DE102014221061B4 - Terpene lactam based polyamides - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Polyamids, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:a) Bereitstellen mindestens eines Terpenlactams,b) Polymerisieren des mindestens einen Terpenlactams unter Ringöffnung, sodass ein Polyamid erhalten wird undc) Erhalten des Polyamids enthaltend mindestens ein ringgeöffnetes Terpenlactam, wobei das Polymerisieren gemäß Schritt b) anionisch in Anwesenheit mindestens eines einen elektrophilen Rest aufweisenden Lactams als Aktivatorkomponente und mindestens eines deprotonierten Lactams als Katalysatorkomponente erfolgt, wobei das in Schritt c) erhaltene Polyamid mindestens 10 monomere Wiederholungseinheiten des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Terpenlactams umfasst und das mindestens eine Terpenlactam ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den nachfolgenden Strukturformeln (II) oder Gemischen davon:A method of making a polyamide, the method comprising the steps of: a) providing at least one terpene lactam, b) polymerizing the at least one terpene lactam ring opening to give a polyamide; and c) obtaining the polyamide containing at least one ring-opened terpene lactam, said polymerizing according to step b), anionically in the presence of at least one lactam having an electrophilic radical as activator component and at least one deprotonated lactam as catalyst component, the polyamide obtained in step c) comprising at least 10 monomeric repeating units of at least one terpene lactam provided in step a) and the at least a terpene lactam is selected from the group consisting of the following structural formulas (II) or mixtures thereof:

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Polyamids, ein so hergestelltes Polyamid, ein Polyamid aufweisend eine Terpenwiederholungseinheit X1-L-X2 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Terpendiamins.The present invention relates to a process for producing a polyamide, a polyamide thus prepared, a polyamide having a terpene repeating unit X 1 -LX 2, and a process for producing a terpene diamine.

Um fossile Ressourcen zu schonen und den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren, besteht großes Interesse daran, konventionelle Kunststoffe durch solche zu ersetzen, die aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden können. Konventionelle Kunststoffe sind unter anderem Polyamide. Diese Polyamide entstehen durch Verknüpfung von bifunktionellen Monomeren mit Aminogruppen und, bevorzugt aktivierten oder nicht-aktivierten Carboxylgruppen. Dabei können sowohl Diamine mit Dicarbonsäuren als auch Aminosäuren mit Aminosäuren umgesetzt werden. Bei letzteren liegen mit der Aminogruppe und der Carboxylgruppe beide zur Verknüpfung benötigten funktionellen Gruppen im gleichen Molekül vor. Unter anderem können Lactame, wie ε-Caprolactam, durch Ringöffnungspolymerisation zur Herstellung von Polyamiden eingesetzt werden. Zwei industriell wichtige Lactame, die zur Ringöffnungspolymerisation eingesetzt werden, sind ε-Caprolactam zur Herstellung von Polyamid-6 und Laurinlactam zur Herstellung von Polyamid-12.In order to conserve fossil resources and reduce greenhouse gas emissions, there is great interest in replacing conventional plastics with those that can be produced from renewable raw materials. Conventional plastics include polyamides. These polyamides are formed by linking bifunctional monomers with amino groups and, preferably, activated or non-activated carboxyl groups. Both diamines with dicarboxylic acids and amino acids with amino acids can be reacted. In the case of the latter, the amino group and the carboxyl group have both functional groups required for linking in the same molecule. Among others, lactams, such as ε-caprolactam, can be used by ring-opening polymerization for the preparation of polyamides. Two industrially important lactams which are used for ring-opening polymerization are ε-caprolactam for the preparation of polyamide-6 and laurolactam for the preparation of polyamide-12.

ε-Caprolactam wird industriell aus Cyclohexanon und Laurinlactam aus Cyclododecanon hergestellt. Dabei wird das Keton zunächst zum Oxim und dieses Oxim anschließend durch eine Beckmann-Umlagerung zum Lactam umgesetzt. Alternativ wird das Keton in einer einzigen Reaktion zum Lactam umgesetzt, wobei die Oxim-Bildung in situ erfolgt.ε-Caprolactam is industrially produced from cyclohexanone and laurolactam from cyclododecanone. In this case, the ketone is first converted to the oxime and this oxime then by a Beckmann rearrangement to lactam. Alternatively, the ketone is converted to the lactam in a single reaction, with oxime formation occurring in situ.

Lactame von Campher und Menthon wurden in der Literatur beschrieben ( Kumar, Med. Chem. Res. 2012, Seite 531 ). Auch die Lactame aus α-Pinen und 3-Caren sind literaturbekannt ( R.E. Gawley, Org. React. 1988, 35, 1 ). Lochinski et al. (Tetrahedron: Asymmetry, 2000, 11, 1295) offenbart das Lactam aus 3-Caren und die daraus hergestellte ringgeöffnete Aminocarbonsäure. Winnacker et al. (Macromol. Chem. Phys., 2014, 215, Seiten 1654-1660) beschreibt die Synthese von Oligoamiden durch ringöffnende Polymerisation von auf (-)-Menthon basierenden Lactamen.Lactams of camphor and menthone have been described in the literature ( Kumar, Med. Chem. Res. 2012, page 531 ). The lactams from α-pinene and 3-carene are known from the literature ( RE Gawley, Org. React. 1988, 35, 1 ). Lochinski et al. (Tetrahedron: Asymmetry, 2000, 11, 1295) discloses the 3-carene lactam and the ring-opened aminocarboxylic acid prepared therefrom. Winnacker et al. (Macromol Chem. Phys., 2014, 215, pages 1654-1660) describes the synthesis of oligoamides by ring-opening polymerization of (-) - menthone-based lactams.

Es besteht im Stand der Technik der Bedarf an Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Polyamiden aus nachwachsenden Rohstoffquellen.There is a need in the art for starting materials for the production of polyamides from renewable resources.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Polyamiden bereitzustellen, wobei als Ausgangsverbindungen nachwachsende Rohstoffe verwendet werden. It is therefore an object of the present invention to provide a process for the preparation of polyamides, renewable raw materials being used as starting compounds.

Insbesondere soll das dadurch hergestellte Polyamid verbesserte Produkteigenschaften, bevorzugt eine verbesserte Transparenz und/oder Festigkeit und/oder Zähigkeit, aufweisen, als aus dem Stand der Technik bekannte Polyamide. Insbesondere sollen die Erdöl-basierten Kunststoffe durch auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden, also biobasierte, Polyamide ersetzt werden, wobei die auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Polyamide vorteilhafterweise verbesserte Produkteigenschaften aufweisen. Die auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Polyamide weisen bevorzugt mindestens eine, bevorzugt mehrere, Produkteigenschaften auf, welche ausgewählt sind aus einer verbesserten Transparenz, höherer Festigkeit und höherer Zähigkeit - im Vergleich zu Erdöl-basierten Polyamiden.In particular, the polyamide produced thereby should have improved product properties, preferably improved transparency and / or strength and / or toughness, than polyamides known from the prior art. In particular, the petroleum-based plastics are to be replaced by polyamides based on renewable raw materials, that is to say bio-based, the polyamides based on renewable raw materials advantageously having improved product properties. The renewable raw materials based polyamides preferably have at least one, preferably several, product properties which are selected from improved transparency, higher strength and higher toughness - compared to petroleum-based polyamides.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird insbesondere durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche gelöst.The object of the present invention is achieved in particular by the teaching of the independent claims.

Insbesondere wird ein Verfahren zur Herstellung eines Polyamids bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

  • a) Bereitstellen mindestens eines Terpenlactams,
  • b) Polymerisieren des mindestens einen Terpenlactams unter Ringöffnung, sodass ein Polyamid, bevorzugt ein Homopolyamid oder ein Copolyamid, erhalten wird und
  • c) Erhalten des Polyamids, bevorzugt des Homopolyamids oder des Copolyamids, enthaltend mindestens ein ringgeöffnetes Terpenlactam,
wobei das Polymerisieren gemäß Schritt b) anionisch in Anwesenheit mindestens eines einen elektrophilen Rest aufweisenden Lactams als Aktivatorkomponente und mindestens eines deprotonierten Lactams als Katalysatorkomponente erfolgt, wobei das in Schritt c) erhaltene Polyamid mindestens 10 monomere Wiederholungseinheiten des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Terpenlactams umfasst und das mindestens eine Terpenlactam ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den nachfolgenden Strukturformeln (II) oder Gemischen davon:
Figure DE102014221061B4_0006
Figure DE102014221061B4_0007
Figure DE102014221061B4_0008
Figure DE102014221061B4_0009
Figure DE102014221061B4_0010
In particular, there is provided a process for producing a polyamide, the process comprising the steps of:
  • a) providing at least one terpene lactam,
  • b) polymerizing the at least one terpene lactam with ring opening, so that a polyamide, preferably a homopolyamide or a copolyamide, is obtained, and
  • c) obtaining the polyamide, preferably the homopolyamide or the copolyamide, containing at least one ring-opened terpene lactam,
wherein the polymerizing according to step b) is carried out anionically in the presence of at least one lactam having an electrophilic radical as activator component and at least one deprotonated lactam as catalyst component, wherein the polyamide obtained in step c) comprises at least 10 monomeric repeating units of the at least one terpene lactam provided in step a) and that at least a terpene lactam is selected from the group consisting of the following structural formulas (II) or mixtures thereof:
Figure DE102014221061B4_0006
Figure DE102014221061B4_0007
Figure DE102014221061B4_0008
Figure DE102014221061B4_0009
Figure DE102014221061B4_0010

Insbesondere wird daher die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Polyamids gelöst, wobei in einem Schritt a) mindestens ein Terpenlactam bereitgestellt wird. Der Ausdruck „Bereitstellen mindestens eines Terpenlactams“ bedeutet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, dass mindestens eine Terpenlactamart bereitgestellt wird. Dementsprechend sollen in Schritt a) ein oder mehrere verschiedene Terpenlactame bereitgestellt werden.In particular, therefore, the object is achieved by a process for producing a polyamide, wherein in a step a) at least one terpene lactam is provided. The expression "providing at least one terpene lactam" in connection with the present invention means that at least one terpene lactam species is provided. Accordingly, in step a) one or more different terpene lactams should be provided.

Das in Schritt a) bereitgestellte mindestens eine Terpenlactam, das heißt das eine oder die mehreren verschiedenen Terpenlactame, wird/werden anschließend in einem Schritt b), bevorzugt mit mindestens einem Nicht-Terpenlactam oder mindestens einer bifunktionellen Verbindung, welche endständig zwei Aminogruppen, zwei Carboxylgruppen oder eine Amino- und eine Carboxylgruppe aufweist, miteinander polymerisiert, bevorzugt copolymerisiert.The at least one terpene lactam provided in step a), that is the one or more different terpene lactams, is / are then in step b), preferably with at least one non-terpene lactam or at least one bifunctional compound which has two terminal amino groups, two carboxyl groups or has an amino and a carboxyl group, polymerized together, preferably copolymerized.

Mit dem vorliegenden Verfahren und mit den vorliegenden hergestellten Produkten wird überraschenderweise ein Polyamid aus nachwachsenden Rohstoffen in einfacher und kostengünstiger Weise hergestellt. Die durch das erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß bevorzugte Verfahren hergestellten Polyamide oder die erfindungsgemäßen oder erfindungsgemäß bevorzugten Polyamide zeichnen sich insbesondere durch eine verbesserte, insbesondere erhöhte, Transparenz und/oder höhere Festigkeit aus. Alternativ oder zusätzlich zeichnen sie sich bevorzugt auch durch eine höhere Zähigkeit aus.Surprisingly, a polyamide is produced from renewable raw materials in a simple and cost-effective manner with the present process and with the products produced here. The polyamides produced by the process according to the invention or preferred according to the invention or the polyamides according to the invention or preferred according to the invention are distinguished in particular by an improved, in particular increased, transparency and / or higher strength. Alternatively or additionally, they are preferably also characterized by a higher toughness.

Das Polyamid wird bevorzugt dadurch hergestellt, dass das mindestens eine Terpenlactam bevorzugt mit Hexamethylendiaminadipat oder anderen Nylonsalzen, das heißt Salzen von, bevorzugt längerkettigen, Diaminen und Dicarbonsäuren, copolymerisiert wird.The polyamide is preferably prepared by copolymerizing the at least one terpene lactam preferably with hexamethylene diamine adipate or other nylon salts, that is, salts of, preferably longer-chain, diamines and dicarboxylic acids.

Die Polymerisation des mindestens einen Terpenlactams, bevorzugt zusammen mit dem mindestens einen Nicht-Terpenlactam oder der mindestens einen bifunktionellen Verbindung, setzt voraus, dass eine Ringöffnung des mindestens einen Terpenlactams erfolgt. Durch die Polymerisation des mindestens einen Terpenlactams, bevorzugt mit den weiteren polymerisierbaren Komponenten, entsteht in Schritt b) ein Polyamid, das als Wiederholungseinheit das mindestens eine ringgeöffnete Terpenlactam enthält.The polymerization of the at least one terpene lactam, preferably together with the at least one non-terpene lactam or the at least one bifunctional compound, requires that ring opening of the at least one terpene lactam takes place. By the polymerization of the at least one terpene lactam, preferably with the other polymerisable components, a polyamide is produced in step b) which contains as repeat unit the at least one ring-opened terpene lactam.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Terpen“ eine chemische Verbindung verstanden, die eine, zwei oder mehrere Isopreneinheiten aufweist. Die Terpene sind mono-, bi-, tri-, tetra- oder pentazyklisch. Die Gruppe der Terpene umfasst Monoterpene (10 Kohlenstoffatome), Sesquiterpene (15 Kohlenstoffatome), Diterpene (20 Kohlenstoffatome), Sesterterpene (25 Kohlenstoffatome), Triterpene (30 Kohlenstoffatome) und Tetraterpene (40 Kohlenstoffatome). In der aus fünf Kohlenstoffatomen, auch als C-Atome bezeichnet, bestehenden Isopreneinheit sind vier Kohlenstoffatome linear miteinander verknüpft, wobei an der C2-Position ein weiteres Kohlenstoffatom kovalent gebunden ist, d.h. an der C2-Position liegt eine Verzweigung vor. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Isopreneinheit“ allein die spezifische Verknüpfung der fünf Kohlenstoffatome verstanden. Die Isopreneinheit kann daher keine, eine oder zwei Doppelbindungen aufweisen. Das Terpen weist bevorzugt einen mit mindestens einem Kohlenstoffatom überbrückten Ring auf. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung werden unter „Terpene“ auch Derivate von in der Natur vorkommenden Terpenen verstanden, die an einer Doppelbindung oder an einem oder beiden zu einer Alkoholgruppe oder einer Ketogruppe benachbarten Kohlenstoffatomen mittels einer aus dem Stand der Technik bekannten und üblichen chemischen Umsetzung, bevorzugt mittels einer Oxidations-, Reduktions- oder Additionsreaktion, modifiziert sind. Bevorzugt wurde zur Herstellung eines Terpenderivats daher mindestens eine Doppelbindung in einem in der Natur vorkommenden Terpen zu einem Epoxid, Diol, Aldehyd oder Keton umgesetzt. Bevorzugt wurde zur Herstellung eines Terpenderivats daher an mindestens eine Doppelbindung mindestens ein Halogen angelagert oder mindestens eine Doppelbindung oxidiert oder epoxidiert. Alternativ oder zusätzlich bevorzugt ist das Terpenderivat durch zu einer Ketogruppe α-ständige Umsetzung eines Terpenketons mit einem Elektrophil hergestellt worden. Das Terpenderivat weist daher in α-Position zu einer Ketogruppe mindestens eine, bevorzugt genau eine, Hydroxylgruppe, Methylgruppe, Benzylgruppe, Estergruppe, o-NH-Phenylgruppe oder ein Halogen auf. Bevorzugt weist das Terpenderivat an einem oder beiden α-ständigen C-Atomen zu der Ketogruppe mindestens eine, bevorzugt genau ein, Hydroxylgruppe, Methylgruppe, Benzylgruppe, Estergruppe, o-NH-Phenylgruppe oder ein Halogen auf. Alternativ oder zusätzlich bevorzugt weist das Terpenderivat β-ständig zu einer Ketogruppe eine Hydroxylgruppe auf. Alternativ oder zusätzlich wurde zur Herstellung eines Terpenderivats bevorzugt α-ständig zu einer Alkoholgruppe oder Ketogruppe eines in der Natur vorkommenden Terpens mindestens ein Halogen addiert. Alternativ oder zusätzlich wurde mindestens ein zu einer Doppelbindung α-ständige Kohlenstoff zu einer Alkoholgruppe oder einer Ketogruppe oxidiert oder an mindestens ein zu einer Doppelbindung α-ständige Kohlenstoffatom ein Halogen addiert. Bevorzugt ist das Terpenderivat Norbornen, auch als Bicyclo[2.2.1]hept-2-en bezeichnet.In the context of the present invention, the term "terpene" is understood to mean a chemical compound which has one, two or more isoprene units. The terpenes are mono-, bi-, tri-, tetra- or pentacyclic. The group of terpenes includes monoterpenes (10 carbon atoms), sesquiterpenes (15 carbon atoms), diterpenes (20 carbon atoms), ester terpenes (25 carbon atoms), triterpenes (30 carbon atoms) and tetraterpenes (40 carbon atoms). In the isoprene unit consisting of five carbon atoms, also referred to as carbon atoms, four carbon atoms are linearly linked to one another, wherein another carbon atom is covalently bonded at the C2 position, ie a branching is present at the C2 position. In the context of the present invention, the term "isoprene unit" alone means the specific linking of the five carbon atoms. The isoprene unit can therefore have none, one or two double bonds. The terpene preferably has a ring bridged with at least one carbon atom. In the context of the present invention, "terpenes" are also understood to mean derivatives of naturally occurring terpenes which are bonded to a double bond or to one or both of the carbon atoms adjacent to an alcohol group or a keto group by means of a chemical reaction known and customary in the prior art , preferably by means of an oxidation, reduction or addition reaction, are modified. For the preparation of a terpene derivative, preference has therefore been given to reacting at least one double bond in a naturally occurring terpene to form an epoxide, diol, aldehyde or ketone. For the preparation of a terpene derivative, preference has therefore been given to attaching at least one halogen to at least one double bond or oxidizing or epoxidizing at least one double bond. Alternatively or additionally preferred is the terpene derivative through to a keto group α-permanent reaction of a terpene ketone with an electrophile been prepared. The terpene derivative therefore has in α-position to a keto group at least one, preferably exactly one, hydroxyl group, methyl group, benzyl group, ester group, o-NH-phenyl group or a halogen. Preferably, the terpene derivative has at least one, preferably exactly one, hydroxyl group, methyl group, benzyl group, ester group, o-NH-phenyl group or a halogen on one or both α-carbon atoms to the keto group. Alternatively or additionally preferably, the terpene derivative has a hydroxyl group β-permanently to a keto group. Alternatively or additionally, to produce a terpene derivative, it has been preferred to add α-permanently to an alcohol group or keto group of a terpene occurring in nature, at least one halogen. Alternatively or additionally, at least one carbon which is α-terminal to a double bond has been oxidized to an alcohol group or a keto group, or at least one halogen has been added to at least one α-carbon atom to a double bond. Preferably, the terpene derivative norbornene, also referred to as bicyclo [2.2.1] hept-2-ene.

Bevorzugt weist das Terpen und/oder das Terpenlactam genau (10+Nx5) Kohlenstoffatome auf, wobei N bevorzugt einen Wert von 0 bis 6 annimmt.Preferably, the terpene and / or the terpene lactam has exactly (10 + Nx5) carbon atoms, wherein N preferably assumes a value of 0 to 6.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Polyamid“ eine Verbindung verstanden, die Monomerbausteine, auch als Wiederholungseinheiten bezeichnet, aufweist, wobei mindestens zwei der Wiederholungseinheiten über eine Amidbindung miteinander verknüpft sind. Bevorzugt sind mindestens 10%, bevorzugt mindestens 20%, bevorzugt mindestens 30%, bevorzugt mindestens 50%, bevorzugt mindestens 70%, bevorzugt mindestens 90%, bevorzugt mindestens 99%, aller, bevorzugt alle in dem Polyamid vorkommenden Wiederholungseinheiten jeweils über eine Amidverbindung miteinander verknüpft. Der Begriff „Polyamid“ umfasst Homopolymere sowie Copolymere. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Wiederholungseinheiten des Polyamids entweder über eine Amidbindung oder über eine Esterbindung miteinander verknüpft.In the context of the present invention, the term "polyamide" means a compound which comprises monomer units, also referred to as repeat units, wherein at least two of the repeat units are linked to one another via an amide bond. Preferably at least 10%, preferably at least 20%, preferably at least 30%, preferably at least 50%, preferably at least 70%, preferably at least 90%, preferably at least 99%, all, preferably all repeating units occurring in the polyamide in each case via an amide compound with each other connected. The term "polyamide" includes homopolymers as well as copolymers. In a preferred embodiment, the repeating units of the polyamide are linked together either via an amide bond or via an ester linkage.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Terpenlactam“ eine chemische Verbindung verstanden, die mindestens einen Ring, auch als Zyklus bezeichnet, aufweist, wobei der Ring eine Amid-Bindung -NH-CO- enthält. Das Terpenlactam kann bevorzugt aus einem Terpenketon, bevorzugt durch Beckmann-Umlagerung, hergestellt werden. Das Terpenlactam kann alternativ bevorzugt aus einem Terpenoxim durch Beckmann-Umlagerung hergestellt werden. Das Terpenoxim wird bevorzugt durch Umsetzung eines Terpenketons mit einem Hydroxylamin oder Hydroxylaminderivat hergestellt, wobei das Hydroxylaminderivat bevorzugt ausgewählt ist aus Hydroxylamin-O-sulfonsäure und Hydroxylamin-O-acetat.In the context of the present invention, the term "terpene lactam" is understood to mean a chemical compound which has at least one ring, also referred to as a cycle, wherein the ring contains an amide bond -NH-CO-. The terpene lactam may preferably be prepared from a terpene ketone, preferably by Beckmann rearrangement. Alternatively, the terpene lactam may preferably be prepared from a terpenoxime by Beckmann rearrangement. The terpenoxime is preferably prepared by reacting a terpene ketone with a hydroxylamine or hydroxylamine derivative, wherein the hydroxylamine derivative is preferably selected from hydroxylamine-O-sulfonic acid and hydroxylamine-O-acetate.

Das Terpenlactam kann alternativ bevorzugt aus einem mindestens eine Doppelbindung aufweisenden Terpens hergestellt werden, wobei die mindestens eine, genau eine Doppelbindung des mindestens eine Doppelbindung aufweisenden Terpens mit Nitrosylchlorid (NOC1) umgesetzt wird. Bei dieser Umsetzung wird zunächst ein Terpenoxim gebildet, das sich zu dem entsprechenden Terpenlactam umlagert.Alternatively, the terpene lactam may preferably be prepared from a terpene having at least one double bond, the at least one terpene having exactly one double bond of the at least one double bond being reacted with nitrosyl chloride (NOC1). In this reaction, a terpenoxime is initially formed which rearranges to the corresponding terpene lactam.

Das Terpenlactam kann alternativ bevorzugt aus einem Terpenketon hergestellt werden, wobei das Terpenketon mit Stickstoffwasserstoffsäure oder Aziden und einer Säure, bevorzugt einer Mineralsäure, zu dem entsprechenden Lactam umgesetzt wird (Curtius-Reaktion oder Schmidt-Reaktion).Alternatively, the terpene lactam may preferably be prepared from a terpene ketone wherein the terpene ketone is reacted with hydrazoic acid or azides and an acid, preferably a mineral acid, to form the corresponding lactam (Curtius reaction or Schmidt reaction).

Das Terpenlactam kann alternativ bevorzugt aus einem Terpenketon hergestellt werden, wobei das Terpenketon mit Hydroxylaminosulfonsäure oder mit Hydroxylamin und Hypochlorid umgesetzt wird. Bei dieser Umsetzung wird die Ketogruppe zunächst zu einem Oxaziridin umgesetzt, wobei sich die entstandene Verbindung zu dem entsprechenden Terpenlactam umlagert.Alternatively, the terpene lactam may preferably be prepared from a terpene ketone wherein the terpene ketone is reacted with hydroxylaminosulfonic acid or with hydroxylamine and hypochlorite. In this reaction, the keto group is first converted to an oxaziridine, wherein the resulting compound rearranges to the corresponding terpene lactam.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Terpenketon“ ein zyklisches Terpen mit einer Ketogruppe verstanden, wobei die Ketogruppe in mindestens einem Ring, bevorzugt genau einem Ring, des Terpenketons vorliegt. Bevorzugt weist das zyklische Terpen an mindestens zwei Ringen, bevorzugt an genau zwei Ringen, eine Ketogruppe auf. In dieser bevorzugten Ausführungsform können die mindestens zwei, bevorzugt genau zwei, Ketogruppen jeweils zum Lactam umgesetzt werden, sodass durch das Polymerisieren gemäß Schritt b) und die Ringöffnung der mindestens zwei, bevorzugt genau zwei, Ringe eine Verzweigung in dem herzustellenden Polyamid entsteht. Dementsprechend agiert ein Terpenlactam mit zwei Lactamgruppen in zwei unterschiedlichen Ringen des Terpens als Vernetzerkomponente in dem herzustellenden Polyamid. Das Terpenketon kann entweder in dieser Form in der Natur vorliegen oder es kann aus natürlicherweise vorkommenden Terpenen, die bevorzugt eine Doppelbindung oder eine Hydroxylgruppe aufweisen, hergestellt werden. Beispielsweise kann das Terpenketon Menthon durch Oxidation der Hydroxylgruppe des Menthols hergestellt werden. Das Terpenketon, bevorzugt des α-Pinens, kann durch Umsetzung einer in einem Terpen vorhandenen Doppelbindung, bevorzugt des α-Pinens, zum entsprechenden Diol und anschließender Wasserabspaltung hergestellt werden. Das Terpenketon, bevorzugt des α-Pinens, kann alternativ bevorzugt durch direkte Umsetzung einer in einem Terpen vorhandenen Doppelbindung, bevorzugt des α-Pinens, zu einer Ketogruppe hergestellt werden.In the context of the present invention, the term "terpene ketone" is understood to mean a cyclic terpene having a keto group, where the keto group is present in at least one ring, preferably exactly one ring, of the terpene ketone. The cyclic terpene preferably has a keto group on at least two rings, preferably on exactly two rings. In this preferred embodiment, the at least two, preferably exactly two, keto groups can each be converted to the lactam, so that a branching in the polyamide to be produced results from the polymerization in step b) and the ring opening of the at least two rings, preferably exactly two rings. Accordingly, a terpene lactam having two lactam groups in two different rings of terpene acts as a crosslinking component in the polyamide to be produced. The terpene ketone can either be present in nature in this form or it can be prepared from naturally occurring terpenes, which preferably have a double bond or a hydroxyl group. For example, the terpene ketone menthone can be prepared by oxidation of the hydroxyl group of the menthol. The terpene ketone, preferably of the α-pinene, can be prepared by reacting a double bond present in a terpene, preferably the α-pinene, to the corresponding diol and subsequent dehydration can be produced. Alternatively, the terpene ketone, preferably the α-pinene, may be prepared by directly reacting a double bond present in a terpene, preferably the α-pinene, to a keto group.

Unter dem Begriff „Beckmann-Umlagerung“ wird vorliegend eine Umlagerung verstanden, wobei aus einem Terpenketon ein Terpenlactam unter Verwendung eines Hydroxylamins oder eines Hydroxylaminderivates, bevorzugt Hydroxylamin-O-sulfonsäure oder Hydroxylamin-O-acetat, hergestellt wird. Die Beckmann-Umlagerung ist mechanistisch nicht vollständig geklärt. Gemäß einem in der Literatur anerkannten Reaktionsmechanismus wird zunächst die Hydroxylgruppe des Ketoxims protoniert. Durch Wanderung der transständigen, am Kohlenstoffatom der Ketoximgruppe kovalent gebundenen Kohlenstoffkette zum Stickstoffatom der Ketoximgruppe wird dort Wasser abgespaltet. Anschließend wird am positiv geladenen Kohlenstoffatom der entstandenen Imingruppe Wasser angelagert und ein Proton abgespaltet, sodass die Amid-Gruppe entsteht. Durch die Umsetzung eines Terpenketons mit einem Hydroxylamin oder einem Hydroxylaminderivat entstehen bevorzugt zwei unterschiedliche Terpenlactame.The term "Beckmann rearrangement" is understood here to mean a rearrangement, a terpene ketone being prepared from a terpene ketone using a hydroxylamine or a hydroxylamine derivative, preferably hydroxylamine-O-sulfonic acid or hydroxylamine O-acetate. The Beckmann rearrangement is mechanistically not fully understood. According to a reaction mechanism recognized in the literature, the hydroxyl group of the ketoxime is first protonated. Migration of the trans-acting carbon chain covalently bonded to the carbon atom of the ketoxime group to the nitrogen atom of the ketoxime group causes water to split off there. Subsequently, water is deposited on the positively charged carbon atom of the resulting imine group and a proton is split off to form the amide group. By reacting a terpene ketone with a hydroxylamine or a hydroxylamine derivative, preferably two different terpene lactams are formed.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Aktivatorkomponente“ eine chemische Verbindung verstanden, die zum Starten der aktivierten, anionischen Polymerisierung gemäß Schritt b) vorgesehen ist. Die Aktivatorkomponente dient bevorzugt als Startpunkt für das Wachstum einer Polyamidkette. Die Aktivatorkomponente ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein einen elektrophilen Rest aufweisendes Lactam, und ist bevorzugt ein N-Acyl-Lactam, bevorzugt ein N-Acyl-ε-Caprolactam, ein N-Acyl-Laurinlactam, ein N-Acyl-Terpenlactam oder ein Gemisch davon. Bevorzugt ist die Aktivatorkomponente ein N-Acyl-Terpenlactam.In the context of the present invention, the term "activator component" is understood as meaning a chemical compound which is provided for initiating the activated anionic polymerization according to step b). The activator component preferably serves as a starting point for the growth of a polyamide chain. The activator component according to the present invention is an electrophilic residue-having lactam, and is preferably an N-acyl lactam, preferably an N-acyl-ε-caprolactam, an N-acyl-laurolactam, an N-acyl-terpene lactam, or a mixture from that. Preferably, the activator component is an N-acyl terpene lactam.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Katalysatorkomponente“ eine chemische Verbindung verstanden, welche die Bildung von Lactamatanionen, bevorzugt von Terpenlactamatanionen, ermöglicht und bevorzugt die anionische Polymerisation katalysiert und bevorzugt auch startet. Als Katalysatorkomponente werden gemäß der vorliegenden Erfindung deprotonierte Lactame, bevorzugt deprotonierte Terpenlactame, eingesetzt, bevorzugt in Form eines Salzes, auch als Metalllactamat bezeichnet.In the context of the present invention, the term "catalyst component" means a chemical compound which allows the formation of lactamate anions, preferably of terpene lactamate anions, and preferably catalyzes and preferably also starts the anionic polymerization. The catalyst component used according to the present invention deprotonated lactams, preferably deprotonated terpene lactams, preferably in the form of a salt, also referred to as metal lactamate.

Erfindungsgemäß werden sowohl mindestens eine Katalysatorkomponente als auch mindestens eine Aktivatorkomponente zur Aktivierung eines Lactams, bevorzugt des mindestens einen Terpenlactams, bei der anionischen Polymerisation gemäß Schritt b) eingesetzt. Somit wird erfindungsgemäß ein reaktives System bestehend aus Aktivator- und Katalysatorkomponente verwendet.According to the invention, both at least one catalyst component and at least one activator component for activating a lactam, preferably the at least one terpene lactam, are used in the anionic polymerization according to step b). Thus, according to the invention a reactive system consisting of activator and catalyst component is used.

Besonders bevorzugt liegt das molare Verhältnis des mindestens einen in Schritt a) bereitgestellten Terpenlactams und der mindestens einen Katalysatorkomponente bei mindestens 2 : 1, bevorzugt bei mindestens 10 : 1, bevorzugt bei mindestens 20 : 1. Bevorzugt liegt das molare Verhältnis zwischen dem mindestens einen in Schritt a) bereitgestellten Terpenlactam und der mindestens einen Katalysatorkomponente bei maximal 100 : 1, bevorzugt bei maximal 50 : 1, bevorzugt bei maximal bei 10 : 1. Bevorzugt liegt das molare Verhältnis des mindestens einen in Schritt a) bereitgestellten Terpenlactams und der mindestens einen Katalysatorkomponente bei 10.000 : 1 bis 10 : 1, bevorzugt 200 : 1 bis 20 : 1.The molar ratio of the at least one terpene lactam provided in step a) and the at least one catalyst component is particularly preferably at least 2: 1, preferably at least 10: 1, preferably at least 20: 1. The molar ratio between the at least one Step a) provided terpene lactam and the at least one catalyst component at a maximum of 100: 1, preferably at a maximum of 50: 1, preferably at a maximum of 10: 1. Preferably, the molar ratio of the at least one provided in step a) terpene lactam and the at least one catalyst component at 10,000: 1 to 10: 1, preferably 200: 1 to 20: 1.

Besonders bevorzugt liegt das molare Verhältnis des mindestens einen in Schritt a) bereitgestellten Terpenlactams und der mindestens einen Aktivatorkomponente bei mindestens 2 : 1 , bevorzugt bei mindestens 10 : 1, bevorzugt bei mindestens 20 : 1. Bevorzugt liegt das molare Verhältnis zwischen dem mindestens einen in Schritt a) bereitgestellten Terpenlactam und der mindestens einen Aktivatorkomponente bei maximal 100 : 1, bevorzugt bei maximal 50 : 1, bevorzugt bei maximal bei 10 : 1. Bevorzugt liegt das molare Verhältnis des mindestens einen in Schritt a) bereitgestellten Terpenlactams und der mindestens einen Aktivatorkomponente bei 10.000 : 1 bis 10 : 1, bevorzugt 200 : 1 bis 20 : 1.The molar ratio of the at least one terpene lactam provided in step a) and the at least one activator component is particularly preferably at least 2: 1, preferably at least 10: 1, preferably at least 20: 1. The molar ratio between the at least one Step a) provided terpene lactam and the at least one activator component at a maximum of 100: 1, preferably at a maximum of 50: 1, preferably at a maximum of 10: 1. Preferably, the molar ratio of the at least one provided in step a) terpene lactam and the at least one activator component at 10,000: 1 to 10: 1, preferably 200: 1 to 20: 1.

Bevorzugt wird als Katalysatorkomponente ein Metalllactamat eingesetzt, wobei das Metall bevorzugt aus den ersten drei Hauptgruppen des Periodensystems ausgewählt ist. Bevorzugt ist das Metalllactamat ein Natriumlactamat oder ein Magnesiumlactamat. Bevorzugt wird als Katalysatorkomponente ein Metalllactamat eingesetzt, wobei das Lactamat ein Terpenlactamat ist. Bevorzugt ist die Katalysatorkomponente in einem wasserfreien Lactam gelöst. Bevorzugt liegt die Konzentration der mindestens einen Katalysatorkomponente in einem Bereich von 0,01 und 10%, bevorzugt 0,5 bis 5% (bezogen auf die molare Menge der zu polymerisierenden Verbindungen).The catalyst component used is preferably a metal lactamate, wherein the metal is preferably selected from the first three main groups of the Periodic Table. Preferably, the metal lactamate is a sodium lactamate or a magnesium lactamate. The catalyst component used is preferably a metal lactamate, the lactamate being a terpene lactamate. Preferably, the catalyst component is dissolved in an anhydrous lactam. Preferably, the concentration of the at least one catalyst component is in a range of 0.01 and 10%, preferably 0.5 to 5% (based on the molar amount of the compounds to be polymerized).

Bevorzugt ist die Aktivatorkomponente ein acyliertes Lactam, ein mit einer Schutzgruppe blockiertes oder ein nicht blockiertes Isocyanat, ein Polyisocyanat oder ein Derivat davon, ein Carbodiimid, welches bevorzugt auch in zyklischer Form vorliegen kann. Chemische Verbindungen, die als Aktivatorkomponente verwendet werden können, sind in Frunze et al., Russian Chemical Review, 1979, 48(10), 991-1005 offenbart.Preferably, the activator component is an acylated lactam, a blocked or unblocked isocyanate, a polyisocyanate or a derivative thereof, a carbodiimide which preferably can also be present in cyclic form. Chemical compounds that can be used as the activator component are in Frunze et al., Russian Chemical Review, 1979, 48 (10), 991-1005 disclosed.

Bevorzugt liegt die Konzentration der mindestens einen Aktivatorkomponente in einem Bereich von 0,01 und 10%, bevorzugt 0,1 bis 10%, bevorzugt 0,5 bis 5% (bezogen auf die molare Menge der zu polymerisierenden Verbindungen).Preferably, the concentration of the at least one activator component is in a range of 0.01 and 10%, preferably 0.1 to 10%, preferably 0.5 to 5% (based on the molar amount of the compounds to be polymerized).

Bevorzugt liegt die Katalysatorkomponente in einem während der erfindungsgemäß durchgeführten Polymerisierung im flüssigen Aggregationszustand vorliegenden Lactam oder in einem flüssigen, aprotischen Lösungsmittel gelöst vor.The catalyst component is preferably present in a lactam present in the state of liquid aggregation during the polymerization carried out according to the invention or dissolved in a liquid, aprotic solvent.

Bevorzugt werden in Schritt a) mindestens zwei unterschiedliche Terpenlactame bereitgestellt. Alternativ bevorzugt wird in Schritt a) genau ein Terpenlactam, bevorzugt genau zwei unterschiedliche Terpenlactame, bereitgestellt. Werden in Schritt a) mindestens zwei unterschiedliche Terpenlactame bereitgestellt, so werden diese auch in Schritt b) copolymerisiert. Bevorzugt werden die mindestens zwei unterschiedlichen Monomere, wobei mindestens eines der beiden Monomere ein Terpenlactam ist, derart in Schritt b) polymerisiert, dass statistische Copolymere, Block-Copolymere oder ein Gemisch daraus entstehen. Bei „statistischen Copolymeren“ ist die Verteilung der mindestens zwei unterschiedlichen Monomere in der Kette zufällig, also statistisch verteilt. Bei „Block-Copolymeren“ enthält die Polymerkette längere Sequenzen oder Blöcke jeweils eines Monomers.Preferably, at least two different terpene lactams are provided in step a). Alternatively, in step a), exactly one terpene lactam, preferably exactly two different terpene lactams, is provided. If at least two different terpene lactams are provided in step a), they are also copolymerized in step b). The at least two different monomers, wherein at least one of the two monomers is a terpene lactam, are preferably polymerized in step b) in such a way that random copolymers, block copolymers or a mixture thereof are formed. In the case of "random copolymers", the distribution of the at least two different monomers in the chain is random, ie statistically distributed. In "block copolymers", the polymer chain contains longer sequences or blocks of one monomer each.

Bevorzugt werden in Schritt a) mindestens ein Terpenlactam und mindestens ein Nicht-Terpenlactam bereitgestellt. Alternativ bevorzugt werden in Schritt a) mindestens ein Terpenlactam und mindestens eine bifunktionelle Verbindung bereitgestellt, wobei die bifunktionelle Verbindung ausgewählt ist aus einem Diamin, einer Dicarbonsäure und einer Aminocarbonsäure. Die mindestens eine bifunktionelle Verbindung weist zwei funktionellen Gruppen, nämlich die Aminogruppe und/oder Carbonsäuregruppe, endständig auf, wobei die zwei funktionellen Gruppen bevorzugt durch einen aromatischen, nichtaromatischen, ungesättigten oder gesättigten Kohlenstoffring mit bevorzugt drei bis 20 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 5 bis 11 Kohlenstoffatomen, oder durch eine Kohlenstoffkette mit bevorzugt 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 3 bis 11 Kohlenstoffatomen, miteinander verbunden sind, wobei optional mindestens ein Kohlenstoffatom, bevorzugt maximal die Hälfte der in der Kohlenstoffkette vorliegenden Kohlenstoffatome, durch jeweils ein Heteroatom substituiert worden ist, wobei das Heteroatom unabhängig voneinander ausgewählt worden ist aus der Gruppe bestehend aus O, S, Se, NH, NR. Der Kohlenstoffring und/oder die Kohlenstoffkette ist/sind bevorzugt unsubstituiert.At least one terpene lactam and at least one non-terpene lactam are preferably provided in step a). Alternatively, preferably in step a) at least one terpene lactam and at least one bifunctional compound are provided, wherein the bifunctional compound is selected from a diamine, a dicarboxylic acid and an amino carboxylic acid. The at least one bifunctional compound has two functional groups, namely the amino group and / or carboxylic acid group, terminal, wherein the two functional groups preferably by an aromatic, non-aromatic, unsaturated or saturated carbon ring having preferably three to 20 carbon atoms, preferably 5 to 11 carbon atoms, or by a carbon chain having preferably 1 to 20 carbon atoms, preferably 3 to 11 carbon atoms, wherein optionally at least one carbon atom, preferably at most half of the carbon atoms present in the carbon chain, has been substituted by one heteroatom each, said heteroatom being independent has been selected from the group consisting of O, S, Se, NH, NR. The carbon ring and / or the carbon chain is / are preferably unsubstituted.

Bevorzugt ist das mindestens eine Nicht-Terpenlactam ε-Caprolactam und/oder Laurinlactam.Preferably, the at least one non-terpene lactam is ε-caprolactam and / or laurolactam.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden chirale Terpenlactame in Schritt a) bereitgestellt. Bevorzugt wird allein ein einziges Diastereomer des mindestens einen Terpenlactams in Schritt a) bereitgestellt. Bevorzugt wird als Terpenlactam allein das Terpenlactam von (+)-Campher in Schritt b) polymerisiert. Alternativ bevorzugt wird als Terpenlactam allein das Terpenlactam von (-)-Campher polymerisiert. Alternativ bevorzugt wird als Terpenlactam allein das Terpenlactam von (-)-Campher und (+)-Campher polymerisiert. Bevorzugt wird das Polyamid dadurch hergestellt, dass zunächst allein (-)-Campher polymerisiert wird und unabhängig davon allein (+)-Campher polymerisiert wird und anschließend das (-)-Campher-Polyamid mit dem (+)-Campher-Polyamid copolymerisiert wird, wodurch ein Mischpolymer, auch als Blend bezeichnet, erhalten wird. Alternativ bevorzugt wird als Terpenlactam ein Gemisch aus (+)-Campher und (-)-Campher in Schritt a) bereitgestellt und in Schritt b) copolymerisiert.In a preferred embodiment, chiral terpene lactams are provided in step a). Preferably, only a single diastereomer of the at least one terpene lactam is provided in step a). Preferably, as terpene lactam alone, the terpene lactam is polymerized by (+) - camphor in step b). Alternatively, as terpene lactam alone, the terpene lactam is polymerized by (-) - camphor. Alternatively, as terpene lactam alone, the terpene lactam is polymerized by (-) - camphor and (+) - camphor. Preferably, the polyamide is prepared by first polymerizing (-) - camphor alone and polymerizing independently (+) - camphor and then copolymerizing the (-) - camphor polyamide with the (+) - camphor polyamide, whereby a mixed polymer, also referred to as blend, is obtained. Alternatively, a mixture of (+) - camphor and (-) - camphor in step a) is provided as terpene lactam and copolymerized in step b).

Das in Schritt a) bereitgestellte Terpenlactam wird bevorzugt durch Beckmann-Umlagerung aus einem Terpenoxim erhalten. Das Terpenoxim wird bevorzugt aus einem Terpenketon hergestellt. Das in Schritt a) bereitgestellte Terpenlactam kann alternativ bevorzugt aus einem Terpenketon erhalten werden, wobei die Terpenoxim-Bildung in situ erfolgt. Das Terpenketon ist bevorzugt natürlichen Ursprungs. Alternativ bevorzugt wird das Terpenketon aus Terpenen gewonnen, die eine oxidierbare Doppelbindung oder sekundäre Alkoholgruppen aufweisen.The terpene lactam provided in step a) is preferably obtained by Beckmann rearrangement from a terpenoxime. The terpenoxime is preferably prepared from a terpene ketone. Alternatively, the terpene lactam provided in step a) may preferably be obtained from a terpene ketone, wherein the formation of terpenoxime occurs in situ. The terpene ketone is preferably of natural origin. Alternatively, preferably, the terpene ketone is derived from terpenes having an oxidizable double bond or secondary alcohol groups.

Bevorzugt findet in Schritt b) die Polymerisation, bevorzugt Copolymerisation, aller in Schritt a) bereitgestellten Lactame und bifunktionellen Verbindungen statt.The polymerization, preferably copolymerization, of all lactams and bifunctional compounds provided in step a) preferably takes place in step b).

Bevorzugt werden die in Schritt a) bereitgestellten Komponenten, insbesondere das mindestens eine Terpenlactam, bevor sie in Schritt b) polymerisiert werden, geschmolzen. Alternativ bevorzugt liegen die in Schritt a) bereitgestellten Komponenten, insbesondere das mindestens eine Terpenlactam in flüssiger Form vor. Alternativ bevorzugt liegt das mindestens eine Terpenlactam in einem Lösungsmittel, bevorzugt in einem Nicht-Terpenlactam oder einem anderen Terpenlactam, gelöst vor.Preference is given to melting the components provided in step a), in particular the at least one terpene lactam, before they are polymerized in step b). Alternatively preferred are the components provided in step a), in particular the at least one terpene lactam in liquid form in front. Alternatively, preferably, the at least one terpene lactam is dissolved in a solvent, preferably in a non-terpene lactam or other terpene lactam.

In Schritt b) findet bevorzugt eine Copolymerisation des mindestens einen Terpenlactams und des mindestens einen Nicht-Terpenlactams statt. Bevorzugt wird das mindestens eine Terpenlactam und das mindestens eine Nicht-Terpenlactam in einem Verhältnis von 1 : 10 bis 10 : 1, bevorzugt 5 : 1 bis 1 : 5, bevorzugt 1 : 5 bis 1 : 10 eingesetzt und in Schritt b) copolymerisiert.In step b), preference is given to copolymerizing the at least one terpene lactam and the at least one non-terpene lactam. The at least one terpene lactam and the at least one non-terpene lactam are preferably used in a ratio of 1:10 to 10: 1, preferably 5: 1 to 1: 5, preferably 1: 5 to 1:10, and copolymerized in step b).

Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren vorgesehen, wobei das Polymerisieren in Schritt b) anionisch oder hydrolytisch erfolgt. Bei der erfindungsgemäßen anionischen Polymerisation wird ein Anion, bevorzugt ein deprotoniertes Lactam, bevorzugt deprotoniertes Terpenlactam, bevorzugt als Katalysatorkomponente und bevorzugt in Form eines Salzes, auch als Metalllactamat bezeichnet, eingesetzt.In accordance with the present disclosure, a process is provided wherein the polymerization in step b) is anionic or hydrolytic. In the case of the anionic polymerization according to the invention, an anion, preferably a deprotonated lactam, preferably deprotonated terpene lactam, is preferably used as the catalyst component and preferably in the form of a salt, also referred to as metal lactamate.

Die anionische Polymerisation ist eine im Stand der Technik übliche Polymerisationsart. Es liegt im fachmännischen Wissen, Verfahrensparameter und Verfahrensbedingungen so einzustellen, dass die in Schritt a) bereitgestellten und in Schritt b) zu polymerisierenden Komponenten erfolgreich in Schritt b) mittels einer anionischen Polymerisation polymerisiert werden (siehe dazu B. Tieke, Makromolekulare Chemie, Wiley VCH 2005 ).Anionic polymerization is a conventional type of polymerization in the art. It is within the skill of the art to adjust process parameters and process conditions so that the components provided in step a) and to be polymerized in step b) are successfully polymerized in step b) by means of an anionic polymerization (see B. Tieke, Macromolecular Chemistry, Wiley VCH 2005 ).

Bei der hydrolytischen Polymerisation erfolgt die Ringöffnung des Terpenlactams bevorzugt unter Zusetzen von katalytischen, stöchiometrischen oder überstöchiometrischen Mengen protischer Lösungsmitteln. Bei der hydrolytischen Polymerisation erfolgt die Ringöffnung des Terpenlactams bevorzugt unter Zusetzen von katalytischen, stöchiometrischen oder überstöchiometrischen Mengen von Wasser, einer wäßrigen Säure, einem Alkohol, Ammoniak oder einem Amin. Durch die Anlagerung von Wasser, bevorzugt unterstützt durch die Protonierung des Sauerstoffs der Lactam-Gruppe, öffnet sich der Ring des Lactams. Die endständige Amino-Gruppe des ringgeöffneten Terpenlactams kann in einem weiteren Verfahrensschritt das Kohlenstoffatom eines anderen Lactams oder einer Carbonsäure oder eines Derivates davon angreifen.In the hydrolytic polymerization, the ring opening of the terpene lactam is preferably carried out with the addition of catalytic, stoichiometric or superstoichiometric amounts of protic solvents. In the hydrolytic polymerization, the ring opening of the terpene lactam is preferably carried out with the addition of catalytic, stoichiometric or superstoichiometric amounts of water, an aqueous acid, an alcohol, ammonia or an amine. By the addition of water, preferably supported by the protonation of the oxygen of the lactam group, the ring of lactam opens. The terminal amino group of the ring-opened terpene lactam may, in a further process step, attack the carbon atom of another lactam or a carboxylic acid or a derivative thereof.

Die hydrolytische Polymerisation, auch als hydrolytische Polykondensation bezeichnet, ist bevorzugt eine diskontinuierliche oder kontinuierliche thermische hydrolytische Polykondensation (siehe WO 2007/128512 A2 ; Kunststoffhandbuch/Polyamide, Bottenbruch/Binsack). Bei der diskontinuierlichen oder kontinuierlichen thermischen hydrolytischen Polykondensation wird das Polyamid in einer oder mehreren Stufen, bevorzugt in genau zwei Stufen, unter Druck, bevorzugt bei 0,1 bis 10 bar, bevorzugt 0,5 bis 5 bar, und einer Temperatur, bevorzugt von 100 bis 350° C, vorzugsweise 200 bis 270° C, hergestellt.The hydrolytic polymerization, also referred to as hydrolytic polycondensation, is preferably a discontinuous or continuous thermal hydrolytic polycondensation (see WO 2007/128512 A2 ; Kunststoffhandbuch / Polyamide, Bottenbruch / Binsack). In the case of discontinuous or continuous thermal hydrolytic polycondensation, the polyamide is in one or more stages, preferably in exactly two stages, under pressure, preferably at 0.1 to 10 bar, preferably 0.5 to 5 bar, and a temperature, preferably of 100 to 350 ° C, preferably 200 to 270 ° C, prepared.

Erfindungsgemäß wird das Polyamid durch aktivierte, anionische Polymerisation hergestellt, bevorzugt in einem RIM- (Reaction in Mould) Verfahren zur Herstellung von Gusspolyamiden, oder durch eine kontinuierliche reaktive Extrusion, bevorzugt mithilfe von Extrudern verschiedener Bauweisen, zur Herstellung von thermoplastisch verarbeitbarem Polyamid.According to the invention, the polyamide is produced by activated, anionic polymerization, preferably in a RIM (Reaction in Mold) process for the production of cast polyamides, or by a continuous reactive extrusion, preferably by means of extruders of various designs, for the production of thermoplastically processable polyamide.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren vorgesehen, wobei in Schritt b) mindestens eine Katalysatorkomponente zugesetzt wird, die bevorzugt ein deprotoniertes Terpenlactam ist. Bevorzugt wird in Schritt b) zusätzlich zu der mindestens einen Katalysatorkomponente mindestens eine Aktivatorkomponente eingesetzt, wobei die mindestens eine Aktivatorkomponente ein N-Acyl-Terpenlactam ist. Die Katalysatorkomponente kann alternativ oder zusätzlich bevorzugt Phosphorsäure, phosphorige Säure oder ein Derivat davon sein.According to the invention, a process is provided, wherein in step b) at least one catalyst component is added, which is preferably a deprotonated terpene lactam. In step b), at least one activator component is preferably used in addition to the at least one catalyst component, wherein the at least one activator component is an N-acyl terpene lactam. The catalyst component may alternatively or additionally preferably be phosphoric acid, phosphorous acid or a derivative thereof.

Bevorzugt ist ein Verfahren vorgesehen, wobei das mindestens eine Terpenlactam aus einem zyklischen Terpenketon hergestellt wird.Preferably, a method is provided, wherein the at least one terpene lactam is prepared from a cyclic terpene ketone.

Bevorzugt wird das Terpenketon zu dem Terpenlactam durch Beckmann-Umlagerung umgesetzt.Preferably, the terpene ketone is converted to the terpene lactam by Beckmann rearrangement.

Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist bevorzugt ein Verfahren vorgesehen, wobei das zyklische Terpenketon ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den nachfolgenden Strukturformeln (I) oder Gemischen davon:

Figure DE102014221061B4_0011
Figure DE102014221061B4_0012
Figure DE102014221061B4_0013
According to the present disclosure, a method is preferably provided, wherein the cyclic terpene ketone is selected from the group consisting of the following structural formulas (I) or mixtures thereof:
Figure DE102014221061B4_0011
Figure DE102014221061B4_0012
Figure DE102014221061B4_0013

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt ein Verfahren vorgesehen, wobei das zyklische Terpenketon ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den nachfolgenden Strukturformeln (I) oder Gemischen davon:

Figure DE102014221061B4_0014
Figure DE102014221061B4_0015
According to the present invention, a method is preferably provided, wherein the cyclic terpene ketone is selected from the group consisting of the following structural formulas (I) or mixtures thereof:
Figure DE102014221061B4_0014
Figure DE102014221061B4_0015

Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist bevorzugt ein Verfahren vorgesehen, wobei das zyklische Terpenketon ausgewählt ist aus den Strukturformeln 1 bis 12 und Bicyclo[2.2.1]heptan-2-on.According to the present disclosure, a method is preferably provided, wherein the cyclic terpene ketone is selected from the structural formulas 1 to 12 and bicyclo [2.2.1] heptan-2-one.

Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist bevorzugt ein Verfahren vorgesehen, wobei das zyklische Terpenketon ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Campher, Menthon, Dihydrocarvon, Carvon, Isopiperitenon und den aus Limonen, α-Pinen, β-Pinen, δ-Pinen und 3-Caren hergestellten Ketonen.According to the present disclosure, a method is preferably provided, wherein the cyclic terpene ketone is selected from the group consisting of camphor, menthone, dihydrocarvone, carvone, isopiperitenone and those of limonene, α-pinene, β-pinene, δ-pinene and 3-carene prepared ketones.

Die aus Limonen, α-Pinen, δ-Pinen und 3-Caren hergestellten Ketone entstehen bevorzugt aus den Terpenen Limonen, α-Pinen, δ-Pinen beziehungsweise 3-Caren durch Oxidation der in diesen Verbindungen vorhandenen Doppelbindung zum Keton. Alternativ bevorzugt wird zur Herstellung des Terpenketons das allylische Kohlenstoffatom des α-Pinen, β-Pinen, δ-Pinen oder 3-Caren zum Keton oxidiert.The ketones prepared from limonene, α-pinene, δ-pinene and 3-carene are preferably formed from the terpenes limonene, α-pinene, δ-pinene or 3-carene by oxidation of the double bond present in these compounds to the ketone. Alternatively, for the preparation of the terpene ketone, the allylic carbon atom of the α-pinene, β-pinene, δ-pinene or 3-carene is oxidized to the ketone.

Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist bevorzugt ein Verfahren vorgesehen, wobei das Terpenlactam ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den nachfolgenden Strukturformeln (II) oder Gemischen davon:

Figure DE102014221061B4_0016
Figure DE102014221061B4_0017
Figure DE102014221061B4_0018
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Figure DE102014221061B4_0023
According to the present disclosure, a method is preferably provided, wherein the terpene lactam is selected from the group consisting of the following structural formulas (II) or mixtures thereof:
Figure DE102014221061B4_0016
Figure DE102014221061B4_0017
Figure DE102014221061B4_0018
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Figure DE102014221061B4_0023

Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist das mindestens eine Terpenlactam bevorzugt ausgewählt aus den Strukturformeln 13 bis 36, 3-Azabicyclo[3.2.1]octan-2-on und 2-Azabicyclo[3.2.1]octan-3-on.According to the present disclosure, the at least one terpene lactam is preferably selected from the structural formulas 13 to 36, 3-azabicyclo [3.2.1] octan-2-one and 2-azabicyclo [3.2.1] octan-3-one.

Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird in Schritt b) bevorzugt als einziges Lactam ein Terpenlactam eingesetzt. Bevorzugt ist das einzige Terpenlactam ein Campher-Lactam.According to the present disclosure, in step b), a terpene lactam is preferably used as sole lactam. Preferably, the only terpene lactam is a camphor lactam.

Bevorzugt wird das Polymerisieren gemäß Schritt b) bei einer Temperatur von mindestens 80° C, bevorzugt von mindestens 100° C, bevorzugt von mindestens 150° C, bevorzugt von mindestens 200° C, bevorzugt 200° C bis 250° C.The polymerization according to step b) is preferably carried out at a temperature of at least 80 ° C., preferably of at least 100 ° C., preferably of at least 150 ° C., preferably of at least 200 ° C., preferably 200 ° C. to 250 ° C.

Das in Schritt c) erhaltene Polyamid weist bevorzugt ein Molekulargewicht Mn von 100 bis 10.000.000 g/mol, bevorzugt 200 bis 4.000.000 g/mol, bevorzugt 1.000 bis 1.000.000 g/mol, bevorzugt 5.000 bis 100.000 g/mol (jeweils bestimmt durch Gelpermeationschromatographie). Gemäß der vorliegenden Offenbarung weist das in Schritt c) erhaltene Polyamid bevorzugt mindestens fünf, bevorzugt mindestens 10, bevorzugt mindestens 50, bevorzugt mindestens 100, bevorzugt mindestens 500, bevorzugt mindestens 1000, monomere Wiederholungseinheiten der in Schritt a) bereitgestellten Verbindungen, bevorzugt des mindestens einen Terpenlactams, auf. Erfindungsgemäß weist das in Schritt c) erhaltene Polyamid mindestens 10 monomere Wiederholungseinheiten des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Terpenlactams auf. Bevorzugt weist das in Schritt c) erhaltene Polyamid maximal 5000, bevorzugt maximal 2000, bevorzugt maximal 1000, monomere Wiederholungseinheiten der in Schritt a) bereitgestellten Verbindungen, bevorzugt des mindestens einen Terpenlactams, auf.The polyamide obtained in step c) preferably has a molecular weight M n of 100 to 10,000,000 g / mol, preferably 200 to 4,000,000 g / mol, preferably 1,000 to 1,000,000 g / mol, preferably 5,000 to 100,000 g / mol (in each case determined by gel permeation chromatography). According to the present disclosure, the polyamide obtained in step c) preferably has at least five, preferably at least 10, preferably at least 50, preferably at least 100, preferably at least 500, preferably at least 1000, monomeric repeat units of the compounds provided in step a), preferably the at least one Terpene lactams, up. According to the invention, the polyamide obtained in step c) has at least 10 monomeric repeating units of the at least one terpene lactam provided in step a). The polyamide obtained in step c) preferably has a maximum of 5000, preferably a maximum of 2000, preferably a maximum of 1000, monomeric repeat units of the compounds provided in step a), preferably of the at least one terpene lactam.

Der Anteil des mindestens einen Terpenlactams in dem in Schritt c) erhaltenen Polyamid beträgt 0,01 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 40 bis 60 Gew.-% (jeweils bezogen auf das Gesamttrockengewicht des Polyamids).The proportion of the at least one terpene lactam in the polyamide obtained in step c) is from 0.01 to 100% by weight, preferably from 1 to 100% by weight, preferably from 20 to 100% by weight, preferably from 20 to 80% by weight. %, preferably 30 to 70 wt .-%, preferably 40 to 60 wt .-% (each based on the total dry weight of the polyamide).

Bevorzugt ist das erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß bevorzugte Verfahren Lösungsmittel-frei.The process according to the invention or preferred according to the invention is preferably solvent-free.

Bei der hydrolytischen Polymerisation werden bevorzugt protische Lösungsmittel, bevorzugt Alkohole oder Wasser, bevorzugt Wasser, eingesetzt. Die anionische Polymerisation wird bevorzugt frei von aprotischen Lösungsmitteln, bevorzugt frei von etwaigen Lösungsmitteln, durchgeführt.Protic solvents, preferably alcohols or water, preferably water, are preferably used in the hydrolytic polymerization. The anionic polymerization is preferably carried out free from aprotic solvents, preferably free from any solvents.

Insbesondere wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch ein Polyamid gelöst, das durch Polymerisation mindestens eines Terpenlactams hergestellt wurde. Erfindungsgemäß ist das Polyamid hergestellt durch ein erfindungsgemäßes oder erfindungsgemäß bevorzugtes Verfahren. In particular, the object of the present invention is achieved by a polyamide prepared by polymerizing at least one terpene lactam. According to the invention, the polyamide is produced by a process according to the invention or preferred according to the invention.

Insbesondere wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch ein Polyamid gelöst, das mindestens eine Terpen-Wiederholungseinheit X1-L-X2 aufweist, wobei X1 und X2 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus einer NH-Gruppe und einer C=O-Gruppe, wobei die mindestens eine Terpen-Wiederholungseinheit mindestens eine Isopreneinheit aufweist.In particular, the object of the present invention is achieved by a polyamide which has at least one terpene repeating unit X 1 -LX 2 , where X 1 and X 2 are independently selected from the group consisting of an NH group and a C = O- Group, wherein the at least one terpene repeating unit has at least one isoprene unit.

Bevorzugt weist die Terpen-Wiederholungseinheit X1-L-X2 , bevorzugt zusätzlich, (4 + n5), falls X1 und X2 keine NH-Gruppe sind, oder (5 + n5), falls X1 und X2 eine NH-Gruppe sind, Kohlenstoffatome auf, wobei n ganzzahlige Werte von 0 bis 7, bevorzugt 1 bis 3, bevorzugt 1 bis 2, bevorzugt von 1, aufweist. Bevorzugt ist die mindestens eine Terpen-Wiederholungseinheit X1-L-X2 eine Terpen-Wiederholungseinheit [-NH-L-CO-].Preferably, the terpene repeating unit X 1 -LX 2 , preferably in addition, (4 + n5), if X 1 and X 2 are not NH group, or (5 + n5), if X 1 and X 2 is an NH group are carbon atoms, where n has integer values of 0 to 7, preferably 1 to 3, preferably 1 to 2, preferably of 1. Preferably, the at least one terpene repeating unit X 1 -LX 2 is a terpene repeating unit [-NH-L-CO-].

Bevorzugt weist das Polyamid mindestens eine erste Terpen-Wiederholungseinheit X1-L1-X2 und mindestens eine zweite Terpen-Wiederholungseinheit X1-L2-X2 auf, wobei L1 von L2 verschieden ist.The polyamide preferably has at least one first terpene repeat unit X 1 -L 1 -X 2 and at least one second terpene repeat unit X 1 -L 2 -X 2 , where L 1 is different from L 2 .

Bevorzugt weist das Polyamid als Wiederholungseinheiten allein Terpen-Wiederholungseinheiten auf. Bevorzugt ist die Terpen-Wiederholungseinheit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus [-NH-L-CO-], [-NH-L-NH-] und [-CO-L-CO-].The polyamide as repeating units preferably has terpene repeating units alone. Preferably, the terpene repeating unit is selected from the group consisting of [-NH-L-CO-], [-NH-L-NH-] and [-CO-L-CO-].

Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist bevorzugt ein Polyamid vorgesehen, wobei die mindestens eine Terpen-Wiederholungseinheit ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den nachfolgenden Strukturformeln (III) oder Gemischen davon:

Figure DE102014221061B4_0024
Figure DE102014221061B4_0025
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Figure DE102014221061B4_0035
According to the present disclosure, a polyamide is preferably provided, wherein the at least one terpene repeating unit is selected from the group consisting of the following structural formulas (III) or mixtures thereof:
Figure DE102014221061B4_0024
Figure DE102014221061B4_0025
Figure DE102014221061B4_0026
Figure DE102014221061B4_0027
Figure DE102014221061B4_0028
Figure DE102014221061B4_0029
Figure DE102014221061B4_0030
Figure DE102014221061B4_0031
Figure DE102014221061B4_0032
Figure DE102014221061B4_0033
Figure DE102014221061B4_0034
Figure DE102014221061B4_0035

Erfindungsgemäß ist bevorzugt ein Polyamid vorgesehen, wobei die mindestens eine Terpen-Wiederholungseinheit ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den nachfolgenden Strukturformeln (III) oder Gemischen davon:

Figure DE102014221061B4_0036
Figure DE102014221061B4_0037
Figure DE102014221061B4_0038
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Figure DE102014221061B4_0042
Figure DE102014221061B4_0043
According to the invention, a polyamide is preferably provided, wherein the at least one terpene repeating unit is selected from the group consisting of the following structural formulas (III) or mixtures thereof:
Figure DE102014221061B4_0036
Figure DE102014221061B4_0037
Figure DE102014221061B4_0038
Figure DE102014221061B4_0039
Figure DE102014221061B4_0040
Figure DE102014221061B4_0041
Figure DE102014221061B4_0042
Figure DE102014221061B4_0043

Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist bevorzugt alternativ oder zusätzlich ein Polyamid vorgesehen, wobei die mindestens eine Terpen-Wiederholungseinheit ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den nachfolgenden Strukturformeln (IV) oder Gemischen davon:

Figure DE102014221061B4_0044
Figure DE102014221061B4_0045
Figure DE102014221061B4_0046
Figure DE102014221061B4_0047
Figure DE102014221061B4_0048
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Figure DE102014221061B4_0053
Figure DE102014221061B4_0054
Figure DE102014221061B4_0055
According to the present disclosure, a polyamide is preferably provided alternatively or additionally, wherein the at least one terpene repeating unit is selected from the group consisting of the following structural formulas (IV) or mixtures thereof:
Figure DE102014221061B4_0044
Figure DE102014221061B4_0045
Figure DE102014221061B4_0046
Figure DE102014221061B4_0047
Figure DE102014221061B4_0048
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Figure DE102014221061B4_0050
Figure DE102014221061B4_0051
Figure DE102014221061B4_0052
Figure DE102014221061B4_0053
Figure DE102014221061B4_0054
Figure DE102014221061B4_0055

Erfindungsgemäß ist bevorzugt alternativ oder zusätzlich ein Polyamid vorgesehen, wobei die mindestens eine Terpen-Wiederholungseinheit ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den nachfolgenden Strukturformeln (IV) oder Gemischen davon:

Figure DE102014221061B4_0056
Figure DE102014221061B4_0057
Figure DE102014221061B4_0058
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Figure DE102014221061B4_0063
According to the invention, alternatively or additionally, a polyamide is provided, wherein the at least one terpene repeating unit is selected from the group consisting of the following structural formulas (IV) or mixtures thereof:
Figure DE102014221061B4_0056
Figure DE102014221061B4_0057
Figure DE102014221061B4_0058
Figure DE102014221061B4_0059
Figure DE102014221061B4_0060
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Figure DE102014221061B4_0063

Das erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß hergestellte Polyamid weist bevorzugt mindestens ein Monomer mindestens eines ringgeöffneten Terpenlactams auf.The polyamide according to the invention or prepared according to the invention preferably has at least one monomer of at least one ring-opened terpene lactam.

Gemäß der vorliegenden Offenbarung weist das erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß hergestellte Polyamid bevorzugt mindestens ein Monomer mindestens eines ringgeöffneten Terpenlactams auf, wobei das mindestens eine Terpenlactam aus den Strukturformeln 13 bis 36, 3-Azabicyclo[3.2.1]octan-2-on und 2-Azabicyclo[3.2.1]octan-3-on ausgewählt ist.According to the present disclosure, the polyamide according to the invention or produced according to the invention preferably comprises at least one monomer of at least one ring-opened terpene lactam, wherein the at least one terpene lactam from the structural formulas 13 to 36, 3-azabicyclo [3.2.1] octan-2-one and 2-azabicyclo [3.2.1] octan-3-one is selected.

Das mindestens eine Terpenlactam wird bevorzugt aus einem zyklischen Terpen mit einer Ketogruppe, einer Alkoholgruppe oder einer Doppelbindung hergestellt, wobei das Terpen bevorzugt einen überbrückten Ring aufweist.The at least one terpene lactam is preferably prepared from a cyclic terpene having a keto group, an alcohol group or a double bond, the terpene preferably having a bridged ring.

Bevorzugt weist das erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß hergestellte Polyamid 1 bis 100%, vorzugsweise 5 bis 100%, des mindestens einen ringgeöffneten Terpenlactams auf (bezogen auf alle in dem Polyamid vorhandenen Wiederholungseinheiten). The polyamide according to the invention or produced according to the invention preferably has from 1 to 100%, preferably from 5 to 100%, of the at least one ring-opened terpene lactam (based on all repeating units present in the polyamide).

Bevorzugt weist das erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß hergestellte Polyamid eine Polydispersität D, auch als Polydispersität Q bezeichnet, von weniger als 10, bevorzugt weniger als 5, auf.The polyamide according to the invention or produced according to the invention preferably has a polydispersity D, also referred to as polydispersity Q, of less than 10, preferably less than 5.

Bevorzugt weist das erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß hergestellte Polyamid eine relative Viskosität ηrel von > 1,5, bevorzugt von > 1,5 bis 7, bevorzugt > 1,5 bis 5, auf (gemessen in einer 1-Gew.-%igen Lösung in 96-%iger Schwefelsäure analog zu DIN EN ISO 307 ).The polyamide according to the invention or prepared according to the invention preferably has a relative viscosity η rel of> 1.5, preferably of> 1.5 to 7, preferably> 1.5 to 5 (measured in a 1% strength by weight solution in 96% sulfuric acid analogous to DIN EN ISO 307 ).

Das erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß hergestellte Polyamid weist zusätzlich zu dem mindestens einen ringgeöffneten Terpenlactam mindestens ein weiteres ringgeöffnetes Lactam, bevorzugt ein ringgeöffnetes Nicht-Terpenlactam, auf, wobei das Lactam, bevorzugt das Nicht-Terpenlactam, 4 bis 12 Kohlenstoffatome aufweist.The polyamide according to the invention or prepared according to the invention has in addition to the at least one ring-opened terpene lactam at least one further ring-opened lactam, preferably a ring-opened non-terpene lactam, wherein the lactam, preferably the non-terpene lactam, has 4 to 12 carbon atoms.

Bevorzugt wird das Polyamid in Form eines kompakten Festkörpers, eines Granulats, eines Pulvers, einer Faser, einer Platte, eines Rohres, einer Ummantelung, eines Form- oder Profilstücks oder ähnlichem, erhalten.The polyamide is preferably obtained in the form of a compact solid, a granulate, a powder, a fiber, a plate, a tube, a sheath, a shaped or profiled piece or the like.

Insbesondere wird das technische Problem der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines Terpendiamins bereitgestellt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

  • i) Bereitstellen mindestens eines Terpenlactams,
  • ii) ringöffnende Umsetzung des in Schritt i) bereitgestellten mindestens einen Terpenlactams, sodass mindestens ein ringgeöffnetes Terpenlactam mit Amino- und Carboxylgruppe erhalten wird,
  • iii) Umsetzen der Carboxylgruppe des mindestens einen ringgeöffneten Terpenlactams mit Amino- und Carboxylgruppe zu einer Aldehyd-Gruppe, sodass mindestens ein ringgeöffnetes Terpenlactam mit Amino- und Aldehydgruppe erhalten wird,
  • iv) Umsetzen der Aldehyd-Gruppe des mindestens einen ringgeöffneten Terpenlactams mit Amino- und Aldehydgruppe zu einer Aminogruppe, sodass mindestens ein Terpendiamin erhalten wird und
  • v) Erhalten des mindestens einen Terpendiamins.
In particular, the technical problem of the present invention is solved by providing a process for producing at least one terpene diamine, the process comprising the following steps:
  • i) providing at least one terpene lactam,
  • ii) ring-opening reaction of the at least one terpene lactam provided in step i), so that at least one ring-opened terpene lactam having an amino and carboxyl group is obtained,
  • iii) reacting the carboxyl group of the at least one ring-opened terpene lactam having amino and carboxyl group to form an aldehyde group, so that at least one ring-opened terpene lactam with amino and aldehyde group is obtained,
  • iv) reacting the aldehyde group of the at least one ring-opened terpene lactam with amino and aldehyde group to form an amino group, so that at least one terpene diamine is obtained and
  • v) obtaining the at least one terpene diamine.

Bevorzugt wird in Schritt iii) die Carboxylgruppe zunächst zu einer Hydroxylgruppe reduziert und die erhaltene Hydroxylgruppe anschließend selektiv zu der Aldehydgruppe oxidiert.Preferably, in step iii), the carboxyl group is first reduced to a hydroxyl group, and then the resulting hydroxyl group is selectively oxidized to the aldehyde group.

Das Umsetzen der Aldehydgruppe in Schritt iv) erfolgt bevorzugt durch reduktive Aminierung oder durch Zugabe von Hydroxylamin und anschließender Reduzierung der entstandenen Oximgruppe. The reaction of the aldehyde group in step iv) is preferably carried out by reductive amination or by addition of hydroxylamine and subsequent reduction of the resulting oxime group.

Insbesondere wird das technische Problem der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines Terpendiamins bereitgestellt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

  • aa) Bereitstellen mindestens eines Terpenlactams,
  • bb) Umsetzen des in Schritt aa) bereitgestellten mindestens einen Terpenlactams mit Ammoniak, sodass ein ringgeöffnetes Terpenlactam mit Amino- und Nitrilgruppe erhalten wird,
  • cc) Reduzieren der Nitrilgruppe des mindestens einen ringgeöffneten Terpenlactams mit Amino- und Nitrilgruppe zu einer Aminogruppe, sodass mindestens ein Terpendiamin erhalten wird und
  • dd) Erhalten des mindestens einen Terpendiamins.
In particular, the technical problem of the present invention is solved by providing a process for producing at least one terpene diamine, the process comprising the following steps:
  • aa) providing at least one terpene lactam,
  • bb) reacting the at least one terpene lactam provided in step aa) with ammonia, so that a ring-opened terpene lactam having an amino and nitrile group is obtained,
  • cc) reducing the nitrile group of the at least one ring-opened terpene lactam having amino and nitrile group to an amino group, so that at least one terpene diamine is obtained and
  • dd) obtaining the at least one terpene diamine.

Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist das in Schritt iv) oder cc) erhaltene Terpendiamin bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den nachfolgenden Strukturformeln (V) oder Gemischen davon:

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Figure DE102014221061B4_0065
Figure DE102014221061B4_0066
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Figure DE102014221061B4_0072
Figure DE102014221061B4_0073
Figure DE102014221061B4_0074
Figure DE102014221061B4_0075
According to the present disclosure, the terpene diamine obtained in step iv) or cc) is preferably selected from the group consisting of the following structural formulas (V) or mixtures thereof:
Figure DE102014221061B4_0064
Figure DE102014221061B4_0065
Figure DE102014221061B4_0066
Figure DE102014221061B4_0067
Figure DE102014221061B4_0068
Figure DE102014221061B4_0069
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Figure DE102014221061B4_0074
Figure DE102014221061B4_0075

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das in Schritt iv) oder cc) erhaltene Terpendiamin bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den nachfolgenden Strukturformeln (V) oder Gemischen davon:

Figure DE102014221061B4_0076
Figure DE102014221061B4_0077
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According to the present invention, the terpene diamine obtained in step iv) or cc) is preferably selected from the group consisting of the following structural formulas (V) or mixtures thereof:
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Die vorliegende Offenbarung betrifft zudem die Verwendung mindestens eines deprotonierten Terpenlactams, bevorzugt in Form eines Metall-Terpenlactamats, als Katalysatorkomponente bei der Herstellung eines Polyamids. Zusätzlich zur Verwendung des mindestens einen deprotonierten Terpenlactams wird mindestens ein N-Acyl-Terpenlactam als Aktivatorkomponente bei der Herstellung eines Polyamids verwendet.The present disclosure further relates to the use of at least one deprotonated terpene lactam, preferably in the form of a metal terpene lactamate, as a catalyst component in the preparation of a polyamide. In addition to using the at least one deprotonated terpene lactam, at least one N-acyl terpene lactam is used as the activator component in the preparation of a polyamide.

Das N-Acyl-Terpenlactam kann bevorzugt durch Acylierung des Lactam-Stickstoffes eines Terpenlactams hergestellt werden.The N-acyl terpene lactam may preferably be prepared by acylation of the lactam nitrogen of a terpene lactam.

Als Terpenlactame werden bevorzugt die vorstehenden erfindungsgemäßen Terpenlactame verstanden, bevorzugt mit den Strukturformeln (I).Terpene lactams are preferably understood to mean the above terpene lactams according to the invention, preferably having the structural formulas (I).

In einer bevorzugten Ausführungsform gelten alle in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen oder erfindungsgemäß bevorzugten Verfahren und/oder dem erfindungsgemäßen oder erfindungsgemäß bevorzugten Polyamid mutatis mutandis auch für das Verfahren zur Herstellung eines Terpendiamins und/oder der Verwendung eines deprotonierten Terpenlactams und/oder eines N-Acyl-Terpenlactams.In a preferred embodiment, all methods and / or the preferred or preferred polyamide according to the invention or the present invention are mutatis mutandis also applicable to the process for preparing a terpene diamine and / or the use of a deprotonated terpene lactam and / or an N-acyl group. Terpenlactams.

Die vorliegende Offenbarung betrifft zudem ein Metall-Terpenlactamat. Das Metall des Metall-Terpenlactamats ist bevorzugt aus den ersten drei Hauptgruppen des Periodensystems ausgewählt. The present disclosure also relates to a metal terpene lactamate. The metal of the metal terpene lactamate is preferably selected from the first three main groups of the periodic table.

Bevorzugt ist das Metall-Terpenlactamat ein Natrium-Terpenlactamat oder ein Magnesium-Terpenlactamat.Preferably, the metal terpene lactamate is a sodium terpene lactamate or a magnesium terpene lactamate.

Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Preferred embodiments of the present invention will become apparent from the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung wird anhand des nachfolgenden Beispiels näher erläutert.The present invention will be explained in more detail with reference to the following example.

In allen vorstehenden Strukturformeln 1 bis 108 wird über die Stereochemie der stereochemischen, bevorzugt chiralen, Zentren in den einzelnen Verbindungen keine konkretisierende Aussage getroffen. Liegt/Liegen in den Strukturformeln 1 bis 108 ein oder mehrere stereochemische, bevorzugt chirale, Zentren vor, so sind alle Varianten einer möglichen räumlichen Anordnung der Reste umfasst.In all of the above structural formulas 1 to 108 no specific statement is made about the stereochemistry of the stereochemical, preferably chiral, centers in the individual compounds. If there are one or more stereochemical, preferably chiral, centers in the structural formulas 1 to 108, then all variants encompass a possible spatial arrangement of the radicals.

Beispiel:Example:

Herstellung eines Copolymers aus ε-Caprotactam und dem aus Campher synthetisierten Lactam.Preparation of a copolymer of ε-caprotactam and camphor-synthesized lactam.

In einem 250 ml 2-Halskolben mit Magnetrührer, Rückflusskühler und Tropfrichter werden unter Luft- und Feuchtigkeitsausschluss 36,2 g ε-Caprolactam (Merck), 10,0 g des aus Campher hergestellten Lactams, auch als Campher-Lactam bezeichnet, und 0,361 g Acyl-Caprolactam (Aktivator: Brüggemann C20P) vorgelegt und durch Erhitzen auf 200° C zum Schmelzen gebracht.In a 250 ml 2-necked flask equipped with magnetic stirrer, reflux condenser and dropping funnel, 36.2 g of ε-caprolactam (Merck), 10.0 g of camphor-derived lactam, also referred to as camphor lactam, and 0.361 g are added with exclusion of air and moisture Acyl-caprolactam (activator: Brüggemann C20P) submitted and brought by heating to 200 ° C to melt.

In einem Tropftrichter wird unter Luft- und Feuchtigkeitsausschluss ein auf 80°C-100° C erhitztes und damit geschmolzenes Gemisch aus 9,47 g ε-Caprolactam und 3,36 g Natriumlactamat (Brüggemann C10) vorgelegt und in großen Portionen zur Schmelze im Rundkolben zugegeben. Das Reaktionsgemisch wird 25 Minuten bei 210° C gehalten, wobei es erstarrt.In a dropping funnel, a mixture of 9.47 g of ε-caprolactam and 3.36 g of sodium lactamate (Brüggemann C10) heated to 80 ° C.-100 ° C. is placed under exclusion of air and moisture and added in large portions to the melt in the round bottom flask added. The reaction mixture is held for 25 minutes at 210 ° C, where it solidifies.

Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsgefäß zerstört und das so erhaltene Produkt mechanisch zerkleinert.After cooling, the reaction vessel is destroyed and the product thus obtained mechanically comminuted.

Zur Bestimmung der nicht umgesetzten Restmonomere werden 3,15 g zu Pulver zerkleinertes Polymer mit etwa 10% Restfeuchte in 43 ml entionisiertem Wasser für 24 Stunden zum Rückfluss erhitzt. Die Suspension wird heiß filtriert, der Feststoff getrocknet und die thermischen Eigenschaften per dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) bestimmt. Es werden 2,16 g Feststoff erhalten. Das Lösungsmittel der Mutterlauge wird am Vakuum entfernt und der Rückstand ebenfalls getrocknet. Es werden 0,660 g erhalten. Die gaschromatographisch-massenspektroskopische (GC-MS) Analyse dieses extrahierten Materials zeigt ein Verhältnis von ε-Caprolactam zum Campher-basierten Lactam von 1 : 9.To determine the unreacted residual monomers, 3.15 g of polymer comminuted to powder with about 10% residual moisture in 43 ml of deionized water are heated to reflux for 24 hours. The suspension is filtered hot, the solid dried and the thermal properties determined by differential scanning calorimetry (DSC). There are obtained 2.16 g of solid. The solvent of the mother liquor is removed in vacuo and the residue is also dried. There are obtained 0.660 g. Gas chromatographic mass spectroscopic (GC-MS) analysis of this extracted material shows a ratio of ε-caprolactam to camphor-based lactam of 1: 9.

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung eines Polyamids, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Bereitstellen mindestens eines Terpenlactams, b) Polymerisieren des mindestens einen Terpenlactams unter Ringöffnung, sodass ein Polyamid erhalten wird und c) Erhalten des Polyamids enthaltend mindestens ein ringgeöffnetes Terpenlactam, wobei das Polymerisieren gemäß Schritt b) anionisch in Anwesenheit mindestens eines einen elektrophilen Rest aufweisenden Lactams als Aktivatorkomponente und mindestens eines deprotonierten Lactams als Katalysatorkomponente erfolgt, wobei das in Schritt c) erhaltene Polyamid mindestens 10 monomere Wiederholungseinheiten des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Terpenlactams umfasst und das mindestens eine Terpenlactam ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den nachfolgenden Strukturformeln (II) oder Gemischen davon:
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Figure DE102014221061B4_0086
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A process for producing a polyamide, the process comprising the steps of: a) providing at least one terpene lactam, b) polymerizing the at least one terpene lactam with ring opening to give a polyamide, and c) obtaining the polyamide containing at least one ring-opened terpene lactam; Polymerizing according to step b) anionically in the presence of at least one electrophilic radical having lactam as activator component and at least one deprotonated lactam as catalyst component, wherein the polyamide obtained in step c) comprises at least 10 monomeric repeating units of provided in step a) at least one terpene lactam and the at least one terpene lactam is selected from the group consisting of the following structural formulas (II) or mixtures thereof:
Figure DE102014221061B4_0084
Figure DE102014221061B4_0085
Figure DE102014221061B4_0086
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Figure DE102014221061B4_0088
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Terpenlactam aus einem zyklischen Terpenketon hergestellt wird.A process according to any one of the preceding claims, wherein the at least one terpene lactam is prepared from a cyclic terpene ketone. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das zyklische Terpenketon ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den nachfolgenden Strukturformeln (I):
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Method according to Claim 2 wherein the cyclic terpene ketone is selected from the group consisting of the following structural formulas (I):
Figure DE102014221061B4_0089
Figure DE102014221061B4_0090
Polyamid hergestellt durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.Polyamide prepared by the method according to any one of Claims 1 to 3 , Polyamid nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyamid mindestens eine Terpen-Wiederholungseinheit X1-L-X2 aufweist, wobei X1 und X2 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus einer NH-Gruppe und einer C=O-Gruppe und wobei die mindestens eine Terpen-Wiederholungseinheit mindestens eine Isopreneinheit aufweist.Polyamide after Claim 4 , characterized in that the polyamide has at least one terpene repeating unit X 1 -LX 2 , wherein X 1 and X 2 are independently selected from the group consisting of an NH group and a C = O group and wherein the at least one Terpen repeat unit has at least one isoprene unit. Polyamid nach Anspruch 5, wobei die mindestens eine Terpen-Wiederholungseinheit ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den nachfolgenden Strukturformeln (III) oder Gemischen davon:
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Polyamide after Claim 5 wherein the at least one terpene repeating unit is selected from the group consisting of the following structural formulas (III) or mixtures thereof:
Figure DE102014221061B4_0091
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Polyamid nach Anspruch 5, wobei die mindestens eine Terpen-Wiederholungseinheit ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den nachfolgenden Strukturformeln (IV) oder Gemischen davon:
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Polyamide after Claim 5 wherein the at least one terpene repeating unit is selected from the group consisting of the following structural formulas (IV) or mixtures thereof:
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Verfahren zur Herstellung eines Terpendiamins, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: i) Bereitstellen mindestens eines Terpenlactams, ii) ringöffnende Umsetzung des in Schritt i) bereitgestellten mindestens einen Terpenlactams, sodass mindestens ein ringgeöffnetes Terpenlactam mit Amino- und Carboxylgruppe erhalten wird, iii) Umsetzen der Carboxylgruppe des mindestens einen ringgeöffneten Terpenlactams mit Amino- und Carboxylgruppe zu einer Aldehydgruppe, sodass mindestens ein ringgeöffnetes Terpenlactam mit Amino- und Aldehydgruppe erhalten wird, iv) Umsetzen der Aldehydgruppe des mindestens einen ringgeöffneten Terpenlactams mit Amino- und Aldehydgruppe zu einer Aminogruppe, sodass mindestens ein Terpendiamin erhalten wird und v) Erhalten des mindestens einen Terpendiamins.A process for producing a terpene diamine, the process comprising the steps of: i) providing at least one terpene lactam, ii) ring-opening reaction of the at least one terpene lactam provided in step i), so that at least one ring-opened terpene lactam having an amino and carboxyl group is obtained, iii) reacting the carboxyl group of the at least one ring-opened terpene lactam having amino and carboxyl group to form an aldehyde group, so that at least one ring-opened terpene lactam with amino and aldehyde group is obtained, iv) reacting the aldehyde group of the at least one ring-opened terpene lactam with amino and aldehyde group to form an amino group, so that at least one terpene diamine is obtained and v) obtaining the at least one terpene diamine. Verfahren zur Herstellung eines Terpendiamins, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: aa) Bereitstellen mindestens eines Terpenlactams, bb) Umsetzen des in Schritt aa) bereitgestellten mindestens einen Terpenlactams mit Ammoniak, sodass ein ringgeöffnetes Terpenlactam mit Amino- und Nitrilgruppe erhalten wird, cc) Reduzieren der Nitrilgruppe des mindestens einen ringgeöffneten Terpenlactams mit Amino- und Nitrilgruppe zu einer Aminogruppe, sodass mindestens ein Terpendiamin erhalten wird und dd) Erhalten des mindestens einen Terpendiamins.A process for producing a terpene diamine, the process comprising the steps of: aa) providing at least one terpene lactam, bb) reacting the at least one terpene lactam provided in step aa) with ammonia, so that a ring-opened terpene lactam having an amino and nitrile group is obtained, cc) reducing the nitrile group of the at least one ring-opened terpene lactam having amino and nitrile group to an amino group, so that at least one terpene diamine is obtained and dd) obtaining the at least one terpene diamine. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das mindestens eine in Schritt iv) oder cc) erhaltene Terpendiamin ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den folgenden Strukturformeln (V) oder Gemischen davon:
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Figure DE102014221061B4_0108
Figure DE102014221061B4_0109
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Method according to Claim 8 or 9 in which the at least one terpene diamine obtained in step iv) or cc) is selected from the group consisting of the following structural formulas (V) or mixtures thereof:
Figure DE102014221061B4_0107
Figure DE102014221061B4_0108
Figure DE102014221061B4_0109
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