DE1930259A1 - Chlorhaltige aromatische Dioxinverbindungen und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Chlorhaltige aromatische Dioxinverbindungen und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
LEVERKUSEN-Beyerwerk ] 2, Juni 1969
Patent-Abteilung
V/As
Chlorhaltige aromatische Dioxinverbindungen und Verfahren zu ihrer Herstellung x
Gegenstand der Erfindung sind neue chlorhaltige aromatische Dioxinverbindungen der Formeln I uiid II,
worin Ar einen gegebenenfalls durch Alkylgruppen oder Halogenatome
substituierten o-Phenylen-, -Naphthylen- oder -Diphenylenrest
und R Wasserstoff oder Alkylreste mit 1-4 C-Atomen bedeuten und η gleich 2 oder 4 ist.
Beispiele für derartige Verbindungen sind
1,2-Dichlor-dibenzo-p-dioxin, 1,4-Dlchlor-dibenzo-p-dioxin,
2,3-Dicülor-dibenzo-p-dioxin, 2,3-Dichlor-7f-phenyl-dibenzo-pdioxin,
1,2,3,4-Tetrachlor-dibenzo-p-dioxin, 2,3-Dichlor-benzo·
/3»6/naphtho/2·,3l7-P"di°xin und 6»13-Dichlor-benzo-p-dioxino-/2,2/dibenzo-p-dioxin.
Die neuen chlorhaltigen Dioxinverbindungen sind farblose, kristalline Stoffe, die zwischen etwa 150° und etwa 35O0C
schmelzen und in1 Lösungsmitteln, wie Dioxan, Toluol, Dimethyl-
..: :■■■ ν— '■ ν
sulfoxid und Dimethylformamid, löslich sind. Sie können Kunststoffen, z.B. ungeaättigten und gesättigten Polyestern, beispielsweise in Mengen von etwa 3 bis etwa 15 Gewichtsprozent,
zugesetzt werden, um diese schwer entflammbar zu machen.
Die neuen Dioxinverbindungen können nach der Erfindung dadurch hergestellt werden, daß man 1 Mol eines Tetrachlorbenzols der
Formel III,
III
mit 1 Mol eines.Dialkaliphenolats der Formel IV
MeO.
Ar IV
MeO
worin Me ein Alkalimetall bedeutet, oder 1 Mol Hexachlorbenzol mit 1 oder 2 Mol eines Dialkaliphenolats der Formel IV
in einem stark polaren organischen Lösungsmittel bei Temperaturen zwischen etwa 60 und etwa 160 C, vorzugsweise zwischen
etwa 90° und etwa 15O0C, umsetzt.
Hierbei bilden sich nicht,wie zu erwarten wäre, lineare Di-
bzw. Polyaryläther, sondern es entstehen überraschenderweise
durch Ringschluß die erfindungsgemäßen neuen chlorhaltigen
Dioxinverbindungen.
Beispiele für Tetrachlorbenzole der Formel III sind
1,2,4,5-Tetrachlorbenzol, 1 ,2,3,5-Tetrachlorbenzol, 1,2,3,4-Tetrachlorbenzol
und i,2,4,5-Tetrachlor-3,6-dimethylbenzol.
Le A 12 293 - 2 -
\ : 0098517220 1
*··■■-·"-■ 193 025 S
S
Beispiele für Dialkaliphenolate der Formel IV sind diejenigen
von Brenzcatechin, 1,2-Dihydroxynaphthalin, 2,3-Dihydroxy-
- naphthalin und 3,4-Dihydroxydiphenyl.
Kationen für die Diphenolate kommen diejenigen der Metalle der ersten Hauptgruppe des Periodensystems infrage. Bevorzugt
verwendet man die Natrium- und die Kaliumsalze.
An geeigneten, stark polaren organischen Lösungsmitteln seien beispielsweise Diathylsulfoxid, Dimethylsulfon, Diäthylsulfon
und Tetramethylsulf on, bevorzugt jedoch Dime thy lsulf.ox id genannt.
. ·
Die Dialkalisalze der Diphenole kann man nach bekannten Metho~
den vor der eigentlichen Umsetzung herstellen, indem man das jeweilige Diphenol in einem inerten organischen Lösungsmittel
mit dem entsprechenden Alkalimetall, Alkalialkoholat oder Alkalihydroxid umsetzt und anschließend das Lösungsmittel abdestilliert.
·
Einfacher und für die nachfolgende Kondensationsreaktion zweckmäßiger
ist es jedoch, die jeweiligen Dialkaliphenolate,in situ
herzustellen, indem man die Salzbildung und die Ringschlußreaktion
mit dem Polychlorbenzol in Gegenwart des polaren Lösungsmittels
gleichzeitig oder nacheinander ablaufer, läSt.
Hierzu löst man 1 Mol des Polychlorbenzols und 1 bzw. 2 Mol
des Diphenols in, einer ausreichenden Llenge des polaren "Lösungsmittels,
gibt die stöchiometrische Menge Alkalihydroxid in fester Porn eier als konzentrierte wäßrige Lösung (etwa 50 ^ig)
hinzu und erhitzt unter Inertgas, z.B. Stickstoff, allmählich
auf die Reaktionstemperatur. Nach dem Abkühlen vermischt man
das Reaktionsgemisch mit Wasser, worauf sich das Reaktionspr.odukt
abscheidet und abgetrennt werden kann. Verunreinigungen
lassen sich gegebenenfalls durch Auswaschen oder Umkristallisieren aus einem geeigneten Lösungsmittel entfernen.
Le A 12 293 '- 3-
009851/220 1
8AD ORIGtMAL
-■■■ .-■■ ; ■ ' - -: ■■■ ■ M ■■'■ :.■-'■ ■"-'■ ■■-■■ ;-:
Neigt, das Chlorbenzol zur Sublimation, so, löst man zunächst
nur das Diphenol und das Alkalihydroxid unter Erwärmen in dem'
polaren Lösungsmittel, kühlt dieses Gemisch auf Raumtemperatur ab und erhitzt dann nach Zugabe des Polychlorbenzols unter
Rühren allmählich auf die Reaktionstemperatur. Es ist auch möglich, in einem solchen Fall unter einem Inertgasdruck von
z.B. 1-2 Atomosphären zu arbeiten.
Zur Erzielung hoher Ausbeuten und zur Verkürzung der Reaktionszeit
kann es günstig sein, bei der Ringschlußreaktion der Dialkaliphenolate mit dem Polychlorbenzol den Wassergehalt des
Gemisches niedrig zu halten. Hierzu löst man das Diphenol in
einer ausreichenden Menge des polaren Lösungsmittels, gibt die
stöchiometrische Menge Alkalihydroxid in fester Form oder als
konzentrierte wäßrige Lösung hinzu und erhitzt das Gemisch einige Zeit, z.B." 2-6 Stunden, unter Inertgas auf etwa 110°
bis etwa 150 C und destilliert dabei das vorhandene und das bei der Phenolatbildung freigewordene Wasser, zweckmäßig unter
Mitverwendung eineβ Schleppmittels, wie Benzol, Toluol oder
Xylol, weitgehend aus dem Gemisch ab. Anschließend gibt man das Polychlorbenzol zu, worauf die Ringschlußreaktion durch
Erhitzen auf die erwähnten Reaktionstemperaturen erfolgt.
Eine andere einfache Methode, das Wasser weitgehend aus dem
Reaktionsgemisch zu entfernen, besteht darin, das Diphenol
und das Alkalihydroxid unter Erwärmen in einer ausreichenden Menge des polaren organischen Lösungsmittels zu lösen und anschließend
vor der Zugabe des Polychlorbenzolß etwa 10-20
Volumenprozent des polaren Lösungsmittels abzudestillieren,
zweckmäßig unter Vakuum. Hierbei destilliert das Wasser azeotrop mit der Teilmenge des polaren Lösungsmittels aus dem Reaktionsgemisch
ab. Alsdann gibt man das Polychlorbenzol zu, worauf bei weiterem Erwärmen die Ringschlußreaktion einsetzt.
Le A 12 293 - 4 -
009851/2201
1930253
2,3-Dichlor-dibenzo-p-dioxin
110,1 g (1 Mol) Brenzcatechin-und 80 g (2 Mol) festes Natriumhydroxid
werden unter inertgas'(Stickstoff) in 500 ml Dimethy1-sulfoxid
durch Erwärmen auf 70° - 8O0C gelöst. Anschließend
gibt man bei 800C 215,9 g (1 Mol) 1,2,4,5-Tetrachlorbenzol zu
und erhitzt das Reaktionsgemisch 8 Stunden auf 1400C. Nach dem
Abkühlen fällt man das Heaktionsprodukt durch Eingießen in.
Wasser als weißen Kristallbrei. Das Reaktionsprodukt wird abfiltriert, neutral gewaschen und getrocknet. Anschließend reinigt
man das erhaltene Produkt durch Vakuumdestillation. Man .
erhält als Destillat eine farblose Flüssigkeit, die in der Vorlage
sofort kristallin erstarrt. Die Ausbeute beträgt 238 g oder 94 # der Theorie. Das feinkristalline 2,3-Dichlor-dibenzo-p-dioxin,
schmilzt bei 156° - 1570C.
Elementaranalyse: C ,0 H Cl Molgewicht C12H6O2Cl2 Ber. 57,0 12,6 2,4 28,0 ber. 253
.Gef. 57,1 12,6 2,4 28,2 Gef. 247
1,2,3,4-Te trachlor-dibenzo-p-dioxin
Cl
Le A 12 293
0 0 9 8 5 1/2201
: ; : ν-; ν 193 0258
5511 g (0,5 Mol) Brenzcatechin und 64,1 g (1 Mol) 87,5 gewtchtaprozentiges
wäßriges Kalitimhydroxid werden unter Inertgas in
500 ml Dimethylsulfoxid gelöst. Anschließend gibt man bei 900C
14-2,4 g (0,5 Mol) Hexachlorbenzol zu und erhitzt das Reaktionsgemisch 6 Stunden auf 140° - 15O0G. Nach dem Abkühlen fällt
man das Reäktionsprodukt durch Eingießen in Wasser als grauweißes Pulver. Es wird auf einer Nutsche gesammelt, mit 3 gewichtsprozentiger
wäßriger Natronlauge und dann mit Wasser bis zur neutralen Reaktion gewaschen und getrocknet. Man erhält
eine Rohausbeute von 128 g.
Zur Reinigung wird das 1,2,3,4-Tetrachlor-dibenzo-p-dioxin
einmal aus Toluol oder Dioxan umkristallisiert. Man erhält feine weiße Kristallplättchen mit dem Schmelzpunkt 184°-185°C.
Elementaranalyse; C H 0 Cl Molgewicht
C12H4O2Cl4 ber. 44,8 1,3 9,9 44,0 ber. 322,0
gef. 44,7 1,3 9,7 43,9 Sef. 317
6, ^-Dichlor-benzo-p-dioxino/F^ydibenzo-p-dioxin
Cl
88,1 g (0,8 Mol) Brenzcatechin und 102,6 g (1,6 Mol) 87,5 gewicht spro25entiges wäßriges Kaliumhydroxid werden unter Erwärmen
auf loo°C in 900 ml Dimethylsulfoxid gelöst. Man kühlt auf 600C
ab und destilliert dann unter langsamen Erwärmen auf 8o°c im Wasserstrahlpumpenvakuum 100 ml Dimethylsulfoxid ab. Zu der so
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V; 009851 /220 1 ■'■ ■ .:
weitgehend entwässerten Salzlösung gibt man dann bei 9O0C
113,9 g (0,4 Mol) Hexachlorbenzol und erhitzt das Gemisch Stunden auf UO0 - 15O0C. Nach dem Abkühlen fällt man das Reaktionsprodukt
durch Eingießen in Wasser als graues Pulver. Es wird auf einer Nutsche gesammelt, mit verdünnter Natronlauge
und dann mit 'iVasser bis zur neutralen Reaktion gewaschen
und getrocknet.
Zur Reinigung wird das Rohprodukt aus üioxan- umkristallisiert.
i'an erhält 1CI g eines feinen weißen Pulvers mit dem Schmelzcunkt
271° - 2720C.
lementarar.alyse: C H 0 Cl Molgewicht 4Cl2 Her. 60,2 2,2 17,8 19,8 Ber. 359,1
Gef. 60,0 2,2 17,8 19,9 Gef. 348
Le A' 12 293 ■ - 7 - " . .
009851/2201 SAD ORIGINAL
Claims (2)
1. Chlorhaltige aromatische Dioxinverbindungen der Formeln 1
und II,
(Cl)
II
worin Ar einen zweiwertigen, gegebenenfalls durch Alkylgruppen
oder Halogenatome substituierten o-Phenylen-, -Naphthylen- oder -Diphenylenrest und R Wasserstoff oder
Alkylreste mit 1 - 4 C-Atomen bedeuten und η gleich 2 oder 4 ist.
2. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen des Patentanspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß man 1 Mol eines Tetrachlorbenzols der Formel III,
(Cl)
III
mit 1 Mol eines Dialkaliphenolats der Formel IV
MeO
Me
Me
IV
worin Lie ein Alkalimetall bedeutet, oder 1 Mol Hexachlorbenzol mit 1 oder 2 Mol eines Malkaliphenolats der Formel
Le A 12 295
-8 .-■
0 0 9 8 5 1/2201
SADORlGiNAL
IV in einem stark polaren organischen Lösungsmittel bei
Temperaturen zwischen etwa 60° und etwa 160 C,. vorzugsweise zwischen etwa 90° und etwa HO0C, umsetzt.
ίβ_Α_Ί2._291 ' - 9 - : -"_ -^—-—
009 851/2201
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