DE1285480B - Verfahren zur Herstellung von Tris-(hydroxyphenyl)-alkanen - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von Tris-(hydroxyphenyl)-alkanen.
Gesättigte Aldehyde kondensieren bekanntlich mit Hydroxyphenylverbindungen, die eine freie o- oder
p-Stellung aufweisen, unter Bildung von Hydroxyphenylderivaten. Aus der deutschen Auslegeschrift
1061 791 ist es bekannt, Gemische von Phenylolen durch Umsetzung eines «,^-ungesättigten Aldehyds
mit einem einkernigen Phenol, welches eine reaktionsfähige Kernstelle enthält, in Gegenwart eines sauren
Katalysators herzustellen. Bei einem Molverhältnis von 1 Mol Aldehyd zu 3 oder 5 Mol Phenol, langsamer
Zugabe des Aldehyds zum Phenol und Vermeidung von Überhitzung erhalt man ein Gemisch aus Triphenylol,
Pentaphenylol und Heptaphenylol. Bei der Umsetzung eines Phenols mit zwei oder mehr reaktionsfähigen
Kernstellen mit der entsprechenden Menge des Aldehyds können nach den Angaben in der
genannten deutschen Auslegeschrift unter den vorgenannten Bedingungen jedoch nur hochmolekulare
Verbindungen erhalten werden.
Überraschenderweise wurde nun festgestellt, daß man ausschließlich Triphenylolverbindungen herstellen
kann, wenn man bestimmte Phenole als Ausgangsstoffe verwendet.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung von Tris-(hydroxyphenyl)-alkanen, welches
dadurch gekennzeichnet ist, daß man etwa 3 Mol eines 3 - Methyl - 6 - niedrigmolekularen - alkylphenols, beispielsweise
3,6-Dimethylphenol, S-Methyl-o-äthylphenol,
3-Methyl-6-tertiär-butylphenol oder 3-Methyl-6-(«,a,y,y-tetramethylbutyl)-phenol
mit 1 Mol eines «,/^ungesättigten aliphatischen Aldehyds, welcher
in seiner «-Stellung nicht substituiert ist, oder mit
Zimtaldehyd in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels und in Anwesenheit eines sauren
Kondensationsmittels bei erhöhter Temperatur kondensiert und aus der Reaktionsmischung das Tris-(hydroxyphenyl)-alkan
gewinnt.
Vorzugsweise wird die Umsetzung in Gegenwart von Methanol oder Essigsäure als Lösungsmittel
durchgeführt. ί
Die Gegenwart des Lösungsmittels ist wesentlich, und obwohl die Wirkungsweise des Lösungsmittels
nicht bekannt ist, wird angenommen, daß das Lösungsmittel die Bildung von harzartigen Produkten verhindert, welche andernfalls entstehen würden." Das
Lösungsmittel muß inert gegenüber den Reaktionsteilnehmern sein und kann beispielsweise aus Methanol
oder Eisessig bestehen. '
Es kann irgendein saures Kondensationsmittel angewandt werden, das geeignet ist, eine Kondensation
von Aldehyden mit Phenolen herbeizuführen, wie Zinkchlorid, starke, Schwefelsäure oder Fluorsulfοη-Λ, „
säure, wobei jedoch vorzugsweise ' starke 'Salzsäure
verwendet wird.
Die Umsetzung erfolgt bei erhöhten Temperaturen, beispielsweise bei der Rückflußtemperatur des Lösungsmittels.
Das Produkt kann in bekannter Weise gewonnen werden. Wenn jedoch das erhaltene Produkt fest ist,
wird es vorgezogen, ein Schleppmittel, vorzugsweise Toluol, zuzusetzen, und zwar dann, wenn die Reaktion
im wesentlichen vollständig ist, worauf die Mischung destilliert wird, bis im wesentlichen reines Toluol
abdestilliert. Schließlich wird der Rückstand gekühlt und das sich abscheidende feste Produkt gewonnen.
Der eingesetzte Aldehyd ist ein «,^-ungesättigter,
in α-Stellung nicht substituierter aliphatischer Aldehyd, beispielsweise Crotonaldehyd, Acrolein oder Zimtaldehyd.
Das bei der Umsetzung verwendete Phenol ist ein 3-Methyl-6~niedrigmolekular-alkylphenol, wie 3,6-Dimethylphenol,
3-Methyl-6-äthylphenol, 3-Methyl-6-tertiär-butylphenol
oder 3-Methyl-6-(«,a,y,y-tetramethylbutyl)-phenol,
das am Kern zwei freie reaktionsfähige Stellungen besitzt.
Die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen sind wertvolle Antioxydationsmittel, besonders für
hochmolekulare Kohlenwasserstoffe, wie natürlichen und synthetischen Kautschuk, und für Polyolefine,
besonders Polyäthylen und Polypropylen, und für Polyäthylenterephthalat. Sie sind besonders brauchbare
Antioxydationsmittel für Stoffe, deren Verfärbung unerwünscht ist, und sie sind in derartigen Stoffen in
geringen Mengen, besonders unter 1 Gewichtsprozent, wirksam. - '--
Die Erfindung ist in den folgenden Beispielen weiter
erläutert. » - · · 1 -i
Berspiel 1
70 g (1 Mol) Crotonaldehyd wurden im Verlauf von einer Stunde einer Mischung aus 492 g (3 Mol)
3-Methyl-6-tertiär-buiylphenol,~ 285 g Methanol und 195 ecm konzentrierter Salzsäure zugesetzt, die unter
Rückfluß kräftig gerührt wurde. Die Rückflußbehandlung wurde etwa 15 Minuten fortgesetzt, und
der feste Rückstand wurde dann- entfernt, mehrmals mit Wasser gewaschen und aus Toluol umkristallisiert.
Das umkristallisierte Produkt wurde in einer-Menge von 446 g erhalten, was einer 82%igen Ausbeute,
bezogen auf die angenommene Formel
C4H7[CeH2(CH)3(C4H9)(OH)]3
entsprach, und besaß einen Schmelzpunkt von 180 bis 182° C. Das Produkt wurde nochmal aus Petroläther
(Siedebereich 80 bis 1000C) umkristallisiert und
mehrere Stunden unter hohem Vakuum bei 1000C getrocknet. Es schmolz bei 188°C unter Zersetzung.
Duich Behandeln dieses Produktes mit Essigsäureanhydrid
und Natriumacetat und Umkristallisieren aus Äthylalkohol wurde ein Acetylderivat hergestellt.
Das umkristallisierte Derivat besaß, wie durch-Infrarptanaryse.
festgestellt ,wurde, Acetylgruppen, jedoch keine Hydroxylgruppen, und hatte einen Schmelzpunkt
von 1640C. Γ ""
Durch Behandeln der Tris-(hydroxyphenyl)-verbindung mit Benzoylchlorid in Pyridin wurde ein Benzoylderivat
ebenfalls Hergestellt. ~
Verbindung
Berechnet | H | Gefunden | H |
Gewichts | 9,7 | Gewichts | 9,9 |
prozent | 8,7 | prozent | 8,6 |
C | 7,5 | C | 7,6 |
81,6 | 81,3 | ||
77,0 | 77,1 | ||
81,3 | 81,2 |
Molgewicht
gefunden berechnet
gefunden berechnet
Äquivalentgewicht gefunden berechnet
Tris-(hydroxyphenyl)-Verbindung C37H49(OH)3
Acetylderivat C37H4fl(OCOCH3)3
Benzpat C37H49(OCOCeH6)3
673
670
231
223
In der vorstehenden Tabelle 1 sind die gefundenen und theoretischen Kohlenstoff- und Wasserstoffwerte und
die Molekular- und Äquivalentgewichte angegeben, welche zeigen, daß das Produkt der Formel C37H52O3
entspricht, wobei die Sauerstoffatome in Form von drei Hydroxylgruppen vorliegen.
35 ecm konzentrierte Salzsäure wurden langsam einer kräftig gerührten Mischung aus 164 g (1 Mol)
3-Methyl-6-tertiär-butylphenol und 23,3 g (0,3 Mol) Crotonaldehyd in 500 ecm Eisessig bei Raumtemperatur
zugesetzt. Nach 30 Minuten wurde der ausgefällte Feststoff abfiltriert, mehrmals mit Wasser gewaschen,
getrocknet und aus Toluol umkristallisiert. Das umkristallisierte Produkt wog 150 g und besaß einen
Schmelzpunkt von 180 bis 1820C.
Die folgenden Beispiele 3 bis 7 erläutern die Verwendung
verschiedener Kondensationsmittel, welche jeweils langsam einer Mischung aus 0,3 Mol Crotonaldehyd,
1 Mol 3-Methyl-6-tertiär-butylphenol und 95 g Methanol im Verlauf von etwa 30 Minuten unter
Rühren und Rückfluß zugesetzt wurden. Der sich abscheidende Feststoff wurde abfiltriert, mit Wasser
ίο gewaschen und, aus Toluol umkristallisiert, als weißer
Feststoff erhalten. Die Einzelheiten dieser Beispiele sind in Tabelle 2 zusammengestellt, wobei die Ausbeute
in Prozent auf das erwartete Trisprodukt der Formel C37H62O3 bezogen wird. Im Beispiel 6 wurde
die Reaktionsmischung mit Salzsäuregas gesättigt.
Kondensationsmittel | Menge | Ausbeute | 82% | 180 | bis | Produkt | C | Schmelzpunkt | |
Art | 35 ecm | 149 g | 72% | 180 | bis | C | Molgewicht 502 ± 50 (in Aceton) | ||
3 | konzentrierte Salzsäure | 7 ecm | 130 g | 69% | 180 | bis | 182° | C | Rohprodukt blaugrün getönt |
4 | konzentrierte Schwefelsäure | 10 g | 125 g | 71% | 180 | bis | 182° | C | blaues Rohprodukt |
5 | Fluorsulfonsäure | — | 128 g | 64% | 180 | bis | 182° | C | blaues Rohprodukt |
6 | Salzsäuregas | 14 g | 116 g | 182° | — | ||||
7 | Zinkchlorid | 182° | |||||||
Die folgenden Beispiele 8 bis 10 erläutern die Herstellung von Crotonaldehydkondensaten mit verschiedenen
Phenolen und geben ein bevorzugtes Verfahren zur Gewinnung des Produktes an. In jedem
Fall wurden 0,3 Mol Crotonaldehyd im Verlauf von 1 Stunde einer Mischung von 1 Mol des Phenols,
35 ecm konzentrierter Salzsäure und 95 g Methanol zugesetzt, die während der Zugabe unter Rückfluß
gerührt wurde. Dann wurden 400 ecm Toluol zugegeben und die Mischung destilliert, bis als Destillat
im wesentlichen reines Toluol erhalten wurde, was bei einer Kopftemperatur von 110° C der Fall war. Der
Rückstand wurde dann abgekühlt, und der dabei entstandene weiße kristalline Niederschlag wurde
filtriert. Einzelheiten der Beispiele 8 bis 10 sind in der folgenden Tabelle 3 zusammengestellt, wobei sich die
Ausbeute in Prozent auf die Formel für die erwartete Trisverbindung bezieht.
Beispiel | Phenol | F. (0Q | Ausbeute g I % |
47 47 84 |
Mol gewicht |
Gefunden C % |
H Vo |
Mol gewicht |
Berechnet C % |
H % |
8 9 10 |
3M6M 3M6E 3M6O |
210 bis 212 170 165 |
65 72 200 |
402±20 421 ±20 602±60 |
80,3 81,0 82,5 |
7,9 8,7 10,7 |
418 460 712 |
80,4 80,9 82,6 |
8,1 8,7 10,7 |
3M6M == 3,6-Dimethylphenol.
3M6E = S-Methyl-ö-äthylphenol.
3M6O = 3-Methyl-6-(«,«,y,y-tetramethylbutyl)-phenol.
Die folgenden Beispiele erläutern die Kondensation von verschiedenen Aldehyden mit 3-Methyl-6-tertiärbutylphenol.
30 g Zimtaldehyd wurden im Verlauf von 30 Minuten einer Mischung aus 82 g 3-Methyl-6-tertiär-butylphenol,
50 g Methanol und 21 g konzentrierter Salzsäure zugesetzt, welche unter Rückfluß gerührt wurde.
Nach erfolgtem Zusatz war die ganze Reaktionsmischung eine feste Masse, die mit Wasser gewaschen,
getrocknet und aus Xylol auskristallisiert wurde. Das Produkt besaß einen Schmelzpunkt von 260° C und
enthielt 83,5% Kohlenstoff und 8,9% Wasserstoff. Die berechneten Werte für die erwartete Verbindung
der Formel C42H54O3 sind C = 83,2 % und H = 8,9%.
Eine Mischung aus 82 g 3-Methyl-6-tertiär-butylphenol, 50 g Methanol und 21 g konzentrierter Salzsäure
wurden während des Zusatzes von 31 g Acrolein und dann noch eine weitere Stunde unter Rückfluß
gerührt. Nach dem Zusatz von Wasser bildete sich ein Sirup, der mit weiteren Mengen Wasser gewaschen
und schließlich unter Vakuum getrocknet wurde.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von Tris-(hydroxyphenyl)-alkanen, dadurch gekennzeichnet,
daß man etwa 3 Mol eines 3-Methyl-6-niedrigmolekularen-alkylphenols,
beispielsweise
3,6 - Dimethylphenol, 3 - Methyl - 6 - äthylphenol, 3-Methyl-6-tertiär-butylphenol oder 3-Methyl-6-(«,a,y,y-tetramethylbutyl)-phenol
mit 1 MoI eines α,/S-ungesättigten aliphatischen Aldehyds,
welcher in seiner «-Stellung nicht substituiert ist, oder mit Zimtaldehyd in Gegenwart eines inerten
organischen Lösungsmittels und in Anwesenheit eines sauren Kondensationsmittels bei erhöhter
Temperatur kondensiert und aus der Reaktionsmischung das Tris-(hydroxyphenyl)-alkan gewinnt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kondensation in Gegenwart
von Methanol oder Essigsäure als Lösungsmittel durchführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man der Reaktionsmischung
nach beendeter Kondensation Toluol zusetzt, aus der erhaltenen Mischung das bei der Kondensation
entstandene Wasser und das Lösungsmittel zusammen mit einem Teil des Toluols azeotrop
abdestilliert und aus der zurückbleibenden Lösung das Tris-(hydroxyphenyl)-alkan kristallisiert.
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