DE1020347B - Process for the production of fully oxyalkylated, symmetrical alkylenediamines - Google Patents
Process for the production of fully oxyalkylated, symmetrical alkylenediaminesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vollständig oxypropylierten, symmetrischen Alkylendiaminen. The invention relates to a process for the preparation of completely oxypropylated, symmetrical alkylenediamines.
Es ist bekannt, Alkylamine mit Alkylenoxyden zu oxyalkylieren, indem tertiäre Monoamine in Anwesenheit von schwachen Säuren mit Alkylenoxyden umgesetzt werden.It is known to oxyalkylate alkylamines with alkylene oxides by adding tertiary monoamines in the presence of weak acids can be reacted with alkylene oxides.
Es ist auch bekannt, Aminohydroxyalkyläther durch Einwirkung von Äthylenoxyd auf Äthylendiamin in einem Molverhältnis von 6:1 herzustellen. Hierbei werden jedoch vorzugsweise höhere Oxyalkylderivate erhalten.It is also known to use aminohydroxyalkyl ethers by the action of ethylene oxide on ethylene diamine in one To produce a molar ratio of 6: 1. Here, however preferably obtained higher oxyalkyl derivatives.
Es wurde nun gefunden, daß man durch Umsetzung von Propylenoxyd mit Alkylendiaminen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen in Anwesenheit von Wasser in einem Molverhältnis von 4:1 bei einer Temperatur von 40 bis 200° vollständig oxypropylierte, symmetrische Alkylendiamine der nachstehenden Formel erhält.It has now been found that by reacting propylene oxide with alkylenediamines having 2 to 6 carbon atoms in the presence of water in a molar ratio of 4: 1 at a temperature of 40 to 200 ° completely oxypropylated, symmetrical alkylenediamines of the formula below.
CH,CH,
CH,CH,
HO-CH-CH2 ,CH2-CHOHHO-CH-CH 2 , CH 2 -CHOH
/Ν — R-N(^
HO-CH-CH2 XH2-CHOH/ Ν - RN (^
HO-CH-CH 2 XH 2 -CHOH
CH,CH,
CH3 CH 3
R bedeutet ein Alkylenradikal mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen. R represents an alkylene radical having 2 to 6 carbon atoms.
Diese Verbindungen stellen eine neue interessante Klasse mit einem doppelten chemischen Charakter dar, indem sie sowohl mehrwertige Alkohole als auch hochsiedende Basen sind.These compounds represent a new interesting class with a double chemical character, in that they are both polyhydric alcohols and high-boiling bases.
Sie sind wertvolle Feuchtigkeitsmittel zur Anwendung bei Erzeugnissen wie Zellglas, und weiterhin sind sie wegen ihrer hohen Siedepunkte und der milden basischen Eigenschaften wertvolle Absorbtionsmittel zur Entfernung von sauren Verbindungen wie Kohlendioxyd und Schwefelwasserstoff aus Wasserstoff und anderen Gasen.They are, and still are, valuable moisturizers for use on items such as cellulose glass valuable absorbent for removal because of their high boiling points and mildly basic properties of acidic compounds such as carbon dioxide and hydrogen sulfide from hydrogen and other gases.
Ein besonderes Merkmal des Verfahrens ist die Bequemlichkeit und Leichtigkeit, mit welcher danach die vollständig oxypropylierten Alkylendiamine ohne begleitende Bildung von unerwünschten höher oxypropylierten Derivaten erhalten werden. Die Verbindungen werden praktisch mit quantitativen Ausbeuten erhalten, wobei 1 Mol Propylenoxyd für jedes Aminowasserstoffatom des Diamins erforderlich ist. Es werden daher 4 Mole Propylenoxyd auf 1 Mol Alkylendiamin angewendet; aber selbst bei versehentlicher Einleitung eines Überschusses an Propylenoxyd ergibt sich im wesentlichen keine Oxypropylierung des gewünschten Produktes. So wurde in einem Laboratoriumversuch bei etwa 80° und gewöhnlichem Druck ein Überschuß von ProVerfahren zur HerstellungA special feature of the procedure is the convenience and ease with which the completely oxypropylated alkylenediamines without concomitant formation of undesirable higher oxypropylated Derivatives are obtained. The compounds are obtained practically with quantitative yields, where 1 mole of propylene oxide is required for each amino hydrogen atom of the diamine. It will therefore 4 moles of propylene oxide applied to 1 mole of alkylenediamine; but even if you accidentally initiate one An excess of propylene oxide results in essentially no oxypropylation of the desired product. For example, in a laboratory test at about 80 ° and ordinary pressure, an excess of pro-method was used for the production
von vollständig oxyalkylierten,of fully oxyalkylated,
symmetrischen Alkylendiaminensymmetrical alkylenediamines
Anmelder:Applicant:
Wyandotte Chemicals Corporation,
Wyandotte, Mich. (V. St. A.)Wyandotte Chemicals Corporation,
Wyandotte, me. (V. St. A.)
Vertreter: Dr. K. Griesing, Patentanwalt,
Hönebach bei Bebra, Bahnhofstr. 9Representative: Dr. K. Griesing, patent attorney,
Hönebach near Bebra, Bahnhofstr. 9
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. Juli 1953Claimed priority:
V. St. v. America July 28, 1953
Lester Gordon Lundsted und Walter Franz Schulz,Lester Gordon Lundsted and Walter Franz Schulz,
Wyandotte, Mich. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt wordenWyandotte, me. (V. St. A.),
have been named as inventors
pylenoxyd eingeleitet, welches sich jedoch nicht umsetzte und durch Destillation wieder zurückgewonnen wurde. Die Umsetzung wird durch Einleitung der berechneten Menge Propylenoxyd in das Alkylendiamin vorzugsweise unter Rühren durchgeführt. Dabei muß entweder mindestens eine kleine Menge Wasser von etwa 0,5 bis 1 % oder aber ein Alkohol als Katalysator für die Reaktion anwesend sein. Die Alkylendiamine sind handelsüblich als konzentrierte wäßrige Lösungen, d. h. von 65 bis 80 0J0, verfügbar, und es werden daher vorzugsweise Lösungen dieser Konzentration verwendet, obwohl auch stark verdünnte wäßrige Lösungen der Diamine, d. h. von 10 bis 20 0I0, noch geeignet sind. Wenn es erwünscht sein sollte, kann unter Ausschluß von Wasser gearbeitet werden. Dann muß dafür aber ein Alkohol als Umsetzungskatalysator anwesend sein.initiated pylene oxide, which, however, did not react and was recovered by distillation. The reaction is carried out by introducing the calculated amount of propylene oxide into the alkylenediamine, preferably with stirring. Either at least a small amount of water of about 0.5 to 1% or an alcohol must be present as a catalyst for the reaction. The alkylene diamines are commercially available as concentrated aqueous solutions, that is, from 65 to 80 0 J 0, available, and there are therefore preferably used solutions of this concentration, although very dilute aqueous solutions of diamines, that is, 10 to 20 0 I 0, more suitable are. If it should be desired, you can work with the exclusion of water. In this case, however, an alcohol must be present as a conversion catalyst.
Die Umsetzung kann bei Temperaturen von etwa 40 bis etwa 200°, vorzugsweise in dem Bereich von etwa 50 bis etwa 120°, durchgeführt werden. Hierbei kann entweder gewöhnlicher Druck oder Überdruck, d. h. von 1 bis 5 Atmosphären Propylenoxyd, verwendet werden, wobei unter höheren Drücken ein schnellerer Reaktionsverlauf erzielt wird. The reaction can take place at temperatures from about 40 to about 200 °, preferably in the range of about 50 to about 120 °. Either ordinary pressure or overpressure, i. H. from 1 to 5 atmospheres of propylene oxide can be used, with a faster course of the reaction being achieved under higher pressures.
Typische Ausgangsstoffe für das Verfahren sind Äthylendiamin, Propylendiamin, Butylendiamin und Hexamethylendiamin. Typical starting materials for the process are ethylenediamine, propylenediamine, butylenediamine and hexamethylenediamine.
709 808/291709 808/291
An Hand der folgenden Beispiele soll der Gegenstand der Erfindung näher erläutert werden:The subject matter of the invention is to be explained in more detail using the following examples:
In einen Dreihalsrundkolben mit mechanischem Rührwerk, Rücknußkühler, Thermometer und Gaseinleitungsrohr werden 94,1 g (1,57 Mol) Äthylendiamin und 15,6 g Wasser gegeben. Zur Entfernung der Luft wird Stickstoff durchgeleitet und unter Rühren auf 90° erhitzt. In das Äthylendiamin wird dann Propylenoxyd, so schnell als es aufgenommen wird, eingeleitet, bis sich etwa 367 g (6,33 Mol) Propylenoxyd umgesetzt haben. Das Wasser wird dann aus dem Umsetzungsprodukt mittels Vakuum entfernt. Das erhaltene N,N,N',N'-Tetra-(2-oxypropyl)-äthylendiamin stellt eine viskose, bernsteinfarbige Flüssigkeit dar. Es laßt sich bei 184° und 0,5 mm Hg ohne Zersetzung destillieren.In a three-necked round-bottomed flask equipped with a mechanical stirrer, re-nut condenser, thermometer and gas inlet tube 94.1 g (1.57 mol) of ethylenediamine and 15.6 g of water are added. Nitrogen is used to remove the air passed through and heated to 90 ° with stirring. Propylene oxide is then converted into the ethylenediamine, as quickly as it is taken up, initiated until about 367 g (6.33 mol) of propylene oxide have reacted. The water is then removed from the reaction product by means of vacuum. The N, N, N ', N'-tetra- (2-oxypropyl) -ethylenediamine obtained is a viscous, amber-colored liquid. It can be without at 184 ° and 0.5 mm Hg Distill decomposition.
Es werden insgesamt 499 g (4,3 Mol) Hexamethylendiamin in 72,4%iger wäßriger Lösung in die Apparatur nach Beispiel 1 gegeben. Eine Gesamtmenge von 983 g (17 Mol) Propylenoxyd wird während einer Zeitspanne von 7 Stunden bei einer Durchschnittstemperatur von 90° unter gewöhnlichem Druck zugegeben. Das Wasser wird durch Vakuum entfernt und das Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetra-(2-oxypropyl)-hexamethylendiamin bei 214 bis 215° und bei 0,5 mm Hg destilliert. Das anfallende Produkt ist eine wachsartige, weiße feste Masse, die bei 50 bis 56° schmilzt.There are a total of 499 g (4.3 mol) of hexamethylenediamine in 72.4% aqueous solution in the apparatus according to Example 1. A total of 983 g Propylene oxide (17 moles) is released over a period of 7 hours at an average temperature of 90 ° added under normal pressure. The water is removed by vacuum and the Ν, Ν, Ν ', Ν'-tetra- (2-oxypropyl) -hexamethylenediamine distilled at 214 to 215 ° and at 0.5 mm Hg. The resulting product is a waxy, white solid mass that melts at 50 to 56 °.
321 g (5,7 Mol) Äthylendiamin in 76%iger wäßriger Lösung werden in einem 4,5-1-AutokIav aus rostfreiem Stahl, welcher mit Rührwerk, Thermoelement, Druckmesser und einem Gaseinlaßrohr mit Austrittsöffnung unterhalb des Rührers versehen ist, gegeben. Im Verlaufe von 2,3 Stunden werden insgesamt 1341 g (23,1 Mol) Propylenoxyd bei einer Durchschnittstemperatur von 68° und einem Durchschnittsarbeitsdruck von 0,85 at zu der Reaktionsmischung gegeben. Nach Entfernung des Wassers mittels Vakuum wird das Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetra-(2-oxypropyl)-äthylendiamin in praktisch quantitativer Ausbeute erhalten.321 g (5.7 mol) of ethylenediamine in 76% aqueous solution are placed in a 4.5-1 stainless steel autoclave Steel, which is equipped with a stirrer, thermocouple, pressure gauge and a gas inlet pipe with an outlet opening is provided below the stirrer, given. Over the course of 2.3 hours, a total of 1341 g (23.1 mol) Propylene oxide at an average temperature of 68 ° and an average working pressure of 0.85 at added to the reaction mixture. After removing the water by means of vacuum, the Ν, Ν, Ν ', Ν'-tetra- (2-oxypropyl) -ethylenediamine obtained in practically quantitative yield.
: Die vollständig oxypropylierten Alkylendiamine zeichjien sich durch eine bemerkenswerte Wärmebeständigkeit aus.: The fully oxypropylated alkylenediamines are shown is characterized by a remarkable heat resistance.
Diese Wärmebeständigkeit ist überraschend, da ein ■Homologes des Tetra-(2-oxypropyl)-äthylendiamins, nämlich das Tetra-(oxyäthyl)-äthylendiamin, sich beim Eihitzen zersetzt und nicht destilliert werden kann (s. Sherlin und andere, Chemical Abstracts 35, 5858 [1941]).This heat resistance is surprising because a ■ homolog of tetra- (2-oxypropyl) ethylenediamine, namely Tetra (oxyethyl) ethylenediamine, decomposes when heated and cannot be distilled (see Sect. Sherlin et al, Chemical Abstracts 35, 5858 [1941]).
Beim Vergleich der chemischen Struktur des Tetra-(2-oxypropyl)-äthylendiamin und des Tetra-(oxyäthyl)-äthylendiamin kann man feststellen, daß die Tetraoxyäthylverbindung primäre, die Tetraoxypropylverbindung dagegen sekundäre Hydroxylgruppen enthält. Es ist in der organischen Chemie wohlbekannt, daß primäre Hydroxylgruppen in der Regel beständiger gegen Wärmezersetzung sind als sekundäre Hydroxylgruppen. Dementsprechend mußte erwartet werden, daß eigentlich die Tetra-(oxyäthyl)-alkylendiamine viel wärmebeständiger sein sollten als die Tetra-(2-oxypropyl)-alkylendiamine. Die Wärmebeständigkeit der vollständig oxypropylierten Alkylendiamine ist deshalb von besonderer Bedeutung, weil sie die Herstellung eines farblosen Produktes gestattet, das bei vielen Verwendungszwecken für solche Produkte sehr erwünscht ist.When comparing the chemical structure of tetra (2-oxypropyl) ethylenediamine and the tetra (oxyethyl) ethylenediamine can be found that the tetraoxyethyl compound primary, while the tetraoxypropyl compound contains secondary hydroxyl groups. It is in It is well known in organic chemistry that primary hydroxyl groups tend to be more resistant to thermal decomposition are called secondary hydroxyl groups. Accordingly, it was to be expected that actually the Tetra- (oxyethyl) -alkylenediamines should be much more heat-resistant than the tetra- (2-oxypropyl) -alkylenediamines. The heat resistance of the completely oxypropylated alkylenediamines is therefore of particular importance, because it allows the manufacture of a colorless product which has many uses for such Products is very much desired.
Bei Fortführung der Untersuchungen über die thermische Beständigkeit dieser Verbindungen wurde weiterhin festgestellt, daß auch ihre Ester, deren Herstellung hier nicht beansprucht wird, wärmebeständiger sind als die ihrer oxyäthylierten Homologe. So läßt sich z. B. der Tetraacetylester des Tetra-(2-oxypropyl)-äthylendiamins bei 178 bis 179° und 0,3 mm Hg unter Anfall eines farblosen Destillates destillieren, während der Tetraacetylester des Tetra-(oxyäthyl)-äthylendiamins bei 0,3 mm Hg destilliert, ein schwarzes Destillat lieferte, das in einem weiten Temperaturbereich anfiel.With the continuation of the investigations on the thermal resistance of these compounds was continued found that their esters, the production of which is not claimed here, are more heat-resistant than that of their oxyethylated homologues. So z. B. the tetraacetyl ester of tetra (2-oxypropyl) ethylenediamine Distill at 178 to 179 ° and 0.3 mm Hg with the result of a colorless distillate, during the Tetraacetyl ester of tetra (oxyäthyl) ethylenediamine distilled at 0.3 mm Hg, a black distillate yielded, which occurred in a wide temperature range.
Die symmetrische Struktur der vollständig oxypropylierten Alkylendiamine zusammen mit ihren reaktionsfähigen Hydroxylgruppen macht sie z. B. zu wertvollen Zwischenprodukten bei der Herstellung von Pharmazeutika, Emulsionsmitteln, Oberflächenaktivmitteln, Polyesterharzen, landwirtschaftlichen Chemikalien, Weichmachern, Vulkanisationsbeschleunigern.The symmetrical structure of the fully oxypropylated alkylenediamines along with their reactive ones Hydroxyl groups make them z. B. on valuable intermediate products in the manufacture of pharmaceuticals, Emulsifiers, surfactants, polyester resins, agricultural chemicals, plasticizers, Vulcanization accelerators.
Claims (4)
Deutsche Patentschriften Nr. 642 744, 844 449.Considered publications:
German patent specifications No. 642 744, 844 449.
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US1020347XA | 1953-07-28 | 1953-07-28 |
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