DE1670214B2

DE1670214B2 - Verfahren zur herstellung von tris- (n-beta-hydroxyalkyl)-isocyanursaeuren

Info

Publication number: DE1670214B2
Application number: DE1967B0092227
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr. 6703 Limburgerhof; Distler Harry Dr. 6700 Ludwigshafen Schneider
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1967-04-25
Filing date: 1967-04-25
Publication date: 1976-03-04
Also published as: DE1670214C3; BE714110A; FR1560174A; DE1670214A1; GB1213564A

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Tris-(N-/?-hydroxyalkyl)-isocyanursäuren durch Umsetzen von Cyanursäure mit Alkylenoxiden.

Es ist aus der US-Patentschrift 30 88 948 bekannt, daß man Tris-(N-/J-hydroxyaIkyI)-isocyanursäuren durch Umsetzen von Cyanursäure mit Alkylenoxiden bei Temperaturen von 25 bis 140° C in Gegenwart von inerten Lösungsmitteln und Alkalien als Katalysatoren erhält. Als Lösungsmittel werden Dialkylformamide, N-Alkylmorphoiine oder N-Alkyloxa-Eolidinone-(2) beschrieben. Das Verfahren hat den Nachteil, daß sowohl die hochsiedenden Lösungsmittel als auch die Katalysatoren aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden müssen, was einen großen technischen Aufwand mit sich bringt. Ferner findet bei Verwendung von Alkalien als Katalysatoren eine Nebenreaktion unter Bildung von Oxazolidinonen statt, was die Ausbeute erheblich vermindert. Weiter ist aus der US-Patentschrift 32 65 694 bekannt, daß man Tris-(N-/?-hydroxyaIkyl)-isocyanursäuren durch LTmsetzen von Cyanursäuren mit Alkylenoxiden in Gegenwart von Säuren erhält. Um gute Ausbeuten zu erhalten, ist es jedoch erforderlich, große Mengen an Lösuiigsmitteln wie Dimethvlformamid anzuwenden. Nach einem anderen, in der russischen Patentschrift 1 18 042 beschriebenen Verfahren, erhält man Tris-(N-/?-hydroxyäthyl)-isocyanursäure durch Umsetzung von Cyanursäure mit Äthylenoxid in Benzol und in Gegenwart von Dimethylamine als Katalysator. Ferner ist es aus Journal of Organic Chemistry, Band 28 (1963), S. 85, bekannt, Cyamrsäuic mit Äthylenoxid ohne Zusatz von Katalysatoren in Dimethylformamid als Lösungsmittel zu Tris-^N-/J-hydroxyäthyl)-isocyanursäurc umzusetzen. Auch die letztgenannten Verfahren haben den Nachteil, daß man die Tris-(N-/J-hydroxyaIkyl)-isocyanursäurc:i nur unter großem Aufwand in reiner Form aus der Rcaktionslösung erhält. Schließlich ist es aus der US-Patentschrift 33 13 812 bekannt, die Cyanursäure mit Alkylenoxiden in Gegenwart der Reaktionsprodukte umsusetzen, jedoch erfordert dies:: Verfahrensweise die Umkristallisation der in nicht genügender Reinheit anfallenden Tris-(N-/>-hydro>yalkyI)-isocyanur säuren.

Es wurde nun gefunden, daß man THs-(N-//-hydroxyalkyl)-isocyanursäuren durch Umsetzen von Cyanursäuren mit Alkylenoxiden hei erhöhter Temperatur in Gegenwart von Lösungsmitteln vorteilhafter als bisher erhält, wenn man niedere Alkohole oder wasserlösliche Äther als Lösungsmittel verwendet.

Das neue Verfahren hat den Vorteil, daß das Reaktionsprodukt in so großer Reinheit anfällt, daß es ohne weitere Reinigung weiterverwendet werden kann. Ferner hat das Verfahren den Vorteil, daß keine großen Mengen an Lösungsmitteln abdestilliert und keine Katalysatoren entfernt werden müssen.

ίο Außerdem ist es nicht erforderlich, Katalysatoren mitzuverwenden.

Bevorzugte Alkylenoxide haben 1 bis 4 Kohlenstoffatome und eine Epoxidgruppe im Molekül. Geeignete Alkylenoxide sind beispielsweise Äthylenoxid,

»5 Propylenoxid, Isobutylenoxid und Butylen-(l)-oxid. Besonders bevorzugt werden wegen ihrer leichten technischen Zugänglichkeiten Äthylen- und Propylenoxid verwendet.

Vorteilhaft setzt man auf 1 Mol Cyanursäure 3 Mol

so des Alkylenoxids ein; vorzugsweise verwendet man die Alkylenoxide in geringem Überschuß, z. B. bis zu 10 Molprozent.

Die Reaktion verläuft im allgemeinen bei Temperaturen von 60 bis 160° C. Gute Ergebnisse erhält

man bei Temperaturen von 70 bis 140° C; besonders gut verläuft die Reaktion bei Temperaturen von 100 bis 130⁰C. Die Reaktion kann bei normalem Druck durchgeführt werden. Es ist jedoch auch möglich, unter erhöhtem Druck, z. B. bis zu 50 at, zu arbeiten, falls bei den angewandten Temperaturen gasförmige Alkylenoxide im flüssigen Zustand eingesetzt werden.

Die Reaktion wird in Gegenwart von niederen Alkoholen oder wasserlöslichen Äthern als Lösungsmitteln durchgeführt. Bevorzugte niedere Alkohole haben 1 bis 5 Kohlenstoffatomc. Sie können ungesättigt sein und auch eine verzweigte Kohlenstoffkettc haben. Besonders bevorzugt sind Alkanole mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere Isopropanol.

Bevorzugte wasserlösliche Äther haben 4 bis 6 Kohlenstoffatome und 1 bis 2 Sauerstoffatome im Molekül. Die Kohlenstoffatome können zusammen mit den Sauerstoffatomen auch einen 5- bis 6gliedrigen heterocyclischen Ring bilden. Geeignete Äther sind beispielsweise Tetrahydrofuran, Dioxan und Glykolmonomethyläther.

Im allgemeinen wendet man die Lösungsmittel in einer Menge von 10 bis 1000 Gewichtsprozent, insbesondere 100 bis 500 Gewichtsprozent, bezogen auf die Cyanursäure, an. Die verwendeten Lösungsmittel haben bei den Reaktionstcniperaturen ein hohes und bei Raumtemperatur ein wesentlich vermindertes Lösevermögen für die Reaktionsprodukte. Die günstigste Menge kann durch einfache Versuche ermittelt werden.

Das Verfahren nach der Erfindung führt man beispielsweise aus, indem man die Cyanursäure und die beschriebenen Lösungsmittel in geeignetem Verhältnis vorlegt und die Alkylenoxide bei den angegebenen Temperaturen im beschriebenen Verhältnis zudosiert. Die Reaktion ist im allgemeinen nach 8 bis 15 Stunden beendet. Danach wird die Reaktionslösung abgekühlt, und anschließend isoliert man die ausgeschiedenen Tris-(N-/i-hydroxyalkyl)-isocyanursäuren nach bekannten Methoden, z. 13. durch Filtration. Die erhaltene Mutterlauge kann ohne Reinigung wieder als Lösungsmittel für die Reaktion verwendet werden.

Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Tris-(N-/}-hydroxyalkyl)-cyanursäuren eignen sich als Vernetzungsmittel für Hochpolymere.

Die in folgenden Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile.

Beispiel 1

1300 Teile Cyanursäure werden in 2700 Teilen Isobutanol suspendiert, wonach man im Verlaufe von 10 Stunden bei 120 bis 133° C 1360 Teile Athylenoxid gasförmig in die Suspension einleitet. Während der Umsetzung geht die suspendierte Cyanursäure in Lösung. Nach beendeter Reaktion läßt man die Reaktionslösung abkühlen, wobei sich ein Niederschlag bildet. Der Niederschlag wird durch Filtration isoliert. Man erhält 2317 Teile THs-(N-/?- hydroxyäthyl)-cyanursäure vom Schmelzpunkt 129 bis 132° C. Die Ausbeute beträgt 88,8% der Theorie.

Beisniel 2

Man verfährt wie in Beispiel i beschrieben und setzt 1300 Teile Cyanursäure, die in 4000 Teilen Isopropanol suspendiert wurden, bei 105 bis 115° C innerhalb von 22 Stunden mit 1400 Teilen Äthylenoxid um. Man erhält 2163 Teile (82,8°/o der Theorie) Tris-(N-/?-hydroxyäthyl)-isocvanursäure vom Schmelzpunkt 130 bis 133⁰C.

Beispiel 3

Man verfährt wie in Beispiel 1 beschrieben und setzt 1300 Teile Cyanursäure, die in 3250 Teilen Dioxan suspendiert sind, bei 100 bis 110⁰C innerhalb von 22 Stunden mit 1365 Teilen Äthylenoxid um. Man erhält 1926 Teile (73,8»/oderTheorie) Tris-(N-/?-hydro.\yäihyI)-tsocj'anursäure vom Schmelzpunkt 130 bis 132° C.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Tris-(N-/S-hydroxyalkyl)-isocyanursäuren durch Umsetzen von Cyanursäure mit AHcylenoxiden bei erhöhter Temperatur in Gegenwart von Lösungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß man niedere Alkohole oder wasserlösliche Äther als Lösungsmittel verwendet.