beitragen, das Trialkylaluminium in flüssiger und das damit umzusetzende Olefin in Gasform zu halten. Die Temperatur muß hierfür zwischen Ound 300° C, bevorzugt zwischen etwa 70 und 25O0C und der Druck zwischen 1 Torr und 70 kg/cm2, bevorzugt zwischen etwa 20 Torr und etwa 35 kg/cm2, liegen. Besonders bevorzugt wird ein Druck zwischen etwa 100 Torr und 7 kg/cm2.
Die Erfindung wird ferner in Verbindung mit der Zeichnung erläutert, die eine bevorzugte Ausführungsform darstellt.
Um die Beschreibung des Verfahrens zu vereinfachen, wird in der Zeichnung als Trialkylaluminium Triisobutylaluminium und als damit umgesetztes Olefin Octen-1 gewählt. Selbstverständlich können andere Aluminiumtrialkyle und Olefine an Stelle von Triisobutylaluminium bzw. Octen-1 bei gleich wirkungsvollen Ergebnissen verwendet werden. Das Olefin, Octen-1, wird aus dem Speicher 2 durch Leitung 4 in den Reaktor 6 geleitet, der das Triisobutylaluminium in flüssiger Phase enthält. Der Reaktor 6 wird unter einem Vakuum von 26 bis 27 Torr gehalten, so daß das Octen-1, das in dem Speicher 2 in flüssiger Phase vorliegt, unmittelbar nach dem Verlassen von Leitung 4 und dem Eindringen in den Reaktor 6 in den Dampfzustand übergeht und somit durch das Trialkylaluminium nach oben steigt. Die Temperatur wird bei 88 bis 133°C gehalten. Eine Verweilzeit von 6,5 Stunden wird angewendet. Unter diesen Bedingungen reagiert das Octen-1 mit dem Triisobutylaluminium, und es werden Trioctylaluminium und Isobutylen gebildet. Um die Bildung von Octen-1 -Dimeren zu verhindern, wird die Konzentration des Octens-1 in der Reaktionszone 6 während der ganzen Reaktionszeit bei etwa 1 % gehalten. Dies geschieht im vorliegenden Fall durch Regelung der Fließgeschwindigkeit von Octen-1 in die Reaktionszone und durch Abziehenvonunumgesetztem Octen-1 aus der Reaktionszene durch Leitung 8. Die Dämpfe von Octen-1 und Isobutylen, die bei der Umsetzung entstehen, werden am Kopf der Leitung 8 abgeführt und in den Kühler 10 geleitet, wo mit geeigneten Mitteln eine Temperatur von 0°C und ein Druck von 26 bis 27 Torr aufrechterhalten wird. Unter diesen Bedingungen wird Octen-1 kondensiert und aus dem System durch Leitung 12 abgezogen. Der Rest des gasförmigen Gemisches wird danach durch Leitung 14 in den Kühler 16 geleitet, der bei -7O0C und 26 bis 27 Torr gehalten wird. Gegebenenfalls kann das unumgesetzte Octen-1 in den Speicher 2 zurückgeleitet werden. Das Isobutylen wird auf diese Weise kondensiert und aus dem System durch Leitung 18 abgenommen. Der Rest des gasförmigen Gemisches, der aus kleinen Mengen Wasserstoff usw. besteht, wird durch Leitung 20 aus dem System abgezogen. Unter diesen Bedingungen wird Triisobutylaluminium wirksam umalkyliert und eine Dimerisierung von Octen-1 verhindert. Das Produkt wird aus der Reaktionszone durch die Ventilleitung 22 abgenommen.
Die erhaltene umalkylierte Aluminiumverbindung kann als Katalysator zum Polymerisieren von Olefinen, wie Äthylen, verwendet oder auch zu Kohlenwasserstoffen hydrolysiert, oxydiert und anschließend zu Alkoholen hydrolysiert sowie zur Herstellung primärer Alkylchloride chloriert werden.
Zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung wurde Octen-1 mit Triisobutylaluminium unter verschiedenen Bedingungen umgesetzt. Bei einem der Versuche wurde das Olefin mit dem Aluminiumtrialkyl bei Atmosphärendruck ohne Regelung der Konzentration des Olefins umgesetzt, während bei den übrigen Versuchen die Konzentration des Olefins während der gesamten Reaktionszeit sorgfältig geregelt wurde. Die erhaltenen Werte sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:
Versuch
2
Temperatur (0C)
Druck
Reaktionszeit in Stunden
Ausgangssubstanzen
A) Triisobutylaluminium (g)
B) Octen-1 (g)
Durchschnittliche Konzentration an Octen-1 in Gewichtsprozent
Erhaltenes Produkt
A. Gesamtprodukt (g)
B. Unumgesetztes Octen-1 (g)
C. Verbrauchtes Octen-1 (g)
D. Theoretisch erforderliche Menge an Octen-1 (g) • E. Entwickeltes Isobuten (g)
F. Theoretisch zu erwartende Menge an Isobutylen (g)
100 bis 122 81 bis 127
Atmosphärendruck ! 28 bis 37 Torr
13 16
131
433,5
20,6
293
167
266,5
212
92,5
111
72
436
135
311
125
125
88 bis 133
26 bis 27 Torr
6,5
91
360
156
206
154
154,5
67
72,5
Bei Versuch 1 wurde das unumgesetzte Octen-1 kondensiert und in die Reaktionszone zurückgeführt, während bei den Versuchen 2 und 3 das unumgesetzte Octen-1 ununterbrochen während der gesamten Reaktionszeit entfernt wurde, um die gewünschte Konzentration aufrechtzuerhalten. Die Konzentration des Octen-1 wurde auf die Gesamtmenge an Triisobutylaluminium und umalkyliertem Produkt bezogen. Octen-1 wurde während der gesamten Reaktionszeit ununterbrochen zugeführt.
Aus den Werten in der Tabelle ist ersichtlich, daß bei Versuch 1, wo die Konzentration des Olefins nicht geregelt wurde, mehr als die theoretische Menge an Olefin verbraucht wurde, woran eine Dimerisierung zu erkennen ist. Bei den Versuchen 2 und 3, wo die Konzentration des Olefins jederzeit genau innerhalb der gewünschten Grenzen gehalten worden war, ist die verbrauchte Menge Octen-1 gerade die theoretisch erforderliche.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Umalkylierung von Aluminiumtrialkylen mit Olefinen, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminiumtrialkyle mit Olefinen in der Weise umgesetzt werden, daß die Konzentration der letzteren in den Aluminiumtrialkylen während der Reaktionszeit weniger als 6 Gewichtsprozent, insbesondere weniger als 3 Gewichtsprozent, beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Reaktion die Aluminiumtrialkylverbindung in der flüssigen Phase und das Olefin in der Dampfphase vorliegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Triisobutylaluminium mit Octen-1 zur Umsetzung gebracht wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Patentschrift Nr. 14 133 des Amtes für Erfindungsund Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DEG25581A 1957-12-05 1958-10-27 Verfahren zur Umalkylierung von Aluminiumtrialkylen Pending DE1159445B (de)

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