DE3622611A1 - Verfahren zur herstellung von (4-hydroxyphenyl-)4-hydroxy-benzoat und seine verwendung - Google Patents
Verfahren zur herstellung von (4-hydroxyphenyl-)4-hydroxy-benzoat und seine verwendungInfo
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Description
Es wird ein Verfahren zur Herstellung von (4-Hydroxyphenyl-)
4-hydroxy-benzoat durch Veresterung von Hydrochinon
und p-Hydroxybenzoesäure beschrieben, wobei erfindungsgemäß
als Veresterungskatalysatoren eine Mischung
von Borsäure und Schwefelsäure verwendet wird.
Es wird ferner die Verwendung der nach obigen Verfahren
in hohen Ausbeuten und guter technischer Reinheit zugänglichen
Verbindung zur Herstellung von linearen
Polycarbonaten oder Mischpolycarbonaten beansprucht.
Synthesebausteine zum Aufbau von neuartigen Polymeren,
welche LC-(liquid crystal)-Bausteine in der Haupt-
und/oder Seitenkette enthalten, gewinnen seit einiger
Zeit zunehmend an Bedeutung.
W. R. Krigbaum et. al. beschreiben in Eur. Polym. J., 20
(3), 225 (1984), eine Studie über Polymere auf der Basis
von (4-Hydroxyphenyl-)4-hydroxybenzoat. Die Autoren zeigen
in dieser Arbeit, daß die Verwendung von reinen Bausteinen
beim Aufbau von aromatischen Polyestern das Eigenschaftsbild
der resultierenden aromatischen Polyester
ganz wesentlich beeinflussen.
Auch J. Jackson Jr. kommt in seiner Veröffentlichung im
Brit. Polym. J., 12 (1980), 154, zu dem Schluß, daß die
besten Eigenschaften von aromatischen Polyestern erhalten
werden, wenn man nur symmetrisch orientierte aromatische
Ringe zum Aufbau der Polyester verwendet.
Die Synthese von reinem (4-Hydroxyphenyl-)4-hydroxybenzoat
(I)
als Polymerbaustein ist aber bisher in technischem Maßstab
nicht gelungen. So beschreibt Krigbaum in der obengenannten
Arbeit nur eine komplizierte Synthese unter
Verwendung von Schutzgruppen.
Es ist daher äußerst überraschend, daß es gelingt, (4-
Hydroxyphenyl-)4-hydroxybenzoat in guten Ausbeuten in
einer technisch einfach durchführbaren Reaktion zu gewinnen,
wenn man die Umsetzung von p-Hydroxybenzoesäure
mit Hydrochinon in Gegenwart eines Gemisches von Schwefelsäure
und Borsäure vernimmt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein
Verfahren zur Herstellung von (4-Hydroxyphenyl)4-hydroxybenzoat
(I) durch Umsetzung von p-Hydroxybenzoesäure
und Hydrochinon in etwa äquivalenten Molverhältnissen,
dadurch gekennzeichnet, daß man in Gegenwart von
Schwefelsäure und Borsäure und gegebenenfalls einem Lösungsmittel
die Veresterungsreaktion vornimmt.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung von (4-
Hydroxyphenyl-)4-hydroxybenzoat (I) als Polymerbaustein
zum Aufbau von linearen, aromatischen Polycarbonaten
nach dem Kondensationsverfahren. Bevorzugt ist hier die
Verwendung von (4-Hydroxyphenyl-)4-hydroxybenzoat, welches
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt
wird.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden
die Ausgangskomponenten 4-Hydroxybenzoesäure und Hydrochinon
in einem inerten Lösungsmittel, vorzugsweise aromatischem
Kohlenwasserstoff, z. B. Toluol oder Xylol, vorgelegt,
mit 0,01 bis 3, vorzugsweise 0,1 bis 1,5 Gew.-%
Borsäure und 0,01 bis 3, vorzugsweise 0,1 bis 1,5 Gew.-%
konzentrierter Schwefelsäure versetzt und unter Rückfluß
und der Entfernung des Kondensationswassers, z. B.
über einen Wasserabscheider, verestert. Bevorzugt verwendet
man Borsäure-/Schwefelsäure-Gemische mit 25 bis
70 Gew.-Teilen Borsäure und 75 bis 30 Gew.-Teilen Schwefelsäure,
insbesondere etwa 40 bis 60 Gew.-Teilen Borsäure
und 60 bis 40 Gew.-Teile konzentrierte Schwefelsäure.
Nach 3,5 bis 4 Stunden ist die Veresterungsreaktion
in der heterogenen Mischung (bei Verwendung von Xylol
als Lösungsmittel) beendet. Bei niedriger siedenden
Lösungsmitteln, wie Toluol, wird man die Veresterungszeit
verlängern, bis praktisch vollständige Wasserabscheidung
eingetreten ist. Man läßt den Ansatz erkalten, saugt das
gut kristallisierte Rohprodukt scharf ab, wäscht mit einem
inerten Lösungsmittel, vorzugsweise mit Xylol oder
Toluol, dann mit verdünnter Natriumhydrogencarbonat-Lösung
und anschließend mit Wasser. Nach Trocknen erhält
man (4-Hydroxyphenyl-)4-hydroxybenzoat in einer Ausbeute
von 98,5% der Theorie; Fp 242-245°C (bei Verwendung
von Xylol als Lösungsmittel).
Das (4-Hydroxyphenyl-)4-hydroxybenzoat kann zur Herstellung
von Polyestern mit besonderen Eigenschaften,
welche auf dem flüssig-kristallinen Charakter der Baukomponente
beruhen, verwendet werden. Erfindungsgemäß
wird es zum Aufbau von linearen Polycarbonatpolymeren
verwendet, welche die typischen Eigenschaften von Polymeren
mit flüssig-kristallinen Bausteinen besitzen. Es
sind dies insbesondere erhöhte Festigkeitswerte in etwa
der Orientierungsrichtung der flüssig-kristallinen Bausteine
innerhalb des Polymers.
Die Verwendung von (4-Hydroxyphenyl-)4-hydroxybenzoat
(I) zur Herstellung von räumlich vernetzten Polymeren
ist Gegenstand einer gleichzeitig eingereichten deutschen
Patentanmeldung P (Le A 24 624). Die erfindungsgemäß
zugängliche Verbindung (I) dient auch als
Zwischenprodukt zur Herstellung von Ausgangsmaterialien
mit flüssig-kristallinem Charakter, z. B. dem Bis-Epoxyd,
siehe die gleichzeitig eingereichte deutsche Patentanmeldung
P (Le A 24 641).
Ansatz
414 g (3 Mol) 4-Hydroxy-benzoesäure
330 g (3 Mol) Hydrochinon
1800 ml (ca. 1,56 kg) Xylol
6 gBorsäure 4,5 ml (ca. 8,2 g) konz. Schwefelsäure
330 g (3 Mol) Hydrochinon
1800 ml (ca. 1,56 kg) Xylol
6 gBorsäure 4,5 ml (ca. 8,2 g) konz. Schwefelsäure
In einem 3 l-Sulfierbecherglas, das mit Planschliff-
Deckel, Innenthermometer, V₂A-Stahlrührer und - über
einen Wasserabscheider - einem Rückflußkühler versehen
ist und sich in einem Ölbad befindet, wird das Gemisch
der Reaktionskomponenten unter intensivem Rühren auf
Rückfluß-Temperatur (Badtemperatur 170-175°C) erhitzt.
Während der Umsetzung wird zu keinem Zeitpunkt eine
klare Lösung beobachtet. Nach ca. 3,5stündigem Rühren
bei Rückfluß-Temperatur ist die Auskreisung des durch
die Umsetzung entstandenen Wassers (ca. 55 bis 56 ml;
theoretisch 54 ml) beendet. Man rührt noch 0,5 Std. bei
Rückfluß-Temperatur nach und läßt dann - nach Möglichkeit
unter weiterem Rühren - auf Raumtemperatur erkalten.
Das anschließend scharf abgesaugte Rohprodukt wird
mit Xylol gewaschen und bei Raumtemperatur unter vermindertem
Druck getrocknet.
Das gepulverte Material wäscht man zuerst gründlich mit
3%iger Natrium-Hydrogencarbonat-Lösung, dann mit Wasser
und trocknet es bei Raumtemperatur unter vermindertem
Druck.
Ausbeute:680 g (98,5% d. Th.)
Fp.:242-245°C
Zur Abtrennung von schwer bis unlöslichen Nebenprodukten
(offenbar hauptsächlich lineare Oligoester) extrahiert
man I aus dem Rohprodukt erschöpfend mit heißem Aceton,
fällt I aus dem auf Raumtemperatur abgekühlten
Extraktionsgemisch durch Zusatz von Eiswasser unter
Rühren, saugt scharf ab und trocknet über Silikagel bei
Raumtemperatur und unter vermindertem Druck.
Ausbeute: 563 g (81,6% d. Th.).
Ausbeute: 563 g (81,6% d. Th.).
Umkristallisation aus Glykolmonomethyletheracetat¹) und
Trocknung wie oben liefern 492 g (71,4%)²) I vom Fp.
241-243°C, das eine für weitere Umsetzungen ausreichende
Reinheit besitzt.
¹) Erforderlichenfalls unter Zusatz von A-Kohle.
²) Verwendet man statt Glykolmonomethyletheracetat die
Mutterlauge der Umkristallisation des Produktes eines
vorherigen Ansatzes, so erhält man I von gleicher Reinheit
mit einer Ausbeute von ca. 102% d. Th., das heißt, die
Gesamtausbeute aus beiden Ansätzen beträgt dann fast
87% d. Th.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von (4-Hydroxyphenyl-)4-
hydroxybenzoat durch Umsetzung von p-Hydroxybenzoesäure
und Hydrochinon in etwa äquivalenten Molverhältnissen,
dadurch gekennzeichnet, daß man die
Veresterungsreaktion in Gegenwart von Schwefelsäure
und Borsäure in einem inerten Lösungsmittel vornimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß 0,01-3 Gew.-% Borsäure und 0,01-3 Gew.-%
konzentrierte Schwefelsäure, bezogen auf den Feststoffanteil
der Ausgangsmaterialien, verwendet.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man Borsäure-/Schwefelsäure-Gemische
mit 25-70 Gew.-Teilen Borsäure und 75-
30 Gew.-Teilen Schwefelsäure verwendet.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß man aromatische Kohlenwasserstoffe
als inerte Lösungsmittel verwendet und die Veresterungsreaktion
unter Wasserabscheidung am Rückfluß
durchführt.
5. Verwendung von (4-Hydroxyphenyl-)4-hydroxybenzoat
als Polymerbaustein zum Aufbau von linearen aromatischen
Polycarbonaten.
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