DE2158740C2 - 5-(5-Isocyanatopentyl)-1,3,4-dioxazolinon-(2) - Google Patents
5-(5-Isocyanatopentyl)-1,3,4-dioxazolinon-(2)Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D273/00—Heterocyclic compounds containing rings having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D261/00 - C07D271/00
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Nitrogen And Oxygen As The Only Ring Hetero Atoms (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
O—C = O
OCN-
- C
N-O
stellt somit ein teilblockiertes Diisocyanat dar, in
welchem formal eine Isocyanatgruppe durch Anlagerung von Kohlendioxid blockiert und in dieser Form der
Isocyanat-Additionsreaktion nicht zugänglich ist. Durch einfaches Erhitzen entsteht jedoch aus der erfindungsgemäßen
Verbindung unter gleichzeitiger Abspaltung von Kohlendioxid ein Diisocyanat, das wie alle
Diisocyanate mit mindestens difunktionellen Hydroxylverbindungen zu Polyurethanen umgesetzt werden
kann. Wegen der gleichzeitigen Bildung eines Treibgases (Kohlendioxid) eignet sich die erfindungsgemäße
Verbindung beispielsweise zur Herstellung von geschäumten Polyurethankunststoffen.
Es ist bereits bekanntgeworden, daß Hydroxamsäuren mit Phosgen oder Oxalylchlorid zu heterocyclischen
Ringsystemen reagieren (US-Patentschrift 35 31425). Die Reaktion von Aminogruppen mit Phosgen oder
Oxalylchlorid zur Isocyanatgruppen ist ebenfalls bekannt [W. Siefken, Liebigs Annalen der Chemie 562, 75
(1949)]. Es ist auch bekannt, daß die Reaktion von Salzen aliphatischen Amino-hydroxamsäuren flüchtiger Säuren
mit Phosgen Diisocyanate liefert (Deutsche Offenlegungsschrift 19 00 514).
Aus Tetrahedron Letters Nr. 3 (1968). Seiten 319 bis
324 ist ferner bekannt, daß 5-substituiertes 1,3,4-Dioxazolinon-(2)
unter Erhitzen in Kohlendioxid und das en»sprechende Isocyanat überführt werden kann. Eine
entsprechende Offenbarung findet sich in DE-OS 16 20415, wc ausgeführt wird, daß beispielsweise
polyfunktionelle Nitrilcarbonate unter Erhitzen in die entsprechenden Polyisocyanate überführt werden können. Diese Vorveröffentlichungen beinhalten jedoch
keinerlei Hinweis auf Diisocyanate, in denen eine Isocyanatgruppe in freier und eine zweite Isocyanatgruppe in mit Kohlendioxid blockierter Form vorliegen,
d. h. auf den erfindungsgemäß erstmals zur Verfügung gestellten grundsätzlich neuen Typ eines teilblockierten
Diisocyanats, welches mit organischen Polyhydroxylverbindungen zunächst wie ein Monoisocyanat ohne
Kettenverlängerung reagiert und welches beim Erhitzen nicht nur die zur Kettenverlängerungsreaktion
erforderliche zweite Isocyanatgruppe, sondern gleichzeitig auch das zur Schaumstoffbildung erforderliche
Treibmittel freisetzt
Die Herstellung des neuen Isocyanats erfolgt beispielsweise in der Weise, daß man ein Metallsalz der
^Amino-capronhydroxamsäure der Formel
Die Erfindung betrifft 5-(5-Isocyanatopentyl)-1,3,4-dioxazolinon-(2),
d. h. eine neue Verbindung, die sich durch Erhitzen unter Abspaltung von Kohlendioxid
leicht in Pentamethylendiisocyanat überführen läßt. Die neue erfindungsgemäße Verbindung der Formel
H2N-(CHj)5-C
NH-OMe1
worin
Me ein p-wertiges Metall, vorzugsweise ein Metall der
1. und 2. Hauptgruppe des Periodischen Systems, insbesondere Li, Na, K, Be, Mg, Ca, Sr. 3a, B, Al, Fe,
Co, Ni, Hg, Cr, Zn, Pb, Mn, Sb und
ρ ganze Zahlen von 1 bis 4 bedeuten,
mit Phosgen bei Temperaturen zwischen —25° C und + 2000C, gegebenenfalls in einem inerten Lösungsmittel,
umsetzt.
Es ist bevorzugt, daß man als Metallsalz das Na- oder K-SaIz einsetzt.
Es ist bevorzugt, daß man als Metallsalz das Na- oder K-SaIz einsetzt.
Besonders vorteilhaft sind die Metallsalze der «•-Amino-capronhydroxamsäure durch Ringöffnung von
e-Caprolactam mit einem Äquivalent Hydroxylamin und einem Äquivalent Me(OH)p in An- oder Abwesenheit
eines Lösungsmittels zugänglich.
Statt des freien Hydroxylamins kann selbstverständlich auch ein Salz des Hydroxylamins z. B. Hydroxylammoniumchlorid
oder Hydroxylammoniumsulfat mit der doppelt äquivalenten Menge Me(0H)p eingesetzt werden.
Vorteilhaft wird die Lactam-Ringöffnung in einem solchen Lösungsmittel durchgeführt, in dem anschließend
die Umsetzung des Metallsalzes der e-Aminocapronhydroxamsäure ohne vorhergehende Isolierung
direkt mit Phosgen stattfinden kann. In manchen Fällen ist jedoch die Isolierung des Metallsalzes der e-Aminocapronhydroxamsäure
von Vorteil.
Das Verfahren zur Herstelung der erfindungsgemäßen Verbindung wird vorzugsweise so durchgeführt,
daß man das Metallsalz der c-Amino-capronhydroxamsäure
bei Temperaturen zwischen -20° und +2000C,
vorzugsweise bei 0-500C, in eine Lösung von Phosgen in einem geeigneten Lösungsmittel einträgt. Im Falle
der Phosgenierung wird unter weiterem Einleiten von Phosgen die Temperatur auf 60-1500C gesteigert.
Nach Entfernen des überschüssigen Phosgens wird die erfindungsgemäöe Verbindung vom Lösungsmittel
durch Destillation oder Ausschütteln mit einem anderen geeigneten Lösungsmittel getrennt. Das Verfahren kann
auch so durchgeführt werder, daß man das Metallsalz der f-Amino-capronhydroxansäure in einem geeigneten
Lösungsmittel als Lösung oder Suspension vorlegt und Phosgen einleitet.
Als für das Verfahren geeignete Lösungsmittel kommen die für Phosgenierungen gebräuchlichen
inerten Lösungsmittel in Frage, vorzugsweise Benzol, Toluol, Xylol, Chlorbenzol, o-Dichlorbenzol oder
Chlornaphthaline. Für das Verfahren besonders geeignete Lösungsmittel sind z. B. Tetramethylensulfon,
Dioxan, Tetrahydrofuran und Tetramethylharnstoff.
Die Umsetzungen von Phosgen mit den Metallsalzen der e-Amino-capronhydroxamsäure können gegebenenfalls
auch unter Druck durchgeführt werden.
Eine andere Ausführungsform der Umsetzung von
Eine andere Ausführungsform der Umsetzung von
Metallsalzen der e-Amino-capronhydroxamsäure mit
Phosgen besteht in einer 2-Phasen-Phosgenierung: Eine Lösung des Metallsalzes der g-Amino-capronhydroxamsäure
und einer Base in Wasser werden mit einer Lösung von Phosgen in einem mit Wasser nicht
mischbaren Lösungsmittel so gemischt, daß die Temperatur zwischen —25° und +300C liegt Man trennt die
beiden Phasen und erhält die erfindungsgemäße Verbindung nach Entfernen des Lösungsmittels durch
Destillation unter vermindertem Druck, durch Umkristallisation
bzw. durch Tieftemperatur-Umkristallisation.
Als geeignete Basen kommen sowohl anorganische als auch organische Basen in Frage. Als besonders
vorteilhaft erweisen sich NaOH oder KOH. Als mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel kommen alle
jene in Frage, die gegen die eingesetzte Base und Phosgen inert sind. Als besonders vorteilhaft erwiesen
sich Methylenchlorid. Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Perchlorethylen, Benzol, Toluol, Xylol, Chlorbenzol
oder Dichlcröenzol. Die Phosgenmenge soll 2 Mol pro Mol Metallsalz der f-Amino-capronhydroxamsäure
betragen, kann jedoch auch geringer sein. Vorzugsweise verwendet man einen Überschuß an Phosgen. Die
Menge der eingesetzten Base wird vorzugsweise so berechnet, daß nach Beendigung der Reaktion die
Wasserphase einen pH-Wert zwischen 5 und 9 hat. Er kann jedoch auch darunter oder darüber liegen. Die
Reaktionstemperatur liegt zwischen -25° und +300C,
vorzugsweise zwischen —10° und +5° C. In Ausnahmefällen
kann sie jedoch auch darüber oder darunter liegen.
Bevorzugt ist wieder, dal? man t'.; Metallsalz das Na-
oder K-SaIz einsetzt
Beide Verfahrensweisen können : \ich kontinuierlich
geführt werden.
Die erfindungsgemäße Verbindung kann die in der Isocyanatchemie übliche Anwendung finden. Sie läßt
sich durch Erhitzen unter Abspaltung von Kohlendioxid leicht in Pentamethylendiisocyanat überführen.
Man kondensiert bei - 100C 200 Gew.-Teile Phosgen
in 910 Gew.-Teile wasserfreies Toluol und trägt portionsweise 96 Gew.-Teile Na-SaIz der f-Aminocapronhydroxamsäure
ein. Unter Einleiten von Phosgen wird langsam auf 90-950C erwärmt. Man phosgeniert
weitere 5 Stunden bei 95°C und bläst überschüssiges Phosgen mit Stickstoff aus. Man filtriert, entfernt das
Lösungsmittel in Vakuum und erhält 32 Gew.-Teile der Verbindung I, die charakteristische Absorptionen im
/Λ-Spektrum bei 2260 cm"1 (NCO-Gruppe) und bei
1820 und 1860cm-' (Dioxazolinon-Ring) zeigt.
OCN-(CHj)5-C
O —C = O
N-O
In 200 Gew.-Teile wasserfreies Tetramethylensulfon kondensiert man 40 Gew.-Teile Phosgen und trägt bei
-10°C portionsweise 16,8 Gew.-Teile Na-SaIz der e-Amino-capronhydroxamsäure ein. Man erhitzt langsam
auf 1200C, leitet 30 Minuten Phosgen ein und phosgeniert 30 Minuten bei 135° C. Nach Ausblasen mit
Stickstoff wird vom ausgefallenen Kochsalz abfiltriert und Spuren von Phosgen und Salzsäure im Vakuum bei
100°C entfernt Die so erhaltene Lösung enthält 13,8 Gew.-Teile der Verbindung I, wie sich aus der Titration
mit n-Dibutylamin und aus gaschromatographischen Untersuchungen ergibt
Eine Lösung von 16,8 Gew.-Teilen Na-SaIz der
e-Amino-capronhydroxamsäure und 16,8 Gew.-Teile NaOH in 100 Gew.-Teilen H2O und eine Lösung von 20
Gew.-Teilen Phosgen in 80 Gew.-Teilen Methylenchlorid werden bei - 100C gleichmäßig in eine Lösung von 4
Gew.-Teilen Phosgen in 50 Gew.-Teilen Methylenchlorid unter kräftigem Rühren zudosiert Man trennt die
Phasen, schüttelt die Wasserphase nochmals mit Methylenchlorid aus, trocknet die Methylenchloridphasen
über Natrimsulfa t und entfernt das Lösungsmittel im Vakuum.
Man erhält 9,5 Gew.-Teile der Verbindung 1 mit den charakteristischen Banden im //?-Spektrum bei 2260 (s),
1820 (s) und 1860 (w).
Eine Lösung von 16,8 Gew.-Teilen Na-SaIz der e-Amino-capronhydroxamsäure und 28 Gew.-Teilen
NaOH in 200 Gew.-Teilen Wasser und eine Lösung von 26 Gew.-Teilen Phosgen in 180 Gew.-Teilen Methylenchlorid
werden bei 0— 10°C gleichmäßig in eine Lösung von 4 Gew.-Teilen Phosgen in 25 Gew.-Teilen
Methylenchlorid unter kräftigem Rühren zudosiert. Man arbeitet wie in Beispiel 3 auf und erhält 6,0
Gew.-Teile der Verbindung I mit den charakteristischen //Ϊ-Absorptionen.
Claims (1)
- Patentanspruch:5-(5-Isocyanatopentyl)-l,3,4-dioxazolinon-(2) der FormelO —C = OOCN-(CHj)5-CN — O
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