DE1543271B2 - N-hydroxycarboxymethylamide aethylenisch ungesaettigter carbonsaeuren und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
N-hydroxycarboxymethylamide aethylenisch ungesaettigter carbonsaeuren und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
15
20
HOOC—HC
ι ■
OH
in der R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet.
2. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man ein äthylenisch ungesättigtes Carbonsäureamid der Formel
H R
\ I
N-CO-C=CH2 H
in der R die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung hat, mit Glyoxylsäure in Anwesenheit von Hydrochinon
oder Hydrochinonmonomethyläther als Anti-Oxydationsmittel bei einem pH-Wert von 7 bis 9
an sich bekannter Weise kondensiert.
in
Die Erfindung betrifft N-Hydroxycarboxymethylamide äthylenisch ungesättigter Carbonsäuren und ein
Verfahren zu ihrer Herstellung.
Ziel der Erfindung sind Verbindungen, die zum Ausrüsten von Papier und Textilien, zur Herstellung von
Herbiziden, bei chemischen Synthesen sowie bei der Erzeugung von Hochpolymeren als Vernetzungsmittel
oder als Comonomere bei der Mischpolymerisation verwendet werden können.
Aus der US-PS 30 79 4.34 ist ein Verfahren zur Herstellung von ungesättigten N-alkoxymethylsubstituierten
Amiden bekannt, die als Comonomere zur Herstellung von hitzehärtbaren Polymerisaten verwendet
werden können. Nach diesem Stand der Technik erhält man diese ungesättigten N-alkoxymethylsubstituierten
Amide durch Umsetzen eines ungesättigten Amids mit Formaldehyd und einem Alkanol unter
sauren Bedingungen und in Gegenwart eines Polymerisationsinhibitors.
Gegenstand der Erfindung sind nunmehr N-Hydroxycarboxymethylamide äthylenisch ungesättigter Carbonsäuren
der Formel
35
40
45
50
55
R ^N-CO-C=CH,
HOOC-
OH
60
65 Ein Beispiel für eine besonders bevorzugte Verbindung der Erfindung ist das N-Hydroxycarboxymethylacrylamid
der Formel
in der R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet.
N-CO-CH=CH,
IO OH
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung der oben definierten N-Hydroxycarboxymethylamide
äthylenisch ungesättigter Carbonsäuren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein
äthylenisch ungesättigtes Carbonsäureamid der Formel
N-CO-C=CH,
in der R die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung hat, mit Glyoxylsäure in Anwesenheit von Hydrochinon
oder Hydrochinonmonomethyläther als Antioxydationsmittel bei einem pH-Wert von 7 bis 9 in an sich
bekannter Weise kondensiert.
Insbesondere können die Amide hergestellt werden, indem man Acrylamid oder Methacrylamid mit
Glyoxylsäure in einem Verhältnis von einem Mol Amid zu einem MoI Glyoxylsäure umsetzt. Beispielsweise
erhält man durch Umsetzen von Acrylamid mit Glyoxylsäure N-Hydroxycarboxymethyl-acrylamid.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen kann man Glyoxylsäure in einer beliebigen
handelsüblichen Form verwenden, wobei es sich als vorteilhaft erweist, sie in sehr reiner Form zu benutzen,
beispielsweise als 80%ige kristallisierte Glyoxylsäure.
Zur Durchführung des Verfahrens löst man die Glyoxylsäure und Acrylamid oder Methacrylamid
vorzugsweise im stöchiometrischen Verhältnis in Wasser iind gibt eine geringe Menge Hydrochinon oder
Hydrochinonmonomethyläther als Antioxidationsmittel in der Größenordnung von 1 Gewichtsprozent, bezogen
auf das Acrylamid oder Methacrylamid, zu.
Die erhaltene Lösung wird auf einen pH-Wert von 7 bis 9, vorzugsweise 7,5 bis 8, eingestellt und dann bei
niedriger Temperatur, vorzugsweise bei etwa 40 bis 45°C, gerührt, bis die Umsetzung beendet ist.
Das erhaltene Kondensationsprodukt, also das N-Hydroxycarboxymethylamid der äthylenisch ungesättigten
Carbonsäure, kann ohne Isolierung aus dem Reaktionsmedium direkt für zahlreiche Zwecke verwendet
werden, beispielsweise für die Herstellung von Herbiziden.
Man kann das primäre Reaktionsprodukt auch mit Hilfe üblicher Methoden in festem Zustand isolieren und
dann das so erhaltene N-Hydroxycarboxymethylamid der äthylenisch ungesättigten Carbonsäure beispielsweise
als feste Verbindung für Herbizidgemische oder als Zwischenprodukt für chemische Synthesen benutzen.
Der weiteren Erläuterung der Erfindung dienen das folgende Beispiel und der Vergleichsversuch.
Beispiel
N-Hydroxycarboxymethyl-acrylamid
N-Hydroxycarboxymethyl-acrylamid
In einem mit einem Rührer versehenen Reaktionsgefäß löst man 280 Gewichtsteile Natriumcarbonat in 400
Gewichtsteilen Wasser und setzt dann in kleinen Portionen 370 Gewichtsteile (4 Mol) 80gewichtsprozentige
Glyoxylsäure zu. Dann gibt man 3 Gewichtsteile Hydrochinonmonomethyläther und 291,5 Gewichtsteile
(4 Mol) 98gewichtsprozentiges Acrylamid zu. Der pH-Wert beträgt nun etwa 8,5.
Man erwärmt das Gemisch 5 Stunden auf 40 bis 45°C, säuert dann mit 535 Gewichtsteilen konzentrierter
Salpetersäure (Dichte = 1,19 g/cm3) an und läßt in der Kälte (-8° C) stehen.
Nach etwa 15 Stunden stellt man eine reichliche Kristallabscheidung fest. Man filtriert ab und trocknet,
wobei 424 Gewichtsteile Reinprodukt anfallen. Durch Aufkonzentrieren des Filtrats erhält man weitere 76
Gewichtsteile, so daß insgesamt 500 Gewichtsteile des reinen Produkts erhält.
Entsprechend den Analysen entspricht das erhaltene reine Produkt genau der Formel für das mit einem
Molekül Wasser kristallisierte N-Hydroxycarboxymethyl-acrylamid
/CH2=CH-CO—NH-CH-COOH · H2O\
I OH j
I OH j
Es wurden folgende Analysenwerte ermittelt:
Gefunden Berechnet
Stickstoffgehalt 8,8% 8,6%
Anzahl der Doppelbindungen
auf 100 g 0,61 0,613
Anzahl der COOH-Funktionen
auf 100 g 0,60 0,613
Fortschrittes werden Vergleichsversuche durchgeführt, die die überlegene Wirkung der mit den erfindungsgemäßen
Monomeren gebildeten Mischpolymerisate verdeutlichen.
Man bewirkt eine Emulsions-Mischpolymerisation der im folgenden angegebenen Monomeren, wozu man
eine klassische Mischung von oberflächenaktiven Verbindungen einsetzt.
Zur Herstellung eines herkömmlichen Mischpolyme-ο
risats A verwendet man die folgenden Bestandteile:
81 Gewichtsteile Äthylacrylat,
10 Gewichtsteile Methylmethacrylat,
5 Gewichtsteile Äthylenglykolmethacrylat und
4 Gewichtsteile Acrylsäure.
10 Gewichtsteile Methylmethacrylat,
5 Gewichtsteile Äthylenglykolmethacrylat und
4 Gewichtsteile Acrylsäure.
Für die Herstellung des Mischpolymerisats unter Verwendung des erfindungsgemäßen Monomeren verwendet
man die gleiche Monomerenmischung, mit dem Unterschied, daß die Acrylsäure durch die gleiche
Gewichtsmenge N-Hydroxycarboxymethyl-acrylamid ersetzt wird.
Aus diesen Mischpolymerisaten bereitet man Folien mit einer Dicke von 100 μίτι, die während 10 Minuten bei
150° C an der Luft getrocknet werden. Dann schneidet man aus diesen Folien Scheiben mit einem Durchmesser
von 50 mm aus und taucht diese in kaltes Trichloräthylen ein. Nach Ablauf von einer Stunde wird der
Durchmesser der Scheiben bestimmt und die prozentua-Ie Zunahme des Durchmessers, bezogen auf den
ursprünglichen Durchmesser, ermittelt. Der hierbei erhaltene Wert ist als Quellung in Prozent angegeben.
35
40
Der Schmelzpunkt des Produktes beträgt 95° C. Es ist löslich in Wasser, Alkohol und in Aceton bei 40° C,
unlöslich in chlorierten und unpolaren Lösungsmitteln, wenig löslich in den monomeren Acrylestern.
Das Produkt ist recht wertvoll, denn es läßt sich mit
anderen Monomeren copolymerisieren, wobei es Säurefunktionen in der ursprünglichen Form auf das
Copolymere überträgt.
Außerdem kann das Produkt in Form des Salzes oder der freien Säure Herbiziden beigemischt werden und
übt in den Gemischen einen merklichen Einfluß aus.
Vergleichsversuch
Zur Verdeutlichung des mit der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik erzielbaren technischen
Mischpolymerisat A
Mischpolymerisat B (erfindungsgemäß)
Quellung (%) 130
110
Es ist aus den obigen Werten festzustellen, daß das Mischpolymerisat B, das das erfindungsgemäße N-Hydroxycarboxymethyl-acrylamid
enthält, weniger stark quillt als das die Acrylsäure enthaltende. Dieses überlegene Verhalten ist um so deutlicher, als das
Mischpolymerisat B wegen der Anwendung gleicher Gewichtsmengen und des unterschiedlichen Molekulargewichts
(Acrylsäure = 72, N-Hydroxycarboxymethylacrylamid=145) auf molarer Basis nur etwa die Hälfte
des wirksamen Monomeren enthält als das Vergleichsmischpolymerisat A.
Somit ist festzustellen, daß das erfindungsgemäße N-Hydroxycarboxymethyl-acrylamid ein wesentlich
besseres und vorteilhafteres Vernetzungsmittel in Alkohol-Gruppen aufweisenden Mischpolymerisaten
darstellt als die herkömmliche Acrylsäure.
Claims (1)
1. N-Hydroxycarboxymethylamide äthylenisch ungesättigter Carbonsäuren der Formel
H R
\ I
N-CO-C=CH,
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