DE1495819A1 - Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen Poly-N-oxiden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen Poly-N-oxiden

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DE1495819A1
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Pieper Dr Gustav
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/06Oxidation

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  • Medicinal Chemistry (AREA)
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen Poly-N-oxiden Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung der N-Oxide von hochmolekularen Verbindungen, die Stickstoffatome als Glieder eines 5-oder 6-gliedrigen heterocyclischen Ringes enthalten.
  • Es ist bereits bekannt, Polyvinylpyridine in die entsprechenden N-Oxide zu iiberfuhren. Daru verwendet man als Oxydationsmittel Wasserstoffperoxid oder andere Perverbindungen und arbeitet in wasserfreiem Eisessig als Lösungsmittel bzw. unter Zusatz von Acetanhydrid oder Phthalsäureanhydrid. Die Anwesenheit von Wasser wird demnach bei diesen bekannten Verfahren als unerwünscht oder schädlich angesehen (vergl. Chemical Abstracts, Bd 47 (1953) Seite 2759d ; Klinische Wochenzeitschrift 1961, Jahrgang, Seiten 1183-1184).
  • Es wurde nun gefunden, daß man die N-Oxide von hochpolymeren Verbindungen, die Stickstoffatome als Glieder eines 5-oder 6-gliedrigen heterocyclischen Ringes enthalten, herstellen kann, wenn man diese Verbindungen bei Temperaturen von +O bis 150° C in Anwesenheit einer Säure in wäßriger Lcsung mit Wasserstoffperoxid oxydiert. Dabei wird die Säure in solchen Mengen zugesetzt, daß der pH der Lcsung unterhalb 6, 5 bleibt.
  • Unter hochmolekularen Verbindungen, die Stickstoffatome als Glieder eines 5-oder 6-gliedrigen heterocyclischen Ringes enthalten, werden Polymere von Verbindungen der allgemeinen Formel verstanden. In dieser Formel bedeutet A einen Pyridin-, Chinolin-, Pyrimidin-oder Pyrazolrest, der gegebenenfalls ein-oder mehrmals z. B. durch Alkyl-, Alkenyl-, Aryl-, Alkoxyreste oder Halogen substituiert sein kann und R Wasserstoff oder einen niederen Alkylrest.
  • Beispiele für geeignete Polymere dieser Art sind die Polymeren von 2-, 3-und 4-Vinylpyridin und dessen Alkyl-, Alkoxy-und Halogenderivaten, 2-und 4-Isopropenylpyridinen, Vinylchinolinen, 4-Vinylpy 2 idin, 1-Vinylpyrazol und dessen Hethylderivaten, 5-Isopropenylpyrazol und dessen idethylderivaten.
  • Vorzugsweise wird das Verfahren mit den Polymeren von Vinylpyridinverbindungen der allgemeinen Formel durchgeführt. In dieser Formel bedeuten R1 und R2 einzeln Wasserstoff, niedere Alkyl-, niedere Alkoxyreste oder Halogen, z. B. Chlor und zusammen-wenn sie benachbart sind-eine -CH=CH-CH=CH-Gruppe.
  • Solche Verbindungen sind z. B.2-,3-und4-Vinylpyridin,2-, 4-und 6-Vinylchinolin, 2-Vinyl-4-methylpyridin, 2-Vinyl-6-methylpyridin, 3-Vinyl-6-methylpyridin, 3-Vinyl-4-methylpyridin, 2-Vinyl-4, 6-dimethylpyridin, 2-Vinyl-6-äthylpyridin, sowie die entsprechenden methoxy-, alkoxy-und chlorsubstituierten Vinylpyridine und-chinoline.
  • Fiir das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Ausgangsverbindungen sind z. B. in den folgenden Patentschriften beschrieben : Belgische Patentschriften 592. 246, 606. 250, USA-Patentschriften 2. 862. 902, 2. 739. °4E, 3. 065. 978 und in der britischen Patentschrift 887. 365.
  • Der grcßte Teil der nach dem erfindungsgemäBen Verfahren erhaltenen Verbindungen ist neu.
  • Die erfindungsgemäße Verwendung von Wasser als Lcsungsmittel erspart erhebliche Mengen an organischen Lcsungsmitteln, deren Wiedergewinnung und mehrmalige Verwenuung schon bei dem zur Oxydation niedermolekularer N-Oxide bekanr. ten Verfahren wegen der Gefahr einer Anreicherung von Peroxyden erschwert ist. Bei der Oxydation von hochmolekularen Polymeren, die Stickstoffatome als Glieder eines heterocyclischen Ringes enthalten, kann man zudem nur in verdünnten Lesungen arbeiten, sa bei einer Konzentration eberhalb etwa C % die Viskositä t der lösung so groG wird, daß eine gleichmäBige Wärmeführung im Reaktionsgut nicht mehr gewährleistet ist. Man müßte also bei der Durchführung des Verfahrens im oganischen Lösungsmittel sehr erhebliche Lösungsmittelmengen aufarbeiten.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens lest man das Ausgangspolymerisat unter Zusatz eines geringen Säureüberschusses, etwa 1, 1 bis 1, 5 Äquivalente Säure auf 1 g Atom Stickstoff im Polymerisat, in Wasser zu einer 10 bis 20 %igen Lösung auf und stellt gegebenenfalls durch Zusatz weiterer Säure den PH auf einen Wert unterhalb 6, 5, vorteilhaft zwischen 6, 0 und 1, O ein. Man kann dabei Mineralsäuren, wie z. B. Schwefelsäure oder Phosphorsaure oder auch Carbonsäuren, wie Eisessig, sowie alle anderen Säuren verwenden, die unter den Bedingungen der Oxydation beständig sind. Das Wasserstoffperoxid wird zweckmäßig in Form der handelsüblichen 30 « igen Lösung nach dem Anheizen auf die Reaktionstemperatur langsam zugegeben. Man kann aber auch Wasserstoffperoxidlosungen anderer Konzentration verwenden, und ebenso ist es mcglich, die Zugabe auf die ganze Reaktionszeit zu verteilen.
  • Man benötigt etwa 1, 1 bis 1, 5 Mol Wasserstoffperoxyd auf jedes Grammatom Stickstoff im Polymerisat.
  • Die Reaktion wird im allgemeinen bei Temperaturen von etwa +30 bis +150° C durchgeführt. Die Reaktion kann bei Temperaturen unterhalb 100° C im offenen Gefäß, oberhalb 100° C im Druckgefäß durchgeführt werden. Unterhalb 50° C verläuft sie im allgemeinen nur langsam und oberhalb 120° C ist in zunehmendem Maße mit einer Zersetzung des Reaktionsproduktes unter Braunfärbung zu rechnen.
  • Das erhaltene N-Oxid kann aus der sauren Lösung durch Zugabe von Natronlauge oder von neutralen Salzen wie Kochsalz oder Ammonsulfat gefällt und durch Umfällungen, beispielsweise durch Fällung der Lösung in Alkohol mit Schwefelsäure oder Uberchlorsäure weiter gereinigt werden. Wenn die Oxydation in schwefelsaurer Iösung durchgeführt wurde, kann man die Säure auch durch Zugabe von Bariumhydroxyd grcl3tenteils ausfällen und nach Zerstörung des Wasserstoffperoxids durch Filtration über einen Anionenaustauscher direkt zu einer salzfreien Lösung der freien Base des N-Oxids gelangen.
  • Die Verfahrensprodukte der Erfindung sollen als Heilmittel für Silikose Anwendung finden.
  • Beispiel 1 40 g Polyvinylpyridin werden in 200 ccm Wasser unter Zusatz von 60 g Eisessig heiß gelost. Man läßt bei 70° C unter Rühren 50 ccm 30 %iges Wasserstoffperoxid innerhalb 10 Minuten zutropfen und gibt nach 2 Stunden weitere 25 ccm Wasserstoffperoxid zu. Nach insgesamt 5 Stunden bei 70° C ist eine herausgenommene Probe in verdünntem Ammoniak klar lcslich. Das Polyvinylpyridin-N-oxid wird durch Eingießen der Lcsung in einen Überschuß kalter verdünnter Natronlauge gefEllt, nach dem Auflösen in Wasser nochmals durch Zugabe von Natronlauge gefällt, in der Zentrifuge abgetrennt und die erhaltene Paste unter Zusatz von Salzsäure zur Neutralisation in Wasser gelest. Man erhält etwa 350 g einer 10 igen Lösung, deren Viskosität [#] gemessen in 0, 9 %iger Kochsalzlösung bei 25° C 0, 7 beträgt.
  • Beispiel 2 40 g Polyvinylpyridin werden in 250 ccm Wasser unter Zusatz von soviel Schwefelsäure, daß ein pH von 3 erreicht wird, gelöst.
  • Manropft bei 100° C unter Rühren 75 ccm 30 %iges Wasserstoffperoxid zu und hält dann 20 Stunden bei 100° C. Eine herausgenommene Probe ist dann beim Verdünnen mit Ammoniak klar lotslich. Die Lösung wird durch Zugabe von Barytwasser auf einen pH von 6, 5 eingestellt, filtriert und das überschüssige Wasserstoffperoxid durch Einlegen eines Platinbleches katalytisch zersetzt. Nach der Filtration tuber einen Anionenaustauscher erhält man das Polyvinylpyridin-N-oxid in Form einer 10 % igen wäßrigen Lösung.
  • = 4, 05, gemessen in 0, 9 % iger Kochsalzlösung bei 25° C.
  • Ausbeute : etwa 25 g Festsubstanz.
  • Ersetzt man unter sonst gleichen Bedingungen die Schwefelsäure durch Phoephoreäure, so kann man nach der in Beispiel 1 beschriebenen Aufarbeitung eine Lösung von Polyvinylpyridin-N-oxid mit ähnlichen Eigenschaften erhalten.
  • Beispiel 3 40 g Polyvinylpyridin werden wie in Beispiel 2 in verdünnter Schwefelsäure unter Einstellung eines pH-Wertes von 3 gelöst und 75 ccm Wasserstoffperoxyd zugesetzt. Die Lcsung wird im Bombenrohr 5 Stunden auf 20 C erhitzt. Nach der in Beispiel 2 beschriebenen Aufarbeitung erhält man eine Lösung von Polyvinylpyridin-N-oxid mit 10 % Trockenmasse und. [#] = 0,94, gemessen in 0, 9 % iger Kochsalzlösung bei 25° C. Die Austeute liegt bei 30 g Festsubstanz.
  • Beispiel 4 10 g Poly-4-vinylpyridin werden in 100 ccm Wasser unter Zusatz von 10 ccm Eisessig gelât und die Lösung bei 70° C mit 15 ccm 30 % igem Wasserstoffsuperoxid versetzt. Nach fünfstündigem Erhitzen auf 70° C ist die Oxydation beendet und eine herausgenommene Probe klar in 3 « igem Ammoniakwasser löslich. Man entfernt anorganische und niedermolekulare Bestandteile durch A8-standige Dialyse gegen Leitungswasser und erhält 250 ccm einer etwa 2 % igen Lösung von hochmolekularem Poly-4-vinylpyridin-N-oxid. Man kann diese Lösung direkt verwenden, oder das Poly-4-vinylpyridin-N-oxid zum Beispiel durch Fällen mit Natronlauge oder Aceton isolieren.
  • Beispiel 5 Oxydiert man 10 g Poly- (6-methyl-2-vinylpyridin) nach dem in Beispiel 4 angegebenen Verfahren, so erhilt man nach 20-stündigem Erhitzen auf 70° C und anschlieBender Dialyse 280 ccm einer 2 %igen Lösung des Poly- (6-methyl-2-vinylpyridin-N-oxids).
  • Der Staudinger-Index fUr die Viskosität der Lösung liegt bei [#] = 0, 4.

Claims (1)

  1. Patentanspruch Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen Polyvinylpyridinen oder Polyvinylchinolinen, dadurch gekennzeichnet, daB gegebenenfalls durch niedere Alkyl-und Alkoxyreste oder Halogen substituierte Polyvinylpyridine oder-chinoline in wäßriger Lösung bei Temperaturen von 30-150° C. und pH-Werten unterhalb 6, 5 in Gegenwart von 1, 1-1, 5 Aquivalenten, bezogen auf 1 Grammatom Stickstoff im Polymeren, einer unter den Versuchebedingungen nicht oxydierbaren Carbon-oder Mineralsäure mit Wasserstoffperoxid oxydiert werden.
DE19641495819 1964-07-08 1964-07-08 Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen Poly-N-oxiden Pending DE1495819A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2040618A1 (de) * 1969-08-19 1971-03-04 Rohm & Haas Harze mit tertiaeren Aminoxidgruppen
WO1994020549A1 (de) * 1993-03-03 1994-09-15 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung von polyvinylpyridin-n-oxiden

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2040618A1 (de) * 1969-08-19 1971-03-04 Rohm & Haas Harze mit tertiaeren Aminoxidgruppen
FR2058906A5 (de) * 1969-08-19 1971-05-28 Rohm & Haas
WO1994020549A1 (de) * 1993-03-03 1994-09-15 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung von polyvinylpyridin-n-oxiden

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