DE1215373B - Process for the preparation of linear or branched polypropylene glycol ethers with amino groups - Google Patents
Process for the preparation of linear or branched polypropylene glycol ethers with amino groupsInfo
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES JmVml· PATENTAMTFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN JmVml · PATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
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Deutsche Kl.: 39 c-30German class: 39 c-30
1215 373
F37297IVd/39c
12. Juli 1962
28. April 19661215 373
F37297IVd / 39c
July 12, 1962
April 28, 1966
Es ist bekannt, daß man Alkohole mit primären öder sekundären Hydroxylgruppen mit Ammoniak oder Aminen in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators in Amine überfuhren kann (»Methoden der organischen Chemie«, Houben—Weyl, 1957, 4. Auflage, Bd. 11/1, S. 126 bis 134). Man hat auch bereits Triäthylenglykol in dieser Weise mit Ammoniak und Aminen behandelt. Es zeigte sich aber da bereits, daß die Reaktion nicht mehr so vollständig verläuft und schon nur noch ein Teil der Hydroxyl- ίο gruppen in Aminogruppen umgewandelt wird. Verwendet man Polyäthylenglykol, so geht der Ersatz der OH-Gruppen durch NH2-Gruppen mittels Ammoniak schon nur noch mit recht ungenügender Reaktionsgeschwindigkeit und unbefriedigender Ausbeute vor sich.It is known that alcohols with primary or secondary hydroxyl groups can be converted into amines with ammonia or amines in the presence of a hydrogenation catalyst ("Methods of Organic Chemistry", Houben-Weyl, 1957, 4th edition, Vol. 11/1, p. 126 to 134). Triethylene glycol has also been treated in this way with ammonia and amines. However, it was already shown that the reaction no longer proceeds as completely and only some of the hydroxyl groups are converted into amino groups. If polyethylene glycol is used, then the replacement of the OH groups by NH 2 groups by means of ammonia only takes place with a very inadequate reaction rate and unsatisfactory yield.
Aus der USA.-Patentschrift 2 522 155 ist bekannt, Polyäthylenglykole mit vorwiegend primären Hydroxylgruppen in Gegenwart eines Dehydratisierungskatalysators, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure, Jodwasserstoffsäure, vorzugsweise in Gegenwart eines Lösungsmittels mit Ammoniak oder Aminen unter Wasserabspaltung zu Polyätherglykolen mit Aminoendgruppen umzusetzen. Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt in der unvollständigen Umsetzung.From US Pat. No. 2,522,155, polyethylene glycols with predominantly primary hydroxyl groups are known in the presence of a dehydration catalyst such as sulfuric acid, phosphoric acid, hydriodic acid, preferably in the presence of a solvent with ammonia or amines with elimination of water to form polyether glycols with amino end groups to implement. A disadvantage of this process is the incomplete implementation.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung von linearen oder verzweigten PoIypropylenglykoläthern mit primären oder sekundären Aminogruppen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man lineare, vorwiegend sekundäre endständige Hydroxylgruppen aufweisende Polypropylenglykoläther oder vorwiegend sekundäre endständige Hydroxylgruppen aufweisende Anlagerungsprodukte von Propylenoxid, gegebenenfalls zusammen mit geringen Anteilen an anderen Alkylenoxiden, an Verbindungen mit mehreren reaktionsfähigen Wasserstoffatomen als Startmoleküle, mit Ammoniak oder einem primären Amin in Gegenwart eines Wasserstoff übertragenden Katalysators bei erhöhten Temperaturen umsetzt.The invention now relates to a process for the production of linear or branched polypropylene glycol ethers with primary or secondary amino groups, which is characterized in that one has linear, predominantly secondary terminal hydroxyl groups containing polypropylene glycol ethers or predominantly secondary terminal hydroxyl groups having adducts of propylene oxide, optionally together with minor Shares of other alkylene oxides, of compounds with several reactive hydrogen atoms as starter molecules, with ammonia or a primary amine in the presence of a hydrogen-transferring one Reacts catalyst at elevated temperatures.
Daß man dieses Verfahren auf einfache Weise mit sehr guter Ausbeute und mit guter Qualität sowohl
im kleinen als auch in technischem Ausmaß durchführen kann, war nicht zu erwarten, wenn man bedenkt,
daß bei der Umsetzung von Triäthylenglykol mit Ammoniak nach 31 Stunden erst 18 "Vo des Ausgangsmaterials
reagiert haben. Überdies enthalten die Polypropylenglykoläther im wesentlichen sekundäre
Hydroxylgruppen, von denen bekannt ist, daß sie langsamer reagieren als primäre aliphatische Hydroxylgruppen,
so daß die Umsetzung von PoIyhydroxylverbindungen mit Aminen sogar so durch-Verfahren
zur Herstellung von linearen oder
verzweigten Polypropylenglykoläthern mit
AminogruppenIt was not to be expected that this process can be carried out in a simple manner with very good yield and with good quality, both on a small scale and on an industrial scale, when one considers that in the reaction of triethylene glycol with ammonia after 31 hours only 18 "vol In addition, the polypropylene glycol ethers contain essentially secondary hydroxyl groups, which are known to react more slowly than primary aliphatic hydroxyl groups, so that the reaction of polyhydroxyl compounds with amines even by processes for the production of linear or
branched polypropylene glycol ethers with
Amino groups
Anmelder:Applicant:
Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,Paint factories Bayer Aktiengesellschaft,
LeverkusenLeverkusen
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dr. Dr. h. c. Dr. e. h. Otto Bayer, Burscheid;Dr. Dr. H. c. Dr. e. H. Otto Bayer, Burscheid;
Dr. Rudolf Schröter, Neuenkirchen;Dr. Rudolf Schröter, Neuenkirchen;
Dr. Friedrich Möller, Leverkusen-BayerwerkDr. Friedrich Möller, Leverkusen-Bayerwerk
führbar ist, daß fast ausschließlich die primäre Hydroxylgruppe reagiert. Weiterhin war anzunehmen, daß die Häufung der recht reaktionsfähigen Äthergruppen Anlaß zu Nebenreaktionen wie Spaltungen und Aminolysen geben könnten.it is feasible that the primary hydroxyl group reacts almost exclusively. Furthermore, it was to be assumed that the accumulation of the quite reactive ether groups gives rise to side reactions such as splitting and aminolysis could give.
Für das Verfahren geeignete Ausgangsmaterialien sind alle Polypropylenglykoläther, seien sie linear oder verzweigt, deren Ketten aus drei oder mehr Propylenoxidresten bestehen. Sie können auf die verschiedensten Weisen erhalten worden sein. Besonders eignet sich das Verfahren für Polypropylenglykoläther mit einem Molekulargewicht von etwa 1000 bis 4000. Dazu zählen sowohl die Polymerisationsprodukte des Propylenoxids selbst als auch die Anlagerungsprödukte desselben an Verbindungen mit zwei oder mehr reaktionsfähigen Wasserstoffatomen. Die Polypropylenglykoläther können auch asymmetrisch aufgebaut sein, derart, daß an der Additions-Startkomponente z. B. nur eine Hydroxylgruppe mit einem Polypropylenrest veräthert ist. Zu dem Polypropylenglykoläther im Sinn der vorliegenden Erfindung zählen auch solche, die neben den Polypropylenglykolresten Anteile an Äthylenglykol- oder Butylenglykolresten enthalten. Die Polypropylenglykoläther enthalten im wesentlichen sekundäre Hydroxylgruppen, doch können durchaus auch einige primäre Hydroxylgruppen vorhanden sein.Suitable starting materials for the process are all polypropylene glycol ethers, be they linear or branched, the chains of which consist of three or more propylene oxide residues. You can click on the received in various ways. The process is particularly suitable for polypropylene glycol ethers with a molecular weight of about 1000 to 4000. This includes both the polymerization products of propylene oxide itself and its addition products to compounds with two or more reactive hydrogen atoms. The polypropylene glycol ethers can also be constructed asymmetrically, such that at the addition start component z. B. only one hydroxyl group is etherified with a polypropylene residue. To the polypropylene glycol ether in the sense of the present Invention also include those that, in addition to the polypropylene glycol residues, proportions of ethylene glycol or contain butylene glycol residues. The polypropylene glycol ethers contain essentially secondary ones Hydroxyl groups, but some primary hydroxyl groups can also be present.
Für die Reaktion kommen Ammoniak und Amine, beispielsweise Anilin, Cyclohexylamin, Propylamin, Butylamin oder Toluidin, in Frage.Ammonia and amines, for example aniline, cyclohexylamine, propylamine, are used for the reaction, Butylamine or toluidine.
Die allgemeinen Richtlinien für die Durchführung der Reaktion finden sich z. B. in »Methoden der organischen Chemie«, Houben—Weyl, 1957, 4. Auflage, Bd. 11/1, S. 126 bis 134. An Hydrierungskatalysatoren kommen beispielsweise Raney-Nickel, Raney-Cobalt, die mit Edelmetallen aktiviert werdenThe general guidelines for carrying out the reaction can be found e.g. B. in »Methods of organic Chemie ", Houben-Weyl, 1957, 4th edition, Vol. 11/1, pp. 126 to 134. Examples of hydrogenation catalysts include Raney nickel, Raney cobalt activated with precious metals
609 560/531609 560/531
können, Kupferchromit, Palladium, Platin in Frage. Man verwendet im allgemeinen 1 bis 10% des Katalysators, bezogen auf den umzusetzenden PoIypropylenglykoläther. can, copper chromite, palladium, platinum in question. In general, 1 to 10% of the catalyst is used, based on the polypropylene glycol ether to be converted.
Man verwendet das Ammoniak oder das Amin im Überschuß, der auch recht groß — so etwa bis zu 30 Mol — sein kann. Die Reaktionstemperaturen betragen im allgemeinen 150 bis 250° C, können jedoch auch je nach Reaktionskomponenten unter- oder überschritten werden. Bei leicht flüchtigen Verbindungen, insbesondere mit Ammoniak, wird man unter Druck arbeiten, der ohne weiteres bis 300 atü und mehr betragen kann.You use the ammonia or the amine in excess, which is also quite large - about up to 30 moles - can be. The reaction temperatures are generally 150 to 250 ° C, but can also be exceeded or fallen below, depending on the reaction components. In the case of volatile compounds, especially with ammonia, you will work under pressure, which is easily up to 300 atm and can be more.
Im allgemeinen ist die Anwendung von Lösungsmitteln nicht notwendig. Wenn Lösungsmittel verwendet werden, so sollen sie inert sein, z. B. Kohlenwasserstoffe, Tetrahydrofuran oder tert-Butylalkohol. In general, the use of solvents is not necessary. If solvent is used they should be inert, e.g. B. hydrocarbons, tetrahydrofuran or tert-butyl alcohol.
Bei genügender Einwirkung des Ammoniaks oder "des Amins werden alle Hydroxylgruppen des PoIyhydroxyläthers in Amino-Gruppen umgewandelt, welche im Fall des Ammoniaks primärer Natur sind. Je nach Reaktionszeit, Reaktionstemperatur, Art und Mengenverhältnis der Komponenten kann man auch Produkte erhalten, welche neben den gebildeten Aminogruppen noch Hydroxylgruppen im Molekül enthalten.With sufficient exposure to the ammonia or the amine, all of the hydroxyl groups of the polyhydroxyl ether become converted into amino groups, which in the case of ammonia are of primary nature. Depending on the reaction time, reaction temperature, type and Quantity ratio of the components can also be obtained products, which in addition to the formed Amino groups still contain hydroxyl groups in the molecule.
Die erhaltenen Polypropylenglykoläther, welche an Stelle der OH-Gruppen entweder nur noch Aminogruppen oder Aminogruppen neben Hydroxylgruppen enthalten und welche je nach Reaktionsführung auch im Gemisch anfallen und als solches verwendet werden können, sind vielseitig verwendete Produkte. Sie sind Polyadduktbildner für Epoxydharze und können überdies in Polyharnstoffe übergeführt werden, die als Weichmacher geeignet sind, oder sie dienen als mit formaldehyd- bzw. methylolgruppenhaltigen Harzen zu vernetzende Preßmassen, Bindemittel oder Textilausrüstungsmittel.The polypropylene glycol ethers obtained, which either only have amino groups instead of the OH groups or contain amino groups in addition to hydroxyl groups and which also, depending on the reaction procedure Accumulated in a mixture and can be used as such are versatile products. They are polyadduct formers for epoxy resins and can also be converted into polyureas, which are suitable as plasticizers, or they serve as containing formaldehyde or methylol groups Resins to be crosslinked molding compounds, binders or textile finishing agents.
Man füllt 1000 g Polypropylenglykoläther, erhalten durch Polymerisation von Propylenoxid in Gegenwart von wäßrigem Natriumhydroxid als Starter und Katalysator (Molekulargewicht 1870; OH-Zahl 62,4), 220 g flüssigen Ammoniak und 80 g entwässertes Raney-Nickel in einen 5-1-Rührautoklav, ergänzt den Druck mit Wasserstoff auf 20 atü und heizt in 2-Stünden auf 220° C. Der Druck steigt bis 127 atü und fällt im Laufe von etwa 3 Stunden auf 120 atü. Man führt die Reaktion insgesamt 8 Stunden durch. Man läßt abkühlen, entspannt bei etwa 60° C und drückt den Autoklävinhalt durch ein Druckfilter. Das helle Filtrat wird unter vermindertem Druck bei 100° C bis zur Gewichtskonstanz vom Reaktionswasser befreit. Man erhält 922 g eines Diamins mit einem Gehalt von 95%. Auf Grund der ίο analytischen Untersuchung besteht der Rest aus einem Polyamin mit sekundärem Stickstoff. Tertiärer Aminstickstoff ist nicht vorhanden.1000 g of polypropylene glycol ether, obtained by polymerizing propylene oxide in the presence, are poured in of aqueous sodium hydroxide as starter and catalyst (molecular weight 1870; OH number 62.4), 220 g of liquid ammonia and 80 g of dehydrated Raney nickel in a 5-1 stirred autoclave, added the pressure with hydrogen to 20 atü and heats in 2 hours to 220 ° C. The pressure rises to 127 atmospheres and falls to 120 atmospheres in the course of about 3 hours. The reaction is carried out for a total of 8 hours by. It is allowed to cool, relaxed at about 60 ° C. and the contents of the autoclave are pressed through a pressure filter. The light-colored filtrate is removed from the water of reaction under reduced pressure at 100 ° C. until the weight is constant freed. 922 g of a diamine with a content of 95% are obtained. Due to the ίο analytical examination, the remainder consists of a polyamine with secondary nitrogen. Tertiary Amine nitrogen is absent.
Ein Gemisch von 250 Gewichtsteilen Polypropylenglykol (Anlagerungsprodukt von Propylenoxid an Trimethylolpropan mit Natriumalkoholat als Katalysator; Molekulargewicht 3000; OH-Zahl 59), 80 Gewichtsteilen -flüssigem Ammoniak und 16 Gewichts-A mixture of 250 parts by weight of polypropylene glycol (adduct of propylene oxide with Trimethylolpropane with sodium alcoholate as a catalyst; Molecular weight 3000; OH number 59), 80 parts by weight -liquid ammonia and 16 weight-
ao teilen Raney-Nickel wird unter einem Wasserstoffanfangsdruck von 30 atü unter .Rühren auf 220° C erhitzt. Während 9 Stunden fällt der Druck von 166 auf 160 atü. Man läßt erkalten, filtriert und arbeitet das Rohprodukt, wie im Beispiel 1 beschrieben, auf.ao share Raney nickel is under an initial hydrogen pressure of 30 atm. Stir to 220 ° C heated. The pressure falls from 166 to 160 atmospheres over the course of 9 hours. Allow to cool, filter and work the crude product, as described in Example 1, on.
Es bleiben 242 Gewichtsteile eines schwach gefärbten Triamins, das nach seiner Analyse eine Reinheit von 93% hat.This leaves 242 parts by weight of a weakly colored triamine which, according to its analysis, has a purity of 93% has.
Claims (1)
USA.-Patentschrift Nr. 2522 155.Considered publications:
U.S. Patent No. 2522 155.
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