DE2618871C3 - Verfahren zum Herstellen von Diphenyljodoniumsalzen - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von DiphenyljodoniumsalzenInfo
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Description
■Γ
in Kombination mit härtbaren Epoxyharzen vorgeschlagen. Die Haloniumsalze sind eine Quelle für einen
Lewissäure-Katalysator, der freigesetzt wird, wenn man die Mischung aus Epoxyharz und Haloniumsalz
UV-Strahlung aussetzt, und dies führt zu einer Härtung des Epoxyharzes.
Haloniumsalze, wie das vorstehend genannte, werden in Gegenwart von Silberverbindungen, wie Silberoxyd,
aus einer starken Säure HYF6 oder Silbertetrafluoroborat,
und einem geeigneten Diarylhaloniumsalz hergestellt; vgl. M. C. Casserio et al in Journal American
Chemical Society Bd. 81,1959, 336, oder M. C. Beringer
et al in Journal American Chemical Society, Bd. 81,1959,
342. Obwohl mit diesen Verfahren wirksame Ergebnisse erhalten wurden, machten die hohen Kosten der
Silberverbindungen diese Verfahren jedoch wirtschaftlich uninteressant. Es ist daher erwünscht, Haloniumsalze,
wie das oben angegebene, die als Photoinitiatoren zum Härten von Epoxyharzen eingesetzt werden
können, ohne Verwendung von Silberverbindungen herstellen zu können.
Es wurde gefunden, daß man als Photoinitiatoren für Epoxyharze brauchbare Diphenyljodoniumsalze der
eingangs genannten Art nach einem Verfahren ohne
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Diphenyljodoniumsalzen der Formel
[R2Jl+ [YF6]-
entsprechend dem vorstehenden Patentanspruch.
In der älteren deutschen Patentanmeldung P 25 18 639.4-43 wude die Verwendung von Haloniumsalzen,
wie
Verwendung von Silber herstellen kann, wenn man ein Dipheiiyljodoniumbisulfat der Formel
[R2J]+ [HSO4]- (I)
worin R die im Patentanspruch genannte Bedeutung hat,
mit einer Hexafiuorverbindung der Formel
MYFn
(2)
worin M ein Wasserstoff-, Alkali- oder Erdalka!i-Ion bedeutet, und Y die obige Bedeutung hat, unter
wäßrigen Bedingungen unter Bildung von Diphenyljodoniumsalzen der Formel
(3)
umsetzt und anschließend das Diphen.yljodoniumhexafluorid aus dem Reaktionsgemisch gewinnt.
Die für R stehenden Reste können gleich oder verschieden und mit 1 bis 5 einwertigen Resten,
ausgewählt aus Qi _ej-Alkoxy, Qi_8)-Alkyl sowie Nitro
und Chlor substituiert sein; R ist im besonderen ein Phenyl-, Chlorphenyl-, Nitrophenyl- oder Methoxyphenylrest.
Diphenyljodoniumbisulfate der Formel (1) und Verfahren zu deren Herstellung sind bekannt und z. B. in
den folgenden Druckschriften beschrieben: I. Masson, Nature 139, (1937); I. Masson und E. Raci, J. Chem. Soc,
1718 (1937); I. Masson und W. E. Hanby, J. Chem. Soc, 1699 (1937); D. A. Berry, R. W. Greenlee, W. C. Ellis und
M. M. Baldwin, Twelfth Intl. Congr. Pure and App. Chem., N. Y., N. Y., Sept. 1951, Abstrs. p. 465, und M. C.
Casserio, D. T. Glusker und J. D. Roberts, J. Am. Chem.
Soc. Bd. 81, 1959, 336. Beispiele für die Diphenyljodoniumsalze der Formel(l) sind:
Diphenyljodoniumbisulfat,
4,4'-Dichlordiphenyljodoniumbisulfat,
3,3'-Dinitrodiphenyljodoniumbisulfat,
4,4'-Dimethyldiphenyljodoniumbisulfat,
3-Nitrodiphenyljodoniumbisulfatund
4,4'-Dimethoxydiphenyljodoniumbisulfat.
Beispiele für die Hexafluoridsalze von Phosphor, Arsen und Antimon der Formel (2) sind die folgenden:
NaPF6, KSbF6, Ca(PF6J2, HPF6, HAsF6, HSbF6 und
Ba(AsF6J2.
Bei der Durchführung des Verfahrens der Erfindung wird ein wäßriges Gemisch im wesentlichen äquimolarer
Mengen des Diphenyljodoniumbisulfats und des Hexafluoridsalzes von Phosphor, Arsen oder Antimon
bei einer Temperatur im Bereich von 0 bis 100°C hergestellt, wobei die Reihenfolge der Zugabe nicht
kritisch ist.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Diphenyljodoniumsalze können als Photoinitiatoren für
Epoxyharze eingesetzt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert, wobei alle angegebenen Teile
Gewichtsteile sind.
Eine Lösung von etwa 200 Teilen Schwefelsäure in etwa 300 Teilen Essigsäure wurde bei einer Temperatur
zwischen 0 und 30C zu einem Gemisch aus 200 Teilen Kaliumjodat, 300 Teilen Toluol, 900 Teilen Essigsäure
und 400 Teilen Acetanhydrid unter Rühren hinzugegeben. Nach einer Zugabe der gesamten Lösung der
Schwefelsäure in der Essigsäure wurde das erhaltene Gemisch 11 Stunden gerührt Die angefallenen organischen
Salze wurden durch Filtration entfernt und mit einer geringen Menge kalten Eisessigs gewaschen. Die
erhaltene blaßgelbe Lösung wurde mit Wasser auf das Zweifache ihres Volumens verdünnt und dreimal mit
Äther extrahiert Eine kleine Menge (0,3 Teile) Natriumsulfit wurde als Reduktionsmittel hinzugegeben.
Nach dem Herstellungsverfahren erhielt man eine quantitative Ausbeute an 4,4'-Dimethyldiphenyljodoniumbisulfat
Eine leicht warme wäßrige Lösung im wesentlichen äquimolarer Mengen von 4,4'-Dimethyldiphenyljodoniumbisulfat
und Kaliumhexafluoroarsenat ließ man sich abkühlen, wobei eine weiße kristalline
Ausfällung auftrat Dieses Produkt wurde filtriert und mit destilliertem Wasser gewaschen. Einen zweiten
Anteil von Kristallen erhielt man beim weiteren Stehenlassen. Nach dem Trocknen der Kristalle über
Nacht erhielt man 27 Teile eines Produktes mit einem Schmelzpunkt von 148 bis 152°C. Die Rekristallisation
des Produktes aus einer Wasser/Äthanol-Mischung ergab ein Produkt mit einem Schmelzpunkt von 163 bis
166° C. Nach dem Herstellungsverfahren, dem NMR-Spektrum
und der Elementaranalyse für CuHuJAsFb
war das Produkt 4,4'-Dimethyldiphenyljodoniumhexafluorarsenat, wobei die für die vorgenannte Summenformel
errechneten Werte für C = 33,74%, H = 2,81%, As= 15,06% und die gefundenen Werte C = 33,70%,
H = 2,92% und As = 15,28% betrugen.
Eine dreiprozentige Lösung des 4,4'-Dimethyldiphenyljodoniumhexafluoroarsenats
in 4-Vinylcyclohexendioxyd ergab nach fünfsekundigem Bestrahlen mit einer
GE H3T7 Quecksilberbogenlampe mittleren Druckes aus einer Entfernung von etwa 15 cm einen klebrigkeitsfreien
Film.
Eine Lösung von 50 Teilen Schwefelsäure in etwa 75 Teilen Essigsäure gab man unter Rühren zu einer bei
etwa 0° C gehaltenen Lösung aus 50 Teilen Kaliumjodat, 70 t-Butylbenzol und 225 Teilen Essigsäure. Die dabei
erhaltene Mischung ließ man 3 Stunden bei O0C und weitere 8 Stunden bei Umgebungstemperatur stehen.
Die aus dem Gemisch ausgeschiedenen Salze wurden durch Filtration entfernt und die erhaltene Lösung mit
Wasser auf das Dreifache ihres Volumens verdünnt. Danach extrahiert man das Ganze dreimal mit Äther.
Man erhielt eine blaßgelbe Lösung. Die Lösung wurde in zwei Teile geteilt und zu einem davon gab man 11
Teile Kaliumhexafluoroarsenat, wobei sich unmittelbar ein weißer kristalliner Niederschlag bildete. Dieser
wurde abfiltriert und getrocknet. Man erhielt 14 Teile 4,4'-Di-t-butyldiphenyljodoniumhexafluoroarsenat mit
einem Schmelzpunkt von 169 bis 171°C. Die Identität des Produktes wurde durch sein Herstellungsverfahren
und das NMR-Spektrum bestätigt.
Eine dreiprozentige Lösung des obigen Salzes in 4-Vinylcyclohexendioxyd wurde auf eine Glasplatte
aufgebracht und mit einer GE H3T7-Lampe aus einem bo Abstand von 15 cm bestrahlt. Nach 3 bis 5 Sekunden
solcher Bestrahlung war ein klebrigkeitsfreier harter Film enstanden.
Zu dem zweiten Teil der obigen beschriebenen Lösung von 4,4'-Di-t-butyldiphenyljodoniumbisulfat gab
man 9,4 Teile Kaliumhexafluorophosphat, wobei unmittelbar ein kristalliner Niederschlag anfiel, der abgetrennt
und getrocknet 6,5 Teile betrug. Er hatte einen Schmelzpunkt von 173 bis 174° C. Nach seinem
Herstellungsverfahren und NMR-Spektrum war es
4,4'-Di-t-butyldiphenyljodoniumhexafluorophosphat Eine dreiprozentige Lösung dieses Salzes in 4-Vinylcyclohexendioxyd,
gehärtet unter den oben beschriebenen Bedingungen, ergab in 20 Sekunden einen harten,
klebrigkeitsfreien Film.
Das obige Beispiel 2 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß anstelle des Kaliumhexafluoroarsenates
Kaliumhexafluoroantimonat eingesetzt wurde. Nach der Rekristallisation aus Methylenchlorid/Diäthyläther
erhielt* man das weiße kristalline 4,4'-Di-t-Butyldiphenyljodoniumhexafluoroantimonat
mit einem Schmelzpunkt von 163 bis 165° C. Wurde eine dreiprozentige
Lösung dieses Salzes in 4-Vinylcyclohexendioxyd dem UV-Licht aus einer C-E H3T7-Lampe aus einer Entfernung
von 15 cm ausgesetzt, dann wurde ein 0,075 mm dicker Film innerhalb von 3 Sekunden klebrigkeitsfrei.
Unter Rühren wurden 39,36 Teile Nitrobenzol zu einem Gemisch aus 7,7 Teilen Jod, 20 Teilen
Kaliumjodat und 80 Teilen Schwefelsäure bei 10°C hinzugegeben. Nach einstündigem Rühren bei dieser
Temperatur und 24stündigem Rühren bei 250C und schließlich 40 Stunden bei 45 bis 5O0C wurde das
Reaktionsgemisch auf 50C abgekühlt und mit 200 Teilen
kaltem Wasser verdünnt. Durch Vakuumfiltration wurde ein Rohprodukt abgetrennt, dieses mit Wasser,
dann Äther gewaschen und getrocknet. Nach dem Herstellungsverfahren war das Produkt 3,3'-Dinitrodiphenyljodoniumbisulfat.
Es wurde in 250 Teilen Wasser suspendiert und dazu eine Lösung von 17,1 Teilen KAsF6 in 100 Teilen Wasser hinzugegeben. Es wurde ein
blaßgelbes Produkt gebildet, das durch Filtration abgetrennt, gewaschen und dann im Vakuum getrocknet
wurde. Man erhielt 12,1 Teile 3,3'-Dinitrodiphenyljodoniumhexafluoroarsenat
mit einem Schmelzpunkt von 192 bis 195° C.
Die Identität des Produktes wurde durch seine UV- und NMR-Spektren und die Elementaranalyse bestätigt.
Für die Summenformel Ci2H8JN2O4AsF6 wurden errechnet
C=25,9%, H = 1,43%, N = 5,0%, J = 22,6% und gefunden wurden C = 26,00%, H = 1,42%, N = 5,05%
und J =22,80%.
Eine durch Auflösen von 3% des obigen Salzes in 4-Vinylcyclohexendioxyd hergestellte Mischung wurde
unter den im vorherigen Beispiel beschriebenen Bedingungen bestrahlt. Die Härtung zum klebrigkeitsfreien
Zustand trat in 3 Sekunden ein.
Eine Lösung von 150 Teilen Essigsäure und 180 Teilen
konzentrierter Schwefelsäure wurde langsam zu 198 Teilen Chlorbenzol, 100 Teilen Kaliumjodat, 450 Teilen
Essigsäure und 216 Teilen Acetanhydrid bei 0 bis 3° C
hinzugegeben. Das erhaltene Gemisch ließ man 16 Stunden stehen und verdünnte es dann mit 500 Teilen
Wasser. Zu der dabei erhaltenen Lösung gab man 33 Teile KAsF6.
Beim Stehenlassen erhielt man eine geringe Menge weißer Kristalle mit einem Schmelzpunkt von 194 bis
5 6
195° C. Nach der Elementaranalyse war das Produkt Eine dreiprozentige Lösung dieses Salzes in dem
4,4'-Dichlordiphenyljodoniumhexafluoroarsenat Für Epoxymonomer 4-V3nylcyclohexenoxyd benötigte nur 5
die Summenformel C^HsCfeAsFe wurden errechnet: Sekunden, um unter den im Beispiel 3 beschriebenen
C 26,76%, H ί,48%, As 13,91%, und gefunden wurden Bedingungen bei der Bestrahlung zu einem klebrigkeits-
C=26,85%, H= 1,59% und As=13,72%. 5 freien Zustand zu härten.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Herstellen von Diphenyljodoniumsalzen der Formelin der R den Phenylrest bedeutet, der gegebenenfalls durch Alkyl-, Alkoxygruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, durch die Nitrogruppe oder durch Chlor substituiert sein kann und Y für Phosphor, Arsen oder Antimon steht, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Diphenyljodoniumbisulfat der Formel[R2J]+ [HSO4]-mit einer Hexafiuorverbindung der Formel
MYF6worin M ein Wasserstoff-, Alkali- oder Erdalkali-Ion bedeutet, unter wäßrigen Bedingungen umsetzt und anschließend das Diphenyljodoniumhexafluorid aus dem Reaktionsgemisch gewinnt.
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