DE69210297T2 - Dehydroabietin-Säure, Diisocyanate, Diurethan und Diureide - Google Patents
Dehydroabietin-Säure, Diisocyanate, Diurethan und DiureideInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft Derivate der Dehydroabietinsäure, die zur Polymerherstellung nützlich sind, sowie Verfahren zu ihrer Herstellung.
- Die Erfndung sieht Derivate der Dehydroabietinsäure mit der allgemeinen Formel (I) vor:
- wobei R&sub1; eine Isocyanat-, Urethan- oder Ureidgruppe und R&sub2; eine Carbonsäure, deren Salz oder Ester oder eine Aminogruppe darstellt.
- Dehydroabietinsäure (II) ist in großen Mengen zu niedrigen Kosten verfügbar, und es wurden Versuche unternommen, Derivate mit nützlichen Eigenschaften herzustellen. Die japanische Patentanmeldung JP-90-104565 beschreibt die Herstellung von Aminoderivaten der Dehydroabietinsäure zur möglichen Verwendung bei der Herstellung von Nylon und Polyurethanen. Allerdings umfaßt das offenbarte Verfahren viele Schritte, es ist kostspielig und wurde deshalb nicht kommerziell verwendet.
- Die Verbindungen der Erfindung mit der allgemeinen Formel (I) können aus Dehydroabietinsäure mit der Formel (II) hergestellt werden, die durch Dehydratisierung von Harz oder Abietinsäure mit bekannten Verfahren (vgl. z.B. E.E.Fleck, US-Patentschrift 2 239 555, 22. April 1941 und M.Ishigami und Y.Inoue, Yukagaku, 1974, 23, 482) oder durch Isolierung aus handelsüblichem disproportionierten Harz erhalten wurde (vgl. z.B. N.J.Halbrook und R.Lawrence, US-Patentschrift 3 579 571, 18. Mai 1971), dessen Hauptkomponente die Dehydroabietinsäure (II) ist.
- Die Nitrierung der Dehydroabietinsäure oder eines ihrer Ester oder Salze erzeugt die Dinitroderivate mit der allgemeinen Formel (III) (vgl. z.B. L.F.Fieser und W.P. Campbell, J.American Chemical Society, 1938, 60, 159).
- Die katalytische Hydrierung der Dinitroderivate (III) (vgl. z.B. E.R.Littmann, J. American Chemical Society, 1938, 60, 1419) oder ihre Reduktion (vgl. z.B. A.Tahara, M.Shimagaki, M.Ito, Y.Harigaya und M.Oht, Chemical Pharmaceutical Bulletin, 1975, 23, 3189) erzeugen die Diaminoderivate mit der allgemeinen Formel (IV).
- Die neuen Diisocyanatderivate mit der allgemeinen Formel (V), wo R&sub2; eine Carbonsäure, deren Salz oder Ester oder eine Aminogruppe darstellt, werden durch Standardcarbonylierungsverfahren für die Diaminoderivate erhalten (vgl. z.B. H.J. Twitchett, Chemical Society Reviews, 1974, 3, 209).
- Aus der Reaktion der Diisocyanatderivate (V) mit einem Alkohol oder einem Amin unter Verwendung von aus der Literatur wohlbekannten Verfahren (vgl. z.B. A.Farkas und G.A.Mills, Advanced Catalysis, 1962, 1962, 13, 392) werden neue Urethan- bzw. Diureidderivate erzeugt. Die neuen Urethanderivate mit der allgemeinen Formel (VI), wobei R&sub2; eine Carbonsäure, deren Salz oder Ester oder eine Aminogruppe darstellt, werden demnach als weißes oder hellrosa Pulver erhalten und aus (V) durch Behandlung mit Überschußalkohol in Anwesenheit oder Abwesenheit eines inerten Lösungsmittels bei Zimmertemperatur oder durch Erwärmung auf Temperaturen im Bereich von 30-80ºC mit einem hohen Umstzungsgrad hergestellt, wobei der Alkohol primär oder sekundär, aromatisch oder aliphatisch, gerade oder verzweigt, gesättigt oder ungesättigt ist und bis zu 27 Kohlenstoffatome enthält.
- Die neuen Diureidderivate mit der allgemeinen Formel (VII), wobei R&sub2; eine Carbonsäure, deren Salz oder Ester oder eine Aminogruppe und R&sub3; eine Kette mit 1 - 27 Kohlenstoffatomen darstellen, werden aus (V) durch Verwendung von Überschußamin in Anwesenheit oder Abwesenheit eines inerten Lösungsmittels bei Zimmertemperatur oder durch Erwärmung auf Temperaturen im Bereich von 30-80ºC hergestellt, wobei das Amin primär oder sekundär, aromatisch oder aliphatisch, gerade oder verzweigt, gesättigt oder ungesättigt ist und bis zu 27 Kohlenstoffatome enthält.
- Die Verbindungen nach der Erfindung können als industrielle Monomere zur Polymerproduktion von Nutzen sein, und die aus diesen Harzsäurederivaten hergestellten Polymere und Copolymere sollen im Vergleich zu solchen handelsüblichen Polymeren verbesserte physikalische Eigenschaften aufweisen, die solche Derivate nicht aufweisen (vgl. z.B. John Lewis und Glen Hendrick, US-Patentschrift 3 702 338, 07. November 1972).
- Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung. Im Beispiel 1 ist im einzelnen die Erfindung eines der neuen Diisocyanate beschrieben. Das ganze Verfahren ist der Einfachheit halber mit Harz als Ausgangspunkt beschrieben, da dies ein geeignetes Ausgangsmaterial für eine industrielle Anwendung ist. Die Beispiele 2, 3 und 4 beschreiben die Herstellung neuer Diurethan- und Diureidderivate.
- Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung von Methyl- 12,14-Diisocyandehydroabietat (I, R&sub1;=NCO, R&sub2;=CO&sub2;Me).
- Harz (20 g) wurde mit Überschußdiazomethan in Diethylether:Methanol (9:1) methyliert, um ein Gemisch aus methylierten Harzsäuren (21 g) zu erhalten, das wenigstens 60% Methylabietat enthielt. Bei Reinigung zum Entfernen der oxidierten Produkte wurde ein klarer Gummi (18,4 g) erhalten, der bei 210- 220ºC für 2,5 Stunden mit 5% Palladium an Holzkohle (2 Gew.-%) dehydriert, dann in Dichlormethan gelöst und gefiltert wurde, um den Katalysator zu entfernen und einen klaren Gummi (17,5 g) zu liefern, der wenigstens 60% Methyldehydroabietat enthielt. Methyldehydroabietat (III) (10 g) wurde mit einem Gemisch aus konzentrierter Schwefel- und Salpetersäure (6:4) nitriert. Das Reaktionsgemisch wurde mit Wasser und kaltem Diethylether gespült, um Methyl-12,14-dinitrodehydroabietat (10 g 90%) herzustellen.
- Dem in Toluol:Dichlormethan (3:1) gelösten Methyl-12,14- dinitrodehydroabietat wurden eine Lösung aus Hydrazinhydrat (40 ml) und eine frisch vorbereitete Suspension von Raney-Nickel (70 ml) zugegeben. Nach 24 Stunden bei 30ºC wurde der Katalysator durch Filtrierung entfernt und das Filtrat bei reduziertem Druck konzentriert&sub1; um bei Reinigung Methyl-12,14- diaminodehydroabietat (8g, 94%) zu ergeben.
- Dem in Toluol (120 ml) gelösten und in einem Eisbad gekühlten Methyl-12,14-diaminodehydroabietat (8 g) wurde langsam eine 20%ige Lösung aus Phosgen in Toluol (400 ml) zugegeben. Nach 0,5 Stunden bei Zimmertemperatur wurde das Lösungsmittel bei reduziertem Druck entfernt, um Methyl-12,14-diisocyandehydroabietat (9,2 g, 100%) zu liefern. Die Struktur dieeser neuen Verbindung wurde durch IR, ¹³C NMR und MS: max (CCl&sub4;) 2275 (N=C=O), 1730 (C=O, Ester cm&supmin;¹; [¹³C]δ(CDCl&sub3;) C-22 oder C-23 (125,28 oder 125,27) ppm; m/z 396.2042[M&spplus;] erstellt (C&sub2;&sub3;H&sub2;&sub8;N&sub2;O&sub4; erfordert 396,2049).
- Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung von Methyl- 12,14-dimethylurethandehydroabietat (I, R&sub1;=NHCOCH&sub3;, R&sub2;=CO&sub2;Me).
- Trockenes Überschußmethanol (3 ml) wurde unter Rühren für ca. 1 Stunde bei Zimmertemperatur Methyl-12,14-diisocyandehydroabietat (3 g) beigegeben. Bei Destillation des Methanols wurde ein hellrosa Pulver (3,5 g) erhalten, das durch Chromatographie gereinigt wurde, um Methyl-12,14-dimethylurethandehydroabietat (2,2 g; 64%) zu liefern. Die Struktur der neuen Verbindung wurde durch IR, ¹H NMR und MS: max (CHCL&sub3;) 3412 (N-H), 1720 cm&supmin;¹ (starkes Breitband, C=O Ester und Urethan); [¹H]δ(CDCl&sub3;) 3,655 (3H, s, 12- oder 14-NCOOMe), 3,760 (6 H, s, 12- oder 14-NCOOMe und COOMe), 5,868 e 6,423 (2H, 2sl, 12- und/oder 14-NH) (Austausch mit NaOD/D&sub2;O), 7,527 (1H, s, 11-H) ppm; m/z 460,2560 erstellt (C&sub2;&sub5;H&sub3;&sub6;N&sub2;O&sub6; erfordert 460,2564).
- Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung von Methyl- 12,14-dibutylurethandehydroabietat (I, R&sub1;=NHCO(CH&sub2;)&sub3;CH&sub3;, R&sub2;=CO&sub2;Me).
- Trockenes Überschuß-n-butanol (4 ml) wurde unter Rühren für ca. 1 Stunde bei Zimmertemperatur Methyl-12,14-diisocyandehydroabietat (2,5 g) beigegeben. Bei Destillation des Überschußalkohols wurde ein rötliches Pulver erhalten, das nach der Reinigung Methyl-12,14-dibutylurethandehydroabietat (1,3 g; 50%) lieferte. Die Struktur der neuen Verbindung wurde durch IR, ¹H NMR und MS: max (KBr) 3420 (N-H), 1725-1705 cm&supmin;¹ (C=O, Ester und Urethane); [¹H]δ(CDCl&sub3;)1,181 (3H, sl, 10-Me), 1,198 und 1,273 (6H, 2sl, 26-H und/oder 26-H), 1,248 (3H, s, 4-Me), 1,423 (6H, 2d, J 7, 15-Me&sub2;), 3,655 (3H, s, COOMe), 4,077 (6H, sl und t, 12-NH,14-NH und 2xOCH&sub2;), 7,234 (1H, s, 11-H) ppm; m/e 544.3551 erstellt (C&sub3;&sub1;H&sub4;&sub8;N&sub2;O&sub6;) erfordert 544,3512).
- Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung von Methyl- 12,14-diisopropylureiddehydroabietat (I, R&sub1;=NHCONHCH(CH&sub3;)&sub2;, R&sub2;=CO&sub2;Me).
- Isopropylamin (3ml) wurde unter Rühren für 1 Stunde bei Zimmertemperatur Methyl-12,14-diisocyandehydroabietat (2 g) beigegeben. Durch Destillation des Überschußamins wurde ein Gummi (3,2 g) erhalten, der Methyl-12,14-diisopropylureiddehydroabietat (1,5 g; 47%) enthielt und dessen Struktur durch IR, ¹H NMR und MS: max (CHCl&sub3;) 3410 (N-H), 1720 (C=O, Ester), 1655 (C=O, Harnstoff) cm&supmin;¹; [¹H]δ(CDCl&sub3;) 1,080 (12H, m 23-Me&sub2; und 23'-Me&sub2;), 1,199 (3H, s, 10-Me), 1,266 (3H, s, 4-Me), 1,114 (6H, 2d, J7, 15-Me&sub2;), 3,661 (3H, s, COOMe), 3,990 (2H, m, 23-H), 4,365 (2H, sl, 2xCO-N -iPr) (Austausch mit D&sub2;O), 5,884 und 6,130 (2H, 2sl, 12-N und/oder 14-N ) (Austausch mit D&sub2;O), 7,226 (1H, s, 11-H) ppm; m/e 514.3536 erstellt wurde(C&sub2;&sub9;H&sub4;&sub6;N&sub4;O&sub4; erfordert 514,3519).
Claims (6)
1. Verbindungen der allgemeine Formel(I)
wobei R&sub1; eine Isocyanat-, Urethane- oder Ureidegruppe,
und R&sub2; eine Carbonsäure, ein deren Salz oder Ester, oder
eine Aminogruppe darstellt.
2. Verfahren für Herstellung von Verbindungen gemäß Anspruch
1, wobei R&sub1; eine Isocyanatgruppe darstellt, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nitrierung von
Dehydroabietinsäure oder einen deren Salz, Ester oder Amin, dann die
katalytisch Hydrierung oder Reduktion und Carbonylierung
des entstandenes Diamin umfaßt.
3. Verfahren für Herstellung von Verbindungen gemäß Anspruch
1, wobei R&sub1; eine Urethanegruppe darstellt, dadurch
gekennzeichnet, daß die Umsetzung von einem durch das
Verfahren der Anspruch 2 herstellbar Diisocyanat mit
einem Alkohol umfaßt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Alkohol primär oder sekundär, aromatisch oder
aliphatisch, gerade oder verzweigt, gesättigt oder
ungesättigt ist, und bis zu 27 Kohlenstoffatomen enthält.
5. Verfahren für Herstellung von Verbindungen gemäß Anspruch
1, wobei R&sub1; eine Ureidegruppe darstellt, dadurch
gekennzeichnet, daß die Umsetzung von einem durch das
Verfahren der Anspruch 2 herstellbar Diisocyanat mit
einem Amin umfaßt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Amin primär oder
sekundär, aromatisch oder aliphatisch, gerade oder
verzweigt, gesättigt oder ungesättigt ist, und bis zu 27
Kohlenstoffatomen enthält.
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