Кобальтсодержащие сополимеры стирола и дивинилбензола в качестве катализатора циклотримеризации
. Кобальтсодержащие сополимеры стирола и дивинилбензбла общей формулы: . ч ir:9rtt 2-CHJ в качестве катализатора циклотримеризации .
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
"лл r.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (сн -сн-- +
СН2 СН СН2 СН;
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3374707/23-05 (22) 28.12.81 (46) 15 ° 10 ° 83. Бюл. ° Р 38 (72) Е.В.Леонова,. Д.З.Левин, В.А.Сергеев, Н.С.Кочеткова, Е.С.Мортиков, Н.К.Демидова, А.H.Соколова и О.Л.Лепендина . (71) Ордена Ленина институт .элементоорганических соединений им.A.Í.Несмеянова (53) 661.183.123(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2836812/05, кл. 0 08 0 79/14, 1980.
2 ° Chanq В.Н. et al., Preparation апа some catakytic ргoperties оГ
cyclopentadienyldicapbonylcobalt and г)1ойium.-"Ь. Огчапоше1а1. Chemi,,1972
v. 172,. р,81 (прототип).
„„SU„„1047918 А
3(51) С 08 F 212/36; С 08 F 8/42;
В 01 J 31 16 (54 ) КОБАЛЬТСОДЕРЖАЩИЕ,. СОПОЛИИЕРЫ
СТИРОЛА И ДИВИНИЛБЕНЗОЛА В КАЧЕСТВЕ
КАТАЛИЗАТОРА ЦИКЛОТРИМЕРИЗАЦИИ. (57). Кобальтсодержащие р сополимеры стирола и дивннилбензола обцей фор- мулыл
1 в качестве катализатора циклотримеризации.
С»
4Р
«9 4
C©
Q©, 1047918
К1
+co Qo
СН2 .) — СН2-СНв качестве катализатора циклотриме15 ризации, Кобальтсодержащие сополимеры получают путем обработки иодметилированного сополимера стирола с дивинилбенэолом (2%) кобальтоценом в среде органического растворителя в инертной атмосфере.
Содержание йода в исходном сополимере составляет 50,91Ъ, т,е. сополимер практически в каждом звене содержит йодметильные группы. Целевой продукт отделяют фильтрованием, промывают дихлорэтаном (ДХС) и сушат в вакууме при комнатной .температуре.
Контроль за полнотой замещения иода осуществляют методом рентгенофлюоресцентного анализа (РФА), Со. держание кобальта в предлагаемых сополимерах составляет 1,2-2,5 ммоль на 1 г полимера. Степень замещения иода на кобальт регулируется температурой или продолжительностью ре. 35 акции (1-б ) при постоянном контро ле методом РФЛ.
Пример 1, К 1 г йодметилированного сополимера стирола с дивинилбензолом (содержание иода 50,919
4п залитого 3-х кратным по объему количеством дихлорэтана (ДХЭ), приливают раствор 1,54 г кобальтоцена в
150 мл ДХЭ при (-5 )-0 С в атмосфере аргона. Реакционную массу выдерживают при (-5)-0 С в течение 5 ч.
Затем сополимер отделяют фильтрованием, промывают ДХЭ, тетрагидрофу- . раном (ТГФ) и пентаном и сушат в вакууме при комнатной температуре, Получают 1,40 r красно-вишневого продукта, который по данным метода РФА содержит 2,9Ъ иода. Содержание кобальта составляет 18,1Ъ, что соответсвует 3,08 ммоль Со на 1 г
1 полимера (л =92) .
Пример 2. Синтез сополиме-( ра. К 10 r йодметилированного сополимера стирола с дивинилбенэолом (содержание иода составляет 44,5
45%), залитого 3-х кратным по объему
60 количеством ДХЭ, приливают раствор
15,4 г кобальтоцена в 150 мл ДХЭ при (-5 )-0 С в атмосфере аргона.
Реакционную массу перемешивают при (-5 )-0 С в течение 5 ч в токе инерт. а ного газа. Затем сополимер отделяют
can-Я coIco4
Недостатками известных кобальтсодержащих полимеров являются низкое содержание кобальта в полимере, отсутствие каталитических свойств в процессах циклотримериэации, а также технологические трудности их получения - многостадийность и сложность получения исходных веществ. Повышение содержания кобальта в полимере необходимо для усиления каталитических свойств полимера, так как кобальт в л -комплексе является каталитическим реакционным центром процесса циклотримеризации, В связи с этим повышение содержания кобальта в полимере применяемом в Качестве катализатора, приводит к снижению его расходных коэффициентов.
Изобретение относится к новым элементоорганическим полимерам, конкретно к сополимерам стирола и дивинилбензола, содержащим в качестве боковых заместителей л -комплекс кобальта а именно (g4-циклопентадиен),(Q -циклопентадиенил) кобальт.
Сополимеры могут быть использованы в качестве технологического катализатора процессов циклотримеризации и полициклотримериэации ацетилена и ацетонитрила и их производных.
Известны также кобальтицинийсодержащие полимеры. Г1 3, полученные на основе олигофенилена (ацефена), вводимого в реакцию полициклоконденсации с гексафторфосфатом
1,1 -диацетилкобальтициния.. Содержание кобальта в этих полимерах составляет 0,79-1,54 ммоль Со на
1 г полимера.
Известны сополимеры стирола с дивинилбенэолом, сс)держащие в качестве бокового заместителя (y -цик5 лопентадиенил) дикарбонилкобальт содержание кобальта в этом сопо лимере составляет 0,2б-0,32 ммоль
Се на 1 r полимера. !
Целью изобретения являются полимеры с высоким содержанием кобальта, обладающие каталитической активностью в реакциях циклотримеризации.
Для достижения цели предложены кобальтсодержащие; сополимеры стирс л а и ди ви нилбен зола общей формулы:
СН2 СН СН .CH CH — СН
1047918
2СН= СК вЂ” СН3 СЖ вЂ” + -" 3
Состав полученного продукта, %
Условия опыта Катализатор
Давле- Количество ние, катализатоатм. ра, r
Температура, ОС
СНзС Бензол 2-Метилпиридин
Сополимер по примеру 2.
Содержание Со
14,5-15,0%
13,6
86,2 0,2
150
Сополимер по примеру 2.
Содержание Со
14,5-15,0%
17,2
82,6 0,2
1,6
150
Кобальтоцен
17,9
81,7 0,4
0 5
150
Содержание Со
25,0%
Сравнительный опыт. Кобальтоцен содержит примесь диэтиламина в количестве 1 5%.
ВНИИПИ Заказ 7860/26 Тираж 494 Подписное
ФилиаЛ ППП "Патент", r.óæãîðîä,óë.Проектная,4 фильтрованием, промывают ДХЭ, ТГФ, пентаном и сушат в вакууме при комнатной температуре.
Получают 14,2 г красно-вишневого продукта, который по данным метода
РФА содержит 11,6-11,7% иода ° Содержание кобальта составляет 14,5-15,0% что соответствует 2,46-2,54 ммоль
Со на 1 r полимера (h = 73). . Пример 3. 0,73 г кобальтоце на в 20 мл ДХЭ прибавляют к 0,5 r йодметилированного сополимера стирола с дивинилбензолом в 3-х кратном по объему количестве ДХЭ при -15 С. о
Реакционную массу перемешивают,6 ч при этой температуре и целевой продукт выделяют так, как описано в примере 1 ° Выделяют 0,51 г красного полимера, который по данным PCA содержит 23,4% Эп, 10,65% Со, что составляет 1,86 ммольСо на 1 r полимера (n = 51).
Полученные кобальтсодержащие сополимеры были испытаны в качестве катализатора в пРоцессе получения
2-метилпиридина взаимодействием аце. тилена с ацетонитрилом:
Реакцию проводят в автоклаве под давлением ацетилена 10-12 атм (начальное ) и при 150 С. Полученные результаты приведены в таблице.
Как показывают данные, полученные в результате реакций каталитическая активность предлагаемых сополимеров в процессе получения 2-метилпиридина взаимодействием ацетилена с ацетонитрилом находится на уровне лучших технологических ката лизаторов на основе кобальтоцена, представляющих собой смесь кобальтоцена с диэтиламином. Однако предлагаемые кобальтсодержащие сополимеры имеют существенные технологические преимущества при их исполь зовании в качестве катализаторов, состоящие в легкости и простоте приготовления исходной смеси для проведения синтеза, так как отсутствует стадия растворения оксидативно неустойчивого металлокомплекса, Кроме того, по окончании реакции полу-
15 чаевые жидкие продукты (о -пиколин, ацетонитрил )легко отделяются от продуктов превращения катализатора . фильтрацией. Тогда как при использовании катализаторов на-основе
2щ кобальтоцена удовлетворительное отделение образующихся при разрушении катализатора мелкодисперсных твердых продуктов не достигается простой фильтрацией и требуется дополнитель25 ная очистка. Применение в качестве катализатора кобальтсодержащего сополимера делает возможным использование его в виде стационарного катализатора, помещенного в трубчатый
О реактор, через который прокачивается реакционный раствор. Это существенно упрощает технологию процесса синтеза d -пиколина.
В промышленности для тримеризации соединений с кратной связью используются катализаторы типа Циглера.
Однако социклотримеризация ацетилена с ацетонитрилом в присутствии этих катализаторов не происходит.