DE3103138A1 - Neue bicyclische kohlensaeurederivate des pentaerythrits, verfahren zu ihrer herstellung, ihre verwendungund daraus erhaeltliche copolymerisate - Google Patents

Neue bicyclische kohlensaeurederivate des pentaerythrits, verfahren zu ihrer herstellung, ihre verwendungund daraus erhaeltliche copolymerisate

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DE3103138A1
DE3103138A1 DE19813103138 DE3103138A DE3103138A1 DE 3103138 A1 DE3103138 A1 DE 3103138A1 DE 19813103138 DE19813103138 DE 19813103138 DE 3103138 A DE3103138 A DE 3103138A DE 3103138 A1 DE3103138 A1 DE 3103138A1
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carbonic acid
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pentaerythritol
bicyclic
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Hans-Josef Dr. 4150 Krefeld Buysch
Heinrich Dr. Krimm
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07D493/00Heterocyclic compounds containing oxygen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system
    • C07D493/02Heterocyclic compounds containing oxygen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system in which the condensed system contains two hetero rings
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D319/00Heterocyclic compounds containing six-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D319/041,3-Dioxanes; Hydrogenated 1,3-dioxanes
    • C07D319/061,3-Dioxanes; Hydrogenated 1,3-dioxanes not condensed with other rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/02Aliphatic polycarbonates
    • C08G64/0208Aliphatic polycarbonates saturated
    • C08G64/0216Aliphatic polycarbonates saturated containing a chain-terminating or -crosslinking agent

Description

  • Neue bicyclische Kohlensäurederivate des Pentaerythrits,
  • Verfahren zu ihrer Herstellung, ihre Verwendung und daraus erhältliche Copolymerisate Die vorliegende Erfindung betrifft neue bicyclische Kohlensäurederivate des Pentaerythrits, Verfahren zu ihrer Herstellung aus Polycarbonaten des Pentaerythrits, ihre Verwendung als Copo lymer i sat ion skomponenten für Polycarbonate und daraus erhältliche Copolymerisate mit Ringcarbonaten.
  • Die neuen bicyclischen Kohlensäurederivate entsprechen der Formel (-I) worin A für die Gruppe oder für Sauerstoff steht.
  • Wenn in Formel (I) A für die Gruppe steht, so handelt es sich' um das 2,4,7,9-Tetraoxa-spiro-.
  • /5,57-undecandion (3,8), das auch als Spiro-bis-dimethylencarbonat bezeichnet werden kann und der Formel (II) entspricht Wenn in Formel (I) A für Sauerstoff steht, so handelt es sich um 2,4,7-Trioxa-spiro-/3,5/-nonanon-(3), das auch als Oxetan-3,3-dimethylencarbonat bezeichnet werden kann und der Formel (III) entspricht Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von bicyclischen Kohlensäurederivaten der Formel (1) worin A für die Gruppe oder für Sauerstoff steht, ist dadurch gekennzeichnet, daß man a) Pentaerythrit mit einem Kohlensäurederivat aus der Gruppe, die Phosgen, Chlorkohlensäureester, Kohlensäuredialkylester und Kohlensäurediarylester umfaßt, gegebenenfalls in Gegenwart basisch wirkender Verbindungen, zu einem löslichen Vorprodukt umsetzt, b) danach gegebenenfalls die basisch wirkenden Verbindungen entfernt, c) aus dem löslichen Vorprodukt durch Erhitzen auf 100 bis 2500C bei Drucken im Bereich von 1 bis 140 mbar ein vernetztes Polycarbonat herstellt, d) das vernetzte Polycarbonat, gegebenenfalls in Gegenwart von Katalysatoren, bei 200 bis 3000C und Drucken im Bereich von 0,001 bis 1 mbar depolymerisiert und e) die im Schritt d) absublimierenden oder abdestillierenden bicyclischen Kohlensäureder ivate der Formel (I) auffängt und gegebenenfalls trennt.
  • Die im Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführende Umsetzung von Pentaerythrit kann im Prinzip mit Phosgen, Chlorkohlensäureestern oder Kohlensäuredialkyl- oder -diarylestern durchgeführt werden. Aus ökologischen Gründen ist die Umsetzung mit Kohlensäuredialkyl- oder -diarylestern bevorzugt, weshalb im folgenden im wesentlichen auf diese Arbeitsweise eingegangen wird. Dem Fachmann bereitet es keine Schwierigkeiten, entsprechende Umsetzungen mit Phosgen oder Chlorkohlensäureestern durchzuführen.
  • Wesentlich bei Schritt a) ist, daß die Umsetzung zu einem löslichen Vorprodukt und nicht zu unlöslichen, stark vernetzten Polymeren führt. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem man einen großen Überschuß an Kohlensäuredialkyl- oder -diarylester einsetzt, beispielsweise pro Mol Pentaerythrit 4 bis 10 Mol Kohlensäureester. Als Kohlensäureester kommen vorzugsweise solche der Formel (IV) in Frage, in der R1 und R2 gleich oder verschieden sein können und für C1-C4-Alkyl oder Phenyl stehen Qder in der R1 und R2 gemeinsam für die Gruppe CH2-CH2 oder CH2-CH-CH3 stehen.
  • Besonders bevorzugt wird Diethylcarbonat eingesetzt.
  • Die Umsetzung mit Kohlensäureestern wird vorzugsweise in Gegenwart von Umesterungskatalysatoren durchgeführt.
  • Als Beispiele für solche Umesterungskatalysatoren seien genannt: Oxide, Hydroxide, Alkoholate, Carboxylate und Carbonate von Alkalimetallen, insbesondere Natrium und Kalium, sowie von Aluminium, Thallium oder Blei, die beispielsweise in Mengen von 0,1 bis 2 g pro Mol Pentaerythrit eingesetzt werden können.
  • Die Umsetzung zwischen Kohlensäureester und Pentaerythrit kann beispielsweise so durchgeführt werden, daß man die Komponenten mischt, einen oder mehrere Umesterungskatalysatoren zufügt und die Mischung erhitzt, beispielsweise auf Temperaturen im Bereich von 120 bis 1400C und den entstehenden Alkohol, gegebenenfalls unter vermindertem Druck und gegebenenfalls über eine Kolonne, abdestilliert. Beim Einsatz von Diethylcarbonat als Kohlensäureester kann man beispielsweise das Reaktionsgemisch am Rückfluß bei einer Temperatur von etwa 120 bis 1300C sieden lassen und über eine Kolonne bei etwa 78 bis 800C den entstehenden Ethylalkohol abtrennen.
  • Wird anstelle von Kohlensäureester mit Phosgen oder Chlorkohlensäureester, beispielsweise Chlorkohlensäurephenylester, umgesetzt, so arbeitet man vorzugsweise in Gegenwart eines Lösungsmittels, beispielsweise Essigsäureethylester, und eines säurebindenden Mittels, beispielsweise Dimethylanilin, bei Temperaturen von beispielsweise 20 bis 800C. Nach Beendigung der Umsetzung sind in diesem Fall das Lösungsmittel und das aus dem säurebindenden Mittel entstandene Salz zu entfernen, beispielsweise durch Waschen mit Wasser und Abziehen des Lösungsmittels unter vermindertem Druck.
  • Wenn im Schritt a) basisch wirkende Verbindungen eingesetzt worden sind, beispielsweise als Umesterungskatalysatoren, so sind diese im Schritt b) zu entfernen, wenn man das Spiro-bis-dimethylencarbonat (s. Formel (II)) herstellen will. Wenn man Oxetan-3,3-dimethylencarbonat (s. Formel (III) herstellen will, können solche basisch wirkenden Verbindungen in dem im Schritt a) hergestellten Vorprodukt verbleiben oder entfernt werden.
  • Die Entfernung der basisch wirkenden Verbindungen kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden. Vorzugsweise löst man dazu das im Schritt a) hergestellte Vorprodukt zunächst in einem geeigneten Lösungsmittel, z.B. Methylenchlorid oder Toluol. Die so erhaltene Lösung kann dann beispielsweise mit Wasser, insbesondere mit destilliertem oder demineralisiertem Wasser, gewaschen werden, beispielsweise- 2- bis 5-mal.
  • Vorzugsweise behandelt man dabei diese Lösung vor der Wasserwäsche mit einer verdünnten Säure, z.B. mit bis zu 20 gew.-%iger wäßriger Salzsäure oder Schwefelsäure. Die Entfernung der basisch wirkenden Verbindungen kann auch durchgeführt werden, indem man die Lösung mit einem Ionenaustauscher behandelt. Vorzugsweise werden hierzu säureaktivierte Bleicherden und/ oder sulfonierte vernetzte Polystyrole eingesetzt.
  • Im allgemeinen ist es vorteilhaft, die zur Entfernung der basisch wirkenden Verbindungen benutzten Hilfsstoffe (z.B.-Wasser, Säuren, Lösungsmittel und/oder Ionenaustauscher) vor der Durchführung des Schrittes c) möglichst vollständig zu entfernen.
  • Im Schritt c) wird dann aus dem löslichen, gegebenenfalls von basisch wirkenden Verbindungen befreiten, Vorprodukt durch Erhitzen auf 100 bis 2500C bei Drucken im Bereich von 1 bis 140 mbar ein vernetztes Polycarbonat hergestellt. Vorzugsweise arbeitet man dabei bei Temperaturen im Bereich 140 bis 2100C und Drucken im Bereich 5 bis 50 mbar. Die Druck- und Temperaturbedingungen sollten dabei im allgemeinen innerhalb der angegebenen Grenzen so eingestellt werden, daß keine Pentaerythritderivate abdestillieren oder absublimieren, sondern nur überschüssiges Ausgangsmaterial, z.B.
  • Diethylcarbonat, und/oder bei der Bildung des vernetzten Polycarbonats entstehende Produkte, z.B. Diethylcarbonat oder, im Falle des Einsatzes von Chlorkohlensäurephenylester im Schritt a), Phenol. Nach Durchführung des Schrittes c) verbleibt das gebildete vernetzte Polycarbonat als Rückstand.
  • Unter Umständen, beispielsweise wenn in Schritt a) Pentaerythrit mit einem Dialkylcarbonat umgesetzt und im Schritt b) basisch wirkende Verbindungen abgetrennt worden sind, während der Durchführung des Schrittes c) keine Katalysatoren zugegen sind und bei sehr geringen Drucken, beispielsweise unter 0,1 mbar gearbeitet wird, ist es möglich, durch schnelle Destillation nicht-bicyclische Pentaerythrit-Derivate wie Pentaerythrit-monocarbonat-bis-alkylcarbonate (s. Formel (V)) und Pentaerythrit-tetrakis-alkylcarbonate (s. Formel (VI)) abzutrennen.
  • ALK = Alkyl (V) ALK = Alkyl (VI) Aus den Verbindungen, die den Formeln (V) und (VI) entsprechen, können die Verbindungen der Formel (I) erhalten werden, indem sie den erfindungsgemäßen Verfahrensschritten c), d) und e) unterworfen werden.
  • Im Schritt d) wird das vernetzte Polycarbonat bei Teperaturen im Bereich 200 bis 3000C, vorzugsweise 220 bis 2800C, und bei Drucken im Bereich 0,001 bis 1 mbar, vorzugsweise 0,01 bis 0,1 mbar, depolymerisiert. Dabei destillieren oder sublimieren die Verbindungen entsprechend der Formel (I) ab. Innerhalb der angegebenen Temperatur- und Druckgrenzen werden vorzugsweise solche Bedingungen gewählt, unter denen die Verbindungen entsprechend der Formel (I) absublimieren.
  • Von der Gegenwart bzw. Abwesenheit von Katalysatoren im Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens hängt es ab, ob Spiro-bis-dimethylencarbonat (s. Formel (11)) und/oder Oxetan-3,3-dimethylencarbonat (s. Formel (III)) als Reaktionsprodukt erhalten wird. Bei Abwesenheit von Katalysatoren oder in Gegenwart schwach wirksamer Katalysatoren wird praktisch ausschließlich Spiro-bisdimethylencarbonat erhalten, bei Anwesenheit stärker wirksamer Katalysatoren wird Kohlendioxid abgespalten und praktisch ausschließlich Oxetan-3,3-dimethylencarbonat erhalten. Schwach wirksame Katalysatoren sind z.B. organische Verbindungen des 2- oder 4-wertigen Zinns oder des 4-wertigen Titans, wie Zinn-(II)-dioctoat, Zinn-(II)-dilaurat, Dibutylzinndilaurat, Titantetributylat, Titantetraisooctylat oder Titantetradodecylat. Schwach wirksame Katalysatoren können in Mengen von beispielsweise 0,01 bis 1 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis -0,1 Gew.-%, bezogen auf die Menge des Polycarbonats, eingesetzt werden. Der Zusatz von schwach wirksamen Katalysatoren hat gegenüber der Arbeitsweise in Abwesenheit von Katalysatoren den Vorteil, daß die zur Bildung des Spiro-bis-dimethylencarbonats führende Umesterung beschleunigt wird, wodurch im Schritt d) die Reaktionszeit verkürzt und/oder die Reaktionstemperatur erniedrigt werden kann.
  • Stärker wirksame Katalystoren sind beispielsweise solche, die im Schritt a) bei der Umsetzung von Pentaerythrit mit Kohlensäureestern eingesetzt werden können, also beispielsweise Oxide, Hydroxide, Alkoholate, Carboxylate und Carbonate von Alkalimetallen, insbesondere Natrium und Kalium, sowie von Aluminium, Thallium oder Blei. Stärker wirksame Katalysatoren können in Mengen von beispielsweise 0,001 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf die Menge des Polycarbonats, eingesetzt werden.
  • Falls im Schritt d> in Gegenwart von Katalysatoren gearbeitet werden soll, kann die Zugabe der Katalysatoren zu verschiedenen Zeitpunkten innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen. Sind bereits bei der Umsetzung von Pentaerythrit mit Kohlensäureestern im Schritt a) stärker wirksame Katalysatoren eingesetzt worden, so können diese während des gesamten erfindungsgemäßen Verfahrens zugegen bleiben. Schwach wirksame und stärker wirksame Katalystoren können beispielsweise nach dem Schritt b) und/oder nach dem Schritt c) zugegeben werden. Wenn im Schritt d) in Abwesenheit von Katalysatoren gearbeitet werden soll, kann der Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht entfallen.
  • Die im Schritt e) aufgefangenen Kohlensäurederivate der Formel (I) sind im allgemeinen noch nicht völlig rein. Fall gewünscht können sie, beispielsweise durch Umkristallisieren oder Sublimation, gereinigt werden.
  • Für die Umkristallisation des Spiro-bis-dimethylencarbonats sind beispielsweise Dioxan, Diethylcarbonat oder Essigsäureethylester geeignet, für die Umkristallisation von Oxetan-3,3-dimethylencarbonat beispielsweise Essigsäureethylester.
  • Wie vorstehend ausgeführt kann man den Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens so durchführen, daß pfaktisch nur jeweils eine der beiden Verbindungen entsprechend den Formeln (11) oder (III) erhalten wird.
  • Wenn die bei der Beschreibung des Schrittes d) ange- gebenen Parameter und Katalysatoren jedoch nicht optimal eingehalten bzw. gewählt werden, können im Schritt e) auch Gemische der Verbindungen entsprechend den Formeln (II) und (III) aufgefangen werden. Solche Gemische können auf einfache Weise aufgetrennt werden, da Oxetan-3,3-dimethylencarbonat (s. Formel (III)) in Methylenchlorid gut löslich, Spiro-bis-dimethylencarbonat (s. Formel (II)) in Methylenchlorid jedoch praktisch unlöslich ist.
  • Die neuen Verbindungen entsprechend der Formel (I) sind polymerisationsfähig. Sie eignen sich insbesondere als vernetzen wirkende Copo lymer is at ion skomponenten bei der Herstellung von Polycarbonaten aus Ringcarbonaten, z.B. Neopentylglykolcarbonat. So lassen sich erstmals heißhärtende Polycarbonate (Duromere) herstellen, d.h.
  • ohne die Abspaltung von Blasen bildenden und die Umwelt belastenden Stoffen. Im Gegensatz zu den bekannten Duromeren auf der Basis von ungesättigten Polyestern und Styrol weisen die mit den Produkten der vorliegenden Erfindung herstellbaren Duromeren überraschend hohe Kerbschlagzähigkeiten auf, so daß sie im allgemeinen nicht mit Glasfasern verstärkt werden müssen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft deshalb weiterhin Copolymerisate, die aus bicyclischen Kohlensäurederivaten der Formel worin A für die Gruppe oder für Sauerstoff steht, und Ringcarbonaten nach an sich bekannten Verfahren erhältlich sind.
  • Beispiele Beispiel 1 136 g (1 Mol) Pentaerythrit, 708 g (6 Mol) Diethylcarbonat, 100 mg Thalliumcarbonat und 200 mg Bleinaphthenat wurden an einer 90 cm Füllkörperkolonne zum Rückfluß (126-1280C) erhitzt, während am Kolonnenkopf bei 78 bis 800C Ethylalkohol abgenommen wurde. Nach 14 Stunden Reaktionszeit war die berechnete Menge Ethylalkohol (184 g = 4 Mol) abgetrennt. Vom Rückstand, einer leicht trüben farblosen Flüssigkeit (628 g), wurden 70 g in einem WeithalskoJben, der Teil einer Sublimationsapparatur war, unter einem Druck von 20 mbar im Laufe von 3 Stunden auf 2000C erhitzt, um das überschüssige Diethylcarbonat abzutrennen (48 g). Das zurückbleibende zähe Harz (25 g) wurde sodann in einer Sublimationstemperatur bei 200 bis 2300C unter einem Druck von 0,03 bis 0,05 mbar gehalten. Nach jeweils 1,5 Stunden wurde das Sublimat abgeschabt. Im Zeitraum von 10 Stunden wurden 11 g Sublimat vom Schmelzpunkt 110 bis 1220C erhalten. Nach Umkristallisation aus Essigsäureethylester wurden 8 g farblose Kristalle vom Sclwtelzpunkt 135 bis 136°C erhalten. Es handelte sich dabei um Oxetan-3,3-dimethylencarbonat der Formel (III) Elementaranalyse: C6H804 (144,1) C ber.: 50,00 gef.: 49,7 H ber.: 5,99 gef.: 5,49 0 ber.: 44,40 gef.: 44,63 Das 1H-NMR-Spektrum zeigte nur ein Signal bei 4,6 ppm, gemessen mit TMS ( &= 0 ppm) als Standard.
  • 13 Die 3C-NMR-Analyse wies vier verschiedene Arten von C-Atomen aus.
  • Im IR-Spektrum ist die CO-Bande bei 1740 cm und die Bande für den Oxetanring bei 980 cm 1 charakteristisch.
  • Die Substanz reagiert mit etherischer Salzsäure unter Erwärmen.
  • Beispiel 2 340 g (2,5 Mol) Pentaerythrit, 1770 g (15 Mol) Diethylcarbonat und 2,5 g Thalliumcarbonat wurden in einer 1 m-Füllkörperkolonne zum Rückfluß erhitzt, während am Kolonnenkopf bei 78 bis 80"C Ethanol abgenommen wurde.
  • Nach 4 Stunden waren 475 g Destillat abgetrennt. Das Reaktionsprodukt wurde mit Methylenchlorid aufgenommen und zur Entfernung des Katalysators mit 10 ml 2 n Salzsäure und 2-mal mit je 200 ml Wasser ausgeschüttelt.
  • Nach Trocknen über Natriumsulfat wurde die Lösung ein- geengt und unter vermindertem Druck bei 150°C/14 mbar vom überschüssigen Diethylcarbonat befreit. Der Rückstand betrug 819 g. 150 g'davon wurden in einem Birnenkolben mit 50 mg Zinndilaurat versetzt und in einem Rotationsverdampfer unter einem Druck von 1 mbar im Laufe von 1 Stunde von 210 auf 240"C Badtemperatur erhitzt, bis ein vernetztes Polykondensat gebildet war.
  • Aus dem Birnenkolben, der Teil einer Sublimationsapparatur war, wurden im Laufe van 12 Stunden bei 220 bis 2500C und 0,03 mbar 42 g einer kristallinen Substanz sublimiert, bei der es sich um Spiro-bis-dimethylencarbonat der Formel (II) handelte. Der Schmelzpunkt dieser Substanz betrug 222 bis 2280C (Gasentwicklung). Die Substanz erwies sich im Methylenchlorid als praktisch unlöslich und kann aus Dioxan oder Diethylcarbonat umkristallisiert werden.
  • Elementaranalyse: C7H806 (118,1) C ber.: 44,69 gef.: 44,31 H ber.: 4,28 gef.: 4,38 0 ber.: 51,03 gef.: 50,91 Das H-NMR-Spektrum zeigte nur ein einziges Signal bei 4,65 ppm, das IR-Spektrum eine CO-Bande bei 1741 cm 1.
  • Die für ein Oxetan typische Bande bei 980 com~1 fehlt. Mit etherischer Salzsäure erfolgte keine Erwärmung.
  • Beispiel 3 9 g Neopentylglykolcarbonat, 1 g Spiro-bis-dimethylencarbonat (erhalten gemäß Beispiel 2-) und 0,01 g gemahlenes Kaliumcarbonat wurden auf 1300C erhitzt.
  • Unter plötzlicher Temperatursteigerung auf 1500C trat Polymerisation zu einem unschmelzbaren und in Lösungsmitteln unlöslichen transparenten Polymerisat ein. Dieses zeichnet sich durch große Härte, hohe Kerbschlagzähigkeit und Elastizität aus.
  • Beispiel. 4 Zu einer Suspension von 34 g (0,25 Mol) feingemahlenem Pentaerythrit, 200 ml getrocknetem Essigsäureethylester und 60,5 g (0,5 Mol) Dimethylanilin wurden 78,3 g (0,5 Mol) Chlorkohlensäurephenylester unter Rühren eintropfen gelassen und eine halbe Stunde auf 60"C erwärmt. Nach Erkalten wurde zweimal mit Wasser ausgeschüttelt, über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand (65 g) bestand im wesentlichen aus Pentaerythritbisphenylcarbonat. Er wurde auf 150 bis 200"C bei 17 mbar erhitzt, bis die Abspaltung von Phenol (31 g) beendet war. 10 g des Rückstandes wurden in einer Sublimationsapparatur auf 230"C bei 0,02 mbar erhitzt. Es wurden 1 g Kristalle vom Schmelzpunkt 220 bis 2300C (Gasentwicklung) erhalten, bei denen es sich um Spiro-bis-dimethylencarbonat handelte.
  • Beispiel 5 134 g (1 Mol) Pentaerythrit, 710 g (6 Mol) Diethylcarbonat, 10Q mg Thalliumcarbonat und 200 mg Bleinaphthenat wurden an einer 1 m-Füllkörperkolonne zum Rückfluß (125-1300C) erhitzt, während über Kopf bei 78 bis 800C Ethanol abdestilliert wurde. Nach 18,5 Stunden waren 183 g Ethanol übergegangen. Der Rückstand (640 g) wurde mit 20 g handelsüblicher säureaktivierter Bleicherde 1 Stunde bei 100"C gerührt. Die festen Bestandteile wurden mit einer Drucknutsche abgetrennt und das Filtrat unter einem Druck von 20 mbar bis zu einer Innentemperatur von 1500C erhitzt und dabei vom überschüssigen Diethylcarbonat befreit (326 g). Durch Destillation des Rückstandes im Hochvakuum bei 190 bis 1920C und 0,07 mbar wurden 255 g einer farblosen zähen Flüssigkeit erhalten. Diese wurde in Toluol gelöst und beim Abkühlen fielen 86 g Kristalle vom Schmelzpunkt 91 bis 920C aus. Diese Verbindung war das Pentaerythrit-monocarbonat-bis-ethylcarbonat (s.
  • Formel (VII)). Die eingeengte Mutterlauge wurde mit Methanol angerieben, wobei 153 g Kristalle vom Schmelzpunkt 55 bis 570C erhalten wurden. Diese Verbindung war das Pentaerythrit-tetrakis-ethylcarbonat (s. Formel (VIII)).
  • Aus diesen beiden Derivaten des Pentaerythrits ließen sich durch Sublimation unter vermindertem Druck bicyclische Pentaerythritcarbonate wie folgt herstellen: a) 2 g Pentaerythrit-monocarbonat-bis-ethylcarbonat (VII) wurden mit 2 mg Dibutylzinndilaurat auf 2200C erhitzt. Ca. 7 g Diethylcarbonat destillierten in die Vorlage. Der Rückstand war vernetzt. Er wurde in einer Sublimationsapparatur auf 220 bis 2600C bei 0,03 mbar erhitzt. Aus dem Sublimat wurden 0,63 g Kristalle vom Schmelzpunkt 210 bis 230"C (Gasentwicklung) erhalten. Es handelte sich um Spiro-bis-dimethylencarbonat.
  • b) 4 g Pentaerythrit-tetrakis-ethylcarbonat (VIII) wurden mit 2 mg Zinndilaurat auf 180 bis 220"C erhitzt: 2 g Diethylcarbonat sammelten sich in der Vorlage. Der vernetzte Rückstand wurde in einer Sublimationsapparatur auf 220 bis 2500C bei 0,02 mbar erhitzt. Das kristalline Sublimat wurde aus Essigsäureethylester umkristallisiert. Es wurden 0,8 g Kristalle vom Schmelzpunkt 220 bis 2300C (Gasentwicklung) erhalten.
  • Es handelte sich um Spiro-bis-dimethylencarbonat.
  • Beispiel 6 20 g des gemäß Beispiel 2 nach Entfernung des Katalysators erhaltenen Rohproduktes wurden mit 10 mg Natriumhydroxid, gelöst in Methanol, vermischt und bei 20 mbar bis auf 2000C erhitzt, wobei 1,3 g Diethylcarbonat übergingen. Bei 0,05 mbar wurde das Erhitzen auf 220 bis 2400C fortgesetzt und ein bei 150 bis 1 800C überdestillierendes, vorwiegend kristallin erstarrendes Destillat (4,5 g) erhalten. Nach Umkristallisieren auf Essigsäureethylester lag der Schmelzpunkt bei 128 bis 1300C. Es handelte sich um Oxetan-3,3-dimethylencarbonat.

Claims (11)

  1. Patentansprüche G Bicyclische Kohlensäurederivate der Formel worin A für die Gruppe oder für Sauerstoff steht.
  2. 2) Bicyclisches Kohlensäurederivat der Formel
  3. 3) Bicyclisches Kohlensäurederivat der Formel
  4. 4) Verfahren zur Herstellung von bicyclischen Kohlensäurederivaten der Formel worin A für die Gruppe oder für Sauerstoff steht, dadurch gekennzeichnet, daß man a) Pentaerythrit mit einem Kohlensäurederivat aus der Gruppe, die Phosgen, Chlorkohlensäureester, Kohlensäuredialkylester und Kohlensäurediarylester umfaßt, gegebenenfalls in Gegenwart basisch wirkender Verbindungen, zu einem löslichen Vorprodukt umsetzt, b) danach gegebenenfalls die basisch wirkenden Verbindungen entfernt, c) aus dem löslichen Vorprodukt durch Erhitzen auf 100 bis 2500C bei Drucken im Bereich von 1 bis 140 mbar ein vernetztes Polycarbonat herstellt, d) das vernetzte Polycarbonat, gegebenenfalls in Gegenwart von Katalysatoren, bei 200 bis 3000C und Drucken im Bereich von 0,001 bis 1 mbar depolymerisiert und e) die im Schritt d) absublimierenden oder abdestill ierenden bicyclischen KohlensAurederivate der angegebenen Formel auffängt und gegebenenfalls trennt.
  5. 5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man im Schritt a) einen Kohlensäureester der Formel in der R1 und R2 gleich oder verschieden sein können, und für C1-C4-Alkyl oder Phenyl stehen oder R1 und R2 gemeinsam für die Gruppen CH2-CH2 oder CH2-CH-CH3 stehen, in einer Menge von 4 bis 10 Mol pro Mol Pentaerythrit einsetzt und die Umsetzung in Gegenwart von 0,2 bis 2 g Umesterungskatalysator pro Mol Pentaerythrit durchführt, wobei der Umesterungskatalysator eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe der Oxide, Hydroxide, Alkoholate, Carboxylate und Carbonate von Alkalimetallen, Aluminium, Thallium und Blei ist.
  6. 6) Verfahren nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß man in Schritt b) basisch wirkende Verbindungen entfernt, indem man das Vorprodukt aus dem Schritt a) in einem Lösungsmittel löst und diese Lösung mit Wasser wäscht oder einem lonenaustaustauscher aus der Gruppe der aktivierten Bleicherden und der sulfonierten vernetzten Polystyrole behandelt.
  7. 7) Verfahren nach Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man in Schritt d) innerhalb der angegebenen Temperatur- und Druckgrenzen Bedingungen wählt, unter denen die Verbindungen der Formel in der A für die Gruppe oder für Sauerstoff steht, absublimieren.
  8. 8) Verfahren zur Herstellung des bicyclischen Kohlensäurederivates der Formel gemäß den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schritt d) in Abwesenheit von Katalysatoren oder in Anwesenheit von 0,001 bis 1 Gew.-% (bezogen auf die Menge ctes Polycarbonats) einer organischen Verbindung des 2- oder 4-wertigen Zinns oder des 4-wertigen Titans durchführt.
  9. 9) Verfahren zur Herstellung des bicyclischen Kohlensäurederivates der Formel gemäß den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schritt d) in Anwesenheit von 0,001 bis 0,5 Gew.-% (bezogen auf die Menge des Polycarbonats) eines Katalysators aus der Gruppe der Oxide, Hydroxide, Alkoholate, Carboxylate und Carbonate von Alkalimetallen, Aluminium, Thallium und Blei durchführt.
  10. Verwendung von bicyclischen Kohlensäurederivaten der Formel in der A für die Gruppe oder für Sauerstoff steht, als Copoiymerisationskomponente bei der Herstellung von Polycarbonaten.
  11. 11) Copolymerisate erhältlich aus bicyclischen Kohlensäurederivaten der Formel in der A für die Gruppe oder Sauerstoff steht und Ringcarbonaten nach an sich bekannten Verfahren.
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