Способ получения ацетилацетоната марганца (iii)

Способ получения ацетилацетоната марганца (iii)

Реферат

Изобретение относится к получению ацетилацетоната марганца (III) - трис(2,4-пентандионато) марганца (III), который используется в качестве катализатора окисления алкильных соединений как реагент для избирательного изменения химического сдвига в ЯМР-спектроскопии, а также в качестве инициатора полимеризации виниловых мономеров, в частности стирола.

Известен способ получения ацетилацетоната марганца (III) путем взаимодействия тетрагидрата хлорида марганца (II), ацетилацетона, ацетата натрия и марганцевокислого калия /J.Phys / Chem., 62, 440 (1958)/.

Этот способ позволяет проводить синтез в водной среде. К недостаткам способа следует отнести низкий выход целевого продукта (по марганцу не более 70%), наличие в целевом продукте нескольких побочных продуктов, что требует проведения тщательной отмывки и влечет за собой наличие недопустимо большого для тоннажного производства количества жидких отходов. Эти недостатки практически исключают возможность использования указанного способа для промышленного получения ацетилацетоната марганца (III).

Известен также способ получения ацетилацетоната марганца (III) путем взаимодействия гидроокиси марганца (III) с 2-10-кратным избытком ацетиацетоната без растворителя при 50-150°С /Патент США №3474464, 1968/.

Известный способ также не позволяет получить целевой продукт со значительным выходом и относится к лабораторным способам получения ацетилацетоната марганца (III).

Кроме того, известен способ получения ацетилацетоната марганца (III) взаимодействием марганцевокислого калия с полуторократным избытком ацетилацетона /Патент ФРГ №2420775, 1975/.

Этот способ может быть использован для промышленного производства ацетилацетоната марганца (III), однако он требует использования марганцевокислого калия, который в настоящее время является импортным сырьем, кроме того, выход продукта по марганцу составляет 86%.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является известный способ получения ацетилацетоната марганца (III) взаимодействием тетрагидрата хлорида марганца (II), ацетилацетоната аммония и окислителя - кислорода /Патент ФРГ №1039056, 1956/.

Взаимодействие компонентов осуществляется в среде абсолютного этанола или тетрагидрофурана, что, несмотря на высокий выход целевого продукта (по марганцу 95%), позволяющий осуществлять его промышленное получение, усложняет за счет необходимости утилизации загрязненных органических растворителей и резко удорожает технологию процесса, а также снижает его безопасность и экологичность.

Техническая задача изобретения - разработка промышленного способа получения ацетилацетоната марганца (III) при устранении указанных недостатков.

Технический результат изобретения заключается в промышленном получении целевого продукта с высоким выходом при использовании дешевого доступного сырья, а также в повышении безопасности и экологичности процесса.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе получения ацетилацетоната марганца (III) взаимодействием тетрагидрата хлорида марганца (II), ацетилацетоната аммония и окислителя, процесс проводят в водной среде, используют ацетилацетонат аммония свежеприготовленный путем смешения ацетилацетона с водным раствором аммиака, в качестве окислителя используют перекись водорода и в реакционную смесь дополнительно вводят бикарбонат натрия, причем последовательно осуществляют взаимодействие тетрагидрата хлорида марганца (II) с бикарбонатом натрия, отделение полученного карбоната марганца (II) в виде пасты, введение в нее ацетилацетоната аммония, отделение полученного ацетилацетоната марганца (II) в виде пасты, введение в нее ацетилацетоната аммиака, а затем - водного раствора перекиси водорода с последующим выделением полученного ацетилацетоната марганца (III).

Процесс осуществляют при комнатной температуре без использования органических растворителей. При использовании соотношения компонентов, близкого к стехиометрическому, выход продукта на каждой стадии по загруженным исходным компонентам повышается. Используют водные растворы исходных компонентов, имеющие любые, удобные для перемешивания концентрации.

Использование ацетилацетоната аммиака свежеприготовленного путем смешения раствора аммиака с ацетилацетоном, использование в качестве окислителя перекиси водорода, а также введение компонентов в продукт предыдущей стадии, представляющий собой пасту, дают возможность в экологически более приемлемых условиях - в условиях водной среды - не снизить выход целевого продукта по сравнению с ближайшим аналогом, т.е. сохранить его на уровне, позволяющем использовать способ в промышленном масштабе.

Пример осуществления изобретения

Раствор 50 г тетрагидрата хлорида марганца (II) в 100 мл воды вливают в раствор 40 г бикарбоната натрия в 400 мл воды и перемешивают при комнатной температуре в течение 30 мин. Осадок декантируют и промывают водой.

В полученную пасту, содержащую 0,245 М карбоната марганца, вливают раствор ацетилацетоната аммония, который предварительно получен смешением 0,257 М ацетилацетона и 25%-ного раствора аммиака в воде до удаления жирного слоя. Смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 30 мин. Осадок декантируют и промывают водой.

В полученную пасту, содержащую 0,237 М ацетилацетоната марганца (II), вливают раствор ацетилацетоната аммония, который предварительно получен смешением 0,245 М ацетилацетона и 25%-го раствора аммиака в воде до удаления жирного слоя. Затем, при перемешивании, прикапывают в течение 45 мин 150 мл 10%-ного раствора перекиси водорода и перемешивают еще при комнатной температуре в течение 30 мин. Осадок отфильтровывают, промывают водой, отсасывают на воронке Бюхнера и сушат на воздухе при 50°С в течение 1 часа.

Выход продукта (по марганцу) составляет 80 г (95%). Содержание ацетилацетоната марганца (III) 99,9%. Состав продукта подтвержден спектральным анализом.

Способ получения ацетилацетоната марганца (III) взаимодействием тетрагидрата хлорида марганца (II), ацетилацетоната аммония и окислителя, отличающийся тем, что процесс проводят в водной среде, используют ацетилацетонат аммония, свежеприготовленный путем смешения ацетилацетона с водным раствором аммиака, в качестве окислителя используют перекись водорода и в реакционную смесь дополнительно вводят бикарбонат натрия, причем последовательно осуществляют взаимодействие тетрагидрата хлорида марганца (II) с бикарбонатом натрия, отделение полученного карбоната марганца (II) в виде пасты, введение в нее ацетилацетоната аммония, отделение полученного ацетилацетоната марганца (II) в виде пасты, введение в нее ацетилацетоната аммиака, а затем водного раствора перекиси водорода с последующим выделением полученного ацетилацетоната марганца (III).