Verfahren zur Herstellung von 2-Oxazolinen. Process for the preparation of 2-oxazolines.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 2-Oxazolinen der allgemeinen Formel IThe invention relates to a process for the preparation of 2-oxazolines of the general formula I.
in der R-in the R-
ein gegebenenfalls im aromatischen Kern substituierter Aryl- oder Aralkylrest, eine Alkylgruppe mit 5 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine hydroxysubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlen¬ stoffatomen, eine alkoxysubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlen¬ stoffatomen in der Alkyl- und 1 bis 18 Kohlenstoffatomen in der Alkoxygruppe, oder einen Rest der allgemeinen Formel IIan aryl or aralkyl radical optionally substituted in the aromatic nucleus, an alkyl group with 5 to 6 carbon atoms, a hydroxy-substituted alkyl group with 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy-substituted alkyl group with 1 to 6 carbon atoms in the alkyl and 1 to 18 carbon atoms in the alkoxy group, or a radical of the general formula II
R2-(OC2H5)p-0-CH2- (II)R2- (OC 2 H 5 ) p-0-CH2- (II)
in derin the
R2 eine Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 1 bis 18R2 is an alkyl or alkenyl group with 1 to 18
Kohlenstoffatomen, insbesondere eine Methylgruppe, und p eine Zahl im Bereich von 1 bis 10, insbesondere 1 bis 2, ist.
bedeutet ,Carbon atoms, in particular a methyl group, and p is a number in the range from 1 to 10, in particular 1 to 2. means
durch Kondensation von Carbonsäureethanolamiden bzw. deren Vorläufern in Gegenwart von Katalysatoren in flüssiger Phase, wobei unter Vorläufern als erste Komponenten Carbonsäuren und Ester von Carbonsäuren mit niederen Alkanolen oder Glycerin und als zweite Komponente 2-Amino-ethanol zu verstehen sind.by condensation of carboxylic acid ethanolamides or their precursors in the presence of catalysts in the liquid phase, precursors being carboxylic acids and esters of carboxylic acids with lower alkanols or glycerol and second component 2-aminoethanol.
2-0xazoline mit einem Substituenten in 2-Stellung sind wert¬ volle Produkte, die unter anderem als Lösemittel oder Weich¬ macher und insbesondere als Polymerisationskomponenten einge¬ setzt werden.2-0xazolines with a substituent in the 2-position are valuable products which are used, inter alia, as solvents or plasticizers and in particular as polymerization components.
Zur Herstellung dieser Verbindungsklasse sind zahlreiche Verfahren beschrieben worden:Numerous processes have been described for producing this class of compound:
Die einfachste Herstellung ist die Cyclodehydratisierung von N-2-Hydroxyethyl-carbonsäureamiden (Che . Rev. 44, 447 ff (1949), Chem. Rev. 71, 485 ff (1971)). Die Cyclisierung der unsubstituierten N-2-Hydroxyethyl-carbonsäureamide erfordert jedoch sehr drastische Bedingungen oder die Anwesenheit spezieller Katalysatoren. Während zur Herstellung leicht flüchtiger, kurzkettiger 2-Alkyl-2-oxazoline Reaktionen in der Gasphase in Gegenwart von dehydratisierend wirkenden Metall¬ oxiden wie AI2O3, Siθ2/Al2θ3, Al2θ3 iθ2, iθ2 oder MgO sich als geeignet erwiesen haben, stellt man die schwerer flüch¬ tigen, längerkettigen 2-Alkyl-2-oxazoline besser in flüssiger Phase her. Als Katalysatoren für die Flüssigphasenreaktion sind Verbindungen des Mangans, Kobalts, Molybdäns, Wolframs, Eisens, Cadmiums, Zinks und Zinns sowie der seltenen Erdme¬ talle beschrieben worden (vgl. US-PS 3 562 263, BE-PS 666 829, CA. 87, 135353, CA. 87, 135352, US-PS 3 681 329, US-PS 3 681 333, EP-OS 00 33 752, US-PS 4 543 414, US-PS 4 354 029, US-PS 4 443 611, EP-OS 0 105 944 und EP-OS 0 164 219). Die in den vorgenannten Veröffentlichungen beschriebenen
Katalysatoren führen bei der Darstellung längerkettiger 2- Fettalkyl-2-oxazoline jedoch nicht zu guten Ausbeuten.The simplest preparation is the cyclodehydration of N-2-hydroxyethyl-carboxamides (Che. Rev. 44, 447 ff (1949), Chem. Rev. 71, 485 ff (1971)). However, the cyclization of the unsubstituted N-2-hydroxyethyl-carboxamides requires very drastic conditions or the presence of special catalysts. While for the production of volatile, short-chain 2-alkyl-2-oxazoline reactions in the gas phase in the presence of dehydrating metal oxides such as Al2O3, SiO2 / Al2O3, Al2O3 iO2, iO2 or MgO have been found to be suitable, the more difficult are ¬ term, longer-chain 2-alkyl-2-oxazolines better in the liquid phase. Compounds of manganese, cobalt, molybdenum, tungsten, iron, cadmium, zinc and tin as well as rare earth metals have been described as catalysts for the liquid phase reaction (cf. US Pat. No. 3,562,263, BE-PS 666 829, CA 87) , 135353, CA. 87, 135352, U.S. Patent 3,681,329, U.S. Patent 3,681,333, EP-OS 00 33,752, U.S. Patent 4,543,414, U.S. Patent 4,354,029, U.S. Patent 4,443,611 , EP-OS 0 105 944 and EP-OS 0 164 219). Those described in the aforementioned publications However, catalysts do not lead to good yields when preparing longer-chain 2-fatty alkyl-2-oxazolines.
Es wurde nun gefunden, daß sich spezielle Titan- und Zirkoni¬ umverbindungen ausgezeichnet als Katalysatoren in einem Verfahren der eingangs genannten Art eignen, wobei Ausbeuten bis ca. 90 % der Theorie, bezogen auf die AusgangsVerbindung, erzielt werden können.It has now been found that special titanium and zirconium compounds are outstandingly suitable as catalysts in a process of the type mentioned at the outset, it being possible to achieve yields of up to about 90% of theory, based on the starting compound.
Demgemäß ist die Erfindung auf ein Verfahren der eingangs genannten Art gerichtet, bei dem manAccordingly, the invention is directed to a method of the type mentioned, in which
a) Carbonsäuren der allgemeinen Formel IIIa) carboxylic acids of the general formula III
Ri-COOH (III)Ri-COOH (III)
in der R1 wie oben definiert ist, Ester dieser Carbonsäuren mit Monoalkanolen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Glyceride dieser Carbonsäuren mit 2-Aminoethanol oderin which R 1 is as defined above, esters of these carboxylic acids with monoalkanols having 1 to 4 carbon atoms or glycerides of these carboxylic acids with 2-aminoethanol or
b) Ethanolamide dieser Carbonsäurenb) ethanolamides of these carboxylic acids
in Gegenwart von Titan- bzw. Zirkoniumverbindungen der allge¬ meinen Formel IVin the presence of titanium or zirconium compounds of the general formula IV
M(OR3)4 (IV)M (OR 3 ) 4 (IV)
in der M vierwertiges Titan oder Zirkonium und R- eine Alkyl-
90/13546 4in the M tetravalent titanium or zirconium and R- an alkyl 90/13546 4
gruppe mit mindestens 2, insbesondere 2 bis 4 Kohlenstoffato¬ men, eine Acylgruppe mit mindestens 2, insbesondere 2 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine 2-Aminoethylenoxygruppe oder einen Rest eines beta-Diketons der allgemeinen Formel V bedeuten.group with at least 2, in particular 2 to 4 carbon atoms, an acyl group with at least 2, in particular 2 to 10 carbon atoms or a 2-aminoethyleneoxy group or a radical of a beta-diketone of the general formula V.
R4l--CC==CCHH--CCOO--R5 (V)R 4l --CC == CCHH - CCOO - R 5 (V)
in der R4 und R5 gleiche oder verschiedene Reste aus der von Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und gegebenenfalls in p-Stellung substituiertem Phenyl gebildeten Gruppe sind, wobei jeweils zwei der Gruppen R- zusammen aus dem zweibindigen Rest eines zweiwertigen Alkohols mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen bestehen können,in which R 4 and R 5 are the same or different radicals from the group formed by alkyl groups with 1 to 4 carbon atoms and optionally substituted in the p-position phenyl, where two of the groups R - together from the divalent radical of a dihydric alcohol with 2 to Can have 4 carbon atoms,
in Gegenwart von Titanylacetylacetonat oderin the presence of titanyl acetylacetonate or
oder in Gegenwart von Kondensationsprodukten von Titan(IV) bzw. Zirkonium(IV)-tetraalkoxylaten der allgemeinen Formel IV, in der M und R-3 wie oben definiert sind, mit mehrfunktionellen Alkanolen, insbesondere mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen und 2 bis 6 Hydroxylgruppen,or in the presence of condensation products of titanium (IV) or zirconium (IV) tetraalkoxylates of the general formula IV, in which M and R-3 are as defined above, with polyfunctional alkanols, in particular with 3 to 12 carbon atoms and 2 to 6 hydroxyl groups ,
kondensiert und die so erhaltenen 2-0xazoline unter Entfernung des gebildeten Wassers und Alkohols bzw. Glycerins isoliert.condensed and the 2-0xazolines thus obtained isolated with removal of the water and alcohol or glycerol formed.
Als Ausgangsmaterial werden in dem Verfahren der Erfindung insbesondere die folgenden Carbonsäuren sowie deren Ester mit niederen Alkanolen oder Glycerin und deren Ethanola ide eingesetzt:The following carboxylic acids and their esters with lower alkanols or glycerol and their ethanol ide are used in particular as starting material in the process of the invention:
Benzoesäure, die 1 bis 3 Substituenten aufweisen kann; ty¬ pische Substituenten sind C1-C4-Alkylgruppen, insbesondere Methyl, Cι-C4-Alkoxygruppen, insbesondere Methoxy, sowie Halogenatome wie Chlor und Brom;
Phenylessigsäure oder Phenylpropionsäure, die im aromatischen Kern mit 1 bis 3 der vorgenannten Substituenten substituiert sein kann;Benzoic acid, which may have 1 to 3 substituents; Typical substituents are C1-C4-alkyl groups, especially methyl, -CC4-alkoxy groups, especially methoxy, and halogen atoms such as chlorine and bromine; Phenylacetic acid or phenylpropionic acid, which may be substituted in the aromatic nucleus with 1 to 3 of the aforementioned substituents;
Capron- oder Önanthsäure;Capronic or enanthic acid;
Hydroxycarbonsäuren mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen, insbeson¬ dere Hydroxyessigsäure (Glykolsäure), Hydroxypropionsäure, Hydroxybuttersäure, Hydroxyvaleriansäure, Hydroxycapronsäure, insbesondere die omega-hydroxysubstituierten Isomeren dersel¬ ben und gegebenenfalls deren Lactone;Hydroxycarboxylic acids with 2 to 7 carbon atoms, in particular hydroxyacetic acid (glycolic acid), hydroxypropionic acid, hydroxybutyric acid, hydroxyvaleric acid, hydroxycaproic acid, in particular the omega-hydroxy-substituted isomers thereof and optionally their lactones;
alkoxysubstituierte Carbonsäuren, die formal Alkylierungspro- dukte der vorgenannten Hydroxycarbonsäuren sind und 1 bis 18 Kohlenstoffatome in der Alkoxygruppe aufweisen; bevorzugt sind methoxysubstituierte Carbonsäuren;alkoxy-substituted carboxylic acids which are formally alkylation products of the aforementioned hydroxycarboxylic acids and have 1 to 18 carbon atoms in the alkoxy group; methoxy-substituted carboxylic acids are preferred;
Ethercarbonsäuren der FormelEther carboxylic acids of the formula
R2-(OC2H5)p-0-CH2-C00HR 2 - (OC2H5) p-0-CH2-C00H
in der R2 und p wie oben definiert sind; typische Beispiele hierfür sind Ethercarbonsäuren, die durch katalytische Oxida- tion von Anlagerungsprodukten von Ethylenoxid an primäre, gesättigte oder gegebenenfalls auch ungesättigte Alkohole mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen wie Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Pentanol und Hexanol sowie gesättigte oder ungesät¬ tigte Fettalkohole einschließlich technischer Gemische der¬ selben wie Capron-, Önanth-, Capryl-, Caprin-, Undecenyl-, Lauryl-, Myristyl-, Cetyl-, Stearyl-, Oleyl-, Elaidyl-, Linoleyl- und Linoleylalkohol, erhalten werden und z.B. in DE-A 26 36 123, EP-B 0 039 111, EP-B 0 018 681 und DE-A 31 35 946 beschrieben sind.in which R 2 and p are as defined above; typical examples of this are ether carboxylic acids which, by catalytic oxidation of adducts of ethylene oxide with primary, saturated or optionally also unsaturated alcohols having 1 to 18 carbon atoms such as methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol and hexanol, as well as saturated or unsaturated fatty alcohols including Technical mixtures of the same as Capron, Önanth, Capryl, Caprin, Undecenyl, Lauryl, Myristyl, Cetyl, Stearyl, Oleyl, Elaidyl, Linoleyl and Linoleyl alcohol can be obtained and for example in DE -A 26 36 123, EP-B 0 039 111, EP-B 0 018 681 and DE-A 31 35 946 are described.
Besonders bevorzugte Ethercarbonsäuren sind Methoxy-ethoxy- und Methoxy-ethoxyethoxyessigsäure.
Die in dem Verfahren der Erfindung einsetzbaren Carbonsäure- ethanolamide können nach üblichen Verfahren erhalten werden, z.B. durch Umsetzung der Säurechloride oder der C_-C4-Alkyl- ester der Carbonsäuren mit Ethanola in.Particularly preferred ether carboxylic acids are methoxy-ethoxy- and methoxy-ethoxyethoxyacetic acid. The carboxylic acid ethanolamides which can be used in the process of the invention can be obtained by customary processes, for example by reacting the acid chlorides or the C 1 -C 4 -alkyl esters of the carboxylic acids with ethanola in.
Die als Katalysatoren im Verfahren der Erfindung einsetzbaren Titan- bzw. Zirkoniumverbindungen sind bekannt -und größten¬ teils im Handel erhältlich. Kondensationsprodukte von Ti¬ tan(IV) bzw. Zirkonium(IV)-tetraalkoxylaten mit mehrfunktio- nellen Alkanolen mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen und 2 bis 6 Hydroxylgruppen wie Glycerin, Trimethylolpropan und Pentaery- thrit sind Veresterungs- und/oder Umesterungskatalysatoren, die z.B. in der US-C 4 705 764, auf deren Inhalt hier bezug genommen wird, beschrieben sind. Ein geeignetes Polyalkanol ist weiterhin Polyvinylalkohol. Die ebenfalls als Katalysa¬ toren geeigneten Titan- bzw. Zirkoniumtetra-(2-aminoethoxy- late) sind aus Titan- bzw. Zirkoniumtetraalkoxylaten und 2-Aminoethanol herstellbar.The titanium or zirconium compounds which can be used as catalysts in the process of the invention are known and for the most part are commercially available. Condensation products of titanium (IV) or zirconium (IV) tetraalkoxylates with multifunctional alkanols with 3 to 12 carbon atoms and 2 to 6 hydroxyl groups such as glycerol, trimethylolpropane and pentaerythritol are esterification and / or transesterification catalysts which e.g. in US-C 4,705,764, the contents of which are incorporated herein by reference. A suitable polyalkanol is also polyvinyl alcohol. The titanium or zirconium tetra- (2-aminoethoxylates), which are also suitable as catalysts, can be prepared from titanium or zirconium tetraalkoxylates and 2-aminoethanol.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwen¬ det man als Katalysatoren Ester der Titansäure (H4Tiθ ) oder der Zirkonsäure (H4Zrθ ) bzw. gemischte Anhydride der Titan¬ oder Zirkonsäure mit organischen Säuren der allgemeinen Formel IV, in der M = Ti oder Zr und R3 eine Alkylgruppe mit minde¬ stens 2 oder mehr als 2, insbesondere 2 bis 4 Kohlenstoff- atomen bzw. eine von einer Monocarbonsäure abgeleitete Acyl gruppe mit 2 oder mehr als 2, insbesondere 2 bis 10 Kohlen¬ stoffatomen bedeuten.According to a preferred embodiment of the invention, the catalysts used are esters of titanium acid (H4Tiθ) or zirconic acid (H4Zrθ) or mixed anhydrides of titanium or zirconic acid with organic acids of the general formula IV in which M = Ti or Zr and R 3 denotes an alkyl group with at least 2 or more than 2, in particular 2 to 4, carbon atoms or an acyl group derived from a monocarboxylic acid with 2 or more than 2, in particular 2 to 10, carbon atoms.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfin¬ dung verwendet man Katalysatoren aus der von Titan- bzw. Zirkonium-tetraethylat, -tetrapropylat, -tetraisopropylat, -tetrabutylat und -tetraacetat gebildeten Gruppe.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfin¬ dung verwendet man als Katalysatoren Titan- bzw. Zirkonium- acetylacetonate der allgemeinen Formel (VI)According to a further advantageous embodiment of the invention, catalysts from the group formed by titanium or zirconium tetraethylate, tetrapropylate, tetraisopropylate, tetrabutylate and tetraacetate are used. According to a further advantageous embodiment of the invention, titanium or zirconium acetylacetonates of the general formula (VI) are used as catalysts
(RδoJmMfACAJn (VI)(RδoJmMfACAJn (V I)
in der R6 eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, ACA einen Acetylacetonatrest und die Zahl 0 und n die Zahl 4 oder m die Zahl 2 und n die Zahl 2 bedeuten.in which R 6 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, ACA is an acetylacetonate radical and the number 0 and n are 4 or m is 2 and n is 2.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfin¬ dung verwendet man als Katalysatoren Polykondensationsprodukte von Estern der Titansäure mit Monoalkanolen mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen mit Pentaerythrit.According to a further advantageous embodiment of the invention, polycondensation products of esters of titanium acid with monoalkanols having 2 to 10 carbon atoms with pentaerythritol are used as catalysts.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfin¬ dung verwendet man die erfindungsgemäß einzusetzenden Kataly¬ satoren in einer Menge von 0,1 bis 10, vorzugsweise 0,5 bis 5, insbesondere 0,5 bis 3 Mol-%, bezogen auf Carbonsäureethanolamid, bzw. die Vorläufer desselben.According to a further advantageous embodiment of the invention, the catalysts to be used according to the invention are used in an amount of 0.1 to 10, preferably 0.5 to 5, in particular 0.5 to 3 mol%, based on carboxylic acid ethanolamide, or its forerunners.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfin¬ dung führt man die Kondensationsreaktion bei 150 bis 270°C durch, wobei man die Reaktion vorzugsweise im Vakuum sowie unter Schutzgas durchführt. Man kann das gebildete Reaktions¬ wasser zusammen mit den 2-Oxazolinen abdestillieren und von diesen während der Destillation trennen, wobei man mitge¬ schlepptes Restwasser, mit üblichen Trocknungsmitteln wie wasserfreiem Natriumsulfat oder Molekularsieb (4A) abtrennen kann. Es ist jedoch auch möglich, das Reaktionswasser durch azeotrope Destillation mittels hochsiedender Schleppmittel wie z.B. Tetralin oder Cu ol aus dem Reaktionsgemisch vor der eigentlichen Destillation der 2-Oxazoline zu entfernen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann man die 2-Oxazoline direkt aus Carbonsäuren bzw*. Carbon¬ säureestern der allgemeinen Formel VIIAccording to a further advantageous embodiment of the invention, the condensation reaction is carried out at 150 to 270 ° C., the reaction preferably being carried out in vacuo and under a protective gas. The water of reaction formed can be distilled off together with the 2-oxazolines and separated from them during the distillation, it being possible to remove residual water entrained with customary drying agents such as anhydrous sodium sulfate or molecular sieve (4A). However, it is also possible to remove the water of reaction from the reaction mixture by azeotropic distillation using high-boiling entraining agents such as, for example, tetralin or Cu ol, before the actual distillation of the 2-oxazolines. According to a further preferred embodiment of the invention, the 2-oxazolines can be obtained directly from carboxylic acids or * . Carboxylic acid esters of the general formula VII
RI-COOR7 (VII)RI-COOR 7 (VII)
in der R1 wie oben definiert ist und R7 Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, oder aus Glyceriden der Carbonsäuren der Formel R^-COOH, insbesondere Triglyceriden, herstellen, indem man diese in Gegenwart von Ethanσlamin zu den Carbonsäureethanolamiden umsetzt und das Reaktionsgemisch anschließend in einer zweiten Reaktionsstufe unter weiterer Steigerung der Reaktionstemperatur reagieren läßt. Hierbei sind als Ausgangsprodukte die technisch leicht zugänglichen Carbonsäuremethylester und -glyceride bevorzugt. Diese setzt man in Gegenwart von Ethanolamin und den bean¬ spruchten Katalysatoren in einer ersten Reaktionsstufe bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise bei atmosphärischem Druck, unter Entfernung von Wasser und Alkohol bzw. Glycerin zu Carbonsäureethanolamiden um und läßt das Reaktionsgemisch in einer zweiten Reaktionsstufe unter weiterer Steigerung der Reaktionstemperatur, vorzugsweise im Vakuum, reagieren. Vorzugsweise setzt man das Ethanolamin dabei in einem 50 bis 400 mol-%-igen Überschuß, bezogen auf Ausgangsmaterial, ein, wobei man nicht umgesetztes bzw. überschüssiges Ethanolamin vor der zweiten Reaktionsstufe aus dem Reaktionsgemisch entfernt. In der ersten Reaktionsstufe verwendet man bevorzugt eine Reaktionstemperatur von 100 bis 170°C und in der zweiten eine solche von 175 bis 250°C Die Katalysatoren werden bevorzugt in einer Menge von 0,1 bis 10, vorzugsweise 0,5 bis 5, insbesondere 0,5 bis 3 mol-%, bezogen auf eingesetztes Ausgangsmaterial, verwendet. Dabei werden wiederum bevorzugt Titantetraalkoholate, insbesondere ausgewählt von der aus Titantetraethylat, -tetrapropylat, -tetraisopropylat und
-tetrabutylat gebildeten Gruppe, eingesetzt. Alternativ werden gemischte Anhydride der Titansäure mit Monocarbonsäuren, insbesondere solcher mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, vorzugs¬ weise Titantetraacetat, verwendet. Weiterhin hier bevorzugte Katalysatoren sind Titan- bzw. Zirkoniumacetylacetonate der allgemeinen Formel VI sowie die oben erwähnten Polykondensa¬ tionsprodukte von Estern der Titansäure mit Monoalkanolen mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen mit Pentaerythrit sowie Titan (IV)- bzw. Zr(IV)-tetraaminoethanolate.in which R 1 is as defined above and R 7 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or from glycerides of the carboxylic acids of the formula R ^ -COOH, in particular triglycerides, by converting them to the carboxylic acid ethanolamides in the presence of ethanylamine and the reaction mixture is then allowed to react in a second reaction stage while further increasing the reaction temperature. Here, the technically easily accessible carboxylic acid methyl esters and glycerides are preferred as starting products. These are reacted in the presence of ethanolamine and the claimed catalysts in a first reaction stage at elevated temperature, preferably at atmospheric pressure, with removal of water and alcohol or glycerol to give carboxylic acid ethanolamides, and the reaction mixture is allowed to continue in a second reaction stage with a further increase in Reaction temperature, preferably in a vacuum. The ethanolamine is preferably used in a 50 to 400 mol% excess, based on the starting material, with unreacted or excess ethanolamine being removed from the reaction mixture before the second reaction stage. A reaction temperature of 100 to 170 ° C. is preferably used in the first reaction stage and a temperature of 175 to 250 ° C. is used in the second stage. The catalysts are preferably used in an amount of 0.1 to 10, preferably 0.5 to 5, in particular 0 , 5 to 3 mol%, based on the starting material used. Titanium tetraalcoholates, in particular selected from those of titanium tetraethylate, tetrapropylate, tetraisopropoxide and -tetrabutylate formed group used. Alternatively, mixed anhydrides of titanium acid with monocarboxylic acids, in particular those with 1 to 4 carbon atoms, preferably titanium tetraacetate, are used. Further preferred catalysts here are titanium or zirconium acetylacetonates of the general formula VI and the above-mentioned polycondensation products of esters of titanium acid with monoalkanols having 2 to 10 carbon atoms with pentaerythritol and titanium (IV) or Zr (IV) tetraaminoethanolates.
Bei dieser Verfahrensvariante führt man die Reaktion bevorzugt im Vakuum durch und destilliert das gebildete Reaktionswasser zusammen mit den 2-0xazolinen unter weiterer Auftrennung während der Destillation, oder man entfernt vor der Destilla¬ tion der 2-Oxazoline das Reaktionswasser durch azeotrope Destillation.In this process variant, the reaction is preferably carried out in vacuo and the water of reaction formed is distilled together with the 2-0xazolines with further separation during the distillation, or the water of reaction is removed by azeotropic distillation before the 2-oxazolines are distilled.
Besonders vorteilhaft ist es, hier die erste und zweite Reaktionsstufe als Ein-Topf-Verfahren in einem Reaktor durch¬ zuführen.
It is particularly advantageous here to carry out the first and second reaction stages as a one-pot process in a reactor.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Aus- führungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments.
Beispiel 1.Example 1.
2-Phenyl-2-oxazolin.2-phenyl-2-oxazoline.
In einer Rührapparatur mit Fraktionierkolonne, absteigendem Kühler mit Destillationsvorlagen, Vakuumeinrichtung mit Kühlfalle für das Reaktionswasser, Thermometer und Einlei- tungsrohr für Schutzgas wurde eine Mischung ausIn a stirring apparatus with a fractionating column, a descending cooler with distillation tanks, a vacuum device with a cold trap for the water of reaction, a thermometer and an inlet pipe for protective gas, a mixture was made
1042 g (7,5 mol) Benzoesäuremethylester (98 %-ig), 921 g (15 mol) Ethanolamin (99,5 %-ig) und 25,5 g (0,075 mol, 1 mol-%) Titan-tetrabutylat1042 g (7.5 mol) of methyl benzoate (98%), 921 g (15 mol) of ethanolamine (99.5%) and 25.5 g (0.075 mol, 1 mol%) of titanium tetrabutylate
vorgelegt.submitted.
Das Reaktionsgemisch wurde unter Stickstoff erhitzt; das bei 128 bis 160°C entstehende Methanol wurde bei Normaldruck abdestilliert.The reaction mixture was heated under nitrogen; the methanol formed at 128 to 160 ° C was distilled off at normal pressure.
Anschließend wurde im Vakuum bei 87°C und 20 hPa das über¬ schüssige Ethanolamin abdestilliert.The excess ethanolamine was then distilled off in vacuo at 87 ° C. and 20 hPa.
Das so erhaltene Benzoesäureethanolamid wurde im Vakuum auf 178 - 226°C erhitzt, wobei bei 122°C und 20 hPa das gebildete 2-Phenyl-2-oxazolin und Wasser gleichzeitig überdestillierten. Das Wasser wurde zum größten Teil in der Kühlfalle konden¬ siert. Um das überdestillierte Oxazolin von eventuell mitge¬ rissenem Wasser zu befreien, wurde in die Destillations¬ vorlagen als Trockenmittel ein Molekularsieb (4 A) gegeben.The benzoic acid ethanolamide thus obtained was heated in vacuo to 178-226 ° C., the 2-phenyl-2-oxazoline and water formed simultaneously distilling over at 122 ° C. and 20 hPa. Most of the water was condensed in the cold trap. In order to remove any entrained water from the distilled oxazoline, a molecular sieve (4 A) was added to the distillation vessel as a drying agent.
Man erhielt 836,7 g (75 % der Theorie, bezogen auf eingeset¬ zten Benzoesäuremethylester) an 2-Phenyl-2-oxazolin, das noch geringe Mengen an Benzoesäureethanolamid enthielt.
Durch erneute Destillation am Dünnschichtverdampfer (Kp. = 120 bis 125°C bei 19 hPa) erhielt man 775,3 g (70 % der Theorie) an reinem 2-Phenyl-2-oxazolin mit den folgenden Kenndaten:836.7 g (75% of theory, based on the methyl benzoate used) of 2-phenyl-2-oxazoline which still contained small amounts of benzoic acid ethanolamide were obtained. By distillation again on a thin-film evaporator (bp = 120 to 125 ° C. at 19 hPa), 775.3 g (70% of theory) of pure 2-phenyl-2-oxazoline were obtained with the following characteristics:
nD 20 = 1,5672n D 20 = 1.5672
IR: 1650 (C=N); 1260, 1065 (C-0-C=);975, 945, 900cm"1 IR: 1650 (C = N); 1260, 1065 (C-0-C =); 975, 945, 900cm " 1
(Oxazolin) .(Oxazoline).
Beispiel 2.Example 2.
2-Hydroxymethyl-2-oxazolin.2-hydroxymethyl-2-oxazoline.
Analog zu der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise wurde Glykolsäuremethylester mit Ethanolamin umgesetzt. Die Ansatz¬ mengen waren:Analogously to the procedure described in Example 1, glycolic acid methyl ester was reacted with ethanolamine. The batches were:
135.1 g (1,5 mol) Glykolsäuremethylester135.1 g (1.5 mol) of glycolic acid methyl ester
184.2 g (3,0 mol) Ethanolamin (99,5 %-ig)184.2 g (3.0 mol) ethanolamine (99.5%)
5,1 g (0,015 mol, 1 mol-%) Titan-tetrabutylat.5.1 g (0.015 mol, 1 mol%) of titanium tetrabutylate.
Ausbeute = 31,6 g. Sublimationspunkt = 98°C (21 hPa) .Yield = 31.6 g. Sublimation point = 98 ° C (21 hPa).
Nach Umkristallisation erhielt man 20,7 g an reinem 2- Hydroxymethyl-2-oxazolin.After recrystallization, 20.7 g of pure 2-hydroxymethyl-2-oxazoline were obtained.
Analyse:Analysis:
C4H7NO2 (101,107)C4H7NO2 (101.107)
Cber = 47,52 Cgef = 47,5 Hber = 6,98 Hgef = 7,00 Nfaer - 13,85 Ngef = 13,6Cber = 47.52 C ge f = 47.5 H ber = 6.98 H gef = 7.00 Nfaer - 13.85 N gef = 13.6
IR: 1680 (ON); 1209, 1099 (C-0-C=); 981, 956, 922cm-1 (Oxazolin) ;
•Ϊ-H-NMR: delta (in ppm)= 4,76 (lH,s), 4,24 (2H,t,J = 7 Hz), 3,86 (2H,t,J= 7 Hz).IR: 1680 (ON); 1209, 1099 (C-0-C =); 981, 956, 922cm- 1 (oxazoline); • Ϊ-H NMR: delta (in ppm) = 4.76 (1H, s), 4.24 (2H, t, J = 7 Hz), 3.86 (2H, t, J = 7 Hz).
Beispiel 3.Example 3.
2-(5-Hydroxypentyl)-2-oxazolin.2- (5-hydroxypentyl) -2-oxazoline.
Analog zu der Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde Caprolacton mit Ethanolamin umgesetzt. Die Ansatzmengen waren:Analogously to the procedure of Example 1, caprolactone was reacted with ethanolamine. The batches were:
230,6 g (2,0 mol) Caprolacton230.6 g (2.0 mol) caprolactone
245,5 g (4,0 mol) Ethanolamin (99,5 %-ig)245.5 g (4.0 mol) ethanolamine (99.5%)
6,8 g (0,02 mol, 1 mol-%) Titan-tetrabutylat.6.8 g (0.02 mol, 1 mol%) of titanium tetrabutylate.
Ausbeute: 249,8 g (ca. 80 % Reinheit).Yield: 249.8 g (approx. 80% purity).
Kp = 140°C (0,03 hPa).Kp = 140 ° C (0.03 hPa).
Nach erneuter Vakuumdestillation (Kp = 114°C bei 1,2 hPa) erhielt man 77,2 der Titelverbindung in 95 %-iger Reinheit.After renewed vacuum distillation (bp = 114 ° C. at 1.2 hPa), 77.2% of the title compound were obtained in 95% purity.
Beispiel 4.Example 4.
Methoxymethyl-2-oxazolin.Methoxymethyl-2-oxazoline.
Analog zu der Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde Methoxyessigsaure mit Ethanolamin umgesetzt. Die Ansatzmengen waren:Analogously to the procedure of Example 1, methoxyacetic acid was reacted with ethanolamine. The batches were:
180,2 g (2,0 mol) Methoxyessigsaure (Reinheit über 95 %) 245,5 g (4,0 mol) Ethanolamin180.2 g (2.0 mol) methoxyacetic acid (purity over 95%) 245.5 g (4.0 mol) ethanolamine
6,8 g (0,02 mol, 1 mol-%) Titan-tetrabutylat:6.8 g (0.02 mol, 1 mol%) of titanium tetrabutylate:
Ausbeute = 188,6 g (82 % der Theorie).Yield = 188.6 g (82% of theory).
Kp = 130°C bis 163°C (167 hPa) .
Nach erneuter Vakuumdestillation erhielt man 124,4 g (54 % der Theorie) an reinem 2-Methoxymethyl-2-oxazolin; Kp. 69°C/20 hPa.Kp = 130 ° C to 163 ° C (167 hPa). After another vacuum distillation, 124.4 g (54% of theory) of pure 2-methoxymethyl-2-oxazoline were obtained; Bp 69 ° C / 20 hPa.
Analyse:Analysis:
C5H9NO2 (115,134)C5H9NO2 (115.134)
C er ~ 52,16 Cgef = 52,0C er ~ 52.16 C ge f = 52.0
Hber = 7,88 Hgef = 7,94 H ber = 7.88 H ge f = 7.94
Nber ~ -- > ■-' Ngβf = 12,3Nber ~ -> ■ - ' N gβ f = 12.3
IR: 1668 (C=N); 1191, 1122 (C-0-C=); 982, 948, 918 cm"1 (Oxazolin);IR: 1668 (C = N); 1191, 1122 (C-0-C =); 982, 948, 918 cm " 1 (oxazoline);
•Ϊ-H-NMR: delta (in ppm)= 4,31 (2H,t,J = 7 Hz), 4,12 (2H,s), 3,90 (2H,t,J = 7 HZ), 3,46 (3H,s). Ϊ -H-NMR: delta (in ppm) = 4.31 (2H, t, J = 7 Hz), 4.12 (2H, s), 3.90 (2H, t, J = 7 Hz), 3.46 (3H, s).
Beispiel 5.Example 5.
2-(2,5-Dioxahexyl)-2-oxazolin.2- (2,5-dioxahexyl) -2-oxazoline.
Analog zu der Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde 3,6- Dioxaheptansäure (Methoxyethoxyessigsäure) mit Ethanolamin umgesetzt.Analogously to the procedure of Example 1, 3,6-dioxaheptanoic acid (methoxyethoxyacetic acid) was reacted with ethanolamine.
Die Ansatzmengen waren:The batches were:
235 g (1,50 mol) 3,6-Dioxaheptansäure (Reinheit ca. 80 - 85 %)235 g (1.50 mol) 3,6-dioxaheptanoic acid (purity approx. 80 - 85%)
215 g (3 mol) Ethanolamin (99,5 %-ig)215 g (3 mol) ethanolamine (99.5%)
6,0 g (0,0175 mol, 1 mol-%) Titantetrabutylat.6.0 g (0.0175 mol, 1 mol%) of titanium tetrabutylate.
Ausbeute = 209,1 g (88 % der Theorie).Yield = 209.1 g (88% of theory).
Kp = 140 bis 180°C (0,5 hPa).
Nach erneuter Vakuumdestillation (Kp = 57 bis 66°C bei 0,01 hPa) erhielt man 129,1 g (61 % der Theorie) der Tite.lVerbin¬ dung.Kp = 140 to 180 ° C (0.5 hPa). After renewed vacuum distillation (bp = 57 to 66 ° C. at 0.01 hPa), 129.1 g (61% of theory) of the title compound were obtained.
Analyse:Analysis:
C7H13NO3 (159,187)C7H13NO3 (159.187)
Cber = 52,82 Cgef = 52,8 Cber = 52.82 C ge f = 52.8
Hber = 8,23 Hgef = 8,51H b er = 8.23 H = 8.51 Found
Nber β 8'80 gef = 8,77NBER β 8 '80 g ef = 8.77
nD 20 = 1,4571n D 2 0 = 1.4571
IR: 1669 (C=N); 1199, 1116 (C-0-C=); 982, 950, 907 cπr1 (Oxazolin);IR: 1669 (C = N); 1199, 1116 (C-0-C =); 982, 950, 907 cπr 1 (oxazoline);
iH-NMR: delta (in ppm)= 4,30 (2H,t,J = 7 Hz), 4,24 (2H,s), 3,89 (2H,t,J = 7 Hz), 3,7446 (2H,dd,J = 3,4 Hz), 3,58 (2H,dd,J = 3,4 Hz), 3,38 (3H,s) .iH-NMR: delta (in ppm) = 4.30 (2H, t, J = 7 Hz), 4.24 (2H, s), 3.89 (2H, t, J = 7 Hz), 3.7446 (2H, dd, J = 3.4 Hz), 3.58 (2H, dd, J = 3.4 Hz), 3.38 (3H, s).
Beispiel 6.Example 6.
2-(2,5,8-Trioxanonyl)-2-oxazolin.2- (2,5,8-trioxanonyl) -2-oxazoline.
Analog zu der Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde 3,6,9- Trioxadecansäure (Methoxyethoxyethoxyessigsäure) mit Ethanolamin umgesetzt. Die Ansatzmengen waren:Analogously to the procedure of Example 1, 3,6,9-trioxadecanoic acid (methoxyethoxyethoxyacetic acid) was reacted with ethanolamine. The batches were:
231,6 g (1,24 mol) 3,6,9-Trioxadecansäure (Reinheit ca. 95 %) 159,6 g (2,6 mol) Ethanolamin (99,5 %-ig) 44 g (0,013 mol, 1 mol-%) Titan-tetrabutylat.231.6 g (1.24 mol) 3,6,9-trioxadecanoic acid (purity approx. 95%) 159.6 g (2.6 mol) ethanolamine (99.5%) 44 g (0.013 mol, 1 mol%) titanium tetrabutylate.
Ausbeute = 187,0 g (75 % der Theorie).Yield = 187.0 g (75% of theory).
Kp = 167 - 182°C (0,4 - 2,6 hPa) .
Nach erneuter Vakuumdestillation (Kp = 101 - 106°C bei 0,15 hPa) erhielt man 149,1 g (59 %) der reinen Titelverbindung.Kp = 167 - 182 ° C (0.4 - 2.6 hPa). After renewed vacuum distillation (bp = 101-106 ° C. at 0.15 hPa), 149.1 g (59%) of the pure title compound were obtained.
Analyse:Analysis:
CgH17Nθ4 (203,24)CgH 17 Nθ4 (203.24)
Cber = 53,19 Cgef = 53,8C b er = 53.19 C ge f = 53.8
Hber = 8,43 Hgef = 8,49 H calc = 8.43 H = 8.49 Found
Nber = 6,89 Ngef = 6,92Nber = 6.89 N ge f = 6.92
nD20 = 1,4602n D 20 = 1.4602
IR: 1669 (C=N); 1198, 1109 (C-0-C=); 982, 950, 907 cm"1 (Oxazolin);IR: 1669 (C = N); 1198, 1109 (C-0-C =); 982, 950, 907 cm " 1 (oxazoline);
•Ϊ-H-NMR: delta (in ρpm)= 4,30 (2H,t,J - 7 Hz), 4,23 (2H,s), 3,88 (2H,t,J = 7 Hz), 3,75 (2H,m), 3,70 (2H,m), 3,65 (2H,m), 3,55 (2H,m), 3,38 (3H,s). Ϊ -H-NMR: delta (in ρpm) = 4.30 (2H, t, J - 7 Hz), 4.23 (2H, s), 3.88 (2H, t, J = 7 Hz), 3.75 (2H, m), 3.70 (2H, m), 3.65 (2H, m), 3.55 (2H, m), 3.38 (3H, s).
Beispiel 7.Example 7.
Herstellung eines 2-substituierten-2-oxazolins aus m-Tolylsäure.Preparation of a 2-substituted-2-oxazoline from m-tolylic acid.
Analog der Herstellung zum Beispiel 1 wurde m-Tolylsäure mit Ethanolamin zum 2-(3-Methylphenyl)-2-oxazolin umgesetzt. Die Ansatzmengen waren:Analogously to the preparation for example 1, m-tolylic acid was reacted with ethanolamine to give 2- (3-methylphenyl) -2-oxazoline. The batches were:
347,3 g (2,5 mol) m-Tolylsäure, 98 %-ig 307,0 g (5,0 mol) Ethanolamin, 99,5 %-ig 25,5 g (0,075 mol, 3 mol-%) Titan-tetrabutylat347.3 g (2.5 mol) m-tolylic acid, 98% 307.0 g (5.0 mol) ethanolamine, 99.5% 25.5 g (0.075 mol, 3 mol%) titanium tetrabutylate
Ausbeute = 241 g (60 % d. Th.) 2-(3-Methylphenyl)-2-oxazolin.Yield = 241 g (60% of theory) of 2- (3-methylphenyl) -2-oxazoline.
KP = 128 - 142°C (16 hPa) .
IR: 1650 (C=N); 1268, 1067 (C-0-C=); 979, 951, 910 cm"1 (Oxazolin) .KP = 128-142 ° C (16 hPa). IR: 1650 (C = N); 1268, 1067 (C-0-C =); 979, 951, 910 cm " 1 (oxazoline).
iH- R: delta (in ppm) 7,78 (lH,s); 7,72 (lH,m); 7,29 (2H,m); 4,42 (2H,t,J = 7 Hz); 4,04 (2H,t,J = 7 Hz); 2,37 (3H,s).iH-R: delta (in ppm) 7.78 (1H, s); 7.72 (1H, m); 7.29 (2H, m); 4.42 (2H, t, J = 7 Hz); 4.04 (2H, t, J = 7 Hz); 2.37 (3H, s).
Beispiel 8.Example 8.
Herstellung eines 2-substituierten-2-oxazolins aus m-Methoxybenzoesäure.Preparation of a 2-substituted-2-oxazoline from m-methoxybenzoic acid.
Analog der Herstellung zum Beispiel 1 wurde m- Methoxybenzoesäure mit Ethanolamin zum 2-(3-Methoxyphenyl)-2-oxazolin umgesetzt. Die Ansatzmengen waren:Analogously to the preparation for example 1, m-methoxybenzoic acid was reacted with ethanolamine to give 2- (3-methoxyphenyl) -2-oxazoline. The batches were:
232,9 g (1,5 mol) m-Methoxybenzoesäure, 98 %-ig 184,2 g (3,0 mol) Etanolamin, 99,5 %-ig 15,3 g (0,045 mol, 3 mol-%) Titan-tetrabutylat232.9 g (1.5 mol) m-methoxybenzoic acid, 98% 184.2 g (3.0 mol) ethanolamine, 99.5% 15.3 g (0.045 mol, 3 mol%) titanium tetrabutylate
Ausbeute = 116 g (44 % d. Th. ) 2-(3-Methoxyphenyl)-2-oxazolin.Yield = 116 g (44% of theory) of 2- (3-methoxyphenyl) -2-oxazoline.
Kp = 122 - 157°C (17-19 hPa)Kp = 122 - 157 ° C (17-19 hPa)
IR: 1650 (C=N); 1270, 1043 (C-0-C=); 980, 951, 910 cm"1 (Oxazolin) .IR: 1650 (C = N); 1270, 1043 (C-0-C =); 980, 951, 910 cm " 1 (oxazoline).
-^-NMR: delta (in ppm) 7,54 (lH,dt,J = 6; 1 Hz); 7,50 (lH,t,J = 1 Hz); 7,32 (lH,t,J = 6 Hz); 7,03 (lH,dt,J = 6; 1 Hz); 4,43 (2H,t,J = 7 Hz); 4,06 (2H,t,J = 7 Hz); 3,86 (3H,s).- ^ - NMR: delta (in ppm) 7.54 (1H, dt, J = 6; 1 Hz); 7.50 (1H, t, J = 1 Hz); 7.32 (1H, t, J = 6 Hz); 7.03 (1H, dt, J = 6, 1 Hz); 4.43 (2H, t, J = 7 Hz); 4.06 (2H, t, J = 7 Hz); 3.86 (3H, s).
Beispiel 9.Example 9.
Herstellung von 2-Phenyl-2-oxazolin aus Benzoesäuremethylester in Gegenwart von Tita (IV)-diisopropoxy-bis-acetylacetonat.
Analog der Herstellung zum Beispiel 1 wurde Benzoesäureme¬ thylester mit Ethanolamin zum 2-Phenyl-2-oxazolin umgesetzt. Die Ansatzmengen waren:Preparation of 2-phenyl-2-oxazoline from methyl benzoate in the presence of tita (IV) -diisopropoxy-bis-acetylacetonate. Analogously to the preparation for example 1, methyl benzoate was reacted with ethanolamine to give 2-phenyl-2-oxazoline. The batches were:
272,3 g (2,0 mol) Benzoesäuremethylester, 98 %272.3 g (2.0 mol) of methyl benzoate, 98%
244.3 g (4,0 mol) Ethanolamin, 99,5 %-ig244.3 g (4.0 mol) of ethanolamine, 99.5%
7,3 g (0,02 mol, 1 mol-%) Titan(IV)-diisopropoxy-bis-ace- tylacetonat.7.3 g (0.02 mol, 1 mol%) of titanium (IV) diisopropoxy-bis-acetylacetonate.
Ausbeute = 236 g (82 % d. Th.) 2-Phenyl-2-oxazolin.Yield = 236 g (82% of theory) of 2-phenyl-2-oxazoline.
Kp = 107 - 120°C (20 hPa)Kp = 107 - 120 ° C (20 hPa)
Beispiel 10.Example 10.
Herstellung von 2-Phenyl-2-oxazolin aus Benzoesäureethanolamid in Gegenwart von Titan-tetrabutylat.Preparation of 2-phenyl-2-oxazoline from benzoic acid ethanol amide in the presence of titanium tetrabutylate.
Analog der Herstellung zum Beispiel 1 (zweite Stufe) wurde Benzoesäureethanolamid zum 2-Phenyl-2-oxazolin umgesetzt. Die Ansatzmengen waren:Analogously to the preparation for example 1 (second stage), benzoic acid ethanolamide was converted to 2-phenyl-2-oxazoline. The batches were:
330.4 g (1,9 mol) Benzoesäureethanolamid, 95 % 7,3 g (0,02 mol, 3 mol-%) Titan-tetrabutylat330.4 g (1.9 mol) benzoic acid ethanolamide, 95% 7.3 g (0.02 mol, 3 mol%) titanium tetrabutylate
Ausbeute = 216 g (77 % d. Th.) 2-Phenyl-2-oxazolin.Yield = 216 g (77% of theory) of 2-phenyl-2-oxazoline.
Kp = 112 - 114°C (19 hPa).
Kp = 112-114 ° C (19 hPa).