DE1229063B - Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkylisophthalaten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkylisophthalaten

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DE1229063B
DE1229063B DEA46149A DEA0046149A DE1229063B DE 1229063 B DE1229063 B DE 1229063B DE A46149 A DEA46149 A DE A46149A DE A0046149 A DEA0046149 A DE A0046149A DE 1229063 B DE1229063 B DE 1229063B
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William J Connolly
Thomas C Wilson
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Allied Corp
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Allied Chemical Corp
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
C07c
Deutsche Kl.: 12 ο -14
Nummer: 1229 063
Aktenzeichen: A 46149IV b/12 ο
Anmeldetag: 27. Mai 1964
Auslegetag: 24. November 1966
Es ist bekannt, daß ungesättigte Polyester durch Umsetzung eines mehrwertigen Alkohols, z. B. von Äthylenglykol, mit einer ungesättigten aliphatischen mehrbasischen Säure, beispielsweise Malein- oder Fumarsäure, oder einer aromatischen mehrbasischen Säure, beispielsweise Phthalsäure, erhalten werden können. Es ist auch bekannt, daß bei Verwendung von Isophthalsäure Polyester mit besonders guter chemischer Beständigkeit, Schlagfestigkeit und Wärmefestigkeit erhalten werden und daß besonders wertvolle Polyester erhalten werden können, wenn zunächst Isophthalsäure mit einem Glykol umgesetzt und das dabei erhaltene Zwischenprodukt dann mit einer ungesättigten, aliphatischen, mehrbasischen Säure weiter umgesetzt wird. Die auf diese Weise erzeugten Polyester besitzen zwar gute Biege- und Schlag- und Wärmefestigkeiten und hohe Erweichungstemperaturen. Der Verwendung von Isophthalsäure haften jedoch beträchtliche Nachteile an, weil Isophthalsäure in dem Reaktionsmedium während der Veresterung unlöslich oder zumindest nur wenig löslich ist, was hohe Reaktionstemperaturen, beispielsweise 180 bis 24O0C, und lange Reaktionszeiten, beispielsweise 6 bis 20 Stunden, erforderlich macht. Außerdem erfordert dieses Verfahren Fraktionierungen, um das während der Reaktion gebildete Wasser zu entfernen. Ferner müssen Vorkehrungen getroffen werden, um das in dem Destillat enthaltene Glykol wieder in die Reaktionsvorrichtung zurückzuführen.
Aus den deutschen Patentschriften 905 736, 951 865 ift die Herstellung von Äthylenglykqlestern der Terephthalsäure durch Umsetzen von Äthylenoxyd mit Terephthalsäure in einem wäßrigen Medium, in dem eine geringe Menge an Terephthalsäure gelöst ist, bekannt. In der deutschen Auslegeschrift 1138 030 ist ein ähnliches Verfahren, bei dem ein alkalischer Katalysator, eine Temperatur von 60 bis 12O0C und ein Druck von 0,2 bis 1,7 Atmosphären angewandt werden, beschrieben. Weiterhin ist aus der USA.-Patentschrift 3 062 862 ein Verfahren zur Gewinnung von Bis-(/?-hydroxyäthyl)-terephthalat, das durch Umsetzen von Äthylenoxyd mit Terephthalsäure erhalten ist, durch Ansäuern des Reaktionsgemisches bis zu einem pH-Wert von nicht über 3 und Auskristallisieren des Bis-(/S-hydroxyäthyl)-terephthalats aus dem angesäuerten Gemisch bekannt. In der USA.-Patentschrift 3 052 711 wird auf die Nachteile der Umsetzung von Äthylenoxyd mit Terephthalsäure beispielsweise in den obigen Verfahren hingewiesen, und es wird ein kontinuierliches Verfahren zur Überwindung beschrieben. Dieses kontinuierliche Verfahren erfordert jedoch die genaue Einhaltung bestimmter Verfahren zur Herstellung von
Hydroxyalkylisophthalaten
Anmelder:
Allied Chemical Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. I. Ruch, Patentanwalt,
München 5, Reichenbachstr. 51
Als Erfinder benannt:
William J. Connolly, Florham Park, N. J.;
Thomas C. Wilson,
Morris Plains, N. J. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. Mai 1963 (284 022)
Molverhältnisse der Reaktionsteilnehmer, der Temperatur und c!e3 Druckes in den verschiedenen Stufen des Verfahrens.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkylisophthalaten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Gemische aus Isophthalsäure und einem Alkylenoxyd im Molverhältnis von 1:1 bis 1:4 in Gegenwart einer katalytischen Menge eines quaternären Ammoniumhalogenids in Form einer konzentrierten wäßrigen Lösung so lange unter autogenem Druck auf 70 bis 1200C erhitzt, bis ein Ester mit einer Säurezahl von 5 bis 100 entstanden ist.
In dem Verfahren der Erfindung erfolgt durch die Verwendung eines Alkylenoxyds die Veresterung ohne Bildung von Wasser. Außsrdem besteht keine Gefahr, daß Alkylenoxyd verlorengeht, so daß praktisch 100°/0ige Ausbeuten erzielt werden. Zudem sind die Reaktionstemperaturen und -zeiten des Verfahrens beträchtlich geringer als die der bekannten Verfahren.
Das Verfahren der Erfindung wird zweckmäßig wie folgt durchgeführt: Isophthalsäure, Alkylenoxyd und eine katalytische Menge eines quaternären Ammoniumhalogenide, das in dem Reaktionsmedium löslich ist, werden in ein Druckgefäß eingebracht, in welchem das Gemisch so lange auf eine Temperatur von 70 bis 120° C erhitzt wird, bis die Reaktion
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beendet ist, was im allgemeinen etwa 30 bis 90 Minuten erfordert.
Das Alkylenoxyd kann zu Beginn des Verfahrens vollständig eingeführt werden, oder es kann kontinuierlich oder in Anteilen über eine Zeitspanne während der Reaktion zugegeben werden.
Geeignet sind beispielsweise Äthy'enoxyd, Propylenoxyd und Butylenoxyd oder deren Gemische. Bevorzugt ist Propylenoxyd.
Während der Reaktion zwischen der Isophthalsäure und dem Alkylenoxyd neigt letzteres, wenn es in Mengen erheblich über dem stöchiometrischen Äquivalent der verwendeten Isophthalsäure vorliegt, dazu, mit sich selbst in gewissem Maß unter Bildung von Diglykol- und Polyglykoleinheiten in der Polyesterkette zu kondensieren. Es kann daher zweckmäßig sein, daß das Verhältnis von Alkylenoxyd zu Isophthalsäure bis zu 4:1 beträgt, um die Flexibilität der Endprodukte zu erhalten. Da der Halbester von Isophthalsäure und Alkylenoxyd bei der Herstellung ungesättigter Polyester brauchbar sein kann, kann andererseits ein Verhältnis von Alkylenoxyd zu Isophthalsäure bis herab zu etwa 1:1 vorliegen.
Die als Katalysator verwendeten quaternären Ammoniumhalogenide sind vorzugsweise die Chloride, da bei ihrer Verwendung die Gefahr einer Verfärbung des aus dem Hydroxyalkylisophthalat erhaltenen Produktes vermieden wird. Besonders geeignete Verbindungen sind diejenigen der allgemeinen Formel
,R1I+
R3'
er
Benzyl-trimethyl-ammoniumchlorid in Wasser als Katalysator wurde in ein Druckgefäß eingebracht. Man ließ die Temperatur innerhalb von etwa 45 Minuten von etwa 25 auf etwa 80° C ansteigen. Die Reaktion ging dann innerhalb etwa 30 Minuten zu Ende, was durch den Druckabfall in dem Gefäß auf atmosphärischen Druck angezeigt wurde. Der erhaltene Ester hatte eine Säurezahl von 46. Die Ausbeute betrug 95 %.
10

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkylisophthalaten,dadurch gekennzeichnet, daß man Gemische aus Isophthalsäure und einem Alkylenoxyd im Molverhältnis von 1:1 bis 1: 4 in Gegenwart einer katalytischen Menge eines quaternären Ammoniumhalogenids in Form einer konzentrierten wäßrigen Lösung so lange unter autogenem Druck auf 70 bis 12O0C erhitzt, bis ein Ester mit einer Säurezahl von 5 bis 100 entstanden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als quaternäres Ammoniumhalogenid vorzugsweise ein quaternäres Ammoniumchlorid der allgemeinen Formel
20
in der R1 einen Benzylrest und R2, R3 und R4, die gleich oder voneinander verschieden sein können, einen gesättigten geradkettigen Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen darstellt. In Frage kommen z. B. Benzyl-trimethyl-ammoniumchlorid, Benzyl-trimethyl - ammoniumbromid, Benzyl - triäthyl - ammoniumchlorid, Benzyl-tripropyl-ammoniumchlorid, Benzyl-tributyl-ammoniumchlorid und Benzyl-trimethylammoniumjodid.
Das Beispiel erläutert die Erfindung.
45 Beispiel
Ein Gemisch aus 1 Mol Isophthalsäure, 2 Mol Propylenoxyd und 4,0 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtbeschickung, einer 60,5%igen Lösung von R1
R2—N —R3
R4
er
in der R1 einen Benzylrest und R2, R3 und R4, die gleich oder voneinander verschieden sein können, einen gesättigten geradkettigen Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen darstellen, verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als quaternäres Ammoniumchlorid Trimethyl-benzyl-ammoniumchlorid verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkylenoxyd Äthylen-, Propylen- oder Butylenoxyd verwendet.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 905 736, 951 865;
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1138 030;
USA.-Patentschriften Nr. 3 052 711, 3 062 862.
609 728/410 11.66 © Bundesdruckerei Berlin
DEA46149A 1963-05-29 1964-05-27 Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkylisophthalaten Pending DE1229063B (de)

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