CH655092A5 - Verfahren zur herstellung von verzweigten polykationischen verbindungen. - Google Patents

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CH655092A5
CH655092A5 CH1746/82A CH174682A CH655092A5 CH 655092 A5 CH655092 A5 CH 655092A5 CH 1746/82 A CH1746/82 A CH 1746/82A CH 174682 A CH174682 A CH 174682A CH 655092 A5 CH655092 A5 CH 655092A5
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CH1746/82A
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John Bentham
Jacqueline Anne Coates
David Longley Connell
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Sandoz Ag
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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G33/00—Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils
    • C10G33/04—Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils with chemical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
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    • B01D17/047—Breaking emulsions with separation aids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07C275/00—Derivatives of urea, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Verbindungen, die eine Mehrzahl von quaternären Ammoniumgruppen enthalten.
Aus der DE-OS 1 795 392 sind bifunktionale Verbindungen der Formel (I) bekannt,
Z CH;
f1
■N if A®
-Y-
R2 AV
©
CHjj—Z
( I )
worin
Z CH2-CH-, CH2Cl-CHOH- oder CH2Br-CHOH-,
\/
O
R.! und R2 unabhängig voneinander Alkyl(Ci_5) oder Hydroxyalkyl(C2_5),
Y Alkylen(C2_«), 2-Hydroxy-l,3-propyIen, -CH2CH2NHCONHCH2CH2- oder -CH2CH2CH2NHCONHCH2CH2CH2-
Aeein Anion und x 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 7, wobei wenn X=2 oder grösser als 2 ist, die einzelnen Bedeutungen von Y unabhängig voneinander sind.
Entsprechend der DE-PS 1 795 392 werden die Verbindungen der Formel (I) dazu verwendet, vernetzte Polyamid-amine durch Umsetzung mit sekundären Amiden herzustellen.
In der DE-OS 3 111 386 wird die Umsetzung von Verbindungen der Formel (I), in welchen Z CH2Cl-CHOH- oder CH2Br-CHOH- bedeutet, mit mono- oder bifunktionalen Aminen beschrieben, wobei lineare Verbindungen erhalten werden, welche insbesondere als Flockulationsmittel und emulsionsberechende Mittel einsetzbar sind.
Es wurde nun gefunden, dass verzweigte Verbindungen herstellbar sind durch Reaktion von polyfunktionalen Aminen mit Verbindungen der Formel (I).
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von neuen verzweigten polykationischen Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Amin, welches mindestens drei reaktive Aminogruppen enthält, mit einer Verbindung der Formel (I) oder mit einem Umsetzungsprodukt der Verbindung der Formel (I) mit einem mono- oder bifunktionalen Amin, wobei dieses Umsetzungsprodukt mindestens noch eine Gruppe Z pro Molekül aufweist, oder mit einem
Gemisch solcher Verbindungen, umsetzt. Die Erfindung betrifft auch die derart hergestellten Verbindungen.
Erfindungsgemässe Verbindungen können durch eine 5 Mehrzahl von Reaktionen beginnend mit der Herstellung der «Kupplungskomponente» der Formel (I) erhalten werden. Gemäss der DE-PS 1 795 392 wird diese Kupplungskomponente durch Umsetzung eines spezifischen Überschusses an Epihalohydrin, vorzugsweise Epichlorhydrin, mit einem molo nofunktionalen sekundären Amin, z.B. Dimethylamin oder einem bifunktionalen tertiären Amin, z.B. Tetramethyläthy-lendiamin oder einem Gemisch solcher Verbindungen erhalten. Um die Kupplungskomponente mit Halogenendgruppen zu erhalten, sollte das Amin mindestens teilweise in Salzform 15 vorliegen; um Epoxyendgruppen zu erhalten ist das freie Amin einzusetzen.
Monofunktionale Amine sind solche, die eine einzige reaktionsfähige Aminogruppe pro Molekül aufweisen; diese kann primär, sekundär oder tertiär sein. Binfunktionale oder 20 polyfunktionale Amine sind analogerweise solche mit 2 oder mehr nicht quaternären Aminogruppen pro Molekül, welche mit Epoxydgruppen oder Halogen reagieren können.
Eine Kupplungskomponente mit 2 reaktiven Endgruppen, kann mit einem mono- oder polyfunktionalen Amin rea-25 gieren. Umsetzungen mit monofunktionalen tertiären Aminen ergeben endständige quaternäre Ammoniumgruppen die nicht weiter reagieren. Analogerweise ergeben Ammoniak oder monofunktionale primäre oder sekundäre Amine kationische Ammoniumsalzgruppen, die mit Halogen erst weiter 30 reagieren, wenn die entsprechende Amingruppe freigesetzt worden ist. Umsetzungen mit binfunktionalen Aminen können durch die Kontrolle der molaren Verhältnisse der Ausgangsmaterialien in solcher Weise kontrolliert werden, dass entweder freie Endgruppen entsprechend der Kupplungs-35 komponente oder freie Aminogruppen im Reaktionsprodukt erhalten werden. Bifunktionale Amine haben deshalb vor allem die Funktion, das Reaktionsprodukt durch Brückenbildung zu verlängern, obwohl es wie erwähnt auch eine Endgruppe bilden kann.
40
Ammoniak oder ein primäres oder sekundäres monofunktionales Amin kann auch mit mehr als nur einer Endgruppe einer Kupplungskomponente umgesetzt werden vorausgesetzt, dass nach der ersten Stufe der Umsetzung die 45 Aminogruppe wieder durch Neutralisation frei gesetzt wird. Auch ein polyfunktionales Amin kann zur Kettenverlängerung verwendet werden, wenn unter gegebenen Reaktionsbedingungen nur zwei Aminogruppen zur Reaktion befähigt sind.
50 Ein polyfunktionales Amin mit mindestens drei reaktiven Gruppen führt zu Kettenverzweigung des Reaktionsproduktes. Kettenverzweigung wird auch bei bifunktionalen Aminen erhalten, wenn eine Aminogruppe des bifunktionalen Amins zweimal mit einer Endgruppe der Kupplungskomponente 55 reagiert. Ammoniak oder ein monofunktionales primäres Amin vermag gar dreimal mit einer Kupplungskomponente zu reagieren. Die Anzahl der reaktiven Gruppen in einem Amin entspricht also der Anzahl der Kupplungskomponenten mit denen es in Reaktion treten kann.
60 Quervernetzte Produkte werden erhalten, wenn beide Enden der Kupplungskomponente mit polyfunktionalen Aminen umgesetzt werden. Vorzugsweise werden im Reaktionsprodukt Endgruppen durch Ammoniak oder monofunktionale Amine und Brückenglieder durch bifunktionale Amine 65 gebildet und Verzweigungen durch polyfunktionale Amine herbeigeführt.
Bevorzugte Verbindungen der vorliegenden Erfindung entsprechen der Formel
655 092
-Rh9ch-
11
oh
-ch-oh
-ch;
"B—)
—ch9ch-k ài oh
■V
(a® )
m
(il)
worm
Cp einen Rest (a)
-CH;
r
?1
fi
C ç
-ch2-
worin Ri, R2, Y und x die obige Bedeutung haben, B einen Rest der Formel (III)
D' zusammen mit den beiden eingezeichneten N-Atomen ein oder mehrere Ringsysteme bestehend aus 5- bis 7-Ring-gliedern, die gesättigt oder ungesättigt oder aromatisch sein io und weitere Stickstoffatome enthalten können,
R' und d die obige Bedeutung haben,' (a) p unabhängig voneinander 0 oder 1 und q 0 oder 1, wobei der Rest B im Falle p = q = o keine kationische Gruppen enthält,
i5 Z' unabhängig voneinander CH2-CH-, R8CH2-CHOH-
\ /
0
oder einen Rest der Formel (VII)
-k r
(iii)
20IK R-
*© ■ N-
ch,
R'
-ch-
oh
(VII)
r'
r'
25
R' unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl(Ci_2o), Alkenyl(C2_2o), Hydroxyalkyl(C2_6), Aralkyl oder einen Rest der Formel (IV)
-CH — CH-
2 l
■H
R5 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl, n eine ganze Zahl von 2 bis 150, vorzugsweise 2 bis 50, D Alkylen(C2_20), oder einen Rest der Formel (V)
Rg Brom oder Chlor,
R unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl(C,_20), Alkenyl(C2_20), Hydroxyalkyl(C2_6), Cycloalkyl(C3_g),
Phenyl, Aralkyl, Alkaryl oder einen Rest der Formel (IV), 30 oder zwei Reste R zusammen mit dem Stickstoffatom an das sie gebunden sind, einen gesättigten oder ungesättigten 5- bis 7gliedrigen Ring, welcher ein oder mehrere Sauerstoff- oder weitere Stickstoffatome enthalten kann und der gegebenen-(IV) falls Alkylsubstituenten in Positionen aufweist, die nicht be-35 nachbart zum quaternären Stickstoffatom sind, oder drei Reste R mit dem Stickstoffatom, an welches sie gebunden sind, einen polycyclischen Ring, welcher weitere Sauerstoff- oder Stickstoffatome enthalten kann, oder ein aromatisches Ringsystem, welches ein oder mehrere weitere Stickstoffatome ent-40 halten kann,
Z' im weiteren einen Rest der Formel (VIII)
-(ch,)
2 d
-nr;
rl
■(CH2)r
(v) 45
r'
ch,
R
I
R'
ch 0h
(VIII)
e 1 bis 5,
d und f unabhängig voneinander 2 bis 5,
R6 Wasserstoff, Alkyl(Ci_6), Hydroxyalkyl(C2.6), Haloal- 50 kyl(C|_6) oder einen Rest der Formel (b)
X einen Rest der Formel (IX) r'
— (CH )
2 g
R,
(CH2)h ~
(b)
n- KA'3-(ch 2^.
55
r'
r' '©
n-
I
r'
(IX)
g und h unabhängig voneinander 0,1,2 oder 3 R7 ein 5- bis 7gliedriges Ringsystem, welches ganz oder teilweise ungesättigt sein kann und welches carbocyclisch oder ein Sauerstoff- und/oder Stickstoff enthaltender Hetero-cyclus sein kann, oder 60
B im weiteren einen Rest der Formel (VI)
(RnP *■
t<CH2»d "
(VI)
worin jeweils R', e und f die obige Bedeutung haben, wobei für e - 1:
A' einen Rest der Formel (X) oder (XI)
—^CH2^d—N—
Rg—# (R')2-
(X).
-fcH2^r fp— R' -
(XI),
655 092
wobei die dritte Bindung eine zusätzliche Bindung des Restes X darstellt, R9 Alkylen(Ci_5), und für e > 1 : jedes A' unabhängig voneinander einen Rest der Formeln (X), (XI) oder (XII)
—fch^NR1 -
(XII)
wobei nicht alle A' einen Rest der Formel (XII) bedeuten, oder X einen Rest der Formel (XIII)
R'
1®-
R1
Q eine 3- bis 7-wertigen Kohlenwasserstoffrest, oder X einen 3fach- oder 4fach substituierten Rest von Hexa-methylentetramin
k 0 oder eine ganze Zahl von vorzugsweise 1 bis 10, vorzugsweise 0 oder ejne ganze Zahl von 1 bis 5, vorzugsweise Ooderl,
y eine ganze Zahl von 3 bis 7, vorzugsweise 3 oder 4 Ae ein Anion,
m eine ganze Zahl gleich der Anzahl der kationischen
Stellen im Molekül bedeuten.
Die molaren Verhältnisse der Reaktionskomponenten sind vorzugsweise so, dass man pro Mol des polyfunktionalen Amins mindestens 1 Mol der Verbindung der Formel (I) einsetzt, um eine genügende Verzweigung zu erhalten, wobei man verbleibende Endgruppen Z ggf. mit weiterem, vorzugsweise monofunktionalem Amin umsetzt. In diesem Sinne berechnet man die molaren Verhältnisse in bekannter Weise so, dass die gewünschte Verzweigung erhalten wird und Endgruppen Z ggf. anschliessend ausreagiert werden.
Es ist selbstverständlich, dass in jeder Verbindung gleich viele kationische und anionische Gruppen vorhanden sind, auch wenn das Anion wie z.B. im Rest A nicht ausdrücklich angegeben ist. Die Angabe des Anions ist in vielen Fällen der Einfachheit halber weggelassen. Alle Symbole, welche in einer Formel mehr als einmal erscheinen, haben in der Regel eine voneinander unabhängige Bedeutung, es sei denn, das Gegenteil sei bestimmt.
Im Rest Cp bedeuten R! und R2 vorzugsweise Methyl und x unabhängig voneinander Null oder 1, vorzugsweise 1 und y 2-Hydroxy-l,3-propylen.
B bedeutet vorzugsweise einen Rest der Formel (III), worin R' unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl und D vorzugsweise D", d.h. Alkylen(C2_]2), vorzugsweise -C2H4-, {CH2)-6 oder -fCH^ oder einen Rest der Formel (V), in welchem e = 1, d und f unabhängig voneinander vorzugsweise 2 oder 3 und Rg Wasserstoff bedeutet. Bedeutet B einen Rest der Formel VI, so bildet D' zusammen mit den beiden Stickstoffatomen vorzugsweise einen Piperazin-Ring, wobei p = 1, R' Wasserstoff, d=2 und q=0 oder 1 bedeutet.
Von den Resten der Formel (III) sind im weiteren solche bevorzugt, wo ein R' Alkyl(C8_20), vorzugsweise Alkyl(Cu_15) und die übrigen drei R' Wasserstoff bedeuten, und D die oben für D" angegebene Bedeutung hat.
5 Z' bedeutet vorzugsweise einen Rest der Formel (VII). Bevorzugt sind dabei Reste, worin sämtliche Substituenten R von Wasserstoff verschieden sind und vorzugsweise Alkyl (Ci-2o) oder Hydroxyalkyl(C2_6) bedeuten. Bevorzugte sind solche, in welchen entweder alle Substituenten R Hydroxyal-10 kyl(C2_4), insbesondere Hydroxyäthyl, oder ein R Alkyl (Q-ib), insbesondere Alkyl(Cio_14), und die beiden anderen R Alkyl(Ci_4), vorzugsweise Methyl, oder Hydroxyalkyl(C2^), vorzugsweise Hydroxyäthyl, bedeuten.
Z' bedeutet im weiteren vorzugsweise solche Reste der 15 Formel (VII), in welchen 1 oder 2 Substituenten R Wasserstoff und die übrigen R Alkyl(Ci_20), Hydroxyalkyl(C2_6) oder Benzyl bedeuten.Insbesondere sind Reste Z' bevorzugt, welche mindestens eine Alkyl (Cg_i8)-Gruppe aufweisen, wie z.B. Derivate von Kokosnuss- oder gehärtete Talgfettsäure-20 Aminen.
Jedes Molekül enthält gleich viel Anionäquivalente wie kationische Gruppen. Die Natur des Anions ist unkritisch, doch wird als Anion vorzugsweise immer dasjenige verwendet, welches als Folge der Reaktionsprodukte im Endprodukt 25 erscheint, bei der Umsetzung mit Epichlorhydrin also Cle. Das Anion kann aber mit an sich bekannten Methoden gegen ein anderes gewünschtes Anion auch teilweise ohne weiteres ausgetauscht werden.
Das Symbol Ae steht jeweils für ein Anionäquivalent, als 30 beispielsweise bei einem polyvalenten Anion S04ee, für '/2 S04ee
Bei den kationischen Gruppen ist zwischen quaternierten und protonierten kationischen Gruppen zu unterscheiden. Behandelt man eine protonierte kationische Gruppe mit Base, 35 so verwandelt sich diese in eine sekundäre oder tertiäre Amin-gruppe. Dies ergibt natürlich Unterschiede in der Säure/Base-Funktion und der Wasserlöslichkeit der Verbindung und liefert in Bezug auf die protonierten Verbindungen weitere reaktive Gruppen, die mit der Kupplungskomponente umgesetzt 40 werden können.
Erfmdungsgemäss können durch genaue Kontrolle der Ausgangsmaterialien, deren molarer Verhältnisse in jeder Verfahrensstufe, der Reaktionsbedingungen wie der Temperatur oder des pH-Wertes, die Endprodukte sehr gezielt her-45 gestellt werden.
Die Eigenschaften der Verbindungen der Formel (II) hängen vor allem von der Kettenlänge, deren Verzweigung und Vernetzung, der kationischen Gruppen und der Art der Substituenten ab. So ist es z.B. möglich, die Verbindung der For-50 mei (II) wasserunlöslich zu machen durch Einführung einer relativ grossen Zahl lipophiler Reste, während andererseits die Verbindung der Formel (II) bei kurzkettigen Substituenten in der Regel wasserlöslich sein wird. Natürlich können auch verschiedene Amine der Formeln (IX, X und XI), ent-55 sprechend den Eigenschaften, die das Endprodukt aufweisen soll, mit der Kupplungskomponente zur Reaktion gebracht werden.
Die Verbindungen der Formel (II) sind besonders wertvoll für den Einsatz als Flockulationsmittel oder als emul-60 sionsbrechende Mittel für Öl-in-Wasser- oder Wasser-in-Öl-Emulsionen.
Die Reaktionsbedingungen für die Herstellung der erfin-dungsgemässen Verbindungen hängen sowohl von dem gewünschten Endprodukt wie auch von den Eigenschaften der 65 Ausgangsmaterialien oder bei stufenweisem Aufbau von denen der Zwischenprodukte ab. Im Falle der Verwendung von reaktionsfreudigen Aminen ist die Umsetzung in der Regel exotherm, auch wenn die Kupplungskomponente in wässri
ger Lösung vorliegt. In diesem Falle wird man durch langsame Zugabe eines Reaktionspartners die Reaktion steuern können, wobei ev. durch zusätzliche Kühlung die Reaktion unter Kontrolle zu halten ist. Die Anfangstemperaturen liegen gewöhnlich zwischen 0 und 100 °C, vorzugsweise bei 20 bis 60 °C. Die obere Temperaturgrenze richtet sich weitgehend nach dem Siedepunkt des verwendeten Amins wie auch nach dem gewünschten Endprodukt. In gewissen Fällen mag die eine oder andere Reaktionskomponente oder auch beide in wässriger Lösung vorliegen oder in Anwesenheit von Wasser umgesetzt werden. In anderen Fällen wieder wird die Abwesenheit von Wasser von Vorteil oder notwendig sein. Man kann aber auch organische Lösungsmittel, vorzugsweise polare organische Lösungsmittel, für die Umsetzung verwenden.
Enthält die Kupplungskomponente Epoxiendgruppen, so reagieren diese mit tertiären Aminen nur in Gegenwart von Protonenspendern, wie z.B. protonierten tertiären Aminen. Die Reaktion führt man vorzugsweise in leicht saurem Medium aus oder in einem protonenspendenden Lösungsmittel. Vorzugsweise enthält die Kupplungskomponente Halogenendgruppen und die Reaktionsbedingungen sind schwach sauer bis neutral.
Amine mit geringer Reaktionsfähigkeit oder geringer Wasserlöslichkeit erfordern meist eine sorgfaltige Kontrolle des pH-Wertes während der Umsetzung. Ein polares Lösungsmittel ist gewöhnlich für eine gute Verteilung im Reaktionsmedium von Vorteil. Normalerweise wird es günstig sein, die Reaktionskomponenten bei Raumtemperatur zu mischen und durch Erhöhen der Temperatur die Reaktion in Gang zu setzen. Für reaktionsträge Amine wird die Reaktionstemperatur im allgemeinen höher sein als bei reaktionsfähigeren. Durch diese genannten Faktoren wird zusätzlich die Wahl des am besten geeigneten Lösungsmittels beein-flusst, dessen Siedepunkt mindestens so hoch sein soll wie die Reaktionstemperatur. Die Reaktionstemperatur liegt in der Regel zwischen 60 und 100 °C. Geeignete Lösungsmittel sind z.B. niedere Alkohole, wie z.B. Äthanol oder n- oder Isopro-panol, Glykole, wie Äthylenglykol oder deren Äther. Das Lösungsmittel kann, falls gewünscht, abdestilliert werden oder bei stufenweiser Umsetzung weiterhin in der Reaktionsmasse verbleiben oder u.U. eine Komponente des Endproduktes bilden. Die Kontrolle des Reaktionsverlaufes kann z.B. durch Messung des Verbrauchs des Amins oder der Kupplungskomponente erfolgen, wobei man an sich bekannte analytische Methoden verwendet.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Teile bedeuten Gewichtsteile und Grade Celsiusgrade.
Beispiel aj-c): Herstellung einer Kupplungskomponente.Beispiel a): Kupplungskomponente mit endständigem Halogen.
Zu einer Mischung von 3514 Teilen entionisiertem Wasser und 1131 Teilen einer 60%igen Dimethylaminlösung werden langsam 882 Teile 30%iger Salzsäure zugetropft, wobei die Temperatur bei 35-40° gehalten wird. Dem Gemisch werden nun unter Rühren 2093 Teile Epichlorhydrin langsam zugesetzt. Durch Kühlung wird die Temperatur bei 35-40° gehalten. Nach Beendigung der Zugabe wird die Mischung noch weitere 8 Stunden bei dieser Temperatur belassen und dann auf Raumtemperatur gekühlt. Man erhält ein 3:2 Additionsprodukt, das 2 Anion äquivalente Chlorid und 2 Mol ni-chtionogenes aktives Chlorid pro Mol Reaktionsprodukt enthält.
Beispiel b)
104,3 Teile 35%iger wässriger Salzsäure werden langsam zu 150 Teilen 60%igem wässrigem Dimethylamin unter Rühren und Kühlen zugesetzt, so dass die Temperatur nicht über 40° steigt. Abschliessend werden 277,5 Teile Epichlorhydrin
7 655 092
bei einer Temperatur von 35-40° langsam zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wird eine weitere Stunde bei 50° gerührt und über Nacht stehen gelassen.
s Beispiel c): Kupplungskomponente mit endständigen Epoxi-gruppen.
Zu 50 Teilen Tetramethyläthylendiamin werden 50 Teile Wasser unter Kühlung zugetropft. Abschliessend werden 79,8 Teile Epichlorhydrin mit solch einer Geschwindigkeit zuge-io setzt, dass die Reaktionstemperatur bei 35-40° gehalten wird. Nach der Zugabe von ca. 25% der Gesamtmenge von Epichlorhydrin, wird das Reaktionsgemisch viskos und trübe. Weitere 80 Teile Wasser werden zugesetzt, so dass das Reaktionsgemisch klar und verdünnt wird. Die Zugabe von Epi-i5 chlorhydrin wird nun über 2-3 Stunden bis zur Beendigung forgesetzt. Die Reaktionsmasse wird abschliessend für 2 Stunden auf 40° und für weitere 2 Stunden auf 60° erhitzt.
Beispiele 1-3, Verzweigungsreaktionen. 20 Beispiel 1
Zu dem Reaktionsgemisch erhalten in Beispiel a) werden bei einer Temperatur von 85° 103 Teile Diäthylendiamin während einer Dauer von 1 Stunde zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wird 18 Stunden lang bei 90° gehalten, bis die Analyse 25 einen Maximalgehalt an anionischem Chlorid und damit auch einen erhöhten Verzweigungsgrad aufzeigt.
Beispiel 2
Dem wässrigen Reaktionsgemisch erhalten gemäss Bei-30 spiel b) werden bei 70° während 30 Minuten 140 Teile einer 25%igen wässrigen Lösung von Hexamethylentetramin zugetropft. Anschliessend wird das Reaktionsgemisch während 2 Stunden auf 95° erwärmt und weitere 4 Stunden bei dieser Temperatur belassen, wobei der Gehalt an anionischem 35 Chlorid ein Maximum erreicht.
Beispiel 3
Zu 400 Teilen der wässrigen Lösung erhalten gemäss Beispiel a) werden bei 90° 25 Teile Tetraäthylenpentamin lang-40 sam zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wird solange bei 90° belassen, bis der Gehalt an anionischem Chlorid ein Maximum erreicht. Man erhält ein verzweigtes völlig ausreagiertes Produkt.
4S Beispiel 4
Das Produkt erhalten gemäss Beispiel 3 wird bei 90° mit 59 Teilen Triäthanolamin während 1 Stunde versetzt. Das Reaktionsgemisch wird bis zur Beendigung der Reaktion bei dieser Temperatur belassen. Die reaktiven Endgruppen des 50 Ausgangsproduktes sind nun vollständig mit Triäthanolamin umgesetzt.
Beispiel 5
Das Produkt erhalten in Beispiel 3 wird bei 30° gerührt 55 und mit 19,2 Teilen einer 35%igen wässrigen Ammoniaklösung während einer Stunde versetzt. Das Reaktionsgemisch wird eine weitere Stunde bei 50° gerührt, wobei die Reaktion dann beendet ist.
60 Beispiel 6
Zum Produkt aus Beispiel 3 werden unter Rühren bei 40° 14,8 Teile einer 60%igen wässrigen Dimethylamidlösung über einen Zeitraum von einer Stunde zugefügt. Das Gemisch wird während einer weiteren Stunde bei 60° gerührt, wobei die 65 Reaktion beendet ist.
Beispiel 7
Das Produkt aus Beispiel 3 wird bei 70° gerührt und mit
655 092
42,2 Teilen eines Dimethylalkylamingemisches während 30 Minuten versetzt. Dieses Amingemisch enthält Amine der Formel
RcN(CH3),
worin Rc Alkyl bedeutet mit der folgenden Zusammensetzung:
Alkyl C6 0,5 Teile; (C8): 0,8 Teile; (CI0): 7,0 Teile; (CI2): 50,0 Teile; (C14): 18,0 Teile; (CI6): 8,0 Teile; (CI8): 1,5 Teile.
8
Die Reaktion wird während einer weiteren Stunde während 70° gehalten, anschliessend auf 90° erwärmt und weiteren 4 Stunden gerührt. Ein klares Produkt wird erhalten. Die Produkte der Beispiele 1-7 können in Konzentrationen von 5 500-5000 ppm verwendet werden, um Öl in Wasseremulsionen, wie beispielsweise ölverschmutzte Abwässer oder Abfalle von fett- und ölhaltigen Kühl/Schmiermittel der Metallindustrie zu brechen.
10
C

Claims (10)

  1. 655 092
    PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von verzweigten polykatio-nischen Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Amin, welches mindestens drei reaktive Aminogruppen enthält, mit einer Verbindung der Formel (I) oder mit einem Umsetzungsprodukt der Verbindung der Formel (I) mit einem mono- oder bifunktionalen Amin, wobei dieses Umsetzungsprodukt mindestens noch eine Gruppe Z pro Molekül aufweist, oder mit mit einem Gemisch solcher Verbindungen der Formel (I) umsetzt, wobei diese Verbindungen der Formel z CH;
    Î1
    N
    ©
    r2 Ä
    L©
    r2 ä
    0
    entsprechen, worin
    Z CH2-CH-, -CHOH-CH2Cl oder -CHOH-CH2Br, \ /
    O
    CH—Z
    (I)
    R] und R2 unabhängig voneinander Alkyl (Q.s) oder Hydroxyalkyl (C25),
    Y Alkylen (C2 6), 2-Hydroxy-l,3-propylen, -CH2CH2NHCONHCH2CH2- oder 15 -CH2CH2CH2NHCONHCH2CH2CH2-,
    Ae ein Anion bedeutet, und x 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 7, wobei wen x=2 oder grösser als 2 ist, die einzelnen Bedeutungen von Y unabhängig voneinander sind, und wenn die Verbindung der Formel 20 (I) Epoxiendgruppen enthält, die Umsetzung mit tertiären Aminen in Gegenwart von Protonenspendern erfolgt. 2. Verbindungen der Formel (II)
    ■CHpCH— c- CH—CH5 ß——ch0CH c z '
    P « <£ k àt P
    oh oh oh
    (a0 )
    m (II)
    worin
    Cp einen Rest (a)
    30
    -ch;
    h b r ir r,
    L CJ
    "CH^-
    35
    (a)
    -ch — ch 0-
  2. 2 d
    -NR;
    •(ch,)
    ZJf
    (V)
    f
    -te-
    I
    r1
    f"
    e 1 bis 5,
    d und f unabhängig voneinander 2 bis 5,
    R6 Wasserstoff, Alkyl(Cj_6), Hydroxyalkyl(C2_4), Haloal-kyl(Ci_6) oder einen Rest der Formel (b)
    50
    -(CH )—
    (III) 2 g
    Pv.
    (cVh "
    (b)
    g und h unabhängig voneinander 0,1,2 oder 3 R7 ein 5- bis 7gliedriges Ringsystem, welches ganz oder ss teilweise ungesättigt sein kann und welches carbocyclisch worin R' unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl (Ci_20), oder ein Sauerstoff- und/oder Stickstoff enthaltender Hetero-Alkenyl (C2_20), Hydroxyalkyl (C^), Aralkyl oder einen Rest cyclus sein kann, oder B im weiteren einen Rest der Formel der Formel (IV) (VI)
    (R')
    ^ -
    ©-
    :r").
    %
    ■(CH,)
    Z'd r'
    11©
    (VI)
    2 i r5 _j h
    (IV)
    n
    R5 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl, n eine ganze Zahl von 2 bis 150, 40 D Alkylen(C2_2o) oder einen Rest der Formel (V)
    worin Rls R2, Y und x die im Patentanspruch 1 unter Formel (I) angegebene Bedeutung haben,
    B einen Rest der Formel (III)
    45
    "(ch,)
  3. 3. Verbindungen der Formel (II) nach Patentanspruch 2, worin R] und R2 Methyl, x Null oder 1 und Y 2-Hydroxy-l,3-propylen bedeuten.
    3
    655 092
    D' zusammen mit den beiden eingezeichneten N-Atomen ein oder mehrere Ringsysteme bestehend aus 5 bis 7 Ringgliedern, die gesättigt oder ungesättigt oder aromatisch sein und weitere Stickstoffatome enthalten können,
    R' und d die obige Bedeutung haben,
    p unabhängig voneinander 0 oder 1 und q 0 oder 1, wobei der Rest B im Falle p = q=0 keine kationischen Gruppen enthält,
    Z' unabhängig voneinander CH2-CH-, R8CH2-CHOH-
    \/
    O
    oder einen Rest der Formel (VII)
    ("CH 2"hj —NR ' (XII),
    wobei nicht alle A' einen Rest der Formel (XII) bedeuten, oder s X einen Rest der Formel (XIII) r'
    10,
    K\®
    r n—ch,
    r ^
    r'
    (XIII)
    ■ch —
    oh
    (VII)
    Rg Brom oder Chlor,
    R unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl(C]_20), Alkenyl (C2.20), Hydroxyalkyl(C2_6), Cycloalkyl(C3 8),
    Phenyl, Aralkyl, Alkaryl oder einen Rest der Formel (IV), oder zwei Reste R zusammen mit dem Stickstoffatom an das sie gebunden sind, einen gesättigten oder ungesättigten 5- bis 7gliedrigen Ring, welcher ein oder mehrere Sauerstoff- oder weitere Stickstoffatome enthalten kann und der gegebenenfalls Alkylsubstituenten in Positionen aufweist, die nicht benachbart zum quaternären Stickstoffatom sind, oder drei Reste R mit dem Stickstoffatom, an welches sie gebunden sind, einen polycyclischen Ring, welcher weitere Sauerstoff- oder Stickstoffatome enthalten kann, oder ein aromatisches Ringsystem, welches ein oder mehrere weitere Stickstoffatome enthalten kann,
    Z' im weiteren einen Rest der Formel (VIII)
    Q einen 3- bis 7wertigen Kohlenwasserstoffrest, oder X einen 3fach oder 4fach substituierten Rest von Hexa-methylentetramin
    20
    25
    ch;
    i ® "n -I
    ch„
    ch,
    ch^nvCH,
    r' r' n d iß-
    ch,
    r' r'
    X einen Rest der Formel (IX)
    ■ch— (VIII) oh r' r'
    '© '©
    -n [a'] —(ch2)f n -
    r' r'
    worin jeweils R', e und f die obige Bedeutung haben, wobei füre = 1: A' einen Rest der Formel (X) oder (XI)
    -4ch2 -ys— n —
    3o k 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 10,
    y eine ganze Zahl von 3 bis 7,
    Ae ein Anion,
    m eine ganze Zahl gleich der Anzahl der kationischen Stellen im Molekül 35 bedeuten.
  4. 4. Verbindungen der Formel (II) nach den Patentansprü-4o chen 2 und 3, worin B einen Rest der Formel (III), worin R'
    unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl oder D=D", d.h. Alkylen(C2_i2) oder einen Rest der Formel (V), in welchem e = 1, d und f unabhängig voneinander 2 oder 3 und R6 Wasserstoff bedeutet.
    45
  5. 5. Verbindungen der Formel (II) nach den Patentansprüchen 2 und 3, worin B einen Rest der Formel VI bedeutet, worin D' zusammen mit den beiden Stickstoffatomen einen Piperazin-Ring darstellt und p = 1, R' Wasserstoff, d=2 und q=0 oder 1 bedeutet.
    so
  6. 6. Verbindungen der Formel (II) nach den Patentansprüchen 2-5, wobei Z' einen Rest der Formel (VII) bedeutet, worin sätmliche Substituenten R von Wasserstoff verschieden sind und Alkyl(Ci_2o) oder Hydroxyalkyl(C2_.6) bedeuten.
  7. 7. Verbindungen der Formel (II) nach den Patentansprü-(x), 55 chen 2-6, worin X einen Rest der Formel
    (IX)
    rg—iß (r')2-
    60
    _4ch2 —rp r'
    I
    (xi),
    r'
    -ißL
    I
    r'
    r'
    -4CH2>d
    4ch2)-f —
    r'
    Jp—
    I
    r'
    wobei die dritte Bindung eine zusätzliche Bindung des Restes X darstellt,
    R9 Alkylen(C!_5), und füre > 1: jedes A' unabhängig voneinander einen Rest der Formeln (X), (XI) oder (XII)
    worin R' unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl(Cj_4) 65 oder -CH2-CH2OH, d und f unabhängig voneinander 2 oder 3 und e 1^4 bedeuten.
  8. 8. Verbindungen der Formel (II) nach Patentanspruch 7, worin X
    655 092
    <±>
    0
    ©
    -NH2-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-NH2-I
    bedeutet.
  9. 9. Verbindungen der Formel (II) nach den Patentansprüchen 2 bis 6, worin X tri- oder tetrasubstituiertes Hexamethy-lentetramin bedeutet.
  10. 10. Verwendung der Verbindungen der Formel (II) gemäss einem der Patentansprüche 2 bis 9 zum Brechen von Öl-in-Wasser- oder Wasser-in-Öl-Emulsionen durch Zugabe einer solchen Verbindung zu einer solchen Emulsion.
CH1746/82A 1981-04-02 1982-03-22 Verfahren zur herstellung von verzweigten polykationischen verbindungen. CH655092A5 (de)

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