DE1099741B - Process for the preparation of anion exchange resins with primary or tertiary aminoalkyl groups - Google Patents

Process for the preparation of anion exchange resins with primary or tertiary aminoalkyl groups

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Description

Verfahren zur Herstellung von Anionenaustauschharzen mit primären oder tertiären Amino alkylgrupp en Anionenaustauschharze mit sekundären oder tertiären Aminoalkyl- oder quaternären Ammoniumalkylgruppen sind bekannt und können beispielsweise durch Reaktion zwischen einem unlöslichen, vernetzten Polymeren, das Halogen alkylgruppen, z. B. Chlormethylgruppen, enthält, und einem primären, sekundären oder tertiären Amin hergestellt werden. Die entsprechende Reaktion mit Ammoniak, von welcher man eine Einführung von primären Aminogruppen erwartete, ergab jedoch meist sekundäre oder tertiäre Aminogruppen, und unseres Wissens sind Anionenaustauschharze, die Stickstoff gänzlich oder in vorwiegendem Maße als primäre Aminoalkylgruppen enthalten, unbekannt.Process for the preparation of anion exchange resins with primary or tertiary amino alkyl groups with secondary or tertiary anion exchange resins Aminoalkyl or quaternary ammonium alkyl groups are known and can, for example by reaction between an insoluble, crosslinked polymer, the halogen alkyl groups, z. B. chloromethyl groups, and a primary, secondary or tertiary Amine can be produced. The corresponding reaction with ammonia, from which one expected introduction of primary amino groups, but mostly resulted in secondary ones or tertiary amino groups, and to the best of our knowledge, anion exchange resins are the Contain nitrogen entirely or predominantly as primary aminoalkyl groups, unknown.

Gemäß dieser Erfindung lassen wir ein unlösliches, vernetztes Polymeres, das Halogenalkylgruppen enthält, mit Hexamethylentetramin zu einer Additionsverbindung reagieren und zersetzen diese, um die Hexamethylentetramingruppen in primäre oder tertiäre Aminogruppen überzuführen. Die sich daraus ergebenden Verbindungen sind Ionenaustauschharze, in welchen die Ionenaustauschgruppen ausschließlich oder in vorwiegendem Maße primäre oder tertiäre Aminoalkylgruppen sind. According to this invention we leave an insoluble, crosslinked polymer, containing haloalkyl groups with hexamethylenetetramine to form an addition compound react and decompose these to convert the hexamethylenetetramine groups into primary or transfer tertiary amino groups. The resulting connections are Ion exchange resins in which the ion exchange groups are exclusively or in are predominantly primary or tertiary aminoalkyl groups.

Die Additionsreaktion kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: R-A-X + N4(CH2)6 t R - A - Ni+ (CH2)6X wobei X ein Halogenatom, A eine Alkylengruppe Q,H2 (n=ganze Zahl) und R-A-X ein halogenalkyliertes Polymerisat darstellt. Das Additionsprodukt enthält somit quaternäre Ammoniumgruppen und besitzt selbst Anionenaustauscheigenschaften. The addition reaction can be expressed by the following equation become: R-A-X + N4 (CH2) 6 t R - A - Ni + (CH2) 6X where X is a halogen atom, A is an alkylene group Q, H2 (n = integer) and R-A-X represents a halogen-alkylated polymer. That Addition product thus contains quaternary ammonium groups and itself has anion exchange properties.

Man zersetzt das Additionsprodukt durch Hydrolyse mit Säure oder Alkali zu einem Harz der Formel R - A - NH2 mit primären Aminoalkylgruppen, indem man z. B. mit konzentrierter wäßriger Salzsäure oder alkoholischem Chlorwasserstoff kocht. Alternativ kann man das Additionsprodukt mit Schwefeldioxyd reagieren lassen, um ein Alkylaminomethylsulfat zu bilden: R-A-NH-CH2-O-SO2H welches dann durch Säurehydrolyse zudem entsprechenden primären Amin zersetzt wird. The addition product is decomposed by hydrolysis with acid or Alkali to a resin of the formula R - A - NH2 with primary aminoalkyl groups by adding one z. B. with concentrated aqueous hydrochloric acid or alcoholic hydrogen chloride cooks. Alternatively, the addition product can be allowed to react with sulfur dioxide, to form an alkylaminomethyl sulfate: R-A-NH-CH2-O-SO2H which then by acid hydrolysis in addition, the corresponding primary amine is decomposed.

Soll das Additionsprodukt in ein Harz mit tertiären Aminoalkylgruppen übergeführt werden, so behandelt man es mit 25- bis 1000/0iger Ameisensäure. Shall the addition product in a resin with tertiary aminoalkyl groups are transferred, it is treated with 25 to 1000/0 formic acid.

Das Verfahren der Erfindung ist ganz allgemein bei halogenalkylierten, vernetzten Polymerisaten anwendbar. The process of the invention is very general in the case of haloalkylated, crosslinked polymers applicable.

Eine brauchbare Klasse von Basispolymerisaten wird durch Copolymerisation einer Verbindung, die eine polymerisierbare Doppelbindung hat, mit einem Vernetzungsmittel von zwei oder mehr polymerisierbaren Doppelbindungen gewonnen. Jeder Bestandteil kann aromatisch oder aliphatisch sein, die halogenalkylierten Gruppen können entweder in einem der ursprünglichen Monomeren vorhanden sein oder nach Bildung des Polymerisats in dieses eingeführt werden. Geeignete Monomere mit einer polymerisierbaren Doppelbindung sind z. B. Styrol, Vinyltoluol, Vinylnaphthalin und Acenaphthylen; als Vernetzungsmittel eignen sich Divinylbenzol, Äthylendimethacrylat, Divinylketon usw.A useful class of base polymers is made by copolymerization a compound having a polymerizable double bond with a crosslinking agent obtained from two or more polymerizable double bonds. Every component can be aromatic or aliphatic, the haloalkylated groups can either in one of the original Monomers be present or after formation of the polymer be introduced into this. Suitable monomers with a polymerizable double bond are z. B. styrene, vinyl toluene, vinyl naphthalene and acenaphthylene; as a crosslinking agent divinylbenzene, ethylene dimethacrylate, divinylketone, etc. are suitable

Eine andere Klasse von Polymeren sind halogenalkylierte Phenol-Formaldehyd-Harze.Another class of polymers are haloalkylated phenol-formaldehyde resins.

Die Halogenalkylgruppe ist vorzugsweise Chlormethyl, das in geeigneter Weise durch Behandlung des Polymeren mit Chlornaethyläther und einem Friedel-Crafts-Katalysator oder mit Methylal und wasserfreiem Aluminiumchlorid in dasselbe eingeführt werden kann. Andere geeignete Halogenalkylgruppen sind Brommethyl und Chloräthyl. The haloalkyl group is preferably chloromethyl, which is suitable Way by treating the polymer with chloromethyl ether and a Friedel-Crafts catalyst or introduced into the same with methylal and anhydrous aluminum chloride can. Other suitable haloalkyl groups are bromomethyl and chloroethyl.

Ein Polymeres, welches bereits Halogenalkylgruppen enthält, die im Laufe der Polymerisation eingeführt wurden, ist beispielsweise Polyvinylchlormethyläther, welches durch die Reaktion von Polyvinylalkohol, Formaldehyd undChlorwasserstoff gewonnenwerdenkann. A polymer which already contains haloalkyl groups that are im Were introduced during the course of the polymerization, for example polyvinylchloromethyl ether, which is caused by the reaction of polyvinyl alcohol, formaldehyde and hydrogen chloride can be won.

Die Reaktion von halogenalkyliertem Polymerisat mit Hexamethylentetramin kann durchgeführt werden, indem das Polymerisat unter Rückfluß mit einer Hexamethylentetraminlösung in einem Lösungsmittel, vorzugsweise einem solchen, das das halogenalkylierte Polymerisat zum Quellen bringt, erhitzt wird. Das Lösungsmittel darf natürlich selbst nicht mit dem halogenalkylierten Polymerisat reagieren. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise Äthylendichlorid, Chloroform und Schwefelkohlenstoff. Es wurde festgestellt, daß Chloroform ein besonders zufriedenstellendes Lösungsmittel ist, wenn chlormethyliertes, vernetztes Polystyrol als halogenalkyliertes Polymerisat verwendet wird. The reaction of haloalkylated polymer with hexamethylenetetramine can be carried out by refluxing the polymer with a hexamethylenetetramine solution in a solvent, preferably one that contains the haloalkylated polymer causes it to swell, is heated. The solvent itself must of course not react with the haloalkylated polymer. Suitable solvents are, for example Ethylene dichloride, chloroform and carbon disulfide. It was found that Chloroform is a particularly satisfactory solvent, when chloromethylated, crosslinked polystyrene as haloalkylated polymer is used.

Man erhitzt so lange, bis eine vollständige Reaktion stattgefunden hat. Die hierfür erforderliche Zeit liegt im allgemeinen bei 1 bis 12 Stunden, je nach verwendetem Lösungsmittel und je nach Art des Polymerisats. The mixture is heated until a complete reaction has taken place Has. The time required for this is generally 1 to 12 hours, depending according to the solvent used and the type of polymer.

Beispiel 1 Das Beispiel erläutert die Herstellung eines primären Aminoalkylharzes aus Hexamethylentetramin-Additionsprodukt. Es wurde ein körniges, durch Suspensionspolymerisation eines Gemisches von 45 g Styrol, 5 g handelsüblichem Divinylbenzol (5001,ig) und 0,1 g Benzoylperoxyd hergestelltes Polymerisat chlormethyliert, nach Chlormethylierung durch stündiges Kochen am Rückflußkühler mit 40 g in 400 ml Chloroform gelöstem Hexamethylentetramin in ein Hexamethylentetramin-Additionsharz übergeführt, das Produkt abfiltriert und mit Wasser ausgewaschen. Example 1 The example illustrates the manufacture of a primary Aminoalkyl resin from hexamethylenetetramine addition product. It became a grainy, by suspension polymerization of a mixture of 45 g of styrene and 5 g of commercially available Divinylbenzene (5001, ig) and 0.1 g of benzoyl peroxide produced polymer is chloromethylated, after chloromethylation by boiling for hours on a reflux condenser with 40 g in 400 ml of hexamethylenetetramine dissolved in chloroform in a hexamethylenetetramine addition resin transferred, the product filtered off and washed with water.

Um dieses Harz in ein primäres Aminoalkylharz überzuführen, wurde es mit 200 ml konzentrierter Salzsäure 20 Minuten gekocht. Nach Entfernung der überschüssigen Säure und Auswaschen mit Wasser betrug die Anionenaustauschkapazität des Produktes 3,4 mvalig trockenes Harz. In order to convert this resin into a primary aminoalkyl resin, boiled it with 200 ml of concentrated hydrochloric acid for 20 minutes. After removing the excess Acid and water wash was the anion exchange capacity of the product 3.4 mvalig dry resin.

Beispiel 2 Beispiel für die Herstellung eines tertiären Aminoalkylharzes: Ein Polymerisat wurde wie im Beispiel 1 in Kugelform hergestellt, nur daß all Stelle von Styrol Acenaphthylen verwendet wurde. Dieses Produkt wurde chiormethyliert und in das Hexamethylentetramin-Additionsharz übergeführt. Das Produkt wurde abfiltriert, mit Wasser ausgewaschen und mit 200ml 9001,iger Ameisensäure versetzt. Das Gemisch wurde dann allmählich am Rückfluß erwärmt, wobei sich Kohlendioxyd entwickelte. Das Kochen am Rückflußkühler wurde 1 Stunde lang fortgesetzt. Example 2 Example for the preparation of a tertiary aminoalkyl resin: A polymer was produced in spherical form as in Example 1, except that all of the positions of styrene acenaphthylene was used. This product has been chloromethylated and converted into the hexamethylenetetramine addition resin. The product was filtered off, with water washed out and mixed with 200ml 9001, iger formic acid. The mixture was then gradually refluxed with evolution of carbon dioxide. The refluxing was continued for 1 hour.

Nach dem Abtrennen der überschüssigen Ameisensäure sowie nach dem Auswaschen mit Wasser hatte das fertige Harz eine Anionenaustauschkapazität von 3,1 mvallg trockenem Harz. After separating off the excess formic acid and after Washed out with water, the finished resin had an anion exchange capacity of 3.1 mvallg dry resin.

PATENTANSPRUCIIE 1. Verfahren zur Herstellung von Anionenaustauschharzen mit primären oder tertiären Aminoalkylgruppen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Additionsverbindung, die aus Hexamethylentetramin und einem unlöslichen, vernetzten Polymerisat, das Halogenalkylgruppen aufweist, erhältlich ist, zur Überführung der Hexamethylentetramingruppen in primäre oder tertiäre Amingruppen mit Säure oder Alkali zersetzt wird. PATENT CLAIM 1. Process for the preparation of anion exchange resins with primary or tertiary aminoalkyl groups, characterized in that one Addition compound consisting of hexamethylenetetramine and an insoluble, crosslinked Polymer which has haloalkyl groups is available for converting the Hexamethylenetetramine groups into primary or tertiary amine groups with acid or Alkali is decomposed.

Claims (1)

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hexamethylentetramingruppen in primäre Aminogruppen übergeführt werden, indem die Additionsverbindung einer sauren oder alkalischen Hydrolyse unterworfen wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the hexamethylenetetramine groups be converted into primary amino groups by the addition compound a is subjected to acidic or alkaline hydrolysis. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hexamethylentetramingruppen durch Behandlung der Additionsverbindung mit Ameisensäure in tertiäre Aminogruppen übergeführt werden. 3. The method according to claim 1, characterized in that the hexamethylenetetramine groups by treating the addition compound with formic acid into tertiary amino groups be transferred. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 829223, 841 796, 848 256, 848257. Considered publications: German Patent Specifications No. 829223, 841 796, 848 256, 848257.
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