DE1240082B - Process for the electrolytic production of tin or lead alkylene on a depletion cathode - Google Patents
Process for the electrolytic production of tin or lead alkylene on a depletion cathodeInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl.:Int. Cl .:
C07fC07f
Deutsche Kl.: 12 ο - 26/03 German class: 12 ο - 26/03
Nummer: 1240 082Number: 1240 082
Aktenzeichen: P 30669IV b/12 οFile number: P 30669IV b / 12 ο
Anmeldetag: 29. November 1962Filing date: November 29, 1962
Auslegetag: 11. Mai 1967Open date: May 11, 1967
Elektrolytische Synthesen organischer Metallverbindungen an Aufbrauchkathoden sind bereits bekannt. So wird z. B. nach Ber., 44, S. 327 (1911), Tetraisopropylblei durch Elektrolyse einer wäßrigen, sauren Acetonlösung an einer Bleikathode in Ab-Wesenheit von Luft erhalten. Ein solches Verfahren ist jedoch nicht allgemein anwendbar und zur Herstellung organischer Bleiverbindungen auf Grund niedriger Ausbeuten und Nebenreaktionen unpraktisch. Im Jahre 1925 beschrieben Calingnert und M e a d die Bildung von Tetraalkylblei an einer Bleikathode durch Elektrolyse eines Katholyten, der aus einem Alkylhalogenid entweder in alkoholischem Alkali (USA.-Patentschrift 1539 297) oder in wäßrigem, Kasein enthaltendem Alkali (USA.-Patentschrift 1567 159) besteht. Bei diesen Verfahren ist jedoch eine potentielle Wasserstoffquelle notwendig, und die auf Blei bezogene Ausbeute kann nicht höher als bei 50% des verbrauchten Bleis liegen. Sie liegt tatsächlich oft noch darunter, und die Kathode wird bald unbrauchbar. Weiterhin wird das Alkylierungsmittel leicht durch Nebenreaktionen zerstört. Electrolytic syntheses of organic metal compounds on spent cathodes are already known. So z. B. after Ber., 44, p. 327 (1911), tetraisopropyl lead by electrolysis of an aqueous, acidic acetone solution on a lead cathode in the absence of air. Such a procedure however, it is not generally applicable and for the production of organic lead compounds due to low yields and side reactions impractical. In 1925 Calingnert and M e a d the formation of tetraalkyl lead on a lead cathode by electrolysis of a catholyte, which consists of an alkyl halide either in alcoholic alkali (U.S. Patent 1539 297) or in aqueous, Casein containing alkali (U.S. Patent 1,567,159). With this procedure is however, a potential source of hydrogen is necessary and the lead-related yield cannot higher than 50% of the lead consumed. It is actually often below that, and that Cathode will soon be unusable. Furthermore, the alkylating agent is easily destroyed by side reactions.
Ferner ist bekannt, zur Herstellung von Bleitetraalkylen Blei-Alkali-Metallegierungen mit Alkylhalogeniden bzw. Alkylsulfaten umzusetzen. Bei diesen Verfahren ist jedoch, bezogen auf das Blei, nur höchstens eine 25%ige Ausbeute möglich. Bei Durchführung dieses Verfahrens ist es also notwendig, große Mengen an Blei wiederzugewinnen und daraus die zur Reaktion eingesetzte Legierung wiederherzustellen. Darüber hinaus muß das Verfahren genau überwacht werden, damit die erforderliche Arbeitssicherheit gewährleistet ist. It is also known for the production of tetraalkylene lead To implement lead-alkali metal alloys with alkyl halides or alkyl sulfates. With these However, based on the lead, only a maximum of 25% yield is possible. When performing In this process, it is necessary to recover and recover large quantities of lead to restore the alloy used for the reaction. In addition, the procedure must be accurate monitored so that the required occupational safety is guaranteed.
Auch die bekannten anodischen Verfahren besitzen zahlreiche Nachteile. Die Quelle der organischen Gruppe der herzustellenden Verbindung ist zwangläufig eine andere organische Metallverbindung (oft ein Komplex aus zwei oder mehr derartigen Verbindungen). The known anodic processes also have numerous disadvantages. The source of the organic The group of the compound to be established is inevitably another organic metal compound (often a complex of two or more such compounds).
Derartige Materialien sind gewöhnlich schwierig oder kostspielig herzustellen und erfordern eine besondere Lagerung und Handhabung unter einer inerten Atmosphäre.Such materials are usually difficult or expensive to manufacture and require special equipment Storage and handling under an inert atmosphere.
So ist zur Herstellung von Alkyl-Blei-Verbmdüngen bekannt, eine Grignardverbindung in einem praktisch inerten organischen Lösungsmittel zu elektrolysieren, was in einer inerten Atmosphäre stattfinden muß. Weitere wesentliche Nachteile dieses Verfahrens sind die langen Reaktionszeiten, die eine großtechnische Anwendung des Verfahrens behindern. So is for the production of alkyl-lead compound fertilizers known to electrolyze a Grignard compound in a practically inert organic solvent, what must take place in an inert atmosphere. Other major disadvantages of this Process are the long reaction times that hinder industrial application of the process.
Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von
Zinn- oder Bleitetraalkylen an einer Aufbrauchkathode Process for the electrolytic production of
Tin or lead tetraalkylene on a consumable cathode
Anmelder:Applicant:
E. I. du Pont de Nemours and Company,E. I. du Pont de Nemours and Company,
Wilmington, Del. (V. St. A.)Wilmington, Del. (V. St. A.)
Vertreter:Representative:
Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,
Dipl.-Ing. G. E. M. DannenbergDipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg
und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,and Dr. V. Schmied-Kowarzik, patent attorneys,
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39Frankfurt / M., Große Eschenheimer Str. 39
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Ernest Frank Silversmith,Ernest Frank Silversmith,
Walter John Sloan, Wilmington, Del. (V. St. A.)Walter John Sloan, Wilmington, Del. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
V. St. ν. Amerika vom 30. November 1961
(156128)V. St. ν. America November 30, 1961
(156128)
Ferner ist zur Herstellung von Bleitetraalkylen bekannt, Aluminiumtriäthyl zu elektrolysieren. Auch dieses Verfahren besitzt ernsthafte Nachteile, da die Ausgangsstoffe sauerstoffempfindliche und selbstentzündliche Verbindungen darstellen, die zudem in einer zusätzlichen Behandlungsstufe hydridfrei gemacht werden müssen. Der Reaktionsablauf muß auch hier sorgfältig kontrolliert werden.It is also known for the production of tetraalkylene lead to electrolyze aluminum triethyl. Even this process has serious disadvantages since the starting materials are oxygen-sensitive and self-igniting Represent compounds that are also made hydride-free in an additional treatment stage Need to become. Here too, the course of the reaction must be carefully monitored.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur elektrolytischen Herstellung von Tetraalkylblei- oder Tetraalkylzinnverbindungen aus relativ billigen und leicht zugänglichen Ausgangsmaterialien, wobei die Verwendung organischer Metallverbindungen als Hauptalkylierungsmittel vermieden wird. Weiterhin wird erfindungsgemäß ein verbessertes Verfahren zur elektrolytischen Alkylierung, insbesondere von Blei, geschaffen, wobei das Elektrodenmaterial und Alkylierungsmittel wirksamer ausgenutzt werden und die klopffest machenden Tetraalkylbleiverbindungen in besseren Ausbeuten als bei den bisher vorgeschlagenen Verfahren der elektrolytischen Reduktion erhalten werden.The aim of the present invention is to provide an improved method for electrolytic Manufacture of tetraalkyl lead or tetraalkyl tin compounds from relatively inexpensive and readily available Starting materials, with the use of organic metal compounds as the main alkylating agent is avoided. Furthermore, according to the invention, an improved method for electrolytic Alkylation, in particular of lead, created, the electrode material and alkylating agent be used more effectively and the anti-knock tetraalkyl lead compounds in obtained better yields than in the previously proposed methods of electrolytic reduction will.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Zinn- oder BleitetraalkylenThe inventive method for the electrolytic production of tin or lead tetraalkylene
709 579/457709 579/457
an einer Aufbrauchkathode ist nun dadurch gekennzeichnet, daß man als katholytisches Alkylierungsmittel ein Alkylchlorid, -bromid, -jodid oder -sulfat mit höchstens 10 Kohlenstoffatomen je Alkylrest, als Katholytmedium eines der Lösungsmittel Methy-Iendichlorid, Äthylrhodanid, Acetonitril, Äthylenglykoldimethyläther oder überschüssiges Alkylierungsmittel verwendet und gegebenenfalls dem Katholyt ein Alkali- oder Erdalkalihalogenid oder ein Oniumsalz der allgemeinen Formel GnQY, in der G ein Kohlenwasserstoffrest, Q ein Stickstoff-, Phosphor- oder Schwefelatom, Y ein salzbildendes Anion und η 3 oder 4 ist und dessen wäßrige Lösungen einen pH-Wert von 5 bis 10 aufweisen, zusetzt.on a consumable cathode is characterized in that an alkyl chloride, bromide, iodide or sulfate with a maximum of 10 carbon atoms per alkyl radical is used as the catholyte alkylating agent, one of the solvents methylene dichloride, ethylrhodanide, acetonitrile, ethylene glycol dimethyl ether or excess alkylating agent is used as the catholyte medium optionally the catholyte an alkali or alkaline earth metal halide or an onium salt of the general formula G n QY, in which G is a hydrocarbon radical, Q is a nitrogen, phosphorus or sulfur atom, Y is a salt-forming anion and η 3 or 4 and its aqueous solutions have a pH -Value from 5 to 10, adds.
Die organische Metallverbindung wird in üblicher Weise vom Katholyten gewonnen, wobei Eigenschaften und Behandlungsweise der organischen Metallverbindungen bekannt sind. Das Verfahren ist leicht und wirtschaftlich durchzuführen und kann bei verhältnismäßig niedrigen Spannungen und Stromdichten und bei Zimmertemperatur und gewöhnlichem Druck erfolgen.The organic metal compound is obtained from the catholyte in the usual way, with properties and treatment of the organic metal compounds are known. The procedure is easy and economical to carry out and can be carried out at relatively low voltages and Current densities and at room temperature and ordinary pressure.
Geeignete Vorrichtungen und Verfahren sind in »Technique of Organic Chemistry«, Bd. II, 2. Auflage (1956), S. 385 ff. (herausgegeben von A. We i s b erg er), beschrieben. Die Durchführung des Verfahrens erfolgt vorzugsweise in einer elektrolytischen Zelle, in welcher der Katholyt durch eine für elektrischen Strom durchlässige Membran vom Anolyten getrennt ist. Geeignete Vorrichtungen dieser Art sind in der eben genannten Literaturstelle sowie in den USA.-Patentschriften 1539 297, 1567159 und 2985 568 beschrieben. Die Membran kann aber auch weggelasen werden.Suitable devices and methods are in "Technique of Organic Chemistry", Vol. II, 2nd edition (1956), p. 385 ff. (Edited by A. Weis b erger). Carrying out the procedure takes place preferably in an electrolytic cell, in which the catholyte by an electrical Current permeable membrane is separated from the anolyte. Suitable devices of this type are in the aforementioned reference and in U.S. Patents 1539 297, 1567159 and 2985 568. However, the membrane can also be omitted.
Die Anode kann aus jedem gewünschten Elektrodenmaterial hergestellt sein, das im Hinblick auf die Zusammensetzung des Anolyten ausgewählt wird. Der Anolyt kann im Gegensatz zum Katholyten gegebenenfalls Hydroxylgruppen enthalten, vorausgesetzt, daß er die erforderliche Leitfähigkeit für elekirischen Strom besitzt.The anode can be made from any desired electrode material be made, which is selected with regard to the composition of the anolyte. In contrast to the catholyte, the anolyte can optionally contain hydroxyl groups, provided that that it has the necessary conductivity for electrical current.
Das Alkylierungsmittel ist ein Alkylchlorid, -bromid, -jodid und/oder -sulfat mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen im Alkylrest. Der Alkylrest kann carbocyclische Substituenten, wie cycloaliphatische und aromatische Gruppen, enthalten. Die Kettenlänge des Restes scheint für die Durchführbarkeit nicht entscheidend zu sein; vorzugsweise besitzt er weniger als 6 Kohlenstoffatome und ist bevorzugt eine Methyl- oder Äthylgruppe.The alkylating agent is an alkyl chloride, bromide, iodide and / or sulfate having 1 to 10 carbon atoms in the alkyl radical. The alkyl radical can have carbocyclic substituents such as cycloaliphatic and aromatic groups. The chain length of the remainder does not seem to be feasible to be decisive; it preferably has fewer than 6 carbon atoms and is preferably a methyl or ethyl group.
Gegebenenfalls können auch Mischungen aus zwei oder mehr solcher Alkylierungsmittel einschließlich solcher, in welchen der Alkylrest unterschiedlich ist, verwendet werden, um gemischte organometallische Verbindungen mit zwei oder mehr unterschiedlichen Kohlenwasserstoffresten im Molekül herzustellen, und Mischungen organischer Metallverbindungen, wobei im letzteren Falle mindestens eine Tetraalkylbleiverbindung aus dem Katholyten gewonnen wird.Optionally, mixtures of two or more such alkylating agents can also be used those in which the alkyl radical is different can be used to denote mixed organometallic To create compounds with two or more different hydrocarbon radicals in the molecule, and mixtures of organic metal compounds, in the latter case at least one tetraalkyl lead compound from which catholyte is obtained.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält der Katholyt zur Erhöhung der Leitfähigkeit ein oder mehrere Oniumsalze der Formel GnQY, in welcher GnQ für ein Oniumkation steht, wobei Q ein Stickstoff-, Phosphor- oder Schwefelatom, η 3 oder 4, G ein Kohlenwasserstoffrest (vorzugsweise mit 1 bis 10, am besten mit 1 bis 2 Kohlenstoff atomen) bedeutet, von welchen mindestens einer ein alkylierender Kohlenwasserstoffrest ist, der dem Alkylrest, wie oben definiert ist, entsprechen soll, und Y ein salzbildendes Anion bedeutet, wobei dessen wäßrige Lösungen einen pH-Wert zwischen 5 und 10 haben. Das Anion Y ist vorzugsweise ein Chlorid-, Bromid-, Jodid- oder Sulfation. Diese Oniumsalze wirken in geringem Maße auch als Alkylierungsmittel. Auf Grund der größeren Reaktionsfähigkeit der obengenannten Ester enthalten daher die hergestellten organischen Metallverbindungen gewöhnlich den Alkylrest aus dem Ester in vorherrschendem Maß und wenige oder keinen alkylierenden Rest aus dem Oniumsalz.In a preferred embodiment of the present invention, to increase the conductivity, the catholyte contains one or more onium salts of the formula G n QY, in which G n Q stands for an onium cation, where Q is a nitrogen, phosphorus or sulfur atom, η 3 or 4, G is a hydrocarbon radical (preferably with 1 to 10, preferably with 1 to 2 carbon atoms), of which at least one is an alkylating hydrocarbon radical which should correspond to the alkyl radical as defined above, and Y is a salt-forming anion, where the aqueous solutions of which have a pH between 5 and 10. The anion Y is preferably a chloride, bromide, iodide or sulfate ion. These onium salts also act as alkylating agents to a minor extent. Because of the greater reactivity of the above esters, therefore, the organic metal compounds produced usually contain the alkyl radical from the ester to a predominant extent and little or no alkylating radical from the onium salt.
Die genannten Oniumsalze sind bekannte Verbindungen. Sie können auch in situ in dem nicht hydroxylgruppenhaltigen Katholytlösungsmittel gebildet werden, z. B. durch Umsetzung von Äthyljodid mit Diäthylsulfid oder Triäthylamin.The onium salts mentioned are known compounds. You cannot do this in situ either hydroxyl-containing catholyte solvents are formed, e.g. B. by implementing ethyl iodide with diethyl sulfide or triethylamine.
In Lösung im Katholyten können sich solche Oniumsalze zurückbilden und im Gleichgewicht mit dem Ester stehen.In solution in the catholyte, such onium salts can regress and are in equilibrium with stand by the ester.
Die Ester sind die eigentlichen Alkylierungsmittel, da sie insbesondere hinsichtlich der Stromausnutzung besonders wirksam und wirtschaftlich sind und gewöhnlich hohe Ausbeuten der gewünschten Verbindungen liefern, während die Oniumsalze also hauptsächlich als Stromleiter wirken. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Ester in Verbindung mit einem katholytlöslichen, stromführenden Alkali- oder Erdalkalihalogenid verwendet. Es können auch Kombinationen aus zwei oder mehr der stromleitenden Verbindungen verwendet werden.The esters are the actual alkylating agents, as they are particularly important in terms of power utilization are particularly effective and economical and usually have high yields of the desired compounds supply, while the onium salts thus mainly act as conductors. With another preferred embodiment of the present invention is the ester in conjunction with a catholyte-soluble, current-carrying alkali or alkaline earth halide used. Combinations can also be used can be used from two or more of the conductive connections.
Es ist jedoch nicht nötig, im Katholyten streng wasserfreie Bedingungen aufrechtzuerhalten und die Atmosphäre von der Zelle oder der Kathode völlig fern zu halten. Das Alkylierungsmittel kann selbst Katholytmedium sein.However, it is not necessary to maintain strictly anhydrous conditions in the catholyte and the Keep the atmosphere completely away from the cell or the cathode. The alkylating agent can itself Be catholyte medium.
Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Katholyt soll eine elektrische Leitfähigkeit von im allgemeinen mindestens etwa 0,0005 Ohm"1 cm"1, vorzugsweise 0,005 bis 0,05 Ohm"1, besitzen.The catholyte used in the process according to the invention should have an electrical conductivity of generally at least about 0.0005 ohm " 1 cm" 1 , preferably 0.005 to 0.05 ohm " 1 .
Im allgemeinen ist das Lösungsmittel die Hauptkomponente des Katholyten. Das Alkylierungsmittel ist in Anteilen von mindestens 0,01 Mol pro Kilogramm des gesamten Katholyten anwesend, gewöhnlich werden etwa 0,01 bis 8,7MoI und vorzugsweise etwa 0,25 bis 5 Mol verwendet. Wird es in Kombination mit einem Oniumsalz verwendet, wird gewöhnlich eine Konzentration von etwa 0,1 bis 8,7MoI pro Kilogramm Lösung, vorzugsweise mindestens etwa 1 Mol, verwendet. Die stromleitende Verbindung kann in Anteilen von 0,001 bis etwa 2 Mol pro Kilogramm Katholyt, vorzugsweise etwa 0,05 bis 0,5 Mol oder 0,1 bis 0,5 Mol, verwendet werden. Die obere Grenze für den Stromleiter hängt auch von seiner Löslichkeit im Katholyten ab.In general, the solvent is the major component of the catholyte. The alkylating agent is will usually be present in proportions of at least 0.01 moles per kilogram of total catholyte about 0.01 to 8.7 mol and preferably about 0.25 to 5 mol is used. It will be in combination with an onium salt used, a concentration of about 0.1 to 8.7 Mol per Kilogram of solution, preferably at least about 1 mole, is used. The conductive connection can in proportions of 0.001 to about 2 mol per kilogram of catholyte, preferably about 0.05 to 0.5 mol or 0.1 to 0.5 moles can be used. The upper limit for the conductor also depends on his Solubility in the catholyte.
Im allgemeinen scheint die gewünschte Umsetzung des Alkylierungsmittels etwa 1 bis 2 Volt zu benötigen. Bei manchen Ansätzen lag das Minimum der erforderlichen Gesamtspannung für einen Stromfluß durch die Zelle bei etwa 4 bis 5 Volt. Bei normalen Vorrichtungen und den meisten Katholyten ist die Anwendung von mehr als etwa 15 Volt selten nötig. Die Stromdichte kann zwischen 0,0001 bis etwa lAmp./cm2 Kathodenfläche liegen, wird jedoch vorzugsweise auf 0,01 bis 0,4Amp./cm2 gehalten. Die untere Grenze der Stromdichte wird durch die gewünschte ProduktionsgeschwindigkeitIn general, the desired conversion of the alkylating agent appears to require about 1 to 2 volts. In some approaches, the minimum total voltage required for current to flow through the cell was about 4 to 5 volts. With normal devices and most catholytes, the application of more than about 15 volts is seldom necessary. The current density can be between 0.0001 to about lAmp./cm 2 cathode area is maintained but preferably to 0.01 to 0,4Amp. / Cm 2. The lower limit of the current density is determined by the desired production speed
der organischen Metallverbindung bestimmt. Gewöhnlich beträgt die Stromdichte etwa 0,1 bis 0,4 Amp./cm2.the organic metal compound determined. Usually the current density is about 0.1 to 0.4 amps / cm 2 .
Das Verfahren erfolgt gewöhnlich bei normaler Zimmertemperatur und atmosphärischem Druck. Die Arbeitstemperaturen können jedoch höher oder niedriger liegen. Bevorzugt werden Temperaturen von etwa 20 bis 70° C verwendet. Der Druck sollte mindestens zur Aufrechterhaltung eines flüssigen Katholyten ausreichen und kann unterhalb oder oberhalb des atmosphärischen Drucks liegen. Auch Rückflußbedingungen können angewendet werden. Wo die verwendeten Materialien oder die hergestellten organischen Metallverbindungen empfindlich sind, kann auch eine inerte Atmosphäre angewendet werden.The procedure is usually carried out at normal room temperature and atmospheric pressure. the However, working temperatures can be higher or lower. Temperatures of used around 20 to 70 ° C. The pressure should be at least to maintain a liquid catholyte sufficient and can be below or above atmospheric pressure. Also reflux conditions can be applied. Where the materials used or the organic ones made If metal compounds are sensitive, an inert atmosphere can also be used.
In den folgenden Beispielen wird das Verfahren absatzweise durchgeführt. Die Durchführung kann jedoch auch kontinuierlich erfolgen. Insbesondere erscheint das Tetraalkylblei fast sofort nach Beginn der Elektrolyse. Die Umwandlung ist bei kurzen Zeiten gering, die Ausbeuten sind jedoch hinsichtlich Strom und Blei hoch, und zwar in der Größenordnung von 90%. Beim kontinuierlichen Verfahren kann der das Produkt enthaltende Katholyt kontinuierlich entfernt, zur Gewinnung der organischen Metallverbindung behandelt und zurückgeführt und ganz oder teilweise durch frischen Katholyten ersetzt werden.In the following examples, the process is carried out in batches. The implementation can however also take place continuously. In particular, the tetraalkyl lead appears almost immediately from the start of electrolysis. The conversion is poor for short times, but the yields are poor Electricity and lead high, on the order of 90%. In the continuous process the catholyte containing the product can be continuously removed to recover the organic Treated metal compound and recycled and replaced in whole or in part by fresh catholyte will.
Die Bleiverbindungen mit niedrigeren Kohlenwasserstoffresten sind als Antiklopfmittel bekannt. Die anderen organischen Metallverbindungen sind als Katalysatoren, Fungizide und Antiklopfmittel bekannt.The lead compounds with lower hydrocarbon residues are known as anti-knock agents. The other organic metal compounds are used as catalysts, fungicides and anti-knock agents known.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Mengenangaben sind, falls nicht anders angegeben, Gewichtsteile.The following examples illustrate the invention. Unless otherwise stated, all quantities are Parts by weight.
(A) Es wurde eine elektrolytische Zelle verwendet, die aus einer Bleikathode, einer Platinanode und getrennten Katholyt- und Anolytabteilungen bestand; letztere waren durch eine kationendurchlässige Membran getrennt. Die Katholytlösung bestand aus 29 Teilen Äthylbromid, 5 Teilen Tetraäthylammoniumbromid und 175 Teilen Acetonitril (was 1,273MoI Äthylbromid und 0,114MoI Tetraäthylammoniumbromid pro Kilogramm Lösung entsprach). Der Anolyt bestand aus 28 Teilen Natriumcarbonat in 250 Teilen Wasser. Mit den Elektrolyten bei Zimmertemperatur wurde der Gleichstrom angeschaltet und innerhalb von 15 Minuten die Spannung allmählich von etwa 6 auf etwa 15VoIt erhöht; die Stromstärke wurde von etwa 0,2 auf etwa 1 bis 1,5 Amp. erhöht, was einer endgültigen Stromdichte von etwa 0,02 bis 0,03 Amp./cm2 entsprach. Diese Bedingungen wurden etwa 4 Stunden aufrechterhalten, wobei sich die Temperatur auf etwa 60° C erhöhte. Der Katholyt wurde entfernt, von einer Spur unlöslichen Materials dekantiert, gründlich mit 800 Teilen Wasser und 150 Teilen Pentan gemischt und das erhaltene System aus zwei Schichten getrennt. Zur erneuten Extraktion der wäßrigen Schicht wurden weitere 150 Teile Pentan verwendet und der gesamte Pentanextrakt unter vermindertem Druck destilliert, wodurch Tetraäthylblei in 70%iger Ausbeute, bezogen auf den hindurchgeleiteten Strom, und in 8O°/oiger Ausbeute, bezogen auf den Gewichtsverlust der Kathode während der Elektrolyse, erhalten wurde.(A) An electrolytic cell consisting of a lead cathode, a platinum anode and separate catholyte and anolyte compartments was used; the latter were separated by a cation-permeable membrane. The catholyte solution consisted of 29 parts of ethyl bromide, 5 parts of tetraethylammonium bromide and 175 parts of acetonitrile (which corresponded to 1.273 mol of ethyl bromide and 0.114 mol of tetraethyl ammonium bromide per kilogram of solution). The anolyte consisted of 28 parts of sodium carbonate in 250 parts of water. With the electrolytes at room temperature, the direct current was switched on and within 15 minutes the voltage was gradually increased from about 6 to about 15 Volts; the amperage was increased from about 0.2 to about 1 to 1.5 amps, corresponding to a final current density of about 0.02 to 0.03 amps / cm 2 . These conditions were maintained for about 4 hours with the temperature increasing to about 60 ° C. The catholyte was removed, decanted from a trace of insoluble material, mixed thoroughly with 800 parts of water and 150 parts of pentane and the resulting system separated from two layers. A further 150 parts of pentane were used for renewed extraction of the aqueous layer and the entire pentane extract was distilled under reduced pressure, whereby tetraethyl lead in 70% yield, based on the current passed through, and in 80% yield, based on the weight loss of the cathode during electrolysis.
Das elektrolysierte Katholytpräparat kann zur Gewinnung von Tetraäthylblei auch fraktioniert destilliert oder dampfdestilliert werden.The electrolyzed catholyte preparation can also be fractionally distilled to obtain tetraethyl lead or steam distilled.
(B) Im obigen elektrolytischen Verfahren, jedoch mit einem Anolyten aus einer Lösung von 5 Teilen Tetraäthylammoniumbromid in 175 Teilen Acetonitril, betrug die Ausbeute an Tetraäthylblei 77%,(B) In the above electrolytic process, but with an anolyte from a solution of 5 parts Tetraethylammonium bromide in 175 parts of acetonitrile, the yield of tetraethyl lead was 77%,
ίο bezogen auf den Strom, und 81 %, bezogen auf das Blei. Während des letzteren Verfahrens wurde Bromid an der Anode oxydiert; das Oxydationsprodukt war im Anolyt als Polybromidionen anwesend; daraus konnte molekulares Brom in bekannter Weise gewonnen werden. Gegebenenfalls kann dem anfänglichen Anolyten ein Mittel zur Entfernung des oxydierenden Broms zugegeben werden. Ein solches Mittel kann z. B. ein Olefin sein, das das Olefindibromid bildet; oder es kann ein stark basischesίο based on electricity, and 81% based on that Lead. During the latter procedure, bromide was oxidized at the anode; the oxidation product was present in the anolyte as polybromide ions; molecular bromine could be derived from this in a known manner be won. Optionally, an agent for removing the anolyte can be added to the initial anolyte oxidizing bromine are added. Such a means can e.g. B. be an olefin, the olefin dibromide forms; or it can be a very basic one
so Anionenaustauscherharz in der Halogenidform sein, wobei solche Harze bekanntlich Brom als Polybromhalogenidionen chemisch absorbieren.so be anion exchange resin in the halide form, such resins are known to chemically absorb bromine as polybromo halide ions.
(C) Andere Stromleiter können das Tetraäthylammoniumbromid im Katholyten ersetzen. Typische Beispiele mit gemäß Verfahren von Beispiel 1 (A) erzielten Ergebnissen sind:(C) Other current conductors can be tetraethylammonium bromide replace in catholyte. Typical examples using according to the procedure of Example 1 (A) The results obtained are:
StromleiterConductor
Triphenylmethylbromid .Triphenylmethyl bromide.
Lithiumbromid Lithium bromide
3S Triäthylsulfoniumbromid 3S triethylsulfonium bromide
Natriumiodid Sodium iodide
Kaliumrhodanid Potassium rhodanide
Lithiumperchlorat Lithium perchlorate
Kaliumiodid Potassium iodide
Triphenyläthyl-Triphenylethyl
phosphoniumjodid ...phosphonium iodide ...
Calciumbromid Calcium bromide
Mol/kg
KatholytMoles / kg
Catholyte
0,094
0,524
0,121
0,159
0,243
0,1490.094
0.524
0.121
0.159
0.243
0.149
< 0,145<0.145
0,0910.091
< 0,012<0.012
Ausbeute an
TetraäthylbleiYield to
Tetraethyl lead
in %>,
bezogen auf Bleiin%>,
based on lead
72
10072
100
8181
76
100
10076
100
100
8484
86
10086
100
Das normalerweise kovalente Triphenylmethylbromid dissoziiert offensichtlich in Acetonitril unter den verwendeten Bedingungen in Ionen. Daher braucht der Stromleiter kein vorher gebildetes, als Ionen im festen Zustand vorliegendes Salz zu sein, sondern er muß nur die Lösung elektrisch leitfähig machen können.The normally covalent triphenylmethyl bromide apparently underdissociates in acetonitrile the conditions used in ions. Therefore, the conductor does not need a previously formed, as Ions to be present in the solid state salt, but it just needs to make the solution electrically conductive can do.
Das Verfahren von Beispiel 1 (A) wurdre wiederholt, wobei das Acetonitril durch ein gleiches Volumen eines unten aufgeführten Lösungsmittels ersetzt wurde, und wobei die Molzahl von Äthylbromid und Tetraäthylammoniumbromid pro Kilogramm Katholyt gemäß den Änderungen der Dichte des Lösungsmittels variierte.The procedure of Example 1 (A) was repeated with the acetonitrile by an equal volume a solvent listed below was replaced, and wherein the number of moles of ethyl bromide and Tetraethylammonium bromide per kilogram of catholyte according to the changes in the density of the solvent varied.
65solvent
65
(C2H5)BrMoles / kg
(C 2 H 5 ) Br
(C2Hs)4NBrCatholyte
(C 2 Hs) 4 NBr
Tetraäthylblei
in°/o
bezogen
auf BleiYield to
Tetraethyl lead
in ° / o
based
on lead
Äthylrhodanid Methylene dichloride
Ethyl rhodanide
1,0310.794
1.031
0,0930.071
0.093
8471
84
Gemäß Verfahren von Beispiel 1 (A) wurde mit anderen Äthylierungsmitteln Tetraäthylblei wie folgt hergestellt:Following the procedure of Example 1 (A) with other ethylating agents, tetraethyl lead was made as follows manufactured:
KatholytMoles / kg
Catholyte
äthylblei in »/o,
bezogen auf BleiYield of tetra
ethyl lead in »/ o,
based on lead
Äthyljodid
Äthylchlorid Diethyl sulfate
Ethyl iodide
Ethyl chloride
4,24
1,510.81
4.24
1.51
72
9381
72
93
Ein Katholyt aus 200 ecm Acetonitril, 2 ecm Methylchlorid und 15 g Tetraäthylammoniumbromid [was 0,23 Mol CH3Cl und 0,41 Mol (C2H5)4NBr pro Kilogramm Katholyt entsprach] wurde gemäß Beispiel 1(B) elektrolysiert (d.h., der Anolyt bestand aus 15 g Tetraäthylammoniumbromid in 200 ecm Acetonitril). Spannung und Stromstärke wurden innerhalb von etwa 15 Minuten auf etwa 15 Volt und 1 bis 1,5 Amp. erhöht, was einer Stromdichte von etwa 0,02 bis 0,03 Amp./cm* entsprach. Nach 4 Stunden wurde der Katholyt von einer Spur Schlamm dekantiert und analysiert. Der Tetraäthylbleigehalt, berechnet als Tetramethylblei (das vermutlich vorherrschende Produkt), entsprach einer 93%igen Ausbeute, bezogen auf verbrauchtes Blei, und 75%igen Ausbeute, bezogen auf den Strom.A catholyte of 200 ecm acetonitrile, 2 ecm methyl chloride and 15 g tetraethylammonium bromide [which corresponded to 0.23 mol CH 3 Cl and 0.41 mol (C 2 H 5 ) 4 NBr per kilogram of catholyte] was electrolyzed according to Example 1 (B) ( ie, the anolyte consisted of 15 g of tetraethylammonium bromide in 200 ecm of acetonitrile). The voltage and current were increased to about 15 volts and 1 to 1.5 amps in about 15 minutes, which corresponded to a current density of about 0.02 to 0.03 amps / cm *. After 4 hours the catholyte was decanted from a trace of sludge and analyzed. The tetraethyl lead content, calculated as tetramethyl lead (the presumably predominant product), corresponded to a 93% yield based on the lead consumed and a 75% yield based on the current.
Das Verfahren von Beispiel 1 (A) wurde wiederholt. Der Katholyt bestand aus:The procedure of Example 1 (A) was repeated. The catholyte consisted of:
171 g Acetonitril (225 ecm),171 g acetonitrile (225 ecm),
2,54 g Dimethylsulfid (3 Mol/kg Katholyt), 45,5 g CH3J (1,44 Mol/kg Katholyt).2.54 g dimethyl sulfide (3 mol / kg catholyte), 45.5 g CH 3 I (1.44 mol / kg catholyte).
Der Anolyt bestand aus Na2CO3 in Wasser.The anolyte consisted of Na 2 CO 3 in water.
Die Ausbeuten an Tetramethylblei betrugen 86 %, bezogen auf Blei, und 85 °/o, bezogen auf Strom. Das Dimethylsulfid reagiert offenbar mit etwas Methyljodid unter Bildung von Trimethylsulfoniumjodid als Stromleiter.The yields of tetramethyl lead were 86%, based on lead, and 85%, based on electricity. That Dimethyl sulfide apparently reacts with some methyl iodide to form trimethyl sulfonium iodide as Conductor.
Beispiel 1 (A) wurde mit einer Kathode aus Zinn an Stelle von Blei wiederholt, wobei Tetraäthylzinn in einer Ausbeute von etwa 72%, bezogen auf das Zinn, erhalten wurde (bestimmt durch Bromtitration des Produktes).Example 1 (A) was repeated with a cathode made of tin instead of lead, with tetraethyltin was obtained in a yield of about 72%, based on the tin (determined by bromine titration of the product).
Es wurde eine elektrolytische Zelle verwendet, die aus einem 100-ccm-Gefäß mit drei Elektroden und einer Asbestfaserbrücke bestand. Die Kathode war aus Blei, die Anode aus Platin, und die Referenzelektrode zur Bestimmung des Reduktionspotentials bestand aus einer wäßrigen gesättigten Calomel-Elektrode. Diese Anordnung wurde in Verbindung mit einem Polarographen und einem IR-Kompensator verwendet, wie er von Arthur unter anderm in Anal. Chem., 33, S. 488, 765 (1961), beschrieben wurde.An electrolytic cell consisting of a 100 cc jar with three electrodes and an asbestos fiber bridge. The cathode was made of lead, the anode of platinum, and the reference electrode to determine the reduction potential consisted of an aqueous saturated calomel electrode. This arrangement was made in conjunction with a polarograph and an IR compensator as used by Arthur, among others, in Anal. Chem., 33, pp. 488, 765 (1961) became.
ίο Die Versuchszusammensetzung war eine 1,2-Dimethoxyäthanlösung von Methylbromid (etwa 0,01 bis 0,1 n) und Tetrabutylammoniumbromid (0,1 n). Die Elektrolyse wurde bei 250C mit einem angewandten Potential von 1,3VoIt und einer Stromdichte von 0,05 Amp./cm2 41 Minuten durchgeführt. Unter diesen Bedingungen wurde das Methylbromid-Reduktionspotential mit etwa 1,1 Volt bestimmt. Die anderen elektrolytischen Komponenten übten keine Reduktionswirkung aus, d.h., sie verhielten sich inert.ίο The test composition was a 1,2-dimethoxyethane solution of methyl bromide (about 0.01-0.1N) and tetrabutylammonium bromide (0.1N). The electrolysis was carried out 2 41 minutes at 25 0 C with an applied potential of 1,3VoIt and a current density of 0.05 Amp./cm. Under these conditions the methyl bromide reduction potential was determined to be about 1.1 volts. The other electrolytic components did not exert a reducing effect, that is to say they behaved inertly.
Die gebildete Lösung wurde auf ihren Bleigehali untersucht. Aus anderen Arbeiten mit dieser Zelle zur elektrolytischen Herstellung von Tetramethylblei wurde ermittelt, daß das Blei in Form von Tetramethylblei vorlag. Die Ausbeute an Tetramethylblei war praktisch quantitativ.The resulting solution was examined for lead content. From other work with this cell For the electrolytic production of tetramethyl lead, it has been determined that the lead is in the form of tetramethyl lead Template. The yield of tetramethyl lead was practically quantitative.
Claims (2)
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1114 816;
USA.-Patentschrift Nr. 3 007 858;Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1114 816;
U.S. Patent No. 3,007,858;
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