DE2950260A1 - METHOD FOR PRODUCING POLYMETHYLENE POLYPHENYL POLYCARBAMATES - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING POLYMETHYLENE POLYPHENYL POLYCARBAMATESInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Polymethylenpolyphenylpolycarbamaten. Insbesondere betrifft sie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Polymethylenpolyphenylpolycarbamaten durch Umsetzung eines N-Phenylcarbamidsäureesters mit Formaldehyd oder einer formaldehydbildenden Verbindung in Gegenwart eines sauren Katalysators.The invention relates to an improved process for the preparation of polymethylene polyphenyl polycarbamates. In particular, it relates to an improved method for Production of polymethylene polyphenyl polycarbamates by reacting an N-phenyl carbamic acid ester with formaldehyde or a formaldehyde-forming compound in the presence of an acidic catalyst.
Polymethylenpolyphenylpolycarbamate sind Substanzen, die bei der Herstellung von landwirtschaftlichen Chemikalien, Arzneimitteln, Polyamiden, Polyurethanen und dergl. verwendbar sind. Zusätzlich können Polymethylenpolyphenylpolycarbamate thermisch zersetzt werden, um die entsprechenden Polymethylenpolyphenylpolyisocyanate zu bilden. Demgemäß ist es wünschenswert, neue Verfahren für die Herstellung von Polymethylenpolyphenylpolycarbamaten mit industriellen Vorteilen zu entwickeln.Polymethylene polyphenyl polycarbamates are substances that are used in the manufacture of agricultural chemicals, Drugs, polyamides, polyurethanes, and the like are usable. In addition, polymethylene polyphenyl polycarbamates can be thermally decomposed to give the corresponding To form polymethylene polyphenyl polyisocyanates. Accordingly, it is desirable to find new methods of manufacture of polymethylene polyphenyl polycarbamates with industrial advantages.
Ein aus dem Stand der Technik gut bekanntes Verfahren zur Herstellung von Polymethylenpolyphenylpolycarbamaten umfaßt die Umsätzung eines entsprechenden Polymethylenpolypheny!polyisocyanate mit Alkohol. Jedoch umfaßt die Herstellung des Polymethylenpolypheny!polyisocyanate, das als Ausgangsmaterial verwendet wird, die Verwendung von hochtoxischem Anilin und Phosgen und erfordert überdies eine kompliziertes Verfahren.A method well known from the prior art for the preparation of polymethylene polyphenyl polycarbamates comprises the reaction of a corresponding polymethylene polyphenyl polyisocyanate with alcohol. However, the manufacture of the polymethylene polyphenyl includes polyisocyanate which is known as Starting material is used, the use of highly toxic aniline and phosgene and also requires a complicated procedure.
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Ein weiteres, aus des Stand der Technik gut bekanntes Verfahren zur Herstellung von Polymethylenpolyphenylpolycarbamaten umfaßt die Umsetzung eines .entsprechenden PoIymethylenpolyphenylp'Olyamins mit einem Chlorameisensäureester. Jedoch besitzen sowohl das PolymethylenpolyphenylpoIyamin als auch der Chlorameisensäureester, die als Ausgangsmaterialien verwendet werden, derart schwerwiegende, eine Intoxikation herbeiführende und irritierende Eigenschaften, daß sie schwierig handhabbar sind und Verfahren zu ihrer Herstellung kompliziert sind. Aus diesen Gründen kann dieses Verfahren nicht als industriell verwertbar angesehen werden.Another process for the preparation of polymethylene polyphenylpolycarbamates, which is well known from the prior art, comprises the reaction of a corresponding polymethylene polyphenyl polyamine with a chloroformic acid ester. However, both have the polymethylene polyphenyl polyamine as well as the chloroformic acid ester used as the starting materials, such serious one Intoxication-inducing and irritating properties that make them difficult to handle and procedures for their Manufacturing are complicated. For these reasons, this process cannot be regarded as industrially useful will.
Es besteht ein weiteres, aus dem Stand der Technik gut bekanntes Verfahren zur Herstellung von Polymethylenpolyphenylpolycarbamaten durch Umsetzung eines N-Phenylcarbamidsäureesters mit Formaldehyd. Beispielsweise können, wie in der DE-PS 1 042 891 beschrieben wird, ein N-Phenylcarbamidsäureester und Formaldehyd in einer wäßrigen Chlorwasserstoff säurelösung erhitzt werden, um ein Kondensationsprodukt zu erhalten, das überwiegend aus PolymethylenpolyphenylpoIycarbamaten besteht. Das in der vorgenannten DE-PS beschriebene Verfahren zeigt jedoch eine derartig geringe Reaktionsgeschwindigkeit, daß große Menge an nichtumgesetzten Ausgangsmaterialien auch dann zurückbleiben, wenn die Reaktion während einer langen Zeitdauer durchgeführt worden ist.There is another method well known in the art for preparing polymethylene polyphenyl polycarbamates by reacting an N-phenylcarbamic acid ester with formaldehyde. For example, as in DE-PS 1 042 891 describes, an N-phenylcarbamic acid ester and formaldehyde are heated in an aqueous hydrochloric acid solution to form a condensation product to obtain, which consists predominantly of PolymethylenpolyphenylpoIycarbamaten. The method described in the aforementioned DE-PS, however, shows such a low level Reaction rate that a large amount of unreacted starting materials remain even when the reaction has been carried out for a long period of time.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Polymethylenpolyphenylpolyearbamaten zu schaffen, durch Umsetzung eines N-Phenylcarbamidsäureesters mit Formaldehyd, das eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit ergeben kann, als sie mit Hilfe der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren erzielbar ist.The aim of the invention is to provide a process for the production of polymethylene polyphenyl polyearbamates, by reacting an N-phenylcarbamic acid ester with formaldehyde, which results in a higher reaction rate can than can be achieved with the aid of the methods known from the prior art.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein N-Phenylcarbamidsäureester mit Formaldehyd in Gegenwart einer Säure mit einer Säuredissoziationskonstante (Kn) von nicht weniger als 1,25 x 10 ^ in Essigsäure bei 25°C umgesetzt, wobei eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit erreicht werden kann als bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren.According to a further feature of the invention, an N-phenylcarbamic acid ester is reacted with formaldehyde in the presence of an acid having an acid dissociation constant (K n ) of not less than 1.25 x 10 ^ in acetic acid at 25 ° C, a higher reaction rate can be achieved than in methods known from the prior art.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Pölymethylenpolyphenylpolycarbamats der allgemeinen FormelThe invention relates to a process for the preparation of a polymethylene polyphenyl polycarbamate of the general formula
HOHO
1 M1 M.
HOHO
1 M1 M.
H-C-O-R1 HCOR 1
(i)(i)
worinwherein
R1 einen Niedrigalkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder einen Cycloalkylrest bedeutet,R 1 denotes a lower alkyl radical having 1 to 6 carbon atoms or a cycloalkyl radical,
R2 ein Wasserstoffatorn, ein Halogenatom, einen Niedrigalkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder einen Niedrigalkoxyrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet,R 2 denotes a hydrogen atom, a halogen atom, a lower alkyl radical having 1 to 6 carbon atoms or a lower alkoxy radical having 1 to 6 carbon atoms, η eine positive, ganze Zahl von 1 bis 4 ist undη is a positive integer from 1 to 4 and
m O oder eine positive, ganze Zahl von 1 bis 5 bedeutet,m is O or a positive integer from 1 to 5,
bei dem man einen N-Fhenylcarbamidsäureester der allgemeinen Formelin which one has an N-phenylcarbamic acid ester of the general formula
H 0 - N-C-O-R1 (II)H 0 - NCOR 1 (II)
worin R1, R2 und η die vorstehend für die allgemeine Formel (I) angegebenen Bedeutungen besitzen, mit Formaldehyd oder einer formaldehydbildenden Verbindung in Gegenwart einerwherein R 1 , R 2 and η have the meanings given above for the general formula (I), with formaldehyde or a formaldehyde-forming compound in the presence of a
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Säure mit einer Säuredissoziationskonstante (K0) von nicht weniger als 1,25 x 10"' in Essigsäure bei 25 C umsetzt. Acid with an acid dissociation constant (K 0 ) of not less than 1.25 x 10 "'is converted into acetic acid at 25 ° C.
Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete N-Phenylcarbamidsäureester ist eine durch die allgemeine Formel (II) dargestellte Verbindung. In dieser Formel ist R1 ein Alkyl rest, wie Methyl, Äthyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sek.-Butyl, Isobutyl, tert.-Butyl, einer der Pentylreste, allgeleitet von n-Pentan und dessen Isomeren, einer der Hexylreste, abgeleitet von η-Hexan und dessen Isomeren, etc.; oder ein Cycloalkylrest, wie Cyclopentyl, Cyclohexyl, etc.; und R2 ist ein Wasserstoffatom; ein Halogenatom, wie Chlor, Brom, Fluor, etc.; ein Alkylrest, wie Methyl, Äthyl, n-Prppyl, Isopropyl, η-Butyl, sek.-Butyl, Isobutyl, tert.- Butyl, irgendeiner der Pentylreste, abgeleitet von n-Pentan und dessen Isomeren, irgendeiner der Hexylreste, abgeleitet von η-Hexan und dessen Isomeren, etc.; oder ein Alkoxyrest, bestehend aus irgendeinem der vorstehenden Alkylreste und einem Sauerstoffatom. The N-phenylcarbamic acid ester used in the process of the present invention is a compound represented by the general formula (II). In this formula, R 1 is an alkyl radical, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec. -Butyl, isobutyl, tert-butyl, one of the pentyl radicals, all led by n-pentane and its isomers, one of the hexyl radicals, derived from η-hexane and its isomers, etc .; or a cycloalkyl group such as cyclopentyl, cyclohexyl, etc .; and R 2 is a hydrogen atom; a halogen atom such as chlorine, bromine, fluorine, etc .; an alkyl radical such as methyl, ethyl, n-prppyl, isopropyl, η-butyl, sec-butyl, isobutyl, tert- butyl, any of the pentyl radicals derived from n-pentane and its isomers, any of the hexyl radicals derived from η -Hexane and its isomers, etc .; or an alkoxy group consisting of any of the above alkyl groups and an oxygen atom.
Insbesondere umfassen sie Phenylcarbamidsäurealkylester der allgemeinen Formel (II), worin R1 einen Alkylrest, wie -vorstehend definiert, bedeutet und R2 ein Wasserstoffatom ist; Halogenphenylcarbamidsäurealkylester der allgemeinen Formel (II), worin R1 einen Alkylrest, wie vorstehend definiert, bedeutet und R2 ein Halogenatom, wie vorstehend definiert, ist; Alkylphenylcarbamidsäurealkylester der allgemeinen Formel (II), worin R1 und R2 Alkylreste, wie vor stehend definiert, sind; Alkoxyphenylcarbamidsäurealkyl- ester der allgemeinen Formel (II), worin R1 einen Alkylrest, «ie vorstehend definiert, bedeutet, und R2 einen Alkoxyrest, wie vorstehend definiert, bedeutet; Phenylcarbamidsäurecyclopentyl- oder -cyclohexylester der allgemeinen Formel (II), worin R1 einen Cyclopentyl- oder Cyclohexyl-In particular, they include phenylcarbamic acid alkyl esters of the general formula (II) in which R 1 is an alkyl radical as defined above and R 2 is a hydrogen atom ; Halophenylcarbamic acid alkyl esters of the general formula (II), in which R 1 is an alkyl radical as defined above and R 2 is a halogen atom as defined above; Alkylphenylcarbamic acid alkyl esters of the general formula (II), in which R 1 and R 2 are alkyl radicals as defined above; Alkoxyphenylcarbamic acid alkyl esters of the general formula (II), in which R 1 denotes an alkyl radical as defined above and R 2 denotes an alkoxy radical as defined above; Phenylcarbamidsäurecyclopentyl- or cyclohexyl ester of the general formula (II), wherein R 1 is a cyclopentyl or cyclohexyl
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rest bedeutet und R2 ein Wasserstoffatom ist; Halogenphenylcarbamidsäurecyclopentyl- oder -cyclohexylester der allgemeinen Formel (II), worin R. einen Cyclopentyl- oder Cyclohexylrest bedeuteVund R2 ein Halogenatom, wie vorstehend definiert, ist; Alkylphenylcarbamidsäurecyclopentyl- oder·' -cyclohexylester der allgemeinen Formel (II), worin R1 . einen Cyclopentyl- oder Cyclohexylrest bedeutet und R2 ein Alkylrest, wie vorstehend definiert, ist; Alkoxyphenylcarbamidsäurecyclopentyl- oder -cyclohexylester der allgemeinen Formel (II), worin R1 einen Cyclopentyl- oder Cyclohexylrest bedeutet und R2 ein Alkoxyrest, wie vorstehend definiert, ist; und dergl..and R 2 is a hydrogen atom; Halophenylcarbamic acid cyclopentyl or cyclohexyl ester of the general formula (II), in which R. denotes a cyclopentyl or cyclohexyl radical and R 2 denotes a halogen atom as defined above; Alkylphenylcarbamidsäurecyclopentyl- or · '-cyclohexylester of the general formula (II), in which R 1 . denotes a cyclopentyl or cyclohexyl radical and R 2 is an alkyl radical as defined above; Alkoxyphenylcarbamidsäurecyclopentyl- or -cyclohexylester of the general formula (II), in which R 1 denotes a cyclopentyl or cyclohexyl radical and R 2 is an alkoxy radical as defined above; and the like ..
Die bevorzugten N-Phenylcarbamidsäureester sind Phenylcarbamidsäuremethylester, Phenylcarbamidsäureäthylester, Phenylcarbamidsäure-n-propylester, Phenylcarbamidsäureisopropylester, Phenylcarbamidsäure-n-butylester, Phenylcarbamidsäure-sek.-butylester, Phenylcarbamidsäureisobutylester, Phenylcarbamidsäure-tert.-butylester, Phenylcarbamidsäurepentylester, Phenylcarbamidsäurehexylester, o-Chlorphenylcarbamidsäuremethylester, o-Chlorphenylcarbamidsäureäthylester, o-Chlorphenylcarbamidsäureisopropylester, o-Chlorphenylcarbamidsäureisobutylester, o-Methylphenylcarbamideäuremethylester, o-Methylphenylcarbamidsäureäthylester, Phenylcarbamidsäurecyclohexylester, o-Chlorphenylcarbamids&urecyclohexylester, o-Methylphenylcarbamidsäurecyclohexylester, Phenylcarbamidaäurecyclopentylester und m-Methoxyphenylcarbamidsäuremethylester. Unter diesen Verbindungen sind Phenylcarbamidsäuremethylester, Phenylcarbamldsäureftthylester, Phenylcarbamidsäureisopropylester und Phenylcarbamidsäureisobutylester besonders bevorzugt.The preferred N-phenylcarbamic acid esters are phenylcarbamic acid methyl ester, phenylcarbamic acid ethyl ester, phenylcarbamic acid n-propyl ester, phenylcarbamic acid isopropyl ester, phenylcarbamic acid n-butyl ester, phenylcarbamic acid sec-butyl ester, phenylcarbutyl ester, Phenylcarbamic acid tert-butyl ester, phenylcarbamic acid pentyl ester, phenylcarbamic acid hexyl ester, o-chlorophenylcarbamic acid methyl ester, o-chlorophenylcarbamic acid ethyl ester, o-chlorophenylcarbamic acid isopropyl ester, o-chlorophenylcarbamic acid isopropyl ester, o-chlorophenyl-phenylcarbylcarbisate, o-chlorophenyl-phenylcarbylcarbisate, methyl-phenyl-phenylcarb-bis-ester Cyclohexyl phenylcarbamate, o-chlorophenylcarbamide & urecyclohexyl ester, cyclohexyl o-methylphenylcarbamic acid, cyclopentyl phenylcarbamic acid and methyl m-methoxyphenylcarbamic acid. Among these connections Methyl phenylcarbamic acid, ethyl phenylcarbamic acid, isopropyl phenylcarbamic acid and isobutyl phenylcarbamic acid are particularly preferred.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der. vorstehende N-Phenylcarbamidsäureester mit Formaldehyd oder einer formaldehydbildenden Verbindung umgesetzt. Die formaldehydbil-In the method according to the invention, the. the above N-phenylcarbamic acid ester reacted with formaldehyde or a formaldehyde-forming compound. The formaldehyde
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dende Verbindung kann irgendeine Verbindung sein, die unter den Reaktionsbedingungen der Erfindung Formaldehyd bilden kann, und spezielle Beispiele hierfür umfassen Paraformaldehyd, Methylal und andere Formale. Gewöhnlich wird eine wäßrige Lösung aus Formaldehyd verwendet.The compound can be any compound which forms formaldehyde under the reaction conditions of the invention may, and specific examples thereof include paraformaldehyde, methylal, and other formals. Usually one will aqueous solution of formaldehyde used.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Säure kann irgendeine Säure sein, die eine Säuredissoziationskonstante (K.) von nicht weniger als 1,25 x 10"' in Essigsäure bei 25°C besitzt. Die Bezeichnurs "Säuredissoziationskonstante (K-)", wie sie vorliegend verwendet wird, bedeutetThe acid used in the method of the present invention can be any acid that has an acid dissociation constant (K.) of not less than 1.25 x 10 "'in acetic acid at 25 ° C. The term" acid dissociation constant (K-) "as used herein means
die Dissoziationskonstante, die im allgemeinen für die Dissoziation einer Säure in ihrer Lösung definiert wird. Angenommen, die Gleichgewichtsreaktion, bei der eine Säure HX in einem Lösungsmittel S dissoziiert, wird durch die folgende Gleichung dargestellt:the dissociation constant, which is generally defined for the dissociation of an acid in its solution. Suppose that the equilibrium reaction in which an acid HX dissociates in a solvent S is caused by the the following equation is shown:
HX(Säure) + S(Lösungsmittel) X"(konjugierte Base der Säure) + SH+ (konjugierte Säure des Lösungsmittels),HX (acid) + S (solvent) X "(conjugate base of the acid) + SH+ (conjugate acid of the solvent),
dann wird die Säuredissoziationskonstante (K_) definiert durchthen the acid dissociation constant (K_) is defined by
[X" T[SH*] Ka = LHXJ [X "T [SH *] K a = LHXJ
Spezielle Beispiele für die Säure umfassen Jodwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure, Perchlorsäure, Chlorsulfonsäure, Fluorsulfonsäure, Trifluormethansulfonsäure und PoIyschwefelsäuren der Formeln H2S2O.,, H2S^O10, H?^4^13' etc.. Diese Säuren können allein oder in Form einer Mischung mit zwei oder mehreren verwendet werden. Überdies können sie in Form einer Mischung mit einer oder mehreren üblichen Säuren, wie Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Essigsäure, etc., verwendet werden. Sämtliche übliche Säuren, wie Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Borsäure, etc., die in der vorstehend genannten DE-PSSpecific examples of the acid include hydriodic acid, hydrobromic acid, perchloric acid, chlorosulfonic acid, fluorosulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid and polysulfuric acids represented by the formulas H 2 S 2 O. ,, H 2 S ^ O 10 , H? ^ 4 ^ 13 'etc. These acids can alone or can be used in the form of a mixture of two or more. Moreover, they can be used in the form of a mixture with one or more common acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid, etc. All common acids, such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, boric acid, etc., which are described in the above-mentioned DE-PS
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-ΙΟΙ 042 819 beschrieben werden» besitzen eine Säuredissoziati·-ΙΟΙ 042 819 are described »have an acid dissociation ·
tyty
onskonstante (K_) von weniger als 1,25 x 10 in Essig-on constant (K_) of less than 1.25 x 10 in vinegar
satire. Demgemäß vermögen sie bei alleiniger Verwendung nicht eine zufriedenstellend hohe Reaktionsgeschwindigkeit zu ergeben.satire. Accordingly, they can be used alone does not give a satisfactorily high reaction rate.
Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren in Abwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt werden kann, kann ein geeignetes Lösungsmittel verwendet werden« beispielsweise um die Handhabung der Ausgangsmaterialien und/oder Reaktionsprodukte mit hohen Schmelzpunkten zu erleichtern. In diesem Fall muß das Lösungsmittel gegenüber Formaldehyd inert sein. Spezielle Beispiele für geeignete Lösungsmittel umfassen aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Heptan, etc.; alicyclische Kohlenwasserstoffe, wie Cyclopentan, Cyclohexan, etc.; halogen!erte Kohlenwasserstoffe, wie Chloroform, Methylenchlorid, Tetrachlorkohlenstoff, Dichloräthan, Trichloräthan, Tetrachloräthan, etc.; Fettsäurealkylester, wie Äthylacetat, etc.; aromatische Verbindungen, wie Benzol, Toluol, Nitrobenzol, Monochlorbenzol, Dichlorbenzol, etc.; und dergl.. Wasser ist ebenfalls eines der geeigneten Lösungsmittel.Although the process of the present invention can be carried out in the absence of a solvent, a suitable one can be used Solvents are used, for example, to handle the starting materials and / or reaction products with high melting points to facilitate. In this case the solvent must be inert to formaldehyde be. Specific examples of suitable solvents include aliphatic hydrocarbons, such as hexane, heptane, Etc.; alicyclic hydrocarbons, such as cyclopentane, Cyclohexane, etc .; halogenated hydrocarbons, such as Chloroform, methylene chloride, carbon tetrachloride, dichloroethane, trichloroethane, tetrachloroethane, etc .; Fatty acid alkyl esters, such as ethyl acetate, etc .; aromatic compounds such as benzene, toluene, nitrobenzene, monochlorobenzene, Dichlorobenzene, etc .; and the like. Water is also one of the suitable solvents.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht bezüglich der Mengen an N-Phenylcarbamidsäureester, Formaldehyd oder formaldehydbildender Verbindung und verwendeter Säure keine spezielle Einschränkung. Jedoch wird gewöhnlich der Formaldehyd oder die formaldehydbildende Verbindung in einer Menge von 0,1 bis 10 Mol und vorzugsweise 0,2 bis 2,0 Mol/Mol N-Phenylcarbamidsäureester verwendet. Die Säure wird gewöhnlich in einer Menge von 0,001 bis 20 Äquiv. und vorzugsweise von 0,1 bis 10 Äquiv./Mol N-Phenylcarbamidsäureester verwendet. Ähnlich besteht keine spezielle Einschränkung hinsichtlich der Menge des verwendeten Lösungsmittels. Jedoch wird das Lösungsmittel gewöhn-When carrying out the method according to the invention, there is with respect to the amounts of N-phenylcarbamic acid ester, formaldehyde or formaldehyde-forming compound and used Acid no special restriction. However, formaldehyde or formaldehyde-forming is usually used Compound is used in an amount of 0.1 to 10 mol, and preferably 0.2 to 2.0 mol / mol of N-phenylcarbamic acid ester. The acid is usually used in an amount of from 0.001 to 20 equiv. and preferably from 0.1 to 10 equiv / mol N-phenylcarbamic acid ester used. Similarly, there is no particular limitation on the amount used Solvent. However, the solvent is usually
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lieh In einer Menge von 0,1 bis 20 Gew.Teilen/Gew.Teil N-Phenylcarbamidsäure es ter verwendet.borrowed in an amount of 0.1 to 20 parts by weight / part by weight N-phenylcarbamic acid is used.
Die Reaktionstemperatur kann im Bereich von 20 bis 1500C und vorzugsweise von 30 bis 10O0C liegen.The reaction temperature may be up to 10O 0 C in the range of 20 to 150 0 C and preferably from 30th
Allgemein ausgedrückt, kann das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden, indem man den N-Phenylcarbamidsäure-•ster so, wie er ist, oder in Form von dessen Lösung oder Suspension in einem in geeigneter Welse gewählten Lösungsmittel bereitstellt, den Formaldehyd oder eine formaldehydbildende Verbindung und die Säure hierzu zugibt und dann die Reaktionsmischung bei einer vorbestimmten Temperatur rührt. Alternativ kann das erfindungsgemäße Verfahren auch durchgeführt werden, indem man eine Formaldehydlösung tropfenweise zu einer Lösung oder Suspension des N-Phenylcarbamidsäureester und der Säure zugibt.In general terms, the method according to the invention can be carried out by the N-phenylcarbamic acid • ster as it is or in the form of its solution or suspension in a suitably chosen solvent provides, adds the formaldehyde or a formaldehyde-forming compound and the acid to this and then the reaction mixture is stirred at a predetermined temperature. Alternatively, the method according to the invention can also be carried out by adding a formaldehyde solution dropwise to a solution or suspension of the N-phenylcarbamic acid ester and add to the acid.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren in einem kontinuierlichen Arbeltssystem durchgeführt v/erden, bei dem •Ine Lösung oder Suspension, die die Ausgangsmaterialien enthält, und die Säure in einem geeigneten Verhältnis kontinuierlich zu einem Reaktor zugeführt und kontinuierlich hieraus nach einer vorherbestimmten Verweilzeit abgezogen werden.The inventive method may continue in a continuous Arbeltssystem performed v / ground, in which • Ine solution or suspension containing the starting materials, and fed to the acid in an appropriate ratio continuously to a reactor and continuously withdrawn therefrom after a predetermined residence time.
Die Reaktionsdauer hängt von den Typen oder Mengen der Ausgangsmaterialien und der verwendeten Säure, dem Verfahrenstyp, den Reaktionsbedingungen, und dergl. ab. Im Fall einer ansatzweisen Arbeitsweise kann sie im allgemeinen im Bereich von 0,5 bis 40 Stunden liegen. The reaction time depends on the types or amounts of the starting materials and the acid used, the type of process, the reaction conditions, and the like. In the case of a batch procedure, it can generally range from 0.5 to 40 hours.
lach Beendigung der Reaktion wird das Reaktionsprodukt gewöhnlich in Form einer öligen Schicht oder eines Feststoffs erhalten, der sich spontan aus der Schicht der wäßrigen,After the completion of the reaction, the reaction product usually becomes in the form of an oily layer or a solid obtained spontaneously from the layer of aqueous,
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sauren Lösung abscheidet. Somit können das Reaktionsprodukt oder die dieses enthaltende Schicht nach jeder geeigneten Technik isoliert werden, wie die Vierwendung eines Scheidetrichters, die Filtration, etc., mit Wasser gewaschen, durch Abstreifen vom Lösungsmittel befreit und dann getrocknet werden, um ein Endprodukt zu erhalten.acidic solution separates. Thus, the reaction product or the layer containing it can be used in any suitable manner Techniques such as turning a separatory funnel, filtration, etc., washed with water, through Stripping the solvent and then drying to obtain an end product.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Vielzahl von Polymethylenpolyphenylpolycarbamaten der allgemeinen Formel (I) in Abhängigkeit von dem als Ausgangsmaterial verwendeten N-Phenylcarbamidsäureester hergestellt werden. Unter gewöhnlichen Reaktionsbedingungen stellt das Reaktionsprodukt eine Mischung dar, die eine größere Menge von zweikernigen Verbindungen der allgemeinen Formel (I) umfaßt, worin m O ist, und eine geringere Menge an dreikernigen, vierkernigen, fünfkernigen und höheren mehrkernigen Verbindungen der allgemeinen Formel (I), worin m 1, 2, 3 oder mehr beträgt.According to the process of the invention, a variety of polymethylene polyphenyl polycarbamates of the general Formula (I) depending on the N-phenylcarbamic acid ester used as the starting material. Under normal reaction conditions, the reaction product is a mixture which comprises a larger amount of dinuclear compounds of the general formula (I), where m is O, and a smaller amount of trinuclear, tetranuclear, pentuclear and higher polynuclear compounds of the general formula (I), wherein m is 1, 2, 3 or is more.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann eine Reaktionsgeschwindigkeit erzielen, die ein 2- oder höherfaches derjenigen beträgt, die bei gut bekannten Verfahren nach dem Stand der Technik unter Verwendung üblicher Säuren erzielbar 1st. Diese Verbesserung der Reaktionsgeschwindigkeit besitzt einen großen industriellen Vorteil insofern, als die Ausbeute des Endproduktes je Zeiteinheit erhöht werden kann und die Größe der Reaktionsvorrichtung herabgesetzt werden kann.The method of the present invention can achieve a reaction rate 2 or more times that which is achievable in well known prior art processes using common acids. This improvement in the reaction rate has a great industrial advantage in that the yield of the final product per unit time can be increased and the size of the reaction device can be reduced.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der folgenden Beispiele weiter erläutert. In jedem dieser Beispiele wurde die Konstante (k) für die anfängliche Reaktionsgeschwindigkeit bestimmt, indem man geringe Probenmengen in Abständen von 30 Minuten oder 1 Stunde entnahm, die N-Phenylcarbamidsäureester-Konzentratlonen der Proben maß und dann den WertThe process according to the invention is further illustrated by the following examples. In each of these examples, the constant (k) for the initial reaction rate is determined by taking small amounts of sample at intervals of 30 minutes or 1 hour, measured the N-phenylcarbamic acid ester concentrate ion of the samples, and then the value
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für k entsprechend der folgenden Gleichung berechnete:for k calculated according to the following equation:
Reaktionsge- dfN-Phenylcarbamidsaureester1 echwindigkeit " dt, ~Reaction rate "dt, ~
kfN-Phenylcarbamidsäureester][Formaldehyd]kfN-phenylcarbamic acid ester] [formaldehyde]
worin die eckigen Klammern die Mole der in ihnen angegebenen Verbindung bezeichnen, die in Jedem Liter der organischen Schicht enthalten sind. Die molare Konzentration des Formaldehyds wurde unter der Annahme berechnet, daß 1 Mol N-Phenylcarbamidsäureester mit 1/2 Mol Formaldehyd reagierte. In sämtlichen Fällen war die Reaktion der vorliegenden Erfindung in ihrem Anfangsstadium in enger Übereinstimmung mit der obigen Gleichung.where the square brackets denote the moles of the compound indicated therein which are contained in each liter of the organic layer. The molar concentration of formaldehyde was calculated on the assumption that 1 mole of N-phenylcarbamic acid ester reacted with 1/2 mole of formaldehyde. In all cases, the reaction of the present invention in its initial stage was in close agreement with the above equation.
Man beschickte einen ιOO ml Kolben,der mit einem Thermometer, einem Rührer und einem Tropftrichter ausgestattet war, mit 20 g Phenylcarbamidsäureäthylester, 18 g Trifluormethan-A 100 ml flask was charged with a thermometer, a stirrer and a dropping funnel was equipped with 20 g phenylcarbamic acid ethyl ester, 18 g trifluoromethane
sulfonsäure [mit einer Säuredissoziationskonstante (K0) c _ asulfonic acid [with an acid dissociation constant (K 0 ) c _ a
von 1,26 χ 10"y in Essigsäure bei 25 C] und 50 g Wasser. Nachdem der Kolben auf 1000C in einem ölbad unter Rühren seines Inhalts erhitzt worden war, gab man 5,2 g 35#ige wäßrige Formaldehydlösung durch den Tropftrichter zu. Die erhaltene Reaktionsmischung wurde 5 h bei 1000C gerührt, auf Raumtemperatur abgekühlt und dann mit 100 ml Chloroform geschüttelt. Die Chloroformschicht wurde aus der wäßrigen Schicht abgetrennt, dreimal mit Jeweils 100 ml Wasser gewaschen und dann unter Erzielung von 20 g Produkt eingeengt. Nach dem Lösen des Produktes in Tetrahydrofuran und Analysieren durch Flüssigkeitschromatographie unter Verwendung von Naphthalin als internen Standard wurde gefunden, daß es 27 Gew.% zweikernige Verbindungen, 14 Gew.% dreikernige und höhere mehrkernige Verbindungen und 18 Gew.% nichtumgesetz- ten Phenylcarbamidsäureäthylester enthielt. Diese Ergebnisse bedeuten, daß der Umwandlungsgrad des als Ausgangsma-χ of 1.26 10 "y in acetic acid at 25 C] and 50 g of water. After the flask to 100 0 C in an oil bath was heated, with stirring of its contents, were added 5.2 g of 35 # aqueous formaldehyde solution through the The resulting reaction mixture was stirred for 5 h at 100 ° C., cooled to room temperature and then shaken with 100 ml of chloroform The chloroform layer was separated from the aqueous layer, washed three times with 100 ml of water each time and then to obtain 20 g of product concentrated. After dissolving the product in tetrahydrofuran and analyzing by liquid chromatography using naphthalene as an internal standard was found to be 27%%% wt. binuclear compounds, 14 wt. trinuclear and higher polynuclear compounds and 18 wt. nichtumgesetz- th Phenylcarbamidsäureäthylester These results mean that the degree of conversion of the starting material
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terlal verwendeten Carbamidsäureesters 8296 betrug, die Ausbeute an zweikerniger Verbindung, bezogen auf die Menge an verbrauchtem Carbamidsäureester,, 36% betrug und die Ausbeute an dreikernigen und höheren mehrkernigen Verbindungen, bezogen auf die Menge an verbrauchtem Carbamidsäureester, 1996 betrug. Die Anfangsreaktionsgeschwindigkeitskonstante (k) betrug 25 χ 1O"6 l/Min.Mol.terlal carbamic acid ester used was 8296, the yield of dinuclear compound based on the amount of carbamic acid ester consumed was 36% , and the yield of trinuclear and higher polynuclear compounds based on the amount of carbamic acid ester consumed was 1996. The initial reaction rate constant (k) was 25 10 " 6 l / min. Mol.
In diesen Beispielen wurde das Verfahren von Beispiel 1 wiederholt, mit der Ausnahme, daß drei von Trifluormethansulfonsäure verschiedene Säuren verwendet wurden. Die erhaltenen Ergebnisse werden zusammen mit den Säuredist-oziationskonstanten (K ) dieser Säuren in Essigsäure in Tabelle 1 angegeben.In these examples the procedure of Example 1 was repeated with the exception that three of trifluoromethanesulfonic acid were used different acids were used. The results obtained are shown along with the acid distillation constants (K) of these acids in acetic acid given in Table 1.
In diesen Vergleichsbeispielen wurde das Verfahren von Beispiel 1 wiederholt, mit der Ausnahme, daß man Chlorwasserstoffsäure oder Schwefelsäure anstelle von Trifluormethansulfonsäure verwendete. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben. Bei einer festgelegten Reaktionszeit zeigten sämtliche Beispiele in Tabelle 1 einen höheren Umwandlungsgrad als die dort angegebenen Vergleichsbeispiele, ein Hinweis dafür, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit ergeben kann.In these comparative examples, the procedure of Example 1 was repeated except that hydrochloric acid was used or used sulfuric acid in place of trifluoromethanesulfonic acid. The results thus obtained are given in Table 1. With a fixed response time, all of the examples in Table 1 showed a higher one Degree of conversion than the comparative examples given there, an indication that the process according to the invention can result in a faster reaction rate.
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Zugeführt· Materialien: Phenylcarbamideäureäthyleeter (0,12 Hol)» Säure (0,12 Mol), Fonnaldehyd Supplied · Materials: Phenylcarbamide acid ethyl ether (0.12 hol) »acid (0.12 mol), formaldehyde
(0,06 Mol) und Wasser (30 g) Reaktionstemperatur: 98 bis 1000C (0.06 mol) and water (30 g) reaction temperature: 98 to 100 ° C.
Bsp.
bzw.
VgIB.E.g.
respectively.
VgIB.
TypType
Konstante(k; d.Anfangsreaktionsgeschw. Constant (k; d.Initial reaction speed
(x106l/Min.Mol)(x10 6 l / min mol)
Reaktions- Umwandl. Ausbeute,bezogen auf d. dauer d.Carb- Carbamidsäureester-Reaction conversion Yield based on d. duration of the carbamide acid ester
verbrauch consumption (%)(%)
(Stunden) amidsäureesters (Hours) amic acid ester
zweiker- dreikernige nige Ver- u.höhere mehrbindungen "kernige Verbindungen two-core, three-core and higher multiple bonds "robust connections
Bsp.2 Perchlorsäure 1,26 χ 10"*> Example 2 perchloric acid 1.26 10 "* >
Bsp.3 Bromwasserstoff- 2,5 x 10 säureE.g. 3 hydrobromic acid 2.5 x 10
Bsp.4 Jodwasserstoff- 1,59 x 10 säure E.g. 4 hydrogen iodic acid 1.59 x 10
22 7 22 7
77 6677 66
6060
48 4248 42
4040
12 912 9
1010
o> VgIB.1 Chlorwasserstoff-2,5 χ 10 säureo> VgIB.1 Hydrogen chloride-2.5 χ 10 acid
VgIB.2 Schwefelsäure 6,3 x 10VgIB.2 sulfuric acid 6.3 x 10
3 3,53 3.5
4848
5050
4242
5050
6 46 4
In diesen Beispielen wurde das Verfahren von Beispiel 1 wiederholt, mit der Ausnahme, daß ein Jeder der zwei von Phenylcarbamidsäureäthylester verschiedenen N-Phenylcarbamidsäureester verwendet wurde. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben. Zu Vergleichszwecken wurden die Anfangsreaktionsgeschwindigkeitskonstanten bestimmt unter Verwendung von Chlorwasserstoffsäure anstelle von Trifluormethansulfonsäure, wie ebenfalls in Tabelle 2 gezeigt wird.In these examples, the procedure of Example 1 was repeated except that each of the two of Phenylcarbamidsäureäthylester different N-Phenylcarbamidsäureester was used. The results thus obtained are given in Table 2. For comparison purposes the initial reaction rate constants determined using hydrochloric acid instead of Trifluoromethanesulfonic acid, as also shown in Table 2.
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Tabelle 2 Zugeführte Materlallen: N-Phenylcarbamldsäureester (0,12 Hol), Trifluormethansulfonsäure Table 2 Materials supplied: N-phenylcarbamic acid ester (0.12 Hol), trifluoromethanesulfonic acid
(0,12 Mol), Formaldehyd (0,06 Mol) und Wasser (50 g)
Reaktionstemperatur: 98 bis 1000C
Reaktionszeit: 4 Stunden(0.12 mol), formaldehyde (0.06 mol) and water (50 g)
Reaction temperature: 98 to 100 ° C
Response time: 4 hours
Beisp. Nr.Example no.
N-PhenylcarbamidsäureesterN-phenylcarbamic acid ester
ErgebnisseResults
Konstanteconstant
fürUmwandlungAusbeute,bez.for conversion yield, rel.
W agA,W agA,
d.Anfangsreaktions- d.Carbamid- auf Carbamidhidikit ät ätd.Initial reaction- d.Carbamide- on carbamidhidikit ät ät
g
geschwindigkeitG
speed
(x106 1/Mia.Mbl)(x10 6 1 / billion mbl)
säureesters säureester-Verbrauch^) acid ester acid ester consumption ^)
zweikern.
Verb.two-core.
Verb.
dreikern,
u.höhere
mehrkern.
Verbind.tri-core,
and higher
multicore.
Connection
Anfangsreaktionsgeschwindigkeitskonstante,bestimmt mit HCl f-(x 106)Initial reaction rate constant, determined with HCl f- (x 10 6 )
z
ω ■Ό
m
οz
ω ■ Ό
m
ο
5 Phenylcarbamidsäuremethylester 5 methyl phenylcarbamic acid
6 Phenylcarbamidsäureisobutylester 6 Isobutyl phenylcarbamic acid
50 5 50 5
87 5287 52
45
2045
20th
22
3022nd
30th
7
0,8 7th
0.8
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