DE964595C - Verfahren zur Herstellung von substituierten 3,4-Epoxycyclohexancarbonsaeure-3,4'-epoxycyclohexylmethylestern - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von substituierten 3,4-Epoxycyclohexancarbonsaeure-3,4'-epoxycyclohexylmethylesternInfo
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Description
- Verfahren zur Herstellung von substituierten 3, 4-Epoxycyclohexancarbonsäure-3', 4'-epoxycyclohexylmethylestern Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung neuer organischer Verbindungen, die in der Industrie der plastischen Massen und Harze von Bedeutung sind, nämlich auf die Herstellung von Diepoxyverbindungen von Cyclohexancarbonsäureestern.
- Die Verbindungen die gemäß der Erfindung hergestellt werden können, sind durch folgende allgemeine Formel darstellbar, in der RL, R2, R3, R4, Rs und R6 Wasserstoff oder ein Alkylrest sind.
- Die Verbindungen gemäß der Erfindung sind wertvolle Modifizierungsmittel und Plastifizierungsmittel für bestimmte Arten synthetischer Kondensationsharze und sind insbesondere geeignet als Stabilisatoren für verschiedene Kunstharze.
- Außerdem sind die gemäß der Erfindung erhältziehen Verbindungen von Wert als Zwischenprodukte bei der Herstellung von Stoffen, die als Überzüge, Schichtstoffe und Form- bzw. Preßmassen mit Vorteil verwendbar sind.
- Die gemäß der Erfindung erhältlichen Verbindungen werden hergestelltldurch Epoxydation der olefinischen Bindungen des Ausgangsmaterials, wie des 3-Cyclohexencarbonsäure-3-cyclohexenylmethylesters, und sie werden in guten Ausbeuten erhalten.
- Die Epoxydation kann mit Hilfe der Acetaldehyd-Monoperessigsäure-Anlagerungsverbindung oder mit Peressigsäure allein durchgeführt werden. Die Epoxydation unter Verwendung der Acetataldehyd-Monoperessigsäure -Anlagerungsverbindung kann durch folgende Gleichung dargestellt werden: R1,R2,R3,R4,R5 und R6 bedeuten Wasserstoff oder einen Alkylrest.
- Die Epoxydation mit Peressigsäure kann folgendermaßen dargestellt werden: Die Restes1 bis R6 besitzen die oben angegebene Bedeutung.
- Die Verwendung von Peressigsäure als Epoxydationsmittel ist besonders geeignet, da der Cyclohexenring dadurch verhältnismäßig leicht in die entsprechende Epoxyverbindung umgewandelt wird.
- Die besondere Eignung der Peressigsäure und anderer Percarbonsäuren zur Durchführung von Epoxydationen ist seit langem bekannt. Die Percarbonsäuren nehmen unter den Oxydationsmitteln eine besondere Stellung ein, weil sSe zu speziellen chemischen Reaktionen mit annehmbaren Ausbeuten befähigt sind, was bei anderen an sich auch wirkungsvollen Oxydationsmitteln, z. B. Kaliumpermanganat, nicht der Fall ist.
- Die Cyclohexencarbonsäureester, die zur Herstellung der Epoxyverbindungen gemäß der Erfindung als Ausgangsmaterialien verwendbar sind. können durch die bekannte Tishchenkoreaktion aus Cyclohexenaldehyden mittels Aluminiumalkoholat hergestellt werden. Diese Reaktion kann durch folgende Gleichung dargestellt werden: R1 bis R6 besitzen die oben angegebene Bedeutung.
- Die Cyclohexenaldehyde ihrerseits können durch Umsetzen von Butadien oder seinen Homologen mit a, fl-ungesättigten aliphatischen Aldehyden, z. B. Acrolein, Methacrolein oder Crotonaldehyd, hergestellt werden. Geeignete ungesättigte Aldehyde werden in der Literatur von Sobecki, Ber. dtsch. chem. Ges., Bd. 43, I9I0, S. Io40; Diels und Alder, Lieb. Ann. d. Chem., Bd. 460, I928, S. Io6 und I2I; Bd. 470, 1929, S.62 bis Io3, und in der USA.-Patentschrift I 944 731 beschrieben.
- Die folgende Zusammenstellung zeigt eine Anzahl von Verbindungen, die sich zur Herstellung der Cyclohexenaldehyde eignen: Acrolein und Butadien, Crotonaldehyd und Butadien, Methacrolein und Butadien, Acrolein und Isopren, Crotonaldehyd und Isopren, Methacrolein und Isopren, Acrolein und I, 3-Pentadien, Crotonaldehyd und I, 3-Pentadien, Methacrolein und I, 3-Pentadien.
- Die Zusammenstellung zeigt, daß Alkylgruppen in das Endprodukt durch Wahl entsprechender Ausgangsmaterialien eingeführt werden können.
- Die erfindungsgemäß erhältlichen Stoffe sind leicht zugänglich, da sie aus wohlfeilen Ausgangsstoffen, wie Butadien und a, p-ungesättigten Aldehyden mit guten Ausbeuten hergestellt werden können.
- Geeignete Temperaturen zur Durchführung der Epoxydation liegen zwischen -25° und etwa . 1500. Die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht im Mischen des Ausgangsmaterials mit einem Überschuß an Peressigsäurelösung bei einer Temperatur von 10 bis 90°, raschem Entfernen aller niedrigsiedenden Bestandteile nach beendeter Reaktion und Abtrennung des Reaktionsproduktes auf übliche Weise, z. B. durch Destillation oder Extraktion.
- Die folgenden Beispiele veranschaulichen die praktische Durchführung der Erfindung.
- Beispiel I a) 3 -Cyclohexencarbonsäure-3'-cyclohexenylmethylester 120 g Aluminiumisopropylat (o,5 Mol) wurden in goo g trockenem Benzol in einem 5-1-Glaskolben, der mit Rührer und Tropftrichter ausgerüstet war, gelöst. Der Inhalt des Kolbens wurde gerührt und durch Eintauchen des Kolbens auf 20 bis 250 gehalten. Tropfenweise wurden innerhalb von 5 Stunden 220 g (20 Mol) 3-Cyclohexenaldehyd zugegeben. Nach Zugabe der Gesamtmenge des Aldehyds ließ man die Reaktionslösung bei der gleichen Temperatur I6 Stunden stehen und setzte dann 83 ml konzentrierte Salzsäure zu. Die wäßrige Schicht wurde abgetrennt und die organische Schicht fraktioniert destilliert. Erhalten wurden 1932 g (880/oige Ausbeute) 3-Cyclohexencarbonsäure-3'-cyclohexenylmethylester, Kp.3 = I29 - bis 1300, fl 3D = 1,4940. b) 3, 4-Epoxycyclohexancarbonsäure-3', 4'-epoxycyclohexylmethylester Zu 144 g (0,655 Mol) 3-Cyclohexencarbonsäure-3'-cyclohexenylmethylester in einem I-l-Kolben wurden tropfenweise innerhalb von 21/4 Stunden 488 g einer 25,50/oigen Lösung von Peressigsäure in Aceton (124 g, 1,64 Mol Peressigsäure) zugegeben. Die gerührte Reaktionslösung wurde durch Eintauchen des Kolbens in ein Kaltwasserbad auf 20 bis 250 gehalten. Nach dem Zufügen der gesamten Menge an Peressigsäurelösung wurde der Reaktionskolben in ein Kaltwasserbad (-11°) getaucht und I6 Stunden stehengelassen. Der Inhalt des Kolbens wurde dann tropfenweise in eine Destillierblase gegeben, in der Äthylbenzol unter Rückfluß bei vermindertem Druck bei 40 bis 450 siedete.
- Während des Zugebens wurde als Kopfprodukt ein Gemisch von Aceton, Essigsäure, Peressigsäure und Äthylbenzol abdestilliert. Nach der Zugabe der Gesamtmenge des Reaktionsgemisches wurden die verbleibenden niedrigsiedenden Anteile abdestilliert, und es wurden I64g eines Rückstandes erhalten, der in 860/oiger Reinheit den 3, 4-Epoxycyclobexancarbonsäure-3', 4'-epoxycyclohexylmethylester .enthielt, wie durch Bestimmen des Epoxygehalts festgestellt wurde, während noch IO,7°/o nicht umgesetzte 3 - Cyclohexencarbonsäure-3'-Cyclohexenylmethylester vorhanden waren, was durch Bestim -men der Doppelbindungen festgestellt wurde; 0,2% waren saure Verunreinigungen, berechnet als Essigsäure. Die Ausbeute an Diepoxyd betrug 85,5 0/o der Theorie.
- B e i s p i e l 2 a) 1-Methyl-3-cyclohexencarbonsäure-1'-methyl-3'-cyclohexenylmethylester 7,7 g Aluminiumisopropylat (0,0375 Mol) wurden in I50 g trockenem Benzol in einem I-l-Kolben, der mit Rührer und Tropftrichter versehen war, gelöst.
- Der gerührte Inhalt des Kolbens wurde durch Eintauchen des Kolbens in ein Wasserbad auf 20 bis 250 gehalten, und es wurden 192 g (1,55 Mol) I-Methyl-3-cyclohexenaldehyd tropfenweise innerhalb von 40 Minuten zugegeben. Man ließ die Reaktion noch I8 t/2 Stunden fortdauern und gab dann 7 g (o,II8 Mol) Essigsäure zum Gemisch zur Neutralisation des Katalysators. Die Reaktionslösung wurde destilliert, und es wurden 88 g (450/oige Ausbeute) des I-Methyl-3-cyclohexencarbonsäure-1'-Methyl-3'-cyclohexenylmethylesters, Kp.3 = 136 bis 1400, n D30@ = I,4860, erhalten. b) 3, 4-Epoxy- 1 -methylcycl ohexancarbons äure-3', 4'-epoxy- I '-methylcyclohexylmethylester Zu 84 g (0,338 Mol) I-Methyl-3-Cyclohexencarbonsäure-1'- methyl - 3'- cyclohexenylmethylester wurden in einem r-l-Kolben tropfenweise innerhalb von I 1/2 Stunden 308 g einer 250/oigen Lösung von Peressigsäure in Aceton (77 g, I,OI Mol Peressigsäure) zugegeben. Die gerührte Reaktionslösung wurde auf 35 bis 400 durch Eintauchen des Reak- tionskolbens in ein Wasserbad gehalten. Nach Zufügung der gesamten Menge an Peressigsäure wurde die Reaktionslösung 1 1/2 Stunden bei 35 bis 400 gerührt und dann I6 Stunden bei - 11° stehengelassen. Die Analyse zeigte, daß zu diesem Zeitpunkt 89,6 0/o der theoretischen Menge an Peressigsäure reagiert hatten. Die Reaktionslösung wurde dann auf 400 erhitzt und nach 2 Stunden gerührt.
- Danach ergab die Analyse, daß 94,5 0/o der Peressigsäure reagiert hatten. Die Lösung wurde tropfenweise in eine Destillierblase gegeben, die 400 g Äthylbenzol enthielt, das unter vermindertem Druck bei 40 bis 450 Blasentemperatur unter Rückfluß zum Sieden erhitzt wurde. Während des Zugebens wurden als Kopfprodukt ein Gemisch von Aceton, Essigsäure, Peressigsäure und Äthylbenzol abdestilliert. Nach dem Zugeben wurden die verbleibenden niedrigsiedenden Anteile abdestilliert; es wurden 97 g eines Rückstandes erhalten, der zu 82°/o aus dem 3, 4-Epoxy- 1 -methylcyclohexancarbonsäure - 3', 4 - epoxy - I'- methylcyclohexylmethylester bestand, wie durch Bestimmung der Epoxygruppen festgestellt wurde, aus I,60/o nicht umgesetztem 1 - Methyl-3-cyclohexencarbonsäure-I'-methyl-3'-cyclohexenylmethylester, ermittelt durch Bestimmung der Doppelbindungen, und 0,2 0/o sauren Verunreinigungen, berechnet als Essigsäure. Die Ausbeute an Diepoxyd betrug 840/0.
- Das Rückstandsprodukt (75 g) wurde ohne Fraktionierung destilliert und ergab 67 g einer farblosen Flüssigkeit, Kp.3 = 180 bis I950, fl30 = 1,4855, das zu 83,5 % aus 3, 4-Epoxy-I -methylcyclohexancarbonsäure - 3', 4' - epoxy -1'- methylcyclohexylmethylester bestand, wie durch Bestimmen der Epoxygruppen festgestellt wurde, und 1,95% 1-Methyl-3-cyclohexencarbonsäure-1'-methyl-3'-cyclohexenylmethylester, ermittelt durch Bestimmung der Doppelbindungen. B e is p i e 1 3 a) 6-Methyl-3-cyclohexencarbonsäure-6'-methyl-3'-cyclohexenylmethylester 102 g Aluminiumisopropylat (o,5 Mol) wurden in 800 g trockenem Benzol in einem 5-1-Glaskolben, der mit Rührer und Tropftrichter ausgerüstet war, gelöst. Der Inhalt des Kolbens wurde gerührt und durch Eintauchen des Kolbens in ein Wasserbad auf 20 bis 250 gehalten, und es wurden 2480 g (20 Mol) 6-Methyl-3-cyclohexenaldehyd durch den Tropftrichter innerhalb von 4 Stunden zugegeben.
- Nach dem Zugeben des Aldehyds ließ man die Reaktionslösung bei der gleichen Temperatur I6 Stunden stehen und gab dann I52 g Essigsäure zur Neutralisation des Aluminiumisopropylats zu.
- Nach kräftigem Durchmischen wurde die Reaktionslösung fraktioniert destilliert, und es wurden I938 g 6 - Methyl - 3 - cyclohexencarbonsäure-6'-Methyl-3'-cyclohexenylmethylester Kp.3 = 133°; nD30 = 1,4870 erhalten. Die Ausbeute betrug 78,3 0/o. b) 6-Methyl-3, 3;epoxycycl ohexancarbons äure-6'-methyl-3', 4'-epoxycyclohexylmethylester Zu 620 g (2,5 Mol) 6-Methyl-3-cyclohexencarbonsäure-6'-methyl-3'-cyclohexenylmethylester in einem 5-1-Kolben wurden tropfenweise innerhalb von 61/2 Stunden 2690 g einer 2I,60/oigen Lösung von Peressigsäure in Aceton (570 g 7.5 Mol Peressigsäure) zugegeben. Der Inhalt des Kolbens wurde gerührt und während des Zugebens durch Eintauchen des Reaktionskolbens in ein Wasserbad auf 400 gehalten. Nach beendeter Zugabe wurde der Kolben noch 1/2 Stunde auf 400 gehalten und dann in ein kaltes Wasserbad von -11° I6 Stunden eingetaucht. Die Analyse am Ende dieser Zeit ergab, daß 98,70/0 der theoretischen Menge an Peressigsäure verbraucht waren. Die Reaktionslösung wurde dann auf 42° erhitzt und 1½ Stunden auf dieser Temperatur gehalten ; eine Analyse ergab, daß dann roo0/o der theoretischen Menge an Peressigsäure verbraucht waren.
- Die Reaktionslösung wurde anschließend tropfenweise in einen Destillierkolben gegeben, der 1400 g Äthylbenzol enthielt, das unter Rückfluß bei einem Druck von 25 mm Hg zum Sieden erhitzt wurde; Aceton, Peressigsäure, Essigsäure und Äthylbenzol wurden als Kopfprodukt während des Zugebens abdestilliert, und nach beendeter Zugabe wurden alle niedrigsiedenden Anteile bei einer Kolbentemperatur von 600 bei einem Druck von I mm Hg abgetrieben. Erhalten wurden 736 g eines Rückstandproduktes, das aus 85,40/oigem 6-Methyl-3, -epoxycyclohexancarbonsäure-6'-methyl-3', 4'-epoxycyclohexylmethylester bestand, bestimmt durch Ermittlung der Epoxygruppen, zu 3,1% aus nicht umgesetztem 6-Methyl-3-cyclohexencarbonsäure-6'-methyl-3'-cyclohexenylmethylester, ermittelt durch Bestimmung der Doppelbindung, und zu 0.30/0 aus sauren Verunreinigungen, berechnet als Essigsäure.
- Die Ausbeute betrug 89,80/0 an Diepoxyd.
- Durch Destillation einer Probe des rohen Diep oxyds unter vermindertem Druck wurde ein gereinigtes Produkt erhalten. Es war eine farblose, süß riechende Flüssigkeit mit folgenden Eigenschaften Kp.760 = 3500; Kp.3 = I85 bis 1860; = = I,4880.
- Beispiel 4 3, 4-Epoxy-(3 und bzw. oder 4)-mefflylcyclohexancarbonsäure-3', 4'-epoxy-(3' und bzw. oder ')-methylcycl ohexylmethylester Das Diels-Alder-Addukt aus Isopren und Acrolein wurde einer Tishchenkokondensation, wie sie im Beispiel I beschrieben ist, unterworfen. Nach der Destillation unter vermindertem Druck wurde mit guter Ausbeute der (3 und bzw. oder 4 -Methyl-3-cyclohexencarbonsäure- (3' und bzw. oder 4") -metbyl-3'-cyclohexenylmethylester als farblose Flüssigkeit, die bei I60 bis I640 bei einem Druck von 3 mm Hg siedete, erhalten. Zu 0,371 nIol dieses Gemisches der isomeren Ester wurde eine 25%ige Peressigsäurelösung in Aceton (I,II Mol) innerhalb von It/:s Stunden bei 400 zugegeben. Nach weiteren 2 Stunden wurde das Reaktionsgemisch zu 500 ccm Äthylbenzol zur Entfernung der Essigsäure zugegeben und destilliert. Das Produkt war ein Gemisch der Isomeren. Es siedete bei Kp.3 = 187 bis 195° und hatte einen Brechungsindex nD30 = 1,4822 bis 1,4830 Die Reinheit des Produktes, bestimmt durch Ermittlung des Gehalts an Epoxygruppen gemäß der Pyridinhydrochloridmethode, betrug 95%.
- Beispiel 5 3, 4-Epoxy-2-methylcyclohexancarbonsäure-3', 4'-epoxy-2'-methylcyclohexylmethylester Das Diels-Alder-Addukt von Piperylen und Acrolein wurde einer Tishchenkokondensation, wie sie im Beispiel I beschrieben ist, unterworfen. Als Destillat unter vermindertem Druck wurde in guter Ausbeute der 2-Methyl-3 -cyclohexencarbonsäure-2'-methyl-3'-cyclohexenylmethylester erhalten, eine farblose Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von I46 bis I470 bei einem Druck von 3 mm Hg und einem Brechungsindex nD30 = 1,4906. Zu 0,387 Mol dieses Esters wurde innerhalb von 1,67 Stunden eine 250/oige Lösung von Peressigsäure in Aceton (I, I6 Mol) gegeben. Nach weiteren 2 Stunden wurde das Reaktionsgemisch zu 500 ccm Äthylbenzol zur Entfernung der Essigsäure gegeben; die flüchtigen Bestandteile wurden bei einer Blasentemperatur von 700 bei einem Druck von 3 mm Hg entfernt.
- Das Rückstandprodukt (Io8 g) bestand. zu 90°/o aus dem entsprechenden Diepoxyd. Das Rückstandprodukt wurde in einer kurzen Kolonne fraktioniert destilliert und ergab in 790/oiger Ausbeute den 3, 4- Epoxy - 2 -methylcyclohexancarbonsäure-3', 4'-epoxy-2'-methylcyclohexylmethylester als eine farblose Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von 183 bis 185° bei einem Druck von 2 mm Hg und einem Brechungsindex nD30 = 1,4927. Die Reinheit des Produktes betrug 99,50/0, bestimmt- durch die Pyridinhydrochloridmethode zur Ermittlung des Epoxydgehalts.
- Die überlegenen technischen Eigenschaften der erfindungsgemäß erhältlichen Produkte sind aus dem nachstehenden Versuchsbericht ersichtlich.
- Versuchsbericht Prüfung der Epoxyverbindung des Beispiels 3, b auf ihre Eignung als Stabilisierungsmittel von Vinylharzen gegen Lichteinwirkung im Vergleich zu epoxydiertem Sojaöl
VYNW = Produkt von hohem Molekulargewicht der Emulsionspolymerisation von Vinylchlorid (96 bis 980/o) und Vinylacetat.Stabilität gegen- Zusammensetzung in Teilen über Sonnenlicht in Stunden VYNW DOP - EpS Epoxy- CH 100 52,3 0 1,5 500 100 51,0 0 3,0 750 100 50,0 o 3,8 I 000 100 38,5 O 15,4 1 250 100 52,3 I,5 ° 250 100 50,0 3,8 O Soo 100 46,2 7,7 o 750 100 38,5 15,4 0 750 - DOP = Dioctylphthalat (Plastifizierungsmittel) .
- EpS = epoxydiertes Sojaöl.
- Epoxy-C H = 3,4 - Epoxy - 6 - methylcyclohexancarbonsäure-3', 4'-epoxy-6'-methylcyclohexylmethylester.
- Epoxydiertes Sojaöl schwitzt aus dem Harz bei Einwirkung des Sonnenlichtes aus, während die Epoxyverbindung gemäß Beispiel 3, b dies nicht tut.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von substituierten 3, 4-Epoxycyclohexancarbonsäure-3', 4'-epoxycyclohexylmethylestern der allgemeinen Formel: in der R,, R2, R3, R4, R5 und R6 Wasserstoff oder ein Alkylrest sind, dadurch gekennzeichnet, daß man substituierte Cyclohexencarbonsäurecyclohexenylmethylester der allgemeinen Formel: in bekannter Weise mittels Percarbonsäuren, insbesondere Peressigsäure oder mit Hilfe der Anlagerungsverbindungen von Acetaldehyd an Percarbonsäuren, insbesondere der Acetaldehyd-Monoperessigsäure-Anlagerungsverbindung, epoxydiert.In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. I78 627; USA.-Patentschriften Nr. 2 543 4I9, 2 485 I60, 2559 I77; J. prakt. Chem., Bd. I27, 1930, 5. I bis 15 und 92 bis I02; Modern Plastics, Bd. 32, I954, 5. I55 bis 157, I60, I6I, 240 bis 243.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US964595XA | 1953-08-13 | 1953-08-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE964595C true DE964595C (de) | 1957-05-23 |
Family
ID=22257430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEU2916A Expired DE964595C (de) | 1953-08-13 | 1954-08-10 | Verfahren zur Herstellung von substituierten 3,4-Epoxycyclohexancarbonsaeure-3,4'-epoxycyclohexylmethylestern |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE964595C (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1266302B (de) * | 1962-08-30 | 1968-04-18 | Celanese Corp | Verfahren zur Oxydation von organischen Verbindungen |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US2485160A (en) * | 1948-10-23 | 1949-10-18 | Rohm & Haas | Process for the epoxidation of esters of oleic and linoleic acids |
| US2543419A (en) * | 1949-05-11 | 1951-02-27 | Rohm & Haas | Polycyclic di-epoxy ethers |
| US2559177A (en) * | 1950-05-01 | 1951-07-03 | Gen Mills Inc | Plasticized polyvinyl resin compositions |
| AT178627B (de) * | 1949-10-18 | 1954-05-25 | Gen Electric | Verfahren zur Herstellung von neuen Methylolphenoläthern |
-
1954
- 1954-08-10 DE DEU2916A patent/DE964595C/de not_active Expired
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