DE2512839A1 - Verfahren zur hydrocyanierung von olefinisch ungesaettigten verbindungen - Google Patents
Verfahren zur hydrocyanierung von olefinisch ungesaettigten verbindungenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein katalytisches Verfahren zur Addition von Cyanwasserstoff an Olefine.
Die US-Patentschriften 3 579 560, 3 655 723 und 3 775 461 zeigen Hydrocyanierungen von Olefinen unter Verwendung von Kobaltverbin
dungen als Katalysatoren, in welchen das Kobalt eine Wertigkeit von 0,25-1,75 hat. Diese Katalysatoren werden entweder durch Behandlung
einer üblichen Kobaltverbindung, in welcher das Kobalt
eine Wertigkeit von -1 hat, wie z.B.
mit einem Oxidationsmittel, wie FeCl., oder CoCIp, oder durch Behandlung
einer Kobaltverbindung, in welcher das Kobalt ein Salz eines +2 oder +3 wertigen Komplexes ist, mit einem Reduktionsmittel
erhalten. I1Ur diese Katalysatoren wird die Verwendung von
Lewis-Säure-Beschleunigern vorgeschlagen.-
Es wurde nun ein Verfahren zum Hydrocyaniden von Olefinen gefunden,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man
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1) eine olefinisch ungesättigte Verbindung mit 2-20 Kohlenstoff
atomen,
2) Cyanwasserstoff,
3) 0,0002-0,5 Mol pro Mol Olefin einer Kobaltverbindung mit Ligandenkomplexbindung
der Formeln
in welchen
(a) die Substituenten Y, die gleich oder verschieden sein können, für Phenyl oder eine mit niedrig Alkyl, niedrig Alkoxy,
niedrig Alkylcarbonyl, Nitril oder Phenyl substituierte Phenyl™
gruppe stehen;
jeweils
(b) L, das/gleich oder verschieden sein kann, für einen Liganden
der Formel R (CN) steht, in welchem η einen Wert von 1 oder 2 hat und, wenn η = 1- ist, R für eine Hydro carbylgruppe mit
1-18 Kohlenstoffatomen, wie Alkyl, Alkenyl, Aryl oder Alkaryl steht, und, wenn η = 2 ist, R eine Hydrocarbylengruppe mit
1-18 Kohlenstoffatomen, wie Alkylen, Alkenylen, Arylen oder
Alkarylen, bedeutet,
(c) χ eine Zahl mit einem Wert von 0 bis 2 ist; und
(d) die Substituenten R, die gleich oder verschieden sein können, für Wasserstoff oder niedrig Alkyl stehen, und
4) einen nicht-oxidierenden Lewis-Säure-Beschleuniger in einem
Mol-Verhältnis von Beschleuniger zu Kobaltverbindung von 1:16 bis 20:1
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in Abwesenheit eines Oxidationsmittels für die Kobaltverbindung zusammen mischt und die Beaktion bei einer Temperatur von etwa
-25° bis 2000C. stattfinden läßt.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man
1) ein Olefin
2) Cyanwasserstoff
3) eine Kobaltverbindung mit Ligandenkoraplexbindung und
A) einen nicht-oxidierenden Lewis-Säure-Beschleuniger
zusammen mischt.
Die hier verwendete Bezeichnung "Mischen" bedeutet die Zugabe der Bestandteile und umfaßt auch ein getrennten Vor-Mischen derselben.
Beim erfindungsgemäßen Arbeiten unter Verwendung einer Kobaltverbindung mit Ligandenkomplexbindung/ in welcher das
Kobalt eine Wertigkeit von -1 hat, und eines nicht-oxidierenden Lewis-Säure-Beschleunigers ist es nicht notwendig, ein Oxidationsmittel
gemäß den Lehren in den US-Patentschriften 3 579 560, 3 655 723 und 3 775 461 zuzufügen. Das heißt, die erfindungsgemäße
Reaktion erfolgt in Abwesenheit eines Oxidationsmittels für die Kobaltverbindung./t"ligand complexed cobalt compound")
Olefine, die erfindungsgeraäße hydrocyaniert werden können, sind
olefinisch ungesättigte Verbindungen mit 2-20 Kohlenstoffatomen, d.h. Kohlenwasserstoffe mit einer oder zwei aliphatischen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen
und substituierte Kohlenwasserstoffe mit 1-4 Substituenten, wie Cyan, Formyl, niedrig Alkoxycarbonyl,
niedrig Alkylcarbonyl und Arylcarbonyl, die von der
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Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung durch mindestens ein Kohlenstoffatom
isoliert sind, Geeignete Olefine umfassen Äthylen, Propylen, Buten-1, Buten-2, Isobuten, Penten—2, Hexen-2,
Decen-1, Dodecen-2, Octadecen-1, Eicosen-2, Butadien-1,3, Hexadien-1,4,
Styrol, 3-Pentennitril, 4-Pentennitril, 2-Methyl-3-butennitrll,
10-Undecenal, Methyl-10-undecenoat, 3-Methyl-1-hexen-5-on
usw., wobei 3-Pentennitrll und 4-Pentennitril bevorzugt
werden.
Die Hydrocyanierung erfolgt in Anwesenheit von Cyanwasserstoff.
Die verwendete Cyanwasserstoffmenge kann über einen weiten Bereich
variieren, da die verwendete Menge den Reaktionsverlauf .nicht beeinflußt. In einem kontinuierlichen Verfahren kann der
Cyanwasserstoff mit einer solchen Geschwindigkeit zugeführt werden, daß er ebenso schnell verbraucht wird, wie er zugefügt
wird. Man kann aber auch stark überschüssige Cyanwasserstoffmengen
verwenden.
Die erfindungsgeraäße Hydrocyanierung erfolgt unter Verwendung
einer Kobeltverbindung mit Ligandenkomplexbindung der Formeln
oder
in welchen Y, x, L und R die obige Bedeutung haben. Typische
Kobaltverbindungen umfassen Tetrakis-(triphenylphosphit)-kobalt
hydrid, 2-(Diphenoxyphosphinoxy)~phenyltris-(triphenylphosphit)
kobalt und Aceto-nitril-tris-CtriphenylphosphitJ-kobalthydrid.
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Die anwesende Menge an Kobaltverbindung kann von etwa 0,0002-0,5
Mol pro Mol Olefin variieren. Die Kobaltverbindung ist vorzugsweise
in einer Menge von etwa 0,01-0,1 Mol pro Mol Olefin anwesend.
Diese Kobaltverbindungen werden auf verschiedene Weise hergestellt.
Die Kobalthydride können durch Reduzieren eines Kobaltsalzes in Anwesenheit eines Triarylphosphits unter Verwendung
eines entsprechenden Reduktionsmittels, wie Zinkstaub oder Natriumborhydrid, hergestellt werden, So kann z.B. /TCgH η)„ρ/.CoH
durch Reduktion von wasserfreiem Kobaltchlorid mit überschüssigem Zinkstaub in einer Lösung aus Triphenylphosphit in Acetonitril
oder 3-Pentennitril hergestellt werden. In ähnlicher Weise
kann Kobaltnitrathydrat mit Natriumborhydrid in Anwesenheit
eines Triarylphosphites reduziert werden.
Die Phosphinoxyphenylkobaltverbindungen werden hergestellt, indem man ΙΓ-Cyelo-octenyl-TT-cyclo-octa-i,5-dienkobalt,
Co(CgH..,)(CglLp) » mit dem entsprechenden Triarylphosphit bei
Zimmertemperatur umsetzt. Die Kobaltnitrilverbindungen können in flüssiger Lösung durch Reduzieren von flT-Cyclo-octenyl- TZ-cycloocta-1,5-dienkobalt
mit Wasserstoff in Anwesenheit einer stöchiometrischen Menge mindestens eines Triarylphosphits und einer
Überschusses mindestens eines Organonitrils hergestellt werden. Gewöhnlich wird das Organonitril als Reaktionslösungsmittel verwendet.
Es ist nicht nötig, die Kobaltverbindungen vor der Verwendung zu isolieren.
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Geeignete Trjarylphosphite zur Verwendung in diesen Reaktionen
umfassen solche, die Arylgruppen enthalten, wie Phenyl; ο-, m-
und p-Tolyl; o-, ra- und p-Äthylphenyl; p-n-Propylphenyl; m- und
p-'Isopropylphenyl; 2,4-Düsopropylphenyl; p-Methox'yphenyl; 2,4-Dime-thoxyphenyl;
2,3- und 2,4-Dimethylphenyl; m- und p-tert.-Butylphenyl;
p-n-Butoxyphenyl; p-Acetylphenyl; und Triarylphosphite,
die eine Mischung der obigen Gruppen enthalten.
Viele der zur Herstellung dieser Komplexe verwendeten Phosphite sind im Handel verfügbar. Sie können durch Reaktion des entsprechenden
Phenols mit PCl^ in Anwesenheit von Triäthylarain hergestellt
werden. Die Herstellung der Phosphite ist von Kosolapoff in "Organophosphorus Compounds", J.Wiley & Sons, New York, N.T.,
(1950) "beschrieben.
Bei der Herstellung der Kobaltnitrilverbindung können viele verschiedene
aliphatische oder aromatische Nitrile der Formel R(CIf) ,
in welcher R für eine aliphatische oder aromatische Gruppe mit
bis zu 18 Kohlenstoffat men steht, verwendet werden. Die Gruppen
können gerade, verzweigt, gesättigt oder ungesättigt oder divalent und an mehr als eine Nitrilgruppe gebunden sein. Typisch
für die vielen geeigneten Klassen von Nitrilen sind Acetonitril, Pivalonitril, 3-Pentennitril, 4-Pentennitril, Methylglutaronitril,
2-Methyl-3-butennitril, Äthylsuccinonitril, Cyclohexylcyanid, Benzylcyanid, Benzinitril, Adiponitril und Terephthalonitril.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt unter Verwendung eines nicht-oxidierenden Lewis-Säure-Beschleunigers. Geeignete Be-
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verbindungen schleuniger umfassen Triarylbor/ und kationische Formen von
Metallen, wie Beryllium, Zink, Cadmium, Aluminium, Gallium, Indium, Scandium, Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadin, Niobium,
Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Kupfer, Germanium,
Zinn, Blei und die Seltenen Erden. Die bevorzugten Beschleuniger
verbindungen
sind die Triarylbor/ und kationische Formen der Metalle:
sind die Triarylbor/ und kationische Formen der Metalle:
Beryllium(II), Zink(II), Cadmium(II), Aluminium(III), Gallium-(III),
Indium(III), Scandium(III), Titan(III), Zirkon(IV), Hafnium(IY),
Niobium(IV), Chrom(III), Molybdän(III), Wolfram(lV),
Mangan(II), Eisen(II), Kupfer(l), Germanium(IV), Zinn(II)
unä Blei(II). Typische derartige Beschleuniger umfassen Salze der obigen Metalle, in welchen das Anion Fluorid, Chlorid, Bromid,
Jodid, Cyanid, Acetat usw. ist. Besonders bevorzugte Beschleuniger sind Triphenylbor, SnCIp, SnBrρ, ZnCl2, ZnBr2,
FeCIp j FeBr«, FeJp, AlCl, und AlBr,. Der Lewis-Säure-Beschleuniger
kann in einem Mol-Verhältnis von Beschleuniger zu Kobaltverbindung von etwa 1:16 bis 20:1 verwendet werden, wobei ein Mol-Verhältnis
von etwa 1:5 bis 10:1 bevorzugt wird.
Die Reaktionsmischung kann auch bis zu etwa 95 Gew.-^, bezogen
auf die gesarate Reaktionsmischung, eines zusätzlichen Phosphitliganden
der Formel (YO),P über den in der Kobaltverbindung anwesenden
Liganden hinaus enthalten. Der Ligand ist vorzugsweise derselben wie der Ligand im Kobaltkomplex.
Die Zeit ist kein entscheidender Faktor in der erfindungsgemäßen Reaktion. Sobald die Reaktionsteilnehmer zusammengebracht werden,
wird mindestens etwas hydrocyaniertes Produkt fast sofort ge-
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bildet. Für optimale Ausbeuten in einem absatzweisen Arbeiten
wird es bevorzugt, die Reaktion für eine Dauer von etwa einigen Minuten bis etwa 24 Stunden oder mehr nach Zugabe der letzten
Reaktionsteilnehmer fortzusetzen.
Auch der Druck ist im erfindungsgemäßen Verfahren nicht entscheidend.
Es können Drucke oberhalb und urterhalb von atmosphärischem
Druck verwendet werden. Es wird bevorzugt, bei dem durch Durchführung der Reaktion in einem geschlossenen System erhaltenen
autogenen Druck zu arbeiten.
Im erfindungsgemäßen Verfahren ist kein zusätzliches Verdünnungsmittel
oder Reaktionsmedium erforderlich. Ist die Zugabe eines Verdünnungsmittels gewünscht, z.B. um die Mischbarkeit der Reaktionsteilnehmer
zu verbessern, so muß dieses gegenüber den Reaktionsteilnehmern und Produkten inert sein. Geeignete Verdünnungsmittel
umfassen flüssige Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Benzol und Toluol; Äther, wie Diäthyläther und Tetrahydrofuran; gesättigte
aliphatische und anmatische Nitrile, wie Acetonitril,
Benzonitril usw.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung
von Adiponitril durch Hydrocyanierung von 3-Petennitril,
4-Pentennitril oder einer Mischung derselben. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird 3-Pentennitril durch Mischen
mit Cyanwasserstoff, Tetrakis-(triphenylphosphit)-kobalthydrid,
Triphenylphosphit und einem Chlorid oder Bromid von Zink,- Eisen
oder Aluminium hydrocyanierte
- 8 5098 A4/ 1 1 18
Die erfindungsgemäßen Nitri!produkte sind bekanntlich vielseitig
verwendbar. Die Nitrile können auch zu Aminen bekannter Verwendbarkeit reduziert werden. Adiponitril, das bevorzugte
Produkt, kann zu Hexamethylendiamin hydriert oder zu Adipinsäure hydrolysiert werden, wobei beide Produkte wertvolle Zwischenprodukte
bei der Herstellung von Nylon sind.
In den folgenden Beispielen stellt die angegebene Herstellung der Kobaltkomplexe und ihre Verwendung bei der Hydrocyanierung
verschiedene Olefine keine Einschränkung dar. Alle Prozentangaben sind Gew. -$.
Kobaltkomplexe
Kobaltkomplexe
Die Beispiele A und B zeigen die Herstellung der Kobaltkomplexe. Diese werden nach entsprechenden Verfahren zum Schutz der Reaktionsmischungen
und Produkte vor der Berührung mit Luft hergestellt. In diesen Beispielen wurden mit Stickstoffatmosphäre
gefüllte Arbeitsbehälter verwendet.
Herstellung von ^C6H5O)5PACoH
Ein Dreihalskolben aus Glas, der mit einem Einlaß für gasförmigen
Stickstoff, einem wassergekühlten Rückflußkühler und einem
mechanischen Rührer versehen war, wurde mit 14»5 g (0,05 Mol) Kobaltnitrathexahydrat und 400 ecm Acetonitril beschickt. Dieses
Salze wurde in L'isung gebracht, und es wurden 75 g (0,25 Mol) Triphenylphosphit zugefügt. Die Lö'sung wurde bei Zimmertemperatur
gehalten, und 3,0 g (0,082 Mol) Natriuraborhydrid wurden in
kleinen Anteilen innerhalb von etwa 2 Stunden zugefügt. Es
- 9 -509844/111* '
bildete sich ein gelber Niederschlag, der gesammelt, mit Methanol
gewaschen, getrocknet und erneut aus dem Filter in 200 ecm Methylenchlorid zur Entfernung anorganischer Salze gelöst wurde.
Die. Methylenchloridlösung des Tetrakis-(triphenylphosphit)-kobalthydrids
wurde unter vermindertem Druck auf 75 ecm konzentriert, dann wurden 300 ecm Pentan zugefügt. Das gelbe feste
Produkt wurde gesammelt, mit Pentan gewaschen und getrocknet.
Die Struktur wurde durch Untersuchung des H NMR Spektrums bestätigt.
Herstellung von ^ C6H5O) ^5CoC6H4OP (OCgH5 )2
Das Ausgangsmaterial, "TT-Cyclo-octenvl-TT-cyclo-octa-i,5-dienkobalt,
Co(C8H15)(C8H12), wurde nach dem Verfahren in J.Chem.
Soc., 1968A, Seite 2630, hergestellt.
Zu einer lösung-aus 13 g Triphenylphosphit (0,042 Mol) in 20 ecm
Benzol wurden 3,6 g (0,013 Mol) Co(C8H15)(C8H12) zugefügt. Die
erhaltene Lösung wurde bei Zimmertemperatur über Nacht stehen gelassen. Das Benzol wurde unter vermindertem Druck abgedampft und
der Rückstand mit Hexan verrieben. Das Hexan wurde abgedampft·und
der rohe Feststoff gesammelt und mit Hexan gewaschen.. Nach Umkristallisation
aus Aceton erhielt man 7,0 g eines blaß gelben Peststoffes;
Έ, etwa 19O-195°Cu.Zers.
Analyse für C72H5QO12P4Co
Analyse für C72H5QO12P4Co
ber.: C 66,57 H 4,58 Co 4,54 gef.: C 66,38 H 4,83 Co 4,59
- 10 -
509844/1118
Die 1H und ^P 2iMR Spektren entsprachen einer Struktur mit drei
normalerweise koordinierten, an Kobalt gebundenen Triphenylphosphiteinhejten
sowie einer Triphenylphosphiteinheit, die an
Kobalt in üblicher Weise durch Phosphor und auch durch eine Kobalt-Kohlenstoff-Bindung zu einer o-Stellung auf einem der
Triphenylphosphitphenylringe gebunden ist. Eine Bindung an Kobalt ersetzt'dann eine der Bindungen an Wasserstoff in einer o-Stellung
des Triphenylphosphitliganden. Die Kobaltverbindung hat vermutlich die Struktur
Diese Art der Bindung ist in "Accounts of Chemical Research" Bd. 3, Seite 139 (1970) besprochen.
Beispiel C_
Beispiel C_
Herstellung von n„
t 3
O-0),P CoHCH,CN J 3
eine
Es wurde/Lösung aus 7,5 g (0,02 Mol) Tri-o-tolylphosphit in 40 ecm Acetonitril hergestellt, in welcher 2,0 g (0,00725 Mol) Co(CgH12)(CgH13) gelöst wurden. Nach 4j5-stündigem Rühren unter 3,5 atü Wasserstoff wurde der Druck entspannt und die Lösung auf -350C. abgekühlt. Der gelbe Peststoff wurde gesammelt, mit Acetonitril gewaschen und getrocknet (7,8 g). Eine 1,0 g Probe wurde aus Benzol-Acetonitril umkristallisiert und lieferte 0,87 g gelben Peststoff; P. (kapillarevakuiert) = 14O-145°C.(u. Zers.)
Es wurde/Lösung aus 7,5 g (0,02 Mol) Tri-o-tolylphosphit in 40 ecm Acetonitril hergestellt, in welcher 2,0 g (0,00725 Mol) Co(CgH12)(CgH13) gelöst wurden. Nach 4j5-stündigem Rühren unter 3,5 atü Wasserstoff wurde der Druck entspannt und die Lösung auf -350C. abgekühlt. Der gelbe Peststoff wurde gesammelt, mit Acetonitril gewaschen und getrocknet (7,8 g). Eine 1,0 g Probe wurde aus Benzol-Acetonitril umkristallisiert und lieferte 0,87 g gelben Peststoff; P. (kapillarevakuiert) = 14O-145°C.(u. Zers.)
- 11 509844/1118
220 MHz NMR in CgDg.Tetramethylsilan: Quartet (J 55), 22,4 ppm
aufwärts von Tetramethylsilan
36,43 MHz31P-NMR in Toluol: einzelne breite Spitze 139 ppm abwärts
von Tetramethylsilan
IR-Spektrum (Mineralöl): koordiniertes Nitril 2280 cm~ .
Analyse für C65H67OgP,lTCo
ber.: C 67,41 H 5,83 N 1,20 P 8,02 Co 5,08
gef.: C 66,96 H 5,84 N 1,31 P 8,22 Co 5,12
Herstellung von /Tc6H5O) ^^CoHCH^CN
Eine Lösung aus 1,34 g (0,0043 Mol) Triphenylphosphit in 8 ecm
Acetonitril wurde mit einer Lösung aus 0,40 g (0,00154 Mol) Co(CgH12)(CgH1,) in 2 ecm Tetrahydrofuran in einem Druckkolben
kombiniert. Der Kolben wurde evakuiert und mit 3,5 atu Wasserstoff
gefüllt. Innerhalb von 4 Minuten bei Zimmertemperatur war der größte Teil der anfänglichen roten Farbe verschwunden, unä
ein gelber Peststoff hatte sich gebildet. Der Kolben wurde 15 Minuten bei O0C. unter einem Wasserstoffdruck von 3,5 atü belassen,
bevor der Wasserstoff entlüftet wurde. Der Feststoff wurde gesammelt, mit Acetonitril gewaschen und getrocknet und
lieferte 1,1 g eines gelben Pulvers; F. (kapillarevakuiert) etwa 1450C (u.Zers.)
220 MHz NMR von CgDg-Tetramethylsilanlösung: Quartet (J53), 22,-1
ppm aufwarte von Tetramethylsilan
36,43 MHz5 P NMR in Benzollösung: eine breite Spitze 144 ppm
abwärts von äußerlichen 85 % Η,ΡΟ.. Das IR-Spektrum (Mineralöl)
zeigte koordiniertes Nitril bei 2280 cm .
- 12 50 9 8 44/1118
- 13 Analyse für L3CoHCH3CF, C56H49NO9P5CO
ber.: C 65,10 H 4,79 N 1,35 P 9,10 Co 5,71 gef.: 0 65,15 H 4,78 N 1,33 P 9,30 Co 5,68
Dieses Material könnte in zufriedenstellender Weise aus einer
Benzollösung durch Zugabe von Acetonitril umkristallisiert werden.
Die.folgenden Beispiele veranschaulichen die Hydrocyanierung von
Olefinen unter Verwendung der in Beispiel A bis D hergestellten Kobaltkoraplexe.
Beispiel 1 bis 9
Hydrocyanierung von 3-Pentennitril
Beispiel 1 bis 9
Hydrocyanierung von 3-Pentennitril
Cyanwasserstoff (HCN) wurde zur Entfernung von Verunreinigungen
und Stabilisatoren vorsichtig fraktioniert destilliert und dann mit 3-Pentennitril (3PN) gemischt, das zur Bildung einer 8M
Lösung unter Stickstoff destilliert worden war. Die erhaltene Lösung wurde in einer Glasflasche mit Gummistöpselverschluß
bei etwa 50C. gelagert.
Die Hydrocyanierungen erfolften in 2-ccra-Ampullen, die mit
Gummistöpseln verschlossen waren. Jede Empulle wurde in einer mit Stickstoff gefüllten Arbeitskammer mit Katalysator A
/Xc/RcO)^pJ.CoE1 dem Beschleuniger von Tabelle 1, dem Phosphitliganden
von Tabelle 1 und 3PN gefüllt. Mittels einer Spritze wurde eine Probe der HCN/3PN Lösung zugefügt und die Ampulle
wie angegeben erhitzt. Gemäß Tabelle 1 wurde weitere HCN/3PN
Lösung zugefügt und die Mischung wiederum erhitzt. Dann wurde mittels Spritze eine Produktprobe für die gas-chromatographische
Analyse entnommen, wobei ein innerer Standard zugefügt wurde.
- 13 -5098A4/11181
Es wurde eine 3.18 mm χ 3,05 τη Kolonne verwendet, die mit 3 $
"ECNSS-M" auf 60/80 mesh "Gas-Chrom Q" gefüllt war. (Füllmaterial
der Firma Applied Science Laboratory, Inc., State College, Pa.) Die Komputeranalyse des Flammionisierungsdetektorausstoßes
wandelte
die Gebiete bei den entsprechenden Verweilzeiten in Gew.-Prozentsätze
um. Wo in Tabelle 1 mehr als eine Menge der ECN/3PN
Lösung und eine Zeit angegeben sind, wurde die HCN/3PN Lösung
zu Beginn jeder Zeit zugefügt, wobei die Analyse am Ende der letzten Zeit erfolgte. Das Triphenylbor, ein weißer kristalliner
Feststoff, wurde verwendet, so wie er gekauft war. Die Zink-.und Zinnsalze wurden vor der Verwendung unter Vakuum bei 1000C.
getrocknet. Die Zink-, Zinn- und Borverbindungen wurden gewöhnlieh
vor Zugabe der anderen Komponenten in 3PN gelöst. Einzelheiten und Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
50&844/4-1 18
σ co oo
Kat, R | 3?N | Beschl&unJ | rC H 0) | Tabelle | 1 | T η, | Produkt,t | MGN 0.77 |
""ADN | |
0.10 | . com 0.5 |
mg. | k O ρ ' Hl |
,P, HCN/3PN, | ■ Zeit | . c. | ESN | 1.04 | ||
■BeisT>; | 0.10 | 0.5 | . ZnCl2 | 60 | D All | std | δο | . 0.0$ | 0.53 | 3.1 |
0.13 | 0.5 | 14 | 60 | 50 | 17 | SO | 0.07 | 0.25 | 5.7 · | |
1 | 0.13 | 0.5 | 16 | 0 | 50/50 | 17/17 | 120 | O'.Olf | .1.42 | |
2 | • 16 | 260 | 50 . | 17 | 120 | — | 1.34 | |||
3 . | 16 | 50 | 17 | |||||||
4 | ||||||||||
_Λ
0.10
0.20
0.20
0.25
500
50/50 17/17 120/100 0.05 0.67 2.79
6 | 0. | 10 | 0. | 5 | 25 |
7 | C | 10 | 0. | 5 | 25 . |
SnC 1« |
50/50 17/17 δθ
50/50/50 3/17/100 50
50/50/50 3/17/100 50
1.0
1.0
40 SnBr^
56
100/50 17/17
100/50 17/17
SO
0.52 1.33 0.07 0.42
0.11 0.67 2.26
30
Ό.19 0.37
" 16 - IS Λ 2.23$
Das Verfahren von Beispiel 1 bis 9 wurde wiederholt, wobei jedoch der Katalysator B ZTC6H5O),Ρ7-0ο06Η^0Ρ(OCgH5)2 als Kobaltkomplex
verwendet wurde. Einzelheiten und Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
- 16 509844/1118
.«c
ΦΟ^
-H-P
Φ,W
sz:
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co
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-
m
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φ
(Q
- 17 -
509844/1 1
Diese Beispiele erfolgten mit Katalysator A /J0^tJ^O)^Bj .CoE
und einem Beschleuniger gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 bis 9.Das in diesen Beispielen verwendete Ferrobromid und Ferrojodid
waren nominell wasserfreie handelsübliche Proben. Für die
gas-chromatographische Analyse wurde eine 3,18 mm χ 1,83 m Kolonne verwendet, die mit 5 f° "ECITSS-M" auf 80/100 mesh "Gas
Chrom Q" (Applied Science Laboratories) gefüllt war. Es wurde ein Detketor für die thermische leitfähigkeit verwendet. Tabelle
3 gibt die Spitzenhöhen in mm bei den entsprechenden Verweilzeiten
für 2-Methylglutaronitril (MGF) und Adiponitril (ADN).
Unter diesen Bedingungen würde 1 $ ADN und MGN in einer Lösung eine etwa 25-50 mm äquivalente Spitzenhohe ergeben. Einzelheiten
und Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt. Obgleich nicht in der Tabelle genannt, gab es gewöhnlich Spitzen bei der Verweilzeit
von Äthylsuccinonitril bei etwa 10-50 $ der MGN Spitzenhöhen.
- 18 -
509844/1118
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CM CM
- 19 -
98ΛΑ/1118
Beispiel 24 ':■
Beispiel 13 "bis 23 wurde unter Verwendung von 0,13 g Katalysator
B /Tc6H5O)3p73CoC6H4OP(OC6H5)2, 0,5 ecm 3PN, 23 mg ZnBr2,
100 /Ul (C6H5O)3P und 50 ,ul HCN/3PN Lösung wiederholt. Die
Reactionsdauer "betrug 17 Stunden bei 1000C. Die Spitzenhöhe für
MGN "betrug 19 mm und die für ADN 16 mm.
Hydroc3ranierung von 4-Pentennitril
Beispiel 13 "bis 23 wurde wiederholt unter "Verwendung von 0,13 g
Katalysator B (siehe o"ben), 0,50 ecm 4-Pentennitril (4PN), 10 mg
ZnCl2, 60 /Ul (C6H5O)3P und 50 /ul einer Lösung aus etwa 11M
HCN in Acetonitril. Die Reaktionsdauer betrug etwa 17 Stunden unter Erwärmen aus einem Ölbad von 800C. Die Spitzenhöhe für MGN
betrug 61 mm und für ADN 95 mm.
Beispiiel 26 bis 28
Beispiiel 26 bis 28
Beispiel 13 bis 23 wurde unter Verwendung des angegebenen Kobaltkatalysators,
0,20 ecm 4PN, etwa 10 mg ZnCl2, 0,25 ecm des angegebenen
Liganden und 35 /Ul von etwa 11M HCN in CH3CN wiederholt.
Die Mischung wurde über Nacht in einem Ölbad von 800C. erwärmt. Die Einzelheiten sind in Tabelle 4 aufgeführt.
- 20 -
509844/1118
Katalysator
Kobaltverbind. . g ...
Kobaltverbind. . g ...
Ligand
Spitzenhöhe
nun ,
CoHCH_CN O.1O
KGW
91 -
ADN
36
CoIi 0.13
30
C0HCH3CN
0.10 (C6H5O)3P
ZnCl2 und 50 /
Beispiel 13 "bis 23 wurde unter Verwendung von 0,13 g
5p7.CoH, 60 /Ul (CgH5O)5P, 0,5 ecm 4ΡΪΓ, etwa 10 mg
von etwa 11M HCN in Acetonitril wiederholt.
Die Mischung wurde 2 Stunden in einem Ölbad von 10O0C. erwärmt.
Die chromatographische Dampfphasenanalyse zeigte eine 72 mm
Spitze für MGN und eine 155 mm Spitze für ADN. Beispiel 30 Ms 31
Hydrocyanierung von Butadien
(»glove box1*) Es wurde eine mit Stickstoff gefüllte Arbeitskammer/verwendet,
um 0,10 g KobaltVerbindung und eine Lösung aus 0,015 g ZnCl2
und 5 ecm Tetrahydrofuran in einen Glasdruckkolben von etwa ecm zu füllen. Dann wurden in den auf etwa O0C. abgekühlten
Kolben etwa 7 Mol oder etwa 350 rag Butadien kondensiert. Mittels einer Spritze wurden zur Mischung bei O0C. 50 /ul einer etwa
8M HCN/Tetrahydrofuran-Lösung zugeführt. Dann wurden die Kolben
- 21 - ' 509844/1118
über Nacht in einem ölbad von 75°C. erwärmt. Nach dem Abkühlen
wurde der gegebenenfalls vorhandene Druck entspannt. Die restliche Flüssigkeit wurde durch Gas-Chromatographie analysiert,
und zwar nach einem ähnlichen Verfahren wie in Beispiel 1 bis 9, wobei jedoch eine 3,18 mm χ 6,10 m Kolonne aus Polyäthylenätherglykol
mit endständiger Terephthalsäure (Molekulargewicht 20 000, 4 % auf 80/100 mesh "Chromasorb W") verwendet wurde,
wobei "Chromasorb W" ein Produkt der Pirmal Johne-Manville Corp.
ist. Die Ergebnisse der charomat ographi en Daiapfphasenanalyse der
restlichen Flüssigkeiten sind Tabelle 5 aufgeführt. In manchen Fällen wurde auch geringe Mengen 2-Methyl-2-butennitril und
2-Methyl-3-butennitril gebildet, die in Tabelle 5 nicht gezeigt
werden.
- 22 509844/11 18
Produkte;
Beijg-p. Struktur d. Kobalt verb. 2-.pgnten-nitril' 3-^entenHnitrll·
ZrC6H5O)3F^CoH .2.98, 3-93
Zrc6H50)3P73CcC6H40P(0C6H5)2 2.78 . 3-10
CO LO CO
- 24 -
Beispie. 1 32
Hydrocyanierung von 1-Hexen
Eine kleine Serumampulle wurde mit 0,20 g /Ic6H5O)5PZ-CoH, 25
mg ZnCIp, 0,50 ecm (CgH1-O),? und 0,50 ecm 1-Hexen unter Verwendung
einer stickstoffgefüllten Arbeitskammer gefüllt. Dann
wurde die verschlossene Ampulle zu einem Rauchabzugübergeführt, und mittels einer Injektionsnadel wurden 50 /Ul einer etwa 11M
HClT Lösung in Acetonitril zugefügt. (Das HCN war gereinigt worden; das Acetonitril war ein nominell wasserfreies handelsübliches
Material.) Anschließend wurde die Ampulle etwa 17 Stunden in einem Öl-bad von 1700C. erhitzt. Es wurde eine Probe zur Analyse
durc'i Gas-Chronatographie und Massenspektrometrie entnommen.
Das vereinigte Verfahren von Dapmfphasen-Chromatographie
und Massenspektromeirie zeigte die Anwesenheit von C™ Nitrilen.
Hydrocyanierung von Styrol Es wurde eine Mischung herges teilt aus 0,13 mg
/Ic6H5O)-P74CoH, 0,50 ecm (C6H5O)5P, etwa 10 mg ZnCl2 und 0,25
ecm von mit tert.-Butyl brenzkatechin stabilisiertem Styrol.
Dann wurde ein 50 /Ul Anteil von etwa 11M HClT in CH5ClT zugefügt
und die Mischung über ITacht in einem Ölbad von 800C. erwärmt.
Die Analyse durch Dampfphasen-Chromatographie und Massenspektrometrie
zeigte die Anwesenheit von
CN t
C6H5-C-CH5
- 24 509844/1118
Dieses Material wurde auch identifiziert, wenn eine identische Mischung über Nacht in einem Ölbad von 10O0C. erwärmt wurde.
Kontinuierliche Zugabe von HCN
Eine Mischung aus 0,65 g ^gH^OKP/^CoH, 0,30 ecm (CgH^O),P,
2,50 ecm 3PN und 65 mg ZnCl wurde in einen kleinen, mit Gummistöpsel
versehenen Kolben gegeben, um Luft fernzuhalten. Der Kolben wurde auB einer mit Stickstoff gefüllten Arbeitskammer zu
einem Rauchabzug übergeführt und dort in einem Ölbad von 800C.
erhitzt. Die Mischung wurde mit einem magnetischen Rührer gerührt. Eine etwa 8M Lösung aus HCN in 3PN wurde kontinuierlich
mit eine Geschwindigkeit von etwa 25 /Ul/std etwa 37 Stunden
lang mittels einer Spritzenpumpe zugefügt. Die Analyse des Produktes wie in Beispiel 13 bis 23 zeigte bei der Zeit für MON
eine Spitze mit einer Spitzenhöhe von 130 mm und bei der Zeit
für ADN eine Spitze von 300 mm.
- 25 . 509844/1118
In den obigen Defitinionen der verschiedenen Substituenten unrl
Reste bedeuten:
R eine Alkylgruppe mit 1-18 Kohlenstoffatomen, wie Methyl,
Äthyl, Propyl, Butyl, Isobutyl, sek.-Butyl, Pentyl, Octyl,
Decyl, Dodecyl oder Octadecyl; eine Alkenyl—gruppe, wie Vinyl
bzw. andere entsprechende Alkenyl—gruppen mit 3, 4, 6, 8, 10
und bis zu 18 Kohlenstoffatomen; eine Arylgruppe mit 6-18 Kohlenstoffatomen,
wie Phenyl, Diphenyl, Fapthyl; eine Alkarylgruppe mit 7-10 Kohlenstoffatomen, wie eine der obigen Arylgruppen,
die mit einer oder mehreren Alky.lgruppen, vorzugsweise niedrigen Alkylgruppen mit 1-4, insbesondere 1r2 Kohlenstoffatomen,
substituiert sind, wie Tolyl, Xylyl, Äthylphenyl, Methylnaph-
λ en
steht R für eine der angegebenen Hydrocarbyüferuppen, so leiten
sich diese von den oben genannten einwertigen Resten dadurch.ab, daß noch 1 Wasserstoffatom durch eine Valenzbindung ersetzt
wird.
Y ist Phenyl oder ein wie angegeben substituierter Phenylrest, wobei in niedrig Alkyl, niedrig Alkoxy und niedrig Alkylcarbonyl
die niedrige Alkylgruppe vorzugsweise 1-4 Kohlenstoffatome
enthält, wie Methyl, Äthyl, Propyl, Isoprorcyl, Butyl, sek,-Butyl.
Soweit R für niedrig Alkyl steht, gelten die Definitionen wie für Y.
- 26 509844/ 1118
Claims (1)
- Patentansprüche(a) die Substituenten Y, die gleich oder verschieden sein können, für Phenyl oder mit niedrig Alkyl, niedrig Alkyoxy, niedrig Alkylcarbonyl, Nitril oder Phenyl substituiertes Phenyl stehen;(b) L, das gleich oder verschieden sein kann, für einen
Liganden der Formel R (CN)n steht, wobei η einen Wert von oder 2 hat, wobei, wenn η = 1 ist, R eine Hydrocarbylgruppe mit 1-18 Kohlenstoffatomen, wie Alkyl, Alkenyl, Aryl oder ΑΓ-aryl bedeutet, und, wenn η = 2 ist, R1 für eine Hydrocarbylengruppe mit 1-18 Kohlenstoffatomen, wie Alkylen,
Alkenylen, Arylen und Alkarylen, steht;(c) χ eine Zahl mit einem Wert von 0 bis 2 ist; und(d) die Substituenten R, die gleich oder verschieden sein können, Wasserstoff oder niedrig Alkyl bedeuten,- 27 _509844/1118-' 28 _4) einen nicht-oxidierenden Lewis-Säure-Beschleuniger in einem Mol-Verhältnis von Beschleuniger zu Kobaltverbindung von 1:16 "bis '20:1in Abwesenheit eines Oxidationsmittels für die Ko-OaItverbindung bei einer Temperatur von -25°C. bis 20O0C.verwendet.2,- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als nicht-oxidierenden Lewis-Säure-Beschleuniger ein Triarylbor oder eine kationische Form von Beryllium(II), Zink(ll), Cadnium-(II), Aluminium(III), Gallium(IH), Indium(III), Scandium(III), Titan(lll), Zirkon(IV), Hafnium(lV), Vanadin(lII), Mobium(lV), Chrom(IIl), Molybdän(III), Wolfram (IV), Mangan(Il), Eisen(ll), Kupfer(I), Germanium(IV), Zinn(II) oder Blei(II) verwendet.3.- Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als olefinisch ungesättigte Verbindung 3-Pentennitril oder 4-Pentennitril verwendet.4.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da<3 die Mischung 0,01-0,1 Mol Kobaltverbindung pro Mol Olefin enthält.5.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß der Lewis-Säure-Beschleuniger in einem Mol-Verhältnis v©n Beschleuniger zu Kobaltverbindung zwischen 1:5 bis 10:1 anwesend ist.6,- Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung noch bis zu 95 Gew. -fc, bezogen auf die gesamte Reaktionsmischung, eines zusätzlichen Phosphitligaden der- 28 -50 9 844/1118' - 29 ~
Formel (YO),P über den in der Kobaltver"bindung anwesendenLiganden hinaus enthält.7,- Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als nioht-oxidierenderLewis-Säure-Beschleuniger Triphenylbor, SnCl2, SnBr2, ZnCl2, ZnBr2 PeCl2, PeBr2, FeJ2, AlCl- oder AlBr, verwendet wird.8,- Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kobaltverbindung der Formel £(Υ0)~?J.CoK hat.9.- Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kobaltverbindung Tetrakis-(triphenylphosphit)kobalthydrid ist.10.- Verfahren nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Phosphitligand Triphenylphosphit ist.11.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Lewis-Säure-Beschleuniger ein Chlorid oder Bromid von Zink, Eisen oder Aluminium ist.Der Patentanwalt:- 29 509844/1118
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