DE1273516B - Process for the production of low molecular weight halogenated epoxy ethers - Google Patents
Process for the production of low molecular weight halogenated epoxy ethersInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl.:Int. Cl .:
C07dC07d
C08gC08g
Deutsche Kl.: 12 ο - 5/05German class: 12 ο - 5/05
12 ο-5/0912 ο-5/09
39C-639C-6
Nummer: 1273 516Number: 1273 516
Aktenzeichen: P 12 73 516.9-42 (S 101596) Anmeldetag: 24. Januar 1966
Auslegetag: 25. Juli 1968File number: P 12 73 516.9-42 (S 101596) Filing date: January 24, 1966
Opening day: July 25, 1968
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung niedermolekularer halogenhaltiger Epoxyäther aus halogenhaltigen Epoxyden.The invention relates to a method of manufacture low molecular weight halogenated epoxy ether made from halogenated epoxies.
Es ist aus der USA.-Patentschrift 3 058 921 schon bekannt, Polymere von halogensubstituierten Epoxyalkanen herzustellen, indem man sie in Gegenwart von Wasser mit einem Katalysator in Berührung bringt. Unter den vorgeschlagenen Katalysatoren finden sich Stoffe wie Fluorwasserstoff-, Schwefel-, Phosphor- und Jodwasserstoffsäuren, Salze wie Zinntetrachlorid und Bortrifluoridkomplexe, insbesondere der Diäthylätherkomplex. It is already known from US Pat. No. 3,058,921, polymers of halogen-substituted epoxyalkanes by contacting them with a catalyst in the presence of water. The proposed catalysts include substances such as hydrogen fluoride, sulfur, phosphorus and Hydroiodic acids, salts such as tin tetrachloride and boron trifluoride complexes, especially the diethyl ether complex.
Die Verwendung dieser Katalysatoren hat jedoch Nebenreaktionen während der Polymerisation zum Ergebnis, die offensichtlich die Bildung cyclischer Dimere des halogensubstituierten Epoxyalkans und olefinischer oder allylischer Halogenidengruppen bewirken. Diese Nebenreaktionen vermindern die Zahl der Halogenhydrinendgruppen in dem Polymer, das gebildet wird, und erniedrigen damit die Funktionalität des Polymers. Gemäß der deutschen Auslegeschrift 1076 657 werden Polymerisate von Epihalogenhydrinen mit Verbindungen vonMetallen der II. Gruppe des Periodischen Systems, insbesondere Magnesion oder Zink, erhalten, die jedoch hauptsächlich aus dimeren und trimeren Epihalogenhydrinen bestehen. Die Umsetzung wird bei erhöhter Temperatur von z. B. 100 bis 2000C durchgeführt.The use of these catalysts, however, results in side reactions during the polymerization which apparently cause the formation of cyclic dimers of the halogen-substituted epoxyalkane and olefinic or allylic halide groups. These side reactions reduce the number of halohydrin end groups in the polymer that is formed and thereby lower the functionality of the polymer. According to the German Auslegeschrift 1076 657, polymers of epihalohydrins with compounds of metals of group II of the Periodic Table, in particular magnesium or zinc, are obtained, which, however, mainly consist of dimeric and trimeric epihalohydrins. The reaction is carried out at an elevated temperature of e.g. B. 100 to 200 0 C carried out.
Es ist jetzt festgestellt worden, daß Polymere von halogensubstituierten Epoxyalkanen mit weniger Nebenprodukt gebildet werden, wenn ein Katalysator unter besonderen Bedingungen verwendet wird, der Bortrifluorid enthält.It has now been found that polymers of halogen-substituted epoxyalkanes with less By-product formed when a catalyst is used under special conditions Contains boron trifluoride.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung niedermolekularer halogenhaltiger Epoxyäther aus halogenhaltigen Epoxyden, bei welchen das Halogenatom an einem der Epoxygruppe benachbarten Kohlenstoffatom gebunden ist, in Gegenwart von Wasser und einer Fluor und Bor enthaltenden Verbindung als Katalysator ist dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator Bortrifluorid verwendet und die Umsetzung in zwei Stufen durchführt, wobei man in der ersten Stufe mit einem Molverhältnis von Epoxyverbindung zu Wasser zwischen 2:1 und 6 :1 und einer Reaktionstemperatur zwischen 50 und 9O0C arbeitet, worauf man in der zweiten Stufe bei einer Reaktionstemperatur, die unter derjenigen der ersten Stufe liegt, die Umsetzung mit weiterem halogenhaltigen! Epoxyd zu Ende führt.The inventive method for the preparation of low molecular weight halogen-containing epoxy ethers from halogen-containing epoxides, in which the halogen atom is bonded to a carbon atom adjacent to the epoxy group, in the presence of water and a fluorine and boron-containing compound as a catalyst is characterized in that the catalyst used is boron trifluoride and the Implementation in two stages, working in the first stage with a molar ratio of epoxy compound to water between 2: 1 and 6: 1 and a reaction temperature between 50 and 9O 0 C, whereupon in the second stage at a reaction temperature below that of the first stage, the implementation with further halogen-containing! Epoxy leads to the end.
Das epoxyhalogensubstituierte Alkan wird Vorzugsweise
mit einem Fluorborsäurekatalysator bei einer Temperatur zwischen 50 und 7O0C,
Verfahren zur Herstellung niedermolekularer
halogenhaltiger EpoxyätherThe epoxyhalogensubstituierte alkane is preferably a Fluorborsäurekatalysator at a temperature between 50 and 7O 0 C, A process for preparing low molecular weight
halogen-containing epoxy ether
Anmelder:Applicant:
Shell Internationale ResearchShell International Research
Maatschappij N. V., Den HaagMaatschappij N.V., The Hague
Vertreter:Representative:
Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls
und Dipl.-Chem. Dr. E. Frhr. v. Pechmann,
Patentanwälte, 8000 München 9, Schweigerstr. 2Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Pulse
and Dipl.-Chem. Dr. E. Frhr. v. Bad luck man,
Patent Attorneys, 8000 Munich 9, Schweigerstr. 2
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
John David Hassall, Bryncoch, Glamorgan,John David Hassall, Bryncoch, Glamorgan,
Wales (Großbritannien)Wales (Great Britain)
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 25. Januar 1965 (3140),
vom 14. Oktober 1965Claimed priority:
Great Britain January 25, 1965 (3140),
dated October 14, 1965
insbesondere 60 und 70° C, in Berührung gebracht. in particular 60 and 70 ° C, brought into contact.
Die Reaktion zwischen dem Addukt des epoxyhalogensubstituierten Alkans und Wasser und weiterem epoxyhalogensubstituiertem Alkan wird vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 20 und 400C durchgeführt. The reaction between the adduct of the epoxyhalogensubstituierten alkane and water and further epoxyhalogensubstituiertem alkane is preferably carried out at a temperature between 20 and 40 0 C.
l,4-Dichlor-2,37epoxybutan ist ein Beispiel des epoxyhalogensubstituierten Alkans bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Vorzugsweise enthält das epoxyhalogensubstituierte Alkan in seiner Molekularstruktur nicht mehr als 8 Kohlenstoffatome und eine vicinale Epoxygruppe, von der nur ein Kohlenstoffatom direkt an ein halogentragendes Kohlenstoffatom gebunden ist. Epibromhydrin, 2-Methylepichlorhydrin, 2-Äthylepibromhydrin und l-Chlor-2,3-epoxypentan sind Beispiele des bevorzugten epoxyhalogensubstituierten Alkans. Vom Standpunkt der Erhältlichkeit ist das bevorzugte epoxyhalogensubstituierte Alkan Epichlorhydrin.1,4-dichloro-2,37epoxybutane is an example of the epoxyhalosubstituted alkane in practice of the method according to the invention. Preferably the epoxyhalosubstituted alkane contains in its molecular structure no more than 8 carbon atoms and a vicinal epoxy group from which only one carbon atom is bonded directly to a halogen-bearing carbon atom. Epibromohydrin, 2-methylepichlorohydrin, 2-ethylepibromohydrin and 1-chloro-2,3-epoxypentane are examples of the preferred epoxyhalosubstituted alkane. From the point of view For reasons of availability, the preferred epoxyhalosubstituted alkane is epichlorohydrin.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann am zweckmäßigsten in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels durchgeführt werden.The process according to the invention can most conveniently be carried out in the presence of an organic solvent be performed.
Beispiele der organischen Lösungsmittel, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden können, sind Dioxan und Diäthyläther.Examples of the organic solvents used to carry out the method according to the invention are dioxane and diethyl ether.
809 587/585809 587/585
Jedoch sind die bevorzugten organischen Lösungsmittel halogenierte Kohlenwasserstoffe beispielsweise halogensubstituierte Alkane, z. B. Methylendichlorid, Äthylendichlorid und Chloroform. Während die Lösungsmittelmenge zweckmäßigerweise bis ungefähr 200 Teile pro 100 Gewichtsteile epoxyhalogensubstituierten Alkane betragen kann, ist es bevorzugt, daß die Lösungsmittelmenge nicht größer als 100 Teile pro 100 Gewichtsteile epoxyhalogensubstituierten AlkanHowever, the preferred organic solvents are halogenated hydrocarbons, for example halogen-substituted ones Alkanes, e.g. B. methylene dichloride, ethylene dichloride and chloroform. While the amount of solvent suitably up to about 200 parts per 100 parts by weight of epoxyhalosubstituted Can be alkanes, it is preferred that the amount of solvent not greater than 100 parts per 100 parts by weight of epoxyhalosubstituted alkane
gewicht zwischen 1500 und 2500 hergestellt durch Umsetzen von Epichlorhydrin und Wasser in Gegenwart eines halogenierten Kohlenwasserstoffs in einer Menge von nicht mehr als 100 Gewichtsteile pro 5 100 Gewichtsteile Epichlorhydrin, wobei man in dem Verfahren Epichlorhydrin mit einer Mischung von Wasser, Fluorborsäure und nicht mehr als 500/o der Menge an halogeniertem Kohlenwasserstoff bei einer Reaktionstemperatur zwischen 50 und 7O0C zu einemweight between 1500 and 2500 produced by reacting epichlorohydrin and water in the presence of a halogenated hydrocarbon in an amount of not more than 100 parts by weight per 5 100 parts by weight of epichlorohydrin, in the process of epichlorohydrin with a mixture of water, fluoroboric acid and not more than 50 0 / o of the amount of halogenated hydrocarbon at a reaction temperature between 50 and 7O 0 C to one
ist, beispielsweise zwischen 30 und 50 Teile pro io Addukt von Epichlorhydrin und Wasser mit einem 100 Teile epoxyhalogensubstituierten Alkan. Gewichtsanstieg des Molekulargewichtes zwischen 203is, for example, between 30 and 50 parts per io adduct of epichlorohydrin and water with one 100 parts of epoxyhalosubstituted alkane. Weight increase in molecular weight between 203
Die Menge an Fluorborsäure kann zweckmäßiger- und 298 umsetzt, und dann das Addukt mit weiterem weise zwischen ungefähr 0,1 ungefähr 5°/o des ver- Epichlorhydrin bei einer Reaktionstemperatur zwischen einigten Gewichtes von Wasser und dem epoxy- 20 und 400C zu einem Addukt von Epichlorhydrin halogensubstituierten Alkan betragen. Ist das Polymer 15 und Wasser mit einem Gewichtsanstieg im Molekulardes epoxyhalogensubstituierten Alkans ein Polymer gewicht zwischen 750 und 1050 umsetzt, dann zu der von Epichlorhydrin mit einem Gewichtsanstieg an Reaktionsmischung den Rest des halogenierten Kohlen-Molekulargewicht von 750 bis 2250, so beträgt die Wasserstoffs gibt und dann mit weiterem Epichlor-Katalysatormenge vorzugsweise 0,1 bis 0,5 % des hydrin bei einer Reaktionstemperatur zwischen 20 und kombinierten Gewichtes von Wasser und Epichlor- 20 4O0C das Addukt mit einem Gewichtsanstieg an hydrin. Molekulargewicht zwischen 750 und 1050 umsetzt.The amount of fluoroboric acid can expediently and 298 are reacted, and then the adduct with more between about 0.1 about 5 ° / o of the comparable epichlorohydrin at a reaction temperature between agreed weight of water and the epoxy- 20 and 40 0 C to an adduct of epichlorohydrin halogen-substituted alkane. If the polymer 15 and water with a weight increase in the molecular weight of the epoxyhalogen-substituted alkane converts a polymer weight between 750 and 1050, then to that of epichlorohydrin with a weight increase in the reaction mixture the remainder of the halogenated carbon molecular weight of 750 to 2250, the hydrogen is and then with a further amount of epichlor catalyst, preferably 0.1 to 0.5% of the hydrin at a reaction temperature between 20 and combined weight of water and epichloro 20 40 0 C the adduct with an increase in weight of hydrin. Molecular weight between 750 and 1050 converts.
Nach der Polymerisation des epoxyhalogensubstituierten Alkans kann der Fluorborsäurekatalysator mit
konzentriertem wäßrigem Ammoniak oder mit einem
Alkalicarbonat oder -hydroxyd neutralisiert werden. 25
Vorzugsweise wird der Katalysator bei einer Reaktionstemperatur von 20 bis 400C mit nicht mehr als 2 Mol
Alkalicarbonat pro Mol Fluorborsäure neutralisiert.
Insbesondere wird der Katalysator bei einer Reaktionstemperatur von 20 bis 400C mit nicht mehr als 30 vorerhitzt wurde. Epichlorhydrin wird mit einer
1,5MoI, z.B. ungefähr 1,0MoI Alkalicarbonat pro solchen Geschwindigkeit zugegeben, daß die Reaktions-Mol
Fluorborsäure in Gegenwart von nicht mehr als temperatur bei 60° C gehalten wird. Wenn die Menge
0,2 % Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht des an zugegebenem Epichlorhydrin 3 Mol pro Mol
Polymeren, neutralisiert. Wasser entspricht, so wird die Zugabe an Epichlor-After the epoxyhalosubstituted alkane has polymerized, the fluoroboric acid catalyst can with
concentrated aqueous ammonia or with a
Alkali carbonate or hydroxide are neutralized. 25th
The catalyst is preferably used at a reaction temperature of from 20 to 40 ° C. with no more than 2 mol
Alkali carbonate neutralized per mole of fluoroboric acid.
In particular, the catalyst at a reaction temperature of 20 to 40 0 C and not more than 30 is preheated. Epichlorohydrin is added at a 1.5 mol, eg about 1.0 mol, alkali metal carbonate per rate such that the reaction mole of fluoroboric acid is maintained at 60 ° C in the presence of no more than temperature. When the amount of 0.2% water, based on the total weight of the added epichlorohydrin, neutralizes 3 moles per mole of polymer. Corresponds to water, the addition of epichloride
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren her- 35 hydrin abgebrochen. Die Reaktionsmischung wird gestellten Polymere von Epichlorhydrin enthalten 15 Minuten bei 6O0C gerührt. Es wird dann auf 30°C Endchlorhydringruppen. Die Polymere können zu den abgekühlt und der Rest an Epichlorhydrin zugegeben entsprechenden Glycidyläther nach jeglichen bekann- mit einer solchen Geschwindigkeit, daß die Reaktionsten und geeigneten Verfahren, beispielsweise Behandeln temperatur bei 30° C gehalten wird. Ist die Zugabe an des Polymers mit einem Überschuß, bezogen auf den 40 Epichlorhydrin beendet, so wird die Reaktions-Chlorhydringehalt von Alkalihydroxyd, umgewandelt mischung ungefähr 1 Stunde bei 30° C gerührt, um eine werden. vollständige Reaktion des Epichlorhydrins zu gewähr-The her- 35 hydrin terminated by the process according to the invention. The reaction mixture is made of epichlorohydrin polymers contain 15 minutes at 6O 0 C stirred. It is then terminated at 30 ° C. The polymers can be cooled and the remainder of epichlorohydrin added to the corresponding glycidyl ether according to any known method at such a rate that the reaction and suitable processes, for example treatment temperature, are kept at 30.degree. If the addition of the polymer with an excess, based on the 40 epichlorohydrin, is completed, the reaction chlorohydrin content of alkali hydroxide, converted to mixture, is stirred for about 1 hour at 30 ° C. to ensure a complete reaction of the epichlorohydrin
Besonders bevorzugte Polymere von Epichlorhydrin, leisten.Particularly preferred polymers of epichlorohydrin afford.
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt, Die Reaktionsmischung wird neutralisiert durchproduced by the process according to the invention, the reaction mixture is neutralized by
haben einen Gewichtsanstieg des Molekulargewichtes 45 Zugabe von Natriumcarbonat und Wasser und 1 bis von 750 bis 2500. Sie können z. B. zur Herstellung von 6 Stunden bei 3O0C gerührt. Die Reaktionsmischung Polyurethanen verwendet werden. wird filtriert und das Methylendichlorid durchhave a weight increase in molecular weight 45 addition of sodium carbonate and water and 1 to from 750 to 2500. You can e.g. B. stirred at 3O 0 C for 6 hours. The reaction mixture can be used with polyurethanes. is filtered and the methylene dichloride through
In einer bevorzugten Durchführungsform des vor- Erwärmen unter Vakuum bei 30° C entfernt,
liegenden Verfahrens werden Polymere des Epichlor- Die Beispiele werden in folgender Tabelle zusammen-In a preferred embodiment of the pre-heating under vacuum at 30 ° C removed,
The examples are summarized in the following table.
hydrins mit einem Gewichtsanstieg im Molekular- 50 gestellt.hydrins with an increase in weight in molecular 50.
Die vorliegende Erfindung wird durch folgende Beispiele erläutert:The present invention is illustrated by the following examples:
Epichlorhydrin wird langsam zu einer gerührten Mischung einer wäßrigen Lösung von Fluorborsäure und Methylendichlorid zugegeben, daß auf 60° CEpichlorohydrin slowly becomes a stirred mixture of an aqueous solution of fluoroboric acid and methylene dichloride added that to 60 ° C
ReaktionsteilnehmerRespondents
Wasser, Gewichtsteile Water, parts by weight
Epichlorhydrin, Gewichtsteile .. Fluorborsäure, Gewichtsprozent. Methylendichlorid, GewichtsteileEpichlorohydrin, parts by weight .. fluoroboric acid, percent by weight. Methylene dichloride, parts by weight
Reaktionszeit, Stunden Response time, hours
NeutralisationNeutralization
Natriumcarbonat, GewichtsteileSodium carbonate, parts by weight
Wasser, Gewichtsteile Water, parts by weight
Rührdauer, Stunde Stirring time, hour
Fußnote am Ende der Tabelle.Footnote at the end of the table.
I 273I 273
Fortsetzung der TabelleContinuation of the table
33
44th
955
nb1040
955
nb
1150
nb1170
1150
nb
1175
12501180
1175
1250
1600
nb1675
1600
nb
1770
16451725
1770
1645
2500
20552340
2500
2055
AnalysenergebnisseAnalysis results
Hydroxylzahl, Milligramm Hydroxyl number, milligrams
Kaliumhydroxyd je Gramm
Chlorhydringehalt, Milliäquivalent je Gramm
Molekulargewicht, berechnet ausPotassium hydroxide per gram
Chlorohydrin content, milliequivalents per gram
Molecular weight calculated from
Hydroxyzahl Hydroxyl number
Chlorhydringehalt Chlorohydrin content
Molekulargewicht Osmose Molecular weight osmosis
nb = nicht bestimmt.nb = not determined.
Claims (4)
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1076 651;
belgische Patentschrift Nr. 576 728.Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1076 651;
Belgian patent specification No. 576 728.
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GB314065A GB1047661A (en) | 1965-01-25 | 1965-01-25 | Process for the polymerization of epoxy-halo-substituted alkanes |
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