DE2435457A1 - Brompentakis-(brommethyl)-benzol, verfahren zu dessen herstellung und anwendung dieser verbindung - Google Patents

Brompentakis-(brommethyl)-benzol, verfahren zu dessen herstellung und anwendung dieser verbindung

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Description

  • Brompentakis-(brommethyl)-benzol, Verfahren zu dessen Herstellung und Anwendung dieser Verbindung Es sind bereits verschiedene Broininethylbenznle und (Brommethyl)-methylbenzole bekannt. So werden in der deutschen Offenlegungsschrift 2 130 296 Bromderivate des Hexamethylbenzols der Summenformel: beschrieben. Weitere aromatische Halomethylverbindungen und deren Herstellung sind aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 568 676 bekannt. Diese Verbindungen sind nach der allgemeinen Formel: aufgebaut. In dieser Formel bedeuten R1 bis R5 unabgängig voneinander äe ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl-, Alkoxy-, Halogenalkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, eine Hydroxylgruppe, ein Halogen, eine Formylgruppe, eine Alkanoylgruppe mit 2 bis Kohlenstoffatomen oder eine Nitro- bzw. Carboxylgruppe. Zwei benachbarte R können auch zusammen mit den Kohlenstoffatomen, an die sie gebunden sind, einen carbocyclischen Ring mit 6 Kohlenstoffatomen bilden.
  • Als neue Verbindung dieser Art wurde Brompentakis-(brommethyl)-benzol der allgemeinen Formel: gefunden.
  • Es wurde weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Brompentakis-(brommethyl)-benzol gefunden. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß Pentamethylbenzol in einem inerten Lösungsmittel zunächst bei einer Temperatur von - 10 bis + 50 0C und in Gegenwart eines Halogenierungskatalysators mit der für die Substitution des kernständigen Wasserstoffatoms erforderlichen Menge an Brom und anschließend nach Erhöhung der Temperatur des Reaktionsgemisches auf 50 bis 1500C mit einer weiteren Brommenge umgesetzt wird, die zur Substitution äe eines Wasserstoffatoms pro Methylgruppe erforderlich ist.
  • Es kann demnach angenommen werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Brompentakis-(brommethyl)-benzol aus Pentamethylbenzol somit in zwei Stufen verläuft, wobei zunächst bei niedriger Temperatur die Kernbromierung des Benzols und anschließend bei erhöhter Temperatur die Bromierung der Methylgruppen erfolgt.
  • Dazu wird das als Ausgangsstoff dienende Pentamethyl benzol in einem Lösungsmittel gelöst, das gegenüber den Ausgangsmaterialien und auch den Endprodukten inert ist. Geeignet hierfür sind chlorierte oder bromierte oder nicht halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe, die bei den aus dem Bereich von -10 bis +150°C gewählten Umsetzungstemperaturen Flüssigkeiten sind und unter Umsetzungsbedingungen nicht zur Umhalogenierung bzw. Halogenierung neigen. Besonders vorteilhaft wird als Lösungsmittel 1,2-Dibromäthan eingesetzt. Die Lösungsmittelmenge beträgt dabei 2 bis 20 Gewichtsteile pro Gewichtsteil Pentamethylbenzol. Dieser Lösung wird weiterhin ein für die Kernhalogenierung aromatischer Verbindungen gebräuchlicher Katalysator, vorzugsweise elementares Jod, in einer Menge von 0,0045 Gewichtsteilen pro Gewichts teil Pentamethylbenzol zugegeben. Dann wird die Lösung auf die Reaktionstemperatur von -10 bis + 50 ob vorzugsweise +5bis10 oC, gebracht und unter Rühren im Verlauf von 1 bis 2 Stunden elementares Brom in einer Menge zugegeben, die etwa der stöchiometrischen Menge der für die Substitution des einzigen kernständigen Wasserstoffatoms erforderlichen Brommenge entspricht. Nach Beendigung der Bromzugabe wird die Reaktionstemperatur noch für die Dauer einer Nachreaktionszeit von mehreren Stunden, vorzugsweise 2 Stunden, aufrechterhalten. Anschließend wird die Temperatur des Reaktionsgemisches auf 50 bis 1500C, vorzugsweise 100 bis 13000, erhöht. Im Verlauf der nächsten 4 bis 8 Stunden wird dem Reaktionsgemisch weiteres Brom zugeführt. Diese Brommenge soll der für die Bromierung der fünf Methylgruppen pro Molekül erforderlichen Brommenge einschließlich eines Uberschusses von 2 bis 20 5%0 entsprechen. Nach einer weiteren Nachreaktionszeit von 4 bis 8 Stunden unter Aufrechterhaltung der erhöhten Reaktionstemperatur ist die Umsetzung beendet. Das Reaktionsgemisch wird nunmehr auf Raumtemperatur abgekühlt. Hierbei kristallisiert das Reaktionsprodukt aus, das schließlich in üblicher Weise abgetrennt, gewaschen und getrocknet wird. Es fällt dabei in solcher Reinheit an, daß ein Umkristallisieren sich für die meisten Anwendungszwecke erübrigt.
  • Als Nebenprodukt bildet sich in beiden Stufen der Bromierungsreaktion eine äquivalente Menge Bromwasserstoff in hoher Reinheit, der aufgefangen und anderweitig verwendet werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Verbindung Brompentakis-(brommethyl)-benzol ist für verschiedene Anwendungszwecke geeignet. Sie kann beispielsweise als Ausgangssubstanz für die Herstellung von Schädlingsbekämpfungsmitteln dienen. Vor allem läßt sie sich als Flammschutzkomponente für verschiedene Arten von Kunststoffen verwenden, wobei sie sich neben guter Flammschutzwirkung auch durch geringe Migrationsneigung und minimale Rückwirkungen auf die mechanischen und sonstigen physikalischen Eigenschaften des Kunststoffs auszeichnet, da infolge des relativ hohen Bromgehaltes im Brompentakis-(brommethyl)-benzol die für eine gute Flammwidrigkeit erforderlichen Zusatzmengen nur gering sind. Diese Vorteile kommen besonders bei der kawendung in Polyurethan und in Polystyrol, in kompakter wie auch in geschäumter Form, zur Wirkung, ebenso in Copolymeriaten des Styrols, vor allem in Acrylnitril-Butadien-Styrol-Polymerisaten.
  • Nachfolgend einige Beispiele für die Herstellung und die Anwendung der erfindungsgemäßen Verbindung.
  • Beispiel 1 In einem Reaktionsgefäß, das mit Rührer, Ruckflußkühler, Heiz- und Kühlvorrichtung versehen ist, werden in 6000 g 1,2-Dibromäthan Illog Pentamethylben zol gelöst und der Lösung 5 g feinteiliges Jod zugegeben Nachdem die Lösung auf + 5°C abgekühlt worden ist, werden unter Rühren und Aufrechterhalten einer Temperatur zwischen 5 und 1000 im Verlauf von 1,5 Stunden 1 200 g Brom eingeleitet, woran sich eine Nachreaktionszeit von 2 Stunden bei unveränderter Temperatur anschließt. Danach wird das Reaktionsgemisch auf 1100C erhitzt. Unter weiterem Ruhren werden nunmehr im Verlauf von 6,5 Stunden 6750g Brom zugegeben, wobei eine Reaktionstemperatur zwischen 108 und 1100C eingestellt und auch für die Dauer der anschließenden Nachreaktionszeit von 6 Stunden aufrechterhalten wird.
  • Bei beiden Bromierungsreaktionen entweichen über den Rückflußkühler äquivalente Mengen an Bromwasserstoff.
  • Dieser wird durch Einleiten in 2150g Wasser aufgefangen, wobei 3 500 g HBr gewonnen werden, was einer Ausbeute von 87 %, bezogen auf die eingesetzte Brommenge, entspricht.
  • Nach Beendigung der Reaktion wird das Reaktionsgemisch auf 1000 abgekühlt. Dabei fällt das gebildete Brompentakis- (brommethyl )-benzol als kristallines Produkt aus. Der Niederschlag wird abgesaugt, mit Dibromäthan gedeckt, in wenig Methanol aufgeschlämmt, nochmals abgesaugt und mit Methanol gewaschen, bis das ablaufende Filtrat farblos ist. Es folgt Trocknung bei einer Temperatur von 70°C in einem Frischluft-Trockenschrank.
  • Nach dem Trocknen fallen 4340g eines farblosen, kristallinen Pulvers an. Auf das eingesetzte Pentamethylbenzol bezogen, entspricht das einer Ausbeute von 93,0 % der Theorie. Das Produkt hat einen Schmelzpunkt von 251°C. Die chemische Analyse ergibt einen Gesamtbromgehalt von 77,0 ; der theoretische Wert ist 77,13 So. Die Bestimmung des verseifbaren Broms, die das in den Methylgruppen gebundene-Brom erfaßt, ergibt einen Wert von 64,0 %; der theoretische Wert ist 64,27 %. Daraus ergibt sich, daß das gewonnene Produkt, entsprechend der angegebenen Bormel, 1 Bromatom direkt am Kern und die restlichen 5 Bromatome in den Methylgruppen gebunden enthält.
  • Beispiel 2 24,5 Gewichtsteile blähfähiges Polystyrolgranulat werden unter guter Durchmischung mit einer Suspension von 0,5 Gewichtsteilen Brompentakis-(brommethyl)-benzol und von 0,5 Gewichtsteilen Polyisobutylen in 20,0 Gewichtsteilen Pe-ntan gleichmäßig besprüht. Nach dem Verdampfen des Lösungsmittels wird das Granulat durch Erwärmen auf Temperaturen von 80 bis 1000C unter Formgebung verschäumt. Die Untersuchung dieses Schaumes nach ASTH D1692-68führt zu dem Ergebnis 11selbstverlöschend" bei einer Abbrandstrecke von 25 mm.
  • Beispiel 3 100 Gewichtsteilen eines Polyurethanbildungsgemisches werden zusammen mit 8 Gewichtsteilen Bis-(hydroxyäthyl)-amino-methanphosphonsäurediätholester (Handelsname Desmophen FN) 4 Gewichtsteile Brompentakis-(brommethyl)-benzol zugesetzt und gleichmäßig darin verteilt. Das hieraus erzeugte Polyurethan ergibt nach ASTM D 1692-68 die Beurteilung "selbstverlöschend" bei einer Abbrandstrecke von 30 mm.

Claims (5)

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Brompentakis-(brommethyl)-benzol der allgemeinen Formel:
2. Verfahren zur Herstellung von Brompentakis-(bromnethyl)-benzol nach Anspruch 1, dadurch Rekennzeichnet, daß Pentamethylbenzol in einem inerten Lösungsmittel zunächst bei einer Temperatur von -10 bis + 500C und in Gegenwart eines Halogenierungskatalysators mit der für die Substitution des kernständigen Wasserstoffatoms erforderlichen Menge an Brom und anschließend nach Erhöhung der Temperatur des Reaktionsgemisches auf 50 bis 1500C mit einer weiteren Brommenge umgesetzt wird, die zur Substitution je eines Wasserstoffatoms pro Methylgruppe erforderlich ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß als inertes Lösungsmittel 1,2-Dibromäthan eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator Jod verwendet wird.
5. Verwendung von Brompentakis-(brommethyl)-benzol zum Flammfestmachen von Polyurethan, Polystyrol bzw. styrolhaltigen Copolymerisaten.
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