DE1668767B2 - Process for the hydrodimerization of acrylic acid derivatives - Google Patents
Process for the hydrodimerization of acrylic acid derivativesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Hydrodimerisation von Acrylsäurederivaten, ausgewählt unter Acrylnitril, substituiert oder nichtsubstituiert durch ein niederes Alkylradikal, und unter den niederen Alkylacrylaten, um die entsprechenden Derivate der Adipinsäure zu erhalten. Die erfindungsgemäß hergestellten Derivaie der Adipinsäure sind brauchbare Reaktanten bei der Herstellung von Fasern aus Polyamiden und im allgemeinen von Polyamidkunststoffen.The invention relates to the hydrodimerization of acrylic acid derivatives selected from Acrylonitrile, substituted or unsubstituted by a lower alkyl radical, and among the lower ones Alkyl acrylates to obtain the corresponding derivatives of adipic acid. The manufactured according to the invention Adipic acid derivatives are useful reactants in making fibers from polyamides and in general of polyamide plastics.
Die Hydrodimerisation von Derivafen der Acrylsäure ist bekannt. Man kann die bekannten oder bisher tatsächlich benutzten Verfahren in zwei Gruppen einteilen: The hydrodimerization of derivatives of acrylic acid is known. One can be the known or so far divide the procedures actually used into two groups:
a) elektrolytische Hydrodimerisation,a) electrolytic hydrodimerization,
b) Reduktion mittels eines Alkaliamalgams oder mitunter mittels eines Erdalkaiiamaigams.b) Reduction using an alkali amalgam or sometimes using an alkaline earth amalgam.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der zweiten Gruppe.The invention relates to a method of the second group.
Die bekannten Verfahren für die Hydrodimerisation der Acrylsäurederivate mittels eines Alkaliamalgams werden alle in wäßrigem Milieu ausgeführt, welches in Lösung die eine und/oder die andere der folgenden Verbindungen enthält: Dimethylsulfoxyd, Sulfonal, Formamid, Methylformamid, Dimethylformamid, Methylacetamid, Dimethylacetamid und verschiedene quaternäre Ammoniumsalze. Der Nachteil aller dieser bekannten Verfahren besteht darin, daß die Herstellung des wäßrigen Milieus die Verwendung von verhältnismäßig komplizierten Verbindungen in verhältnismäßig erhöhten Anteilen erfordert. Sogar in dem Falle, daß diese Verbindungen am Ende der Reaktion wiedergewonnen werden, bringt diese Wiedergewinnung immer einen gewissen Verlust mit sich. Überdies erfordert die Wiedergewinnung oft die wiederholte Destillation von Flüssigkeiten mit hohem Siedepunkt. Hiermit ist eine geringe Zersetzung dieser Verbindungen verbunden und infolgedessen die Bildung unerwünschter Verunreinigungen.The known processes for the hydrodimerization of acrylic acid derivatives by means of an alkali amalgam are all carried out in an aqueous medium, which in solution one and / or the other of the following Compounds contains: dimethyl sulfoxide, sulfonal, formamide, methylformamide, dimethylformamide, methylacetamide, Dimethylacetamide and various quaternary ammonium salts. The downside of all of this known method is that the preparation of the aqueous medium the use of proportionately requires complex compounds in relatively increased proportions. Even in the event that these compounds are recovered at the end of the reaction brings about this recovery always with some loss. Moreover, the recovery often requires it to be repeated Distillation of liquids with a high boiling point. This results in little decomposition of these compounds connected and, as a result, the formation of undesirable impurities.
Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß man Derivate der Acrylsäure mit einem Alkaliamalgam in ammoniakhaltigem Reaktionsmilieu hydrodimerisieren kann.The invention is based on the surprising finding that one derivatives of acrylic acid with a Alkali amalgam can hydrodimerize in an ammonia-containing reaction medium.
Die Erfindung besteht daher in einem Verfahren für die Hydrodimerisation von Acrylsäurederivaten, ausgewählt unter Acrylnitril, substituiert oder nichtsubstituiert durch ein niederes Alkylradikal, und unter den niederen Alkylacrylaten unter Verwendung eines Alka'iamalgams al·, Reduktionsmittel, und ist dadurch Gekennzeichnet, daß das Reaktionsmilieu Ammoniak enthält.The invention therefore consists in a process for the hydrodimerization of acrylic acid derivatives, selected under acrylonitrile, substituted or unsubstituted by a lower alkyl radical, and under the lower alkyl acrylates using an alka'iamalgam al ·, reducing agent, and is thereby It is indicated that the reaction medium contains ammonia.
Gemäß einer ersten Ausführungsweise ist das ammoniakalische Reaktionsmilieu wäßrig, und die relativen Anteile einerseits von Wasser und Ammoniak und andererseits von Acrylderivat werden in bestimmten Grenzen gehalten.According to a first embodiment, the ammoniacal reaction medium is aqueous, and the relative proportions on the one hand of water and ammonia and on the other hand of acrylic derivative are in certain Limits kept.
Diese Ausführungsweise besteht also in einem Verfahren für die Hydrodimersiation von Acryisüurederivaten unter Verwendung eines AlkaUamalgams als Reduktionsmittel, und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsmilieu wäßriges Ammoniak ist, worin das Verhältnis Ammoniak zu Wasser zwischen 15:1 und 0,3 : I, vorzugsweise zwischen 3 : 1 und I : ! liegt, und daß der Anteil des Acrylsäurederivats in dem Reaktionsmilieu zwischen 2 und 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 5 und 10 Gewichtsprozent liegt.This embodiment therefore consists in a process for the hydrodimerization of acrylic acid derivatives using an AlkaUamalgam as reducing agent, and is characterized in that the reaction medium is aqueous ammonia, in which the ratio of ammonia to water is between 15: 1 and 0.3: I, preferably between 3: 1 and I:! is, and that the proportion of the acrylic acid derivative in the Reaction medium is between 2 and 30 percent by weight, preferably between 5 and 10 percent by weight.
Die" Arbeitstemperatur liegt zwischen —40 undThe "working temperature is between -40 and
• 30 C. Wenn man die Temperatur zwischen —40 und -10 C aufrechterhält, kann man grundsätzlich offene Behälter verwenden und unter atmosphärischen, Druck arbeiten. Dagegen sind bei einer höheren Temperatur geschlossene Behälter zu benutzen.• 30 C. If you keep the temperature between -40 and -10 C, you can basically open Use container and work under atmospheric pressure. On the other hand are at a higher Use temperature closed containers.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das ammoniakalische Reaktionsmilieu wasserfrei und besteht aus flüssigem Ammoniak, worin man ein Ammonium- oder Aminsalz auflöst.According to another embodiment of the invention, the ammoniacal reaction medium is anhydrous and consists of liquid ammonia, in which an ammonium or amine salt is dissolved.
In der Praxis eignen sich alle Salze von Ammonium und Aminen für diese Ausführungsform. Jedoch werden die einfachen anorganischen Ammoniumsalze, insbesondere das Ammoniumchlorid und -sulfat bevorzugt, wenn man in technischem Ausmaß nach dieser Ausführungsform arbeitet. Außerdem wurde festgestellt, daß die Verwendung eines Ammoniumsalzes, beispielsweise des Chlorids, die Bildung einer kleineren Menge eines Propionsäurederivates(als Nebenprodukt) mit sich bringt als die Verwendung eines Aminsalzes, beispielsweise des. Triälhylaminchlorhydrats.In practice, all salts of ammonium and amines are suitable for this embodiment. However will the simple inorganic ammonium salts, especially the ammonium chloride and sulfate preferred, if one works on a technical scale according to this embodiment. It was also found that the use of an ammonium salt, for example the chloride, the formation of a smaller one Amount of a propionic acid derivative (as a by-product) entails than the use of an amine salt, for example triethylamine chlorohydrate.
Die Verwendung von flüssigem Ammoniak bietet große technische Vorteile, denn es genügt, am Ende der Reaktion das Reaktionsmilieu verdampfen zu lassen. Der Rückstand enthält die Reaktionsprodukte und ein wenig an nicht umgesetzten Ausgangsprodukttn in Mischung mit einer Ablagerung festen Salzes, welche man mechanisch beseitigen kann. Es ist augenscheinlich, daß man dabei bei einer ausreichend niedrigen Temperatur arbeiten muß, damit eine Verdampfung des Ammoniaks praktisch nicht während der Reaktion stattfindet. Da der Verdampfungspunkt des Ammoniaks bei atmosphärischem Druck —35 C ist, zieht man vor, bei einer Temperatur in der Nähe von —30 C zu arbeiten. Man kann selbstverständlich das verdampfte Ammoniak wiedergewinnen.The use of liquid ammonia offers great technical advantages because it suffices in the end allow the reaction to evaporate the reaction medium. The residue contains the reaction products and a little unreacted raw materials mixed with a deposit of solid salt, which can be removed mechanically. It is evident that one is doing this at a sufficiently low Temperature must work so that an evaporation of the ammonia practically not during the reaction takes place. Since the vaporization point of ammonia at atmospheric pressure -35 C it is preferred to work at a temperature close to -30C. Of course you can recover the vaporized ammonia.
Diese Ausführungsform erfordert infolgedessen die Verwendung einer einfacheren und kompakteren Apparatur als das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsweise. This embodiment consequently requires the use of a simpler and more compact one Apparatus as the method according to the first embodiment.
Bekanntlich verläuft die Hydrodimerisation der Acrylderivate im allgemeinen gleichzeitig mit einer Hydrogenierung des Monomers. Es wurde gefunden, daß beim Arbeiten nach der Erfindung diese begleitende Reaktion gering ist, und daß die Menge an hydrogenisiertem Monomer, berechnet in Bezug auf die Menge des eingesetzten Acrylderivats im allgemeinen 25% nicht überschreitet, und in den meisten Fällen ist diese Menge sogar weniger als 25%.It is known that the hydrodimerization of the acrylic derivatives generally takes place simultaneously with one Hydrogenation of the monomer. It has been found that when working according to the invention this accompanying Reaction is low, and that the amount of hydrogenated monomer, calculated in relation to the The amount of acrylic derivative used generally does not exceed 25%, and in most cases this amount is even less than 25%.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den großen Vorteil, ein wirtschaftliches Reaktionsmilieu unter fcrzielung befriedigender Ausbeuten einzusetzen.The inventive method offers the great advantage of having an economical reaction medium to achieve satisfactory yields.
Fin anderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß eine Kontrolle des pH nicht mehr notwendig und daß der Zusatz eines neutralisierenden Mitteis überflüssig =st. Das Reaktionsmilieu is! ja alkalisch von Anfang der Reaktion an, und die zusätzliche Menge an während der Reaktion gebildetem freien Alkali ist unbedeutend. *~Another advantage of the method according to the invention is that control of the pH is not possible more necessary and that the addition of a neutralizing agent is superfluous = st. The reaction medium is! yes alkaline from the beginning of the reaction, and the additional amount formed during the reaction free alkali is insignificant. * ~
Unter den Alkaliamalgamen, welche man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwenden kann, werden die Amalgame von Natrium und Kalium bevorzugt, weil sie am leichtesten verfügbar sind. Die Konzentration des Alkalimetalls im Amalgam ist nicht wesentlich und kann in weiten Grenzen schwanken. Vorzugsweise liegt sie zwischen 0,01 und 0,5 Gewichtsprozent. Among the alkali amalgams which can be used in the method according to the invention are the amalgams of sodium and potassium are preferred because they are the most readily available. The concentration of the alkali metal in the amalgam is not essential and can vary within wide limits. It is preferably between 0.01 and 0.5 percent by weight.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie ru beschränken. 'The following examples illustrate the invention without limiting ru. '
Man kühlt eine Lösung von 10 g Acrylnitril und von 90 g Ammoniak in 30 g Wasser auf —30 C in einem Iv>propanol-Trockeneisbad ab. In einem andere« Behälter kühlt man 2 kg Natriumamalgam (enthaltend 0.3 Gewichtsprozent Natrium) auf die gleiche Temperatur ab. Man gießt die Lösung über das Amalgam unter Aufrechterhalten der Temperatur auf —30 C, und man rührt schwach während 5 Minuten. Man trennt das Amalgam ab, destilliert das Ammoniak ab. verdünnt die Lösung mit Wasser und extrahiert mit Methylenchlorid. Der Methylenchloridextrakt enthält das Reaklionsprodukt. Die chromatographische Analyse in Gasphase zeigt an, daß das Produkt aus 85';,, Adiponitril und 5% Propionitril besteht, berechnet in Bezug auf das eingesetzte Acrylnitril.A solution of 10 g of acrylonitrile and 90 g of ammonia in 30 g of water is cooled to -30 ° C. in one Iv> propanol dry ice bath. In another « The container is cooled to 2 kg of sodium amalgam (containing 0.3 percent by weight of sodium) to the same temperature away. The solution is poured over the amalgam while maintaining the temperature at -30 C, and stir gently for 5 minutes. The amalgam is separated off and the ammonia is distilled off. dilute the solution with water and extract with methylene chloride. The methylene chloride extract contains the reaction product. Gas chromatographic analysis indicates that the product of 85 '; ,, Adiponitrile and 5% propionitrile, calculated in relation to the acrylonitrile used.
Der Überführungsgrad des Natriums, bezogen auf Adiponitril und Pripionitril ist 92°/„. The degree of conversion of sodium, based on adiponitrile and pripionitrile, is 92% .
Man gewinnt das Adiponitril und das Propionitril getrennt aus der Lösung in Methylenchlorid durch fraktionierte Destillation. Das Methylenchlorid und das Propionitril destillieren unter atmosphärisciicm Druck. Anschließend destilliert man das Adiponitril unter verringertem Druck ab. Siedepunkt 182 C/ 20 mm Hg.The adiponitrile and the propionitrile are obtained separately from the solution in methylene chloride fractional distillation. The methylene chloride and propionitrile distill under atmospheric conditions Pressure. The adiponitrile is then distilled off under reduced pressure. Boiling point 182 C / 20 mm Hg.
Man behandelt eine Lösung von 10 g Acrylnitril und 100 g Ammoniak in 50 g Wasser mit Natriumamalgam
bei —20 C, wie in Beispiel I beschrieben. Das erhaltene Produkt besteht aus 72% Adiponitril und I i %
Propionilril, berechnet in Bezug auf das eingesetzte Acrylnitril, und bestimmt wie in Beispiel 1.
Der Überführungsgrad des Natriums ist 89°,',. Die Gewinnung des Produkts unter Ausgehen von
der Lösung in Methylenchlorid erfolgt wie in Beispiel I.A solution of 10 g of acrylonitrile and 100 g of ammonia in 50 g of water is treated with sodium amalgam at -20.degree. C., as described in Example I. The product obtained consists of 72% adiponitrile and 11% propionilril, calculated in relation to the acrylonitrile used, and determined as in Example 1.
The degree of conversion of sodium is 89%. The product is obtained starting from the solution in methylene chloride as in Example I.
Man führt 2,5 kg Natriumamalgam (enthaltend 0,3 Gewichtsprozent Natrium) in einen Behälter mit dicken Wänden und 10 g Acrylnitril und 50 g Wasser in einen anderen Behälter ein, der mit dem ersten verbunden ist. Man schließt den zweiten Behälter an ein Evakuierungssystem und gleichfalls mittels eines Steuerventils an eine Ammoniakquelle an. Man kühlt den das Acrylnitril und Wasser enthaltenden Behälter in flüssiger Luft ab und evakuiert. Man öffnet das Steuerventil, welches zur Ammoniakquelle führt, und man destilliert 50 g Ammoniak in den kalten Behälter hinein. Man macht den Behälter dicht und trennt ihn vom Evakuierungssysiem und der Ammoniakquelle ab. Man führt die zwei Behälter in ein Bad aus Eis ein und mischt ihren Inhalt, wenn die Temperatur 0 C in jedem Behälter erreicht. Man läßt die Reaktion sich fortsetzen während 5 Minuten unter schwachem Rühren. Man fährt fort und bestimmt die Ergebnisse wie in Beispiel 1. Das Produkt besteht aus 50% Adiponitril und 21 % Propionitril, berechnet in Bezug auf das eingesetzte Acrylnitril.2.5 kg of sodium amalgam (containing 0.3 percent by weight of sodium) are placed in a container thick walls and 10 g of acrylonitrile and 50 g of water in another container, the one with the first connected is. The second container is connected to an evacuation system and also by means of one Control valve to a source of ammonia. The container containing the acrylonitrile and water is cooled in liquid air and evacuated. You open the control valve, which leads to the ammonia source, and 50 g of ammonia are distilled into the cold container. The container is sealed and separated from the evacuation system and the ammonia source. The two containers are placed in an ice bath and mixes its contents when the temperature reaches 0C in each container. Leave the reaction continue for 5 minutes with gentle stirring. You go ahead and determine the results as in Example 1. The product consists of 50% adiponitrile and 21% propionitrile, calculated in relation to the acrylonitrile used.
Man läßt sich umsetzen eine Lösung von 10 g 1-MethylacryInitril und 90 g Ammoniak in 30 g Wasser während 15 Minuten mit 2 kg Natriumamalgam, enthaltend 0,3 Gewichtsprozent Natrium. Man trennt das Amalgam ab, extrahiert eine Probe mit Methylenchlorid und analysiert chromatographisch in Gasphase. Dies zeigt an, daß das Produkt 70% Dimethyladiponitri! und 10% Isobutylnitril enthält, berechnet in Bezug auf das eingesetzte 1-methylacrylnitril.A solution of 10 g of 1-methyl acrylonitrile and 90 g of ammonia in 30 g of water can be reacted for 15 minutes with 2 kg of sodium amalgam containing 0.3 percent by weight sodium. One separates remove the amalgam, extract a sample with methylene chloride and analyze it by chromatography in the gas phase. This indicates that the product is 70% dimethyladiponitrile! and contains 10% isobutyl nitrile, calculated in relation to the 1-methylacrylonitrile used.
Man trennt das Amalgam ab, beseitigt das Ammoniak aus der wäßrigen Lösung des Reaktionsmilieus durch Destillation und extrahiert den Rückstand mit Methylenchlorid. Man gewinnt die Produkte aus dem Eixtrakt durch eine fraktionierte Destillation. Siedepunkt des Dimethyladiponitrils: 110 C/l mm Hg.The amalgam is separated off and the ammonia is eliminated from the aqueous solution of the reaction medium by distillation and extract the residue with methylene chloride. You win the products out the egg tract through fractional distillation. Boiling point of dimethyladiponitrile: 110 C / l mm Hg.
Man läßt sich umsetzen eine Lösung von 10 g Acrylnitril und 100 g Ammoniak in 30 g Wasser mit 2,5 kg Kaliumamalgam (enthaltend 0,5 Gewichtsprozent Kalium). Man fährt fort wie in Beispiel 1 beschrieben. Das Produkt besteht aus 83% Adiponitril und 5% Propionitril, berechnet in Bezug auf das eingesetzte Acrylnitril.A solution of 10 g of acrylonitrile and 100 g of ammonia in 30 g of water with 2.5 kg can be reacted Potassium amalgam (containing 0.5 percent by weight potassium). The procedure described in Example 1 is continued. The product consists of 83% adiponitrile and 5% propionitrile, calculated in relation to that used Acrylonitrile.
Der Überführungsgrad des Kaliums ist 87",,.The degree of potassium conversion is 87 "".
In einem Kältebad hält man auf —30 C einen Behälter mit drei Hälsen und einem Fassungsvermögen von 500 ml, versehen mit einem Rührer aus »TEFLON« einem Retrogradateur (1 cold finger) und einem Trichter mit Hahn, ausgerüstet mit einem Kühlmittel.A container is kept at -30 ° C in a cold bath with three necks and a capacity of 500 ml, equipped with a stirrer made of »TEFLON« a retrogradateur (1 cold finger) and a funnel with a tap, equipped with a coolant.
Man führt in diesen Behälter eine Lösung von 10 g Acrylnitril und 11 g Ammoniumchlorid in 200 ml flüssigem Ammoniak ein. Man kühlt 2 kg Natriumamalgam (enthaltend 0,3 Gewichtsprozent Natrium) auf —30 C in dem Trichter ab und läßt das Amalgam tropfenweise unter schwachem Rühren und unter Aufrechterhalten der Reaktionstemperatur auf —30 C in den Behälter fallen. Man trennt dann das erschöpfte Amalgam aus der Reaktionsmischung ab und unterwirft diese einer fraktionierten Destillation unter atmosphärischem Druck. Das Ammoniak destilliert zuerst ab und anschließend das Propionilril. Am Ende destilliert das Adiponitril unter verringertem Druck (I82C/20 mm Hg).A solution of 10 g of acrylonitrile and 11 g of ammonium chloride in 200 ml is introduced into this container liquid ammonia. 2 kg of sodium amalgam (containing 0.3 percent by weight sodium) are cooled to -30 C in the funnel and leave the amalgam dropwise with gentle stirring and while maintaining the reaction temperature at -30 C in drop the container. The exhausted amalgam is then separated from the reaction mixture and subjected this a fractional distillation under atmospheric pressure. The ammonia distills first off and then the propionilril. At the end the adiponitrile distills under reduced pressure (I82C / 20 mm Hg).
Das erhaltene Produkt besteht aus 9 g Adiponitril und 0,5 g Propionitril, und die Ausbeuten erhöhen sich auf 90% Adiponitril und 5% Propionitril, berechnet in Bezug auf das Gewicht des eingesetzten Acrylnitrils. Der Überführungsgrad des Natriums, bezogen auf das Adiponitril und Propionitril, ist 90%.The product obtained consists of 9 g of adiponitrile and 0.5 g of propionitrile, and the yields increase based on 90% adiponitrile and 5% propionitrile, calculated in relation to the weight of the acrylonitrile used. The degree of conversion of sodium, based on the adiponitrile and propionitrile, is 90%.
Man behandelt eine Lösung von 10 g Acrylnitril und 30 g Trimethylaminchlorhydrai in 200 ml flüssigem Ammoniak mit Natriumamalgam, wie in Beipsiei 6 beschrieben. Man trennt die Produkte wie in Beispiel 6 ab. Die Ausbeuten belaufen sich auf 85% Adiponitril und 9% Propionitril. berechnet in Bezug auf das Gewicht des eingesetzten Acrylnitrils. Der Überführungsgrad des Natriums ist 95%. A solution of 10 g of acrylonitrile and 30 g of trimethylamine chlorohydrate in 200 ml of liquid is treated Ammonia with sodium amalgam, as described in Beipsiei 6. The products are separated as in Example 6 away. The yields are 85% adiponitrile and 9% propionitrile. calculated in terms of weight of the acrylonitrile used. The degree of conversion of sodium is 95%.
Man läßt sich umsetzen eine Mischung von 10 g Äthylacrylat, 6 g Ammoniumchlorid und 200 mlA mixture of 10 g of ethyl acrylate, 6 g of ammonium chloride and 200 ml can be reacted
flüssigem Ammoniak mit Natriumamalgam in derselben Weise, wie in Beispiel 6 beschrieben. Man trennt die Produkte wie in Beispiel 6 ab. Die Ausbeuten belaufen sich auf 72% Diäthyladipat und 6% Äthylpropionat, berechnet in Bezug auf das eingesetzteliquid ammonia with sodium amalgam in the same manner as described in Example 6. Man separates the products as in Example 6. The yields are 72% diethyl adipate and 6% ethyl propionate, calculated in relation to the used
ίο Äthylacrylat. Der Überführungsgrad des Natriums ist 94%.ίο ethyl acrylate. Degree of transfer of sodium is 94%.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |