DE1260453B - Verfahren zum Herstellen von Methyl-(2)-methylen-(4)-glutaraldehyden - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Methyl-(2)-methylen-(4)-glutaraldehyden

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DE1260453B
DE1260453B DES105107A DES0105107A DE1260453B DE 1260453 B DE1260453 B DE 1260453B DE S105107 A DES105107 A DE S105107A DE S0105107 A DES0105107 A DE S0105107A DE 1260453 B DE1260453 B DE 1260453B
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DE
Germany
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methylene
methyl
dioxane
glutaraldehydes
vinyl
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Pending
Application number
DES105107A
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English (en)
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Francis Weiss
Arsene Isard
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Societe dElectro Chimie dElectro Metallurgie et des Acieries Electriques Dugine SA SECEMAU
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Societe dElectro Chimie dElectro Metallurgie et des Acieries Electriques Dugine SA SECEMAU
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D319/00Heterocyclic compounds containing six-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D319/041,3-Dioxanes; Hydrogenated 1,3-dioxanes
    • C07D319/061,3-Dioxanes; Hydrogenated 1,3-dioxanes not condensed with other rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/56Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds from heterocyclic compounds
    • C07C45/57Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds from heterocyclic compounds with oxygen as the only heteroatom
    • C07C45/60Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds from heterocyclic compounds with oxygen as the only heteroatom in six-membered rings

Landscapes

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

Description

  • Verfahren zum Herstellen von Methyl-(2)-methylen-(4)-glutaraldehyden Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Methyl-(2)-methylen-(4)-glutaraldehyden der allgemeinen Formel worin R ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest bedeutet.
  • Es wurde gefunden, daß man in einfacher Weise Glutaraldehyde der allgemeinen Formel (1) dadurch erfindungsgemäß herstellen kann, daß man ein Methylen - (5) - vinyl - (2) - m - dioxan der allgemeinen Formel worin R die oben angegebene Bedeutung hat, 1 bis 200 Sekunden auf 400 bis 600"C erhitzt.
  • Die Herstellung von Glutaraldehyden nach der bekannten Methode der Oxydation der entsprechenden Alkohole führt im allgemeinen zu mäßigen Ergebnissen, bedingt durch die starke Neigung der Alkohole, zu isomeren gesättigten Aldehyden zu isomerisieren.
  • Beschrieben wurde ferner die Isomerisierung von m-Dioxanen, die in 5-Stellung mit zwei Alkyl- oder Diese Isomerisierung wird zwischen 250 und 550"C über Bimsstein oder gewissen Kieselsäuren als Katalysator durchgeführt (vgl. Journ. Am. Chem. Soc., 84 [1962], S. 3307 bis 3319).
  • Es wurde überraschenderweise gefunden, daß die Reaktion einen vollkommen anderen Verlauf nimmt und zu Glutaraldehyden der Struktur (I) führt, und daß darüber hinaus die Anwesenheit eines Katalysators freigestellt ist, wenn die 5-Stellung des m-Dioxanrings durch einen Alkylidensubstituenten besetzt Arylresten substituiert sind, zu BAlkoxyaldehyden gemäß dem folgenden Schema: und wenigstens einer der Substituenten in 2-Stellung ein Wasserstoffatom ist.
  • Die Dioxanderivate der Formel (II) werden erhitzt, wobei gleichzeitig Pyrolyse und Isomerisierung unter Umwandlung des Dioxans in den Glutaraldehyd erfolgt.
  • Temperaturen zwischen- 420 und 500"C werden bevorzugt.
  • Die Reaktion wird in der Dampfphase bei Normaldruck oder unter vermindertem Druck durchgeführt.
  • Es kann auch unter Uberdruck gearbeitet werden jedoch bringt dies keine besonderen Vorteile mit sich. Die Dämpfe der Methylen-(5)-m-dioxane können mit einem Inertgas, z. B. Stickstoff oder Kohlensäure, verdünnt werden. Die Verweilzeit der Dämpfe in der Pyrolysenzone kann innerhalb 1 und 200 Sekunden liegen. In der Praxis ist eine Kontaktdauer von etwa 10 bis 50 Sekunden zweckmäßig.
  • Der Reaktor kann beispielsweise aus einem Rohr aus einem Werkstoff bestehen, der gegenüber den angewandten Temperaturen beständig ist, z. B. Pyrexglas, Stahl, nichtrostendem Stahl, Nickel oder einer Monellegierung. Er kann leer oder mit Materialien gefüllt sein, die den Wärmeaustausch begünstigen, beispielsweise mit Kugeln oder Ringen aus Glas, Porzellan, nichtrostendem Stahl. Es können auch Körner aus Kieselgur, Bimsstein, Kaolin oder anderen siliciumdioxydhaltigen Verbindungen verwendet werden, die einen schwach sauren Charakter haben und einen gewissen katalytischen Effekt auszuüben scheinen. Die Kontaktmasse kann als Festbett oder als Wirbelschicht angeordnet sein.
  • Am Ausgang des Reaktors werden die Dämpfe des Pyrolysats kondensiert. Die Bestandteile werden in bekannter Weise, beispielsweise durch direkte Rektifizierung, getrennt. Das nicht umgewandelte Dioxan wird in den Reaktor zurückgeführt.
  • Die gemäß der Erfindung hergestellten Glutaraldehyde können mit anderen äthylenischen Monomeren polymerisiert oder copolymerisiert werden und stellen daher interessante Ausgangsprodukte für die Herstellung der verschiedensten Polymeren und Kunstharze dar.
  • Die als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren dienenden Methylen-(5)-vinyl-(2)-m-dioxane können beispielsweise durch Umsetzen von Acrolein mit Methylen-(2)-propandiol-( 1.3) gemäß der Reaktion oder durch Pyrolyse der nachstehend genannten Acetale gemäß einer der folgenden Reaktionen hergestellt werden: Unter sonst gleichen Bedingungen kann die Pyrolyse bei einer Temperatur erfolgen, die um mehrere zehn Grade Celcius unterhalb der Temperatur liegt, die für die Isomerisierungsreaktion des Methylen-(5)-vinyl-(2)-m-dioxans liegt. Das Methylen-(5)-vinyl-(2)-m-dioxan kann demzufolge selektiv isoliert werde.
  • Die Isomerisierungsreaktion der Methylen-(2)-vinyl-(5)-m-dioxane (II) zu Methyl-(2)-methylen-(4)-glutaraldehyden (I) ist überraschend. Unter den gleichen Reaktionsbedingungen führen die Methylen-(2)-alkyl-(oder-aryl-)-(5)-m-dioxane zu Estern des Allylalkohols in sehr hohen Ausbeuten. Im vorliegenden Fall fällt zwar in dem aus der Reaktionszone austretenden Gemisch auch eine gewisse Menge an Methacrylacrylat an, jedoch ist der Methyl-(2)-rriethylen-(4)-glutaraldehyd (I) das überwiegende Reaktionsprodukt.
  • Es wurde festgestellt, daß das Dimethyl-(5,5)-vinyt-(2)-m-dioxan unverändert bleibt, wenn seine Dämpfe bei 480"C über Bimsstein geführt werden, während es über - Siliciumdioxyd bei 3400 C zum Allyloxypivalinaldehyd isomerisiert, also nach einem Mechanismus, der von dem Mechanismus, dem die beim erfindungsgemäßen Verfahren stattfindende Reaktion gehorcht, völlig verschieden ist.
  • Die erfindungsgemäß hergestellten neuen Dialdehyde können auf Grund ihrer Polyfunktionalität den verschiedensten Verwendungszwecken dienen; sie eignet sich insbesondere als Ausgangsstoffe für organische Synthesen. Sie können mit Proteinen oder Polyhydroxylverbindungen reagieren, und lassen sich infolgedessen als Behandlungsmittel für Textilien, Kunststoffolien und Papier vorteilhaft einsetzen, um Makromoleküle, wie Casein, Polyvinylalkohole oder Zellstoffprodukte, zu vernetzen und unlöslich zu machen. Sie stellen ferner Vinylmonomere dar, aus denen durch radikalische Homo- oder Co-Polymerisation mit anderen Monomeren für viele Zwecke brauchbare Formmassen hergestellt werden können.
  • Beispiel 1 In ein Rohr aus nichtrostendem Stahl von 450 mm Länge und 17 mm Innendurchmesser, das mit Glaskugeln gefüllt und auf 450 bis 460 C erhitzt war, wurden von oben stündlich 50 g Methylen-(5)-vinyl - (2) - m - dioxan gegossen. Gleichzeitig wurde Stickstoff in einer Menge von 20 1 je Stunde in das Rohr eingeführt. Die Reaktionsprodukte wurden durch Kondensation in einem wassergekühlten Kühler, dem eine mit fester Kohlensäure gefüllte Kältefalle nachgeschaltet war, aufgefangen. Die Versuchsdauer betrug 4 Stunden. Es wurden 200g Produkt (1,58 Mol) eingesetzt und 189 g Rohprodukte gewonnen, die laut Analyse durch Gaschromatographie folgende Zusammensetzung hatten: Nicht umgesetztes Methylen-(5)-vinyl-(2)-m-dioxan . . 53 g (0,42 Mol) Methallylacrylat ........... ... 38 g (0,30 Mol) Methyl-(2)-methylen-(4)-glutaraldehyd ...... ...... 68 g (0,54 Mol) Spaltprodukte [Acrolein, Methylen-(2)-propandiol-(1,3) usw.] . . 26g Nicht flüchtige Nebenprodukte . 4 g Somit wurden 73,5°/0 des eingesetzten Methylen-(5)-vinyl-(2)-m-dioxans umgesetzt. Die Ausbeute, bezogen auf umgesetztes Methylen - (5) - vinyl - (2)-m-dioxan, betrug 25,90/0 Methallylacrylat und 46,50J() Methyl-(2)-methylen-(4)-glutaraldehyd.
  • Die Rektifizierung des Reaktionsgemisches unter einem Druck von 100 Torr ergab eine Fraktion, die aus einer farblosen Flüssigkeit bestand und 92 bis 95('/0 Methyl-(2)-methylen-(4)-glutaraldehyd (Bestimmung durch Gaschromatographie) enthielt. Diese Fraktion hatte folgende Kennzahlen: Siedepunkt bei 100 Torr . . 130 bis 135°C Siedepunkt bei 3 Torr . ..... 55 bis 56°C Brechungsindex 1Z10 . 1,4635 Dichte dD20 . ..... 0,982 Die Struktur des Produktes wurde an reinen Proben bestimmt, die durch präparative Gaschromatographie erhalten wurden.
  • Ultraviolettspektrum (Lösung von 1 g/l in Methanol) Maximum bei 219 µ (F: 9000) und 288 a (e : 44) Infrarotspektrum: Charakteristische Banden einer Lösung in Tetrachlorkohlenstoff (in cm-1): 945, 1635, 3100 (Doppelbindung), 1735, 2720 (Aldehyd), 1705 (konjugierter Aldehyd).
  • Das Massenspektrum bestätigte ein Molekulargewicht von 126. Das kernmagnetische Resonanz- spektrum ergab die Anwesenheit von Protonen, die zu CHO-Gruppen gehörten, einer Gruppe CH2 und einer Gruppe CH - C Beispiel 2 In das gemäß Beispiel 1 eingesetzte Rohr, das wiederum auf 450 bis 460°C erhitzt war, wurden innerhalb von 2 Stunden 98 g (0,70 Mol) Methylen-(5)-(methyl-1 -vinyl)-(2)-m-dioxan gegeben, während Stickstoff in einer Menge von 20 1 je Stunde zur Verdünnung der Dämpfe der Reaktionskomponente in das Rohr eingeführt wurde. Die Reaktionsprodukte wurden in einen als Kondensator dienenden wassergekühlten Kühler geführt, dem eine mit fester Kohlensäure gefüllte Kältefalle nachgeschaltet war.
  • Es wurden 95,5 g Pyrolysat erhalten. Das Produkt wurde gaschromatographiert. Es enthielt: 7,8 g (0,056 Mol) nichtumgesetztes Methylen-(5)-(methyl-1 -vinyl)-(2)-m-dioxan 35,3 g (0,252 Mol) Methallylmethacrylat 11,8 g (0,084 Mol) Dimethyl-(2,2)-methylen-(4)-glutaraldehyd Durch Rektifizierung des Gemisches unter einem Druck von 10 Torr wurde Dimethyl-(2,2)-methylen-(4)-glutaraldehyd als Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von 85 bis 90°C/10 Torr isoliert.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung von Methyl-(2)-methylen - (4) - glutaraldehyden der allgemeinen Formel worin R ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest bedeutet, dadurch gekennzeichnest, daß man ein Methylen-(5)-vinyl-(2)-m-dioxan der allgemeinen Formel worin R die oben angegebene Bedeutung hat, 1 bis 200 Sekunden auf 400 bis 600°C erhitzt.
DES105107A 1963-11-16 1964-11-14 Verfahren zum Herstellen von Methyl-(2)-methylen-(4)-glutaraldehyden Pending DE1260453B (de)

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