DE2719133A1 - Neue stabilisatoren - Google Patents
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Description
DR. ERLEND D I N N έ
PATENTANWALT 2ö BREMEN
Case 3-1O467/S/1+2 uhlandstrasse as
Deutschland
Neue Stabilisatoren
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Piperidine, Verfahren zu ihrer Herstellung, ihre Verwendung als Stabilisatoren,
sowie mit ihrer Hilfe gegen lichtinduzierten Abbau stabilisiertes organisches Material.
2,2,6,6-Tetramethyl-4-hydroxy-piperidin-4-carbonsäure und ihr
Methylester sind von Orthner, Ann. 459 (1927), 217-233 im Zusammenhang mit Untersuchungen über Pinakolinumlagerungen
bekannt. Aus den US-PS 3.502.692 und 3.334.103 ist das N-Oxyl
des entsprechenden Aethylesters als Polymerisationsinhibitor, Antiklopfmittel für Benzin und Gummiantioxidans bekannt, bei
deren Herstellung von den entsprechenden NH-Verbindungen
ausgegangen wird. Als pharmazeutisches Produkt ist die freie
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Säure auch aus Friedländer, Fortschritte Teerfarbenfabrikation, IV, S. 1215-1229, z.B. 1219 bekannt. Aus der JA-PS 640.258
ist das 4-Hydroxy-4-cyano-2,2,6,6-tetramethylpiperidin als Stabilisator für Polyolefine bekannt.
Die bekannten Stabilisatoren dieses Typs haben für die praktische Anwendung nachteilige Eigenschaften, so bezüglich Verträglichkeit
in dem Substrat, Hydrolysebeständigkeit und Extraktionsbeständigkeit. Diese Nachteile zu überwinden war Aufgabe der
Erfindung. Die erfindungsgemässen Stabilisatoren weisen diese Nachteile in überraschend geringerem Masse auf.
Die Erfindung betrifft Piperidine der Formel I
(D,
R. Wasserstoff oder C,-C,-Alkyl ist,
X Wasserstoff, Oxyl, C1-C12 Alkyl, C--C,. Alkenyl, C~-C,
Alkinyl, C2-C21 Alkoxyalkyl, C7-C8 Aralkyl, 2,3-Epoxypropyl,
eine aliphatische Acyl-Gruppe mit 1-4 C-Atomen oder eine der Gruppen -CH2COOR,,-CH2-CH(R5)-OR^, -COOR,
oder -CONHR7 bedeutet,
R, C1-Cg Alkyl, C3-C, Alkenyl, Phenyl, C7-Cg Aralkyl oder
Cyclohexyl ist, und
R5 Wasserstoff, Methyl oder Phenyl ist, und
R, Wasserstoff, eine aliphatische oder aromatische, eine
araliphatische oder alicyclische Acylgruppe mit 1-18 C-Atomen bedeutet, worin der aromatische Teil gegebenenfalls
mit Chlor, C1-C, Alkyl, C1-Cg Alkoxy und/oder mit
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Hydroxy substituiert sein kann, und
R7 ^1~^12 Alkyl, Cyclohexyl, Phenyl oder Benzyl bedeutet, und
R7 ^1~^12 Alkyl, Cyclohexyl, Phenyl oder Benzyl bedeutet, und
wenn η 1 ist und m 1 oder 2 ist,
R0 C7-Ct0 Alkyl, C0-C0 Alkenyl, C1-C^ Alkinyl, C7-C1, Aralkyl,
R0 C7-Ct0 Alkyl, C0-C0 Alkenyl, C1-C^ Alkinyl, C7-C1, Aralkyl,
Z H Lo Zo JD / LL
Cc-C,o Cycloalkyl, C^-C,, Aryl oder ein Rest der Formel
II ist
(H), Au /\
CH.
CH.
worin R, und X obige Bedeutung haben, und wenn η 2 ist und m 1 ist, ·
R0 C,-C,j Alkylen, C,-Cft Alkenylen, C,-Cg Alkinylen, Phenylen-
R0 C,-C,j Alkylen, C,-Cft Alkenylen, C,-Cg Alkinylen, Phenylen-
bis-methylen oder Cc-C,o Cycloalkylen ist, und
wenn η 3 ist und m 1 ist,
R0 der Rest eines C0-C0 Triols ist, und
R0 der Rest eines C0-C0 Triols ist, und
Z JÖ
wenn η 4 ist und m 1 ist,
R0 Pentaaerythrityl ist, und
wenn η 1 oder 2 ist und m 1 ist.
R0 Wasserstoff, C1-C-Jg Alkyl, C7-C11 Aralkyl, eine aliphatisch^,
aromatische, araliphatische oder alicyclische Acylgruppe mit 1-18 C-Atomen ist, worin der aromatische Teil durch Chlor,
C,-C, Alkyl, C,-Co Alkoxy und/oder Hydroxy substituiert
sein kann, oder RgNHCO- ist, worin
R_ C1-C18 Alkyl, C7-C9 Aralkyl, C5-C12 Cycloalkyl oder C5-C1,
Aryl ist, und
wenn η 1 ist und m 2 ist,
R3 Cl"C20 "CO-Alkylen-CO-, C2-C20 -CO-Alkenylen-CO-, C2-Cg
-CO-Alkinylen-CO-, -COCH2-C6H5-CH2CO-, C5-C10 -CO-Arylen-CO-,
C5-Cg -CO-Cycloalkylen-CO-, oder -CO-NH-R9-NH-CO-ist,
worin
R0 C0-C10 Alkylen, CA-C,n Arylen, Cc-C0 Cycloalkylen, der
zweiwertige N,N1-Isophoronrest, C,-Clo-Arylen-Z-C5-C,o~
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" Arylen oder C^Cg-Cycloalkylen-Z-C^Cg-Cycloalkylen mit Z
gleich 0, CH2 oder SO2 ist, und
Y 0 oder "NR10" ist, worin
R10 Wasserstoff, C1-C18 Alkyl, C2-Cg Alkenyl, C3-C5 Alkinyl, C7-C Aralkyl, C5-C12 Cycloalkyl oder ein Rest der Formel II ist.
Y 0 oder "NR10" ist, worin
R10 Wasserstoff, C1-C18 Alkyl, C2-Cg Alkenyl, C3-C5 Alkinyl, C7-C Aralkyl, C5-C12 Cycloalkyl oder ein Rest der Formel II ist.
R1 ist als C1-C, Alkyl verzweigtes oder insbesondere unverzweigtes
Alkyl, wie Aethyl, n-Propyl oder η-Butyl, vor allem aber Methyl. Bevorzugt ist R1 Wasserstoff. Alle Substituenten
R1 sind gleich.
X ist als C1-C12 Alkyl z.B. Methyl, Aethyl, n-Propyl, n-Butyl,
n-Pentyl, n-Hexyl, n-Octyl, n-Decyl oder n-Dodecyl. Bevorzugt
sind Alkylgruppen mit 1-8 C-Atomen, insbesondere solche mit 1-4 C-Atoraen und vor allem Methyl.
X ist als C^-Cg Alkenyl beispielsweise Allyl, 2-Butenyl
oder 2-Hexenyl, insbesondere Allyl.
X ist als Cq-C, Alkinyl z.B. Propargyl.
Bedeutet X C3-C21 Alkoxyalkyl, so kann der Alkylteil 1-3 C-Atome
enthalten und der Alkoxy-Teil aus 1-18 C-Atomen bestehen,
wie z.B. in Methoxymethyl, Aethoxymethyl, 2-Methoxyäthyl,
2-Aethoxyäthyl, 2-n-Butoxyäthyl, 3-n-Butoxyäthyl, 2-0ctoxyfithyl
oder 2-Octadecyloxyäthyl, insbesondere zu erwähnen sind
Verbindungen, in denen X eine Alkoxyalkylgruppe mit 2-6 C-Atomen
bedeutet.
X ist als C7-C8 Aralkyl z.B. Benzyl oder a-Phenyläthyl.
X ist als aliphatische Acylgruppe mit 1-4 C-Atomen, beispielsweise
Formyl, Acetyl, Acryloyl oder Crotonyl, insbesondere Acetyl oder Formyl.
Ist X die Gruppe -CH2COOR^ , so bedeutet R^ ' als C^-C12 Alkyl,
z.B. Methyl, Aethyl. Isqpropyl. ji-Butyl, Isobutyl, t~Butyl,
Isopentyl, n-Octyl, n-Decyl oder n-Dodecyl. Bevorzugt ist R^
C1-C, Alkyl. R^ ist als C3-C6 Alkenyl z.B. Allyl, 2-Butenyl
oder 2-Hexenyl. R4 ist als C7-Cg Aralkyl z.B. Benzyl oder
a-Phenyläthyl.
Ist X die Gruppe -CH2-CH(R5 )-0R6 , so bedeutet R5 Wasserstoff,
Methyl oder Phenyl, insbesondere Wasserstoff. R^ 1st
als aliphatischer, aromatischer, alicyclischer oder araliphatischer
C,-C-.g Acylrest, gegebenenfalls im aroma, sehen
Teil mit Chlor, C,-C/ Alkyl wit Methyl, Aethyl, n-Propyl oder
t-Butyl oder mit C,-CR Alkoxy wie Methoxy, Aethoxy, Butoxy
oder Octoxy und/oder mit Hydroxy substituiert, beispielsweise Acetyl, Propionyl, Butyryl, Octanoyl, Dodecanoyl, Stearoyl,
Acryloyl, Benzoyl, Chlorobenzoyl, Toluoyl, Isopropylbenzoyl, 2,4-Dichlorobenzoyl, 4-Methoxybenzoyl, 3-Butoxybenzoyl, 2-Hydroxybenzoyl,
3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzoyl, /i-(3,5-dit-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionyl,
Phenylacetyl, Cinnarcoyl, Hexahydrobenzoyl.
1st X die Gruppe -COOR7, so ist R7 als C,-C12 Alkyl, z.B.
Methyl, Aethyl, Isobutyl, n-Hexyl, n-Octyl, n-Dedyl oder n-Dodecyl.
Bevorzugt sind als R7 Alkylgruppen mit 1 - 4 C-Atomen.
Gleiches gilt für R7 in -CONHR7.
R2 ist als C, -C-ig Alkyl insbesondere solches wie für X als
Cz-C12 Alkyl angegeben, aber auch geradkettiges Alkyl mit
über 12 und bis zu 18 C-Atomen, als C2 -Cg Alkenyl insbesondere
solches wie für X als C3-C, Alkenyl angegeben, und als C--Cß
Alkinyl insbesondere solches wie for X als C3-C, Alkinyl
angegeben.
R2 ist als C7-C1-, Aralkyl insbesondere solches wie für X als
Cy-Cg Aralkyl angegeben.
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R2 ist als Cp-C12 Cycloalkyl insbesondere Cc-Cg, vor allem
C5-C7 Cycloalkyl, wie Cyclopentyl, Cycloheptyl und insbesondere
Cyclohexyl.
R2 ist als C^-C., Aryl insbesondere Naphthyl oder vor allem
Phenyl, das durch Alkyl mit insbesondere 1-4 C-Atomen substituiert sein kann, wie Methyl, Aethyl, n-Propyl oder i-Propyl,
insbesondere aber unsubstituiert ist.
R2 ist als C-C12 Alkylen insbesondere solches mit 2-12 C-Atomen,
vor allem geradkettiges Alkylen, wie Aethylen, 1,3-Propylen, 1,4-Butylen oder 1,8-Octylen.
R2 ist als C,-Cg Alkenylen insbesondere l,4-But-2-enylen,
und als C,-C« Alkinylen insbesondere l,4-But-2-inylen.
R2 ist als C5-C12 Cycloalkylen insbesondere solches mit
5-8 C-Atomen, wie Cyclopentylen, Cycloheptylen und insbesondere Cyclohexylen.
R2 ist als Rest eines C3-Cg Triols insbesondere ein solcher
Rest eines aliphatischen Triols mit 3-6 C-Atomen, wie ein solcher von Glycerin.
R, ist als C1-C1- Alkyl insbesondere solches wie für X als
C1-C12 Alkyl angegeben, als C7-C,, Aralkyl insbesondere
solches wie für X als C7-Cg Aralkyl angegeben, als das genannte
Acyl insbesondere solches wie für Rfi angegeben.
RR ist als C1-C1O Alkyl insbesondere solches wie für X als
C,-C,2 Alkyl angegeben, als C7-Cg Aralkyl insbesondere solches
wie für X als C7-C9 Aralkyl angegeben, als C5-C12 Cycloalkyl
insbesondere solches wie für R2 als C5-C12 Cycloalkyl angegeben,
und als Cß-C,, Aryl insbesondere solches wie für R2
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-r-
als C,--C,, Aryl angegeben.
R- ist als C1-C20 -CO-Alkylen-CO- insbesondere solches mit
für R2 angegebenem C^-C,« Alkylen, als c 2~C2o ~CO-Alkenylen-CO-insbesondere
solches mit für R2 angegebenem C,-Cg Alkenylen,
und als C0-C0 -CO-Alkinylen-CO insbesondere solches mit für
/ O
R„ angegebenem C,-Cg Alkinylen.
R3 ist als C,.-C, -CO-Arylen-CO- insbesondere 1,2- oder 1,4-phthaloyl.
R~ ist als Cc~Cp-CO-Cycloalkylen-CO- insbesondere solches mit
für R2 angegebenem C5-Cg Cycloalkylen.
R9 ist als C2~ci2 A^ylen insbesondere solches wie für R2
als C2-C^2 Alkylen angegeben, als C,-C10 Arylen insbesondere
solches wie für R3 als C,-C10 Arylen angegeben, als C5-Cg
Cycloalkylen insbesondere wie für R2 als C5-Cg Cycloalkylen
angegeben.
R9 ist als C6-C10-Arylen-Z-Cg-C,0-Arylen mit Z gleich 0,
oder SO2 insbesondere -Phenylen-0-Phenylene, -Phenylen-CH2-Phenylenoder-Phenylen-SO^Phenylen-.
ist als C5-Cg Cycloalkylen-Z-C5-Cg-Cycloalkylen mit Z
gleich 0, CH2 oder SO2 insbesondere solches worin Cycloalkylen
wie für R2 als C5-Cg Cycloalkylen angegeben ist, wie -Cyclohexylen-0-Cyclohexylen-,
-Cyclohexylen-CH^Cyclohexylen- und -Cyclohexylen-SO.^-Cyclohexylen-.
R. ist als C.-C.g Alkyl insbesondere solches wie für X als
C,-C,2 Alkyl angegeben, als C2-Cg Alkenyl insbesondere solches
wie für X als C3-C, Alkenyl angegeben, als C3-C,. Alkinyl
insbesondere solches wie für X als C3-C, Alkinyl angegeben,
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als C7-C,, Aralkyl insbesondere solches wie für X als C7-Cg
Aralkyl angegeben, und als C^-C,« Cycloalkyl insbesondere
solches wie für R2 als C5-C12 Cycloalkyl angegeben.
Bevorzuge sind Piperidine I a der Formel I, worin
R. Wasserstoff oder Methyl ist,
X Wasserstoff, Oxyl, C1-Cg Alkyl, C3-C, Alkenyl oder Alkinyl,
C2-C6 Alkoxyalkyl, C7-Cg Aralkyl, Formyl, Acetyl, Acryloyl
oder Crotonoyl ist, oder eine der Gruppen -CHp-COOR,,
-CH2-CH(R5)-OR,, -COOR7 oder -CONHR7 bedeutet, worin
R4 C1~C4 Alky1· C3"C4 Alkeny!» Phenyl, C7-C3 Aralkyl oder
Cyclohexyl ist, und
R5 Wasserstoff, Methyl oder Phenyl ist, und
R, Wasserstoff oder eine aliphatische, aromatische, alicyclische
oder araliphatische Acylgruppe mit 1-18 C-Atomen bedeutet, worin der aromatische Teil gegebenenfalls
mit Chlor, C,-C, Alkyl, C,-Cg Alkoxy und/oder
Hydroxy substituiert sein kann, und
R7 C1-C12 Alkyl ist,
wenn η 1 ist und m 1 oder 2 ist, R2 C, -C1^g Alkyl, C7-Cg Aralkyl, C5-C7 Cycloalkyl oder ein
Rest der Formel II mit vorstehenden Bedeutungen ist, ,
wenn η 2 ist und m 1 ist, R2 C2-C12 Alkylen ist,
wenn η 3 ist und m 1 ist, R2 der Rest eines C3-C6 Alkantriols ist,
wenn η 4 ist und m 1 ist, * R2 Pentaaerythrityl ist,
wenn η 1 oder 2 ist und m 1 ist,
R3 Wasserstoff, C1-C18 Alkyl, C7-C9 Aralkyl, obiges Acyl,
C1-C1Q Alkylaminocarbonyl, Cyclohexylaminocarbonyl oder
Phenylaminocarbonyl ist,
wenn η 1 ist und m 2 ist,
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R- C -C^-CO-Alkylen-CO-, Phthaloyl, der zweiwertige Ν,Ν1-Isophoronrest
oder -CO-NH-Rq-NH-CO- ist, worin
Rq C2~C6 Alkylen» C6 oder C7 Arylen, -CgH,-0-C^H,-,
-C6Hz-CH2-C6H,-, Cyclohexylen, Cyclohexylen-CH^Cyclohexylen
oder Cyclohexylen-O-Cyclohexylen ist, und
Y 0 oder -NH- ist.
Besonders bevorzugt sind Piperidine I b der Formel I, worin R1 Wasserstoff oder Methyl ist,
X Wasserstoff, C1-C4 Alkyl, Allyl, Benzyl, C2-C6 Alkoxyalkyl,
Formyl, Acetyl, Acryloyl oder Crotonoyl ist, oder eine der Gruppen -CH2-COOR4, -CH2-CH(R5)-OR6, -COOR7, oder
-CONHR7, worin
R, cn~C4 Alkyl ist., und
R5 Wasserstoff oder Methyl und R6 Wasserstoff bedeutet, und
R7 C1-C4 Alkyl ist,
wenn η 1 ist und m 1 ist, R2 C4-C18 Alkyl ist,
wenn η 2 ist und in 1 ist, R2 C2~ci2 Asylen» C,-Cg Alkenylen oder C,-Cg Alkinylen ist,
wenn η 3 und m 1 ist, R2 der Rest eines C3-C6 Alkantriols ist,
wenn η 4 und m 1 ist, R_ Pentaaerythrityl ist, R~ Wasserstoff ist, und
Y 0 ist.
Vor allem betrifft die Erfindung Piperidine I c der Formel
R, Wasserstoff oder Methyl ist, X Wasserstoff, Methyl, Allyl, Benzyl,. Formyl oder Acetyl ist,
wenn η 1 ist und ra 1 ist, R2 C,-C18 Alkyl ist,
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wenn η 2 ist und ra 1 ist,
R2 ^2~^12 Alkylen, c, Alkenylen oder C, Alkinylen ist,
Ro Wasserstoff ist, und
Y O ist.
Neben den in den Beispielen genannten Verbindungen sind besonders hervorzuheben Piperidine I d der Formel I, worin
R.. Methyl oder insbesondere Wasserstoff ist, X Wasserstoff oder Methyl ist,
m 1 ist,
bei η gleich 1 R2 C^-C18 Alkyl ist,
bei η gleich 2 R0 C,-C,o Alkylen oder C, Alkenylen ist,
Ro Wasserstoff ist, und
Y O ist.
Die Herstellung der Verbindungen der Formel I kann nach an sich bekannten Methoden erfolgen, z.B. dadurch, dass man
eine Säure der Formel III
COOH
R1-OT2^ Ύϊ .JJH0-R-, · (HD,
oder ein reaktionsfähiges Derivat davon mit einer Verbindung (HY) -Ro oder einem reaktionsfähigen Derivat davon umsetzt,
und, falls erwünscht, in eine erhaltene Verbindung der Formel I, worin R- Wasserstoff ist, den Rest R- einführt.
So kann man eine Säure der Formel III oder ein reaktionsfähiges Derivat davon, wie ein Halogenid, z.B. Chlorid,
Anhydrid oder Ester, z.B. Alkylester, wie Methylester, mit einer Verbindung (HO) -R2 oder einem reaktionsfähigen Derivat
davon, wie Halogenid, z.B. Chlorid, Bromid oder Iodid, umsetzen.
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-ri-
Vorteilhaft arbeitet man in Gegenwart eines basischen Katalysators, wie ein Alkalihydroxid, z.B. Natriumhydroxid
oder Kaliumhydroxid, oder einem Alkalialkoholat, in dem die
Alkoholkomponente vorteilhaft die des Restes R2 sein kann.
Die Reaktion kann mit Vorteil in einem Lösungsmittel, insbesondere einem polaren Lösungsmittel durchgeführt werden,
wie ein Dialkylamid, z.B. Dimethylformamid.
So kann man aber auch eine Säure der Formel III oder insbesondere ein reaktionsfähiges Derivat davon, wie ein Halogenid,
z.B. Chlorid, Anhydrid oder Ester, z.B. Alkylester, wie Methylester, mit einer Verbindung (HNR,Q) -R2 umsetzen.
Vorteilhaft arbeitet man in Gegenwart eines basischen Katalysators, wie Alkalihydroxid, z.B. Kaliumhydroxid, Alkalihydrid,
z.B. Natriumhydrid, oder Alkaliamid, wie Lithiumamid oder Natriumamid. Die Reaktion kann man mit Vorteil in einem
insbesondere polaren Lösungsmittel durchführen, wie ein Dialkylamid, z.B. Dimethylformamid oder Dimethylacetamid.
Die Einführung des Restes R- kann ebenfalls nach an sich bekannten Methoden geschehen. Acylgruppen Ro kann man wie für
die Umsetzung einer Säure der Formel III beziehungsweise einem reaktionsfähigen Derivat davon mit einer Verbindung
(HO) -R2 beschrieben einführen. Alkyl beziehungsweise Aralkyl
R- können nach üblichen Methoden der Verätherung eingeführt
werden, z.B. nach der Phasentransfermethode, indem man die Verbindung der Formel I mit R-, gleich H, insbesondere einen
solchen Ester der Formel I, mit Cl -R~ in 50%iger Natronlauge
und Methylenchlorid mit etwa 5 Mol % eines Trialkylammoniumsulfats,
z.B. Tri-n-butylammoniumsulfat umsetzt. Rg-NH-CO-als
R3 kann nach üblichen Methoden eingeführt werden, z.B.
indem man die Verbindung der Formel I mit R-, gleich H mit
einem Isocyanat Rft-NCO umsetzt.
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-Vf-
In erhaltenen Verbindungen der Formel I kann im Fall von
X gleich H ein von Wasserstoff verschiedener Rest X in üblicher Weise eingeführt werden. Die Einführung von X
kann nach den üblichen Methoden zur N-Alkylierung beziehungsweise
N-Acylierung geschehen, beispielsweise durch Umsetzung mit Alkylhalogeniden, Alkenylhalogeniden, Propargylchlorid,
Benzylchlorid oder Carbonsäurechloriden, vorzugsweise in Gegenwart von molaren Mengen einer Base.
Eine N-Acylierung kann auch mit Carbonsäureanhydriden, beispielsweise
mit Essigsäureanhydrid geschehen. Hydroxyalkylreste werden durch Umsetzung mit Epoxyden, beispielsweise
Aethylenoxyd oder Propylenoxyd eingeführt und können durch Umsetzung mit Carbonsäurechloriden oder -anhydriden in die
entsprechenden N-Acyloxyalkylgruppen umgewandelt werden.
N-Oxyle, (X = 0*) können aus den NH-Verbindungen durch
Oxydation mit Persäuren oder Wasserstoffperoxid hergestellt werden.
Die Ausgangsstoffe sind bekannt oder können, sofern sie neu sind, in Analogie zu bekannten hergestellt werden. Die Säure
der Formel III beziehungsweise ihr Methylester sind aus Orthner, Ann. 459 (1927), 217-233 bekannt. Die für die
Herstellung dieser Säure benötigten 4-Oxopiperidine, worin X Wasserstoff ist, können nach verschiedenen Verfahren
hergestellt werden.
So wird z.B. von W. Traube in Chem. Ber. 4J1^ 777 (1908) die
Umsetzung von einem aliphatischen Keton mit Ammoniak beschrie· ben.
4-0xopiperidine, worin X Wasserstoff bedeutet, können auch
analog dem in US 3.513.170 beschriebenen Verfahren herge-
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stellt werden. Dabei wird ein alkylsubstituiertes Tetrahydropyrimidin
in Gegenwart eines sauren Katalysators hydrolytisch umgelagert.
l-H-4-Oxopiperidine, welche in 2- und 6-Stellung verschiedenartige
Substituenten besitzen, können durch Umsetzung eines Ketons der Formel R1-CH2-CO-CH-, mit Ammoniak hergestellt
werden. Das gebildete Pyrimidin wird, wie in HeIv. Chirn. Acta 30, 114 (1947) beschrieben, zu einem Aminoketon
hydrolysiert. Dieses wird in einem zweiten Verfahrensschritt
mit Ammoniak und einem Keton R,-CH2-CO-CH- umgesetzt, wie es
z.B. in Monatsh. Chemie 88, 464 (1957) beschrieben ist. Die
die 4-Oxo-piperidine mit X. gleich Wasserstoff, können aus dem so erhaltenen Pyrimidin durch Hydrolyse gewonnen werden.
Die VerbindungL-n der Formel I können gcmäss der vorliegenden
Erfindung als Stabilisatoren für Kunststoffe gegen deren Schädigung durch Einwirkung von Sauerstoff, Wärme und Liehe
verwendet werden. Beispiele für solche Kunststoffe sind die in der DT-OS 2 456 864 auf den Seiten 12-14 aufgeführten
Polymeren. Ebenso können Verbindungen der Formel I verwendet werden,
in denen bei η gleich 1 und m gleich 1 oder 2 Y Sauerstoff und R2 Wasserstoff ist und die übrigen Substituenten die angegebenen
Bedeutungen haben, oder bei η gleich 1 und tn gleich 1 oder 2 Y Sauerstoff, R2 C,-C^ Alkyl, X die angegebenen Bedeutungen
ausser Oxyl hat, und die übrigen Substituenten die angegebenen Bedeutungen haben.
Von besonderer Bedeutung ist die Stabilisierung von Polyolefinen, Styrolpolymerisaten und von Polyurethanen, für die sich
die Piperidine der Formel I hervorragend eignen. Beispiele
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-xr-
hierfür si.nd Polyethylen hoher und niedriger Dichte. Polypropylen,
Aethylen-Propylen-Copolymerisate, Polystyrol, Styrol-Butadien-Acrylnitril-Copolymerisate,
Mischungen von Polyolefinen oder von Styrolpolyir.erisaten, Polyurethane auf Polyether-
oder Polyesterbasis in "Form von Lacken, Elastomeren oder Schaumstoffen.
Die Stabilisatoren werden den Kunststoffen in einer Konzentration von 0,01 bis 5 Gew. -"/<>, berechnet auf das zu stabili-•
sicrende Material, zugesetzt. Vorzugsweise werden 0,03 bis
1,5, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,6 Gew.-% der Verbindungen,
berechnet auf das zu stabilisierende Material, in dieses eingearbeitet.
.Die Einarbeitung kann nach der Polymerisation erfolgen, beispielsweise
durch Einmischen der Verbindungen und gegebenenfalls weiterer Additive in die Schmelze nach den in der Technik
üblichen Methoden, vor oder während der Formgebung, oder auch durch Aufbringen der gelösten oder dispergieren Verbindungen
auf das Polymere, gegebenenfalls unter nachträglichen Verdunsten des Lösungsmittels.
Die neuen Verbindungen können auch in Form eines Mastcroatches,
der. diese Verbindungen beispielsweise in einer Konzentration von 2,5 bis 25 Gew.-% enthält, den zu stabilisierenden
Kunststoffen zugesetzt werden.
Im Falle von vernetzten! Polyäthylen werden die Verbindungen
vor der Vernetzung beigefügt.
Ausser den Verbindungen der Formel I können den Kunststoffen
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auch noch andere, bekannte Stabilisatoren zugesetzt werden.
Dies können z.B. Antioxydanticn, Lichtschutzmittel odor Metalldesaktivatoren
sein, oder auch Costabilisatoren wie z.B.
solche vom Typ der Phosphorigsäureester. Weiterhin können
sonstige in der Kunststofftechnologic übliche Zusatz wie z.B.
Flammschutzmittel, Antistatika, Weichmacher, Gleitmittel, Treibmittel, Pigmente, Verstärkungsstoffe oder Füllstoffe
zugesetzt werden.
Die Erfindung betrifft daher auch die durch Zusatz von 0,01
bis 5 Gew.~% einer Verbindung der Formel I stabilisierten
Kunststoffe, die gegebenenfalls noch andere bekannte und übliche Zusätze enthalten können. Die so stabilisierten Kunststoffe
können in verschiedenster Form angewendet werden z.B. als Folien, Fasern, Bändchen, Profile oder als Bindemittel
für Lacke, Klebemittel oder Kitte.
Die Herstellung und Verwendung der crfindungsger.iässen Verbindungen
wird in den folgenden Beispielen näher beschrieben. Teile bedeuten darin Gewichtsteile und % Gewichtsprozente.
Die Temperaturen sind in Celsius-Graden angegeben.
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30.3 g (0,15 Mol) 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-Carbonsäure
wird in 100 ml Dimethylformamid suspendiert. Das Gemisch versetzt man mit 7,5 g KOH, feinst gepulvert.
Nach beendeter Reaktion tropft man zur Lösung bei Raumtemperatur 34,8 g n-Octylbromid. Anschliessend wird 20
Stunden die Temperatur bei 800C gehalten. Man giesst den
Inhalt auf Eiswasser, extrahiert die wässrige Lösung mit Aether, trocknet über Natriumsulfat, zieht das Lösungsmittel
unter Vakuum und destilliert den Rückstand. Das 4-Hydroxy-4-n-octyloxycarbonyl-2,2,6,6-tetramethyl-piperidin
(Verb. 1) destilliert bei 178°C bei -0,35 mm Hg.
Verwendet man in Beispiel 1 anstelle von n-Octylbromid
n-Octadecylbromid, dann erhält man das 4-Hydroxy-4-n-octadecylcarbonyl-2,2,6,6-tetrdmethyl-piperidin
(Verb. 2) von F. <50.
Analog Beispiel 2 erhält man mit 1,4-Dibrombutan das 1,4-Bis-[4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-piperidinyl-4-carbonyloxyJ
butan (Verb. 3) F. 144°C.
100 Teile Polypropylenpulver (Moplen, Fibre grade, der Firma Montedison) werden mit 0,2 Teilen /3-(3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionsä'ure-octadecylester
und 0,25 Teilen eines Stabilisators der folgenden Tabelle im Brabenderplastogtaphen
bei 2000C während 10 Minuten homogenisiert.
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Die so erhaltene Masse wird möglichst rasch dem Kneter entnommen und in einer Kniehebelpresse zu einer 2-3 mm dicken
Platte gepresst. Ein Teil des erhaltenen Rohpresslings wird ausgeschnitten und zwischen zwei Hochglanz-Hartaluminiumfolien
mit einer handhydraulischen Laborpresse während 6 Minuten bei 26O°C und 12 Tonnen Druck zu einer 0,5 mm dicken
Folie gepresst, die unverzüglich in kaltem Wasser abgeschreckt wird. Aus dieser 0,5 mm Folie wird unter genau gleichen Bedingungen
die 0,1 mm dicke Prüffolie hergestellt. Aus dieser werden nun Abschnitte von je 60 χ 44 mm gestanzt und im
Xenotest 150 belichtet. Zu regelmässigen Zeitabständen werden diese Prüflinge aus dem Belichtungsapparat entnommen und in
einem IR-Spektrophotometer auf ihren Carbonylgehalt geprüft.
Die Zunahme der Carbonylextinktion bei der Belichtung ist ein Mass für den photooxidativen Abbau des Polymeren (s.L.
Balaban et al., J. Polymer Sei, Part C, 2_2, 1059-1071 (1969);
J.F. Heacock, J. Polymer Sei. Part A-I. £2, 2921-34 (1969);
D.J. Carlsson and DM. Wiles, Macromolecules 2, 587-606 (1969) und ist erfahrungsgemäss mit einem Abfall der mechanischen
Eigenschaften des Polymeren verbunden. Als Mass der Schutzwirkung gilt die Zeit bis Erreichen einer Carbonylextinktion
von ca. 0,3, bei welcher die Vergleichsfolie brüchig ist.
Die Schutzwirkung der Stabilisatoren gemäss Erfindung ist aus folgender Tabelle ersichtlich:
Verbindung Nr. | Belichtungszeit in Stunden bis zur Carbonyl extinktion 0^.300 |
Ohne Licht schutzmittel |
1050 |
1 | 5760 |
2 | 6300 |
3 | 6830 |
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Beispiele 5-51
In analoger Weise wie in den Beispielen 1-3 und wie in der Beschreibung dargelegt kann man folgende Verbindungen herstellen:
5) 4-Hydroxy-4-n-dodecyloxycarbonyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin.
6) 4-Hydroxy-4-n-octoxycarbonyl-l,2,2,6,6-pentamethylpiperidin.
7) 4-Hydroxy-4-benzyloxycarbonyl-l-benzyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin.
8) 4-Hydroxy-4-allyloxycarbonyl-l-allyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin.
9) l,8-Bis-(4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl-4-oxycarbonyl)-octan.
10) l,4-Bis-(4-hydroxy-2,2,6,6-tetratnethylpiperidinyl-4-oxycarbonyl)-buten-2.
11) 1,2,3-Tris-(4-hydroxy-2 ,2,6, o-tetratnethylpiperidinyl^-
oxycarbony1)-propan.
12) Tetrakis-(4-hydroxy-2,2,6,6-tetratnethylpiperidinyl-5-oxycarbonyl)-neopentan.
13) Tetrakis- (4-hydroxy-l, 2,2,6,6-pentatnethylpiperidinyl-A-oxycarbonyl)-neopentan.
14) 4-Acetoxy-4-n-butoxycarbonyl-2 ,2 ,6,6-tetratnethylpiperidin.
15) 4-Acetoxy-4-n-octoxycarbony1-1,2,2,6,6-pentamethylpiperidin.
16) 4-Butyroyloxy-4-n-butoxycarbonyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin.
17) 4-0ctyloyloxy-4-äthoxycarbonyl-l,2,2,6,6-pentamethylpiperidin.
18) 4-Lauroyloxy-4-methoxycarbonyl-l,2,2,6,6-pentamethylpiperidin.
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19) 4-Stearoyloxy-4-methoxycarbonyl-2 ,2,6, 6-tetramethylpiperidin.
20) 4-Benzoyloxy-4-dodecyloxycarbonyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin.
21) 4-Benzoyloxy-4-methoxycarbonyl-l-allyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin.
22) 4-Benzoyloxy-4-äthoxycarbonyl-l-benzyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin.
23) 4-Benzyloxy-4-benzyloxycarbonyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin.
24) Bis-(4-methoxycarbonyl-2,2,6,6-tetratnethy 1-4-piper idinyl)-tnalonat.
25) Bis -(4-äthoxycarbonyl-1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidinyl) ·
adipat.
26) Bis-(4-methoxycarbonyl-l,2,2, o.o-pentamethyl^-piperidinyl)
-sebacat.
27) Bis-(4-allyloxycarbonyl-l-allyl-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl)-isophthalat.
28) Bis-(4-n-octoxycarbonyl-2,2,6,6-tetratnethyl-4-piperidinyl) ■
terephthalat.
29) 4-Butylcarbamoyloxy-4-athoxycarbonyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin.
30) 4-Phenylcarbamoyloxy-4-n-octoxycarbonyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin.
31) 4-Cyclohexylcarbamoyloxy-4-methoxycarbonyl-l,2,2,6,6-pentamethylpiperidin.
32) 4-Phenylcarbamoyloxy-4-n-dodecyloxycarbonyl-l-phenylcarbamoyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin.
33) 4-Cyclohexylcarbamoyloxy-4-n-butoxycarbonyl-l-cyclohexylcarbamoyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin.
34) 1,6-Bis-(4-methoxycarbonyl-2,2,6,6-tetramethyl-4-carbamoyloxypiperidinyl)-hexan.
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35) 2,4-Bis-(4-n-butoxycarbonyl-l,2,2,6,6-pentatnethyl-4-carbamoyloxypiperidinyl)-toluol.
36) 4,4'-Bis -(4-äthoxycarbonyl-2,2,6,6-tetraraethyl-4-carbamoyl·
oxypiperidin)-diphenylmethan.
37) l,4-Bis-(4-phenylcarbatnoyloxy-l,2 ,2 ,6,6-pentatnethylpiperidinyl-4-oxycarbonyl)-butan.
38) l,8-Bis-(4-methylcarbamoyloxy-l-methylcarbamoyl-2,2,6,6-tetramethy1piperidinyl-4-oxycarbonyl)-octan.
39) l,4-Bis-(4-acetoxy-l-acetyl-2,2,6,6-tetratnethylpiperidinyl-4-oxycarbonyl)-butan.
40) l,4-Bis-(4-benzoyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl-4-oxycarbonyl)-butan.
41) l,8-Bis-(4-acryloyloxy-l-acryloyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl-4-oxycarbonyl)-octan.
42) l,2-Bis-(4-hydroxy-l-formyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl-4-oxycarbonyl)-äthan.
43) 4-Benzoyloxy-4-methoxycarbonyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin.
44) 4-Benzoyloxy-4-methoxycarbonyl-l,2,2,6,6-pentamethy1-piperidin.
45) 4-Acetoxy-4-octoxycarbonyl-l-ace ty 1-2,2,6,6- tetratnethylpiperidin.
46) 4-Benzoyloxy-4-butoxycarbonyl-2 ,2 ,6,6-tetratnethylpiperidin.
47) 4-Benzoyloxy-4-butoxycarbonyl-l-benzyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin.
48) Bis-(4-methoxycarbonyl-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl)-sebacat.
49) l,6-Bis-(4-n-octoxycarbonyl-2,2,6,6-tetramethyl-4-carbamoyloxypiperidinyl)-hexan.
50) l,6-Bis-(4-n-octoxycarbonyl-l,2,2,6,6-pentamethyl-4-carbamoyloxypiperidinyl)-hexan.
51) 4-Phenylcarbamoyloxy-4-n-octoxycarbonyl-l-phenylcarbamolyl-2,2,6,6-tetraraethy!piperidin.
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Claims (10)
- PatentansprücheX Wasserstoff, Oxyl, C1-C12 Alkyl, C3-C6 Alkenyl, C3-C, Alkinyl, C2-C21 Alkoxyalkyl, C7-Cg Aralkyl, 2,3-Epoxypropyl, eine aliphatische Acyl-Gruppe mit 1-4 C-Atomen oder eine der Gruppen -CH0COOR^-CH0-CH(Rc)-OR,., -COOR7r 2 4 2 5 ο /oder -CONHR7 bedeutet,worin . ·R, C1-Cg Alkyl, C3-C6 Alkenyl, Phenyl, C7-Cg Aralkyl oder Cyclohexyl ist, undRc Wasserstoff, Methyl oder Phenyl ist, undR, Wasserstoff, eine aliphatische oder aromatische, eine araliphatische oder alicyclische Acylgruppe mit 1-18 C-Atomen bedeutet, worin der aromatische Teil gegebenenfalls mit Chlor, C,-C, Alkyl, C1-Cg Alkoxy und/oder mitHydroxy substituiert sein kann, undR2 C4"C18, Cyclohexyl, Phenyl oder Benzyl bedeutet, und wenn η 1 ist und m 1 oder 2 ist,, C2-Cg Alkenyl, C3-C5 Alkinyl, C7-C11 Aralkyl, ^5~C12 Cycloalkyl, C6-C1, Aryl oder ein Rest der Formel II ist709848/0779ORIGfNAL INSPECTCD1 2λ,Χ Vl (II>>CH, j CHworin R1 und X obige Bedeutung haben, undwenn η 2 ist und m 1 ist,
R0 C1-C1P Alkylen, C,-Cq Alkenylen, C,-Cft Alkinylen, Phenylen-bis-methylen oder Cc-C12 Cycloalkylen ist, und wenn η 3 ist und m 1 ist,
R0 der Rest eines C0-C0 Triols ist, und wenn η 4 ist und m 1 ist,
R0 Pentaaerythrityl ist, undwenn η 1 oder 2 ist und m 1 ist.R3 Wasserstoff, C, -C-, g Alkyl, C7-C11 Aralkyl, eine aliphatische, aromatische, araliphatische oder alicyclische Acylgruppe mit 1-18 C-Atomen ist, worin der aromatische Teil durch Chlor, C,-C, Alkyl, C.-Cg Alkoxy und/oder Hydroxy substituiert sein kann, oder RgNHCO- ist, worinRg C1-C18 Alkyl, C7-C9 Aralkyl, C5-C12 Cycloalkyl oder C5-C1, Aryl ist, undwenn η 1 ist und m 2 ist,R3 Cl~C20 -CO-Alkylen-CO-, C3-C20 -CO-Alkenylen-CO-, C0-Cg -CO-Alkinylen-CO-, -COCH2-C5H5-CH2CO-, C5-C10 -CO-Arylen-CO-, C5-Cg -CO-Cycloalkylen-CO-, oder -CO-NH-R9-NH-CO- ist, worinR9 C2~C12 Alkylen» C6"C10 Arylen» C5"C8 Cycloalkylen, der zweiwertige N,N' -Isophoronrest, C,--C,o-Arylen-Z-C5-Clo- Arylen oder C5-Cg-Cycloalkylen-Z-C5-Cg-Cycloalkylen mit Zgleich O, CH2 oder SO2 ist, und
Y O oder -NR,ß- ist, worin
R10 Wasserstoff, C1-C18 Alkyl, C3-Cg Alkenyl, C3-C5 Alkinyl, Cy-C Aralkyl, C5-C12 Cycloalkyl oder ein Rest der Formel11 ist· 709848/0779 - 2. Piperidine nach Anspruch 1, der Formel I, worinR. Wasserstoff oder Methyl ist, X Wasserstoff, Oxyl, Cj-Cg Alkyl, C3-C, Alkenyl oder Alkinyl, ^2~C6 Alk°xyalkyl» C7~C8 Aralkyl» Formyl, Acetyl, Acryloyl oder Crotonoyl ist, oder eine der Gruppen -CH^-COOR,, -CH2-CH(R5)-OR6, -COOR7 oder -CONHR7 bedeutet, worinR, ci~C4 Alkyl, C3-C^ Alkenyl, Phenyl, C7-Cg Aralkyl oder Cyclohexyl ist, undR5 Wasserstoff, Methyl oder Phenyl ist, undRfi Wasserstoff oder eine aliphatische, aromatische, alicyclische oder araliphatische Acylgruppe mit 1-18 C-Atomen bedeutet, worin der aromatische Teil gegebenenfalls mit Chlor, C1-C^ Alkyl, C1-Cg Alkoxy und/oder Hydroxy substituiert sein kann, undR7 C1-C12 Alkyl ist, wenn η 1 ist und m 1 oder 2 ist,R2 C,-C,g Alkyl, C7-Cg Aralkyl, C5-C7 Cycloalkyl oder ein Rest der Formel II mit vorstehenden Bedeutungen ist,venn η 2 ist und ro I ist, R2 C2-C12 Alkylen ist, wenn η 3 ist und m 1 ist, R2 der Rest eines C3-C, Alkantriols ist, wenn η 4 ist und m 1 ist, R2 Pentaaerythrityl ist, wenn η 1 oder 2 ist und m 1 ist,R~ Wasserstoff, C1-C^ Alkyl, C7-C9 Aralkyl, obiges Acyl, C1-C1Q Alkylaminocarbonyl, Cyclohexylaminocarbony1 oder Phenylaminocarbonyl ist,wenn η 1 ist und tn 2 ist,R3 C -C^-CO-Alkylen-CO-, Phthaloyl, der zweiwertige N,N1-Isophoronrest oder -CO-NH-R9-NH-CO- ist, worin709848/0779- ar -R9 C2-C6 Alkylen, C^ oder C7 Arylen, -C6H4-O-C6H4-,~C6H4"CH2"C6H4"' cyclohexylen. Cyclohexylen-C^-Cyclohexylen oder Cyclohexylen-O-Cyclohexylen ist, und Y 0 oder -NH- ist.
- 3. Piperidine nach Anspruch l,der Formel I, worin R1 Wasserstoff oder Methyl ist,X Wasserstoff, C1-C4 Alkyl, Allyl, Benzyl, C2-C6 Alkoxyalkyl, Formyl, Acetyl, Acryloyl oder Crotonoyl ist, oder eine der Gruppen -CH2-COOR4, -CH2-CH(R5)-OR6 , -COOR7, oder -CONHR7, worinR4 C1-C4 Alkyl ist, und R5 Wasserstoff oder Methyl und R, Wasserstoff bedeutet, undR7 ci"c4 Alky1 ist«wenn η 1 ist und tn 1 ist, R2 C4-C18 Alkyl ist, wenn η 2 ist und m 1 ist, R2 C2~C12 Alkylen» C4-Cg Alkenylen oder C4-Cg Alkinylen i<st, wenn η 3 und m 1 ist, R2 der Rest eines C-J-C6 Alkantriols ist, wenn η 4 und m 1 ist, R2 Pentaaerythrityl ist, R~ Wasserstoff ist, und Y 0 ist.
- 4. Piperidine nach Anspruch 1, der Formel I, worinR. Wasserstoff oder Methyl ist, X Wasserstoff, Methyl, Allyl, Benzyl, Formyl oder Acetyl ist, wenn η 1 ist und m 1 ist, R2 C4-C18 Alkyl ist,709848/0779wenn η 2 ist und ra 1 ist,R2 ^2~C12 Alkylen» C4 Alkenylen oder C, Alkinylen ist, Ro Wasserstoff ist, undY O ist.
- 5. Piperidine nach Anspruch 1, der Formel I, worin R. Methyl oder insbesondere Wasserstoff ist, X Wasserstoff oder Methyl ist,m 1 ist,bei η gleich 1 R2 C4-C18 Alkyl ist,bei η gleich 2 R C2-C12 Alkylen oder C, Alkenylen ist, R- Wasserstoff ist, undY O ist.
- 6. Piperidine nach Anspruch 1, nämlich die in den Beispielen genannten.
- 7. Stabilisiertes organisches Material nach Anspruch 1, enthaltend eines der in einem der Ansprüche 1-6 genannten Piperidine.
- 8. Stabilisiertes organisches Material nach Anspruch 7, enthaltend eine Verbindung der Formel I, worin bei η gleich 1 und m gleich 1 oder 2 Y Sauerstoff und R2 Wasserstoff ist und die übrigen Substituenten die angegebenen Bedeutungen haben, oder bei η gleich 1 und m gleich 1 oder 2 Y Sauerstoff, R2 C1-C3 Alkyl, X die angegebenen Bedeutungen ausser Oxyl hat, und die übrigen Substituenten die angegebenen Bedeutungen haben.
- 9. Verfahren nach Anspruch 1 zum Stabilisieren von organischem Material, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Piperidin gemäss einem der Ansprüche 1-6 oder 8 verwendet.709848/0779- Xf-
- 10. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von Piperidinen gemäss einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Säure der Formel IIICOOHRn . (HD,oder ein reaktionsfähiges Derivat davon mit einer Verbindung (HY) -R2 oder einem reaktionsfähigen Derivat davon umsetzt, und, falls erwünscht, in eine erhaltene Verbindung der Formel I, worin R~ Wasserstoff ist, den Rest R- einführt.709848/0779
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OHN | Withdrawal |