DE2848151C2 - Process for the hydrolytic degradation of compounds containing ether bonds - Google Patents
Process for the hydrolytic degradation of compounds containing ether bondsInfo
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Description
Es ist bekannt, daß Jodwasserstoffsäure oft zum Spalten von Äthern verwendet wird, da das I--Ion das stärkste nukleophile Reagens ist, das in hochsauren Lösungen vorliegt, die zum Ätherspalten erforderlich sind (vgl. z. B. Fieser-Fieser, Organ. Chemie, 1968, Seiten 359—360). Jedoch kommen die Bedingungen, unter denen Jodwasserstoffsäure Äther hydrolysiert (hohe Konzentration, sehr hohe Acidität), häufig für die Ätherspaltung zum Reinigen bestimmter Stellen bzw. Flächen nicht in Frage. Sie sind beispielsweise für den Umweltschutz zur Beseitigung von Äthern, wie das aus der Umweltkatastrophe in Seveso bekannte 2,3,7,8-Tetrachlor-dibenzodioxin (TCDD, »Dioxin«) ungeeignet.It is known that hydriodic acid is often used to split ethers, since the I ion is the is the strongest nucleophilic reagent, which is present in highly acidic solutions that are required for ether cleavage are (cf. e.g. Fieser-Fieser, Organ. Chemie, 1968, pp 359-360). However, the conditions under which hydriodic acid hydrolyzes ether (high Concentration, very high acidity), often for the splitting of ether to clean certain areas or Areas out of the question. For example, you're looking for environmental protection to remove ethers like that out 2,3,7,8-tetrachlorodibenzodioxin (TCDD, »Dioxin«), known from the environmental disaster in Seveso, is unsuitable.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines wirksamen Verfahrens zum hydrolytischen Abbau von Atherbindungen enthaltenden Verbindungen, das unter milden Bedingungen durchgeführt werden kann.The object of the invention is therefore to provide an effective process for hydrolytic degradation of compounds containing ether bonds, which can be carried out under mild conditions.
Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch beschriebene Verfahren gelöst, das den Gegenstand der Erfindung darstellt.This object is achieved by the method described in the claim, which is the subject of Invention represents.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Chlorjodite sind in Äthanol oder Methanol löslich, woraus sie umkristallisiert werden können, sind *chwach löslich in Wasser, können jedoch leicht in Lösungen der anspruchsgemäß definierten quaternären Ammoniumsalze gelöst werden (z. B. Benzalkonium-, Cetylpyridinium- oder Cetrimid-Salze), in denen sich das jeweilige Chlorjodid vollständig löst und thermodynamisch stabile Lösungen ergibt. Die Lösungen können Jodwasserstoffsäure freisetzen, die zur Hydrolyse von Atherbindungen führt.The chloroiodites used according to the invention are soluble in ethanol or methanol, from which they recrystallize are * slightly soluble in water, but can easily be in solutions of the claims defined quaternary ammonium salts are dissolved (e.g. benzalkonium, cetylpyridinium or cetrimide salts), in which the respective chlorine iodide dissolves completely and results in thermodynamically stable solutions. The solutions can release hydriodic acid, which leads to hydrolysis of ether bonds.
Erfindungsgemäß erfolgt unerwarteterweise die Hydrolyse von Ätherbindungen in wäßriger Lösung der anspruchsgemäßen kationischen oberflächenaktiven Verbindungen oberhalb der kritischen micellaren Konzentration (CMC); diese Reaktion kann daher als spezieller Typ einer micellaren Katalyse angesehen werden. Die Bedeutung der Reaktion beruht auf der Tatsache, daß es mit diesen Chlorjoditen möglich ist, leicht Moleküle abzubauen, die in Wasser unlöslich, äußerst stabil und kaum mit anderen chemischen oder physikalischen Methoden abgebaut werden können. Eine typische Reaktion von unzweifelhaft enormer Bedeutung ist der Abbau von 2,3,7,8-Tetrachlordibenzodioxin. Die Chlorjodite der anspruchsgemäßen oberflächenaktiven quaternären Ammoniumverbindungen (von denen bereits die starke baktericide Wirkung verbunden mit leichter Toxizität bekannt ist; vgl. DE-OS 27 39 661) können daher beim Umweltschutz zum Reinigen von Flächen bzw. Stellen angewendet werden, die durch TCDD oder andere toxische Äther (wie chlorierte Dibenzofurane) verunreinigt sind. Der unerwartete und nicht vorherzusehende Effekt der Hydrolyse von Ätherbindungen gemäß der Erfindung beruht auf der Tatsache, daß Jodwasserstoffsäure, die aus Chlorjoditen freigesetzt wird, unter extremer Verdünnung und dennoch außerordentlich effektiv wirkt. Man kann dies einer micellaren Katalyse zuschreiben. Das wesentliche Merkmal kationischer Micellae besteht im Vergleich mit anionischen Micellae darin, daß infolge der positiven Ladung der Stickstoffatoms dasselbe weniger der Einwirkung von Gegenionen ausgesetzt ist; das Ergebnis besteht in einer dichteren Molekülstruktur und in einem höheren Lösungsvermögen unpolarer Moleküle bei gleichem Molekulargewicht, stets verglichen mit anionischen Micellae.According to the invention, the hydrolysis of ether bonds occurs unexpectedly in an aqueous solution of the cationic surface-active compounds according to the claims above the critical micellar Concentration (CMC); this reaction can therefore be regarded as a special type of micellar catalysis will. The importance of the reaction is based on the fact that it is possible with these chloroiodites easily degrade molecules that are insoluble in water, extremely stable and hardly interact with other chemical or physical methods can be degraded. A typical reaction of undoubtedly enormous The breakdown of 2,3,7,8-tetrachlorodibenzodioxin is important. The chloroiodites of the surface-active ones according to the claims quaternary ammonium compounds (of which already have a strong bactericidal effect associated with mild toxicity is known; See. DE-OS 27 39 661) can therefore for environmental protection Cleaning of areas or areas that are used by TCDD or other toxic ethers (such as chlorinated dibenzofurans) are contaminated. The unexpected and unpredictable effect of hydrolysis of ether bonds according to the invention is based on the fact that hydriodic acid, which is derived from chloroiodites is released, under extreme dilution and yet extremely effective. One can do this ascribed to micellar catalysis. The essential characteristic of cationic micellae is in comparison with anionic micellae in that, owing to the positive charge of the nitrogen atom, the same less the Is exposed to the action of counterions; the result is a denser molecular structure and in a higher solubility of non-polar molecules with the same molecular weight, always compared to anionic micellae.
Ferner ist es bei micellarer Katalyse sehr wichtig, die Lage des solubilisierten Moleküls zu kennen, das sich an verschiedenen Stellen im Innern der Micellae aufhalten kann, z. B. tief in den Micellae, das in radialer Richtung in die Micellae eindringen bzw. durch diese wandern kann, das sich nahe der Oberfläche oder schließlich einfach adsorbiert an der Oberfläche aufhalten kann.It is also very important in micellar catalysis to know the location of the solubilized molecule that is attached to can reside in different places inside the micellae, e.g. B. deep in the micellae in the radial direction can penetrate or migrate through the micellae, which is near the surface or eventually simply adsorbed on the surface.
Es ist klar, daß die Beschleunigung oder Verzögerung organischer Reaktionen in micellare!- Phase nicht nur durch den Micella-Typ, sondern auch durch die Art der Solubilisierung durch ein bestimmtes organisches Molekül und durch seine mögliche Verteilung zwischen der micellaren Phase und der wäßrigen Phase stark beeinflußt werden kann. Bei den Reaktionen, die die vorliegende Erfindung betrifft, tragen die verschiedenenIt is clear that the acceleration or retardation of organic reactions in the micellar phase is not only by the micella type, but also by the nature of the Solubilization by a particular organic molecule and by its possible distribution between the micellar phase and the aqueous phase can be strongly influenced. In the reactions that the present invention relates to wear the various
Faktoren in günstiger Weise zum Abbau von Äthermolekülen durch Chlorjodit bei.Factors favorably contribute to the breakdown of ether molecules by chloroiodite.
Gemäß der Erfindung tritt der Abbau der Äthermoleküle bei Raumtemperatur ein und wird durch Licht nicht beeinflußt. Es ist möglich, unter Lichtausschluß zu arbeiten. Erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzte Chlorjodite sind Benzalkoniumchlorjodit, Cetylpyridiniumchlorjodit und Cetrimidchlorjodit.According to the invention, the degradation of the ether molecules occurs at room temperature and is not caused by light influenced. It is possible to work in the dark. Preferably used according to the invention Chloride iodites are benzalkonium chloroiodite, cetylpyridinium chloroiodite and cetrimide chloroiodite.
a) Es wurde eine 0,1-m wäßrige Lösung von Cetylpyridiniumchlorid hergestellt; man nahm 10 ml und gab dazu etwa 50 mg Cetylpyridiniumchlorjodit. Die Lösung wurde bis zum vollständigen Auflösen gerührt. Die so erhaltene Lösung wurde »Lösung A« bezeichnet.a) A 0.1 M aqueous solution of cetylpyridinium chloride was prepared; one took 10 ml and added about 50 mg of cetylpyridinium chloroiodite. The solution was until complete Dissolve stirred. The resulting solution was named "Solution A".
b) Man gab 5 mg Xanthen zu 10 ml einer 0,1-m Lösung von Cetylpyridiniumchlorid und rührte bis zur vollständigen Auflösung, wobei man sorgfältigb) 5 mg of xanthene were added to 10 ml of a 0.1 M solution of cetylpyridinium chloride and the mixture was stirred until for complete dissolution, being careful
stets im Dunkeln arbeitete. Danach gab man die Lösung A zu und verdünnte die resultierende Lösung auf 80 ml mit destilliertem Wasser.always worked in the dark. Thereafter, the solution A was added and the resulting diluted Solution to 80 ml with distilled water.
Danach führte man optische Dichtemessungen von 240 bis 330 nm in vorgegebenen Zeit abständen durch (z. B. 0 h, 30 min, 1 h, 2 h, 3 h, 4 h). Eine Lösung mit einer äquivalenten Konzentration an Cetylpyridiniumchlorid und Cetylpyridiniumchlorjodit im Vergleich zu der bei der zuvor beschriebenen durch Verdünnung erhaltenen Lösung wurde als Vergleich verwendetOptical density measurements from 240 to 330 nm were then carried out at predetermined time intervals (e.g. 0 h, 30 min, 1 h, 2 h, 3 h, 4 h). A solution with a equivalent concentration of cetylpyridinium chloride and cetylpyridinium chloroiodite compared to that in the solution obtained by dilution described above was used as a comparison
Ergebnis: Entsprechend der Verweilzeit von Xanthen in der Chlorjoditlösung wurde eine allmähliche Änderung des Absorptionsspektrums und eine Abnahme der optischen Dichte gegenüber den für Xanthen charakteristischen Peaks erhalten.Result: There was a gradual change corresponding to the residence time of xanthene in the chloroiodite solution of the absorption spectrum and a decrease in optical density compared to that characteristic of xanthene Peaks received.
Man löste 5 mg Benzofuran unter Rühren in 10 ml einer 0,1 -m Lösung von Cetylpyridiniumchlorid.5 mg of benzofuran were dissolved with stirring in 10 ml of a 0.1 M solution of cetylpyridinium chloride.
Indem man unter Lichtausschluß arbeitete, gab man 10 ml der Lösung A gemäß Beispiel 1 (a) zu. Die Messung der optischen Dichte von 600 bis 210 nm führte man in vorgegebenen Zeitabständen durch (z. B. 0 h, 30 min, 1 h, 2 h, 3 h, 4 h). Man verwendete eine 0,1-m Lösung von Cetylpyridiniumchlorid, zu der man 5 mg/ml Cetylpyridiniumchlorjodit zugegeben hatte, als Vergleich.Working with the exclusion of light, 10 ml of solution A according to Example 1 (a) were added. the Measurement of the optical density from 600 to 210 nm was carried out at specified time intervals (e.g. 0 h, 30 min, 1 h, 2 h, 3 h, 4 h). A 0.1 M solution of cetylpyridinium chloride was used, to which one 5 mg / ml of cetylpyridinium chloroiodite had been added as a comparison.
Ergebnis: Entsprechend der Verweilzeit der Benzofuranlösung mit der Chlorjoditlösung erhielt man eine allmähliche Veränderung des Absorptionsspektrums und eine Abnahme der optischen Dichte im Vergleich mit den für Benzofuran charakteristischen Peaks.Result: A was obtained corresponding to the residence time of the benzofuran solution with the chloroiodite solution gradual change in absorption spectrum and a decrease in optical density in comparison with the peaks characteristic of benzofuran.
Man gab 5 ml einer 0,1-m Lösung von Cetylpyridiniumchlorid zu 20 μg (meg) 2,3,7,8-Tetrachlordibenzo-pdioxin (TCDD) und rührte bis zum vollständigen Lösen. Zu 3 ml dieser Lösung gab man 3 ml einer 0,1^m Lösung von Cetylpyridiniumchlorid (in der bereits 6 mg/ml Cetylpyridiniumchlorjodit gelöst worden waren), wobei man die Lösung stets sorgfältig im Dunkeln hielt. Bei der Blindprobe handelte es sich um eine 0,1-m Lösung von Cetylpyridiniumchlorid mit einem Gehalt an 6 mg/ml Cetylpyridiniumchlorjodit. Die optische Dichte wurde von 400 bis 200 nm in vorgegebenen Zeitintervallen gemessen (z. B. 0 h, 30 min, 1 h, 2 h, 3 h, 4 h, 24 h, 48 h, 72 h).5 ml of a 0.1 M solution of cetylpyridinium chloride were added to 20 μg (meg) 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-pdioxin (TCDD) and stirred until completely dissolved. 3 ml of a 0.1 m solution were added to 3 ml of this solution of cetylpyridinium chloride (in which 6 mg / ml of cetylpyridinium chloroiodite had already been dissolved), whereby the solution was always carefully kept in the dark. The blank sample was a 0.1 m solution of Cetylpyridinium chloride containing 6 mg / ml of cetylpyridinium chloroiodite. The optical density was from 400 to 200 nm measured at specified time intervals (e.g. 0 h, 30 min, 1 h, 2 h, 3 h, 4 h, 24 h, 48 h, 72 h).
Ergebnis: Entsprechend der Zeit, die TCDD in der Chlorjoditlösung verblieb, war es in Abwesenheit elektromagnetischer Strahlung möglich, die allmähliche Abnahme der optischen Dichte mit dem Absorptionspeak von TCDD bei 290 nm und das folgende Auftreten anderer Peaks bei etwa 275 nm zu beobachten, die für einige Zersetzungsprodukte des TCDD (ζ. Ί3. das entsprechende 2-Phenoxyphenol) typisch, bekannt und von anderen Autoren bei der photochemischen Zersetzung von TCDD identifiziert worden sind (vgl. Fig. 1). Ferner wurden Anteile dieser Lösung mit Methylenchlorid zu verschiedenen Zeiten vollständig extrahiert, und zwar nach 7 d und 20 d nach der Lagerung im Dunkeln. Die Extrakte wurden zur Trockne eingedampft, mit Hexan gelöst und einer Fragmentographie unterworfen. Die Probe mit einer Behandlung von 7 d zeigte einen 85%igen Abbau des ursprünglich vorhandenen TCDD, während der Abbau 96% nach 20 d erreichte.Result: Corresponding to the time that TCDD remained in the chloroiodite solution, it was absent electromagnetic radiation possible, the gradual decrease in optical density with the absorption peak of TCDD at 290 nm and the subsequent appearance of other peaks around 275 nm that are for some decomposition products of the TCDD (ζ. Ί3. the corresponding 2-phenoxyphenol) typical, known and have been identified by other authors in the photochemical decomposition of TCDD (cf. Fig. 1). Furthermore, portions of this solution became complete with methylene chloride at various times extracted after 7 d and 20 d after storage in the dark. The extracts were used for Evaporated to dryness, dissolved with hexane and fragmented. The rehearsal with a Treatment for 7 days showed 85% degradation of the original TCDD present during degradation 96% reached after 20 days.
a) Man löste 50 mg Benzalkoniumchlorjodit unter Rühren in 10 ml einer 0,1-m wäßrigen Lösung vona) 50 mg of benzalkonium chloroiodite were dissolved in 10 ml of a 0.1 M aqueous solution of
ίο Benzalkoniumchlorid. Die erhaltene Lösung bezeichnete man als »Lösung B«.ίο benzalkonium chloride. The solution obtained designated is called "solution B".
b) Man gab 5 mg Benzofuran in 10 ml einer 0,1-m Lösung von Benzalkoniumchlorid und rührte bis zum vollständigen Lösen-, danach gab man bei Lichtausschluß die Lösung B zu. Man maß die optische Dichte von 600 bis 210 nm in vorgegebenen Zeitintervalien (0 h, 30 min, 1 h, 2 h, 3 h, 4 h), wobei man eine 0,1-m Lösung von Benzalkoniumchiorid mit 5 mg/ml Benzalkoniumchlorjodit als Blindprobe verwendete.b) 5 mg of benzofuran were added to 10 ml of a 0.1-m Solution of benzalkonium chloride and stirred until it was completely dissolved, after which it was added Solution B is excluded from light. The optical density was measured from 600 to 210 nm in given Time intervals (0 h, 30 min, 1 h, 2 h, 3 h, 4 h) using a 0.1 M solution of benzalkonium chloride with 5 mg / ml benzalkonium chloroiodite used as a blank.
Man erhielt die gleichen Ergebnisse wie in Beispiel 2. Beispiel 5The same results as in Example 2 were obtained. Example 5
Man gab 5 mg Xanthen zu 10 ml einer wäßrigen 0,1-m Lösung von Benzalkoniumchlorid und rührte bis zum vollständigen Lösen; danach gab man unter Lichtausschluß 10 ml Her Lösung B gemäß Beispiel 4 a) zu. Die Messung der optischen Dichte von 240 bis 330 nm wurde in vorgegebenen Zeitabständen durchgeführt (0 h, 30 min, 1 h, 2 h, 3 h, 4 h). Man verwendete eine 0,1-m Lösung von Benzalkoniumchlorid, zu der man 5 mg/ml Benzalkoniumchlorjodit zugegeben hatte, als Blindprobe.Was added 5 mg of xanthene to 10 ml of an aqueous 0.1 M solution of benzalkonium chloride and stirred until complete loosening; then 10 ml of Her solution B according to Example 4 a) were added with the exclusion of light. the Measurement of the optical density from 240 to 330 nm was carried out at predetermined time intervals (0 h, 30 min, 1 h, 2 h, 3 h, 4 h). A 0.1 M solution of benzalkonium chloride was used, to which one 5 mg / ml benzalkonium chloroiodite had been added as a blank.
Ergebnis: Entsprechend der Zeit, die die Xanthenlösung mit der Benzalkoniumchlorjoditlösung verweilte, erhielt man eine allmähliche Veränderung des Absorptionsspektrums und eine Abnahme der optischen Dichte auf Basis der Peaks, die für Xanthen charakteristisch sind(Fig.2).Result: Corresponding to the time that the xanthene solution remained with the benzalkonium chloroiodite solution, there was a gradual change in the absorption spectrum and a decrease in the optical density based on the peaks that are characteristic of xanthene (Fig. 2).
a) Man stellte eine 0,1-m Lösung von Cetrimidchlorid in Wasser her; man nahm 10 ml und gab etwa 50 mg Cetrimidchlorjodit zu. Die Lösung wurde bis zum vollständigen Lösen gerührt (Lösung C).a) A 0.1 m solution of cetrimidyl chloride in water was prepared; one took 10 ml and gave about 50 mg Cetrimidchloriodit too. The solution was stirred until completely dissolved (solution C).
b) Man gab 5 mg Benzofuran zu 10 ml einer 0,1-m Lösung von Cetrimidchlorid, wobei man bis zum vollständigen Lösen rührte. Unter ständigemb) You gave 5 mg of benzofuran to 10 ml of a 0.1-M solution of cetrimidyl chloride, with one up to complete dissolving stirred. Under constant
so Lichtausschluß gab man die Lösung C zu. Man führte die Messung der optischen Dichte von 600 bis 210 nm in vorgegebenen 2Leitabständen durch (0 h, 30 min, 1 h, 2 h, 3 h, 4 h). Man verwendete eine 0,1-m Lösung von Cetrimidchlorid, zu der man 5 mg/ml Cetrimidchlorjodit zugegeben hatte, als Vergleichsprobe.In such a way as to exclude light, solution C was added. The measurement of the optical density of 600 was carried out up to 210 nm at specified 2 lead intervals (0 h, 30 min, 1 h, 2 h, 3 h, 4 h). One used one 0.1-M solution of cetrimidyl chloride, to which 5 mg / ml of cetrimidchloroiodite had been added, as Comparative sample.
Ergebnis: Entsprechend der Zeit, die die Benzofuranlösung mit der Cetrimidchlorjoditlösung verweilte, erhielt man eine allmähliche Veränderung des Absorptionsspektrums und eine Abnahme der optischen Dichte auf Basis der Peaks, die für Benzofuran charakteristisch sind.Result: Corresponding to the time that the benzofuran solution remained with the cetrimide chloroiodite solution, there was a gradual change in the absorption spectrum and a decrease in the optical density based on the peaks characteristic of benzofuran.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (1)
R3 gleichfalls eine Ci _4-Alkylgruppe oder eine Cio-i8-Alkylgruppe oder eine Benzylgruppe bedeutet, Ri and R 2 are Ci -4-alkyl groups,
R3 likewise a Ci _ 4 alkyl group or a Cio-i8-alkyl group or a benzyl group,
R4 eine C10- ie- Alkylgruppe ist.RiR 2 R 3 N + means the pyridinium cation and in this case
R4 is a C10 ie alkyl group.
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