DE1285480B - Verfahren zur Herstellung von Tris-(hydroxyphenyl)-alkanen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Tris-(hydroxyphenyl)-alkanen

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DE1285480B DEI18493A DEI0018493A DE1285480B DE 1285480 B DE1285480 B DE 1285480B DE I18493 A DEI18493 A DE I18493A DE I0018493 A DEI0018493 A DE I0018493A DE 1285480 B DE1285480 B DE 1285480B
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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. ~
Tabelle
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
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.
Beispiel 2
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.
Tabelle
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.
Tabelle
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.
Beispiel 11
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%.
Beispiel 12
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)

Patentansprüche:
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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