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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
BREVET d' INVENTION sous le bénéfice de la Convention Internationale du 20 Mars 88 résidant à NEW YORK (Etats-Unis)405, Lexington Avenue :"Perfectionnements au procédé de préparation de composés alcoylés du plomb. "
La. présente invention est relative aux composés homo et hétéro-tétraalcoylés du plomb e à leurs mélanges. L'invention a pour objet de nouveaux procèdes de préparation de ces composés et de leurs mélanges, lesquels sont utiles comme antidétonants dans les combustibles pour moteurs.
Conformément à une caractéristique de l'invention, le procédé perfectionné de préparation d'un mélange de composés alcoylés du plomb contenant des composés alcoylés du plomb mélangés consiste à produire un échange de radicaux alcoyl entre des molécules différentes d'un ou plusieurs composés alcoylés du plomb, au moyen d'un catalyseur.
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Dans la mise en oeuvre de l'invention, on prend un composé tétraalcoylé du plomb ou un mélange de tels composés, ce composé ou ce mélange contenant au moins deux radicaux alcoyl différents, et onlefait réagir pour répartir ou redistribuer les radicaux alcoyl entre les atomes de plomb présents et pour produire un mélange de composés tétraalcoylés du plomb contenant toutes, ou sensiblement toutes, les combinaisons possibles des radicaux alcoyl utilisés.Par exemple dans le cas des composés méthyl et éthyl tétraalcoylés du plomb, les cinq composés possibles sont les deux composés homo-alcoylés (plomb-tétraméthyle et plomb- tétraéthyle)et les trois composés hétéro-alcoylés (plomb-triméthyléthyle, plomb-diméthyldiéthyle et plomb-méthyltriéthyle).
La demanderesse peut prendre un mélange de deux quelconques, ou d'un plus grand nombre, de ces composés ou bien l'un quelconque des composés hétéro-alcoylés et les faire réagir pour produire un mélange des cinq composés. Un tel mélange constitue un bon antidétonant.
Comme exemple particulier d'un mode de réalisation de l'invention pour produire un tel mélange, la demanderesse place dans un récipient} en poids, 267 parties de plomb-tétraméthyle, 323 parties de plomb-tétraéthyle et 200 parties d'un solvant tel que l'hexane en ajoutant trois parties de chlorure d'aluminium anhydre. On agite ce mélange et on élève la température jusqu'à 85 environ en la maintenant pendant 2 heures environ. Le produit obtenu, avec des rendements supérieurs à 95 %, contient, en poids, environ 5,5 pour cent de plomb-tétraméthyle, 24 pour cent de plomb-triméthyléthyle, 37,5 pour cent de plomb-diméthyladiéthyle, 26 pour cent de plomb-méthyltriéthyle et 7 pour cent de plomb-tétraéthyle.
Voici un autre exemple particulier de mise en oeuvre de l'invention pour la production d'un tel mélange : on place
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dans un récipient 'un mélange, en poids, de 590 parties de plomb-diméthyldiéthyle et 200 parties d'un solvant, tel que l'hexane, en ajoutant trois parties de chlorure d'aluminium anhydre. On agite et on porte la température à environ 85 en la maintenant pendant 2 heures environ. Le produit résultant a sensiblement la même composition que celui obtenu dans le premier exemple et le rendement est sensiblement le même.
Dans chacun des deux exemples précités, on a introduit des quantités égales des radicaux méthyle et éthyle mais de deux manières différentes. Ces mêmes proportions peuvent être introduites de plusieurs autres manières différentes, par exemple au moyen d'un mélange équimoléoulaire de plomb-triméthyléthyle et plomb-méthyltriéthyle. Dans tous ces cas la composition de la matière finale est la même.
Le procédé pour la mise en oeuvre de l'invention décrit dans les exemples précédents peut être modifié de diverses manièrés.
On peut, si on le désire, changer le rapport des radicaux méthyle aux radicaux éthyle dans la manière utilisée, par rapport à ceux donnés dans les exemples précédents, et le produit résultant sera un mélange des mêmes cinq composés du plomb mais en proportions différentes. Par exemple, si on utilise le composé plomb-méthyltriéthyle seul, ou bien si l'on réàise les mêmes proportions des radicaux méthyle aux radicaux éthyle en utilisant 267 parties de plomb-tétraméthyle et 970 parties de plomb-tétraéthyle, le mélange résultant contiendra, en poids, environ 0,3 pour cent de plomb-tétréméthyle, 4,3 pour cent de plomb-triméthyl- éthyle, 20,1 pour cent de plomb-diméthylediéthyle, 42,2 pour cent de plomb-méthyriéthyle et 33,
1 pour cent de plomb-tétraéthyleo Il semble que, pour un rapport quelconque
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des radicaux méthyle aux radicaux éthyle, les proportions relatives des cinq composés du plomb existant dans le produit correspondent sensiblement à ce que l'on pourrait prévoir si les radicaux méthyle et éthyle étaient répartis sur les quatre valences des atomes de plomb conformément à la loi de la distribution au hasard.
La quantité de chlorure d'aluminium utilisée peut être supérieure ou inférieure à celle indiquée dans les exemples précédents et la demanderesse a obtenu une bonne réaction avec un cinquième de ladite quantité ; toutefois lorsque la quantité est réduite notablement, la vitesse de la réaction décroit. La réaction se fait à la température ambiante ou à une température inférieure, mais on peut utiliser des températures élevées pour amener le procédé au point d'achèvement en un temps plus court : des températures atteignant 1300 ou même des températures supérieures peuvent être utilisées.
On peut utiliser aussi d'autres catalyseurs tels que le zinc-diéthyle, le fluorure de zinc, le chlorure mercurique, le trifluorure de bore, le chlorure d'aluminium- diméthyle, le chlorure de zirconium, le tri-chlorure de phosphore et le chlorure ferrique.
Il semble que lorsqu'on utilise comme catalyseur le chlorure d'aluminium et le chlorure ferrique, il se forme pendant la réaction un produit intermédiaire, le chlorure de plomb-triéthyle. Ce chlorure de plomb-triéthyle est lui-même un catalyseur pour la réaction de répartition ou. de redistribution. La nature exacte des composés entrant en réaction et que l'on peut appeler "la forme active du catalyseur" n'esb pas connue et la demanderesse entend englober sous la dénomination "catalyseur" des substances telles que celles indiquées plus haut qui sont introduites dans la masse de réaction.
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L'utilisation de solvants n'est pas essentielle et de bons résultats peuvent être obtenus sans recourir aux solvants, mais ceux-ci aident à maintenir les conditions désirées de l'opération. D'autres solvants, comprenant le décahydronaphtalène et le kérosène, peuvent être utilisés à la place de l'héxaneo La proportion du solvant peut varier entre des limites écartées et de bons résultats ont été obtenus avec une quantité dix fois plus grande que celle indiquée dans les exemples particuliers précédents.
Pour éviter les réactions excessives ou même violentes, il est bon d'ajouter le catalyseur en dernier et avec précaution, surtout lorsqu'on emploie peu de solvant ou qu'on n'en emploie pas du tout.
La durée, la température et les quantités de solvants 'et de catalyseur peuvent être modifiées suivant les conditions d'opération désirées et suivant la nature des réactifs utilisés,-.
Le procédé de la demanderesse n'est pas limité aux composés de plomb tétréalcoylés contenant seulement des radicaux méthyle et éthyle ; il peut être appliqué aux composés dans lesquels existent d'autres radicaux alcoyl. Dans chaque cas les conditions oonvenables de travail seront déterminées par les "réactivités" des matières de départ. Par exemple le plomb-diéthyl di-n-propyle ou le plomb diméthyldiisobutyle, ou bien un mélange de plomb-tétraméthyle et de plomb tétra-npropyle sont suffisamment réactifs pour donner des résultats satisfaisants dans les conditions indiquées dans les exemples particuliers précédents, tandis que la réaotion d'un composé moins réactif tel que le plomb-triméthyl-t-butyle est très faible dans ces conditions.
Dans le dernier cas, l'@éléation de la température accroît la vitesse de la réaction.
Le procédé de la demanderesse peut être modifié d'autres manières. Les réactions décrites ci-dessus peuvent être arrêtées avant leur achèvement et le produit contient
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alors les différents composés du plomb en proportions diffé- rentes de celles qui sont atteintes si la réaction est conduite jusqu'à son achèvement. Le mélange produit au moyen du procédé objet de l'invention peut être séparé en deux ou plusieurs fractions et toute fraction non désirée peut être utilisée dans une réaction ultérieure. On peut enlever tout ou partie d'un ou plusieurs composés donnés, d'une manière continue ou par intermittence, pendant que la-réaction se développe et lorsqu'on opère ainsi, il se forme une quantité plus grande de ces composés particuliers aux dépens des autres.
Dans le cas des composés méthyle et éthyle du plomb, en conduisant la réaction conformément au procédé objet de l'invention jusqu'à la fin, on peut obtenir du plomb-tétraméthyle et du plomb-tétraéthyle à l'exclusion d'aucun mélange, tandis que l'un quelconque des trois composés hétéro-alcoylés peut-être obtenu comme produit unique si le rapport méthyle- éthyle dans le mélange de départ est réglé à égalité avec le composé désiré. Dans une autre variante de ce procédé continu, on peut règler le rapport méthyle-éthyle et le procédé de séparation ce qi fait que l'on obtient deux ou plusieurs des cinq composés en toutes proportions désirées.