CH638691A5 - Gemisch mit niedriger oberflaechenspannung aus fluorierten alkylammonium-monoalkylsulfaten und fluoralkyl-sulfatobetainen. - Google Patents
Gemisch mit niedriger oberflaechenspannung aus fluorierten alkylammonium-monoalkylsulfaten und fluoralkyl-sulfatobetainen. Download PDFInfo
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Description
w Die Erfindung betrifft ein Gemisch mit niedriger Ober-
R „ ( cf=ch ) — ( ch0 ) —n— q-oso, ( xx ) flächenspannung aus fluorierten Alkylammonium-monoal-X m Z D . t * kylsulfaten und Fluoralkyl-sulfatobetainen.
3o Bekannt sind fluorhaltige Alkylammoniumsalze der Formel III
I
r£
worin Rf; R1; R2; Q; m und p die obengenannte Bedeutung haben.
2. Gemisch nach Anspruch 1, enthaltend 20 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, mindestens einer Verbindung der Formel I und 80 bis-25 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, mindestens einer Verbindung der Formel II, wobei in den Formeln I und II die Symbole Rf, R1, R2, Q, m und p die in Anspruch 1 genannte Bedeutung haben.
3. Gemisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Formeln I und II bedeuten
Rf einen Perfluoralkylrest mit 5 bis 12 C-Atomen,
R1 einen Alkylrest mit 1 bis 2 C-Atomen,
R2 einen Alkylrest mit 1 bis 2 C-Atomen,
Q einen -CH2CH2- oder einen -CH2-ÇH-Rest,
CH3
m die Zahl 0 oder 1, wobei für m = 0 p eine ganze Zahl von 2 bis 4 und für m = 1 p die Zahl 1 ist.
4. Gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Formeln I und II m die Zahl 1 und p die Zahl 1 bedeuten.
5. Verfahren zur Herstellung eines Gemisches nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens eine Verbindung der Formel I
R1 R
CnF2n+l(CH2>a-?-CH2-=H0H r2
© # (iii),
40 in der CnF2n+i für eine gerade oder verzweigte perfluorierte Kette, n für eine Zahl zwischen 1 und 20, a für 2 oder 4, R für ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest, R1 für einen Alkylrest mit 1 bis 9 C-Atomen, R2 einen Alkylrest mit 1 bis 8 C-Atomen oder einen Rest der Formel -CH2-CHOHR 45 oder einen Cycloalkylrest mit 5 bis 9 C-Atomen oder einen Arylrest mit 6 bis 10 C-Atomen und X- für ein Anion steht, das ein Halogenidanion, ein Sulfatanion oder ein Alkylsul-fatanion sein kann. Diese Verbindungen sollen sich als Oberflächenbehandlungsmittel, als Emulgatoren bei der Tren-50 nung von Erzen sowie für die Emulgierung von Kohlenwasserstoffen in wässriger Lösung eignen. An verschiedenen Materialien adsorbiert, sollen sie diesen Materialien oleo-phobe und hydrophobe Eigenschaften verleihen.
Weiterhin sind Verbindungen der Formel IV
r rf(cf=ch)m-(ch2)p-n-q-oh
' ?
R
© ©
so4r
A
R-p-CF^CH-CH^-N-—R
2 \
V
©
(iv)
(I),
worin Rf, R1, R2, Q, m und p die in Anspruch 1 genannte Bedeutung haben, bei einer Temperatur von 20 bis 140 °C
bekannt. In dieser Formel bedeuten Rf einen perfluorierten Alkylrest,
65 R einen niedrigeren Alkylrest,
R1 und R2 Alkylreste mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, eingeschlossen alicyclische Reste und gerad- oder verzweigt-kettige aliphatische Reste, die mono- oder multisubstituiert
3
638 691
sein können mit Arylresten von 6 bis 10 C-Atomen, mit Hy-droxy- oder Alkoxyresten mit 1 bis 10 C-Atomen oder mit Resten primärer oder sekundärer Amine mit bis zu 10 C-Atomen,
X ~ ist ein Anion einer Säure, z. B. Chlorid oder Jodid, ein Sulfatanion HS04~ oder S042", ein Phosphatanion oder ein Acetatanion. Diese Verbindungen sind kationische oberflächenaktive Substanzen und werden für ähnliche Zwecke empfohlen wie die obengenannten.
Es wurde nun überraschend gefunden, dass man eine we-s sentlich verbesserte Erniedrigung der Oberflächenspannung erreicht, wenn man Verbindungen der Formel I
R'
f
Rf ( cf==ch)m- ( ch2 ) -n-q-oh
R
worin bedeuten 15
Rf einen Perfluoralkylrest mit 3 bis 16 C-Atomen,
R1 einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen,
R2 einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen, einen Cyclo-hexylrest oder einen 2-Hydroxyalkylrest mit 2 bis 4 C-Ato-men; 20
Q die Alkylenreste -CH2CH2- oder -CH2CH(CH3)-m die Zahl 0 oder 1, wobei für m = 0 p eine ganze Zahl von 1 bis 4 und für m = 1 p die Zahl 1 ist, einer Wärmebehandlung unter bestimmten Bedingungen unterwirft, wobei Gemische entstehen, die vorteilhafte Wirksamkeit zeigen, 25 wenn sie 10 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, mindestens einer Verbindung der obengenannten Formel und 90 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, mindestens einer Verbindung der Formel II
1 30
R1
, i© ©
Rf(CF=CH)m-(CH2)p-N-<a-0S05 (II)
k2 /js worin
Rf; R1, R2; Q; m und p die obengenannte Bedeutung haben, enthalten.
Besonders gute Ergebnisse werden erreicht, wenn das 40 Gemisch 20 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, mindestens einer Verbindung der obengenannten Formel I und 80 bis 25 Gew.-%, bezogen auf Gemisch, mindestens einer Verbindung der obengenannten Formel II, enthält, wobei in den Formeln I und II die Symbole Rf, R1, R2, Q, m und p 45 die oben bezeichnete Bedeutung haben.
Wegen ihrer guten Zugänglichkeit, verbunden mit guter Wirksamkeit, sind Gemische bevorzugt, die mindestens eine Verbindung der Formel I und mindestens eine Verbindung der Formel II enthalten, wobei in diesen Formeln bedeuten: 50 Rf einen Perfluoralkylrest mit 5 bis 12 C-Atomen;
R1 einen Alkylrest mit 1 bis 2 C-Atomen;
R2 einen Alkylrest mit 1 bis 2 C-Atomen;
Q einen -CH2-ÇH- oder insbesondere einen -CH2CH2-
©
49
so4r'
CD
j
Rest
CH3
m die Zahl 0 oder 1, wobei für m = 0 p eine ganze Zahl von 2 bis 4 und für m = I p die Zahl 1 ist.
Besonders bevorzugt sind Gemische, die mindestens eine Verbindung der Formel I und eine Verbindung der Formel 60 II enthalten, worin Rf, R1, R2 und Q die obengenannten Bedeutungen und vorzugsweisen Bedeutungen haben und worin m = 1 und p = 1 ist.
Die fluorhaltigen, quartären Alkylammoniumsalze der Formel I können durch Umsetzen der entsprechenden Per- 65 fluoralkylgruppen enthaltenden Aminoalkohole mit Dial-kylsulfat, wobei das Alkyl 1 bis 4 C-Atome enthalten kann, gemäss dem in der DE-OS 2 021 829 beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Die hierzu notwendigen Perfluoral-kylgruppen enthaltenden Aminoalkohole können erhalten werden, wie in DE-OS 2 141 541, US-PS 3 535 381, US-PS 3 773 826 und US-PS 3 257 407 beschrieben, wobei das Verfahren der letztgenannten Patentschrift bezüglich der Ausgangsstoffe so modifiziert werden muss, dass die erforderlichen Substituenten R2 und Q-OH am Stickstoffatom erhalten werden.
Die quartären, Fluoralkylgruppen enthaltenden Ammoniumsalze der Formel I werden erfindungsgemäss bei einer Temperatur von 20 bis 140 °C und einem Druck von 1 bis 1000 mbar während 0,3 bis 6 Stunden behandelt. Unter 20 °C verläuft die Reaktion im allgemeinen zu langsam, so dass wirtschaftliche Erwägungen die Anwendung niedrigerer Temperaturen unvorteilhaft werden lassen. Bei Temperaturen über 140 °C werden deutliche Zersetzungserscheinungen der Produkte beobachtet, wobei erheblich verunreinigte Gemische erhalten werden. Bevorzugt werden Temperaturen von 40 bis 120 °C und insbesondere von 40 bis 100 °C angewendet. Die Behandlung erfolgt bevorzugt während 0,5 bis 3. Stunden, wobei längere Behandlungszeiten bei gleichen Temperaturen einen höheren Gehalt des Gemisches an Sul-, fatobetain der Formel II ergeben.
Der Druck wird vorteilhaft ebenso gross oder kleiner gehalten als der Druck, bei dem bei der gewählten Behandlungstemperatur der Alkohol der Formel R'OH siedet, wobei R1 die gleiche Bedeutung hat wie in der zur Behandlung eingesetzten Verbindung der Formel I.
Während der Wärmebehandlung ist für eine gute Durchmischung und einen guten Wärmeübergang zu sorgen. Gegebenenfalls können die während der Behandlung entstehenden gasförmigen Produkte vermittels eines Inertgasstromes, beispielsweise eines Luft- oder Stickstoffstromes, der durch oder über das zu behandelnde Material geleitet wird oder mit dem das zu behandelnde Material in Bewegung gehalten wird, abgeführt werden. Als Apparate zur Ausführung der erfindungsgemässen Wärmebehandlung sind beispielsweise geeignet: temperierbare Gefasse mit Rührer oder Einrichtungen, die das zu behandelnde Material umschaufeln, wie Rührkessel, Schaufelmischer, rotierende Trommeln mit Schaufeln, ausserdem temperierbare Kneter wie Zweischnek-kenkneter, sogenannte «Aachener Kneter» (AMK-Aus-presskneter der Fa. Peter Küpper, Aachen; vgl. Ullmann, 4. Auflage 1972, Band 2, S. 293), ausserdem Mühlen, wie beispielsweise Kugelmühlen, wobei eine Einrichtung zum Anlegen von Unterdruck vorgesehen werden muss.
Nach der Wärmebehandlung wird das entstandene erfin-dungsgemässe Gemisch abgekühlt und kann ohne weitere Reinigung, gegebenenfalls nach Zerkleinerung, Lösung oder Dispergierung für die verschiedensten Zwecke verwendet werden, wobei gegebenenfalls weitere Stoffe zugemischt werden.
Vorzugsweise wird die erfindungsgemässe Wärmebehandlung der Verbindungen der Formel I in Substanz
638691
durchgeführt, es können jedoch auch Lösungen der genannten Verbindung, beispielsweise in aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 4 C-Atomen, beispielsweise Methanol, Äthanol, n-Propanol oder Isopropanol, behandelt werden. Werden diese Lösungen unter den angegebenen Reaktionsbedingungen eingeengt, so findet die Bildung des erfindungsgemässen Gemisches zum Teil auch schon in der Lösung statt und kann anschliessend beim Trocknen des Reaktionsgemisches vervollständigt werden.
Vorteilhaft kann bei der Wärmebehandlung einer Verbindung der Formel I in Substanz die fortschreitende Bildung der Verbindung der Formel II durch Bestimmung der abgespaltenen Menge der Verbindung R^H, worin R1 die in Formel I angegebene Bedeutung hat, verfolgt und zum gewünschten Zeitpunkt beendet werden. Die Menge der abgespaltenen Verbindung RxOH wird beispielsweise durch Auskondensieren aus einem Inertgasstrom, beispielsweise Luft oder Stickstoff, und Wägen des Kondensates oder durch gaschromatographische Bestimmung ermittelt.
Die Bestimmung des Gehaltes des gebildeten Gemisches an Verbindung der Formel II erfolgt zweckmässigerweise durch säulenchromatographische Abtrennung dieser Verbindung von der Verbindung der Formel I z. B. wie folgt:
Ein senkrecht stehendes Glasrohr mit einem inneren Durchmesser von 30 mm ist an seinem unteren Ende mit einer Glasfritte verschlossen. Das Rohr wird 130 mm hoch mit ca. 30 g eines Kieselgels der Korngrösse 0,1 bis 0,2 mm, das ca. 6% Wasser enthält (z.B. der Typ MN der Firma Ma-cherey und Nagel), gefüllt. Als Probe werden 200 bis 500 mg des zu bestimmenden Gemisches abgewogen und in 5 ml Methanol p.a. gelöst, auf die mit Kieselgel gefüllte Säule aufgegeben und sodann mit weiterem Methanol p.a. nachgewaschen. Die ersten 150 ml mathanolischer Lösung, die unten aus der Säule austreten, werden gesammelt, zur Trok-kene eingedampft, erneut in Methanol aufgenommen und durch eine Glasfritte, die mit Filterflockenmasse beschickt wurde, filtriert. Das Filtrat wird eingedampft und 60 Minuten bei 105 °C in Luft getrocknet. Das so erhaltene Produkt stellt praktisch die Gesamtmenge der in der Probe enthaltenen Verbindung der Formel II dar. Durch Auswiegen kann der Gehalt der Probe an der Verbindung der Formel II
ermittelt werden. Eine Kontrolle beziehungsweise Identifizierung der so erhaltenen gereinigten Verbindung der Formel II wird zweckmässig vermittels IR- oder NMR-Spek-tren, vermittels Dünnschichtchromatographie oder durch s Elementaranalyse durchgeführt.
Beiden obengenannten Artalysenmethoden erforderliche Vergleichssubstanzen der Formel II können z. B. nach dem Verfahren der DE-OS 2 749 329 durch Reaktion der entsprechenden tertiären, fluorhaltigen Alkyläthanolamine mit Sullo fatierungsmitteln wie Chlorsulfonsäure oder gasförmigem Schwefeltrioxid, Neutralisierung und Umsetzung mit Alky-lierungsmitteln wie Halogenalkyle oder Dimethylsulfat, hergestellt werden.
Für eine dünnschichtchromatographische Reinheitskon-i5 trolle beziehungsweise Identifikation ist beispielsweise folgendes Verfahren geeignet:
Als statische Phase wird eine handelsübliche Fertigplatte Kieselgel 60 F254 der Firma Merck und als mobile Phase Methanol p.a. verwendet. Als Probe werden 2 bis 5 (il einer 20 2gewichtsprozentigen Lösung aufgetragen, die Laufstrecke beträgt 150 mm, die Laufzeit ca. 1 bis 2 Stunden. Zur Entwicklung wird Dragendorff-Reagenz benützt. Als Rf-Werte werden gemessen für eine Verbindung der Formel II 0,5 bis 0,6; für eine Verbindung der Formel I < 0,1. 25 Die erfindungsgemässen Gemische weisen gegenüber den Einzelkomponenten (Verbindungen der Formel I und II) deutlich verbesserte oberflächenaktive Eigenschaften auf. Die Gemische können ohne besonderen technischen Aufwand in praktisch 100%iger Ausbeute erhalten werden. Ne-30 ■ ben ihrer hohen oberflächenaktiven Wirksamkeit zeichnen sich die Gemische durch ihre Verträglichkeit mit kationi-schen und nichtionischen Tensiden aus. Sie eignen sich z, B. für den Einsatz bei der Herstellung von Poly tetrafluoräthy-len-Dispersionen, insbesondere von Dispersionen von Poly-35 tetrafluorathylen mit niedrigem oder mittlerem Molekulargewicht (sogenannten Polytetrafluoräthylenwachsen), als Verlaufmittel für Wachse, als Reinigungsverstärker in der chemischen Reinigung sowie insbesondere als Mischungskomponenten in Feuerlöschmitteln,
Nachfolgende Beispiele sollen die Erfindung näher er-
40
läutern:
50 g einer 80gewichtsprozentigen Lösung von Beispiel 1
c?f15cf=ch-ch2-n{ch3)2c2h4oh
©
so4ch3©
in Isopropanol werden in einem 250-ml-Glaskolben am Rotationsverdampfer bei ca. 480 mbar und einer Temperatur von 60 CC vom Lösungsmittel befreit. Nach 20 Minuten ist das gesamte Lösungsmittel abdestilliert. Der Druck wird nun auf ca. 23 mbar erniedrigt und das Produkt-ein farbloses, lockeres Pulver - für weitere 90 Minuten bei 60 °C Badtemperatur am Rotationsverdampfer rotiert.
Man erhält 39,4 g eines farblosen Feststoffes, der zur Bestimmung des erzeugten Gehaltes an Sulfatobetain (Formel II), wie weiter oben beschrieben, durch Säulenchromatographie aufgetrennt wird. Der Feststoff enthält 61 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, von dem Sulfatobetain der Formel
© ©
c?f15cf=ch-ch2-n(ch3)2c2h40s03.
so Elementaranalyse des chromatographisch abgetrennten Sul-fatobetains ergibt folgende Werte (theoretische Werte in Klammern):
C 27,9% (28,4%); H 2,1% (2,2%); N 2,4% (2,4%); S 5,2% ( 5,4%);
ss Folgendes NMR-Spektrum wird ermittelt:
1 H-NMR-Spektrum in D3COD (mit Tetramethylsilan als interner Standard)
-CF=CH-CH2-N® = 6,43 ppm (1H) JFCCH = 31 Hz
60 Jhcch = 8 Hz
-CF=CH-CH2-N® S 4,46 ppm (2H) JHCCH = 8 Hz
CH3- 3,34 ppm (6H)
s N®-CH2-CH2-0- 3,64 ppm (2H) JHCCh = 5 Hz s N®-CH2-CH2-0- 4,06 ppm (2H) JHCCH = 5 Hz 65 (1 ppm = 60 Hz)
Die Oberflächenspannungen der wässrigen Lösungen dieses Produktgemisches sind in Tabelle 1 angegeben. Die
Beispiel 2
50 g einer 80gewichtsprozentigen Lösung von
5
638 691
ch,
i c7f15cf=ch-ch2-n —c2h4oh ck,
©
so4ch3©
in Isopropanol werden unter den gleichen Bedingungen, wie betain-(Formel II)-Gehaltes ergibt 79 Gew.-%, bezogen auf in Beispiel 1 angegeben, vom Lösungsmittel befreit. Das io das Gemisch.
trockene Produkt wird jedoch 150 Minuten bei 60 °C Bad- Oberflächenspannung siehe Tabelle 1.
temperatur und einem Vakuum von ca. 23 mbar am Rotationsverdampfer rotiert. Beispiel 3
Die säulenchromatographische Bestimmung des Sulfato- 50 g einer 80gewichtsprozentigen Lösung von c?f15cf=ck-ch2n(ch3)2c2h4oh
©
so4ch30
in Isopropanol werden unter den gleichen Bedingungen, wie betain-(Formel II)-Gehaltes ergibt 59 Gew.-%, bezogen auf in Beispiel 1 angegeben, vom Lösungsmittel befreit. Das ge- das Gemisch.
trocknete Produkt wird jedoch bei 80 °C Badtemperatur und Oberflächenspannung siehe Tabelle 1.
einem Vakuum von 23 mbar 60 Minuten am Rotationsverdampfer rotiert. 25 Beispiel 4
Die säulenchromatographische Bestimmung des Sulfato- 50 g einer 80gewichtsprozentigen Lösung von c?f15cf=ch~ch2n(ch3)2c2h4oh
©
S04CH©
in Isopropanol werden, wie in Beispiel 1 angegeben, vom Lösungsmittel befreit. Das trockene Produkt wird bei einer Badtemperatur von 70 °C und einem Vakuum von 23 mbar 150 Minuten am Rotationsverdampfer unter rotierender Bewegungerhitzt.
Die säulenchromatographische Bestimmung des Sulfato-betain-(Formel II)-Gehaltes ergibt 75 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch.
Oberflächenspannung siehe Tabelle 1.
Beispiel 5
160 g eines aus 41 Gew.-% C5F11CF=CH-CH2N(CH3)C2H4OH 35 Gew.-% C7F15CF=CH-CH2N(CH3)C2H4OH 19 Gew.-% C9F19CF=CH-CH2N(CH3)C2H4OH 5 Gew.-% CnF23CF=CH-CH2N(CH3)C2H4OH bestehenden Amingemisches werden zusammen mit 160 g Isopropanol in einem 1-1-Glaskolben mit Rühreinrichtung und Rückflusskühler vorgelegt. Man gibt bei ca. 60 °C innerhalb einer halben Stunde eine äquimolare Menge (42,5 g) an Dimethylsulfat zu und kocht anschliessend 4 Stunden unter Rückfluss.
Das erhaltene Reaktionsgemisch, eine klare, braungefärbte Lösung, wird daraufhin im Rotationsverdampfer bei ca. 50 bis 60 °C bei ca. 470 mbar vom Lösungsmittel befreit. Der trockene Rückstand wird 2 Stunden bei einer Badtemperatur von 80 °C und einem Vakuum von ca. 21 bis 24 mbar im Rotationsverdampfer bewegt.
35
Die säulenchromatographische Trennung des Produktgemisches ergibt einen Wert von 60 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch an entstandenen Suifatobetainen der Formel II.
Die Oberflächenspannungen der wässrigen Lösungen dieses Produktgemisches sind in Tabelle 1 angegeben.
40
- so
55
Beispiel 6
474,5 g eines Amingemisches folgender Zusammensetzung 41 Gew.-% CsF11CF=CH-CH2N(CH3)C2H4OH 35 Gew.-% C7F15CF=CH-CH2N(CH3)C2H4OH 19 Gew.-% C9F19CF=CH-CH2N(CH3)C2H4OH 5 Gew.-% C11F23CF=CH-CH2N(CH3)C2H4OH werden in einem heizbaren Laborkneter von ca. 11 Inhalt 45 (Fa. Janke und Kunkel, Staufen/Breisgau, Type Beken) vorgelegt, auf 50 °C aufgeheizt und darauf nach Einschalten des Rührwerks innerhalb von 30 Minuten 126 g Dimethylsulfat zugegeben. Das Produkt wird daraufhin auf 80 °C erwärmt, an den Mischraum des Kneters ein Vakuum von 27 mbar angelegt und das pulverförmige Produkt bei der angegebenen Temperatur 90 Minuten lang gemischt.
Man erhält 591 g eines hellgelben, pulverförmigen Feststoffes, der zur Bestimmung des erzeugten Sulfatobetainge-haltes einer säulenchromatographischen Trennung unterzogen wird. Es werden 24 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Gemisch an entstandenen Suifatobetainen der Formel II, gefunden.
Die Oberflächenspannungen der wässrigen Lösungen dieses Produktgemisches sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 7
100 g einer 50gewichtsprozentigen Lösung in Methanol von ch7 i c7f1 5cf=ch-ch2-n— c2k4oh c2h5
©
S04CH3®, die aus C?F15CF==CH-CH2-N-C2H40H
c2h5
638691
6
Tabelle I
Produkt
Gehalt in Gew.-%
Oberflächenspannungen in
Wasser bei 20 °C in [mN/m]
Sulfato quartäres
Konzentration der Lösung:
betain der
Salz der
5 g/1
lg/1
0,3 g/1
0,1 g/I
0,03 g/1
Formel (II)
Formel (I)
Beispiel 1
61
39
17,4
17,6
19,4
17,6
24,7
Beispiel 2
79
21
18,3
17,5
17,5
19,7
20,9
Beispiel 3
59
41
17,7
17,3
18,1
17,9
18,1
Beispiel 4
75
25
18,4
18,0
18,8
20,4
23,4
Beispiel 5
60
40
-
18,5
19,0
21,5
24,4
Beispiel 6
24
76
-
18,6
18,7
28,3
Vergleich a
100
0
—
22,4
42,7
50,9
64,7
Vergleich b
0
100
-
23,6
28,4
39,2
53,0
Vergleich c
0
100
-
27,6
32,0
45,1
59,7
Vergleich d
0
100
-
22,0
35,0 '
46,0
56,0
Vergleich a = Gemisch von Verbindungen der Formel rfcf=chch2n®(ch3)2c2h4OS03e Vergleich b = Gemisch von Verbindungen der Formel [RfCF=CHCH2N(CH3)2C2H40H]+S04CH3~
Vergleich c = handelsübliches Produkt der Formel [RfCH2CH2SCH2CH2N(CH3)3]+S04CH3~ Vergleich d = handelsübliches Produkt der Formel [RfCH2CH2-N^~^ ]+S02CH3 ~
worin Rf ein Gemisch perfluorierter Alkyle folgender Formeln ist (Anteil in Gew.-%, bezogen auf das Ausgangsamingemisch) 41 Gew.-% C5F„-, 35 Gew.-% C,Fi s-, 19 Gew.-% C9FI9-, 5 Gew.-% CuFjj-,
Rf ist ein perfluorierter Alkylrest mit einer durchschnittlichen Kettenlänge von ca. 8 C-Atomen, genaue Zusammensetzung unbekannt.
durch Quarternisieren mit Dimethylsulfat hergestellt worden war, wird unter den in Beispiel 1 angegebenen Reaktionsbedingungen vom Lösungsmittel befreit.
Anschliessend wird das erhaltene Festprodukt im Rotationsverdampfer bei 60 °C und einem Vakuum von 23 mbar 90 Minuten lang gemischt. Man erhält 47,5 g eines farblosen Pulvers, das nach säulenchromatographischer Trennung einen Gehalt von 35 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch an entstandenem Sulfatobetain der Formel II, hat.
Von diesem gereinigten Betain der Formel cf3-cf2
ch0ch,
'ffi2 3
©
c7fn 5cf=ch-ch2-n—ch2ch2oso5
ch3
wird folgendes Kernresonanz-Spektrum ermittelt:
1 H-NMR-Spektrum in CD3OD (mit Tetramethylsilan als internem Standard, Angabe nach der S-Skala):
6,43 ppm (1H) JFCCH = 31 Hz; Jhcch = 8 Hz;
4,46 ppm (2H) Jhcch = 8 Hz: 3,54 ppm (2H) JHCCH = 7 Hz 1,41 ppm (3H) JHCCH = 7 Hz 3,64 ppm (2H) JHCCH = 5 Hz
-CF=CH-CH2-N® =
-CF=CH-CH,-N0s CH3-CH2-N®=
ch3-ch2-n®=
=n®-ch2-ch2-o-
= N®-CH2-CH2-0Se03 4,06 ppm (2H) JHCCH = 5 Hz CHj_N®= 3,34 ppm (3H)
(I ppm = 60 Hz)
19F-NMR-Spektrum in CD3OD (mit Trifluoressigsäure als externem Standard):
CF3- 4,3 ppm
-CF2-CF=CH- 40,3 ppm
-CF,-CF=CH- 41,6 ppm cf3-cf2(cf2)3-
49,0 ppm 44,9 ppm
Beispiel 8 20 g einer Verbindung der Formel ch,
i 3
c8fn 7ch2ch2n-ch2ch20h,
die in Analogie zu Beispiel 15 der US-Patentschrift 3 773 826 aus dem p-Toluolsulfonylester von CgF17CH2CH2OH 45 durch Umsetzen mit Methyläthanolamin hergestellt worden war, werden in Diäthyläther mit äquimolaren Mengen Dimethylsulfat in das quartäre Methosulfat der Formel
^C8F17 CH2 CH2N ^ CH3 ) 2C2H4 0Hj SO^CH^
50
übergeführt.
Durch Erhitzen des Produktes auf 70 °C im Rotations-55 Verdampfer unter einem Vakuum von 24 mbar wird innerhalb von 2 Stunden ein Gemisch hergestellt, das nach säulenchromatographischer Trennung 70 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch von einer Verbindung der Formel ch,
i©3 ©
ch„ ch^-n— c^h;. oso-
C0F
8^7 2 2
enthält.
I
ch,
'2"4V
Beispiel 9
Wie in Beispiel 8 beschrieben, wird eine Verbindung der Formel
7
638 691
C7F15 ( CH2 > 3-N-c2HZl°H, ch3
gemäss Beispiel 15 der US-Patentschrift 3 773 826 hergestellt. Anschliessend wird das Amin in Diäthyläther mit äquimolaren Mengen Dimethylsulfat in das quartäre Me-thosulfat der Formel ch,
i 3
c?F15ch2ch2ch2-k-c2h40h ch,
e so4ch3©
übergeführt.
Durch Erhitzen des Produktes auf 70 °C im Rotationsverdampfer bei ca. 24 mbar innerhalb 2 Stunden wird ein Gemisch gewonnen, das nach säulenchromatographischer Trennung 70 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch von einer Verbindung der Formel ch-!<
ô
c?f15ch2ch2ch2-i^-c2h40s03
ch,
enthält und folgendes NMR-Spektrum zeigt:
'H-NMR-Spektrum: gemessen in CD3OD (mit Tetramethylsilan als internem Standard):
-ch2-ch2-ch,-n®=
15 -CHi-CH^CPV-N®
~ } 2,2 ppm (4H)
20
-(CH2)3-®NCH2CH_20Se03 4,06 ppm (2H) =N®(CH3)2
-(CH2)3-N-®CH2CH20-
t
-CH2CH2CH2-N-
3,33 ppm (6H)
3,6 ppm (4H)
19F-NMR-Spektrum in CD3OD (mit Trifluoressigsäure als externem Standard):
CF3- 3,4 ppm
-(CH2)3CF2- 35,8 ppm 30 -(CF2)4- 44,0 ppm CF3-CF2- 48,1 ppm
Claims (2)
- 638 6912PATENTANSPRÜCHE 1. Gemisch mit niedriger Oberflächenspannung, enthaltend 10 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, mindestens einer Verbindung der Formel IR1rf(cf=ch)m-(ch2) -n-q-oh l ?R©©so4R'(I),worin bedeutenRf einen Perfluoralkylrest mit 3 bis 16 C-Atomen, R1 einen Alkylrest mit I bis 4 C-Atomen,R2 einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen, einen Cyclo-hexylrest oder einen 2-Hydroxyalkylrest mit 2 bis 4 C-Atomen,Q einen -CH2CH2- oder -CH2ÇH-Rest,CH3m die Zahl 0 oder 1, wobei für m = 0 p eine ganze Zahl von 1 bis 4 und für m = 1 p die Zahl 1 ist, und 90 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, mindestens einer Verbindung der Formel IIund einem Druck von 1 bis lOOOmbar während 0,3 bis 6 Stunden behandelt.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, i5 dass man bei einer Temperatur von 40 bis 120 °C während 0,5 bis 3 Stunden behandelt, wobei man den Druck so einstellt, dass er ebenso gross oder kleiner ist als der Druck, bei dem der Alkohol R^H, wobei der Rest R1 dem Rest R1 in der eingesetzten Verbindung der Formel I entspricht, bei der 2o gewählten Behandlungstemperatur siedet.r1'©. e25
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1977
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