DE2113338A1 - Alkoxylation of acid amides - by electrolysis in presence of a conducting salt - Google Patents
Alkoxylation of acid amides - by electrolysis in presence of a conducting saltInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Alkoxylierung von am Stickstoff alkylierten Carbonsäureamiden Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur elektrochemischen Alkoxylierung von am Stickstoff alkylierten Carbonsäureamiden mit Alkoholen in Gegenwart von Leitsalzen.Process for the alkoxylation of carboxamides alkylated on the nitrogen The invention relates to a process for the electrochemical alkoxylation of Carboxamides alkylated on nitrogen with alcohols in the presence of conductive salts.
Es ist bekannt, daß bei der Elektrolyse von N,N-Dimethylcarbonsäureamiden und einem aliphatischen Alkohol in Gegenwart von Nitrat als Leitsalz N-Alkoxymethyl-N-Methylcarbonsäureamide entstehen (USP 3.459.643). Nach diesem Verfahren wurden Dimethylformamid, -acetamid und -benzamid mit einwertigen aliphatischen Alkoholen mit ein bis sechs C-Atomen in Gegenwart von Ammoniumnitrat als Leitsalz elektrolysiert. Die Alkoxylierung csrfolgt an der dem Stickstoff benachbarten Methylgruppe unter der gleichzeitigen Bildung von molekularem Wasserstoff.It is known that in the electrolysis of N, N-dimethylcarboxamides and an aliphatic alcohol in the presence of nitrate as the conductive salt N-alkoxymethyl-N-methylcarboxamides arise (USP 3,459,643). Following this procedure, dimethylformamide, acetamide and benzamide with monohydric aliphatic alcohols with one to six carbon atoms electrolyzed in the presence of ammonium nitrate as conductive salt. The alkoxylation takes place on the methyl group adjacent to the nitrogen with the simultaneous formation of molecular hydrogen.
N-alkoxyalkyl-N-methylcarbonsäureamide können chemisch in einem Mehrstufenvcrfahrcn auch dadurch hergestellt werden, daß zuerst eine Mischung von N-Methylcarbonsäureamid mit Paraldehyd in Gegenwart von Natriumhydroxid bis zur Lösung erhitzt und dann unter Kühlung langsam ein aliphatischer Alkohol zugesetzt wird (USP 2 449 332). Bekannt ist weiterhin, daß bei der Umsetzung von N-Alkylcarbonsäureamiden njit Acetalen oder Halbacetalen in Gegenwart von organischen Sulfonsäuren als sauren Katalysatoren bei Temperaturen zwischen 50 und 150° N-α-Alkoxyalkylcarbonsäureamide entstehen (DBP 1 273 533).N-alkoxyalkyl-N-methylcarboxamides can chemically in a multistep process can also be prepared in that first a mixture of N-methylcarboxamide heated to solution with paraldehyde in the presence of sodium hydroxide and then an aliphatic alcohol is slowly added with cooling (USP 2,449,332). It is also known that when N-alkylcarboxamides are reacted with acetals or hemiacetals in the presence of organic sulfonic acids as acidic catalysts at temperatures between 50 and 150 ° N-α-alkoxyalkylcarboxamides are formed (DBP 1 273 533).
Es wurde niin gefunden, daß die Alkoxylierung von am Stickstoff alkyliertem Carbonsäureamiden der allgemeinen Formel (I) worin R1 Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit ein bis sechs C-Atomen oder eine Arylgruppe mit sechs bis zehn C-Atomen, R2 Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit zwei bis sechs C-Atomen oder R1 und R2 gemeinsam durch eine Alkylengruppe mit zwei bis sechs C-Atomen oder eine alkylsubstituierte Alkylengruppe mit zwei bis sechs C-Atomen und C1- bis C4-Alkylgruppen, verbunden sind, R3 Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit ein bis sechs C-Atomen bedeuten, mit Alkoholen der allgemeinen Formel (II) R4(OH)n (II) worin R4 eine Alkyl- oder Alkylengruppe mit ein bis sechs C-Atomen oder eine Cycloalkyl oder Cycloalkylengruppe mit vier bis sieben C-Atomen und n eins oder zwei bedeuten, stattfindet, wenn die am Stickstoff alkylierten Carbonsäureamide mit einem Alkohol in Gegenwart von Leitsalz bei Temperaturen zwischen +10°C und 100°C elektrolysiert werden.It has never been found that the alkoxylation of carboxamides of the general formula (I) alkylated on the nitrogen where R1 is hydrogen, an alkyl group with one to six carbon atoms or an aryl group with six to ten carbon atoms, R2 is hydrogen, an alkyl group with two to six carbon atoms or R1 and R2 together by an alkylene group with two to six carbon atoms Atoms or an alkyl-substituted alkylene group with two to six carbon atoms and C1- to C4-alkyl groups, R3 are hydrogen or an alkyl group with one to six carbon atoms, with alcohols of the general formula (II) R4 (OH) n (II) where R4 is an alkyl or alkylene group with one to six carbon atoms or a cycloalkyl or cycloalkylene group with four to seven carbon atoms and n is one or two, takes place when the carboxamides alkylated on the nitrogen with an alcohol in the presence of Electrolyte salt can be electrolyzed at temperatures between + 10 ° C and 100 ° C.
Nach dem Verfahren entstehen alkoxylierte N-Mono- oder N,N-Dialkylcarbonsäureamide der allgemeinen Formel (III) worin R1, R2, R3 und R4 die obengenannten Bedeutungen haben.The process produces alkoxylated N-mono- or N, N-dialkylcarboxamides of the general formula (III) wherein R1, R2, R3 and R4 have the meanings given above.
Weiterhin werden bei der Elektrolyse von N-Monoalkylcarbonsäureamiden und Alkandiolen oder Cycloalkandiolen N,N'-Dialkoxy alkylen-bis-carbonsäureamide der allgemeinen Formel (IV) gebildet, worin R1 und R3 die obengenannte Bedeutung haben und R6 eine Alkylengruppe mit ein bis sechs C-Atomen oder eine Cycloalkylengruppe mit vier bis sieben C-Atomen bedeutet.Furthermore, in the electrolysis of N-monoalkylcarboxamides and alkanediols or cycloalkanediols, N, N'-dialkoxy alkylene-bis-carboxamides of the general formula (IV) formed, in which R1 and R3 have the abovementioned meaning and R6 is an alkylene group having one to six carbon atoms or a cycloalkylene group having four to seven carbon atoms.
Weiterhin werden bei der Elektrolyse von N,N-Dialkylcarbonsaureamiden und Alkandiolen oder Cycloalkandiolen N,N'-Dialkoxy-alkylen-bis-N,N'dialkylcarbonsäureamide der allgemeinen Formel (V) worin R1, R2, R3 und R4 die obengenannte Bedeutung haben, und cyclische N,N-, J a7. koxalkylencarbonsäurcamide der allgemeinen Formel (VI) gebildet, worin R1, R3 und R6 die obengenannte Bedeutung haben und R5 eine Methylen- oder alkylsubstituierte Methylengruppe mit ein bis vier C-Atomen oder R1 und R5 gemeinsam durch eine Alkylen-oder alkylsubstituierte Alkylengruppe mit zwei bis sechs C-Atomen und C1- bis C4-Alkylgruppen verbunden sind.Furthermore, in the electrolysis of N, N-dialkylcarboxamides and alkanediols or cycloalkanediols, N, N'-dialkoxy-alkylene-bis-N, N'dialkylcarboxamides of the general formula (V) wherein R1, R2, R3 and R4 have the abovementioned meaning, and cyclic N, N-, J a7. koxalkylencarbonsäurcamide of the general formula (VI) formed, wherein R1, R3 and R6 have the abovementioned meaning and R5 is a methylene or alkyl-substituted methylene group with one to four carbon atoms or R1 and R5 together by an alkylene or alkyl-substituted alkylene group with two to six carbon atoms and C1- C4 alkyl groups are connected.
Als N-Mono- oder N,N-Dialkylcarbonsäureamide kommen vorallem N-Methylformamid, N-Äthylformamid, N,N-Dimethylformamid, N,N-Diäthylformamid, N-Methylacetamid, N-Äthylacetamd, N,N-Dimethylacetamid, N,N-Diäthylacetamid, N-Methyl-N-äthylacetamid, N-Methylpropionamid, N-Äthylpropionamid, N,N-Dimethylbenzamid, 1,4-Dimethylacetidinon-2, 1,4,4-Trimethylacetidinon-2, 1-Äthyl-4-Methylacetidinon -2,1-Methylpyrrolidon-2 und 1-Äthylpyrrolidon-2 infrage.The N-mono- or N, N-dialkylcarboxamides are mainly N-methylformamide, N-ethylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N-methylacetamide, N-ethylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N-methyl-N-ethylacetamide, N-methylpropionamide, N-ethylpropionamide, N, N-dimethylbenzamide, 1,4-dimethylacetidinone-2, 1,4,4-trimethylacetidinone-2, 1-ethyl-4-methylacetidinone -2,1-methylpyrrolidone-2 and 1-ethylpyrrolidone-2 in question.
Als Alkohole sind aliphatische primäre, sekundäre oder tertiäre Alkohole geeignet mit ein bis sechs C-Atomen, wie Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol, n-Butanol, sek. Butanol und tert.Aliphatic alcohols are primary, secondary or tertiary alcohols suitable with one to six carbon atoms, such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butanol, sec. Butanol and tert.
Butanol, sowie als Alkandiole Äthylenglykol, 1,2- und 1,3-Propandiol, 1,2-, 1,3-, 2,3 und 1,4-Butandiol, 1,2- 1,3-, 1,4-, 1,5-und 2,3-Pentandiol. Als cycloaliphatische Alkohole werden Cyclobutanol, -pentanol, -hexanol oder -heptanol und als cycloaliphatische Alkandiole, Cyclopentandiol oder -hexandiol verwendet.Butanol, and as alkanediols, ethylene glycol, 1,2- and 1,3-propanediol, 1,2-, 1,3-, 2,3 and 1,4-butanediol, 1,2-1,3-, 1,4-, 1,5- and 2,3-pentanediol. as Cyclobutanol, pentanol, hexanol or heptanol are cycloaliphatic alcohols and used as cycloaliphatic alkanediols, cyclopentanediol or -hexanediol.
Für die elektrochemische Alkoxylierung von am Stickstoff alkylierten Carbonsäureamiden werden als Leitsalze Verbindungen verwendet, die als Kation Ammonium, Allcali, Erdalkali oder Tetraalkylammonium mit C1 bis C-Alkylgruppen, Nitryl oder Nitrosyl und als Anion n Nitrat, Chlorid, Sauerstoff in komple-gebundener Form mit Phosphor, Chlor, Brom oder Jod als Zentralatom oder Fluor in komplexgebundener Form mit Phosphor, Bor, Titan, Antimon, Arsen, Zinn oder Silizium als Zentralatom enthalten.For the electrochemical alkoxylation of alkylated on nitrogen Carboxamides are used as electrolyte salts, compounds that have ammonium as the cation, Allcali, alkaline earth or tetraalkylammonium with C1 to C-alkyl groups, nitryl or Nitrosyl and as anion n nitrate, chloride, oxygen in completely bound form with Phosphorus, chlorine, bromine or iodine as the central atom or fluorine in complex-bound form with phosphorus, boron, titanium, antimony, arsenic, tin or silicon as the central atom.
Für das Verfahren sind als Leitsalze neben Ammonium und Alkalinitraten, Alkalihexafluorophosphate, -hexafluorotitanate, -hexafluorosilikate, -hexafluoroantimonate, -hexafluoroarsenate, -tetrafluoroborate, -trifluorostannate oder --perchlorate, Tetraalkylammoniumtetrafluoroborate oder Tetraalkylammoniumchloride mit C1- bis C@- Alkylgruppen geeignet.In addition to ammonium and alkali nitrates, the electrolyte salts used for the process Alkali hexafluorophosphates, -hexafluorotitanates, -hexafluorosilicates, -hexafluoroantimonates, -hexafluoroarsenates, -tetrafluoroborates, -trifluorostannates or -perchlorates, Tetraalkylammonium tetrafluoroborates or tetraalkylammonium chlorides with C1- to C @ alkyl groups are suitable.
Bevorzugt verwendet werden als @eitsalze neben Ammoniumnitrat, Kalium- oder Ammoniumhexafluorophosphat, Ammonium- oder Tetramethylammoniumtetrafluoroborat, Ammoniumperchlorat+),oder Tetramethylammoniumchlorid.Preference is given to using side salts in addition to ammonium nitrate, potassium or ammonium hexafluorophosphate, ammonium or tetramethylammonium tetrafluoroborate, Ammonium perchlorate +), or tetramethylammonium chloride.
+) Kaliumperchlorat Die Leitsalze werden der Elektrolyselösung in Konzentrationen von 0.01 bis 5 Mol/l, vorzugsweise von 0,l bis 2 Mol/l zugesetzt.+) Potassium perchlorate The electrolyte salts are in the electrolysis solution Concentrations of 0.01 to 5 mol / l, preferably 0.1 to 2 mol / l, are added.
Die Durchführung der elektrochemischen Alkoxylierung erfolgt diskontinuierlich oder kontinuierlich. Im diskontinuierliches Verfahren kann die Elektrolyse beispielsweise in der in Abbildung 1 dargestellten Elektrolysezelle (1) ausgeführt werden. Sie ist mit einem dichtschließenden Deckel (2) versuchen, durch den die Stromzuleitungen für die Elektroden (3) und (4) geführt werden, und in dem sich die Öffnungen (5) für den Zulauf der Elektrolyselösung (6),für die Ableitung des Gases und (9) für ein Thermometer befinden. Die Öffnung für die Ableitung des Gases kann mit einem Rückflußkühler versehen sein, in dem verdampfende Anteile der Elektrolysemischung mit einer Kühlsole bis -130°C, vorzugsweise bis -30°C rückkondensiert werden können.The electrochemical alkoxylation is carried out batchwise or continuously. In the discontinuous process can the Electrolysis, for example, in the electrolysis cell shown in Figure 1 (1) are executed. Try with a tightly fitting lid (2) through which the power supply lines for electrodes (3) and (4) are passed, and in which the openings (5) for the inlet of the electrolysis solution (6), for the discharge of the gas and (9) for a thermometer. The opening for the derivation of the Gas can be provided with a reflux condenser, in the evaporating portions of the Electrolysis mixture with a cooling brine recondensed down to -130 ° C, preferably down to -30 ° C can be.
Die zwei Elektroden (3) (Anode) und (4) (Kathode) sind in einem Abstand von 0,1 bis 50 mm, vorzugsweise 0,5 bis 20 mm zueinander angeordnet. Als Elektrodenmaterial werden Netze oder Bleche aus Palladium oder Platin sowie edelmetall- oder mischoxidbeschichtete Metallelektroden, vorzugsweise Titanelektroden eingesetzt. Die netzförmige Ausführung der Elektroden ist besonders vorteilhaft, weil während der Elekrolyse gebildetes Wasserstoffgas leichter abgeführt wird und dabei noch zusätzlich die gleichmäßige Durchmischung der Lösung unterstützt wird. Die vertikale Anordnung der Elektroden kann auch durch eine horizontale ersetzt werden.The two electrodes (3) (anode) and (4) (cathode) are at a distance from 0.1 to 50 mm, preferably 0.5 to 20 mm, to one another. As an electrode material nets or sheets made of palladium or platinum as well as precious metal or mixed oxide coated Metal electrodes, preferably titanium electrodes, are used. The net-shaped version of the electrodes is particularly advantageous because it is formed during electrolysis Hydrogen gas is discharged more easily and at the same time also the uniform Mixing of the solution is supported. The vertical arrangement of the electrodes can also be replaced by a horizontal one.
Ebenso ist eine Anordnung mehr er er Elektrodenpaare möglich, die sich vorallem in der blockartigen Kombination von gewinkelten oder nicht gewinkelten Kapillarspaltelektroden bewahrt hat. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser blockartig kombinierten Elektrodenpaare wurde der Elektrodenabstand nach außen hin vergrößert. Die Elektrolysezelle ist ummantelt und kann durch die Ein- (7) und Ausgangssttitzen (8) an einen IIeiz- oder Kühlflüssigkeitskreislauf angeschlossen werden. Die Temperatur der Elektrolyselösung wird durch ein Thermometer (9) oder einen Thermofühler überwacht und durch eine Heizung oder Kühlung gesteuert. Als Arbeitstemperatur für die Elektrolyse wird eine Temperatur gcwählt, die unter der Siedetemperatur des am niedrigsten siedenden Reaktionspartners und oberhalb des Schmelzpunktes des am höchsten schmelzenden Reaktionspartners liegt. Es wurden Temperaturen von 10 bis 100°C, vorzugsweise von 30 - 80°C angewendet. Die Anodenstromdichte betrug 3 - 6 A/dm², vorzugsweise 5,2 - 5,6 A/dm².An arrangement of more he electrode pairs is also possible especially in the block-like combination of angled or non-angled Has preserved capillary gap electrodes. In a preferred embodiment of this When electrode pairs were combined in a block-like manner, the electrode spacing was towards the outside enlarged. The electrolysis cell is encased and can pass through the inlet (7) and outlet supports (8) can be connected to a heating or cooling liquid circuit. The temperature the electrolysis solution is monitored by a thermometer (9) or a thermal sensor and controlled by heating or cooling. As a working temperature for the electrolysis a temperature is chosen which is below the boiling point of the lowest boiling point Reactant and above the melting point of the highest melting reactant lies. Temperatures from 10 to 100 ° C., preferably from 30 to 80 ° C., were used. The anode current density was 3-6 A / dm², preferably 5.2-5.6 A / dm².
Eine niedrigere Stromdichte ist möglich, sie verlangsamt jedoch die Produkt bildung. Eine höhere Stromdichte als 6 A/dm2 hat eine zu starke Erwärmung der Elektrolyselösung zur Folge. Während der Elektrolyse wird die Lösung entweder durch einen Rührer, zum Beispiel Magnetrührer (10) oder durch Umpumpen kräftig durchmischt.A lower current density is possible, but it will slow down the Product education. A current density higher than 6 A / dm2 results in excessive heating of the electrolysis solution. During the electrolysis, the solution becomes either vigorously mixed with a stirrer, e.g. magnetic stirrer (10) or by pumping.
Die Elektrolyselösung besteht aus äquimolaren Mischungen eines N-Mono- oder N,N-Dialkylcarbonsäureamide, in dem zuvor ein Leit-S gelöst worden ist und eines Alkohols. Das Leitsalz kann aber wenn es im Carbonsäureamid schlechter löslich ist, auch im Alkohol gelöst werden. Die Elektrolyselösung kann zu Beginn einen Alkoholüberschuß bis zu 10 Gew.-% der äquimolaren Alkoholmenge enthalten. Es kann auch vorteilhaft sein, nach der zur Hälfte abgelaufenen Elektrolysezeit nochmals eine kleine Menge Alkohol zuzusetzen. Das Verfahren kann hinsichtlich der Energie- oder Stoffausbeute optimiert werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Elektrolyse nicht bis zumvollständigen Umsatz der Reaktionspartner durchzuführen, weil durch die Produktbildung die Zellenspannung ansteigt,wobei die Stoff- und Energieausbeute sinken.The electrolysis solution consists of equimolar mixtures of an N-mono- or N, N-dialkylcarboxamides in which a Leit-S has previously been dissolved and an alcohol. The conductive salt can, however, if it is less soluble in the carboxamide can also be dissolved in alcohol. The electrolysis solution may have an excess of alcohol at the beginning contain up to 10% by weight of the equimolar amount of alcohol. It can also be beneficial after half of the electrolysis time has elapsed, add a small amount again Add alcohol. The method can be used in terms of energy or material yield be optimized. It has been found beneficial not to electrolysis up to carry out the complete conversion of the reactants, because through the product formation the cell voltage increases, whereby the material and energy yield decrease.
Wird das Verfahren kontinuierlich betrieben, so ist in dem Deckel (2) des Elektrolysegefäßes (1) eine weitere Öffnung zum kontinuierlichen Umpumpen der Elektrolyselösung vorgesehen.If the process is operated continuously, there is in the lid (2) of the electrolysis vessel (1) another opening for continuous pumping the electrolysis solution provided.
Aus den im Kreislauf umgepumpten Elektrolytlösung wird jeweils ein Teil zur Produktaufarbeitung abgetrennt. Nach einer Gehaltsprüfung der Elektrolytlösung auf das Verhältnis von Produktbildung zu Ausgangsmaterial mit Hilfe einer gaschromatographischen oder einer kernresonenzpektioskopischen Bestimmungsmethiode wird die Lösung aufgearbeitet. Vor der destillativen Auftrennung der Produkte müssen saure Leitsalze aus der Lösung zum Beispiel durch Ionenaustauscher oder Ausschütteln mit Wasser oder Äther abgetrennt werden. Bei Anwesenheit von sauren Leitsalzen werden die gebildeten Produkte bei der Aufarbeitung zum Teil wieder zerstört.The electrolyte solution pumped around in the circuit becomes a Part separated for product work-up. After checking the content of the electrolyte solution on the ratio of product formation to starting material with the aid of a gas chromatographic or a nuclear resonance spectroscopic determination method, the solution is worked up. Before the products can be separated by distillation, acidic conductive salts must be removed from the solution for example, separated by ion exchangers or shaking with water or ether will. In the presence of acidic conductive salts, the products formed are at the work-up partly destroyed again.
Die bei. der Destillation zurück gewonnenen Ausgangsmaterialien werden,nachdem sie auf das erforderliche Molverhältnis eingestellt wurden, zusammen mit einem Leitsalz der kontinuierlich umlaufenden Elektrolyselösung wieder eindosiert Die Elektrolyse wird normalerweise bei Normaldruck durchgeführt, Sie kann ber auch unter vermindertem Druck zwischen 300 bis 400 Torr betrieben werden. Zur Vermeidung der Bildung von explosiven Gasgemischen aus Wasserstoff und Luft ist die Zumischung eines Inertgases, zum Beispiel Stickstoff,vorteilhaft. The at. raw materials recovered after distillation they were adjusted to the required molar ratio, together with a conductive salt of the continuously circulating electrolysis solution. The electrolysis is normally carried out at normal pressure, it can also be carried out under reduced pressure Pressure between 300 to 400 Torr can be operated. To avoid the formation of explosive gas mixtures of hydrogen and air is the admixture of an inert gas, for example nitrogen, advantageous.
Die nach dem elektrochemischen Verfahren hergestellten alkoxylierten N-Mono oder N,N-Dialkylcarbonsäureamide sind wertvolle polare, nichtwässrige Lösungsmittel für Elektrolyte. Als Lösungsmittel werden sie auch zum Spinnen von Fäden verwendet. Die in α-Stellung zum Stickstoffatom alkoxylierten Carbonsäureamide sind außerdem Zwischenprodukte für die Herstellung von N-Alkylen-bzw. N-Alkylen-N-alkylcarbonsäureamiden. Die in den α-Stellungen zuin Stickstoff alkoxylierten cyclischen Carbonsäureamide sind Zwischenprodukte zur Herstellung von N-Alkylenlactamen. Sie werden auch als Zusatzstoffe bei der Kunststoffherstellung, zum Beispiel Polyamiden, verwendet.The alkoxylated ones produced by the electrochemical process N-mono or N, N-dialkylcarboxamides are valuable polar, non-aqueous solvents for electrolytes. As a solvent, they are also used for spinning threads. The carboxamides alkoxylated in the α-position to the nitrogen atom are also Intermediates for the production of N-alkylene or. N-alkylene-N-alkylcarboxamides. The cyclic carboxamides alkoxylated to nitrogen in the α positions are intermediate products for the production of N-alkylene lactams. They are also called Additives used in the manufacture of plastics, for example polyamides.
Vergleichsbeispiel 1 In einer blektrolysezelle (1) (vgl. Figur 1) von etwa 70 ml Inhalt mit Deckel (2) und Rückflußkühler wird eine Mischung aus 39,9 g N,N-Dimethylformamid und l9,2 g Methanol unter Zusatz von 4,8 g Ammoniumnitrat eingefüllt. Zwei konzentrisch angeordnete Platinnetzzylinder mit 225 Maschen pro cm² und mit 10 bzw. 30 mm # bei 50 mm Höhe tauchen als Elektroden in die Lösung ein. Die Kathode liegt innen. Die Temperatur während der Elektrolyse wird auf 5O0C gehalten. Nach Einschalten des Elektrolysestromes beträgt die Anodenstromdichte 5,4 A/dm² und die Elektrolysespannung 9,5 Volt.Comparative Example 1 In a sheet metal cell (1) (see FIG. 1) of about 70 ml with lid (2) and reflux condenser is a mixture of 39.9 g of N, N-dimethylformamide and 19.2 g of methanol with the addition of 4.8 g of ammonium nitrate filled. Two concentrically arranged platinum mesh cylinders with 225 meshes per cm² and with 10 or 30 mm # at a height of 50 mm are immersed in the solution as electrodes a. The cathode is inside. The temperature during the electrolysis is increased to 50 ° C held. After switching on the electrolysis current, the anode current density is 5.4 A / dm² and the electrolysis voltage 9.5 volts.
Das Umrühren erfolgt durch Magnetrührer mit 30 - 35 Upin. Die Zelle steht unter Normaldruck. Die durch den Gasaustritt entweichenden Gase werden durch einen Rückflußkühlcr geleitet, der auf -100C gekühlt ist. Die dabei kondensierendenProdukte fließen der Elektrolytlösung wieder zu. Nach Durchgang eines Stromäquivalents von 1,202 Faraday wurde der Versuch abgebrochen. Nach Entfernen des Leitsalzes ergab die Analyse der Elektrolytlösung in Molprozenten: N-Methoxymethyl-N-methylformamid 85 % N,N-Dimethylformamid 8 % Methanol 7 70.The stirring is carried out with a magnetic stirrer with 30-35 rpm. The cell is under normal pressure. The gases escaping through the gas outlet are passed through passed a reflux cooler, which is cooled to -100C. The thereby condensing products the electrolyte solution flows in again. After passing through a current equivalent of At 1.202 Faraday, the attempt was discontinued. After removal of the conductive salt resulted the analysis of the electrolyte solution in mol percent: N-methoxymethyl-N-methylformamide 85% N, N-dimethylformamide 8% methanol 7 70.
Das entspricht einer Stromausbeute von 80,5 % (bezogen auf das N,N-Dimethylformamid) und einem Energieaufwand von 0,96 kWh/mol Produkt.This corresponds to a current efficiency of 80.5% (based on the N, N-dimethylformamide) and an energy consumption of 0.96 kWh / mol product.
Beispiel 1 In der im Vergleichsbeispiel 1 beschriebenen Elektrolysezelle wird eine Mischung aus 39,9 g N,N-Dimethylformamid und 19,2 g Methanol unter Zusatz von 9,8 g Kaliumhexafluorophosphat eingefüllt. Die Teiiperatur während der Elektrolyse wird auf 500C gehalten. Nach Einschalten des Elektrolysestromes beträgt die Anodenstromdichte 5,4 A/dm2 und die Elektrolysespannung 8,0 Volt. Das Umrühren erfolgt durch Magnetrührer mit 30 bis 35 Upm. Die Zelle steht unter Normaldruck Die durch den Gasaustritt entweichenden Gase werden durch einen Rückflußkühler geleitet, der auf -10°C gekühlt ist. Die dabei kondensierendenProdukte fließen der Elektrolytlösung wieder zu. Nach Durchgang eines Strömäquivalents von 1,202 Faraday wurde der Versuch abgebrochen. Nach Entfernen des Leitsalzes ergab die Analyse der Elektrolytlösung in Molprozenten: N-Methoxymethyl-N-Methylformamid 86 % N,N-Dimethylformamid 8 % Methanol 6 %.Example 1 In the electrolysis cell described in Comparative Example 1 a mixture of 39.9 g of N, N-dimethylformamide and 19.2 g of methanol is added of 9.8 g of potassium hexafluorophosphate filled. The partial temperature during electrolysis is kept at 500C. After switching on the electrolysis current, the anode current density is 5.4 A / dm2 and the electrolysis voltage 8.0 volts. The stirring is carried out by means of a magnetic stirrer at 30 to 35 rpm. The cell is under normal pressure The escaping through the gas outlet Gases are passed through a reflux condenser cooled to -10 ° C. the condensing products flow back into the electrolyte solution. After passage a current equivalent of 1.202 Faraday was the attempt canceled. After removing the conductive salt, the analysis of the electrolyte solution in mole percent showed: N-methoxymethyl-N-methylformamide 86% N, N-dimethylformamide 8% methanol 6%.
Das entspricht einer Stromausbeute von 81,2 % (bezogen auf das N, N-Dimethylformamid) und einem Energieaufwand von 0,68 kWh/mol Produkt.This corresponds to a current yield of 81.2% (based on the N, N-dimethylformamide) and an energy consumption of 0.68 kWh / mol product.
Beispiel 2 In der im Vergleichsbeispiel 1 beschriebenen Elektrolysezelle wird eine Mischung aus 39,9 g N,N-Dimethylformamid und 19,2 g Methanol unter Zusatz von 7,5 g Kaliumperchlorat eingefüllt. Die Temperatur wird während der Elektrolyse auf 50°C gehalten. Nach Einschalten des Elektrolysestromes beträgt die Anodenstromdichte 5,4 A/dmZ und die Elektrolysespannung 7,5 Volt. Das Umrühren erfolgt durch Magnetrührer mit 30 bis 35 Upm. Die Zelle steht unter Normaldruck. Die durch den Gasaustritt entweichenden Gase werden durch einen Riickflußkühler geleitet, der auf -10°C gekühlt ist. Die dabei kondensierendenProdukte fließen der Elektrolytlösung wieder zu. Nach Durchgang eines Stromäquivalentes von 1,202 Faraday wurde der Versuch beendet. Nach Entfernen des Leitsalzes ergab die Analyse der Elektrolytlösung in Molprozenten: N-Methoxymethyl-N-methylformamid 91 % N,N-Dimethylformamid 5 % Methanol 4 %.Example 2 In the electrolysis cell described in Comparative Example 1 a mixture of 39.9 g of N, N-dimethylformamide and 19.2 g of methanol is added filled with 7.5 g of potassium perchlorate. The temperature increases during the electrolysis kept at 50 ° C. After switching on the electrolysis current, the anode current density is 5.4 A / dmZ and the electrolysis voltage 7.5 volts. The stirring is carried out by means of a magnetic stirrer at 30 to 35 rpm. The cell is under normal pressure. The through the gas outlet Escaping gases are passed through a reflux cooler, which is cooled to -10 ° C is. The products that condense in the process flow back into the electrolyte solution. To The experiment was terminated through a current equivalent of 1.202 Faraday. To Removal of the conductive salt resulted in the analysis of the electrolyte solution in mol percent: N-methoxymethyl-N-methylformamide 91% N, N-dimethylformamide 5% methanol 4%.
Das entspricht einer Stromausbeute von 92,2 % (bezogen auf das N,N-Dimethylformamid) und einem Energieaufwand von 0,63 kWh/mol Produkt.This corresponds to a current efficiency of 92.2% (based on the N, N-dimethylformamide) and an energy consumption of 0.63 kWh / mol product.
Beispi>l 3 In einer Elektrolysezelle (1) (vgl. Figur 1) von etwa 70 ml. Inhalt mit Deckel (2) und Rückflußkühler wird eine Mischung aus 35,5 g N-Methylformamid und 19,3 g Methanol unter Zusatz von 4,8 g Ammoniumnitrat eingefüllt. Zwei konzentrisch angeordnete Platin-2 netzzylinder als Elektroden mit 225 Maschen pro cm mit 10 bzw.Example> l 3 In an electrolysis cell (1) (see FIG. 1) of about 70 ml. Contents with lid (2) and reflux condenser is a mixture of 35.5 g of N-methylformamide and 19.3 g of methanol with the addition of 4.8 g Filled with ammonium nitrate. Two concentrically arranged platinum-2 mesh cylinders as electrodes with 225 meshes per cm with 10 resp.
30 mm # bei 50mm Höhe tauchen als Elektroden in die Lösung.ein.30 mm # at a height of 50 mm are immersed in the solution as electrodes.
Die Kathode liegt innen. Die Temperatur wird während der Elektrolyse auf 50°C gehalten. Nach Einschalten des Stromes beträgt die Anoderstromdichte 5,4 A/dm2 und die Elektrolysespannung 6,9 V.The cathode is inside. The temperature increases during the electrolysis kept at 50 ° C. After switching on the current, the anoder current density is 5.4 A / dm2 and the electrolysis voltage 6.9 V.
Das Umrühren erfolgt durch Magnetrührer mit 40 bis 45 Up. Die Zelle steht unter Normaldruck. Dic durch den Gasaustritt entweichenden Gase werden durch einen Rückflußkühler geleitet, der auf -10°C gekühlt ist. Die dabei kondensierenden Produkte fließen der Elektrolytlösung wieder zu.-Nach Durchgang eines Stromäquivalents von 1,202 Faraday wurde der Versuch abgebrochen. Nach Entfernen des Leitsalzes ergab die Analyse der Elektrolytlösung in Molprozenten: N-Methoxymethylformamid 32 % N-Methy Tformamid 47 % Methanol 32 %.The stirring is carried out by means of a magnetic stirrer with 40 to 45 rpm. The cell is under normal pressure. The gases escaping through the gas outlet are passed through passed a reflux condenser, which is cooled to -10 ° C. The condensing Products flow back into the electrolyte solution.-After a current equivalent has passed through the attempt was terminated by 1.202 Faraday. After removal of the conductive salt resulted the analysis of the electrolyte solution in mol percent: N-methoxymethylformamide 32% N-methy Tformamide 47%, methanol 32%.
Hieraus errechnet sich eine Stromausboute von 39,3 %, bezogen auf eingesetztes N-Methylformamid.This results in a current expansion of 39.3%, based on N-methylformamide used.
Beispiel 4 In einer Elektrolysezelle (1) voll etwa 140 ml Inhalt (vgl. Figur 1) mit Deckel (2) und Rückflußkühler wird eine Mischung aus 54,4 g N-Methylformamid und 6S,2 g n-Butanol unter Zusatz von 7,4 g Ammoniumnitrat eingefüllt. Zwei konzentrisch angeordnete Platinnetzzylinder mit 100 Maschen pro cm² mit 10 bzw. 30 mm # bei 100 mm Höhe tauchen als Elektroden in die Lösung ein. Die Kathode liegt außen. Die Temperatur wird während der Elektrolyse auf GOOC gehalten. Nach Einschalten des Stromes beträgt die Anodenstromdichte 5,4 A/cm² und die Elektrolysespannung 8,5 Volt. Das Umrühren erfolgt durch Magnetrührer mit 30 bis 35 Upm. Die Zelle steht unter einem verminderten Druck von 700 Torr. Die durch den Gasaustritt entweichenden Gase werden durch einen Rückflußkühler geleitet, der auf -15°C gekühlt ist. Die dabei kondensiernendenGase werden der Elektrolytlösung zugeführt. Nach sechs Stunden werden nochmals 7,0 g n-Butanol der Elektrolytlösung zugegeben. Nach Durchgang eines Stromäquivalentes von 0,92 Faraday wurde der Elektrolysestrom abgeschaltet. Nach Entfernen des Leitsalzes ergab die Analyse der Lösung in Molprozenten: N-n-Butoxymethylformamid 31 % N-Methylformamid 38 % n-Butanol 31 %.Example 4 In an electrolysis cell (1) full about 140 ml content (cf. Figure 1) with cover (2) and reflux condenser is a mixture of 54.4 g of N-methylformamide and 6S, 2 g of n-butanol with the addition of 7.4 g of ammonium nitrate. Two concentric arranged platinum mesh cylinders with 100 meshes per cm² with 10 or 30 mm # at 100 mm in height are immersed in the solution as electrodes. The cathode is on the outside. The temperature is kept at GOOC during the electrolysis. After switching on the power is the anode current density 5.4 A / cm² and the electrolysis voltage 8.5 volts. The stirring takes place by means of a magnetic stirrer at 30 to 35 rpm. The cell stands under a diminished Pressure of 700 torr. The gases escaping through the gas outlet are passed through a Passed reflux condenser, which is cooled to -15 ° C. The condensing gases are added to the electrolyte solution. After six hours, another 7.0 g n-butanol added to the electrolyte solution. After passing a current equivalent of 0.92 Faraday, the electrolysis current was switched off. To Removal of the conductive salt resulted in the analysis of the solution in mol percent: N-n-butoxymethylformamide 31% N-methylformamide 38% n-butanol 31%.
Hieraus errechnet si.ch eine Stromausbeute von 45,9 %, bezogen auf eingesetztes N-Methylformamid.From this, si.ch calculates an electricity yield of 45.9%, based on N-methylformamide used.
Die Ergebnisse von weiteren Beispielen 5 - 26 sind in Tabelle 1 wiedergegeben.The results of further Examples 5-26 are shown in Table 1.
Tabelle 1 Beispiele 5 bis 26
Claims (4)
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Also Published As
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DE2113338C3 (en) | 1978-08-24 |
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