PL193735B1 - Sposób otrzymywania trialkiloglinu - Google Patents

Abstract

Sposób otrzymywania trialkiloglinu na drodze reakcji związków alkilohalogenoglinowych z metalem alkalicznym, znamienny tym, że reakcję dialkilohalogenoglinu lub trialkilotrihalogenodiglinu z metalem alkalicznym prowadzi się w roztworze, stosując jako rozpuszczalnik trialkiloglin, użyty w ilości powyżej 3 moli na 1 mol związku alkilohalogenoglinowego, a metal alkaliczny stosuje się w ilości od 0,5 do 3,1 na 1 mol związku alkilohalogenoglinowego.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania trialkiloglinu.

Związki glinowe są stosowane przede wszystkim w katalizie, syntezie, a także jako substrat w produkcji materiałów półprzewodnikowych dla przemysłu elektronicznego. Trialkiloglin i dialkilohalogenoglin można otrzymać kilkoma sposobami.

Najstarszą metodą syntezy jest transmetalacja z zastosowaniem związków dialkilortęciowych lub ołowioorganicznych i metalicznego glinu. Rzadziej stosuje się do tego celu związki talu. Tą metodą można otrzymać z zadowalającą wydajnością tylko niższe pochodne trialkilogłinowe, ponieważ wyższe pochodne alkilortęciowe nie są zbyt trwałe. Metoda ta znajduje zastosowanie tylko do otrzymywania niewielkich ilości produktu.

Trialkiloglin można otrzymać także w bezpośredniej syntezie z glinu, wodoru i odpowiedniego alkenu, w obecności trialkiloglinu. Reakcja biegnie dwuetapowo. W pierwszym etapie, w którym wymagane jest ciśnienie około 20 MPa i temperatura około 120°C, otrzymuje się dialkilowodoroglin. Drugi etap, prowadzony w łagodniejszych warunkach, wymaga ciśnienia około 2 MPa i temperatury do 60°C. W tym etapie następuje włączenie alkenu w wiązanie Al-H i otrzymuje się trialkiloglin. Tą metodą nie można jednak otrzymać pochodnych metyloglinowych.

Często wykorzystywaną metodą w syntezie związków alkiloglinowych. przede wszystkim z większymi podstawnikami, jest dysmutacja. Stosuje się w niej łatwe w syntezie związki metaloorganiczne metali grup głównych i halogenki glinu. Jeżeli prowadzi się reakcje w rozpuszczalniku ełektrodonorowym, to otrzymuje się kompleksy donorowo-akceptorowe alkilków glinowych, a nie czyste związki. Konieczny jest więc dodatkowy etap wydzielania produktu z kompleksów.

Pochodne metylo- i etyloglinowe można otrzymać w reakcji bromków, jodków lub chlorków alkilowych z metalicznym glinem lub stopem glinowo-magnezowym. Jednak bez drugiego etapu odhalogenowania udaje się bezpośrednio uzyskać najwyżej dialkilohalogenoglin. Kompleksowanie dialkilohalogenoglinu przy pomocy np, chlorku potasu i wygrzewanie w temperaturze powyżej 150°C dostarcza po oddestylowaniu mieszaninę dialkilohalogenoglinu i trialkiloglinu, ale w kompleksie pozostaje K[RAlX3] obniżając wydajność reakcji. Otrzymana sól wymaga rozłożenia w wysoko wrzącym rozpuszczalniku węglowodorowym. Powstaje przy tym znaczna ilość kłopotliwych dla środowiska odpadów.

Aby otrzymać trimetyloglin konieczna jest reakcja otrzymanego dialkilohalogenoglinu z sodem, potasem lub stopem sód-potas. Reakcji tej nie można przeprowadzić bezpośrednio, ponieważ metal reagując pokrywa się twardą skorupą produktów, które nie pozwalają na dalszy przebieg procesu. W praktyce pozwala ona na wykorzystanie 25-40% metalu alkalicznego. Pozostałość należy rozłożyć (konieczność rozkładania alkoholem w wysokowrzącym węglowodorze), a w produkcie otrzymuje się mieszaninę substratu i produktu. Powoduje to konieczność doreagowania mieszaniny z następną porcją metalu alkalicznego. Dlatego reakcja ta musi być przeprowadzana w rozpuszczalniku. Reakcję prowadzi się zwykle w wysokowrzącym węglowodorze np. dekalinie, tak aby po reakcji można było wydzielić produkt. Jednak i w tym przypadku następuje zbrylanie w wyniku obrastania stopu, gdyż powstałe sole i przejściowe kompleksy czteroalkiloglinu rozpuszczają się tylko nieznacznie w dekalinie. Sposób ten wymaga także długiego czasu reakcji, a wydajności produktu nie są wysokie.

Z opisu patentowego PL 165 254 znany jest sposób wytwarzania trialkiloglinu o wysokiej czystości przez reakcję dialkilofluoroglinu z fluorkiem sodu i ogrzewanie otrzymanego kompleksu w temperaturze 200-300°C pod zmniejszonym ciśnieniem, w zawiesinie w oleju parafinowym. Oddestylowaną mieszaninę poreakcyjną zawierającą trialkiloglin zanieczyszczony związkami alkilodichlorowcoglinowymi poddaje się reakcji z litowcotetraalkiloglinem, otrzymując po rektyfikacji trialkiloglin o wysokiej czystości.

Celem wynalazku było opracowanie wydajnej i czystej metody syntezy trialkiloglinu.

Sposób otrzymywania trialkiloglinu na drodze reakcji związków alkilohalogenoglinowych z metalem alkalicznym według wynalazku charakteryzuje się tym, że reakcję dialkilohalogenoglinu lub trialkilotrihalogenodiglinu z metalem alkalicznym prowadzi się w roztworze, stosując jako rozpuszczalnik trialkiloglin. użyty w ilości powyżej 3 moli na 1 mol związku alkilohalogenoglinowego, a metal alkaliczny stosuje się w ilości od 0,5 do 3,1 na 1mol związku alkilohalogenoglinowego.

Korzystnie jest, jeżeli w użytych do reakcji związkach alkilohalogenoglinowych grupy alkilowe zawierają od 1 do 6 atomów węgla i są takie same,

W reakcji można stosować metale alkaliczne, stopy metali alkalicznych, a także stopy zawierające metale alkaliczne.

PL 193 735 B1

Produktem reakcji jest trialkiloglin, będący zarazem celem syntezy, jak i doskonałym rozpuszczalnikiem do prowadzenia procesu.

Wykorzystany w sposobie według wynalazku trialkiloglin rozpuszcza tworzącą się na powierzchni reagującego metalu skorupę złożoną między innymi z halogenku metalu, glinu i soli kompleksowej M[RnAlX4-n] (M - metal alkaliczny, n ma wartość od 2 do 4) uniemożliwiającą całkowite przereagowanie metalu. Sposób według wynalazku odznacza się prostotą wykonania, jednostopniowym przebiegiem procesu, łatwością kontrolowania przebiegu reakcji oraz bardzo małą ilością odpadów. Ciało stałe po oddestylowaniu produktu zawiera mieszaninę glinu metalicznego, w postaci bardzo drobnego osadu, halogenku metalu alkalicznego i małą ilość metalu alkalicznego. Osad ten nie sprawia trudności w utylizacji. Dalszą zaletą sposobu według wynalazku jest brak rozpuszczalnika organicznego, wysoka, prawie 100% wydajność trialkiloglinu oraz niski koszt surowców. Następną, niezwykle ważną zaletą sposobu według wynalazku jest pełne wykorzystanie wszystkich grup alkilowych.

Sposób według wynalazku został bliżej przedstawiony w przykładach stosowania.

Przykład 1

Do kolby reakcyjnej zaopatrzonej w wymrażalnik zwrotny chłodzony suchym lodem i przepłukanej w układzie próżnia-azot wlano w atmosferze suchego, odtlenionego azotu 3 mole trimetyloglinu i 1 mol dimetylochloroglinu. Mieszaninę podgrzewano do wrzenia intensywnie mieszając mieszadłem mechanicznym lub magnetycznym i dodawano małymi porcjami 1,02 mola metalicznego sodu. Reakcję prowadzono aż do całkowitego przereagowania sodu. Następnie wydestylowano produkt do sucha pod normalnym lub obniżonym ciśnieniem.

Przykład 2

Do kolby reakcyjnej zaopatrzonej w wymrażalnik zwrotny chłodzony suchym lodem i przepłukanej w układzie próżnia-azot wlano w atmosferze suchego i odtlenionego azotu 4 mole trimetyloglinu i 1 mol trimetylotrichlorodiglinu. Mieszaninę podgrzano do wrzenia i intensywnie mieszając dodawano małymi porcjami 3,05 mola metalicznego sodu. Reakcję prowadzono aż do całkowitego przereagowania sodu. Następnie wydestylowano produkt do sucha pod normalnym lub obniżonym ciśnieniem.

Przykład 3

Reakcję prowadzono jak w przykładach 1i 2, ale zamiast sodu do reakcji użyto potasu w tym samym stosunku molowym.

Przykład 4

Reakcję prowadzono identycznie, jak w przykładach 1 i 2, ale zamiast sodu użyto stopu sodu z potasem (3 części wagowe potasu na 2 części wagowe sodu) w takiej ilości, aby zachować stosunek molowy metali alkalicznych do związku metylochloroglinowego jak w przykładach 1 i 2.

Claims (3)

1. Sposób otrzymywania trialkiloglinu na drodze reakcji związków alkilohalogenoglinowych z metalem alkalicznym, znamienny tym, że reakcję dialkilohalogenoglinu lub trialkilotrihalogenodiglinu z metalem alkalicznym prowadzi się w roztworze, stosując jako rozpuszczalnik trialkiloglin, użyty w ilości powyżej 3 moli na 1mol związku alkilohalogenoglinowego, a metal alkaliczny stosuje się w ilości od 0,5 do 3,1 na 1mol związku alkilohalogenoglinowego.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się związki alkilohalogenoglinowe z grupami alkilowymi zawierającymi od 1do 6 atomów węgla, przy czym grupy alkilowe są takie same.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że metal alkaliczny stosuje się w postaci pojedynczego metalu, stopu metali alkalicznych lub stopu zawierającego metale alkaliczne.