DE2040094B2 - Verfahren zur Herstellung von Bis-maleinimiden - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Bis-maleinimidenInfo
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Description
CH-CO
CO-CH
/
NH-D-NH
NH-D-NH
(Hl)
CH-COOH
HOOC-CH
dargestellt werden, in der D einen zwei weitigen Rest
mit zumindest 2 Kohlenstoffatomen bedeutet, der aiiphatischer, cycloaliphatischer, aromatischer oder
heterocyclischer Art sein kann.
Insbesondere kann D einen linearen oder verzweigten Alkylenrest mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, einen
Phenylenrest, einen Cyclohexylenrest odei einen Rest der Formel
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bis^rialeininudui aus den entspiechesden
Maleinamidsäuren.
Es ist bekannt, daß Maleinamidsäuren, deren Molekül
eine GrupDe der Formel
CH-CO
NH- (I) -%α
Ii
CH-CO2H
aufweist, unter dem Einfluß von chemischen Mitteln eine cyclisierende Dehydratation unter Bildung des
entsprechenden Maleinimids erleiden können.
So wird in der USA.-Patentschrift 2 444 536 vorgeschlagen,
auf diesem Wege m-Phenylen-bis-maleinimid
unter Verwendung von Essigsäureanhydrid als Dehydratationsmittel unter Arbeiten in Anwesenheit
von Natriumacetat herzustellen.
Es ist auch bekannt (USA.-Patentschriften 3018 290 und 3 018 292), die cyclisierende Dehydratation von
Maleinamidsäuren mittels eines Carbonsäureanhydrids oder -Chlorids in Anwesenheit von zumindest
2 Mol tertiärem Amin je Mol Maleinamidsäure durchzuführen.
Schließlich ist es Tür o-e Herstellung von
N,N -m-Phenylen-bis-maleiih.nid bekannt (USA.-Patentschrift
3 127414), die entsprechende Bismaleinamidsäure mit Essigsäureanhydrid in Anwesenheit
von Natriumacetat in einem polaien organischen Lösungsmittel umzi^etzen.
Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von Bis-maleinimiden durch Umsetzung der entsprechenden
Bis-maleinamidsäuren mit einem niedermolekularen
Carbonsäureanhydrid in Anwesenheit eines tertiären Amins, eines Dialkylketons und eines Katalysators
gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Katalysator aus einem gegebenenfalls hydratisierten
Salz oder einer Komplexverbindung des zweiwertigen Nickels in einer Menge von 1 bis
10 mMol je Mol Bis-maleinamidsäure besteht und daß 0,2 bis 1 Mol tertiäres Amin je Mol Bis-maleinamidsäure
verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine sehr rasche Cyclodehydratation der Bis-maleinamidsäuren
und eine beträchtliche Einschränkung des
darstellen. Das Symbol D kann auch aus mehreren Phenylen- oder CycJohexylenresten bestehen, die
untereinander durch eine einfache Valenzbindung oder durch ein Atom "der eine inerte Gruppe, wie
beispielsweise —O—, —S—, eine Alkylengruppe
mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder eine Gruppe
— CO- — SO2 — — NR, —
-N = N- —CONH— —COO-
- P(O)R1 -
oder
worin R1 ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, einen Pfenylrest oder einen Cyclohexylrest bedeutet, verbunden sind.
Außerdem können die verschiedenen Phenylen- oder Cyclohexylenreste durch Methylgruppen substituiert
sein.
Als spezielle Beispiele für Bis-maleinamidsäuren (111)
kann man die folgenden nennen:
Ν,Ν'-Älhylen-bis-maleinamidsäure,
Ν,Ν'-Hexamethylen-bis-maleinamidsäure, Ν,Ν'-m-Phenylen-bis-maleinamidsäure,
Ν,Ν '-ρ- Phenylen-bis-maleinamidsäure,
KN'-i^'-Diphenylmethan-bis-maleinamidsaure,
Ν,Ν '^^'-Diphenyläther-bis-maleinamidsä ure.
KN'^^'-Dipheiiylsuifon-bis-maleinamidsaure,
KNM^'-Dicyclohexylmethan-bis-rnaleinamidsäure,
RN'^^'-Diphenylsulfid-bis-maleinamidsäure,
Ν,Ν'-m-Xylylen-bis-maleinamidsäure,
N,N'-4,4'-(l,l-Diphenylcyclohexan)-bis-maleinamidsäure,
N.N'-l^Cyclohexylen-bis-maleinamidsäure,
N.N'^o-Pyridin-bis-maleinamidsäure,
^NM^'-Diphenylen-bis-maleinamidsäure,
N, N '-6,6'- Bipy ridyl-bis-maleinamidsäure,
N.N'-l^-Naphthylen-bis-maleinamidsäure,
^N'^^'-Dicyclohexylpropan-bis-maleinamidsäure,
N.N'^^'-Benzophenon-bis-maleinamidsäure,
Ν,Ν '-4,4 '-Tripheny Iphosphinoxyd-
bis-maleinamidsäure,
N^M^'-Methyldiphenylamin-bis-maleinamidsäure,
N^M^'-Methyldiphenylamin-bis-maleinamidsäure,
N.N'-^^'-Azobenzol-bis-maleinamidsäure,
RN'^^'-Triphenylmethan-bis-maleinamidsäure,
N,N'-4,4'-Phenylbenzoat-bis-maleinamidsäure, N^'^^'-Benzanilid-bis-maleinamidsäure,
N,N'-4,4'-(l,l-Diphenylphthalan)-bis-maleinamidsäure.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Maleinamidsäuren können nach den zu
diesem Zweck bekannten Verfahren hergestellt werden. Man kann diesbezüglich beispielsweise auf
»Maleic Anhydride Derivatives« von L. A. Fielt
und W. H. Gardner verweisen.
Als niedermolekulares Carbonsäureanhydrid verwendet man vorteilhafterweise Essigsäureanhydrid
in einer Menge von zumindest 2 Mol je Mol Bismaleiiictmidsäure.
Im allgen.jinen verwendet man größere Mengen, die in der Größenordnung von 2,1
bis 3 Mol je Mol Bts-maleinamidsäure liegen.
Unter den geeigneten tertiären Aminen kanu ma.n
insbesondere Trialkylamine sowie die N,N-Dia!kylbenzylamine,
in denen die Alkylreste 1 bis 12 K ohlenstoffatome
haben, nennen. Triäthylamin und Ν,Ν-Dimethylbenzylamin werden vorteilhafterweise
verwendet. Die bevorzugten Mengen an tertiärem Amin liegen zwischen 0,3 und 1 Mol je Mol Maleinamidsäure.
Die Reaktion wird in einem unter den Arbeitsbedingungen
flüssigen Dialkylketon praktisch zwischen 0 und 1000C bei Atmosphärendruck durchgeführt,
wobei die Cyclodehydratationsreaktion vorteilhafterweise bei Temperaturen zwischen 50 und
8O0C vorgenommen wird.
Beispiele für verwendbare Dialkylketone sind Aceton und Methyläthylketon. Gewichtsmengen an Lösungsmittel,
die das 1- bis 4fache des Gewichts der eingesetzten Maleinamidsäure ausmachen, eignen sich
im allgemeinen gut.
Was die Katalysatoren anbetrifft, so kann man als Nickelsalze beispielsweise Nickelchlorid, -carbonat,
-acetat, -formiat, -nitrat, -phosphat, -sulfat und -stearat, gegebenenfalls in hydratisierter Form, sowie
die Komplexe des zweiwertigen Nickels verwenden. Bezüglich dieser letzteren kann man beispielsweise
auf Pascal, Nouveau traite de chimie minerale, Bd. 18, Masson et Cie., verweisen. Unter diesen
Komplexen kann man insbesondere die inneren Komplexe und die ionischen Tetra- und Hexakoordinationskomplexe
nennen.
Ir-. der Praxis setzt man zur Durchführung des
ertindungsgemäßen Verfahrens den Katalysator, das tertiäre Amin und das Anhydrid zu einem Gemisch
der Maleinamidsäure in dem gewählten Dialkylketon zu und läßt dann das Gemisch unter den
gewählten Temperaturbedingungen reagieren. Wenn in diesem Stadium das gewählte Dialkylketon zu
einer Lösung führt, kann das Maleinimid vorteilhafterweise durch Zugabe eines Nichtlösungsmittels,
wie beispielsweise Wasser, ausgefällt und dann nach üblichen Methoden isoliert werden. Das verwendete
Wasservolumen beträgt dann > orzugsweise das 0,5-bis 3fache des verwendeien Lo ungsmittelvolumens.
Eine besondere und vorteühai '.e Ausführungsweise
des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, die durch Umsetzung von Maleinsäureanhydrid mit einem
biprimären Diamin in einem ter obengenannten Dialkylketone erhaltenen Suspensionen der Maleinamidsäuren
direkt zu verwenden.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
In einem mit einem aufsteigenden Kühler ausgestalteten Kolben suspendiert man 39,4 g (0,1 Mol) Bis-maleinamidsäure
der Formel
CH-CO
CO —CH
CH - CO2H
in 98,8 g Aceton und sei,.t dann unter Rühren 0,2 g
(8 · IO~4 Mol) Nickelacctat - tetrahydrat, 5,84 g
(0,0577 Mol) Triäthylamin und 25,4 g Essigsäureanhydrid zu.
Man taucht dann den das Gemisch enthaltenden Kolben in ein Heizbad von 65"C. Nach 14 Minuten
erhält man eine klare Lösung, die man I Stunde so hält und dann auf 5 C abkühlt. Zu der abgekühlten
HO2C-CH
Lösung setzt man 125 g Wasser zu und filtriert die ausgefallene Festsubstanz ab. Dieser Niederschlag
wird mit Wasser und dann mit einer wäßrigen Natriumbicarbonatlösung gewaschen und schließlich mit
Wa„ser gespült. Nach Trocknen bei 6O0C unter 5 mm
Hg erhält man 31 g N,N'-4,4'-Diphenylmethan-bismaleinimid vom F. = 156"C. Die Ausbeute beträgt
87%, bezogen auf die eingesetzte Bis-maleinamidsäure.
Man arbeitet mit der im Beispiel 1 beschriebenen
Apparatur.
Zu einer Suspension von 98,5 g (0,25 Mol) Bismaleinamidsäure,
die mit der vom Beispiel 1 identisch ist, in 248 g Aceton, setzt man unter Rühren
0,45 g (17,5 · 10~4 Mol) Nickelacetylacetonat und
dann 15,3 g (0,151 Mol) Triäthylamin njid 63,5 g
Essigsäureanhydrid zu.
Man taucht den das Gemisch enthaltenden Kolben in ein bei 70° C gehaltenes Heizbad. Nach 15 Minuten
erhält man eine Lösung, die man wie im Beispiel 1 behandelt, wobei die Menge an zugesetztem Wasser
3!0g beträgt. Man erhält schließlich 77,5 g Ν,Ν' - 4,4' - Diphenylmethan - bis - maleinimid vom
F. = 1550C.
Die Ausbeute, bezogen auf eingesetzte Bis-maleinamidsäure,
beträgt 86,5%.
Die in diesem Beispiel verwendete Suspension der Bis-maleinamidsäure wurde direkt auf folgende Weise
erhalten:
ίο In eine aus 51,5 g Maleinsäureanhydrid und 144 g
Aceton hergestellte Lösung bringt man innerhalb von 30 Minuten unter Rühren eine Lösung von 49,5 g
4,4'-Diaminodiphenylmethan in 104 g Aceton ein und beläßt dann das Gemisch noch 30 Minuten unter
Rühren.
Man führt eine Reihe von Versuchen durch, die sich durch die Art des als Katalysator verwendeten
Nickelderivats unterscheiden. Jeder dieser Versuche wird im übrigen unter den im Beispiel 1 beschriebenen
Bedingungen durchgeführt, wobei die zu der abgekühlten Lösung zugesetzte Wassermenge jedoch
140 g statt 125 g beträgt.
In der nachfolgenden Tabelle sind die jeweiligen Ausführungsbedingungen für jeden Versuch sowie
die erhaltenen Ergebnisse angegeben.
Art des Katalysators | NiCl2 · 6 H2O | CH, CH3 \ |
CH-( | T t~*U | C* 1 | \ / Ni |
CH |
J Κ..
\ |
Gewicht des Katalysators |
Dauer des Erhitzens bis zur Auflösung |
Ausbeute an Bis-malcinimid |
Schmelzpunkt des Bis-malein- imids |
NiCO3 | C / |
H dl \ CH // |
/ \ 3 < |
/ \ CH3 CH3 |
(gl | (Minuten) | (%) | |||||
\/ Ni / \ 3 ( |
\ / \ ν CH = N O C |
Γ"1 i | 0,19 | 15 | 86,5 | 1560C | ||||||
S-C r\ fiT τ |
C6H5 C6H5 | (CH3CO2J2Ni · L· | 0,095 | 38 | 77,4 | 156° C | ||||||
\ | CH3 C-H2 C-H2 CH^ | |||||||||||
/ \ CH3 CH3 |
\ CH |
0,23 | 15 | 86,8 | 156 C | |||||||
/-1TT /~<
IT *~6"5 ^6H5 |
■-5.
/ |
|||||||||||
C /■ CH \ |
||||||||||||
■^ c | 0,22 | 24 | 84,7 | |||||||||
V- | ||||||||||||
) > \ / Ni |
156° C | |||||||||||
0,4 | 33 | 83,7 | ||||||||||
!55"C | ||||||||||||
0,12 | 15 | 89,4 | ||||||||||
156C |
Beispiel
Zu einer Suspension von 304 g Bis-maleinsäure der Formel
CH-CO
CH-CO2H
in 960 g Aceton setzt man unter Rühren 2 g Nickelacetat-tetrahydrat,
58,3 g Triäthylamin und dann 254 g Essigsäureanhydrid zu. Das Ganze wird auf
700C erhitzt. Nach 20 Minuten erhält man eine Lösung, die man 1 Stunde bei 58 bis 60" C hält und
dann auf 100C abkühlt. Das Gemisch wird anschließend,
wie im Beispiel 1 angegeben, behandelt, wobei die zu der Lösung zugesetzte Wassermenge 2400 g
beträgt. Man erhält schließlich 233,4 g N,N'-m-Phenylen-bis-maleinimid
vom F. — 2040C.
CO-CH
HO2C-CH
Die Ausbeute, bezogen auf die eingesetzte Bismaleinamidsäure, beträgt 87%.
Die Suspension der Bis-maleinamidsäure wurde direkt auf folgende Weise erhalten:
In eine aus 208 g Maleinsäureanhydrid und 800 ρ
Aceton hergestellte Lösung bringt man innerhalb von 45 Minuten unter Rühren eine Lösung von 108 g
m-Pheny!endiamin in 160 g Aceton ein und beläßt dann das Gemisch noch 1 Stunde unter Rühren.
Beispiel Zu einer Suspension von 42,2 g Bis-n.aleinsäure der Formel
CH - CO
NH
CH-CO2H
die direkt aus 20.6 g Maleinsäureanhydrid, 22.6 g 4,4'-Diaminodiphenylpi(vpan und 100 g Aceton erhalten
worden is«, setzt man unter Rühren 0,2 g Nickelacetat-tetrahydrat, 5,84 g Triäthylamin und 25,4 g
Essigsäureanhydrid zu. Nach 1 Sminütigem Erhitzen auf 60" C erhält man eine Lösung, die man 1 Stunde
bei dieser Temperatur hält und dann auf 15"C ab-
CO
-CH
NH
HO7C-CH
kühlt. Man fällt das Bis-imid durch Zugabe von
240 g Wasser aus und arbeitet dann wie im Beispiel 1 auf.
Man erhält schließlich 36,6 g N,N'-4,4'-Diphenylpropan-bis-maleinimid
vom F. = 221°C. Die Ausbeute, bezogen auf die eingesetzte Bis-maleinamidsäure,
beträgt 94%.
B e i s pi e ! 6 Man bringt eine Suspension von 258 g Bis-maleinamidsäure der Formel
CH — CO
CO —CH
NH CH2-CH2-NH
CH-CO2H HO2C-CH
in 1000 cm3 Aceton, die 2 g Nickelacetat-tetrahydrat enthalten, zum Rückfluß. Darauf fügt man 47.8 g
Triäthylamin und 300 g Essigsäureanhydrid zu. Nach 30 Minuten erhält man eine klare Lösung, die man
5 Stunden sieden läßt Nach dem Abkühlen auf 1O0C fügt man 4 1 Eiswasser zu und filtriert den ausgefällten
Feststoff. Der Feststoff wird 4mal mit
55 200 cm3 Eiswasser gewaschen, abgesaugt und 15 Stunden bei 60°C und 5 mm Hg getrocknet. Nach
Umkristallisation aus wäßrigem Alkohol (50/50] erhält man schließlich 98,6 g des Bis-maleinimido-1,2-äthans
vom F. = 191° C.
Die Ausbeute, bezogen auf die eingesetzte Bismaleinamidsäure, beträgt 45%.
409 518/43
Claims (1)
- 040Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Bis-maleinimiden durch Umsetzung de: entsprechenden Bis-maleinamidsäuren mit einem niedermolekularen Carbonsäureanhydrid in Anwesenheit eines tertiären Amins, eines Dialkylketons und eines Kataly sators, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator aus einem gegebenenfalls hydra- ίο tisierten Salz oder einer Komplex verbindung des zweiwertigen Nickels in einer Menge von ί bis 10 Millimol je Mol Bis-maleinamidsäure besteht und daß 0,2 bis 1 Mol tertiäres Amin je Mol Bismaleinamidsäure verwendet werden.Anteils der unerwünschten Nebenprodukte, die eine ernste Erschwerung für die spätere Reinigung der Bis-maleinimide darstellen.Die verwendbaren Bis-maleinamidsäuren kennen durch die allgemeine Formel
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