Способ получения ферроцена
Изобретение относится к усовершенствованному способу получения ферроцена, применяемого в качестве добавок к котельным и моторным топливам. Сущность изобретения: в способе получения ферроцена путем взаимодействия циклопентадиена, диэтиламина и хлорид железа (II)-содержащего компонента в качестве последнего используют шихту, полученную термическим инициированием смеси, включающей хлорид железа (III), алюминиевую пудру и активированный уголь, взятых в соотношении 100,00: 4,00-6,00: 4,00-7,00 (мас. ч. ), и процесс ведут при соотношении диэтиламина, циклопентадиена и хлорид железа (II)-содержащей шихты, равном 100,00: 25,00-30,00: 30,00-40,00 (мас. ч. ) при температуре 28-32oС в течение 2,5-3,0 ч. Выделение ферроцена ведут экстракцией углеводородным растворителем. Выход 83-84%. Способ не требует использования инертного газа и охлаждения. 3 з. п. ф-лы.
Изобретение относится к химической технологии, в частности к химии металлоорганических соединений, к способам получения ферроцена, который находит применение в качестве добавок к котельным и моторным маслам.
Известен ряд способов получения ферроцена, например, основанный на прямой термической реакции циклопентадиена с карбонилом железа, на реакции взаимодействия оксида железа (II) и циклопентадиена в присутствии оксида хрома, на реакции взаимодействия хлорида железа (II) с циклопентадиенидом натрия в жидком аммиаке и др. (G. Wilkinson, Org. Syntheses, Coll, vol. IV, 1963, pp. 463-478). Известен также способ получения ферроцена, заключающийся во взаимодействии хлорида железа (II) с натрием и циклопентадиеном. Процесс проводят в одну стадию при температуре 60oС. Выход ферроцена 75-80%. (Авт. св. СССР 236471, C 07 F 17/02, 1973 г. ). Недостатком последнего способа является нестабильность величины выхода целевого продукта и относительные трудности проведения процесса, связанные с использованием пожароопасного восстановителя - металлического натрия. Известен способ получения ферроцена путем взаимодействия циклопентадиена последовательно с гидроксидом щелочного металла при мольном соотношении 1: 1 в среде диметилсульфоксида и затем с солью двухвалентного железа. Процесс ведут в токе инертного газа. (Пат США 3535355, C 07 F 15/04, 1970 г. ). Согласно патенту РФ 2096413, (C07 F 17/02, 1997 г. ) указанную реакцию ведут в токе аргона, при этом используют циклопентадиен, полученный перегонкой нефтяной фракции С5-углеводородов - отхода нефтеперерабатывающей промышленности, состоящей из пентана и циклопентадиена. Выход целевого продукта составляет до 74%. Недостатками указанного способа являются нестабильный выход целевого продукта за счет нестабильности состава исходной нефтяной фракции углеводородов, необходимость проведения процесса в инертной атмосфере, что значительно усложняет процесс. Из известных способов наиболее близким является аминный метод получения ферроцена, основанный на реакции (I): FеСl2+2С5Н6+2(С2Н5)2NН-->Fe(C5H5)2+2(C2H5)2NH

- алюминиевая пудра (Аl), ГОСТ 5494-95;
- активированный уголь АГИ-2, ТУ 6-17-05795748-179-9;
- циклопентадиен (С5Н6), ТУ 14-6-35-86;
- диэтиламин ((C2H5)2NH) производства фирмы BASF, Германия;
- экстрагент - уайт-спирит, ТУ 6-01-5-19-96. Пример 1. В стальной аппарат, снабженный мешалкой и охлаждающей рубашкой, помещают 800 г хлорида железа (III), 32 г алюминиевой пудры и 32 г активированного угля (соотношение реагентов (мас. ч. ) 100,00: 4,00: 4,00) и перемешивают до образования однородной смеси. Смесь поджигают (термически инициируют). Для этого в полость реактора до соприкосновения с шихтой вводят "запальник", представляющий собой раскаленную нихромовую спираль или термитную спичку, горящую без доступа воздуха. Далее процесс идет автотермически с выделением тепла. В результате экзотермического процесса получают 685,3 г хлорид железа (II) - содержащей шихты состава, мас. %:
FeCl2 - 62,5
FеСl3 - 24,4
АlСl3 - 8,5
Акт. уголь - 4,6
В стальной аппарат, снабженный мешалкой и рубашкой для охлаждения, помещают 2000 г диэтиламина и при непрерывном перемешивании и охлаждении постепенно добавляют 685,3 г хлорид железа (II) - содержащей шихты, поддерживая температуру не выше 15oС. К полученной суспензии аминного комплекса порциями по 30-50 г добавляют 550 г циклопентадиена, поддерживая оптимальную температуру смеси 28-32oС. Однократная дозировка циклопентадиена ведет к резкому подъему температуры и, как следствие, к увеличенному смолообразованию. Выравнивание температур хладоагента и внутри реакционной смеси свидетельствует об окончании реакции, продолжительность которой составляет 2,5-3,0 ч. После этого температуру повышают до 70-80oС, отгоняют диэтиламин и сушат продукт при постоянно работающей мешалке при температуре 70-80oС. Полученный концентрат подвергают водной промывке, водную суспензию ферроцена фильтруют и продукт экстрагируют из влажной пасты уайт-спиритом. Экстракт фильтруют горячим, растворитель упаривают с последующей кристаллизацией, фильтрацией и сушкой ферроцена. Отгон диэтиламина, содержащий до 3 мас. % воды, и экстрагент направляют на регенерацию и повторно используют в цикле. Выход ферроцена 564г (72,8% в расчете на циклопентадиен). Температура плавления и ПК спектры совпадают с литературными. Соотношение диэтиламин: циклопентадиен: хлорид железа (II) -содержащая шихта составляет 100,00: 27,50: 34,27 (мас. ч. ). Пример 2. Процесс проводят аналогично примеру 1 с использованием хлорид железа (II) - содержащей шихты, полученной термическим инициированием смеси 800 г хлорида железа (III), 40 г алюминиевой пудры и 50 г активированного угля (соотношение реагентов (мас. ч. ) 100,00: 5,00: 6,25). Состав шихты, мас. %:
FeCl2 - 82,0
FeCl3 - 1,5
АlСl3 - 8,9
Активированный уголь - 7,6
Процесс ведут с 2000 г диэтиламина, 530 г циклопентадиена и 660 г хлорид железа (II) -содержащей шихты. Соотношение диэтиламин: циклопентадиен: хлорид железа (II) -содержащая шихта составляет 100,00: 26,50: 33,00 (мас. ч. ). Выход ферроцена - 596 г, 79,8% в расчете на циклопентадиен. Пример 3. Процесс проводят аналогично примеру 1 с использованием хлорид железа (II) - содержащей шихты, полученной термическим инициированием смеси 800 г хлорида железа (III), 48 г алюминиевой пудры и 56 г активированного угля (соотношение реагентов (мас. ч. ) 100,00: 6,00: 7,00). Состав шихты, мас. %:
FeCl2 - 84,4
FеСl3 - 0,5
АlСl3 - 6,3
Активированный уголь - 8,1
Процесс ведут с 2000 г диэтиламина, 550 г циклопентадиена и 685 г хлорид железа (II)-содержащей шихты. Соотношение диэтиламин: циклопентадиен: хлорид железа (II) -содержащая шихта составляет 100,00: 27,50: 34,25 (мас. ч. ). Выход ферроцена - 650 г; 83,9% в расчете на циклопентадиен. Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить выход продукта до 83-84%, ускорить процесс его получения за счет каталитического влияния хлорида алюминия, содержащегося в железосодержащем компоненте, и снизить смолообразование. Более того, способ не требует использования инертного газа и сильного охлаждения.
Формула изобретения