-
Bis-(carbalkoxy-phenoxymethyl)-benzole
-
Verbindungen mit mehreren funktionellen an Benzolkerne gebundene Gruppen
besitzen interessante Eigenschaften für eine Anzahl von Verwendungszwecken.
-
Durch Äthergruppen und zusätzlich Estergruppen besitzen solche Stoffe
polare Gruppierungen, welche das Eigenschaftsbild des aromatischen Restes zu verändern
in der Lsge sind, Tragen die aromatischen Reste zusätzlich Halogenatome, , ist eine
Eignung als Flammschutzmittel für Kunststoffe zu erwarten.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Bis-(carbalkoxyphenoxymethyl)-benzole
der Formel
worin X Brom, Chlor oder Wasserstoff, Y Brom oder Wasserstoff und R Alkyl mit 1
bis 6 Kohlenstoffatomen bedeuten.
-
Die vier wählbaren Substituenten der zentralen Kerns können bevorzugt
vier Bromatome sein, in welchem Felle sowohl die drei Substituenten X wie auch Y
die Bedeutung Brom naben. Weiter bevorzugt sind vier Substituenten Wasserstoff und
vier aus teils Brom und teils Chlor bestehende Substituenten, wobei hohe Anteile
von 2,5 bis 3,9 Brom und 1,2 bis 0,1 Chlor weiterhin bevorzugte Substituenten sind.
Es ist jedoch auch möglich, daß 1 bis 3 Bromsubstituenten oder auch bis zu drei
Chlorsubstituenten neben Wasserstoff vorhanden sind.
-
Die Substituenten der beiden seitlichen aromatischen Kerne sind bevorzugt
entweder vier Wasserstoffe oder je zwei Halogene und zwei Wasserstoffe oder vier
Halogene, wobei unter den Halogenen wiederum Brom oder aber ein überwiegender Anteil
Brom von etwa 70 - 99 Mol-%, besonders ab 85 Mol Brom neben Chlor bevorzugt ist.
-
Unter den Alkylgruppen sind solche mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bevorzugt.
-
Die neuen Verbindungen sind durch Umsetzung der kernhalogenierten
isomeren Bis-(chlormethyl)-benzole oder Bis (brommethyl)-benzole mit Alkalihydroxid
und den isomeren Hydroxi-benzoesäure alkylestern in kurzer Reaktionszeit und mit
sehr hohen Ausbeuten leicht zugängliche Weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher
ein Verfahren zur Herstellung der Verbindungen nach Formel 1, welches dadurch gekennzeichnet
ist, daß p-, m- oder o-Bis(halogenmethyl)-benzole zusammen mit einer zur Phenolatbildung
ausreichenden Menge Alkalihydroxid mit p-, m- oder o-Hydroxi-benzoesäurealkylestern
in
Lösung bei 40 bis 150°C umgesetzt werden.
-
Als Lösungsmittel werden solche bevorzugt, in denen Natriumhyhrotid
wie auch die Hydroxiester, oder deren Phenolate in ausreichenden Naße gelöst werden
können. Solche Lösungsmittel sollen Siedepunkte oberhalb 900, im allgemeinen oberhalb
100°C, bevorzugt in Mischung mit Wasser haben.
-
Solche Lösungsmittel sind insbesondere der Äthylenglykolmonomethyläther,
weiterhin Dioxan, Methylisobutylketon, Methyiäthylketon und weiteres Die Menge des
Wasser in diesen Lösungsmitteln ist nicht kri -tisch und kann, in Abhängigkeit von
der löslichkeit der zu lösenden Stoffes bis zu 65 %, bevorzugt bis zu 25 % betragen.
-
Als Alkalihydroxid wird Natriumhydroxid bevorzugt, doch sind Kaliumhydroxid
und weitere Hydroxide ebenfalls möglich.
-
Die Hydroxide können als wässrige Lösung der Reaktionsmischung zugegeben
werden. Man verwendet zweckmäßig den phenolischen Gruppen äquivalente Mengen Alkalihydroxid
, da ein Überschuß zu Störreaktionen mit den Ohlormethylgruppen führt.
-
Die Temperatur bei der Umsetzung wird im allgemeinen 40 bis 150°C,
bevorzugt 60 bis 13000 betragen, wobei am Beginn eine zur Herstellung des Phenolats
geeignete Temperatur zwischen Raumtemperatur und etwa 500C zweckmäßig eingehalten
wird.
-
Zur Vervollständigung der Reaktion sind Temperaturen oberhalb 7000
bis zum Siedepunkt des Lösungsmittels zweckmäßig.
-
In der Siedehitze oder beim Abkühlen des ausreagierten Ansatzes
falien
die hergestellte Stoffe bereits in guter Reinheit aus dem Lösungsmittel aus.
-
Eine weitere Reinigung ist durch Waschen mit Wasser bis zur Chloridfreiheit
oder durch Umkristallisieren aus zahlreichen Lösungsmitteln möglich.
-
Die Stoffe nach der Erfindung besitzen vergleichsweise hohe Schmelzpunkte
in Bereich von oberhalb 16000 bis über 2500C, was bei Stoffen mit mehreren Ätherbindungen
und Esterbindungen ungewöhnlteh ist.
-
Weiterhin weisen die Stoffe einen ausgeprägt gestreckten Molekülbau
auf, besonders ausgeprägt bei den Abkömmlingen der p-Chlormethylbenzoesäureester.
-
Diese Eigenschaften haben sich als besonders wertvoll für die Verwendung
als Flammschutzmittel erwiesen.
-
Die Verarbeitung von Kunststoffen aller Art mit Gehalten dieser Flammschutzmittel,
insbesondere bei der thermoplastischen Verarbeitung mit einem Extruder, erwies sich
als sehr erleichtert, da bei den Temperaturen der Verarbeitung noch keinerlei Zersetzung
der erfindungsgemäßen Stoffe zu beobachten ist.
-
Die mit den erfindungsgemäßen Stoffen ala Flammschutzmittel versehenen
Kunststoffe wiesen überraschend praktisch keine Auswanderung der Flammschutzmittel
bei Warmlagerung der Kunststoffe über längere Zeit auf.
-
Der Zusatz der erfindungsgemäßen Stoffe bewirkt bei zahlreichen Gruppen
von Kunststoffen eine Verminderung der Entflammbarkeit und das Entstehen weitgehend
selbstverlöschender Eigenschaften, so beispielsweise bei Polyolefinen wie Polyäthylen
und Polypropylen,
bei Polyestern wie Polyäthylenterephthalaten und
Polybutylenterephthalaten wie auch bei ungesättigten Polyestern, bei Polystyrol
und Styrol-Copolymerisaten, Polycarbonaten und weiteren.
-
Die Zusatzmengen werden sich im allgemeinen im Bereich von 2 bis 20
Gew.- halten, wobei der Zusatz von Antimonverbindungen wie Sb2O3 die Wirkung verstärkt.
-
Die erfindungsgemäßen Stoffe können weiterhin als organische Zwischenprodukte
dienen, wobei zahlreIche Reaktionen sowohl aufgrund der Estergruppe wie auch der
Halogenatome möglich sind.
Beispiel 1: Herstellung von 1.4-Bis (p-carbomethoxy-phenoxymethyl)-2.3.5.6-tetrabrombenzol
In einem mit RUhrer, R5ckflußkUhler und Thermometer ausgerUsteten 6-Liter-Kolben
wurden 608,6 g ( 4 Mol ) 4-Hydroxi-benzoesäuremethylester in 3,5 Litern Methylglykol
suspendiert und durch Zugabe von 160 g t 4 Mol ) Natriumhydroxid in 160 ml Wasser
in eine Lösung des Phenolates ilberfUhrt. Sodann wurden bei etwa 35 - 402C unter
RUhren 981,3 g ( 2 Mol ) 1.4-Bis(chlormethyl)-2.3.5.6-tetrabrombensol eingetragen
und das Reaktionsgemisch zUgig unter Rühren auf Siedetemperatur gebracht. Ab etwa
900C Innentemperatur trat Reaktion unter Abscheidung eines farblosen, voluminösen
Niederschlages ein. Das zunehmend dicklicher werdende Reaktionsgemisch wurde bei
Siedetemperatur wieder dUnnflüssiger. 1,5 Stunden wurde am Rückflußkühler gekocht,
sodann auf Raumtemperatur abgekühlt, der Niederschlag abgesaugt und mit Wasser kochsalzfrei
gewaschen, sowie getrocknet.
-
Wir erhielten 1276 g, entsprechend 88,3 % Ausbeute an Ester voranstehender
Struktur, mit einem Schmp. von 263 - 271°C. 5 g aus 250 ml Xylol umkristallisiert,
lieferten die reine Substanz vom Schmp. 272 - 2750C.
-
Elementaranalyse: C24H18Br4O6 (722,05) Berechnet: C 39,92 %; H 2,51
%; Br 44,27 %; 0 13,30 /.
-
Gefunden: C 40,21 ; H 2,66 ; Br 43,98 %; 0 13,19 %.
-
Beispiel 2: Herstellung von 1.3-Bis(p-carbomethoxy-phenoxymethyl)
2.4.5.6-tetrahalogenbenzol
Analog dem Beispiel 1 wurden in einem 250 ml Dreihalskolben 200 ml Methylglykol
( Sdp. 122- 12600 ), 30,4 g ( 0,2 Mol ) 4-Hydroxi-benzoesäuremethylester, 8 g (
0,2 Mol ) Natriumhydroxid in 8 ml Wasser und 49 g ( 0,1 Mol ) 1.3-Bis(chlormethyl)-2.4.5.6-tetrahalogenbenzol
zur Reaktion gebracht. Das 1.3-Bis(chlormethyl)-tetrahalogenbenzol war durch Seitenkettenchlorierung
aus Tetrabrom-m-xylol hergestellt worden, und enthielt durch Cl/Br-Austausch im
Kern Bron und etwas Chlor.
-
Das Substanzgemisch wurde unter Rühren 1,5 Stunden am Rückflußkühler
gekocht, wobei Kochsalz ausfiel, der Bisäther-Bisester obiger Formel jedoch in der
Siedehitze gelöst blieb Bein bkühlen des Ansatzes kristallisierte das Zielprodukt
ab 100°C Innentemperatur aus.
-
Nach Erreichen von Raumtemperatur wurde abgesaugt, mit Wasser kochsalzfrei
gewaschen und das farblose Kristallisat getrocknet.
-
Ausbeute 61 g, entsprechend 84 ffi der theoretisch möglichen Menge
vom Schmp 167 - 174°C. Aus Methoxyäthylchlorid umkristallisiert Schmp. 174-176°C.
-
Elementaranalyse : C24H18Br3,5Cl0,5O6 (699,82) Berechnet: C 41,18
%; H 2,59 ; Br 9,97 %; Cl 2,53 %; G 13,72 %.
-
Gefunden: C 41,31 ; H 2,54 %; Br 39,90 %; Cl 2,60 %; 0 13,49 %.
-
Beispiel 3: Herstellung von 1.2-Bis(p-carbomethoxy-phenoxymethyl)-3.4.5.6-tetrahalogenbenzol
Wie voranstehend beschrieben, wurden in einem 500 ml-tolben 350 ml Uethylglykol
( Sdp. 122 - 12600 ), 30,43 g ( 0,2 Mol ) 4-Hydroxi-benzoesäuremethylester, 8 g
( 0,2 Mol ) Natriumhydroxid in 8 ml Wasser und 49 g ( 0,1 Mol ) 1.2-Bis(chlormethyl)-3.4.5.6-tetrahalogenbenzol
1,5 Stunden unter Rühren bei Siedetemperatur des misches zur Reaktion gebracht.
-
Die Umsetzung setzte ab etwa 50°C ein und der gebildete bisähterbisester
fiel als farbloser Niederschlag aus. Er wurde wie in den vorangegangenen Beispielen
isoliert und aufgearbeitet. Ausbeute 57,3 g ( 79,5 % d.Th.) vom Scbnp. 199 bis 204°C.
-
Umkristallisation aus Methylglykol im Verhältnis 1 : 24 lieferte ein
reines Krlstallisat rom Schmp. 205 - 2070C.
-
Elementaranalyse: C24H18Br3,1Cl0,9O6 (682) Berechnet: C 42,26 %; H
2,66 %; Br 36,32 %; Cl 4,68 %; O 14,07 %.
-
Gefunden: C 42,49 %; H 2,71 %; Br 36,14 %; Cl 4,81 %; O 13,95 %.
-
Beispiel 4: Herstellung von 1.4-Bis(p-carbomethoxy-phenoxymethyl)-benzol
In einem 500 ml Kolben wurden wie in Beispiel 1 folgende Substanze und Mengen umgesetzt:
300 ml Methylglykol ( Sdp. 122-126°C ), 60,9 g (0,4 Mol) 4-Hydroxi-benzoesäuremethylester,
16 g (0,4 Mol) Natriumhydroxid in 16 ml Wasser und 35 g (0,2 Mol) α,α'-p-Xylylendichlorid.
-
Dieses Reaktionsgemisch wurde 2 Stunden unter Rühren am Rückflußkühler
gekocht. Dabei wurde ab 60°C Innentemperatur eine klare Lösung erhalten und bei
etwa 100°C begann die Substanz vorstehender Formel neben Kochsalz als farbloser
Niederschlag
auszufallen.
-
Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die Mischung abgsaugt, mit
Wasser frei von Kochsalz gewaschen und der Bisäther-bisester getrocknet.
-
Ausbeute 72,5 g, entsprechend 89 % der Theorie, vom Schmp.
-
190-195°C. 10 g davon wurden zweimal aus 100 ml Xylol umkristallisiert
und lieferten die reine Substanz vom Schmp.
-
191,5-192,5°C.
-
Elementaranalyse: C24H22O6 (406,44).
-
Berechnet: C 70,93 %; R 5,46 %; 0 23,62 .
-
Gefunden: C 71,08 %. H 5,61 %; 0 23,57 g.
-
Beispiel 5s erstellung von 1.4-Bis(p-carbäthoxy-phenoxymethyl)-2.3.5.6-tetrachlorbenzol
In einem 4-Liter Reaktionsgefäß wurden nach der Verfahrensweise von Beispiel 1 2
Liter Methylglykol, 80 g (2 Mol) Natriumhydroxid in 80 ml Wasser 332,3 g (2 Mol)
4-Hydroxi-benzoesäureäthylester und 313 g (1 Mol) 1.4-Bis(chlormethyl)-2.3.5.6-tetrachlorbenzol
zur Umsetzung gebracht, wobei die Reaktion bei 100°C kräftig einsetzte und das Produkt
ausfiel. 1 Stunde wurde am
Rückflußkühler gekocht, sodann auf Raumtemperatur
abgekühlt und wie vorbeschrieben aufgearbeitet.
-
Ausbeute 488 g (85,4 % der Theorie) vom Schmp. 195 bis 203°C.
-
Durch Umkristallisation aus Xylol im Verhältnis 1 : 4 erhielten wir
die reine Substanz vom Schmp. 203-205°C.
-
Elementaranalyse: C26H22Cl4O6 (572,27 ) Berechnet: C 54,57 %; H 3,87
%; Cl 24,78 %; O 16,77 %.
-
Gefunden: C 54,39 %; P 3,82 %; Cl 24,94 %; O 16,86 %.
-
Beispiel 6: 1.4-Bis(p-carbomethoxy-phenoxymethyl)-2.3.5.6-tetrachlorbenzol
Der dem Beispiel 5 entsprechende Methylester wurde aralog aus 2 Litern Methylglykol
( Sdp. 122 - 126°C ), 80 g ( 2 Mol ) Natriumhydroxid in 80 ml Wasser, 304,3 g (
2 Mol ) 4-Hydroxi-benzoesäuremethylester und 313 g ( 1 Mol ) 1.4-Bis(chlormethyl)-2.3.5.6-tetrachlorbenzol
erhalten.
-
Ausbeute 499 g ( 91,7 % der theorie ) vom Schmp. 242 - 2500C.
-
Im Verhältnis 1 : 30 aus Xylol umkristellisiert wurde die reine Verbindung
vom Schmp. 250 - 25300 erhalten.
-
Elementaranalyse: C24H18Cl4O6 (544,22).
-
Berechnet: C 52,97 %; H 3,33 ; Cl 26,06 %; 0 17,64 %.
-
Gefunden: C 53,14 %; H 3,22 %; Cl 25,89 %; O 17,78 %.
-
Beispiel 7: Herstellung von 1.3-Bis(carbmethoxyphenoxymethyl)-2.4.5.6-tetrachlorbenzol
In einem 6 Liter Reaktionsgefäß wurden: 3 Liter Methylglykol ( Sdp. 117 - 12200
), 200 g (5 Mol) Natriumhydroxid in 200 ml Wasser, 761 g (5 Mol) 4-Hydroxi-benzoesäuremethylester
und 782 g (2,5 Mol) 1.3-Bis(chlormethyl)-2.4.5.6-tetrachlorbenzol nach der Verfahrensweise
von Beispiel 1 umgesetzt und aufgearbeitet.
-
Ausbeute 1195 g (88 % der Theorie) vom Schmp. 161 bis 165°C.
-
Aus Methoxyäthylchlorid im Verhältnis 1 : 5 umkristallisiert wird
die reine Substanz vom Sehmp. 165 - 16700 erhalten.
-
Elementaranalyse: C24H18Cl4O6 (544,22).
-
Berechnet: a 52,97 %; H 3,53 %; Cl 26,06 %; 0 17,64 %.
-
Gefunden: C 52,87%; H 3,39 ; Cl 26,27 %; 0 17,44 .
Beispiel
8: Herstellung von 1.3-Bis(4-carbomethoxy-2.6-dichlorphenoximethyl)-2.4.5.6-tetrabrombenzol
In einem 4 Liter Reaktionsgefäß wurden: 3 Liter Methylglykol (Sdp. 122-126°C), 221
g ( 1 Mol ) 3.5-Dichlor-4-Oxi-benzoesäuremethylester, 40 g ( 1 Mol ) Natriumhydroxid
in 40 ml Wasser und 289,8 g (0,5 Mol) 1.3-Bis(brommethyl)-2.4.5.6-tetrabrombenzol
nach der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise umgesetzt und aufgearbeitet.
-
Reaktionseintritt ab 95°C unter Bildung eines farblosen, voluminösen
Niederschlages. Reaktionszeit 1,5 Stunden unter Rühren bei Rückflußtemperatur.
-
Ausbeute 362 g ) 84,2 % d.Th.) vom Schmp. 253-258°C.
-
10 g, aus 300 ml 1.2-Dibromäthan umkristallisiert, lieferten den reinen
Bisester-bisäther obiger Struktur 70m Schmp. 266-268°C.
-
Elementaranalyse: 024H143r4C1406 ( 859,83 ).
-
Berechnet: C 33,53 %; lt 1,64 %; Br 37,17 %; Cl 16,49 ; 0 11,17% Gefunden:
C 33,68 %; H 1,53 %; Br 37,02 %; Cl 16,60 %; O 11,28%
Beispiel
9: Herstellung von 1.4-Bis(4-carbomethoxy-2.6-dibromphenoxymethyl)-2.3.5.6-tetrabrombenzol
Wie mehrfach vorbeschrieben, wurden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren reagieren
gelassen: 600 ml Methylglykol ( Sdp. 122-126°C), 37,2 g ( 0,12 Mol ) 3.5-Dibrom-4-oxi-benzoesäuremethylester,
4,8 g (0,12 Mol) Natriumhydroxid in 5 ml Wasser und 34,8 g ( 0,06 Mol ) 1.4-Bis(brommethyl)-2.3.5.6-tetrabrombenzol.
-
Reaktionsbeginn bei etwa 70 - 7500; Kochdauer 1,5 Stunden. Ab 110°C
Innentemperatur fiel das Zielprodukt aus.
-
Ausbeute 52,5.g ( 84,2 ffi d.Th.) mit einem Schmp. von 297-301°C.
-
25 g davon, umkristallisiert aus 900 ml 1.2-Dibromäthan, lieferten
ein Reinkristallisat vom Schmp. 302-3040C.
-
Elementaranalyse: C24H14Br8O6 ( 1 037,65 ).
-
Berechnet: C 27,78 %; H 1,36 %; Br 61,61 %; 0 9,25 %.
-
Gefunden: C 27,66 %; H 1,29 %; Br 61,80 %; 0 9,29 %.