DE1668662C3 - Verfahren zum Alkylieren von Adamantankohlenwasserstoffen - Google Patents
Verfahren zum Alkylieren von AdamantankohlenwasserstoffenInfo
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Description
Das erfindu igsgemäße Verfahren betrifft das Alkylieren
von Adamantan-Kohlenwasserstoffen, wie vorstehend beansprucht.
Das Alkylie.rungsprodukt hat gegenüber dem Stammkohlenwasserstoff einen oder mehrere zusätzliche
gesättigte Kohlenwasserstoffsubstituenten, wobei sich die Si'bstituenten an dem Adamantankern in Brückenkopfstellungen
befinden.
Die käfigförmige Struktur des Adamantankerns ist
auf verschiedene Weise dargestellt worden. Die folgende Formel ist ein Beispiel hiervon
40
45
50
Man kann daraus entnehmen, daß Adamantan aus 3 f,o kondensierten Cyclohexanringen besteht, die so angeordnet
sind, daü 4 Brückenkohlensloffatome vorhanden sind, die einander äquivalent sind.
Die Herstellung von methyl- und/oder äthylsubstituierten Adamantanen durch Isomerisierung von tricycli- (,<,
sehen Naphthenen mit Hilfe von Aluminiumhalogenid oder einem HF-BFs-Katalysator wurde in folgenden
31 28 35b sowie 32 75 700; Tetrahedron Letters Nr. 9, Seiten 305-309 (1961); Journal of the American
Chemical Society, Band 86, Seiten 5365-5367 (1964). Die Isomerisierungsprodukte können die Methyl-
und/oder Äthylgruppen am Adamantankern in Brükkeiükopf-
oder Nicht-Brückenkopfstellungen oder in beiden Stellungen tragen; eine vollständige Isomerisierung
begünstigt die Substitution an Brückenkopfstellungen. Beispiele für Alkyladamantane, die durch eine
solche Isomerisierung erhalten werden können, sind Methyladamantane, Dimethyladamantane, Äthyladamantane,
Methyläthyladamantane, Dimethyläthyladamantane und Trimethyladamantane.
Die Herstellung von Adamantankohlenwasserstoffen mit höheren Alkylgruppen ist von Spengler et al. in
Erdöl und Kohle — Erdgas-Petrochemie, Band 15, Seiten 702-707 (1962) beschrieben worden. Diese
Autoren bedienten sich einer Wurtzschen Synthese, bei der 1-Brom-adamantan mit Alkalialkylen zur Umsetzung
gebracht wird, um den Bromsubstituenten gegen die Alkylgruppe auszutauschen. Auf diese Weise konnte
l-n-Butyladamantan und 1-n-Hexyladamantan hergestellt
werden.
Vor kurzem haben H ο e k et al, Recueil 85 (1966), S.
1045—1053 einen anderen Weg für die Herstellung von butylsubstituiertem Adamantan angegeben. Diese Autoren
weisen darauf hin, daß der am nächsten liegende Weg der Umsetzung von 1-Bromadamantan mit
Magnesium durch eine Grignard-Reaktion sich nicht als geeignet erwiesen hat, weil man 1,1-Diadamantyl
anstelle des gewünschten Adamantyl-Grignarc-Reagenz erhielt, das in ein Alkyladamantan umgewandelt
werden könnte. Infolgedessen hat man einen anderen wesentlich komplizierteren Weg beschritten, bei dem
Bromadamantan mit Thiophen unter Verwendung von SnCU als Katalysator in Gegenwart von überschüssigem
Thiophen als Lösungsmittel umgesetzt wurde, wobei man Adamantylthiophen erhielt; dann wurde das
Adamantylthiophen hydriert, um butylsubstituierte Adamantane zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung stellt ein einfaches Verfahren zum Anfügen von einer oder mehreren
Alkyl- oder Cycloalkylgruppen an Adamantan oder an höhere Adamantankohlenwasserstoffe dar, die eine
oder mehrere gesättigte Kohlenwasserstoffgruppen am Adamantankern tragen und wenigstens ein nichtsubstituiertes
Brückenkopf-Kohlenstoffatom haben. Bei dem Verfahren wird der Adamantankohlenwasserstoff mit
Hilfe eines aliphatischen oder cycioaliphatischen Olefins oder nach einer anderen Ausführungsform mit Hilfe
eines aliphatischen oder cycloaliphatischen Alkohols unter Verwendung von konzentrierter Schwefelsäure
als Katalysator alkyliert. Je nach der Anzahl der nichtsubstituierten Brückenkopfstellungen die im Ausgangskohlenwasserstoff
zur Verfügung stehen, können 1 —4 gesättigte Kohlenwasserstoffsubstituenten addiert
werden. Der addierte Substituent kann vom Äthyl bis zu etwa einer Cjo-Gruppe reichen. Die alkylierende
Gruppe oder Gruppen können Alkyl oder Cycloalkyl sein.
Das vorliegende Verfahren läßt somit die I lerstellung sehr verschiedenartiger Alkyladamantane für verschiedenartige
Verwendungszwecke zu. Insbesondere lassen sich Grundchemikalien für die Herstellung von Polymeren,
Spezialschmiermitteln, pharmazeutischen Produkten und Pestiziden herstellen.
Die Reaktion bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
k»r„k.;„l,„„.
fr.!r.
s-t >a r*<V0Ctollt
Beispiel die Alkylierung von 1,3-Dimethyladamantan
(im folgenden DMA bezeichnet) mit 1-Butanol betrachtet
(der Einfachheit halber sind nicht reagierende Wasserstoffatome weggelassen worden):
C+C—C—C—C—OH
(D
H,O
(geringes Produkt)
Aus Gleichung I kann man entnehmen, daß eines oder beide Brückenkopfwasserstoffatome durch eine C4-Alkylgruppe
ersetzt werden, die von dem Alkylierungsmittel stammt, um das alkylierte Produkt zu erhalten.
Bemerkenswert ist, daß ein nicht verzweigtes Butanol verwendet wurde und dennoch die sich davon
ableitenden Alkylsubstituenten verzweigt sind. Es werden sowohl Isobutyl-DMA als auch s.-Butyl-DMA
erhalten, wobei ersteres das Hauptprodukt darstellt. Überraschenderweise wird im wesentlichen kein n-Butyl-DMA
gebildet.
Wenn man bei der obigen Reaktion anstelle von I-Butanol s.-Butylalkohol verwendet, gelangt man im
wesentlichen zu dem gleichen Ergebnis. Die Verwendung von t.-Butylalkohol gibt im wesentlichen die
gleichen Produkte mit den gleichen Anteilen, soweit es die Zusammensetzung des direkten Alkylierungsprodukts
betrifft. Bei dem tertiären Alkohol entstehen jedoch im allgemeinen mehr Nebenreaktionen (z. B.
Disproportionierung und Alkylierungen), so daß die Ausbeute des direkten Alkylierungsprodukts geringer
ist, als wenn man normalen oder sekundären Butylalkohol als Alkylierungsmittel verwendet.
Buten-1 oder Buten-2 anstelle von I-Butanol ergeben
bei der obigen Reaktion im wesentlichen die gleichen Ergebnisse mit der Abweichung, daß sich kein Wasser
bildet. Isobuten wirkt ähnlich wie t.-Bulylalkohol; man
erhält die gleichen beiden Alkylierungsprodukte, doch laufen auch einige Nebenreaktionen ab, wie Dimerisierung
und Disproportionierung, so daß man eine geringere Ausbeute des direkten Alkylierungsprodukts
erhält.
Wenn höhere aliphatische Alkohole oder Olefine
laufen auch analoge Reaktionen ab; die entstandenen Alkylsubstituenten, die sich an dem Adamantankern
befinden, sind unvermeidlich verzweigt, selbst wenn das ursprüngliche Alkylierungsmittel nicht verzweigt war.
jedoch steigt die Anzahl der Kohlenstoffatome in dem Alkylierungsmittel, wobei das Alkylierungsprodukt
komplexer wird, da die Anzahl der möglichen Isomeren zunimmt. Wie im Falle von Ct-Alkoholen ergeben
höhere aliphatische Alkohole, die primär oder sekundär sind, nicht allzuviele Nebenreaktionen. Andererseits
neigen tertiäre Alkohole zu sehr weitgehenden Nebenreaktionen, die zu schlechten Ausbeuten der
gewünschten Alkylierungsprodukte führen und infolgedessen ganz allgemein nicht zu bevorzugen sind. In
ähnlicher Weise haben auch verzweigte Olefine, endständig oder in der Kette verzweigt, die Neigung
beträchtliche Nebenreaktionen zu bilden; sie werden deshalb ebenfalls nicht bevorzugt. Nicht verzweigte
Olefine, endständig oder in der Kette nicht verzweigt, alkylieren ganz allgemein wirksamer als verzweigte
Olefine; sie geben infolgedessen höhere Ausbeuten der erwünschten alkylierten Adamantanprodukte.
Es wird daher bevorzugt, nicht verzweigte Monoolefine und nicht verzweigte Monoalkohole dieses
C-Zahlbereichs als Alkylierungsmittel zu verwenden.
Für die vorliegende Alkylierungsreaktion ist es charakteristisch, daß jedes C4- oder höhere Alkylierungsmittel
nur verzweigte Substituenten am Adamantankern erzeugt. Andererseits haben Alkylsubstituenten
aus Alkylierungsmitteln mit weniger als 4 Kohlenstoffatomen (d. h. Äthylen, Äthanol, Propylen, n-Propanol
und Isopropanol) überhaupt keine Verzweigungen. Dies wird durch die Gleichungen II und III erläutert, die die
Reaktion von DMA mit Isopropanol bzw. Propylen darstellen:
C+C —C-OH
C—C—C
(II)
(H2SO4)
C+ H2O
C+C—C=C
C—C—C
(III)
(H2SO4)
Diese Gleichungen zeigen, daß das einzige Monoalkylierungsprodukt,
da'; bei einem Cj-Alkylierungsmittel
erhalten wird, das n-Propylderivat, d.h. l-n-Propyl-3,5
DMA ist, wobei die Alkylierung nur an einer υΓ'ιΐ0η£ΓιηΟρι StCituM^ StuttiinuCt.
Wenn man eine cycloaliphatische Gruppe an einer Brückenkopfstellung des Adamantankerns einführen
will, können cycloaliphatische Olefne oder Alkohole verwendet werden. Die Gleichung IV zeigt ein Beispiel
für die Alkylierung von DMA mit Cyclopentanon
(IV)
(H2SOJ
Cycloolefine aJkyüeren in analoger Weise, natürlich
mit der Ausnahme, daß sich kein Wasser bildet. Für die meisten cyclischen Alkyäierungsmittel läuft die Alkylierungsreaktion
mit wenig Komplikationen durch Nebenreaktionen ab. Im Falle von cyclischen Ο,-Olefinen oder
Alkoholen wie Cyclohexen, Methylcyclopenten, Dimethylcyclobuten
und den analogen cyclischen Q-Alkoholen,
besteht die Neigung zu beträchtlichen Nebenreaktionen infolge Dimerisierung des Alkylierungsmittels
mit der Folge, daß allgemein geringere Ausbeuten des direkten Alkylierungsproduktes erhalten werden.
Die obigen Gleichungen erläutern die Herstellung lediglich von Monoalkylierungsprodukten. Man kann
jedoch auch mehr als einen Alkylierungssubstituenten einführen, vorausgesetzt, daß die erforderliche Anzahl
an nichtsubstituierten Brückenkopfstellungen in dem Ausgangs-Adamantankohlenwasserstoff zur Verfugung
steht. Tatsächlich kann die Ausgangsverbindung mit so vielen Alkyl- oder Cycloalkylgruppen alkyliert werden,
als Brücker.kopfstellungen vorhanden sind, obwohl die Alkylierungsreaktion weniger leicht verläuft wenn
Alkylierungsgruppen addiert werden. Deshalb können an Adamantan durch Alkylierung 1 bis 4 Substituenten
angefügt werden: An 1-Methyladamantan 1 bis 3; an 2-Methyladamantan 1 bis 4; an 1,3-DMA 1 bis 2; an die
verschiedenen DMA-Verbindungen, in denen sich Methyl an einer Brückenkopfstellung und an einer
Nicht-Brückenkopfstellung befindet 1 bis 3; an 2,4-DMA oder anderen vollständig nicht in Brückenkopfstellungen
substituierten Adamantanen 1 bis 4.
Wenn der Ausgangs-Adamantankohlenwasserstoff 1 oder mehrere nicht substituierte Brückenkopfstellungen
besitzt und das Alkylierungsmittel nicht cyclisch ist, bildet sich im allgemeinen eine erhebliche Menge eines
Produkts das 2 Adamantankerne besitzt. Beispielsweise wird bei der Alkylierung von DMA mit Propylen
n-Propanol oder Isopropanol eine kleine Menge eines Produkts erhalten, das eine oder beide der folgenden
Strukturen hat:
C—C—C
c—c-a
I- C
In gleicher Weise wird mit einem aliphatischen Q-Alkylierungsmittel ein homologes Produkt erhalten,
von dem der größere Teil die folgende Struktur zu besitzen scheint:
Isomere, bei denen sich zwischen den Kernen eine Trimethylenbrücke und eine Methylgruppe befindet,
is können ebenfalls in kleinen Mengen erhalten werden.
Analoge Homologe werden in kleineren Mengen gebildet, wenn höhere aliphatische Alkylierungsmittel
verwendet werden. Wenn der Ausgangs-Adamantankohlenwasserstoff nur eine nicht substituierte Brückenkcpfstellung
besitzt, ist gewöhnlich die Menge des Produkts mit 2 Adamantankernen gering und nicht
nennenswert.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es charakteristisch, daß das Reaktionsprodukt verhältnismäßig
wenige Komponenten enthält im Vergleich zu Produkten aus bekannten Alkylierungsverfahren, wie der
Alkylierung von tertiäre Kohlenstoffatome enthaltenden Paraffinen oder CycloparafFinen mit Olefinen.
Beispielsweise werden bei der Alkylierung von Methylcyclohexan mit Buten-1 durch saure Katalyse deshalb
eine Unzahl von Reaktionsprodukten erhalten, weil zahlreiche Umlagerungen des primären Alkylierungsprodukts
stattfinden können. Das Reaktionsprodukt ist infolgedessen eine höchst komplexe Mischung von
υ Kohlenwasserstoffen. Wenn im Gegensatz hierzu
1,3-Dimethyladamantan mit Buten-1 nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren alkyliert wird, entsteht ein verhältnismäßig einfaches Gemisch von Reaktionsprodukten,
die hauptsächlich aus den beiden Isomeren bestehen, die in der obigen Gleichung I angegeben sind.
Ferner verlaufen die erfindungsgemäßen Reaktionen viel sauberer als bei anderen Alkylierungen und eine
Verschlechterung des sauren Katalysators erfolgt nur wesentlich langsamer.
Die relative Einfachheit der Reaktionsprodukte und die saubere Reaktion bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren sind auf folgende Umstände zurückzuführen:
(1) Unabhängig davon, welcher besondere Adamantankohlenwasserstoff
als Ausgangsmaterial verwendet wird, bleibt der Adamantankem vollständig
unter den Verfahrensbedingungen intakt.
(2) Alle Alkylgruppen, die sich am Kern im Ausgangsmaierifl
befinden, bleiben während der Reaktion in ihrer ursprünglichen Stellung.
(3) Die Alkylierung verläuft nur an nicht substituierten Brückenkopfstellungen des Adamantankerns. Diese
Gesichtspunkte sind einzigartig und charakteristisch für die erfindungsgemäßen Alkylierungsreaktionen.
to Wie oben erwähnt, ist die für das vorliegende Verfahren zu verwendende Mineralsäure 90- bis
100%ige Schwefelsäure. Bevorzugt wird Schwefelsäure mit einer Konzentration von 95 bis 99%. Die hier
angegebene Konzentration wird auf kohlenwasserstoffen
freier Basis berechnet und bezieht sich auf das Verhältnis von H2SO4 zu dem vorhandenen Wasser. Im
allgemeinen sollte ein Volumenüberschuß der Säure im Verhältnis zu dem Adamantankohienwasscrstoll ver-
wendet werden. Kin Volumenverhällnis im Bereich von 1 : 1 bis 20 : 1 wird typischerweise angewendet.
Eine bevorzugte Durchführungsfonii des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht darin, daß man zunächst den Ausgangs-AdamantankohlenwasserstolT mit der
Schwefelsäure unter Bildung einer Emulsion vermischt. In den Fällen, in denen der Ausgangskohlenwasserstoff
normalerweise bei der für die Alkylierung anzuwendenden Temperatur ein fester Stoff ist, wie im Falle der
Kohlenwasserstoffe Adamantan, 1-Meihyladamantan,
2-Methyladamantan, 1-n-Butyladamantan, 1-n-Decyladamantan,
1-n-Eicosyladamantan, 1-Cyclohexyladamantan,
sollten die Kohlenwasserstoffe in einem inerten Lösungsmittel zur Herstellung der Emulsion gelöst
werden. Für diesen Zweck kann jeder gesättigte Kohlenwasserstoff, der kein tertiäres Kohlenstoffatom
enthält, verwendet werden. Beispiele für geeignete inerte Lösungsmitte! sind n-Pentan, Neopentan, n-Hexan,
Neohexan, n-Heptan, Cyclopentan, Cyclohexan, Cycloheptan. Nach der Bildung der Emulsion wird die
Mischung bei einer geeigneten Alkylierungstemperatur im Bereich von -20 bis +1000C gehalten und unter
langsamem Zugeben des Alkylierungsmittels oder einer Mischung der Alkylierungsmittel mit einer zusätzlichen
Menge des Ausgangs-Adamantankohlenwasserstoffs gerührt. Bevorzugte Reaktionstemperaturen hängen
von dem Typ des Alkylierungsmittels ab. Im Falle von Äthylen oder Äthylalkohol beträgt die bevorzugte
Temperatur 50 bis 800C. Für C3-Olefine und höhere
nicht verzweigte Olefine und nicht tertiäre Alkohole liegt die bevorzugte Temperatur im Bereich von 10 oder
15" bis zu 50°, während für verzweigte Olefine und tertiäre Alkohole eine Temperatur im Bereich von 0 bis
zu 40 oder 50°C bevorzugt wird. Die Zugabe des Alkylierungsmittels und das Rühren der Mischung wird
fortgesetzt, bis der optimale Alkylierungsgrad des Adamantankohlenwasserstoffs erreicht worden ist. Für
eine Monoalkylierung sollten weniger als 1 Mol Alkylierungsmittel pro MoI Adamantankohlenwasserstoff
verwendet werden, typischerweise 0.2 bis 0,5 Mol/Mol Adamantankohlenwasserstoff. Wenn andererseits
eine Polyalkylierung erwünscht ist, wird die Zugabe des Alkyiierungsmittels fortgesetzt, bis ein
geeigneter molarer Überschuß des Alkylierungsmittels verbraucht worden ist. Die Anwendung höherer
Temperaturen innerhalb des angegebenen Bereichs begünstigt die Polyalkylierung und begünstigt die
zunehmende Bildung eines Produkts, das 2 Adamanlankerne
der oben angegebenen A rt enthält.
Nach Beendigung der Reaktion läßt man das Reaktionsgemisch sich absetzen, um den Kohlenwasserstoff
von der Säurephase abzutrennen. Die Kohlenwasserstoffphase kann gewaschen werden, um Reslsäure zu
entfernen, und dann destilliert werden, um die einzelnen Produkte zu isolieren und unumgesetzlen Ausgangs-Kohlenwasserstoff
zu entfernen.
Eine andere äquivalente Arbeitsweise, die angewendet werden kann, wenn das Alkylierungsmittel ein nicht
verzweigtes Olefin oder ein primärer oder sekundärer Alkohol ist, besteht darin, daß man zunächst das
gesamte Alkylierungsmittel zu der Säure bei einer verhältnismäßig niederen Temperatur, z. B. bei 00C, gibt
unter Bildung des Alkyl- oder Cycioalkylsulfats, worauf
man den gesamten Adamantankohlenwasserstoff unter Bildung einer Emulsion zufügt. Mit solchen Alkylierungsmitieln
erfolgt bei 00C keine nennenswerte Alkylierung. Die Temperatur der Emulsion wird dann
langsam erhöht, wobei die Mischung gerührt wird, und
die Alkylierungsreaktion einsetzt. Bei sekundären G-Alkoholcn und höheren Alkoholen sowie nicht
endständigen Olefinen wird eine Alkylierungsgeschwindigkeit bei einer Temperatur von 15°C erreicht,
während für primäre Alkohole und endständige Olefine (auch Ca oder höher) im allgemeinen eine etwas höhere
Temperatur, z. B. 25°C erfordern. Die Mischung wird bei einer solchen Reaktionstemperatur gerührt, bis das
gesamte Alkylierungsmiite! verbraucht worden ist; die
Mischung wird dann aufgearbeitet und das alkyliertc Adamantanprodukt abgetrennt, wie bei solchen Alkylierungen
bekannt und üblich.
Alkylierungsmittel, die sich für das erfindungsgemäße Verfahren eignen, sind ein aliphatisches oder cycloaliphatisches
C2- bis C30-Monoolefin oder -alkohol. Der
Ausdruck »cycloaliphatisch« soll hier nicht Adamantanalkohole wie 1-Adamantanol oder 1-Hydroxy-3,5-DMA
umfassen, weil solche Alkohole unter den Bedingungen des hier beschriebenen Verfahrens nicht als Alkylierungsmittel
wirken. Die Alkylierungsmittel für die Zwecke der vorliegenden Erfindung umfassen ferner
keine difunktionellen aliphatischen oder cycloaliphatischen Substanzen, wie Diolefine, Diole oder Verbindungen,
die sowohl eine olefinische Doppelbindung als auch eine Hydroxygruppe enthalten. Im allgemeinen sind
Olefine und Alkohole mit 10 oder weniger Kohlenstoffatomen die am besten brauchbaren und bevorzugten
Substanzen für das Verfahren der vorliegenden Erfindung.
Beispiele für Olefine, die sich für das vorliegende Verfahren eignen, sind
Äthylen, Propylen, Buten-1, Buten-2, Isobutylen,
Okten-l,Okten-4,2,2,3-Trimethyl-3-buten,
Diisobutylen, Dodecene, Dokosene,
5,5-Diäthyldecen-3, Cyclobuten.Cyclopenten,
Methylcyclohexene, Dimethylcyclohexene,
Äthylcyclohexene, Vinylcyclohexan,
Äthylidencyclohexan, l,4-DicycIopentylbuten-2,
1.2-Öicyclohexyläthylen, 20-Cyclohexyleikosen-1,
^-Oktahydronaphthalin.^'-Oktahydronaphthalin, /42-Oktahydronaphthalin,
Methyloktahydronaphthaline,
Dihydrodicyclopentadiene.
Okten-l,Okten-4,2,2,3-Trimethyl-3-buten,
Diisobutylen, Dodecene, Dokosene,
5,5-Diäthyldecen-3, Cyclobuten.Cyclopenten,
Methylcyclohexene, Dimethylcyclohexene,
Äthylcyclohexene, Vinylcyclohexan,
Äthylidencyclohexan, l,4-DicycIopentylbuten-2,
1.2-Öicyclohexyläthylen, 20-Cyclohexyleikosen-1,
^-Oktahydronaphthalin.^'-Oktahydronaphthalin, /42-Oktahydronaphthalin,
Methyloktahydronaphthaline,
Dihydrodicyclopentadiene.
Beispiele für andere als die bereits erwähnten Alkohole,
die sich für das erfindungsgemäße Verfahren eignen, sind
Amylalkohole, 1 -Octanol. 5-DecanoI,
2-Äthyl-2-dodecanol, 1 -Methylcyclohexanol, cis-
oder trans-Dekahydronaphthalole mit der
Hydroxygruppe in der 1 -, 2- oder 9-Stellung,
Methyldekahydronaphthole,
3-MethylcycIohexanol, 1 -Cyclohexylcyclohexanol. Dicyclopentylmethanol, 1 ^-Dicyclohexyläthanol,
Tricyclohexylmethanol.
2-Äthyl-2-dodecanol, 1 -Methylcyclohexanol, cis-
oder trans-Dekahydronaphthalole mit der
Hydroxygruppe in der 1 -, 2- oder 9-Stellung,
Methyldekahydronaphthole,
3-MethylcycIohexanol, 1 -Cyclohexylcyclohexanol. Dicyclopentylmethanol, 1 ^-Dicyclohexyläthanol,
Tricyclohexylmethanol.
Das Alkylierungsmittel bildet in Gegenwart der starken Schwefelsäure ein Carbonium-Ion, das die
Alkylierungsreaktion auslöst Dies erfolgt wiederum über die Bildung eines Carbonium-Ions aus dem
Adamantankohlen-Wasserstoff durch Abziehen eines Brückenkopfprotons und durch Bereitstellen eines
Olefinteils, der mit dem letzteren Carbonium-Ion unter Bildung des Alkylierungsprodukts reagiert.
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Um das Verständnis
der Beispiele zu erleichtern, ist in der Tabelle A eine Zusammenfassung der Ausgangs-Adamantankohlenwasserstoffe
und Alkylierungsmittel angegeben, die bei diesen Beispielen verwendet worden sind.
Ic Λ | 9 | Alkylie | |
labe | Adanianlan kohlen | miUel | |
Bei | wasserstoff | ||
spiel | |||
Nr. | |||
1,3 -Di mc thy lada ma η ta η
(DMA)
(DMA)
1,3-Dimcthylaclamantaii
(DMA)
(DMA)
1,3-Dimethyladamantan
(DMA)
(DMA)
1,3-Dimcthyladamantan
(DMA)
(DMA)
1,3-Dimethyladamantan
(DMA)
(DMA)
1,3-Dimethyladamantan
(DMA)
(DMA)
1,3-Dimethyladamantan
(DMA)
(DMA)
1,3-Dimethyladamantan
(DMA)
(DMA)
1,3-Dimethyladamantan
(DMA)
(DMA)
Adamuntan
I-Äthyladamantan (HA)
I-Äthyladamantan (HA)
l-Äthyl-3,5-dimethyladamuntan (KDMA)
l-At!iyl-3,5-dimethyladamantan (FiDMA)
Äthanol
Isopropanol
n-Butylalkohol
sek-Butylalkohol
t-Butylalkohol
t-Amylalkohol
Cyclopentanol
Cyclohexanol
n-Ilexen-l
Cyclopentanol
n-Propanol
Isopropanol
Cyclopentanol
stattfand; sie deuten darauf hin, daß für eine Alkylierung
mit Äthanol eine Temperatur wesentlich oberhalb 500C angewendet werden sollte. Die aus dem Reaktionsgemisch
isolierte Säureschicht zeigte nur eine geringe Verfärbung und konnte erneut verwendet werden.
Eine Emulsion von 20 ml 96%iger H2SO4 und 5,00 g
DMA wurde bei etwa 5°C gerührt und eine Mischung aus 5,00 g DMA mit 1,00 g Isopropanol wurde im
Verlauf von 13 Minuten zugegeben. Das Molverhältnis von Gesamt-DM A zu Isopropanol war 3,65. Das Rühren
wurde bei den Temperaturen fortgesetzt, die in der folgenden Tabelle angegeben sind. Ebenfalls sind die
intervaiie angegeben, von denen Proben gezogen wurden.
:> Probe Nr. | 1 | 2 |
Temperatur, C | 5-23 | 35 |
Zeitintervall, Minuten | 27 | 30 |
. Zusammensetzung, | Gew.-% | |
11 DMA | 95,7 | 84,6 |
1-n-Propyl-DMA | 3,8 | 12,6 |
1,3-Di-n-propyl-DMA | 0,1 | 0,6 |
1-IIexyl DMAne | Spuren | 0,1 |
di-DMA-Propan | 0,5 | 2,0 |
Die Analyse der Reaktionsprodukte bei den verschiedenen Ansätzen wurde durch Dampfphasenchromatographie,
IR-Spektrum und kernmagnetisches Resonanzspektrum durchgeführt.
Eine Emulsion von 2,50 g DMA in 20 ml konzentrierter Schwefelsäure (96% H2SO4) wurde hergestellt und
bei 00C gerührt, wobei im Verlauf von 6 Minuten eine Mischung von 2,50 g DMA und 0,40 g Äthanol
zugegeben wurde. Das endgültige Molverhältnis von DMA zu zugegebenem Äthanol war 3,5. Die Temperatur
der Mischung wurde dann erhöht und die Emulsion viermal bei verschiedenen Temperaturen gerührt, wie
dies in der Tabelle I angegeben ist. Die Proben wurden bei den angegebenen Zeitintervallen entnommen und
analysiert.
Probe Nr. 12 3 4
Die Ergebnisse in der Tabelle zeigen, daß als monopropyiiertes Hauptalkylierungsprodukt 1-n-Propyl-3,5-DMA
erhalten wurde. Es fiel eine wesentliche Menge eines Materials (etwa 13 Gew.-% des gesamten
Alkylierungsproduktes) an, das 2 Adamantankerne enthielt. Eine Verfärbung der Säureschicht während der
Reaktion konnte nicht bemerkt werden.
Das Verfahren war das gleiche wie bei den vorhergehenden Beispielen, jedoch unter Verwendung
einer Emulsion von 20 ml 96%iger H2SO4 und 2,50 g
DMA. Hierzu wurde im Verlauf von 5 Minuten eine Mischung von 2,50 g DMA und 1,00 g n-Butanol bei 5°C
gegeben. Während des Rührens der Mischung wurde schnell auf 29°C erwärmt und bei dieser Temperatur 275
Minuten lang gerührt. Das Molverhältnis von Gesamt-DMA zu n-Butanol war 2,26. Die Zusammensetzung
des Endproduktes ist in derTabelle III angegeben.
Temperatur, C
32 35-38 41 47-51
65
60
Zeitintervall, Minuten 60 64
Zusammensetzung, Gew.-%
1,3-DMA 100 99,96 99,87 99,44
DMA ohne Brücken- - 0,09
kopfstellungen
l-Äthyl-3,5-DMA - 0,04 0,12 0,47
Die Ergebnisse zeigen, daß bei der hier angewendeten Temperatur eine sehr langsame Alkylierung
Gew.-7o
DMA
l-DM/\-2-Methylpropan
1-DM A-1-M ethyl propan
(10 1,3-Di-C4-DMA I
1,3-Di-C4-DMA II
1-C8 DMAne
Di-DM A-B utane
1-DM A-1-M ethyl propan
(10 1,3-Di-C4-DMA I
1,3-Di-C4-DMA II
1-C8 DMAne
Di-DM A-B utane
51,5
28,7
11,4
0,4
0,4
0,6
7,2
Die Werte der Tabelle zeigen, daß die Masse des Alkylierungsproduktes (82,5%, bezogen auf DMA-freie
Basis) ein Q-substituiertes DMA war, bestehend aus 2
Isomeren, die sich nur in der Stellung der Verzweigung
des d-Substituenten unterscheiden. Es wurde ferner
eine wesentliche Menge (14,8%) eines Produkts gebildet, das 2 Adamantankerne enthielt, zwischen
denen sich eine Gruppe mit 4 Kohlenstoffatomen befand. Die endgültige Säureschicht aus dem Reaktionsgemisch war nur gering verfärbt.
Das vorhergehende Verfahren wurde wiederholt, wobei eine Emulsion von 20 ml 96%iger H2SO4 und 5 g
DMA gerührt und mit einer Mischung au.« 5,16 g von DMA und 1,27 g s-Butylalkohol im Verlauf von 5
Minuten bei etwa 4°C versetzt wurde. Das Molverhältnis von Gesamt-DMA zu Alkohol war 3,6. Die Mischung
wurde dann insgesamt 46 Minuten iang gerührt, wobei man langsam die Temperatur auf etwa 32°C steigerte.
Die Analysenergebnisse des Endprodukts sind in der Tabelle IV angegeben. Neben den angegebenen
Produkten wurde auch eine kleine Menge von niedrigsiedenden Paraffinen gebildet, deren Werte
jedoch in der folgenden Tabelle nicht berücksichtigt worden sind.
Gew.-%
DMA | 73,3 |
l-DMA-2-Mcthylpropan | 12,3 |
1-DMA-l-Mcthylpropan | 6,7 |
1-Cs DMAne | 0,1 |
1,3-Di-C4-DMA I | 1,4 |
1,3-Di-C4-DMA Il | 2,4 |
1,3-Di-C4-DMA IU | 1,3 |
1-C8 DMAne | 0,4 |
Di-DMA-Butane | 2,1 |
.10 Probe 1
(Gew.-%)
I -DM A-I -M ethyl- 2,2
propan
1-C5 DMAne 0,2
1-C6 DMAne 0,1
I-C7 DMAne 0,3
1-C8 DMAne 1,8
Di-DMA-Butane 4,5
Probe 2
(Gew.-'Ά)
0,3
0,3
0,4
2,0
5,3
0,3
0,4
2,0
5,3
In diesem Fall konnten keine Dialkylierungsprodukte entdeckt werden, wie im Falle von n-Butanoi und
s.-Butylalkohol bei den beiden vorhergehenden Beispielen.
Es konnten jedoch kleine Mengen von Disproportionierungsprodukten (Cs-Ci-DMA-Verbindungen) gefunden
werden. Die beiden C^-subjtituierten Isomere waren 7U 69% in dem gesamten Alkylierungsprodukt
anwesend während das Produkt, welches 2 Adamantankerne enthielt, zu 19,8% anwesend war.
Die Emulsion wurde aus 20 ml 96%iger H2SO4 und 2,50 g DMA gebildet, und es wurde eine Mischung von
2,50 g DMA und 0,70 g tert.-AmylalkohoI während 13
Minuten bei 3°C zugegeben. Nach 8 Minuten langem Rühren bei 3°C wurde die Probe 1 entnommen. Die
Säureschicht erschien zu diesem Zeitpunkt blaßgrün. Das Molverhältnis von DMA zu tert.-Amylalkohol war
3,84. Die Temperatur ließ man auf 35"C ansteigen, und die Mischung wurde weitere 30 Minuten lang gerührt,
worauf die Probe 2 gezogen wurde. Die endgültige Säureschicht war zitronengelb.
Der Vergleich dieses Ansatzes mit dem des Beispiels 3 zeigt, daß die Verwendung von sekundären Butylalkohol
zu etwas mehr Produkten führt als bei Verwendung von n-Butanol. Trotzdem machte das Gt-substituierte
DMA 79% des gesamten Alkylierungsproduktes aus. Das Produkt, welches 2 Adamantankerne enthielt, war
nur zu etwa 8% anwesend. Die endgültige Säureschicht war bei diesem Ansatz praktisch farblos.
Eine Emulsion von 20 ml 96%iger H2SO4 und 5,0 g DMA wurde gerührt und eine Mischung von 5 g DMA
und 1,40 g tert.-Butylalkohol wurde langsam bei 3°C im Verlauf von 18 Minuten hinzugegeben. Das Molverhältnis
von Gesamt-DMA zu tert.-Butylalkohol war 3,25. Die Mischung wurde dann 8 Minuten bei etwa 4° C
gerührt. Die Probe 1 wurde gezogen, worauf weitere 42 Minuten bei einer Temperatur von 25 —30° C gerührt
wurde. Dann wurde die Probe 2 genommen. Die Analysenergebnisse des Produktes sind in der Tabelle V
enthalten.
Probe 1
Probe 2
<Gew.-"/„l
DMA | 89,4 | 83,') |
l-DMA-2-Methyl- | 2,2 | 3,2 |
propan | ||
l-DMA-l-Methyl- | 0,6 | 0,9 |
propan | ||
I-C5 DMA I*) | 3,1 | 5,l> |
1-C5 DMA Il | 0,2 | 0,3 |
1-C6 DMAne | 1,4 | 2,1 |
I-C7 DMAne | 0,7 | 0," |
Di-DMA C4, C5, C„ | 2,5 | 3,2 |
·) angegeben als. |
C
C-C-C C
Probe 1
I'rohe 2
(Gew.-%)
(Gew.-%)
DMA | 80,0 | 73,2 |
l-DMA-2-Melhyl- | 10,9 | 15,6 |
propan |
Die Ergebnisse zeigen, daß neben den beiden Cs-substituierten DMA-Isomeren wesentliche Mengen
der C4-, C6- und C-7-monoalkylierten DMA-Produkte
erhalten wurden. Auch eine wesentliche Menge von Produkten, die 2 Adamantankerne enthalten und mit
C4-, C5- und C6-Gruppen verbunden waren, wurden
erhalten; dieses Material macht sich durch die
/ahlreichen Peaks auf der Dampfphasenchromatographie bemerkbar. Das Cs-monoalkylierte DMA war zu
etwa 39% in dem gesamten endgültigen Alkylierungsprodukt(DMA-freie
Basis) enthalten.
Zu einer gerührten Emulsion von 10 ml 96%iger H2SO4 und 2,50 g DMA wurde eine Mischung von 2,50 g
DMA und 1,00 g Cyclopentanol bei 4 bis 5°C im Verlauf von 8 Minuten gegeben. Das Molverhältnis von DMA
zu Cyclopentanol war 2,63. Die Mischung wurde dann 20 Minuten lang gerührt, während sie auf 32°C erwärmt
wurde. Dann wurde die Probe 1 entnommen. Die Säureschicht war zu diesem Zeitpunkt orange. Die
Mischung wurde dann weitere 174 Minuten bei 32°C gerührt, worauf die Probe 2 entnommen wurde. Die
endgültige Säureschicht hatte eine braune Farbe.
I'mbe I | IVoI | |
Kiew.-"/,,) | ((ic | |
5 DMA | 7(>,U | 75,7 |
Dimothyldekahydro- | 3.8 | 3,7 |
naplithaline | ||
l-Mothvlcvclopcnlvl- | 5,3 | 5,0 |
I)MA ί*) | ||
10 I-Molhylcyclopcnlyl- | 0,4 | 0,4 |
DMA II | ||
l-Cyclohcxyl-DMA | 7,0 | 7,1 |
Dimethyldekahydro- | 1,1 | 1,2 |
n;inhtji:ilin-nMA**) | ||
1:1 Monocvclischc | 0,7 | 0,7 |
Di-DMA-C- | ||
Naphthene**) | ||
*) anuciielicn als. |
l'robc 1
Probe 2
(Gew.-Vo)
(Gew.-Vo)
Dekahydronaphlhahn | 1,5 | 2.0 |
!eis und trans) | ||
DMA | 81,4 | 80,8 |
Gis Produkt*) | 0,3 | 0,5 |
l-Cyclopentyl-DMA | 15,0 | 14,6 |
1,3-Dicyclopentyl- | 1.4 | 1,5 |
DMA | ||
Dckiihydronuphlhyl- | 0,4 | 0,7 |
DMA**) |
") Wird als tricyclisches C'15-Naphthen angenommen.
**) Vermutete Struktur.
**) Vermutete Struktur.
Die Ergebnisse zeigen, daß das Cyclopentyl-DMA
etwa 76 Gew.-% der gesamten Umwandlungsprodukte ausmachte, während das Dicyclopentyl-DMA etwa 8%
betrug.
Für diesen Ansatz wurde eine Emulsion aus 20 ml 96%iger H2SO4 und 2,50 g DMA hergestellt. Hierzu
wurde im Verlauf von 15 Minuten bei 0°C tropfenweise
0,40 g Cyclohexanol gegeben. Die Mischung wurde dann auf 32°C erwärmt und 47 Minuten lang gerührt. Dann
wurde die Probe 1 gezogen; anschließend wurde weitere 69 Minuten bei 32°C gerührt, worauf man die
Probe 2 entnahm. Das Molverhältnis von DMA zu Cyclohexanol war 3,82.
Probe 1
(Gew.-%)
(Gew.-%)
Probe 2
(Gew.-%)
(Gew.-%)
Ci-, Cs-, C6-Para(Tine | Spuren | Spuren |
Methyicyelopenlan | 2,1 | 2,1 |
Cyclohexan | 0,6 | 0,7 |
Methylcyclohexan | 1,0 | 1,1 |
Dimethylcyclohexan | 1,1 | 1,1 |
Monocyclische C9- | 0,8 | 0,9 |
Naphthene | ||
Monocyclische Ci(r | 0,3 | 0,2 |
Nanhtcne |
**) vermutete Strukturen.
Die Werte lassen darauf schließen, daß wesentliche Mengen am monocyclischen Ci,- — do-Naphthenen und
ebenialls Dimethyldekahydronaphthaline gebildet wurden. Das monosubstituierte DMA-Alkylierungsprodukt
bestand sowohl aus 1-Cyclohexyl-DMA als auch aus
l-Methylcyclopentyl-lsomeren, wobei letztere sich
durch 2 Peaks im Dampfphasenchromatogramm bemerkbar machten. Das gesamte C-alkylierte DMA-Produkt
beträgt 87% des gesamten Materials, das oberhalb des Siedepunktes von DMA siede! und
Adamantankerne enthält.
Eine Emulsion aus 2,50 g DMA und 20 ml 96%iger
H2SO4 wurde hergestellt und dann mit einer Mischung von 2,50 g DMA und 1,00 g Hexen-1 im Verlauf von 17
Minuten versetzt, wobei die Temperatur bei etwa 3°C gehalten wurde und die Mischung gerührt wurde. Das
Molverhältnis von Gesamt-DMA zu Hexen-1 war 2,56.
Die Temperatur wurde dann auf 28° C gesteigert und die Mischung weitere 30 Minuten gerührt. Die Zusammensetzung
des Kohlenwasserstoffproduktes ist in der Tabelle IX angegeben.
Gew.-0/
C4-C7 Paraffine*) 2,8
DMA 65,5
1-C6 DMAne 27,7
1,3-Di-C6 DMAne 2,6
Di-DM A-C-Paraffin 1,4
*) Hauptsächlich C6-Para(Tinc.
Die mono-Co-alkylierten DMA-Verbindungen und
die di-Cf-alkylierten DMA-Verbindungen waren zu
80% bzw. zu 8% an den gesamten Umwandlungsprodukten beteiligt.
Beispiel 10
In diesem Beispiel war Adamantan der Ausgangs-Kohlenwasserstoff,
während Cyclohexan als inertes Lösungsmittel hierfür verwendet wurde. Eine Mischung
von 20 ml 96%iger H2SO4 mit 2,0 g Adamantan und 3 ml
Cyclohexan wurde hergestellt und ihre Temperatur auf etwa 3°C gebracht. Unter diesen Umständen war nur
ein Teil des Adamantans in dem Cyclohexan in Lösung, während sich der Rest in Form von suspendierten
Kristallen vorfand. Eine Mischung von 1,27 g Cyclopentanol
und 4 ml Cyclohexan wurde zu dem gerührten Gemisch bei 30C im Verlauf von 6 Minuten gegeben.
Anschließend wurde die Mischung weitere 40 Minuten gerührt, wobei während dieser Zeit die Temperatur auf
26° C gebracht und die Probe 1 entnommen wurde. Die Mischung wurde dann bei 28°C weitere 52 Minuten
gerührt, und es wurde die Probe 2 entnommen. Anschließend wurde die Temperatur auf 0° gesenkt, und
es wurden weitere 1,27 g Cyclopentanol im Verlauf von 8 Minuten zugegeben. Schließlich wurde die Temperatur
wieder auf 26° C erhöht, die Mischung 60 Minuten gerührt und die Probe 3 gezogen.
rabclle X | Probe 1 | Probe 2 | Probe 3 |
(Gew.-%) | (Gew.-%) | (Gew.-%) | |
4,2 | 5,4 | 6,9 | |
Dekahydronaphthalin | 72,8 | 62,5 | 24,5 |
Adamantan (EA) | 2,7 | 2,8 | 2,7 |
Methyidekahydro- | |||
naphthalin | 12,0 | 21,8 | 49/· |
1-Cyclopentyl-A | 7,1 | 6,4 | 14,9 |
1,3-Dieyclopentyl-A | 1,2 | 1,1 | 2,1 |
1.3,5-Tricyclopentyl-A | |||
Die Ergebnisse zeigen, daß, bezogen auf alle werden. Derartige Produkte lassen sich jedoch herstel-
Umwandlungsprodukte, die mono-, di- und tricyclopen- 30 len, wenn man die Alkylierung mit weiterem Cyclopen-
tylsubstituierten Produkte 65%, 20% bzw. 3% ausmach- tanol fortsetzt,
ten. Es konnte kein tetraalkyliertes Produkt gefunden
Beispiel Π
Der Ausgangs-Kohlenwasserstoff war in diesem Fall I-Äthyiadamantan. Zu einer Emulsion von 2,50 g dieses
Kohlenwasserstoffs in 20 ml 96%iger H2SO4 wurde eine
Mischung von 0,59 g n-Propanol und 2,00 g 1-Äihyladamantan
bei 20C im Verlauf von 5 Minuten gegeben. Das Molverhältnis von Gesamt-1-Äthyladamantan zu n-Pro-
panol war 2,7. Die Temperatur wurde bei den in der Tabelle XI angegebenen Werten gehalten und die
Mischung verschiedene Zeitspannen lang gerührt, wobei insgesamt an den angegebenen Zeitpunkten 4
Proben genommen wurden.
Probe Nr.
Temperatur. C | 0 | 37-41 | 36-39 | 36-40 |
Zeitintervall. Minuten | 60 | 34 | 26 | 130 |
Zusammensetzung, | Gew.-% | |||
Propan | Spuren | Spuren | Spuren | |
1-Äthyladamantan (IiA) | 100 | 83,1 | 71,9 | 65,9 |
l-Äthyl-3-propyl-A | 14,1 | 21,2 | 26,4 | |
1 -ÄthyW.S-di-n-propyl-A | 1,3 | 1,8 | 2,0 | |
l-Älhyl-3,5,7-tri-n-propyl-A | Spuren | Spuren | Spuren | |
Di-EA-propan | 1,5 | 4,0 | 4,8 | |
Unbekannte Substanz I | 0,3 | 1,0 | 1,0 | |
Unbekannte Substanz II | Spuren | 0,09 | 0.1 |
Die endgültige Mischung enthielt die monopropyl- und dipropylsubstituierten Produkte in Mengen von
74% bzw. 6% des gesamten Produktes, welches oberhalb von EA siedet. Nur Spuren des tripropylsubstituierten
Produkts wurden erhalten. F.ine wesentliche Menge (14%) des Produkts, welches 2 Äthyladamantan-Gruppen
enthält, die über eine Cs-Gruppe verbunden sind, wurde ebenfalls erhalten.
Beispiel 12
Der Ausgangs-Adamantankohlcnwasserstoff war in diesem Fall l-Äthyl-3,5-dimeihyladamantan (EDMA)
und hatte infolgedessen nur eine freie Brückenkopfstellung. Eine Emulsion von 20 ml 96%iger H2SO4 und
2,50 g EDMA wurde bei 3°C unter Rühren gehalten und im Verlauf von 12 Minuten mit einer Mischung aus
0,56 g Isopropanol und 2,50 g EDMA versetzt. Das
809 621/43
Molverhältnis von Gesamt-EDMA zu Isopropanol war 2,79. Die Mischung wurde dann bei einer Temperatur
gerührt, die in der Tabelle XH angegeben ist, und es
wurden ferner nach den ebenfalls dort angegebenen Zeitspannen 3 Proben genommen.
Tabelle XlI | 1 | 2 | 3 |
Probe Nr. | 28 | 28 | 39-40 |
Temperatur, C | 48 | 60 | 60 |
Zeitintervall, Minuten | Gew.-% | ||
Zusammensetzung, | 99,3 | 97,3 | 90,2 |
Äthyldimethyladamantan | |||
(EDMA) | 0,7 | 2,4 | 8,3 |
1-n-Propvl-EDMA | Spuren | 0,1 | 0,41 |
1-Hexyl-EDMA | |||
Unbekannte Substanzen I - OJ 0,9
Unbekannte Substanzenll - 0,1 0,1
Die Werte zeigen, daß das Mono-Brückenkopfstellung-Ausgangsmaterial
unter diesen Bedingungen langsam alkyliert wurde, und daß der Hauptanteil des alkylierten Produktes l-n-Propyl-3-äthyl-5,7-DMA war.
Eine kleine Menge von hexylsubstituiertem EDMA wurde ebenfalls gebildet, sowie geringe Mengen von
anderen, nicht identifizierten Produkten.
Beispiel 13
Eine Emulsion aus 20 ml 9b%iger H2SO4 und 2,50 g
EDMA wurde bei 3°C gerührt, und eine Mischung von 0,80 g Cyclopentanol und 2,50 g EDMA wurde während
10 Minuten gerührt. Das Molverhältnis von EDMA zu Cyclopentanol war 2,80. Die Mischungen wurden dann
zusammengegeben und 95 Minuten zusätzlich bei 28°C gerührt.
Cyclopentan
Trans-Dckahydronaphthalin
Cis-Dekahydronaphthulin
üew.-%
0,9
1.3
Spuren
1.3
Spuren
Gew.-%
Äthyldimethyladamantan (EDMA) 89,9
Ci5 Naphthene*) 08
Ci5 Naphthene*) 08
1-Cyclopentyl-EDMA 7*2
*) Angenommen als gesättigtes trimäres Cyclopentan.
Die Ergebnisse zeigen, daß 90 Gew.-% des Produktes,
welches oberhalb von EDMA siedet, 1-Cyclopentyl-EDMA
war.
Die Verwendung eines der anderen in der Beschreibungseinleitung angegebenen Alkylierungsmitte! führt
im wesentlichen zu analogen Ergebnissen.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten alkylierten Adamantane können als Ausgangsmaterial
für verschiedenartige funktionell Derivate verwendet werden, wie Monoole und Diole sowie
Mono- und Disäuren, Amine, Isocyanate oder Halogenadamantane.
Derartige Derivate können zur Herstellung von verschiedenartigen Produkten, wie speziellen
Schmiermitteln, festen Polymeren, pharmazeutischen Produkten und Pestiziden dienen. Die Eigenschaften
jeder Gruppe dieser Produkte hängen natürlich von der gesättigten Kohlenwasserstoffgruppe oder den gesättigten
Kohlenwasserstoffgruppen ab, die sich an Adamantankern befinden. Infolgedessen lassen sich mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren die Eigenschaften dieser Produkte systematisch verändern. So kann man
spezielle Esterschmiermittel mit ungewöhnlich guter thermischer Stabilität aus Alkyladamantan-Monoolen
und aliphatischen Disäuren oder Disäurechloriden oder aus Alkyladamantandiolen und aliphatischen Monosäuren
oder Monosäurechloriden herstellen. Die Eigenschaften dieser Schmiermittel, z. B. ihre Kohlenwasserstoff-Löslichkeil,
kann verändert werden durch Ändern der Größe und/oder Anzahl der Alkylsubstituenten am
aromatischen Kern. In gleicher Weise lassen sich feste Polymere herstellen, die einen Adamantankern enthalten,
z. B. Polyurethane oder Polyamide, wobei sich deren Eigenschaften durch Verwendung von alkylierten
Adamantanes die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Monomere erhalten worden
sind, ändern lassen.
Für den pharmazeutischen Bereich ist es erwünscht, daß man Alkyladamantane zur Umwandlung in
Derivate mit verschiedenen physiologischen Eigenschaften herstellen kann, wie Hoek et al. in dem
obenerwähnten Artikel gezeigt haben.
Das gleiche gilt auch für Pestizide oder für das Gebiet der Pflanzenschutzmittel.
Claims (5)
1. Verfahren zum Alkylieren von Adamantankohlenwasserstoffen in Gegenwart eines sauren Katalysators
bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß man einen gesättigten Ci0-bis
CM-Adamantankohlenwasserstoff, der 1 bis 4
nicht substituierte Brückenkopf-Kohlenstoffatome enthält, mit einem als Alkylierungsmittel dienenden,
2 bis 30 Kohlenstoffatome enthaltenden aliphatischen oder cycloaliphatischen Monoolefin oder
einem entsprechenden Monoalkohol in Gegenwart von 90 bis 100%iger Schwefelsäure bei -20 bis
100° C alkyliert und darauf aus dem Reaktionsgemisch
das alkylierte Adamantan in an sich bekannter Weise isoliert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkylierungsmittel ein
Monoolefin oder einen Alkohol mit wenigstens 3 Kohlenstoffatomen verwendet und die Alkylierung
bei 0-50° C durchführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkylierungsmittel Äthylen
oder Äthanol verwendet und die Alkylierung bei 50-1000C durchführt
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangskohlenwasserstoff
Adamantan, Methyladamantan, Dimethyladamantan, Äthyladamantan, Methyläthyladaman- yo
tan, Dirne thy la thyladaman tan oder Trimethyladamantan
verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst eine Emulsion
des Adamantankohlenwasserstoffs mit der Schwefeisäure bildet, die Emulsion bei einer Temperatur
oberhalb von 0°C rührt und dann erst das Alkylierungsmittel zugibt.
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