DE2612850B2 - Verfahren zur Herstellung von Chloracetoxialalkylacrylat bzw. -methacrylat - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Chloracetoxialalkylacrylat bzw. -methacrylatInfo
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Description
20
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Chloracetoxialkyl-acrylat bzw. -methacrylat Der
Einfachheit halber steht für diese beiden Verbindungen in dieser Beschreibung »Chloracetoxialkyl-(meth)-acrylat«.
Chloracetoxialkyl-(meth)-acrylate sind wertvolle Ausgangsstoffe zur Herstellung von Copolymerisaten,
die aufgrund der reaktionsfähigen Chloratome leicht vernetzbar sind. Die Copolymerisate eignen sich vor
allem als Kleber und als Lackrohstoffe.
Diese Verbindungen werden nach der DE-AS 16 43 144 hergestellt, indem Hydroxyalkyl-(meth)-acrylat
in an sich bekannter Weise mit Chloracetylchlorid in Gegenwart eines tertiären Amins umgesetzt, das
erhaltene Produkt mit Wasser gewaschen und anschließend destilliert wird. Laut Beschreibung der DE-AS
kanu die Umsetzung in Gegenwart irgendeiner Verbindung, die die Chlorwasserstoffsäure bindet,
vorgenommen werden.
Die Beispiele sind ausschließlich mit Pyridin als Säurefänger durchgeführt, wobei das Pyridin im
Überschuß von etwa 0,3 Mol, bezogen auf das Hydroxialkyl-(meth)-acrylat eingesetzt wird. Dieser
Überschuß ist erforderlich, um das Gleichgewicht
Amin + HCl
Amin-hydrochlorid
auf die Seite des Aminhydrochlorids zu verschieben, so daß weitgehend keine freie Salzsäure vorhanden ist,
denn bekanntlich können kleine Mengen Säure die so Polymerisation von AIkyl-(meth)-acrylaten auslösen.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist aber, daß die Ausbeuten unter 50% liegen. Durch den Base-Überschuß
wird ein Teil des Chloracetylchlorids zersetzt Dieser Teil geht für die Umsetzung verloren und es
entstehen unerwünschte Zersetzungsprodukte von dunkler Farbe. Außerdem ist das Reaktionsgemisch
schwer aufzuarbeiten, denn das Amin-Hydrochlorid erhöht die Löslichkeit des Reaktionsproduktes, des
Chloracetoxialkyl-(meth)-acrylats, in Wasser, so daß bei der Wasserwäsche, durch die das Aminhydrochlorid
entfernt werden muß, ein Teil des Chloracetoxialkyl-(meth)-acrylats in der wäßrigen Lösung zurückbleibt
und verloren geht Würde man nicht mit Wasser waschen und das Chloracetoxialkyl-(meth)-acrylat aus
dem Reaktionsgemisch abdestillieren, so würde durch thermische Zersetzung des Aminhydrochlorids Salzsäure
abgespalten werden und die Polymerisation des
überdestillierenden gewünschten Produkts auslösen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, dem die Nachteile des bekannten
Verfahrens nicht anhaften und bei welchem Chloracetoxialkyl-(meth)-acrylat
in hoher Ausbeute anfällt
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Chloracetoxialkyl-acrylat bzw. -methacrylat,
durch Umsetzung eines Hydroxyalkyl-acrylats bzw. -methacrylats, wobei die Alkylgruppe 1—4
Kohlenstoffatome enthält, mit Chloracetylchlorid in Gegenwart von Pyridin, Waschen mit Wasser und
gegebenenfalls Destillieren des erhaltenen Produktes, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man das
Hydroxialkyl-acrylat bzw. -methacrylat mit dem Chloracetylchlorid im Molverhältnis 1 :1,05 bis 1,3 in
Gegenwart einer zum Hydroxialkyl-acrylat bzw. -methacrylat gleichmolaren Menge Pyridin oder Tri-n-butylamin
in Benzol, Toluol, Xylol oder Gemischen davon als Lösungsmittel umsetzt
Es ist überraschend gefunden worden, daß man nicht mit einem Überschuß an Pyridin oder Tri-n-butylamin
zu arbeiten braucht, wenn man die Umsetzung in Benzol, Toluol, Xylol oder Gemischen davon als
Lösungsmittel, vorzugsweise in Toluol, vornimmt. In einem solchen Lösungsmittel sind Chloracetoxialkyl-(meth)-acrylate
sehr leicht löslich, während das Lösungsvermögen dieser Lösungsmittel für Pyridin- bzw.
Tri-n-butylamin-hydrochlorid deutlich schlechter ist als
das des Wassers. Die aromatischen Kohlenwasserstoffe sind selbst praktisch nicht mit Wasser mischbar, also gut
abtrennbar.
Schwachpolare Lösungsmittel, wie Äther, Essigester, sind weniger geeignet, und das stärker polare
Methylenchlorid ist völlig ungeeignet. Es hat sich gezeigt, je stärker polar das Lösungsmittel ist, um so
mehr nimmt das Lösungsvermögen des Reaktionsgemisches für das Pyridin- bzw. Tri-n-butylamin-hydrochlorid
zu, so daß letzteres auch nach mehrmaliger Wasserwäsche nur zu einem geringen Teil ausgewaschen
werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem die Umsetzung in den aromatischen Kohlenwasserstoffen
vorgenommen wird, wird das tertiäre Amin Pyridin oder Tri-n-butylamin in gleichmolaren Mengen wie das
Hydroxyalkyl-(meth)-acrylat eingesetzt Das Chloracetylchlorid kann sogar im Überschuß zum tertiären Amin
eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß werden Hydroxyalkyl-(meth)-acrylat
und Chloracetylchlorid in einem Molverhältnisbereich von 1 :1,05 bis 1,3, vorzugsweise 1 :1,1, eingesetzt.
Bei einem Molverhältnis von 1 :1 findet keine vollständige Umsetzung statt und im Reaktionsprodukt
ist ein Teil des Hydroxyalkyl-(meth)-acrylats enthalten.
Ein höherer Überschuß an Chloracetylchlorid als 0,3 Mol ist zwar nicht schädlich, aber unwirtschaftlich,
da es sich bei der Wasserwäsche in Chloressigsäure und Salzsäure spaltet.
Die Dosierung von Chloracetylchlorid und Pyridin bzw. Tri-n-butylamin, erfolgt in der Weise, daß diese
Reaktanden simultan zu dem im Reaktor vorgelegten 2-Hydroxiäthylmethacrylat zugegeben werden.
Dadurch liegt nie eine erhebliche Menge freien Amins vor, so daß unerwünschte Nebenreaktionen zwischen
dem Amin und Chloracetylchlorid vermieden werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich die anfallenden Reaktionsgemische ohne Schwierigkeiten
aufarbeiten.
Es wird so lange mit Wasser gewaschen, bis im
alkalisch gestellten Waschwasser kein Pyridin bzw. Tri-n-butylamin mehr nachweisbar ist. Das Waschen
geht mühelos, da sich die wäßrige und die organische Phase gut voneinander trennen. Aus der organischen
Phase wird dann das Lösungsmittel im Vakuum abgezogen. Das zurückgebliebene Reaktionsprodukt,
das Chloracetoxialkyl-(meth)-acrylat kann in dieser rohen Form für viele Zwecke direkt eingesetzt werden.
Will man das Produkt aber zur Herstellung von Filmbildnern für Lackrohstoffe verwenden, so empfiehlt
sich eine Destillation im Vakuum.
Als Hydroxyalkyl-(meth)-acrylate sind solche mit
Alkylgruppen mit 1 —4 C-Atomen geeignet Besonders bevorzugt wird 2-Hydroxyäthyl-(meth)-acrylat
Als Säurefänger können nicht alle tertiären Amine eingesetzt werden, da sie zum Teil in erheblichem
Umfang eine Poly-Michael-Addition des eingesetzten 2-Hydroxyäthyl-(meth)-acrylats bewirken, wie z. ti.
Triethylamin, Triäthylamin und Tetramethyläthylendiamin.
Eine Poly-Michael-Reaktion wird nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren dagegen nicht beobachtet, wenn Tri-n-butylamin, also ein tertiäres Amin mit
längerer Alkylkette oder Pyridin, ein aromatisches tertiäres Amin, eingesetzt werden. Tri-n-butylamin ist in
Wasser so wenig löslich, daß es mit Natronlauge praktisch vollständig zurückgewonnen und wieder
eingesetzt werden kann. Die Reaktionszeit ist allerdings etwas länger als bei Verwendung von Pyridin, das
darüber hinaus auch noch besonders helle Reaktionsprodukte ergibt. Dafür ist die Wiedergewinnung des
Pyridine aus dem Hydrochlorid allerdings etwas aufwendiger.
Die Erfindung wird nun anhand der Beispiele erläutert.
Einen Rührreaktor, der von außen gut gekühlt werden kann, beschickt man mit 130 g (1 Mol)
2-Hydroxyäthyl-methacrylat und kühlt auf 0°C ab.
Unter lebhaftem Rühren werden im Verlauf von 120 Minuten 123 g (1,1 MoI) Chloracetylchlorid in 280 ml
Toluol und 185 g (1 Mol) Tri-n-butylamin in 100 ml Toluol gelöst synchron zugetropft Während der
Zugabe dieser Stoffe wird die Reaktionstemperatur bei +50C gehalten. Nach beendeter Dosierung entfernt
man das Kältebad und rührt 90 Minuten lang nach, wobei die Temperatur langsam auf Raumtemperatur
steigt
Anschließend wird die Reaktionsmischung in einen Scheidetrichter gegossen und mit 5 Portionen ä 300 ml
Wasser zur Entfernung von Tri-n-butyiaminhydrochlorid ausgewaschen. Eine Probe des letzten Waschwassers
soll nach Zusatz von Natronlauge nur noch eine sehr schwache Trübung durch abgeschiedenes Tri-n-butylamin
zeigen.
Die Toluolphase wird anschließend mit Bicarbonatlösung neutralisiert (Entfernung des überschüssigen
Chloracetylchlorids), mit wenig Wasser nachgewaschen und getrocknet Nach dem Abziehen des Lösungsmittels
am Rotationsverdampfer unter Zusatz von 0,5 g Hydrochinon im vollen Wasserstrahlvakuum wird der
verbleibende Rückstand im ölpumpenvakuum destilliert
Ausbeute: 164 g, das sind 79,5% d. Th.
Die Substanz siedet bei einem Druck von 0,1 Torr bei 80-830C.
Beispiel 1 wird wiederholt, aber anstelle des Tri-n-butylamins 79 g (1 Mol) Pyridin eingesetzt und das
Toluol durch ein Gemisch von Benzol und Toluol (75 Vol.-% Toluol, 25 Vol.-% Bentol) ersetzt.
Nach dem Abziehen des Lösungsmittelgemisches liegt das Reaktionsprodukt als wasserklare hellgelbe
Flüssigkeit vor. Sie destilliert bei einem Druck von 0,1 Torr und 80—83°C über. Es werden 165 g, das sind
80,0% der Theorie, Chloracetoxiäthylmethacrylat erhalten.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Chloracetoxialkylacrylat bzw. -methacrykt durch Umsetzung eines Hydroxialkylacrylats bzw. -methacrylats, wobei die Alkylgruppe 1 bis 4 Kohlenstoff atome enthält, mit Chloracetylchlorid in Gegenwart von Pyridin, Waschen mit Wasser und gegebenenfalls Destillieren des erhaltenen Produkts, dadurch gekennzeichnet, daß man das Hydroxialkyl-acrylat bzw. -methacrylat mit dem Chloracetylchlorid im Molverhältnis 1 :1,05 bis 1,3 in Gegenwart einer zum Hydroxialkyl-acrylat bzw. -methacrylat gleichmolaren Menge Pyridin oder Tri-n-butylamin in Benzol, Toluol, Xylol oder Gemischen davon als Lösungsmittel umsetzt
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