DE2612842A1 - Bis-(carbalkoxy-phenoxymethyl)-benzole - Google Patents

Bis-(carbalkoxy-phenoxymethyl)-benzole

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DE2612842A1 DE19762612842 DE2612842A DE2612842A1 DE 2612842 A1 DE2612842 A1 DE 2612842A1 DE 19762612842 DE19762612842 DE 19762612842 DE 2612842 A DE2612842 A DE 2612842A DE 2612842 A1 DE2612842 A1 DE 2612842A1
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/76Esters of carboxylic acids having a carboxyl group bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
    • C07C69/84Esters of carboxylic acids having a carboxyl group bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring of monocyclic hydroxy carboxylic acids, the hydroxy groups and the carboxyl groups of which are bound to carbon atoms of a six-membered aromatic ring
    • C07C69/92Esters of carboxylic acids having a carboxyl group bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring of monocyclic hydroxy carboxylic acids, the hydroxy groups and the carboxyl groups of which are bound to carbon atoms of a six-membered aromatic ring with etherified hydroxyl groups

Description

  • 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 %.

Claims (1)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Bis-(Carbalkoxy-phenoxymethyl)-benzole der Formel worin X Brom, Chlor oder Wasserstoff, Y Brom oder Wasserstoff und R Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeuten.
    .Verfahren zur Herstellung der Verbindungen nach Formel I, dadurch gekennzeichnet, daß p-, m- oder o-Bis(halogenmethyl)-benzole zusammen mit einer zur Phenolatbildung ausreichenden Menge Alkalihydroxid mit p-, m- oder o-Hydroxi-benzoesäurealkylesteren in Lösung bei 40 bis 1500C ungesetzt werden.
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