DE511208C - Verfahren zur Darstellung von gemischtsaeurigen Celluloseestern oder von Celluloseaetherestern - Google Patents

Verfahren zur Darstellung von gemischtsaeurigen Celluloseestern oder von Celluloseaetherestern

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DE511208C
DE511208C DEI28013D DEI0028013D DE511208C DE 511208 C DE511208 C DE 511208C DE I28013 D DEI28013 D DE I28013D DE I0028013 D DEI0028013 D DE I0028013D DE 511208 C DE511208 C DE 511208C
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DE
Germany
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cellulose
esters
acid
preparation
chlorides
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Expired
Application number
DEI28013D
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English (en)
Inventor
Dr Eugen Guehring
Dr Max Hagedorn
Dr Otto Reichert
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IG Farbenindustrie AG
Original Assignee
IG Farbenindustrie AG
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B3/00Preparation of cellulose esters of organic acids
    • C08B3/16Preparation of mixed organic cellulose esters, e.g. cellulose aceto-formate or cellulose aceto-propionate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B13/00Preparation of cellulose ether-esters

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Description

  • Verfahren zur Darstellung von gemischtsäurigen Celluloseestern oder von Celluloseätherestern Die Zahl der bekannten Celluloseester ist gering, da die Cellulose in nativem Zustande der Veresterung sehr schwer oder überhaupt erst in mehr oder minder abgebautem Zustande zugänglich ist.
  • Es wurde nun gefunden, daß sich die Schwierigkeit 'der Veresterung leicht dadurch überwinden läßt, daß man die Gellulose in Form von Mono- oder Diestern oder von Gemischen dieser Ester oder in Form von Mono- oder Diäthern oder von Gemischen dieser Äther, in organischen Lösungsmitteln gequollen oder .gelöst, verwendet. Dank dem Vorhandensein von einer oder zwei veresterungsfähigen Hydroxyl:gruppen setzen sich die genannten Verbindungen in gelöstem oder gequollenem Zustande mit Säurechloriden um, wobei gemischtsäurige Celluloseester oder Celluloseätherester entstehen.
  • Es gelingt so, Radikale der Kieselsäure, Phosphorsäure, phosphori:gen Säure, antianoni,ge Säure u.sw. in das Cellulosemolekül einzuführen und diamit Veribindungsglieder zu den entsprechenden bekannten Estern der Hexos.en und der D!isacchiaridgruppe zu schaffen. Auch Chloride organischer Säuren setzen sich in der nämlichen Weise um.
  • Je nach den Reaktionsbedingungen treten mehr oder minder große Mengen des Säurechlorids in Reaktion mit der Celluloseverbindung, was mit den bei der Nitrierung, Acetylierung, Äthylierung der Cellulose beobachteten Verhältnissen in Einklang steht und wie bei diesen Vorgängen unter Innehaltungderselben Rea#lztionsbediingungen stets au den gleichen Ergebnissen führt.
  • Zwar kennt man de stärkere Reaktionsfähigkeit von Cellulose @in gequollener oder gelöster Form im Vergleich zu ungequollener oder ungelöster Cellulose. So hat :man z. B. die Cellulose durch Quellung mit 1''/,iger Essigsäure vorbehandelt (vgl. Zeitschrift für angewandte Chemie r92,4, S. 218 bis 222), in konzentrierter wäßriger Natriumhydroxydlösung gequollene oder gelöste Cellulose mit Ch.loress.igsäure umgesetzt (vgl. Patentschrift 332 203) oder auch sonst .die Acidylierung von Cellulose in Gegenwart von Lösungsmitteln, z. B. Pyridin und Benzol (vgl. Zeitschrift für angewandte Chemie 1921, S.646), vorgenommen. Beim vorliegenden Verfahren geht nlan aber nicht von Cellulos-e aus, sondern von ihren Derivaten. Indem man eine bei Cellulose bekannte Maßnahme - Anwendung eines organischen Quellungs- oder Lösungsmittels - auf Cellulosederivate mit noch reaktionsfähigen Hydroxylgruppen überträgt, kommt man zu technisch wertvollen Ergebrissen, die vollkommen überraschend sind und sich .aus Bekanntem, z. B. dem Aufsatz von Wolf fenstein und 0eser in !der Zeitschrift »Die Kunstseide« 1925, S. 2 ff., in keiner Weise ergeben, da dort die Verhältnisse ganz anders liegen.
  • Erst die oben bezeichneten Bedingungen lassen die Verwendung -wasserempfindlicher Säurechloride zu. Es wird so möglich, beliebige Kombinationen von Äthern und Estern der Cellulose darzustellen, und auch sonst ist der technische Fortschritt erheblich. Z. B. kann man bei der Veresterung von Cellulose in Form von N'atroncell:ulose mit POCl, im günstigsten Falle eine OH-Gruppe ides Moleküls CEHlo0" verestern, während man bei der Behandlung von Cellulosamonoacetat mit den gleichen Veresterungsmtteln mühelos in zwei OH-Gruppen des Moleküls CEH"0, den P04 Rest einführen kann.
  • Die Umsetzung von Chloriden der höheren Fettsäuren mit Cellulosemono- oder Diestern ,#v ird nichtbeansprucht mit Rücksicht auf die französische Patentschrift 581 16o. In dieser Patentschrift wird die Einwirkung eines höheren Fettsäurechlorids auf einen Celluloseester in Gegenwart von Pyridin beschrieben. Die Umsetzung zum gemischten Ester gelang hier, weil im Pyridin, das die Aufgabe hatte, die Säure zu binden, ein Qnellungs- bzw. Lösungsmittel des Celluloseesters vorlag. Diese Zusammenhänge hat der Inhaber des französischen Patents 581 16o nicht -erkannt, und deshalb konnte er seine Reaktion nicht auf andere Verbindungen übertragen. Mit Rücksicht auf !die bekannte Tatsache, -daß Cellulose sich wohl mit Chloriden der höheren Fettsäuren zu technisch brauchbaren Estern umsetzt, niedrige Fettsäurechloride aber durchaus ungeeignet für die Veresterun.g der Cellulose sind, mußte schließlich der Sachverständige unter Annahme eines gleichartigen Verhaltens von Cellulose und Cellulose-,derivaten auch bei (diesen die Chloride der niederen Fettsäuren fürunbrauchbar halten, weswegen denn auch das französische Patent 581 16o nur die Verwendung von Chloriden höherer Fettsäuren schützt.
  • Auf der Erkenntnis (der Zusammenhänge baut sich als Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine technisch bedeutsame, allgemein gültige Reaktion auf. Alle Chloride anorganischer oder organischer Säuren, die sich in organischen Lösungsmitteln lösen, in welchen auch Celluloseverbindungen mit reaktionsfähigen Hydroxylgruppen quellen oder sich lösen, sind der Veresterung fähig. Man ist durchaus nicht wie nach der französischen Patentschrift 581 16o an das Pyridin mit der Doppelrolle des Lösungsmittels und des salzsäurebindenden Stoffes gebunden, sondern man kann ein beliebiges indifferentes organisches Lösungsmittel nehmen und zum Binden -der Salzsäure andere organische Basen, Ammoniak, " anorganischeOxyde, wie Magnesium-Oxyd, Carbonate usw., verwenden.
  • Soweit Cellulosederivate mit noch reaktionsfähigen Hydroxylgruppen mit Chlorirden der niederen Fettsäuren schon verestert worden sind, traten sie nicht in gequollenem oder gelöstem Zustande in Reaktion. Auch der in ,der Patentschrift 179 947 beim Acetylieren von Nitrocellulose erwähnte Tetrachlorkohlenstoff dient nur zum Verdünnen des Acetylierungsmittels, da handelsübliche N:itrocellulosesorten trotz der mißverständlichen Angabe bei S c h w a 1 b e »Die Chemie der Zellulose« 1928, S.302 (vgl. Patentschrift 93 009) in Tetrachlorkohlernstoff unlöslich sind; nur für eine weitgehend abgebaute Nitrocellulose. die jedoch technisch vollkominen unbrauchbar ist, käme die Löslichkeit in Tetrachlorkohlenstoff in Frage.
  • Die nach dem vorliegenden Verfahren dargestellter Cellulosederivate eignen sich vorzüglich, gegebenenfalls unter Zusatz anderer Cellulosederivate oder der üblichen Beimischungen, zur Herstellung von Lösungen, die sich als Lacke verwenden oder in Kunstfäden umwandeln lassen oder als Ausgangsmaterial für photographische Filme oder als Auftragsschichten für Filme aus anderen Celfulosederivaten -dienen können. B'eispial I i Zoo g Celluloseacetat (enthaltend 54,5 °/o gebundene Esstigsäure) werden in io Liter Aceton agelöst und unter Kühlung und starkem Rühren mit 2,50 ccm Phosphortrichlorid in 5 ooo ccm Aceton versetzt. 'Nach 5 Minuten werden 8oo ccm Pyridin, mit i Zoo com Aceton verdünnt, zugegeben. Es wird i Stunde weiter gerührt und dann mit Wasser gefällt. Durch mehrstündiges Auskochen unterhäufiger Erneuerung des Wassers wird das Erzeugnis gereinigt. Nachdem Trocknen ist es nur noch unter Wasserzusatz in Aceton löslich, ebenso in Lösunigsmittelgemischen aus Alkohol, Benzol und Aceton. InWasser quillt es stark. Es enthält o,5 °/o Phosphor und 54,5 '/o gebundene Essigsäure, wobei erwähnt sei, daß ein Polysaccharid, wie das Amylopektin, nur 0,175 °i, P,0, enthält.
  • Durch Änderung der Reaktionsbeffingungen läßt sich der Phosphorgehalt wesentlich steigern, jedoch auf Kosten !der Löslichkeit. Beispiel e 309 Nitrocellttlose mit Io,2 °/o Stiakstoffgehalt läßt man in ioo ccm Pyridin quellen, vorauf man i3@g Benzoylchlorsd in 5occm Pyridin unter starker Kühlung von außen zusetzt. Im Verlaufe von z Stunden läßt man die Temperatur bis auf etwa 25° steigen und fällt das Re2ktionsprodulct mit E.iswasser aus. Durch Auswaschen mit warmem Wasser und durch Extraktion mit Äther nach erfolgtem Trocknen wird es von allen Verunreinigungen befreit. Es enthält dann 4,5 % als Ester gebundene Benzoesäure. Bei der Umsetzung sind stärkere Temperaturerhöhungen zu vermeiden, da sonst leicht ein Abbau des Cellulosenitrats unter Abspaltung von Stickoxyden eintritt. Beispiel 3 Man verdünnt 5 g Siliciumtetr.achloriid mit io ccm Chloroform und fügt 7,5 ccm Pyridin unter Kühlung vorsichtig zu und vermischt das sich bildende Additionsprodukt SiC14 # 4 C"H5N gut mit einer Lösung von 2o g wasserunlösliche Äthylcellulose in Zoo ccm Xylol. Alle Verbindungen müssen gut getrocknet sein. Nach kurzem Erwärmen tritt Reaktion ein. Die Masse erstarrt zu einer steifen Gallerte. Mit Wasserdampf werden -die Lösungsmittel abgetrieben und wird überschüssiges S'C14 # 4 C5H5N zerstört. Die getrocknete Masse wird in Benzol gelöst und von Kieselsäure durch Filtrieren befreit. Durch mehrmaliges Ausfällen aus Benzol mit Petroläther wird der Celluloseäthylätherkieselsäureester gereinigt. Er enthält 3,8 °/o Si02, ist löslich in Benzol und liefert einen vollkommen klaren Film. Beispiel Man löst 3009 wasserunlösliche Äthylcellulose in 3 Liter Dichlorinethan und gibt 74 g Harnstoff zu. Dann läßt man unter Umrühren 53 g Phosphoroxychlorid zufließen und rührt -das Gemisch 3 bis 4. Stunden lang. Dann gießt man das Reaktionsgemisch in kochendes Wasser und erhitzt so lange, bis das gesamte noch vorhandene Dichlormeth-an verdampft ist. Das Re@aktionsprddukt wird gewaschen, stabilisiert unld getrocknet. Es besteht aus einem Äthylcellulosephosphat mit 48 l Äthoxyl und 2,7 °/o P04, das noch dieselbe Löslichkeit wie die als Ausgangsmaterial dienende Äthylcellulose aufweist, während ,die Viskosität der Lösungen herabgesetzt ist. Beispiels Man quillt ioo g Cellulosedilaurat in i Liter Benzol, setzt dann io g Phosphoroxychlorid zu und erhitzt unter Rühren 3 Stunden lang auf 8o°. Das Reaktionsprodukt wird mit Äthanol ausgefüllt und extrahiert. Man erhält ein Celluloselauratphosphat mit 72,56 °/o gebundener Laurinsäure und 7,->4'/, PO,". Die Verbindung isst an aromatischen und chlorierten aliphatischen Kohlenwasserstoffen löslich.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCI3: Verfahren zur Darstellung von gemischtsäuri.gen Celluloseestern oder von Celluloseätherestern, dadurch gekennzeichnet, daß man Celluloseester oder wasserunlösliche Celluloseäther mit reaktionsfähigen Hydroxyl@gruppen, in organischen Lösungsmitteln gelöst oder gequollen, in Gegenwart oder Abwesenheit von salzsäurebindenden Mitteln mit Säurechloriden behandelt, wobei die Reaktion zwischen den Chloriden :der höheren Fettsäuren und Celluloseestern ausgenommen wird.
DEI28013D 1926-05-02 1926-05-02 Verfahren zur Darstellung von gemischtsaeurigen Celluloseestern oder von Celluloseaetherestern Expired DE511208C (de)

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