DE1229063B - Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkylisophthalaten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von HydroxyalkylisophthalatenInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
C07c
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
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
609 728/410
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)
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
3°
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.
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.
Deutsche Patentschriften Nr. 905 736, 951 865;
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1138 030;
USA.-Patentschriften Nr. 3 052 711, 3 062 862.
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