DE1219485B - Verfahren zur Herstellung von organischen Diperoxyden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von organischen Diperoxyden

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DE1219485B
DE1219485B DEM51223A DEM0051223A DE1219485B DE 1219485 B DE1219485 B DE 1219485B DE M51223 A DEM51223 A DE M51223A DE M0051223 A DEM0051223 A DE M0051223A DE 1219485 B DE1219485 B DE 1219485B
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hydroperoxide
diperoxides
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stirring
hydrocarbon
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DEM51223A
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Cesare Augusto Peri
Giorgio Sugni
Augusto Portolani
Giuliano Ballini
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Montedison SpA
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Montedison SpA
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C409/00Peroxy compounds
    • C07C409/16Peroxy compounds the —O—O— group being bound between two carbon atoms not further substituted by oxygen atoms, i.e. peroxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C407/00Preparation of peroxy compounds

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von organischen Diperoxyden Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von organischen Diperoxyden, die gute Beständigkeit gegen Hitze und Schlag aufweisen und gleichzeitig die Fähigkeit zur Bildung freier Radikale besitzen.
  • Es ist bekannt, daß organische Monoperoxyde als Erzeuger freier Radikale und daher als Initiatoren von Radikalpolymerisationsreaktionen und als Radikal donatoren eingesetzt werden können. Solche Produkte weisen im Molekül eine Peroxydfunktion - 0 - 0 - auf. Sie werden von der allgemeinen Formel umfaßt, worin die Gruppen R Aryl-, Alkyl-, substituierte Aryl- oder substituierte Alkylreste, Wasserstoff, andere Reste, z. B. Cycloalkylreste, bedeuten.
  • Viele dieser Monoperoxyde besitzen einen verhältnismäßig hohen Dampfdruck, der bis zu einem gewissen Ausmaß zu Verlusten während der Verwendung bei organischen Reaktionen führt.
  • Es sind auch andere Arten von Peroxyden bekannt, die in ihrem Molekül zwei Peroxydgruppen enthalten und einen niedrigeren Dampfdruck besitzen, beispielsweise Verbindungen der nachfolgenden allgemeinen Formeln: worin die Gruppen R gleiche oder verschiedene Kohlenwasserstoffreste bedeuten. Diese Diperoxyde zeigen zum größten Teil nur eine Wirksamkeit, wie sie einer Monoperoxydverbindung in gleicher molarer Konzentration entspricht, d. h., sie wirken so, als ob nur eine Peroxydgruppe im Molekül vorläge.
  • Die erfindungsgemäß herstellbaren Peroxydverbindungen weisen zwei Peroxydgruppen -0-0-im Molekül auf, sie haben einen verhältnismäßig niedrigen Dampfdruck und eine hervorragende Beständigkeit gegen Hitze und Schlag, wobei indessen diese Beständigkeit keineswegs ihre Fähigkeit zur Bildung freier Radikale beeinträchtigt.
  • Es wurde überraschenderweise festgestellt, daß die beiden Peroxydgruppen -0-0- der erfindungsgemäß hergestellten neuen Diperoxydverbindungen in Reaktion zu treten vermögen, so daß ihre Wirksamkeit bei gleicher molarer Konzentration fast zweimal so groß wie die der am stärksten wirksamen vorbekannten Monoperoxyde ist.
  • Die erfindungsgemäß herstellbaren Diperoxyde werden von der allgemeinen Formel umfaßt, in der die Gruppen RL bis R7.niedere Alkylreste sind, deren Wasserstoffatome zum Teil durch Halogene substituiert sein können; die Gruppe R1 stellt einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen dar, dessen Wasserstoffatome teilweise durch Halogene substituiert sein können, oder bedeutet einen aromatischen Rest, der 6 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten kann und dessen Wasserstoffatome gegebenenfalls durch Alkyl-, Aryl-, Cycloalkylgruppen oder Halogenatome substituiert sein können; - A -bedeutet einen Phenylen-, Diphenylen-, Naphthylen-, Anthracenylen-, Diphenylenbenzol- oder Tetrahydronaphthylenrest, der zwei Alkylgruppen enthalten kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden solche Diperoxyde hergestellt, deren Reste R2 bis R7 1 bis 6 Kohlenstoffatome, insbesondere Methylengruppen, enthalten.
  • Das Verfahren wird erfindungsgemäß so durchgeführt, daß man ein organisches Hydroperoxyd der Formel in welcher die Reste R1, R2 und R3 die obengenannte Bedeutung haben, bei einer Temperatur zwischen 0 und 120"C, zweckmäßig unter Rühren, in Anwesenheit von Salzen des Kupfers, Kobalts, Mangans, insbesondere den Halogeniden, als Katalysator langsam zu einer Verbindung der allgemeinen Formel in der R4, Rg, R6, R7 und A die zuvor angegebene Bedeutung haben, zugibt, wobei die Zugabemenge mindestens 2 Mol Hydroperoxyd (II) je Mol vorgelegter Kohlenwasserstoffverbindung (III) betragen muß, daß man die Reaktion unter Rühren vervollständigt, anschließend im Vakuum die flüchtigen Bestandteile aus dem Reaktionsgemisch entfernt und aus dem Rückstand die Diperoxyde in bekannter Weise isoliert.
  • Die mit dem Hydroperoxyd zur Reaktion gebrachte Komponente ist also ein Kohlenwasserstoff mit zwei beweglichen Wasserstoffatomen, wobei als Katalysatoren die Ubergangsmetallsalze der beim Verfahren von K h a r a 5 c h u. a. verwendeten Art eingesetzt werden (J. Org. Chem., 24, S. 72, 1959).
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren findet die Reaktion der Hydroperoxyde mit dem Kohlenwasserstoff gemäß nachfolgendem Schema statt: Das übliche Verfahren zur Herstellung von Monoperoxyden, bei dem eine Mischung der beiden Hauptreaktionskomponenten in Gegenwart des Katalysators erhitzt wird (vgl. die angeführte Arbeit von K h a r a 5 c h und Mitarbeitern), kann infolge der stattfindenden starken und unkontrollierbaren Reaktionen erfindungsgemäß nicht angewendet werden, vielmehr muß - wie gesagt - beim erfindungsgemäßen Verfahren das organische Hydroperoxyd allmählich mit geregelter Geschwindigkeit in den den Katalysator enthaltenden Kohlenwasserstoff eingebracht, zweckmäßig eingetropft werden.
  • Die Abtrennung der erfindungsgemäß erhältlichen Diperoxyde aus den Reaktionsmischungen erfolgt nach Abdampfen der flüchtigen Bestandteile unter Vakuum, z. B. durch fraktionierte Kristallisation oder in beliebig anderer geeigneter Weise.
  • Vorzugsweise wird die Abtrennung durchgeführt, indem die Reaktionsmischung mit verdünnter Säurelösung gewaschen wird. Als Ergebnis einer solchen Waschung bilden sich zwei Schichten: eine wäßrige und eine nicht wäßrige Schicht. Die wäßrige Schicht enthält den Katalysator und die wasserlöslichen Produkte; die nicht wäßrige Schicht, worin das Diperoxyd gelöst ist, kann leicht von der wäßrigen Schicht abgetrennt werden und wird zur Entfernung anderer wasserunlöslicher Nebenprodukte einer Vakuumdestillation unterworfen. Wenn gewünscht, kann der das Diperoxyd enthaltende Rückstand weiterhin durch Kristallisation aus Lösungsmitteln oder nach einem anderen Verfahren, wie einer Trennung durch Lösungsmittel in Gegenstrom, oder durch eine chromatographische Trennung gereinigt werden.
  • Erfindungsgemäß verwendbare Ausgangshydroperoxyde sind z. B. tertiär-Butylhydroperoxyd, a,a-Dimethylbenzylhydroperoxyd, a,a - Dimethyl - phenylbenzylhydroperoxyd oder a,a- Isopropylnaphthylhydroperoxyd.
  • Als zwei bewegliche Wasserstoffatome enthaltender Kohlenwasserstoff kann beispielsweise verwendet werden: Diisopropylbenzol, Diisopropyl - diphenyl, Diisopropyl - naphthalin, Diisopropyl - anthracen Diisopropyl - diphenylbenzol, Diisopropyl - tetrahydronaphthalin, Diisobutylbenzol, Diisoamylbenzol oder Diisobutylnaphthalin.
  • Der Katalysator ist ein Halogenid des Kupfers, Mangans oder Kobalts oder eine Verbindung wie Kupferdodecylbenzol sulfonat, Kobaltacetylacetonat und Kobal tnaphthenat.
  • Die Menge an organischem Hydroperoxyd der Formel (II) beträgt vorzugsweise zumindest 4 Mol je Mol Kohlenwasserstoff der Formel (III).
  • Das organische Hydroperoxyd (II) und der Kohlenwasserstoff (III) werden vorzugsweise bei Temperaturen von 40 bis 120"C, insbesondere von 70 bis 90°C, umgesetzt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform be- steht der Katalysator aus Kupferchlorid oder Manganchl orid.
  • Die erfindungsgemäß gewonnenen Produkte zeichnen sich durch außerordentlich geringe Flüchtigkeit aus, sie sind beständig gegen Hitze und Schlag und haben trotzdem eine hervorragende Fähigkeit zur Bildung freier Radikale.
  • Beispiel 1 In einen mit einem Rührer, Thermometer, Rückflußkühl er und Einlaßtropftrichter versehenen 1000-ml-Kolben werden unter Stickstoff 162 g p-Diisopropylbenzol und 8 g CuC12 eingebracht.
  • Die Mischung wird unter Rühren unter Stickstoff auf 75 bis 80°C erhitzt und bei dieser Temperatur nach und nach über einen Zeitraum von 20 Stunden 490 g 73%iges tertiär-Butylhydroperoxyd zugefügt.
  • Nach beendeter Zugabe wird das Rühren und Erhitzen so lange fortgesetzt, bis fast das ganze Hydroperoxyd (oder zumindest 900/0 davon) verschwunden ist.
  • Bei der angeführten Reaktionstemperatur werden nun 200 ml einer wäßrigen Lösung, enthaltend 30/oHCI, zugesetzt, worauf sich zwei Schichten bilden, Die untere wäßrige Schicht wird verworfen und die obere Schicht, solange sie noch warm ist, mit Wasser bis zu neutraler Reaktion gewaschen. Sodann wird sie zur Entfernung flüchtiger Stoffe einer Vakuumdestillation bei 15 bis 20 mm Hg und 78 bis 80°C unterworfen. Aus dem Rückstand werden durch Kristallisieren aus Methanol 140 g einer kristallinen Verbindung mit einem Schmelzpunkt von 75 bis 76°C erhalten, die der nachstehenden Formel für a,a'-Bis-(tert.-butylperoxyd)-p-diisopropylbenzol entspricht: Die analytischen Werte stimmen mit obiger Formel überein und lauten: C, gefunden .......... .......... 71,32°/o - (berechnet 70,960/0) H, gefunden ... ... 9,810/0 (berechnet 10,130/0) kryoskopisches Molekulargewicht, gefunden ............ . . 338 (berechnet 338,51) Beispiel 2 Es wird in gleicher Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, gearbeitet, jedoch statt tert.-Butylperoxyd das a-Cumylhydroperoxyd verwendet. Man erhält das a,a'-Bis-(cumylperoxy)-diisopropylbenzol der Formel das eine blaßbernsteinfarbene Flüssigkeit ist, die die nachstehenden Eigenschaften zeigt: Dichte bei 20°C (= D.20) .... 1,008 Brechungsindex n200 .......... 1,5318 Gehalt an Aktivstoff ........ 570/0 Beispiel 3 Zu einer gerührten und auf 80°C erhitzten -Suspension von 238,4 g einer Mischung der Diisopropyldiphenylisomeren und 8 g Kupferchlorid werden innerhalb von 3 Stunden 480 g tert.-Butylhydroperoxyd (750/oige Lösung) zugesetzt.
  • Das Rühren und Erhitzen wird 3 Stunden fortgesetzt und nach Abkühlen der Katalysator durch Filtrieren unter Vakuum abgetrennt. Das Filtrat wird anschließend bei 95°C und einem Druck von 0,5 mm Hg eingeengt.
  • Es werden als Rückstand 319 g einer viskosen Flüssigkeit mit folgenden Eigenschaften erhalten: D.20 1,03 n200 1,5448 Die Flüssigkeit enthält 64,7% (Di-tert.-butyl-peroxy)-diisopropylphenyl: Beispiel 4 Wird in gleicher Weise wie im Beispiel 3 vorgegangen, jedoch Diisopropyldiphenyl und Cumylhydroperoxyd verwendet, erhält man das nachstehende Produkt: α,α'-Bis-(cumylperoxy)-diisopropyldiphenyl.
  • D. . . . . . . . . ...... . 1,058 Brechungsindex n2Do .. . . 1,5723 Beispiel 5 In gleicher Weise wird unter Verwendung von 2,5-Diisopropylnaphthalin und tert.-Butylhydroperoxyd das der nachstehenden Formel entsprechende Produkt, nämlich Bis-(di-tert.-butylperoxy)-2,5-diisopropylnaphthalin, erhalten:

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung von organischen Diperoxyden durch Umsetzung eines Hydroperoxydes mit einem Kohlenwasserstoff, d a d u r c h gekennzeichnet, daß man zur Herstellung von Diperoxyden der allgemeinen Formel -in der A einen Phenylen-, Diphenylen-, Naphthylen-, Anthracenylen-, Diphenylenbenzol- oder Tetrahydronaphthylenrest, der zwei Alkylenreste enthalten kann, R1 einen unsubstituierten Alkyl-oder Arylrest darstellt und R2 bis R7 Alkylgruppen bedeuten, bei einer Temperatur zwischen etwa 0 und 120"C, zweckmäßig unter Rühren, ein Hydroperoxyd der Formel in der R1, R2 und R3 die zuvor genannte Bedeutung haben, in Gegenwart von Salzen des Kupfers, Kobalts, Mangans, insbesondere den Halogeniden, als Katalysator langsam zu einer Verbindung der allgemeinen Formel in der R4, Rs, R6, R7 und A die zuvor genannte Bedeutung haben, zugibt, wobei die Zugabemenge mindestens 2 Mol Hydroperoxyd (II) je Mol vorgelegter Kohlenwasserstoffverbindung (III) betragen muß, die Reaktion unter Rühren vervollständigt, danach im Vakuum flüchtige Bestandteile aus dem Reaktionsgemisch entfernt und aus dem Rückstand die Diperoxyde in bekannter Weise isoliert.
    In Betracht gezogene Druckschriften: V. K a r n oj i t z i, Les Peroxydes Organiques, Verlag Hermann, Paris, 1958, S. 26; A. G. D av i e s, Organic Peroxides, Verlag Butterworths, London, 1961, S. 178; Journal of Organic Chemistry, Bd. 16 (1951), S. 1556; Bd. 18 (1953), S. 322; Chemische Berichte, Bd. 87 (1954), S. 1201; Journal of the Chemical Society (London) (1953), S. 3211; Tetrahedron Letters, Bd. 3 (1958), S. 105:
DEM51223A 1960-12-22 1961-12-19 Verfahren zur Herstellung von organischen Diperoxyden Pending DE1219485B (de)

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