PL115909B2 - Method for manufacturing alpha,beta-dihalogenalkylisocyanates - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 30.06.1982 115909 Int. Q3.C07C 119/042 Urzedu Patentowego b\»+\ ImzipNpiliiij Litowij Twórcawynalazku: Uprawniony z patentu tymczasowego: BASF Aktiengesellschaft, Ludwigshafen (Republika Federalna Niemiec) Sposób wytwarzania a^-dwuchlorowcoalkiloizocyjanianów Przedmiotem omawianego wynalazku jest sposób wytwarzania a^-dwuchlorowcoalldloizocyjanianów pizez reakcje chlorowców z a,0-nienasyconymi alkiloizocyjanianami. a^-dwuchlorowcoalkiloizocyjaniany o wzorze 1 sa zwiazkami nowymi, z wyjatkiem a,0-dwuchkroetyloizo- cyjanianu. Jednakze a,0-dwuchloroetyloizocyjaniany otrzymywano dotychczasjedynie pizez chlorowanie 0-chlo- roetyloizocyjanianu elementarnym chlorem. W tym znanym sposobie otrzymuje sie znaczne ilosci produktu ubocznego, mianowicie 0,0-dwuchloroetyloizocyjanianu oraz izomerycznych trójchloroetylo-, czterochloroetylo- i pietiochloroetyloizocyjanianów, np. opis patentowy RFN nr 1 122 058.Stwierdzono, ze aj?-dwuchlorowcoalkiloizocyjaniany o wzorze ogólnym 1, w którym R1, R2 i R3 sa jedna¬ kowe albo rózne i oznaczaja atom wodoru, nasycona grupe alifatyczna o 1—10 atomach wegla, ewentualnie podstawiona atomem chlorowca lub grupa alkoksylowa o 1—4 atomach wegla, grupe cykloaHfatyczna o 3—12 atomach wegla, grupe aryloalifatyczna o 7—11 atomach wegla albo grupe aromatyczna o 6—10 atomach wegla, •ewentualnie podstawiona atomem chlorowca, grupe alkoksylowa o 1—4 atomach wegla albo grupe nitrowa, albo R1 i R2 razem z atomem wegla, do którego sa przylaczone, ewentualnie tworza pierscien cykloalkilowy o 3—7 czlonach, zas X oznacza atom chlorowca, wytwarza sie w ten sposób, ze ajkrienasycone alkiloizocyjaniany o wzorze ogólnym 2, w którym R1, R2 i R3 maja wyzej podane znaczenia, poddaje sie reakcji z chlorowcami o wzorze X2, w obecnosci obojetnego w warunkach reakcji rozpuszczalnika organicznego, w temperaturze -35-+90°C.Ta dotychczas nieznana metoda syntezy, to znaczy dzialanie elementarnego chlorowca na a^-nienasycone alkiloizocyjaniany daje a^-dwuchlorowcoalkiloizocyjamany z dobra wydajnoscia i czystoscia, w sposób prosty i ekonomiczny. Latwego przebiegu reakcji nie mozna bylo w zaden sposób przewidziec, gdyz zAngw.Chemie 74, 848-855 (1962) wiadomo, ze atomy wodoru alifatycznych izocyjanianów mozna juz w bardzo lagodnych warunkach reakcji podstawic atomami chlorowców. Przy podstawiajacym chlorowcowaniu zostaje uwalniany chlorowcowodór, który, jak w przypadku winyloizocyjanianu prowadzi latwo do polimeryzacji a^-nienasyconego izocyjanianu, np. opis patentowy RFN nr 1173 454 oraz Ann. Chem. 244,35 (1888). W spo-2 115909 sobie wedlug wynalazku nie obserwuje sie ani polimeryzacji ani podstawienia, lecz tylko przylaczenie elementar¬ nego chlorowca.Sposobem wedlug wynalazku wytwarza sie a,0-dwuchlorowcoalkiloizocyjaniany o wzorze ogólnym 1, w którym X oznacza atom chlorowca, zwlaszcza atom chloru albo bromu, aRl, R2 iR3 oznaczaja atom wodoru, nasycona grupe alifatyczna o 1—10 atomach wegla, na przyklad nierozgaleziona albo rozgaleziona grupe alkilowa o 1—10 atomach wegla, która jest ewentualnie podstawiona atomem chlorowca albo grupami alkoksylowymi o 1—4 atomach wegla, R1, R2 iR3 oznaczaja dalej grupe cykloalifatyczna o3—12 atomach wegla, na przyklad grupe monocykloalifatyczna o 6—12 atomach wegla, grupe aryloalifatyczna o 7—11 atomach wegla, na przyklad grupe aryloalkilowa o 7—11 atomach wegla, albo grupe aromatyczna o 6—10 atomach wegla, która jest ewentualnie podstawiona atomem chlorowca jak fluoru, chloru, bromu, lub jodu, grupami alkoksylo¬ wymi o 1—4 atomach wegla albo grupa nitrowa. R1 i R2 ewentualnie oznaczaja razem z atomem wegla, do którego sa przylaczone, pierscien cykloalkilowy o 3—7 czlonach.We wzorze ogólnym 1 R1, R2 i R3 jako grupy alkilowe oznaczaja przykladowo grupy takie jak metylowa, etylowa, n-propylowa, izopropylowa, n-butylowa, Il-rzed.-butylowa, izobutylowa, n-pentylowa, 3-metylobutylo- wa, n-heksylowa, 4-metylópentylowa, 1-metyloheksylowa, n-heptylowa, n-oktylowa, 3-metyloheptylowa, 4-me- tylooktylowa, 2,2-dwumetyloheksylowa, n-decylowa, które kazdorazowo sa ewentualnie podstawione przez atom chlorowca jak fluoru, chloru, bromu lub jodu, albo przez grupy alkoksylowe o 1—4 atomach wegla jak przez grupe metoksylowa, ^toksylowa, n-propoksylowa, izopropoksylowa albo przez grupe butoksylowa, jako grupy mono- albo bicykloalkilowe oznaczaja przykladowo grupy takie jak cyklopropylowa, cyklopentylowa, cyklo- heksylowa, bicyklo (2.2.1) heptylowa-2, cyklooktylowa, bicyklo (3.2.1) oktylowa-3, bicyklo (5.2.0) nonylowa-4, albo bicyklo (4.3.2)undecylowa-2, jako grupy aryloalkilowe oznaczaja przykladowo grupy takie jak benzylowa, 2-fenyloetylowa, 1-fenyloetylowa, a- albo j8-naftylometylowa, ajako grupy aromatyczne oznaczaja grupy takie jak grupa fenylowa albo naftylowa, które kazdorazowo sa ewentualnie podstawione pojedynczo lub kilkakrotnie przez atom chlorowca jak fluoru, chloru, bromu lub jodu, przez grupy alkoksylowe o 1—4 atomach wegla jak przez grupe metoksylowa, etoksylowa, n-propoksylowa, izopropoksylowa, n-butoksylowa, Il-rzed.-butoksylowa, izobutoksylowa albo przez grupe nitro.Wytworzone sposobem wedlug wynalazku a^-dwuchlorowcoalkiloizocyjaniany posiadaja trzy centra reak¬ cyjne ze stopniowana reaktywnoscia chemiczna, a mianowicie pod postacia grupy izocyjanianowej, bardzo reak¬ tywnego atomu chlorowca w pozycji a, jak równiez mniej reaktywnego atomu chlorowca w pozycji 0, i z tego wzgledu sa one cennymi pólproduktami do syntezy, na przyklad barwników, produktów lakierniczych, srodków ochrony roslin oraz srodków leczniczych. Ich dalsze przeksztalcenie nie nastrecza zadnych trudnosci, gdyz w przeciwienstwie do znanych z literatury chlorowcowanych w pozycji a izocyjanianów nie wystepuja one w izo¬ merycznej postaci halogenku kwasu alkilidenokarbaminowego. Tehalogenki kwasu alkilidenokarbaminowego, ze wzgledu na ich podwójne wiazanie C=N, ulegaja bardzo latwo reakcjom hydrolitycznym, to znaczy mozliwosc stosowania ich jako substancji wyjsciowych albo pólproduktów ze wzgledu na ich nietrwalosc jest bardzo ograniczona. aj3-dwuchlorowcoalkiloizocyjaniany o wzorze ogólnym 1, w którym R1, R2 i R3 sa jednakowe albo rózne i oznaczaja atom wodoru, nasycona grupe alifatyczna o 1—10 atomach wegla, cykloalifatyczna grupe o 3—12 atomach wegla, grupe aryloalifatyczna o 7-11 atomach wegla albo grupe aromatyczna o 6-10 atomach wegla, albo R1 i R2 razem z atomem wegla, z którym sa polaczone, tworza ewentualnie pierscien cykloalkilowy o 3—7 czlonach, a X oznacza atom chlorowca, z tym, ze R1, R2 i R3 nie oznaczaja jednoczesnie atomu wodoru, jezeli X oznacza atom chloru, sa zwiazkami nowymi. Oznacza to, ze ze zwiazków o wzorze 1, w którym podstawniki maja wyzej podane znaczenie, znany jest jedynie aj3-dwuchloroetyloizocyjanian.Przylaczenie chlorowca do a^-nienasyconego alkiloizocyjanianu przebiega latwo w zakresie temperatur -35 — +90°C, zwlaszcza -10 — +30°C. Przy utrzymaniu zakresu temperatury —35 - +90°C nie powstaja mieszaniny produktów, na przyklad przy eliminowaniu chlorowcowodoru z powstajacego a^-dwuchlorowcoalki- loizocyjanianu z wytworzeniem /3-chlorowcoalkenyloizocyjanianu, z którego przez przylaczenie chlorowca moze znowu powstac aJ3^-trójchlorowcoalkiloizocyjanian.Reakcje przeprowadza sie w obecnosci obojetnego w warunkach reakcji rozpuszczalnika organicznego.Odpowiednimi rozpuszczalnikami sa chlorowane weglowodory alifatyczne jak dwuchlorometan, czterochlorek wegla, chloroform lub 1,2-dwuchloroetan, oraz aromatyczne weglowodory jak benzen lub toluen, albo takze mieszaniny tych rozpuszczalników. Reakcje prowadzi sie pod normalnym lub zwiekszonym cisnieniem, zwlasz¬ cza pod cisnieniem 105 - 3 • 105 Pa w sposób periodyczny albo ciagly.Korzystnie stosuje sie aj3-nienasycony alkiloizocyjanian o wzorze ogólnym 2 i chlorowiec o wzorze X2 w ilosciach równomolowych. Ewentualnie stosuje sie jeden skladnik reakcji w malym nadmiarze do 10% molo¬ wych.115909 3 W celu przeprowadzenia reakcji sposobem wedlug wynalazku albo chlorowiec albo a^nienasycony alkiloi- zocyjanian wprowadza sie do obojetnego rozpuszczalnika organicznego i do tego dodaje sie powoli, przy miesza¬ niu i kontrolowaniu temperatury, drugi skladnik reakcji. Potem miesza sie calosc dalej przez 1—20 godzin, a nastepnie odciaga rozpuszczalnik pod zmniejszonym cisnieniem i pozostalosc poddaje destylacji frakcjonowa¬ nej równiez pod zmniejszonym cisnieniem.Wytwarzane sposobem wedlug wynalazku aj3-dwuchlorowcoalkiloizocyjaniany sa stosunkowo wrazliwe na temperature, w celu oczyszczenia mozna je destylowac tylko pod zmniejszonym cisnieniem, przy temperaturze cieczy destylowanej okolo 10—90°C, aby uniknac odszczepienia chlorowcowodoru. Ponizsze przyklady objas¬ niaja sposób wytwarzania wedlug wynalazku.Przyklad I. Do 4500 czesci wagowych suchego dwuchlorometanu wprowadza sie w temperaturze 0°C 315 czesci wagowych gazowego chloru, a nastepnie, przy mieszaniu i chlodzeniu w temperaturze —5°C wkrapla sie 370 czesci wagowych propen-1-yloizocyjanianu. Potem calosc miesza sie dalej przez 12 godzin w temperaturze pokojowej i odciaga rozpuszczalnik pod zmniejszonym cisnieniem. Takotrzymuje sie 650 czesci wagowych surowego produktu, zawierajacego do 80% a#dwuchloro-n-propyloizocyjanianu. Czysty produkt otrzymuje sie przez frakcjonowana destylacje pod zmniejszonym cisnieniem.Temperaturawrzenia: 52-56°C/ 27 • 102 Pa; n^° = 1,4670 Obliczono: C31,2% H3,3% N9,l% Cl 46,0% Znaleziono: C 31,4% H 3,5% N 9,3% Cl 45,9% Przyklad II. Do 180 czesci wagowych suchego dwuchlorometanu i 29 czesci n-okten-1-yloizocyja- nianu wprowadza sie przy mieszaniu i chlodzeniu w temperaturze 0 — +15°C 13,5 czesci wagowych gazowego chloru. Nastepnie miesza sie calosc dalej przez 1 godzine w temperaturze pokojowej, po czym odciaga rozpusz¬ czalnik pod zmniejszonym cisnieniem. Takotrzymuje sie 42 czesci wagowe surowego produktu zawierajacego do 80% a^-dwuchloro-n-pktyizocyjanianu. W celu oczyszczenia czesc produktu poddaje sie frakcjonowanej destyla¬ cji pod zmniejszonym cisnieniem.Temperatura wrzenia: 75-77°C/ 27 Pa; n^° = 1,4652 Obliczono: C48,2% H6,8% N63% Cl 31,6% Znaleziono: C48,3% H6,6% N6,6% Cl 31,3% Przyklad III. W sposób analogiczny do opisanego w przykladzie II, ze 150 czesci wagowych winylo- izocyjanianu i 372 czesci wagowych bromu, w temperaturze 0 — +5°C otrzymuje sie 420 czesci wagowych surowego a,j3-dwubromoetyloizocyjanianu o stopniu czystosci 96%.Temperatura wrzenia: 78-79°C/ 24 • 102 Pa;n^° = 1,551-5 Obliczono: C 15,7% H 1,3% N 6,1% Br 69,8% Znaleziono: C 15,5% H 1,4% N 6,1% Br 71,0% Przyklad IV. Analogicznie do sposobu opisanego w przykladzie I, ze 143 czesci wagowych winyloizocyjanianu i 145 czesci wagowych chloru, w temperaturze —5° — 20°C otrzymuje sie 272 czesci wago¬ wych surowego produktu, który zawiera 85% a^-dwuchloroetyloizocyjanianu.Temperatura wrzenia: 50°C/ 32 • 102 Pa;n^° = 1,4733 Obliczono: C 25,7% H2,l% N 10,0% Cl 50,7% Znaleziono: C26,0% H 1,8% N 9,7% Cl 50,2% Przyklad V. Analogicznie do sposobu opisanego w przykladzie I, z 300 czesci wagowych chloru i 410 czesci wagowych n-buten-1-yloizocyjanianu, w temperaturze 0 - +5°C otrzymuje sie 700 czesci wagowych surowego produktu zawierajacego do 80% aj3-dwuchloro-n-butyloizocyjanianu.Temperaturawrzenia: 75° C/ 33 • 102 Pa;n^° = 1,4673 Obliczono: C35,7% H4,2% 0 9,5% N8,3% Cl 42,2% Znaleziono: C35,4% H4,2% 0 9,6% N8,5% Cl 43,0% Przyklad VI. Analogicznie do sposobu opisanego w przykladzie I, z 56,5 czesci wagowych 2-mety- lobuten-1-yloizocyjanianu i 36 czesci wagowych chloru, w temperaturze 0 — +5°C otrzymuje sie 89 czesci wago¬ wych 96% a^-chloro- 0-metylo-n-butyloizocyjanianu.Temperatura wrzenia: 84°C/ 27 • 102 Pa; n^° = 1,4697 Obliczono: N 7,7% O 8,8% Cl 38,9% Znaleziono: N8,0% 0 8,8% Cl 39,4% Przyklad VII. Analogicznie do sposobu podanego w przykladzie I, z 51 czesci wagowych chloru i 99,5 czesci wagowych cykloheksylidenometyloizocyjanianu, w temperaturze 0—+5°C otrzymuje sie 158 czesci wagowych surowego a-chloro- a-/l-chlorocykloheksylo/- metyloizocyjanianu o stopniu czystosci 82%.Temperatura wrzenia: 78°C/ 40 Pa; n^° = 1,50374 115909 Obliczono: 046,2% H5,3% N6,7% Cl 34,1% Znaleziono: C46,l% HSV2% N7,0% Cl 34,7% PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania a^wuchlorowcoaOtiloizocyjanianów o wzorze ogólnym 1, w którym R1, R2 i R3 sa jednakowe albo rózne i oznaczaja atom wodoru, nasycona grupe alifatyczna o 1-10 atomach wegla, ewentualnie podstawiona atomem chlorowca lub grupa alkoksylowa o 1-4 atomach wegla, grupe cykloalifatyczna o 3—12 atomach wegla, grupe aiyloalifatyczna o 7-11 atomach wegla albo grupe aromatyczna o 6—10 atomach wegla, ewentualnie podstawiona atomem chlorowca, grupa alkoksylowa o 1—4 atomach wegla albo grupa nitrowa albo R1 i R2 razem z atomem wegla, do którego sa przylaczone, tworza ewentualnie pierscien cykloalkilowy o 3—7 czlonach, zas X oznacza atom chlorowca, znamienny tym, ze a^-nienasycone alkiloizocyjaniany o wzoize ogólnym 2, w którym R1, R2 i R3 maja wyzej podane znaczenia, poddaje sie reakcji z chlorowcami o wzorze X2, w obecnosci obojetnego w warunkach reakcji rozpuszczalnika organicznego, w temperaturze -35 - +90°C. R2 R3 t I ' R - C - C-N«C*0 I I X X WZÓR 1 R2 R3 V-c/ WZÓR 2 tme. rdfcnf. UPPRL n*lad 120+11 Cma4Szl PL