DE69623119T2 - Verfahren zur herstellung von kobaltkatalysatoren - Google Patents
Verfahren zur herstellung von kobaltkatalysatorenInfo
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C07F15/06—Cobalt compounds
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Kobaltkomplexen mit der Formel:
- [Co(NH&sub3;)&sub5;M]Ty
- worin der M-Ligand aus Carbonsäuren der Formel:
- RC(O)O-
- ausgewählt ist.
- Diese Katalysatoren sind besonders nützlich in Bleiche enthaltenden Verbraucherzusammensetzungen, insbesondere in Reinigungsmitteln für automatische Geschirrspüler und in Wäschewaschmitteln, welche Bleiche umfassen.
- Kobaltkatalysatoren sind altbekannt, und so gibt es eine Vielfalt an Verfahren zu ihrer Herstellung. Die meisten Syntheseverfahren richten sich jedoch einfach auf Verfahren, die sich zum Erhalt experimenteller Mengen für akademische Studien eignen. Diese sind z. B. beschrieben in M. L. Tobe, "Base Hydrolysis of Transition-Metal Complexes", Adv. Inorg. Bioinorg. Mech., (1983), 2, Seiten 1-94; J. Chem. Ed. (1989), 66 (12), 1043-45; "The Synthesis and Characterization of Inorganic Compounds", W. L. Jolly (Prentice-Hall; 1970), Seiten 461-3; Inorg. Chem., 18, 1497-1502 (1979); Inorg. Chem., 21, 2881-2885 (1982); Inorg. Chem., 18, 2023-2025 (1979); Inorg. Synthesis, 173-176 (1960); und Journal of Physical Chemistry, 56, 22-25 (1952).
- Für eine Verwendung in Verbraucherprodukten ist es jedoch notwendig, daß die Kobaltkatalysatoren in großen Mengen in kosteneffizientester Weise mit der höchstmöglichen Reinheit hergestellt werden. Es wurde durch die vorliegende Erfindung herausgefunden, daß Carboxylatligand-haltige Kobaltkatalysatoren in einem industriell nützlichen Maßstab durch das vorliegende Verfahren hergestellt werden können.
- Die US-A-4,810,410, herausgegeben an Diakun et al. am 7. März 1989; die US- A-5,246,612, herausgegeben an Van Dijk et al. am 21. September 1993; die US- A-5,244,594, herausgegeben an Favre et al. am 14. September 1993; und EP-A-0 408,131, veröffentlicht am 16. Januar 1991 von Unilever NV, siehe auch: die US- A-5,114,611, herausgegeben an Van Kralingen et al. am 19. Mai 1992 (Übergangsmetallkomplex eines Übergangsmetalls, wie Kobalt, und einem nicht-makrocyclischen Ligand); die US-A-4,430,243, herausgegeben an Bragg am 7. Februar 1984 (Wäschebleichmittelzusammensetzungen, katalytische Schwermetallkationen, einschließlich Kobalt, umfassend); die DE-A-2,054,019, veröffentlicht am 7. Oktober 1971 von Unilever N. V. (Kobaltkomplexbildnerkatalysator); und die EP-A-0 549,271, veröffentlicht am 30. Juni 1993 von Unilever PLC (makrocyclische organische Liganden in Reinigungsmittelzusammensetzungen).
- Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Kobaltkomplexen mit der Formel:
- [Co(NH&sub3;)&sub5;M]Ty
- worin der M-Ligand aus Carbonsäuren der Formel:
- RC(O)O-
- ausgewählt ist, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
- (a) Umsetzen eines Kobalt(III)-Pentaamin-Komplexes mit der Formel:
- [Co(NH&sub3;)&sub5;X]Ty
- worin X ausgewählt ist aus Cl&supmin;, Br&supmin;, OH&supmin;, NO&sub2;&supmin;, SO&sub4;²&supmin; und CO&sub3;²&supmin; und T ein oder mehrere Gegenanionen darstellt in einer Anzahl y, worin y eine ganze Zahl unter Erhalt eines ladungsausgeglichenen Salzes darstellt (bevorzugt ist y 1 oder 2);
- mit einer wässrigen Base (bevorzugt konzentriertes Ammoniumhydroxid) unter ausreichendem Erwärmen, um den Kobalt(III)-Pentaamin-Komplex aufzulösen; gefolgt von Abkühlen auf Raumtemperatur und anschließender
- (b) Umsetzung des Produkts aus Schritt (a) mit einem Carbonsäureanhydrid der Formel:
- RC(O)O(O)CR
- worin jedes R unabhängig voneinander aus unsubstituierten C&sub1;-C&sub3;&sub0;-Einheiten ausgewählt ist (bevorzugterweise sind beide R diesselben);
- (c) Sammeln des Kobaltkomplexes.
- Alle hierin verwendeten Teile, Prozente und Verhältnisse werden, solange nicht anders angegeben, als Gew.-% ausgedrückt.
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kobaltkomplexen mit der Formel:
- [Co(NH&sub3;)&sub5;M]Ty
- worin die M-Liganden aus Carbonsäuren mit der Formel:
- RC(O)O-
- ausgewählt sind.
- Dieses Verfahren umfasst als ersten Schritt die Umsetzung eines Kobalt(III)-Pentaamin-Komplexes mit der Formel
- [Co(NH&sub3;)&sub5;M]Ty
- worin X ausgewählt ist aus Cl&supmin;, Br&supmin;, OH&supmin;, NO&sub2;&supmin;, SO&sub4;²&supmin; und CO&sub3;²&supmin;. T ist ein oder mehrere geeignet ausgewählte Gegenionen in einer Anzahl y, worin y eine ganze Zahl ist, so dass ein ladungsausgeglichenes Salz (bevorzugt ist y 1 oder 2) erhalten wird. Bevorzugte T sind ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Chlorid, Nitrat, Nitrit, Sulfat, Citrat, Acetat, Carbonat, Bromid, PF&sub6;&supmin;, BF&sub4;&supmin;, Phosphat, Tosylat, Methansulfonat und Kombinationen davon.
- Die wässrige Base für diesen ersten Schritt ist bevorzugt konzentriertes wässriges Ammoniumhydroxid (bevorzugt mindestens 20%ige, besonders bevorzugt mindestens 25%ige und typischerweise zwischen 28-32%ige Lösungen). Andere wässrige Basen umschließen beispielsweise Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid und andere weiche Aminbasen.
- Die Reaktionsbedinungen für diesen Schritt erfordern typischerweise ein leichtes Erwärmen (oberhalb ungefähr 65ºC, welches ausreichend ist, um den Kobalt(III)-Pentaamin-Komplex aufzulösen, gefolgt von Abkühlen auf ungefähr Raumtemperatur vor dem nächsten Schritt.
- Diesem ersten Schritt folgt die Umsetzung des Produkts des ersten Schrittes mit einem Carbonsäureanhydrid der Formel:
- RC(O)O(O)CR
- worin R jeweils unabhängig aus unsubstitulerten C&sub1;-C&sub3;&sub0;-Einheiten ausgewählt ist. Bevorzugterweise sind beide R-Einheiten dieselben, aber gemischte Anhydride können verwendet werden, wenn es zur Herstellung des gewünschten Kobaltkomplexes erwünscht ist. Die Reaktionsbedingungen in diesem Schritt sind typischerweise Raumtemperatur innerhalb ungefähr 10 bis ungefähr 60 Minuten.
- Am Ende des Umsetzungsverfahrens wird der Kobaltkomplex gesammelt. Bevorzugte Sammelverfahren umschließen z. B. Verdampfung, um das Lösungsmittel zu entfernen, oder Gefriertrocknung. Der gesammelte Kobaltkomplex kann entweder so verwendet werden oder für die Einführung in das aus dem Komplex hergestellte gewünschte Produkt oder die Verwendung weiter gereinigt oder modifiziert werden. Das umschließt wahlweise Waschen des festen Produkts mit Ethanol, um Nicht-Kobaltsalze zu entfernen.
- Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt in einem Reaktionsgefäß ohne Isolierung oder Abtrennung von Reaktionszwischenprodukten durchgeführt. Wenn gewünscht, können jedoch ein oder mehrere der Reaktionsschritte in getrennten Reaktionsgefäßen durchgeführt werden, wobei wahlweise Abtrennungs- und/oder Sammlungsschritte der Reaktionszwischenprodukte folgen oder vorangehen können.
- Hierin ist R bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus unsubstituiertem C&sub1;-C&sub3;&sub0;- (bevorzugt C&sub1;-C&sub1;&sub8;-) Alkyl, unsubstituiertem C&sub6;-C&sub3;&sub0;- (bevorzugt C&sub6;- C&sub1;&sub8;-) Aryl und unsubstituiertem C&sub3;-C&sub3;&sub0;- (bevorzugt C&sub5;-C&sub1;&sub8;-) Heteroaryl.
- Ganz besonders bevorzugte M sind Carbonsäuren mit der obigen Formel, worin R ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Ethyl, Propyl, unverzweigtem oder verzweigtem C&sub4;-C&sub1;&sub2;-Alkyl und Benzyl. Ganz besonders bevorzugtes R stellt Methyl dar. Bevorzugte Carbonsäure-M-Einheiten schließen Ameisensäure, Benzoesäure, Octansäure, Nonansäure, Decansäure, Dodecansäure und insbesondere Essigsäure ein. Daher verwenden die am meisten bevorzugten Verfahren die diese Carbonsäuren umfassenden Anhydride, und die bevorzugten Anhydride stellen dieselben Säuren dar. Das am meisten bevorzugte Anhydrid ist Essigsäureanhydrid.
- Der erfindungsgemäß bevorzugt hergestellte Kobaltkomplex ist Kobaltpentaaminacetatchlorid, d. h. [Co(NH&sub3;)&sub5;OAc]Cl&sub2; (hierin "PAC").
- Die Ausgangs-Kobalt(III)-Pentaamin-Komplexe, welche hierin nützlich sind, die (Co(NH&sub3;)&sub5;X)Ty-Komplexe, sind kommerziell erhältlich und können hergestellt werden durch eine Vielzahl von Verfahren. Diese umschließen das bevorzugte Ausgangsmaterial (Co(NH&sub3;)&sub5;Cl)Cl&sub2;, vertrieben durch Aldrich und durch Pfaltz und Bauer.
- Das folgende nichtlimitierende Beispiel verdeutlicht weiterhin das erfindungsge¬ mäße Verfahren. Herstellung von [Co(NH&sub3;)&sub5;OAc]Cl&sub2;
- [Co(NH&sub3;)&sub5;Cl]Cl&sub2; (26,4 g; 0,10 mol) wird zu destilliertem Wasser (800 ml) zugegeben. NH&sub4;OH (23,4 ml; 0,600 mol) wird unter Rühren langsam zugesetzt. Die Lösung wird anschließend auf 75ºC erwärmt, und der Feststoff löst sich unter Rühren. Die Lösung wird auf Raumtemperatur abgekühlt.
- Essigsäureanhydrid (30,6 g; 0,30 mol) wird unter Rühren langsam hinzugefügt. Die Lösung wird 1. Stunde lang bei Raumtemperatur gerührt. An diesem Punkt kann die Reaktionslösung entweder zu einem pinkfarbenen Pulver gefriergetrocknet werden, oder die Lösung kann rotationsverdampft und der resultierende Feststoff über Nacht bei 0,05 mm evakuiert werden, um restliches Wasser und NH&sub4;OAc zu entfernen. Die überschüssigen Ammoniumacetat- und Ammoniumchloridsalze können durch Waschen des Feststoffs mit Ethanol ebenso entfernt werden. Ausbeute 35 g; 78,1% gemäß UV-Vis-Spektroskopy. Die HPLC [gemäß der Methode von D. A. Buckingham, et al. Inorg. Chem., 28, 4567-4574 (1989)] zeigt, daß das gesamte Kobalt als [Co(NH&sub3;)&sub5;OAc]Cl&sub2; vorliegt.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung von Kobaltkomplexen der Formel:
[Co(NH&sub3;)&sub5;M]Ty
wobei der M-Ligand gewählt ist aus Carbonsäuren der Formel:
RC(O)O-
worin R aus unsubstituierten C&sub1;-C&sub3;&sub0;-Einheiten gewählt ist;
wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
(a) Umsetzen eines Kobalt(III)-pentaamin-Komplexes der Formel
[Co(NH&sub3;)&sub5;X]Ty
worin X aus Cl&supmin;, Br&supmin;, OH&supmin;, NO&sub2;&supmin;; SO&sub4;²&supmin; und CO&sub3;²&supmin; gewählt gewählt ist; und T ein oder
mehrere Gegenanionen bedeutet in einer Anzahl y, worin y eine ganze Zahl ist, um ein
in der Ladung ausgeglichenes Salz zu erhalten,
mit einer wässrigen Base unter ausreichendem Erwärmen, um den Kobalt(III)-
pentaamin-Komplex zu lösen, anschließendes Kühlen auf Raumtemperatur, und
danach
(b) Umsetzen des Produkts aus Schritt (a) mit einem Carbonsäureanhydrid
der Formel:
RC(O)O(O)CR
worin jedes R unabhängig aus unsubstituierten C&sub1;-C&sub3;&sub0;-Einheiten gewählt ist;
und
(c) Sammeln des Kobaltkomplexes.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die wässrige Base Ammoniumhydroxid
ist.
3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-2, wobei jedes R in
dem Anhydrid unabhängig gewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus
unsubstituiertem C&sub1;-C&sub3;&sub0;-Alkyl, unsubstituiertem C&sub6;-C&sub3;&sub0;-Aryl und unsubstituiertem C&sub3;-
C&sub3;&sub0;-Heteroaryl.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, wobei jedes R in
dem Anhydrid unabhängig gewählt ist aus unsubstituiertem C&sub1;-C&sub1;&sub8;-Alkyl.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, wobei der M-Ligand
eine Carbonsäureeinheit ist, gewählt aus Benzoe-, Octan-, Nonan-, Decan-,
Dodecan- und vorzugsweise Essigsäure.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, wobei beide R in
dem Anhydrid die gleiche Einheit sind, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus
Methyl, Ethyl, Propyl, gerades oder verzweigtes C&sub4;-C&sub1;&sub2;-Alkyl und Benzyl.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-6, wobei das Anhydrid
Essigsäureanhydrid ist.
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