DE2105783B2 - Verfahren zur Herstellung von Aminotriazinderivaten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von AminotriazinderivatenInfo
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Description
— CH-B
OA
äquivalenten Menge eines primären oder sekundären gesättigten oder ungesättigten Alkohols der
allgemeinen Formel
A — OH
(IV)
in der A wie oben angegeben definiert ist, bei einer
Temperatur von 55 bis 850C und in Gegenwart einer anorganischen oder organischen Säure als Katalysator
umgesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet,
daß der Alkohol der Formel IV gleichzeitig als Lösungsmittel dient.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator p-Toluolsulfonsäure
oder Sulfaminsäure in einer Menge von 0,005 bis 0,1 Mol pro Mol Aminotriazinderivat
der Formel II angewendet werden.
in der B wie oben angegeben definiert ist und niii
Es ist bekannt, Melamin mit Formaldehyd und einem Alkohol in einem zweistufigen Verfahren umzusetzen,
um z. B. bei Verwendung von Methanol zu einem Trismethylolmelamin-methyläther zu kommen. (E. Smolin
und Rapoport 1959 »s-Triazines and Derivates« aus der Reihe »The Chemistry of Heterocyclic Compounds«.)
Die Gewinnung dieser Verbindungen in reiner Form war aber durch das Vorhandensein von
Nebenprodukten aus der uneinheitlich verlaufenden ersten Verfahrensstufe, Herstellung des Methylolmelamine,
schwierig. Wenig ist bisher über die Herstellung von anderen Alkylolaminotriazin-äthern als Methylolmelaminäthern
bekannt geworden. Lediglich die DE-AS 12 18 456 beschreibt ein Verfahren, bei dem durch
Umsetzung von Melamin mit Butyraldehyd und einem niedrigen Alkohol unter Zusatz von größeren Mengen
Wasser ohne Katalysator Bisbutylolmelaminäther entstehen. Dieses Verfahren hat jedoch manche Nachteile
wie z. B. extrem lange Reaktionszeiten und das Erfordernis einer dauernden mechanischen Erneuerung
der Oberfläche der Melaminteilchen durch Arbeiten in einer Kugelmühle.
Überraschenderweise konnte nun gefunden werden, daß man bestimme einheitliche Bis- oder Tris-Alkylolaminotriazinäther
aus Aminotriazinen, Aldehyden mit mindestens 2 C-Atomen und niedrigen Alkoholen in
sehr hoher Ausbeute auf einfache Weise in einem einstufigen Verfahren erhalten kann, wenn man die
Reaktion des Aminotriazins mit dem Aldehyd und dem Alkohol in Gegenwart einer Säure als Katalysator und
bei erhöhter Temperatur durchführt und sowohl Aldehyd als auch Alkohol im Überschuß einsetzt.
Weiters wurde gefunden, daß beistimmte Ν,Ν,Ν-Trisalkylolaminotria7inäthcr
aus den entsprechenden N,N-Bisalkylolaminotriazinäthern durch Umsetzung mit Aldehyd und Alkohol in gleicher Weise hergestellt
werden können.
Gegenstand der vorliegenden Lrfinuüng iSΐ uCrfiriaCh
ein Verfahren zur Herstellung von Aminotriazinderivaten
der allgemeinen Formel
NH-CH-B
f ι
N^N OA
X NH — CH—B
OA
(D
in der A einen gegebenenfalls verzweigten Alkylrest
oder Alkenylrest mit maxima] 6 Kohlenstoffatomen darstellen, B einen gegebenenfalls verzweigten Alkylrest
mit maximal 6 Kohlenstoffatomen und X als Wasserstoffatom, die Aminogruppe, eine Alkylgruppe
mit maximal 4 C-Atomen, die Phenylgruppe oder die Gruppe
— NH-CH-B
OA
definiert ist.
Man erhält diese erfindungsgemäß durch Umsetzung von Aminotriazinderivaten der allgemeinen Formel
NUR
25
(H)
NHR
in der Y Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit maximal 4 C-Atomen, die Phenylgruppe oder die Aminogruppe
und R Wasserstoff oder die Gruppe
— CH-B
OA
OA
in der A und B wie oben angegeben definiert sind, bedeutet, wobei im Falle, daß Y eine andere Bedeutung
hat als die Aminogruppe, mindestens ein R Wasserstoff, bedeutet, mit mindestens 1Zi Mol Überschuß gegenüber
der, der Zahl der einzuführenden Gruppen
-CH-B
OA
OA
äquivalenten Menge eines Aldehyds der allgemeinen Formel
■15
ti- C
C)
(III)
in der B wie oben angegeben definiert ist und mit
mindestens ! Mo! Überschuß ™e"er!iiber der der Z"kl
der einzuführenden Gruppen
— CH-B
— CH-B
OA
äquivalenten Menge eines primären oder sekundären gesättigten oder ungesättigten Alkohols der allgemeinen
Formel
10 -OH
(IV)
in der A wie oben angegeben definiert ist, bei Temperaturen von 55 bis 85° C und in Gegenwart einer
anorganischen oder organischen Säure als Katalysator.
Als Aldehyd verwendet man geradkettige oder verzweigte, aliphatische Aldehyde, wobei sich solche
mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Acetaldehyd, Propionaldehyd, n-Butyraldehyd und Isobutyraldehyd
als besonders geeignet erweisen. Bei Aldehyden mit mehr als 4 Kohlenstoffatomen wird die Abtrennung des
Endproduktes aus dem Reaktionsgemisch zunehmend schwieriger und die Ausbeute geringer.
Von den Alkoholen sind zur Umsetzung geradkettige oder verzweigte aliphatische, gesättigte oder ungesättigte
Alkohole mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, wie Methanol, Äthanol, n- und iso-Propcnol, n- und
iso-Butarol, Allylalkohol geeignet. Bei Alkoholen mit mehr als 6 C-Atomen und bei tertiären Alkoholen ist
wegen der vergleichsweise geringeren Reaktionsfähigkeit nur eine geringe Ausbeute zu erzielen.
Als Aminotriazin ist vor allem Melamin zu nennen, jedoch kommen auch ev. alkylierte oder phenylierte
Guanamine in Betracht.
Geeignete Katalysatoren sind anorganische oder organische Säuren, wobei sich besonders die p-Toluolsulfonsäure
und die Sulfaminsäure als ausgezeichnet wirksam erwiesen haben. Die angewendete Katalysatormenge
liegt optimal bei 0,005-0.1 Mole/je Mol Aminotriazin.
Werden erfindungsgemäß Bis-äther hergestellt, ist die
Wasserfreiheit des Reaktionsmediums nicht kritisch. Es können in der Regel bis zu 20% Wasser toleriert
werden. Für die Herstellung von Tris-äthern der Formel I ist es zweckmäßig, möglichst wasserfrei zu arbeiten.
Bei der Herstellung der Bis-alkylolaminotriazinäther
treten 2 Mole Aldehyd und 2 Mole Alkohol mit einem Mol Aminotriazin in Reaktion. Die Reaktion verläuft
jedoch nur dann in der gewünschten Richtung, wenn Aldehyd und Alkohol in mindestens '/2 Mol Überschuß
gegenüber der stöchiometrisch notwendigen Menge eingesetzt werden. Zweckmäßig wird das Verhältnis
Aminotriazin zu Aldehyd wie 1 :2'/2 bis 1 :4 gewählt
und der Alkohol, in größerem Überschuß eingesetzt, dient gleichzeitig als Lösungsmittel.
Die Herstellung der Trisalkylolaminotriazinäther erfordert theoretisch ein Mindestmolverhältnis Aminotriazin
zu Aldehyd zu Alkohl wie 1 : 3 : 3. erforderlich ist aber die Anwesenheit von mindesten;, 4 Mol Aldehyd
und Alkohol pro Mol Melamin. Besonders günstig für die Herstellung der Trisverbindung ist jedoch die
Anwendung eines noch größeren Überschusses an Aldehyd und Alkohol, wobei das Molverhältnis Aminotriazin
zu Aldehyd zweckmäßig mit 1:5 bis I : 10 gewählt wird und der Alkohol in größerem Überschuß
gleichzeitig als Lösungsmittel dient.
Für die Herstellung des Trisalkylolaminotriazinäthers
Alkohol ist theoretisch ein Molverhältnis 1:1:1 erforderlich, doch wird auch hier der Umsatz durch
Anwendung eines Überschusses an Aldehyd und Alkohol, z. B. von mindestens der 2fach molaren Menge,
begünstigt
Die erfindungsgemäß hergestellten Aminotriazinderivate werden in hoher Ausbeute und Reinheit erhalten.
Es sind weiße, feine Pulver, von denen vor allem die Trisalkylolaminotriazinäther in den gebräuchlichen
organischen Lösungsmitteln wie z. B. Alkoholen, Estern,
chlorierten Kohlenwasserstoffen gut löslich sind. Sie werden als Hilfsstoffe in der Lackindustrie verwendet
und sind auf Grund ihrer Konstitution auch interessant für weitere chemische Umsetzungen, besonders Kondensationen
zu höhermolekularen Produkten.
In einen 1 Liter Rundkolben mit Rünrer wurden 50,4 g Melamin (0,4 Mole), 86,5 g (1,2 Mole) Isobutyraidehyd,
250 ml Methanol (6,2 Mole) und 1 g p-Toluolsulfonsäure
eingebracht. Das Reaktionsgemisch wurde unter Rühren 5 Stunden lang bei 640C (Siedetemperatur) gehalten
und sodann abkühlen gelassen. Es wurde bei Raumtemperatur filtriert und der weiße Rückstand im Vakuumtrockenschrank
getrocknet. Es wurden 114 g N,N'-Bisiso-butylolmelaminmethyläther(95,5%
de Theorie) mit einem Stickstoffgehalt von 28,2% (ber. 28,2%) erhalten.
Der Fp. lag bei 231 - 234° C (unter Zersetzung).
50,4 g Melamin (0,4 Mole), 115,2 g Isobutyraidehyd (1,6 Mole), 250 ml Äthanol (4,35 Mole) und 1 g Eisessig
wurden, wie im Beispiel 1 beschrieben, bei 70° C umgesetzt. Es wurden 123,5 g Ν,Ν'-Bis-isobutylolmelaminäthyläther
(94,5% der Theorie) mit einem Stickstoffgehalt von 25,9% (ber. 25,8%) erhalten. Der Fp. lag
bei 238 - 240° C (Zersetzung).
50,4 g Melamin (0,4 Mole), 115,2 g Isobutyraidehyd (1,6MoIe), 250 ml n-Propanol (3,33 Mole) und Ig
p-Toluolsulfonsäure werden, wie in Beispiel 1 beschrieben, bei 700C 5 Stunden lang zur Reaktion gebracht. Es
wurden 135 g N,N'-Bis-isobutylmelaminpropyläther (94% der Theorie) mit einem Stickstoffgehalt von 23,7%
(ber. 23,7%) gefunden. Der Fp. lag bei 240-243°C
(Zersetzung).
50,4 g Melamin (0,4 Mole), 115,4 g Isobutyraidehyd
(1,6MoIe), 250 ml n-Butanol (2,7 Mole) und Ig SuIfaminsäure
wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, 5 Stunden lang bei 7O0C zur Reaktion gebracht. Es
wurden 145 g N,N'-Bis-isobutylolmelamin-n-butyläther (95% der Theorie) mit einem Stickstoffgehalt von 22,1%
(ber. 22,0%) erhalten. Der Fp. lag bei 227-2290C (Zersetzung).
50,4 g Melamin (0,4 Mole), 115.4 g Isobutyraldehyd
(1,6MoIe), 250 ml Isobutanol (2,7 Mole) und Ig
p-Toluolsulfonsäure wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben. 5 Stunden bei 700C zur Reaktion gebracht. Es
wurden 146 g N,N'-Bis-isobutylolmelaminisobutyläther (96% der Theorie) mit einem Stickstoffgehalt von 22.0%
(ber. 22,0%) erhalten. Der Fp. lag bei 226-229cC
(Zersetzung).
50,4 g Melamin (0,4MoIe), 115,4 g Isobutyraidehyd
(Ι,όMole). 300ml Isoamy!alkohol (2,8MoIe) und Ig
p-Toluolsulfonsäure wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, 7 Stunden bei 700C zur Reaktion gebracht Es
wurden 148 g Ν,Ν'-Bis-isobutylolmeIaminisoamyIäther
(90% der Theorie) mit einem Stickstoffgehalt von 20,3% (ber. 20,5%) erhalten. Der Fp. lag bei 250-2520C
(Zersetzung).
50,4 g Melamin (0,4 Mole), 115,4 g Isobutyraidehyd
(1,6 Mole) und 300 ml 2-PropanoI- und 1 g p-Toluolsul-
v, fonsäure wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, 5 Stunden bei 71 "C zur Reaktion gebracht Nach dieser
Zeit wurde das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur gekühlt Sodann wurde abfiltriert und der Rückstand im
Vakuum bei 500C getrocknet Es wurden 137,4 g
Ν,Ν'-Bis-isobutyloImeIaminisopropyIäther (96% der
Theorie) mit einem Stickstoffgehalt von 23,5% (ber. 23,7%) und einem Fp. von 247-2500C (Zersetzung)
erhalten.
50,4 g Melamin (0,4 Mole), 86,5 g Isobutyraidehyd
(1,2 Mole), 300 ml Allylalkohol und 1 g p-ToluolsuIfonsäure
wurden 5 Stunden lang bei 700C zur Reaktion gebracht Nach mehrstündigem Stehen bei Raumtempejfi
ratur wurde filtriert und der Rückstand im Vakuum bei 500C getrocknet Es wurden 120,5 g (85,5% der Theorie)
Ν,Ν'-Bis-isobutylolmeIaminallyläther mit einem Stickstoffgehalt
von 23,7% (ber. 24,0%) und einem Fp. von 230 - 232° C (Zersetzung) erhalten.
50,4 g Melamin (0,4 Mole), 72,0 g Butyraldehyd (1 Mol), 300 ml Methanol und 1 g p-Toluolsulfonsäure
wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, 5 Stunden lang bei 68° C umgesetzt Es wurden 106 g N,N'-Bis-n-butylolmelaminmethyläther
(89% der Theorie) mit einem Stickstoffgehalt von 28,2% (ber. 28,2%) erhalten. Der
Fp. lag bei 159 - 162° C (Zersetzung).
Beispiel 10
50,4 g Melamin (0,4 Mole), 69,6 g (U Mole) Propionaldehyd,
300 ml Isobutanol und 1 g p-Toluolsulfonsäure wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, bei 700C 5
Stunden lang zur Reaktion gebracht Nach Abkühlen, -,ο mehrstündigem Stehen bei Raumtemperatur und
anschließender Filtration wurden 113 g N,N'-Bis-propylolmelaminisobutyläther
(80% der Theorie) mit einem Stickstoffgehalt von 23,8% (ber. 23,8%) erhalten. Der
Fp. lag bei 230 - 232° C (Zersetzung).
" Beispiel 11
50,4 g Melamin (0,4 Mole), 72 g n-Butyraldehyd (1 Mol), 300 ml Isobutanol und 1 g p-Toluolsulfonsäure
wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, 5 Stunden bei bo 7O0C zur Reaktion gebracht Es wurden 143,5 g
N,N'-Bis-butylolmelaminisobutyläther (94,5% der Theorie) mit einem Stickstoffgehalt von 22,1% (ber. 22,0%)
und einem Fp. von 238 — 242°C (Zersetzung) erhalten.
Bei spie ! 12
50,4 g (0,4 Mole) Melamin, 288.0 g (4,0 Mole) Isobutyraidehyd, 300 ml Methanol und 1 g p-Toluolsulfonsäure
wurden in einem 1 I Kolben mit Rührer und Rückfluß-
kühler zum Sieden erhitzt. Nach 120 Minuten lag eine klare Lösung vor. Die Lösung wurde auf Raumtemperatur
gebracht und 12 Stunden bei dieser Temperatur belassen. Der während dieser Zeit ausgefallene
Niederschlag wurde abgenutscht, mit Methanol gewä-,.sehen
und im Vakuumtrockenschrank bei 5O0C getrocknet.
Es wurden 140 g (theor. 153 g) N,N',N"-Trisisobutylolmelaminmethyläther
mit einem Stickstoffgehalt von 21,8% (ber. 21,8%) und einem Fp. von 161-164°C
(Zersetzung) erhalten.
Beispiel 13
50,4 g (0,4 Mole) Melamin, 173 g (2,4 Mole) n-Butyraldehyd,
300 ml Methanol und 1 g p-Toluolsulfonsäure wurden, wie in Beispiel 12 beschrieben, 2 Stunden auf
68° C erhitzt, wobei nach 90 Minuten eine klare Lösung entstanden war. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur
und 12stündigem Stehen bei dieser Temperatur wurde der entstandene Niederschlag abgenutscht und im
Vakuum bei 50° C getrocknet. Es wurden 139,3 g (th. 153 g) Ν,Ν',Ν''-Trisbutylolmelaminmethyläther mit
einem Stickstoffgehalt von 21,7% (ber. 21,8%) und einem Fp. von 125 -126° C (Zersetzung) gefunden.
Beispiel 14 ,5
50,4 g Melamin (0,4 Mole), 230 g n-Butyraldehyd (3,2 Mole), 300 ml Äthanol und 1 g p-Toluolsulfonsäure
wurden 2 Stunden lang bei 6O0C zur Reaktion gebracht, die leicht trübe Lösung sodann heiß filtriert und
abkühlen gelassen. Nach 2tätigem Stehen bei Raumtemperatur wurde filtriert und der Rückstand im Vakuumtrockenschrank
getrocknet. Es wurden 120 g Ν,Ν',Ν"-Tris-n-butylolmelaminäthyläther
(th. 170 g) mit einem Stickstoffgehalt von 20,0% (ber. 19,8%) und einem Schmelzpunkt von 133- 136°C (Zersetzung) erhalten.
Beispie! 15
50,4 g Melamin (0,4 Mole), 230,4 g n-Butyraldehyd (3,2 Mole), 300 ml Isobutanol und 1 g p-Toluolsulfonsäure
wurden 2 Stunden lang bei 6O0C zur Reaktion gebracht, die geringe Trübung der Lösung durch
Filtration des heißen Reaktionsgemisches entfernt, abkühlen gelassen und nach 24stündigem Stehen bei
Raumtemperatur filtriert. Nach Trocknen des Filterkuchens im Vakuumtrockenschrank bei 50° C wurden
162,0 g Ν,Ν',Ν''-Tris-n-butylolmeIaminisobutyläther (th.
204 g) mit einem Stickstoffgehalt von 16,6% (ber. 16,5%) und einem Fp. von 162-165°C (Zersetzung)
erhalten.
16
50,4 g (0,4 Mole) Melamin, 145,2 g (2,4 Mole) Propionaldehyd,
300 ml Methanol und 1 g p-Toluolsulfonsäure wurden 2 Stunden auf 64° C erhitzt, das Reaktionsgemisch
auf Raumtemperatur abgekühlt und 24 Stunden bei dieser Temperatur belassen, sodann wurde der
entstandene Niederschlag abgenutscht und getrocknet. Es wurden 130,0 g Ν,Ν',Ν''-Trispropylolmelaminrnethyläther
(th. 137 g) mit einem Stickstoffgehalt von 24,1 (ber. 24,5%) und einem Fp. von 153-1560C (Zersetzung)
erhalten.
Beispiel 17
37,2 g Melamin (0,30 Mole), 78 g Acetaldehyc (1,78 Mole), 250 ml Methanol und 0,8 g p-Toluolsulfon
säure wurden 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt (6O0C) die leicht trüber Lösung heiß filtriert und abkühler
gelassen. Nach mehrstündigem Stehen bei Raumtemperatur wurde der entstandene weiße Niederschlag
abfiltriert und getrocknet. Das Produkt, 78 g Ν,Ν',Ν"-Trisäthylolmelaminmethyläther
(ber. 90 g), hatte einer Stickstoffgehalt von 28,5% (th. 28,0%) und einen Fp. vor
174-178°C (Zersetzung).
Beispiel 18
100 g (0,336 Mole) Ν,Ν'-Bis-isobutylolmelaminmethyl-äther,
160 g (2,2 Mole) Isobutyraldehyd, 490 ml Methanol und 2 g p-Toluolsulfonsäure werden 10,5
Stunden auf 63° C erhitzt, auf Raumtemperatur abgekühlt und 12 Stunden lang auf dieser Temperatur
belassen. Nach dem Filtrieren und Trocknen des Filterrückstandes wurden 116 g eines Produktes erhalten,
dessen Stickstoffgehalt von 22% dem fm N,N',N"-Trisobutylo!melaminmethyläther (21,9%) entsprach.
Die Gesamtausbeute betrug 90% der Theorie.
Beispiel 19
50 g (0,4 Mole) Acetoguanamin, 115 g (1,6MoIe) Isobutyraldehyd, 300 ml Methanol und 1 g p-Toluolsulfonsäure
werden in einem 1 I Kolben unter ständigem Rühren 3 Stunden bei einer Temperatur von 64° C
(Rückfluß) zur Reaktion gebracht. Aus der dabei entstehenden klaren Lösung kristallisieren nach Abkühlen
auf Raumtemperatur 107 g (th. 114 g) N,N'-Bis-isobutylolacetoguanaminmethyläther
aus, der nach Trocknung bei 50° C im Vakuumtrockenschrank einen Stickstoffgehalt von 23,5% (ber. 23,6%) aufweist
Fp. = 193 -195° C (Zersetzung).
Vergleichsversuche
Soweit nach der entgegengehaltenen DE-AS 12 18 456 und nach dem erfindungsgemäßen Verfahrer
die gleichen Produkte hergestellt worden sind, ergib! sich schließlich folgender Vergleich zugunsten des
erfindungsgemäßen Verfahrens:
50
DAS 12 18 456 | Erfgem. Verf. | |
nach | ohne | |
Umkristall. | Umkristall. | |
NN'-bis-Isobutyl- | 213-214°C | 231-234 C |
melaminmethyläther | ||
N,N'-bis-Isobutylol- | 224-225 °C | 238-240°C |
melamin-äthyläther | ||
N,N'-bis-Isobutylol- | 202-203 °C | 240-243 °C |
melaminpropyläther |
Außerdem beziehen sich die Ausbeuteangaben in der entgegengehaltenen DE-AS auf das Rohprodukt, das
einen noch niedrigeren Schmelzpunkt besitzt
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung von Aminotriazinderivaten der allgemeinen Formel
NH- CH- B
OA
OA
Ji Jl (I)
X NH-CH-B
OA
in der A einen gegebenenfalls verzweigten Alkylrest oder Alkenylrest mit maximal 6 Kohlenstoffatomen
und B einen gegebenenfalls verzweigten Alkylrest mit maximal 6 Kohlenstoffatomen darstellt und X als
Wasserstoffatom, die Aminogruppe, eine Alkylgrup- :o
pe mit maximal 4 C-Atomen, die Phenylgruppe oder die Gruppe
— NH-CH-B
OA
definiert ist, durch Umsetzen eines Amino-s-triazinderivates mit überschüssigen Mengen je eines
entsprechenden Aldehyds und eines Alkohols, jo dadurch gekennzeichnet, daß als Aminotriazinderivat
ein solches der allgemeine· ' irmel
NHR
(H)
NHR
in der Y Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit maximal 4 C-Atomen, die Phenylgruppe oder die Aminogruppe
und R Wasserstoff oder die Gruppe
— CH-B
OA
in der A und B wie oben angegeben definiert sind, bedeutet, wobei im Falle, daß Y eine andere
Bedeutung hat als die Aminogruppe, mindestens ein R Wasserstoff bedeutet, mit mindestens 72 Mol
Überschuß gegenüber der, der Zahl der einzuführenden Gruppen
— CH-B
OA
äquivalerten Mengen eines Aldehyds der allgemeinen
Formel
B-C
(III)
mindestens 1 Mol Überschuß gegenüber der, der Zahl der einzuführenden Gruppen
Priority Applications (9)
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---|---|---|---|
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