DE927353C - Verfahren zur Polymerisation von Glykolsaeurenitril - Google Patents

Verfahren zur Polymerisation von Glykolsaeurenitril

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DE927353C
DE927353C DER3984D DER0003984D DE927353C DE 927353 C DE927353 C DE 927353C DE R3984 D DER3984 D DE R3984D DE R0003984 D DER0003984 D DE R0003984D DE 927353 C DE927353 C DE 927353C
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DE
Germany
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polymerization
glycolonitrile
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DER3984D
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Walter Dr Phil Bauer
Franz Goetz
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Roehm GmbH Darmstadt
Original Assignee
Roehm and Haas GmbH
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Publication date
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    • 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
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/02Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes
    • C08G61/04Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes only aliphatic carbon atoms
    • 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
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/78Preparation processes
    • C08G63/82Preparation processes characterised by the catalyst used
    • C08G63/823Preparation processes characterised by the catalyst used for the preparation of polylactones or polylactides

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Description

  • Verfahren zur Polymerisation von Glykolsäurenitril In der Literatur ist beschrieben, daß Glykolsäurenitril bisweilen zu einer festen Masse polyinerisiert. Diese Polymeri:sation war jedoch bisher in technischem Maßstab nicht durchführbar, weil sie unlenkbar ist und bei Anwendung von größeren Mengen explosionsartig verläuft. Hierbei werden unter Entwicklung von Blausäure nur schwarzbraune zersetzte Massen erhalten.
  • Obwohl noch nicht feststeht, ob es sich bei dieser Reaktion um eine Polymerisation handelt, soll im folgenden die bisher in der Literatur übliche Bezeichnung Polymerisation für die Umsetzungsreaktion des Glykolsäurenitrils benutzt werden.
  • Es wurde gefunden, daß Glykolsäurenitril auch in größeren Mengen gefahrlos zu einem klaren einheitlichen Produkt polymerisiert werden kann, wenn man unter Bedingungen polymerisiert, bei denen eine Zersetzung des Glykolsäurenitrils nicht eintritt. Dies wird erreicht, wenn man in Gegenwart von Verdünnungsmitteln und bzw. oder unter Kühlung, vorzugsweise auf oder unter Raumtemperatur arbeitet.
  • Die Polymerisation wird zweckmäßigerweise in Gegenwart von Katalysatoren durchgeführt. Als Verdünnungsmittel werden vorteilhaft solche verwendet, welche für das monomere Ausgangsmaterial lösend, für das polymere Produkt jedoch nicht lösend sind, wie z. B. Wasser, Ester, Äther, Methylenchlorid. Auch feste Stoffe, wie z. B. Talkum, können als Verdünnungsmittel mitverwendet werden. In manchen Fällen ist es. zweckmäßig, auch unter mechanischer Bewegung, z. B. unter Rühren, zu arbeiten.
  • Als Katalysatoren eignen sich vor allem basische Stoffe, wie z. B. Alkalihydroxyde, Alkalicyanide, Alkalimetalle, Ammoniak, Erdalkalihydroxyde, sowie organische Basen, wie z. B. Pyridin, Piperidi:n, Triäthylamin, Triäthanolamin, Äthanolamin. Aber auch andere Stoffe zeigen günstige katalytische Eigenschaften, wie z. B. Bentonit oder Metallpulver, wie Zinkstaub. Die Katalysatoren können auch in Verdünnungsmitteln verteilt oder gelöst zugeführt werden. Klare feste Harze entstehen insbesondere beim Arbeiten. mit Katalysatoren bei Temperaturen unter o°. Durch geeignete Führung der Polymerisation können unter anderem auch bestimmte niedrigpolymere Produkte erhalten werden. Wird beispielsweise Glykolsäurenitril einer Temperatur von 3 bis 5° ausgesetzt, so wandelt sich nach einiger Zeit piraktisdh die :gesamte, Menge in eine kristalline Masse um. Diese überraschende Umsetzung ist auch dann zu erzielen, wenn Glykolsäurenitril kurze Zeit erwärmt oder einige Stunden der Raumtemperatur ausgesetzt und anschließend auf o bis -5'° gekühlt wird. Auch hierbei kann in Gegenwart von Verdünnungsmitteln und bzw. oder Katalysatoren gearbeitet werden. Das kristalline Produkt unterscheidet sich von dem harzartigen Polymerisat vor allem dadurch, daß es bei Temperaturen über etwa io° unter starker Erwärmung und Verfärbung zu einem harzartigen Produkt weiterpolymerisiert.
  • Nachstehend werden Versuche beschrieben, aus denen hervorgeht, daß die Polymerisation von sich selbst überlassenem Glykolsäurenitril ungeregelt verläuft und zu explosionsartiger Zersetzung führt: a) 2"o g destilliertes Glykolsäurenitril werden in ein Reagenzglas gegeben, mit einem Korkstopfen verschlossen und bei Zimmertemperatur sich selbst überlassen. Am 3. Tag wird die zuerst farblose, klare Flüssigkeit allmählich gelb und unter Selbsterwärmung braun, plötzlich schwarzbraun, beginnt zu kochen, und unter Herausschleudern des Stopfens und Entwicklung von blausäurehaltigen Dämpfen schäumt die zersetzte Masse über. Bei gleichen Proben beginnt diese Polymerisation unter Zersetzung schon i Tag früher, bei weiteren wieder i bis :2 Tage später.
  • b) 25o g destilliertes Glykolsäurenitril bleiben bei Zimmertemperatur in einem verschlossenen Kolben unter dem Abzug stehen. Nach etwa 2 Tagen polymerisiert die farblose Flüssigkeit plötzlich explosionsartig unter Zersetzung und Entwicklung von blausäurehaltigen Dämpfen. Auch hier ist bei mehreren Ansätzen der Zeitpunkt der explosionsartigen Polymerisation verschieden.
  • Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen die folgenden Beispiele. Beispiel i 3o Gewichtsteile Glykolsäurenitril werden mit 3oGewichtsteilen Essigester verdünnt. Die Mischung bleibt bei Raumtemperatur stehen; nach 2 Wochen ist das polymere Glykolsäurenitril als gelbes, klares Harz quantitativ abgeschieden.
  • Beispiel 2 5,o Gewichtsteile Glykolsäurenitril werden mit 5o Gewichtsteilen Äther und o,oi Gewichtsteil konzentrierter Natronlauge im Wasserbad von 5o-° unter Rückfluß zum Sieden erhitzt. Nach etwa 8 Stunden ist das gesamte Nitril. in polymerer Form ausgeschieden.
  • Wird an Stelle von Äther Methylenchlorid verwendet, so ist das Ergebnis ähnlich. Beispiel 3 3o Gewichtsteile Glykolsäurenitril werden mit 6o Gewichtsteilen Äther verdünnt, und die Mischung wird mit o,o5 Gewichtsteilen Natriummetall versetzt. Nach kurzer Zeit scheidet sich das polymere Nitril praktisch quantitativ ab. Beispiel io Gewichtsteile Glykolsäurenitril werden mit io Gewichtsteilen Essigester verdünnt, und die Lösung wird mit o,oi Gewichtsteil Zinkstaub versetzt. Nach q.: Tagen- beginnt die Abseheidung von polymerem Glykolsäurenitril und ist nach weiteren q. Tagen beendet. Beispiel 5 io Gewichtsteile Glykolsäurenitril werden mit io Gewichtsteilen Methylenchlorid verdünnt und der Lösung o,5 Gewichtsteile Bentonit zugesetzt. Nach 2 bis 3 Tagen beginnt die Abscheidung des polymeren Oxynitri.ls und. ist nach q. bis 5 Tagen beendet. Beispiel 6 5o Gewichtsteile Glykolsäurenitril werden in einer Eiskochsalzmischung auf etwa -id° gekühlt und dann mit 0,5 Gewichtsteilen Natriumrrietall versetzt. Nach einigen Stunden ist die gesamte Menge zu einem harten, hellgelben und klaren Produkt polymerisiert. Beispiel 7 Zoo Gmvichtsteile Glykols!äuremtnil bleiben in einem .Glasgefäß etwa 3 Stunden bei Raumtemperatur stehen. Nach dieser Zeit zeigt sich eine schwachgelbliehe Verfärbung. Hierauf wird die Flüssigkeit auf etwa o bis -5' gekühlt, wobei sie sich in eine kristalline, feste Masse verwandelt.
  • Für weitere Umsetzungen muß das kristalline Produkt unter Kühlung aufbewahrt werden. Bei Temperaturen über ia° polymerisiert es unter Erwärmung von selbst zu einem schwarzbraunen Harz. Beispiel 8 3o Gewichtsteil:e Glykolsäurenitril werden nach Verdünnung mit 15 Gewichtsteilen Essigester mit o,i Gewichtsteil Pyridin versetzt. Nach. 24 Stunden Stehen bei Raumtemperatur tritt Gelbfärbung ein. Die Mischung wird auf o° gekühlt und scheidet hierauf ein kristallines Produkt aus. Durch wiederholtes Erwärmen auf Raumtemperatur und nachträgliches Kühlen kann das gesamte Nitril in das ferste kristalline Produkt umgewandelt werden.
  • Beispiel 9 5o Gewichtsteile Glyko1s#äureniitril werden unter Rühren auf -f- 3 bis -I- 5°' gekühlt. Die Flüssigkeit wird allmählich immer dicker und ist nach etwa 24 Stunden zu einer kristallinen Masse erstarrt. Beispiel 1o 1o Gewichtsteile Glykolsäurenitril werden mit 1o Gewichtsteilen Wasser verdünnt, die Mischung wird mit 0,030/0 Kaliumcyanid versetzt und bei Zimmertemperatur stehengelassen. Nach etwa 30 Minuten setzt eine Temperaturerhöhung auf 4o` ein, welche 11/z Stunden anhält. Im Laufe dieser Zeit tritt Verfärbung ein, und das Reaktionsgemisch wird dickflüssig. Nach 24 Stunden wird das Wasser durch Eindunsten entfernt und ein Rückstand von polymerem Glykolnitril als festes Produkt in quantitativer Ausbeute erhalten. Beispiel 11 Zoo Gewichtsteile Glykolsäurenitril «-erden mit 0,03 Gewichtsteilen Natriumhydroxyd versetzt und in einem geschlossenen Behälter bei 2o° gerührt. Xach etwa 15 Stunden beginnt die Polymerisation. Die Masse wird trüb und dickflüssig, und die Temperatur steigt auf 23 bis 24'°. Durch ein Wasserbad von 2o° wird das Reaktionsgut auf etwa 23 bis 2q:° gehalten. Nach etwa 3 Stunden wird der Rührer entfernt und der Behälter verschlossen bei Raumtemperatur stehengelassen. Am anderen Morgen ist die Gesamtmenge des Glykol,säuren-itrils zu einem festen Harz polymerisiert.
  • Außer den in den Beispielen angeführten Verdünnungsmitteln können auch andere Flüssigkeiten verwendet werden, wie z. B. Alkohole, Paraffin, Benzol.
  • Bei sämtlichen mitgeteilten Beispielen entsteht das polymere Glykolsäurenitril in annähernd quantitativer Ausbeute. Das Endprodukt stellt einen festen harzartigen Körper dar, der mehr oder weniger gelb bis braun gefärbt ist. Es erweicht bei etwa 92° zu einer zähflüssigen Masse. Sehr wahrscheinlich besteht es aus einer Mischung verschiedener Molekülgrößen, da bei Acetylierung neben einem harzartigen Produkt auch ein kristalknes Acetat erhalten wund.. Dieses krIstalline Produkt hat einen Stickstoffgehalt von 14,4% und einen Schmelzpunkt von 116 bis 117'. Sein Molekulargewicht von etwa 17o spricht für ein dimeres Produkt.
  • Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird ein geregelter Verlauf der Polymerisation von Glykolsäurenitril gewährleistet. Einen besonderen technischen Fortschritt bietet awdh ,die Möglichkeit, daß vor allem größere Mengen Glykolsäurenitril zu einem einheitlichen, nicht zersetzten Produkt polymerisiert und damit der technischen Verwendung zugänglich gemacht werden können.
  • Die Polymerisationsprodukte können Verwendung finden als Zwischenprodukte zur Herstellung von neuen organischen Verbindungen, von Kunststoffen, von Textilhilfsmitteln, von Gerbereihilfsmitteln und von Schädlingsbekämpfungsmitteln.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Polymerisation von Glykolsäurenitril, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisation in Gegenwart von Verdünnungsmitteln und bzw. oder unter Kühlung vorgenommen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei oder unterhalb Raumtemperatur polymerisiert wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Gegenwart von Katalysatoren gearbeitet wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß organische oder anorganische basische Stoffe oder deren Mischungen als Katalvsatoren verwendet werden. Angezogene Druckschriften: Journal für praktische Chemie, Bd. 65, S. 189; deutsche Patentschrift N r. 639 611.
DER3984D 1942-08-20 1942-08-20 Verfahren zur Polymerisation von Glykolsaeurenitril Expired DE927353C (de)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE639611C (de) * 1934-04-14 1936-12-10 Kohlentechnik M B H Ges Verfahren zur Konzentrierung waessriger Glykolsaeurenitrilloesungen

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE639611C (de) * 1934-04-14 1936-12-10 Kohlentechnik M B H Ges Verfahren zur Konzentrierung waessriger Glykolsaeurenitrilloesungen

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