DE1225643B - Verfahren zur Herstellung neuer organischer Peroxycarbonsaeureester - Google Patents
Verfahren zur Herstellung neuer organischer PeroxycarbonsaeureesterInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES ^PIW PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
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Anmeldetag:
Auslegetag:
C07c
C07d
Deutsche Kl.: 12 ο-27
R37475IVb/12o
17. März 1964
29. September 1966
17. März 1964
29. September 1966
Organische Peroxycarbonsäureester, nachstehend kurz als Perester bezeichnet, besitzen als potentielle
Polymerisationsinitiatoren sämtlicher radikalischer Polymerisationen großes technisches Interesse. In
der Praxis haben jedoch nur einige organische Perester Anwendung gefunden, z. B. tert-Butylperbenzoat,
-peracetat und -permaleinat, da die meisten organischen Perester erst im relativ hohen Temperaturbereich
zwischen 110 und 130°C meßbar rasch Radikalzerfall erleiden und somit als Initiator wirksam
werden. Im Temperaturberich zwischen etwa 80 und 1100C zerfallen mit meßbarer Geschwindigkeit die
Diacylperoxyde. Neuerdings wurde ein ungewöhnlich leicht zerfallender Perester, nämlich tert-Butylperpivalat,
aufgefunden und für Polymerisationen verwendet (vgl. Chemical and Engineering News vom
24. Februar 1964, S. 25).
Andere organische Perester, die ebenfalls bereits ab etwa 800C zerfallen, wurden vereinzelt bekannt;
sie tun dies aber auf Kosten der Reaktivität der dabei entstehenden relativ stabilen Radikale, so daß sie als
Initiatoren nicht mehr in Frage kommen, vielmehr sogar eine Inhibitorwirkung entfalten (vgl. P. D.
B ar tie tt, Experientia, Suppl. VII, S. 275, 1957, The Initiation of Organic Chain Reactions). Neuere
Übersichten über sämtliche bisher bekannten organischen Perester finden sich bei E. G. E. H a w k i η s,
Organic Peroxides, E. und F. F. Sp on, 1961, London; A. G. Davis, Organic Peroxides, Butterworths,
1961, London.
Wirtschaftlich brauchbare Initiatoren für radikalische Polymerisationen im Temperaturbereich unter
Verfahren zur Herstellung neuer organischer
Peroxycarbonsäureester
Peroxycarbonsäureester
Anmelder:
Dr. Christoph Rüchardt,
München 13, St.-Blasien-Str. 7
Als Erfinder benannt:
Dr. Christoph Rüchardt, München
8O0C fehlen zur Zeit völlig, und es besteht für solche
Initiatoren ein dringender Bedarf, da die in diesem Temperaturbereich erhaltenen Polymeren andere Eigenschäften
besitzen als Polymere, die bei höherer Temperatur hergestellt werden.
Die Erfindung betrifft nun ein Verahren zur Herstellung einer in weiten Grenzen variierbaren neuen
Klasse von organischen Perestern, die im Temperaturbereich von Zimmertemperatur bis 900C, also bis zu
etwa 1000C unter der üblichen Peresterzersetzungstemperatur,
rasch in hochreaktive Radikale zerfallen und damit als Initiatoren radikalisch verlaufender
Polymerisationen wirksam werden.
Die erfindungsgemäß herstellbaren neuen organischen Peroxycarbonsäureester haben die allgemeine
Formel I oder II
R1 O
I Il
R —X —C —C —Ο —Ο —R3
R2
R1 O
I Il
oder R^-X-C-C-O-O-Rg)2 II
R2
in der
X ein Sauerstoff- oder Schwefelatom,
X ein Sauerstoff- oder Schwefelatom,
R eine substituierte oder nicht substituierte Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl-, Aryl- oder Acylgruppe,
R' eine substituierte oder nicht substituierte Alkylen-, Cycloalkylen- oder Arylengruppe,
R1 Wasserstoff, eine substituierte oder nicht substituierte
Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylgruppe oder zusammen mit R eine substituierte oder nicht
substituierte Alkylengruppe,
R2 Wasserstoff, eine substituierte oder nicht substituierte
Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylgruppe oder zusammen mit R1 eine substituierte oder nicht
substituierte Alkylengruppe, wobei, falls R ein Acylrest ist, R1 Wasserstoff und R2 Wasserstoff
oder substituierte oder nicht substituierte Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylgruppe bedeuten und
R3 einen tert.-Alkyl oder tert-Cycloalkylrest bedeutet.
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3 ' 4
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein Carbonsäurehalogenid der
allgemeinen Formel III oder IV
R1 O R1 O
II! I Il
R — X — C — C —halogen III oder R'(—X —C — C — halogen), IV
ι ι
I ι
R2 R2
mit einem organischen Hydroperoxyd der allgemeinen Wäsche des Reaktionsgemisches, unter vermindertem
Formel V Druck verdampft. Wenn die Umsetzung ohne Lö-
J^ OOH V sungsmittel durchgeführt wurde, wird das Reaktionsgemisch mit verdünnter Säure und Lauge gewaschen
in der X, R, R', R1, R2 und R3 die vorstehende Be- *5 und gegebenenfalls anschließend extrahiert oder
deutung haben und »halogen« ein Fluor-, Chlor- oder filtriert. Überschüssiges Hydroperoxyd kann durch
Bromatom, vorzugsweise ein Chloratom, bedeutet, Verdampfen unter vermindertem Druck oder Adin
Gegenwart eines säurebindenden Mittels und vor- sorption, z. B. an Aluminiumoxyd oder Magnesiumzugsweise
in Gegenwart eines Lösungsmittels bei silikat, entfernt werden.
einer Temperatur zwischen etwa +25 und —700C 20 Typische spezielle Beispiele für den Rest R sind
zur Umsetzung bringt. unverzweigte oder verzweigte Alkylgruppen mit 1 bis
An Stelle von Hydroperoxyden und säurebindenden 12 Kohlenstoffatomen, wie die Methyl-, Äthyl-,
Mitteln können die Alkali- oder Erdalkalisalze der n-Propyl-, Isopropyl-, Amyl-, Isoamyl-, Octyl-, Iso-
Hydroperoxyde verwendet werden. octyl-, Decyl- und Dodecylgruppe, Aralkylgruppen,
Die Umsetzung kann in Gegenwart oder Abwesen- 25 wie die Benzyl- oder Phenäthylgruppe, fünf- und
heit eines Lösungsmittels oder Verdünnungsmittels sechsgliedrige Cycloalkylgruppen, wie die Cyclopentyl-,
durchgeführt werden. Beispiele für Lösungsmittel sind Cyclohexyl-, Methylcyclopentyl- oder Methylcyclo-
Wasser und organische Lösungsmittel, wie Äther, hexylgruppe, Arylgruppen, wie die Phenyl-, Tolyl-,
Ketone, Ester und aliphatische und aromatische Dimethyl- und tert-Butylphenyl-, Methoxyphenyl-,
Kohlenwasserstoffe, deren Gemische und deren Hälo- 3<
> Äthoxyphenyl-, Mono-, Di- oder Trihalogenphenyl-
genabkömmlinge. oder Nitrophenylgruppe sowie die entsprechenden
Die Reaktionsdauer hängt ab von der Reaktions- Naphthylreste, und Acylgruppen von aliphatischen
temperatur und der Reaktivität des eingesetzten Carbonsäuren mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen oder
Carbonsäurehalogenide und/oder Hydroperoxyds. Bei aromatischen Carbonsäuren, wie die Acetyl-, ProAnsätzen
im 5-g-Maßstab beträgt die Reaktionsdauer 35 pionyl-, Butyryl-, Caproyl- oder Benzoylgruppe.
im allgemeinen etwa 5 bis 60 Minuten. Besonders bevorzugte Reste R sind die Alkylgruppen
Das Carbonsäurehalogenid wird mit dem Hydro- mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie die Methyl-,
peroxyd in solchem Mengenverhältnis zur Reaktion Äthyl-, Isopropyl- und Dodecylgruppe, die Benzyl-
gebracht, daß mindestens ein Äquivalent der Carbon- gruppe, die Cyclohexylgruppe, die Phenyl-, p-Tolyl-,
säurehalogenidgruppe je Hydroperoxygruppe oder 4° p-Nitrophenyl-, p-Methoxyphenyl-, o- und p-Chlor-
umgekehrt vorliegt. An Stelle der gereinigten Carbon- phenyl-, 2,4-Dichlorphenyl- und 2,4,5-Trichlorphenyl-
säurehalogenide lassen sich auch ungereinigte einsetzen, gruppe, sowie Acylreste von aliphatischen, unver-
besonders dann, wenn diese unter Verwendung be- zweigten oder verzweigten Monocarbonsäuren mit
kannter Halogenierungsmittel unter milden Bedingun- 1 bis 12 Kohlenstoffatomen.
gen hergestellt worden sind, also geringe Verunreini- 45 Typische Beispiele für den Rest R' sind niedriggungen
und Verfärbungen aufweisen. Bei der Durch- molekulare Alkylgruppen mit 2 bis 4 Kohlenstoffführung
der Reaktion in wäßriger Lösung, die ein atomen, wie die 1,2-Äthylen-, 1,2- oder 1,3-Propylensäurebindendes
Mittel (Säureakzeptor) enthält, wird gruppe, Cycloalkylengruppen, wie die 1,4-Cyclovorzugsweise
das Carbonsäurehalogenid im Überschuß hexylengruppe, oder Arylengruppen, wie die 1,4-Pheverwendet,
während beim Arbeiten in einem orga- 5° nylen- oder 1,4-Naphthylengruppe. Der bevorzugte
nischen Lösungs- oder Verdünnungsmittel Vorzugs- Rest R' ist der 1,2-Äthylen-, 1,2-Propylen- und
weise überschüssiges Hydroperoxyd eingesetzt wird. 1,4-Phenylenrest.
Beispiele für die im erfindungsgemäßen Verfahren Typische Beispiele für den Rest R1 sind unverzweigte
verwendbaren säurebindenden Mittel sind Alkyli- oder oder verzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoff-Erdalkalihydroxyde,
-oxyde oder -carbonate sowie 55 atomen, wie die Methyl-, Äthyl- oder Butylgruppe,
tertiäre organische Amine, wie Trimethylamin, Tri- fünf- und sechsgliedrige Cycloalkylgruppen, wie die
äthylamin, Pyridin und andere nicht acylierbare Cyclohexylgruppe, und Arylgruppen, wie die Phenyl-
heterocyclische Basen. Bei Verwendung eines Hydro- gruppe. Wenn der Rest R1 mit dem Rest R unter
peroxydsalzes ist die Gegenwart eines säurebindenden Bildung einer Alkylengruppe verbunden ist, kann
Mittels nicht erforderlich. 6o diese Gruppe z. B. eine 1,3-Trimethylen- oder 1,4-Te-
Die Isolierung der entstandenen Perester gelingt tramethylengruppe sein. Der besonders bevorzugte
durch Filtration, Scheiden oder Extraktion beim Rest R1 ist Wasserstoff, eine unverzweigte oder
Arbeiten in wäßriger Phase. Beim Arbeiten in orga- verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,
nischen Lösungsmitteln werden ausgeschiedene Salze eine Phenylgruppe oder zusammen mit R eine 1,3-Trientweder
abfiltriert oder in Wasser gelöst, und die 65 methylengruppe.
wäßrige Lösung wird von der organischen Lösung Typische Beispiele für den Rest R2 sind Alkylgruppen
abgetrennt. Das organische Lösungsmittel wird, mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie die Methyl-,
gegebenenfalls nach schwach saurer oder basischer Äthyl- oder Butylgruppe, ferner fünf- und sechs-
5 6
gliedrige Cycloalkylgruppen, wie die Cyclohexyl- Phenoxyessigsäure-per-tert.-
gruppe, und Arylgruppen, wie die Phenylgruppe. Wenn butylester ~ 2,5 Minuten
der ReStR2 mit dem ReStR1 unter Bildung einer p-Cresyloxyessigsäure-per-tert-
Alkylengruppe verbunden ist, kann diese Gruppe z. B. butylester ~ 1,5 Minuten
eine 1,5-Pentamethylen- oder 1,4-Tetrametliylengruppe 5 ...
sein. Der besonders bevorzugte Rest R2 ist Wasserstoff, Athoxyessigsaure-per-tert.-
eine unverzweigte oder verzweigte Alkylgruppe mit butylester ~10 Sekunden
1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder die Phenylgruppe oder Essigsäure-per-tert.-butylester ... 88 Stunden
zusammen mit R1 eine 1,5-Pentamethylengruppe. (bei 85°C in
Typische und bevorzugte Beispiele für den Rest R3 *° C6H6)
sind der tert-Butyl- und tert.-Amylrest und deren tert-Butylperpivalat 5 Stunden
Halogenabkömmlinge sowie der Pinyl-, p-Menthyl- (bei 60° C)
und der 9-Dekahydronaphthylrest. Besonders bevorzugt ist für R3 der tert.-Butylrest. Führt man die Thermolyse der Perester z. B. in
Typische Beispiele für erfindungsgemäß herstellbare 15 Gegenwart von monomeren Vinyl-, Styrol- oder
neue organische Perester sind die Ester aus tert- Acrylverbindungen durch, so entstehen z. B. bereits
Butylhydroperoxyd, tert.-Amylhydroperoxyd, Pinan- bei 50° C sehr rasch farblose Polymerisate. Ebenso
hydroperoxyd, p-Menthan-hydroperoxyd oder Deka- lassen sich mit Hilfe der erfindungsgemäß hergestellten
hydronaphthyl-9-hydroperoxyd und Phenoxyessig- Perester z. B. auch Copolymerisate herstellen und
säure, p-Cresyloxyessigsäure, Phenylmercaptoessig- 20 überhaupt sämtliche radikalisch verlaufenden PoIy-
säure, 2- und 4-Chlorphenoxyessigsäure, Methoxy- merisationen und andere radikalische Kettenreak-
essigsäure, Äthoxyessigsäure, Isopropyloxyessigsäure, tionen starten. Auch zur Vernetzung oder Aushärtung
O-Acetylmilchsäure.O-PropionylmilchsäurejO-Acetyl- von ungesättigten höhermolekularen Verbindungen,
glykolsäure.O-Propionylglykolsäurca-Phenoxybutter- z.B. Alkydharzen, synthetischen und natürlichen
säure, «-Phenylmercaptobuttersäure, α-4-Chlorphen- «5 Elastomeren, können die neuen organischen Perester
oxybuttersäure, Benzylmercaptoessigsäure, n-Octyl- verwendet werden. Ferner läßt sich mit ihrer Hilfe
mercaptoessigsäure, n-Dodecylmercaptoessigsäure, Polyäthylen nach dem Hochdruckverfahren mit einer
o,o'-Äthylenglykol-di-essigsäure, 0,0'-Hydrochinon- Dichte von wenigstens 0,94 herstellen,
diessigsäure, 4-Bromphenoxyessigsäure, 4-Brom- Die Neigung der neuen Perester zum Zerfall im
phenylmercaptoessigsäure, 4-Methoxyphenoxyessig- 3<>
Temperaturbereich von etwa Raumtemperatur bis
säure, 4-Methoxyphenylmercaptoessigsäure, O-Ace- etwa 90° C ist um so überraschender, als die erhöhte
tylmandelsäure, O-Propionylmandelsäure, Cyclohexyl- Zerfallsgeschwindigkeit nicht durch eine erhöhte
glykolsäure, p-Nitrophenoxyessigsäure, p-Nitro- Stabilität und Reaktionsträgheit der dabei entstehenden
phenylmercaptoessigsäure, p-Tolylmercaptoessigsäure, Radikale erkauft wird. Ohne sich auf eine bestimmte
Tetrahydrofuran-2-carbonsäure, Tetrahydrothiophen- 35 Theorie festlegen zu wollen, bestehen Gründe zu der
2-carbonsäure, 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure, 2,4-Di- Annahme, daß für die leichte Neigung zum Zerfall
chlorphenylmercaptoessigsäure, 2,4,5-Trichlorphen- der erfindungsgemäß herstellbaren Perester die Teil-
oxyessigsäure, 2,4,5-Trichlorphenylmercaptoessigsäure struktur
und a-Methoxycyclohexancarbonsäure.
und a-Methoxycyclohexancarbonsäure.
Besonders bevorzugte Perester leiten sich ab von 40 O
der als Herbizid bekannten, großtechnisch hergestellten | || |
Phenoxyessigsäure und deren halogenierten Derivaten, — χ c — C O O — C
wie 2- und 4-Chlor-, 2,4-Dichlor- und 2,4,5-Trichlor- | |
phenoxyessigsäure und Methylchlorphenoxyessigsäure.
phenoxyessigsäure und Methylchlorphenoxyessigsäure.
Die erhaltenen organischen Perester sind farblose, 45
höchstens schwachgelbgefärbte ölige oder kristalline verantwortlich ist, in der X ein Sauerstoff- oder
Verbindungen, die sämtlich durch die typische Schwefelatom bedeutet. Vermutlich übt das Sauerstoff-Carbonylabsorption
der Perester bei etwa 1790 cm-1 bzw. Schwefelatom einen polaren Effekt aus, der
(5,6 Mikron) im Infrarot charakterisiert sind. Beim lediglich die freie Aktivierungsenergie der Thermolyse
Erwärmen spalten die Verbindungen nahezu quan- 50 erniedrigt. Die Art der Substituenten R, R', R1 und R2
titativ Kohlendioxyd ab. Die Halbwertzeiten des der oben angegebenen allgemeinen Formeln I und II
Zerfalls lassen sich mit Hilfe der Gasentwicklung übt ebenfalls einen nützlichen Einfluß auf die Zerbestimmen.
Folgende Angaben für bei 9O0C in Chlor- Setzungstemperatur bzw. Zerfallsgeschwindigkeit aus,
benzol durchgeführte Zersetzungen sind typische wie aus den vorstehend angegebenen Werten für die
Werte für die Halbwertzeit des Zerfalls erfindungs- 55 Zerfallsgeschwindigkeit verschiedener erfindungsgegemäß
herstellbarer Perester. Zum Vergleich ist die maß herstellbarer Perester ersichtlich ist. Es läßt sich
Halbwertzeit des Zerfalls des bekannten Essigsäure- daher durch Variation der Substituenten R, R', R1
per-tert.-butylesters sowie von tert-Butylperpivalat und R2 in einem weiten Bereich für jede Temperatur
angegeben (vgl. Modem Plastics, Februar 1959, S. 146, ein maximal wirksamer und zu optimalen Polymeri-Tabelle
I, Beispiel J, sowie P. D. Bartlett und 60 säten führender, sozusagen »maßgeschneiderter« Per-R.
R. Hiatt, J. Am. Chem. Soc, 80, S. 1398 ester herstellen. Auch die Variation der Hydroperoxyd-
und 1399, Tabelle I [1958]). komponente im Perestermolekül eröffnet weitere
. , . „„o„ Möglichkeiten.
Halbwertszeit bei 90 C Die neuen organischen Perester können leicht und
p-Chlorphenoxyessigsäure- 65 billig hergestellt werden, was neben den geschilderten
per-tert.-butylester ~ 8 Minuten einfachen Synthesewegen durch die leichte und billige
Phenylmercaptoessigsäure- Zugänglichkeit der Ausgangsverbindungen möglich
per-tert.-butylester ~ 4 Minuten wird. «-Aryloxy-, «-Alkyloxy- und «-Hydroxycarbon-
7 8
säuren und die entsprechenden Thioverbindungen lösung neutral gewaschen, mit Magnesiumsulfat geerhält
man z. B. durch Umsetzung der Salze von trocknet, durch eine kurze Aluminiumoxydsäule
«-Halogencarbonsäuren mit einem Phenolat, Alkoholat gepreßt und unter vermindertem Druck eingedampft,
bzw. den Hydroxylverbindungen und deren Thio- Es hinterblieben 4,0 g (83 %) des Peresters als schwachanalogen oder Alkalihydroxyden. Auch die Cyan- 5 gelbes Öl, welches im Infrarot bei 1795 cm-1 stark
hydrinsynthese, die aus Carbonylverbindungen «-Hy- absorbiert,
droxynitrile liefert, und die Umsetzung der Haloform-
droxynitrile liefert, und die Umsetzung der Haloform-
Additionsverbindungen von Carbonylverbindungen Beispiel 4
mit einem Alkoholat eröffnet Synthesewege. Auch die
direkte Oxydation von Glykolmonoäthern zu den io 2,0 g (lOmMol) p-Chlorphenoxyessigsäurechlorid
entsprechenden Carbonsäuren mit Ätherfunktionen in 20 ml Äther wurden in eine Lösung von 1,5 g
in «-Stellung ist bekannt. (16 mMol) tert-Butylhydroperoxyd und 0,9 g Pyridin
Gegenüber den meisten bekannten peroxydischen (11 mMol) in 40 ml Äther bei 00C unter Rühren
Initiatoren besitzen die stabileren Vertreter der erfin- innerhalb 5 Minuten eingetropft. Nach weiteren
dungsgemäß herstellbaren neuen Perester den weiteren 15 5 Minuten wurde die filtrierte Lösung mit verdünnter
Vorteil, nach den bisherigen Erfahrungen beim trok- Schwefelsäure und verdünnter Natronlauge gewaschen,
kenen Erhitzen nicht explosiv zu zerfallen, sondern mit Natriumsulfat getrocknet und durch eine 5 cm
lediglich zu verpuffen. dicke Schicht neutralen Aluminiumoxyds gepreßt.
Die nachstehenden Beispiele erläutern das erfin- Nach dem Verdampfen des Lösungsmittels hinterdungsgemäße
Verfahren. Die Zersetzungen der Per- 20 blieben 2,2 g (85%) farbloser, kristalliner p-Chlorester
wurden in Äthylbenzol oder Chlorbenzol als phenoxyessigsäure-per-tert.-butylester vom F. 49°C.
Lösungsmittel durchgeführt. Das IR-Spektrum zeigt die typische Doppelbande bei
1790 bis 1800 cm-1; die Thermolyse bei 90° C liefert
Beispiel 1 w*e bei den Beispielen 1 und 2 praktisch quantitativ
25 CO2.
5,1 g Phenoxyessigsäurechlorid (30 mMol) in 20 ml In gleicher Weise wird der Ester von p-Chlorphenyl-
Petroläther (40 bis 6O0C) wurden innerhalb 5 Minuten mercaptoessigsäure und tert.-Butylhydroperoxyd herunter
Rühren zu einer auf —10° C gekühlten Lösung gestellt, der bei etwa 70° C in Äthylbenzol unter
von 3,0 g (33 mMol) tert-Butylhydroperoxyd und CO2-Entwicklung zerfällt.
2,5 g (32 mMol) Pyridin in 50 ml Petroläther einge- 30
2,5 g (32 mMol) Pyridin in 50 ml Petroläther einge- 30
tropft. Nach weiteren 10 Minuten Rühren wurde Beispiel 5
vom ausgefallenen Pyridin-hydrochlorid abfiltriert,
das Filtrat wurde mit verdünnter Schwefelsäure und 1,35 g tert.-Butylhydroperoxyd (15 mMol) und
Natriumbicarbonatlösung neutral gewaschen, mit 600 mg Ätznatron (15 mMol) wurden in 30 ml
Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel 35 Eiswasser gelöst und innerhalb 10 Minuten unter
unter vermindertem Druck verdampft. Als Rückstand kräftigem Rühren mit 2,0 g (10 mMol) p-Chlorhinterblieben
5,7 g beim Erhitzen verpuffendes färb- phenoxyessigsäurechlorid versetzt. Nach 30 Minuten
loses Öl (85%), dessen IR-Spektrum zwischen 1780 Rühren wurden 2,3 g (89%) des festen, körnigen
und 1790 cm-1 eine starke Doppelbande besitzt, aber p-Chlorphenoxyessigsäure-per-tert.-butylesters abfilfrei
von Hydroxylabsorption ist. In gleicher Weise 40 triert und getrocknet. F. 45 bis 47° C.
werden die entsprechenden Ester von technischem
werden die entsprechenden Ester von technischem
Pinan- und p-Menthanhydroperoxyd hergestellt, die Beispiele
bei etwa 70° C in Chlorbenzol unter CO2-Entwicklung
zerfallen. . Analog Beispiel 1 wurden 2,5 g (20 mMol) Äthoxy-
45 essigsäurechlorid in 10 ml Petroläther (Kp. 40 bis
Beispiel 2 60° C) innerhalb 3 Minuten unter Rühren zu einer
auf —10°C gekühlten Lösung von 2,5 g (28 mMol)
3.7 g p-Cresyloxy-acetylchlorid (20 mMol) wurden tert.-Butylhydroperoxyd und 1,7 g Pyridin in 30 ml
in 15 ml Petroläther gelöst und zu 2,5 g tert.-Butyl- Petroläther eingetropft. Nach dem Aufarbeiten gemäß
hydroperoxyd (28 mMol) und 1,6 g Pyridin (20 mMol) 50 Beispiel 1 wurden 2,4 g (16,4 mMol) Äthoxyessigbei
0°C unter Rühren innerhalb 10 Minuten einge- säure-per-tert.-butylester in 82%iger Ausbeute erhaltropft.
Nach dem Abfiltrieren des ausgefallenen ten. Halbwertszeit der CO2-Entwicklung 10 Sekunden
Pyridin-hydrochlorids wurde die Lösung durch eine bei 90° C. Vorsicht beim Arbeiten mit größeren
5 cm dicke Schicht neutrales Aluminiumoxyd zur Mengen. Das Produkt soll vorzugsweise unterhalb 0°C
Entfernung überschüssigen Hydroperoxyds gepreßt. 55 gelagert werden.
Nach dem Entfernen des Lösungsmittels unter vermindertem Druck hinterblieben 3,5 g (74% farbloser Beispiel 7
öliger p-Cresyloxyessigsäure-per-tert-butylester, dessen
öliger p-Cresyloxyessigsäure-per-tert-butylester, dessen
Carbonylgruppe bei 1780 bis 1790 cm-1 eine charakte- Analog Beispiel 3, jedoch bei einer Temperatur
ristische Doppelbande verursacht. 60 zwischen 0 und 25° C, wurde aus 8,0 g (48 mMol)
O-Propionylmilchsäurechlorid und tert.-Butylhydro-Beispiel
3 peroxydderO-Propionylmilchsäure-per-tert.-butylester
hergestellt. Ausbeute 8,4 g (38,5 mMol; 80% der
3.8 g (20 mMol) Phenylmercaptoessigsäurechlorid Theorie). Halbwertszeit der CO2-Entwicklung 70 Miwurden
gemäß den Beispielen 1 und 2 mit 2,5 g 65 nuten bei 90° C. IR-Absorption der CO-Gruppe bei
(28mMol)tert.-Butylhydroperoxydundl,6g(20mMol) 1790 cm-1.
Pyridin umgesetzt. Die Reaktionslösung wurde direkt In gleicher Weise wird der entsprechende Ester von
mit verdünnter Schwefelsäure und Natriumbicarbonat- tert-Butylhydroperoxyd und O-Benzoyrmilchsäure
9 10
hergestellt, der sich bei etwa 1000C unter CO2-EiIt- In gleicher Weise wird der entsprechende Ester des
wicklung zersetzt. tert.-Butylhydroperoxyds hergestellt, der sich im
gleichen Temperaturbereich unter CO2-Entwicklung
B e i s ρ i e 1 8 zersetzt.
• Beispiel 14
Analog Beispiel 3, jedoch bei einer Temperatur
zwischen 0 und 250C5 wurde aus 13,6 g (0,1 Mol) Analog Beispiel 4, jedoch bei einer Temperatur
O-Acetylglykolsäurechlorid und tert.-Butylhydroper- zwischen 0 und —20° C, wurde aus 2,63 g (lOmMol)
oxyd der O-Acetylglykolsäure-per-tert.-butylester her- Ο,Ο'-Hydrochinon-diacetylchlorid und tert.-Butyl-
gestellt. Ausbeute 15,6 g (0,082MoI; 82% der io hydroperoxyd der Ο,Ο'-Hydrochinon-diessigsäure-di-
Theorie). Halbwertszeit der CO2-Entwicklung 100 Mi- per-tert.-butylester hergestellt. Ausbeute 2,35 g
nuten bei 100 0C. IR-Absorption der CO-Gruppe bei (6,3 mMol; 63% der Theorie). Halbwertszeit der
1790 cm-1. CO2-Entwicklung 50Minuten bei 600C. IR-Ab-
Beisoiel 9 sorption der CO-Gruppe bei 1770cm-1.
15 In gleicher Weise wird der Ο,Ο'-Äthylenglykol- und
Analog Beispiel 3, jedoch bei einer Temperatur der O,O'-l,2-Propylenglykol-diessigsäure-di-per-tert-
zwischen 0 und 25 0C, wurde aus 5,0 g (25 mMol) butylester hergestellt. Die Verbindungen zersetzen
«-Phenoxybuttersäurechlorid und tert.-Butylhydro- sich beim Erwärmen auf 6O0C in Äthylbenzol unter
peroxyd der a-Phenoxybuttersäure-per-tert.-butylester CO2-Entwicklung.
hergestellt. Ausbeute 5,8 g (23 mMol; 92% der 20
Theorie). Halbwertszeit der CO2-Entwicklung 50 Se- B e i s ρ i e 1 15
künden bei 900C. IR-Absorption der CO-Gruppe bei
künden bei 900C. IR-Absorption der CO-Gruppe bei
1790 cm-1. Analog Beispiel 4, jedoch bei einer Temperatur
B e i s D i e 1 10 zwischen 0 und —200C, wurde aus 5,9 g (24 mMol)
25 p-Bromphenoxyacetylchlorid und tert.-Butylhydro-
Analog Beispiel 3, jedoch bei einer Temperatur peroxyd der p-Bromphenoxyessigsäure-per-tert.-butyl-
zwischen 0 und -250C, wurde aus 2,94 g (27 mMol) ester hergestellt. Ausbeute 4,8 g (16 mMol; 67% der
Methoxyacetylchlorid und tert.-Butylhydroperoxyd Theorie). Halbwertszeit der CO2-Entwicklung 45 Mi-
der Methoxyessigsäure-per-tert.-butylester hergestellt. nuten bei 700C. IR-Absorption der CO-Gruppe bei
Ausbeute 2,84 g (17,6 mMol; 65% der Theorie). 30 1790 cm-1. Schmelzpunkt 60 bis 62°C.
Halbwertszeit der CO2-Entwicklung 52 Minuten bei In gleicher Weise wird der entsprechende Ester des
40°C. IR-Absorption der CO-Gruppe bei 1788 cm-1. tert.-Amylhydroperoxyds hergestellt, der sich bei
Die Verbindung soll vorzugsweise unterhalb 00C 70°C in Chlorbenzol unter CO2-Entwicklung zersetzt,
gelagert werden.
35 B ei spiel 16
Analog Beispiel 4, jedoch bei einer Temperatur
Analog Beispiel 3, jedoch bei einer Temperatur zwischen 0 und-2O0C, wurde aus 12,2 g (61 mMol)
zwischen 0 und -250C, wurde aus 3,67 g (27 mMol) p-Methoxyphenoxyacetylchlorid und tert-Butylhydro-Isopropyloxyacetylchlorid
und tert.-Butylhydroper- 40 peroxyd der p-Methoxyphenoxyessigsäure-per-tert.-oxyd
der Isopropyloxyessigsäure-per-tert.-butylester butylester hergestellt. Ausbeute 12,7 g (50 mMol;
hergestellt. Ausbeute 2,68 g (14,3 mMol; 53% der 82 % der Theorie). Halbwertszeit der CO2-Entwicklung
Theorie). Halbwertszeit der COs-Entwicklung 24 Mi- 27 Minuten bei 6O0C. IR-Absorption der CO-Gruppe
nuten bei 4O0C. IR-Absorption der CO-Gruppe bei bei 1795 cm-1.
1775 cm-1. Die Verbindung soll vorzugsweise unter- 45 In gleicher Weise wird der entsprechende Ester des
halb O0C gelagert werden. tert.-Amylhydroperoxyds hergestellt. Der Ester zersetzt
sich bei 6O0C in Äthylbenzol unter CO2-Ent-B
ei spiel 12 wicklung.
Analog Beispiel 3, jedoch bei einer Temperatur 50
zwischen 0 und 250C, wurde aus 5,40 g (27 mMol) Analog Beispiel 5 wurde aus 2,87 g (13,2 mMol)
Benzylmercaptoessigsäurechlorid und tert-Butylhydro- O-Acetylmandelsäurechlorid und tert.-Butylhydroperperoxyd
der Benzylmercaptoessigsäure-per-tert-butyl- oxyd der O-Acetylmandelsäure-per-tert.-butylester herester
hergestellt. Ausbeute 4,8 g (18,9 mMol; 70% gestellt. Ausbeute 2,5 g (9,4 mMol; 70% der Theorie),
der Theorie). Halbwertszeit der CO2-Entwicklung 55 Halbwertszeit der CO2-Entwicklung 20 Minuten bei
40 Minuten bei 400C. IR-Absorption der CO-Gruppe 60°C. IR-Absorption der CO-Gruppe bei 1770 cm-1,
bei 1770 cm-1.
Beispiel 18
Beispiel 13
Beispiel 13
60 Zu einer Lösung von 670 mg Natriumhydroxyd
Analog Beispiel 4, jedoch bei einer Temperatur und 1,5 g (16,5 mMol) tert.-Butylhydroperoxyd in
zwischen 0 und —200C, wurde aus 4,19 g (15,0 mMol) 15 ml Wasser wurden bei 00C unter Rühren 2,65 g
n-Dodecylmercaptoessigsäurechlorid und tert.-Amyl- (15 mMol) Cyclohexyloxyessigsäurechlorid gegeben,
hydroperoxyd der n-Dodecylmercaptoessigsäure-per- Nach 2 Stunden wurde das ausgeschiedene Öl in
tert-amylester hergestellt. Ausbeute 2,4 g (7,OmMoI; 65 kaltem Petroläther aufgenommen, die Petroläther-47
7o der Theorie). Halbwertszeit der CO2-Entwicklung lösung neutral gewaschen, mit Magnesiumsulfat
20 Minuten bei 6O0C. IR-Absorption der CO-Gruppe getrocknet und unter vermindertem Druck eingebei
1770 cm-1. dampft. Es wurden 1,90 g (8,25 mMol) Cyclohexyloxy-
11 12
essigsäure-per-tert.-butylester als farbloses Öl erhalten. . Beispiel 23
Ausbeute 55 % der Theorie. Halbwertszeit der.
CO2-Entwicklung 3 Minuten bei 60°C. IR-Absorption Analog Beispiel 22 wurde aus 2,39 g (lOmMol)
der CO-Gruppe bei 1790 cm-1. 2,4-Dichlorphenoxyessigsäurechlorid und tert.-Butyl-
In gleicher Weise wird der entsprechende tert- 5 hydroperoxyd der 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure-per-
Amylhydroperoxydester hergestellt, der sich bei 600C tert-butylester hergestellt. Ausbeute 2,2 g (7,6mMol;
in Chlorbenzol unter CO2-Entwicklung zersetzt. 76% der Theorie). n2g = 1,5052. Halbwertszeit der
COa-Entwicklung 123 Minuten bei 7O0C. Ein reinem
Beispiel 19 Produkt schmilzt zwischen 38 und 40° C; die Schmelze
ίο beginnt sich zwischen 87 und. 92° C unter Gasent-
2,40 g (11,1 mMol)p-Nitrophenoxyessigsäurechlorid, wicklung zu zersetzen.
0,89 g Pyridin und 1,4 g (15,5 mMol) tert.-Butyl- In gleicher Weise wird der entsprechende Ester des
hydroperoxyd wurden bei O0C in Chloroform zur tert-Amylhydroperoxyds hergestellt, der in Äthyl-Umsetzung
gebracht. Nach beendeter Umsetzung benzol bei etwa 70° C unter CO2-Entwicklung zerfällt,
wurde die Chloroformlösung mit Wasser gewaschen, 15
mit Magnesiumsulfat getrocknet und an Aluminium- B e i s ρ i e 1 24
Magnesiumsilikat (Florisil) chromatographisch gereinigt. Danach wurde die Chloroformlösung unter verr 3,84 g (20 mMol) pulverisiertes Natriumsalz des mindertem Druck eingedampft. Es hinterblieben Dekahydronaphthyl-9-hydroperoxyds wurden in 1,62 g (6,OmMoI; 54 °/o der Theorie) p-Nitrophenoxy- 20 20 ml wasserfreiem Diäthyläther suspendiert und essigsäure-per-tert-butylester, der bei 85°C unter bei —20°C innerhalb 15 Minuten mit einer Lösung Zersetzung schmilzt. Halbwertszeit der CO2-Ent- von 3,40 g (20 mMol) Phenoxyessigsäurechlorid in wicklung 12V2 Minuten bei 90°C bzw. 46 Minuten 20 ml Äther versetzt. Nach lstündigem Stehen bei 80° C. ; wurde die Lösung in der Kälte neutral ge-
Magnesiumsilikat (Florisil) chromatographisch gereinigt. Danach wurde die Chloroformlösung unter verr 3,84 g (20 mMol) pulverisiertes Natriumsalz des mindertem Druck eingedampft. Es hinterblieben Dekahydronaphthyl-9-hydroperoxyds wurden in 1,62 g (6,OmMoI; 54 °/o der Theorie) p-Nitrophenoxy- 20 20 ml wasserfreiem Diäthyläther suspendiert und essigsäure-per-tert-butylester, der bei 85°C unter bei —20°C innerhalb 15 Minuten mit einer Lösung Zersetzung schmilzt. Halbwertszeit der CO2-Ent- von 3,40 g (20 mMol) Phenoxyessigsäurechlorid in wicklung 12V2 Minuten bei 90°C bzw. 46 Minuten 20 ml Äther versetzt. Nach lstündigem Stehen bei 80° C. ; wurde die Lösung in der Kälte neutral ge-
In gleicher Weise wird der entsprechende Ester von 25 waschen und mit Magnesiumsulfat getrocknet. Nach
p-Menthanhydroperoxyd hergestellt, der sich beim dem Eindampfen der Theorie unter vermindertem
Erwärmen auf 80°C in Chlorbenzol unter CO2- Druck hinterblieben 4,7 g (15,5 mMol; 77% der
Entwicklung zersetzt.: Theorie) Phenoxyessigsäure-per-9-dekahydronaphthyl-
ester als farbloses Öl. Halbwertszeit der CO2-Ent-
B ei s pi el 20 3° wicklung 3 Minuten bei 70°C. IR-Absorption der
CO-Gruppe bei 1790 und 1775 cm-1.
Innerhalb 35 Minuten wurden bei —100C 4,0 g In gleicher Weise wird der Ester des 9-Dekahydro-
(20 mMol) p-Tolylmercaptoessigsäurechlorid, in 20 ml naphthylhydroperoxyds mit p-Methoxyphenoxyessigr
Petroläther gelöst, in eine Lösung von 1,58 g Pyridin säure hergestellt, der sich bei 70°C in Äthylbenzol
und 2,70 g (30 mMol) tert-Butylhydroperoxyd in 35 unter COa-Entwicklung zersetzt.
40 ml Petroläther eingetropft. Nach 15 Minuten wurde
40 ml Petroläther eingetropft. Nach 15 Minuten wurde
die Lösung in der Kälte neutral gewaschen, mit Vergleichsversuch
Magnesiumsulfat getrocknet und an Aluminiumoxyd
Magnesiumsulfat getrocknet und an Aluminiumoxyd
chromatographisch gereinigt. Danach wurde die Nachstehend wird die hohe Wirksamkeit einiger
Lösung unter vermindertem Druck eingedampft. Es 40 erfindungsgemäß hergestellter Perester bei einer PoIy-
hinterblieben 4,8 g (19 mMol; 95% der Theorie) des merisation, nämlich bei der Härtung ungesättigter
öligen p-Tolymercaptoessigsäure-per-tert.-butylesters. Polyesterharzmassen geprüft und verglichen mit der
Halbwertszeit der CO2-Entwicklung 16 Minuten bei Wirkung eines als hochaktiv bekannten peroxydischeri
70° C. IR-Absorption der CO-Gruppe bei 1775 cm-1. Katalysators, nämlich des Pivalinsäure-per-tert.-butyl-
45 esters.
Beispiel 21 Die hier verwendete Polyesterharzmasse war eine
Mischung von 70 Gewichtsteilen eines durch Ver-
Analog Beispiel 20 wurden 4,3 g (32 mMol) Tetra- esterung von 2 Mol Maleinsäure und 1 Mol Phthalhydrofuran-2-carbonsäurechlorid
mit tert.-Butylhydro- säure mit 3,3 Mol Propandiol hergestellten ungeperoxyd bei -250C zum Tetrahydrofuran-2-carbon- 50 sättigten Polyesters mit 30 Gewichtsteilen Styrol, der
säure-per-tert.-butylester umgesetzt. Ausbeute 6,0 g 0,01 Gewichtsteil Hydrochinon zugesetzt wurde.
(32 mMol; 100 °/o der Theorie). Vorsicht beim Arbeiten Bei allen Versuchen wurden zu jeweils 50 g dieser mit größeren Mengen! Zwischen 40 und 60°C zersetzte ungesättigten Polyesterharzmasse der in Spalte 1 der sich die Verbindung in Äthylbenzol (6,0 g pro 100 ml) Tabelle angegebene Perester in der in Spalte 2 anvollständig unter Selbsterwärmung. 55 gegebenen Menge zugemischt und die Mischungen in
(32 mMol; 100 °/o der Theorie). Vorsicht beim Arbeiten Bei allen Versuchen wurden zu jeweils 50 g dieser mit größeren Mengen! Zwischen 40 und 60°C zersetzte ungesättigten Polyesterharzmasse der in Spalte 1 der sich die Verbindung in Äthylbenzol (6,0 g pro 100 ml) Tabelle angegebene Perester in der in Spalte 2 anvollständig unter Selbsterwärmung. 55 gegebenen Menge zugemischt und die Mischungen in
In gleicher Weise wird der Tetrahydrothiophen- Bechergläsern bei Raumtemperatur (20 bis 25° C)
2-carbonsäure-per-tert.-butylester hergestellt, der sich bzw. in einem Wasserbad stehengelassen, dessen
im gleichen Temperaturbereich unter CO2-Entwicklung Temperatur konstant auf 40° C gehalten wurde. Mit
zersetzt. einem Thermoelement wurde die Temperatur der
Be i s η i e 1 22 6o Mischung in Abhängigkeit von der Zeit gemessen
und festgestellt, wann das Temperaturmaximum
Analog Beispiel 20 wurde aus 2,74 g (10 mMol) erreicht war. Diese Zeit entspricht ungefähr der
2,4,5-Trichlorphenoxyessigsäurecblorid und tert.-Butyl- Härtungszeit. Außerdem wurde festgestellt, nach
hydroperoxyd in Diäthyläther der 2,4,5-Trichlor- welcher Zeit die Masse zu gelieren begann,
phenoxyessigsäure-per-tert.-butylester hergestellt. Aus- 65 Die Versuchsergebnisse sind in der nachfolgenden
beute 2,31g (7,ImMoI; 71% der Theorie). Halb- Tabelle zusammengefaßt; alle Prozentangaben sind
wertszeit der CO2-Entwicklung 6 Minuten bei 1000C. Gewichtsprozente, die auf die eingesetzte Menge der
IR-Absorption der CO-Gruppe bei 1790 und 1775 cm-1. ungesättigten Polyesterharzmasse bezogen sind.
Perester | Menge | Temperatur | Zeit bis zur Gelierung |
Zeit bis Temperatur- maximum |
% | 0C | Minuten | Minuten | |
Äthoxyessigsäure-per-tert.-butylester desgl. |
2 1,2 |
Raumtemperatur 40 |
3 1 |
5 3 |
Phenylmercaptoessigsäure-per-tert.-butyl- ester desgl. |
2 1,2 |
Raumtemperatur 40 |
61 16 |
78 20 |
Phenoxyessigsäure-per-tert-butylester desgl. |
2 1,2 |
Raumtemperatur 40 |
102 24 |
143 29 |
Pivalinsäure-per-tert.-butylester desgl. |
2 1,2 |
Raumtemperatur 40 |
nach 300 Minuten noch keine Gelierung 150 |
180 |
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung organischer Peroxycarbonsäureester der allgemeinen Formel I oder II
R1 O
R—X—C —C —O —O —R3 I bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Carbonsäurehalogenid der allgemeinen Formel III oder IV
R—X—C —C —O —O —R3 I bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Carbonsäurehalogenid der allgemeinen Formel III oder IV
R1 O
I Il
R—X—C — C—halogen III
'(—X—C — C — O — O — R3)2
oder R1 O
R'(—X—C — C —halogen- IV
R'(—X—C — C —halogen- IV
in der
40
X ein Sauerstoff- oder Schwefelatom,
R eine substituierte oder nichtsubstituierte Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl-, Aryl- oder Acylgruppe,
R' eine substituierte oder nicht substituierte Alkylen-, Cycloalkylen- oder Arylengruppe,
R1 Wasserstoff, eine substituierte oder nicht
substituierte Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylgruppe oder zusammen mit R eine substituierte
oder nicht substituierte Alkylengruppe,
R2 Wasserstoff, eine substituierte oder nicht
substituierte Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylgruppe oder zusammen mit R1 eine substituierte
oder nicht substituierte Alkylengruppe, wobei, falls R ein Acylrest ist, R1 Wasserstoff
und R2 Wasserstoff oder eine substituierte oder nicht substituierte Alkyl-, Cycloalkyl-
oder Arylgruppe bedeuten, und
R3 einen tert.-Alkyl- oder tert-Cycloalkylrest
mit einem organischen Hydroperoxyd der allgemeinen Formel V
R3- O — O — H V
in der X, R, R', R1, R2 und R3 die vorstehende
Bedeutung haben und »halogen« ein Fluor-, Chloroder Bromatom bedeutet, in Gegenwart eines
säurebindenden Mittels und vorzugsweise in Gegenwart eines Lösungsmittels bei einer Temperatur
zwischen etwa +25 und -7O0C zur Umsetzung bringt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man an Stelle von Hydroperoxyden
und säurebindenden Mitteln die Alkali- oder Erdalkalisalze der Hydroperoxyde verwendet.
In Betracht gezogene Druckschriften:
V. Karnojitzki, Les Peroxydes Organiques, Paris (1958), S. 43 bis 47.
609 668/469 S. 66 © Bundesdruckerei Berlin
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