DE10034154A1 - Multifunktionelle Kopplungsagenzien mit zyklischen Iminoester- und Iminoethergruppen, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung - Google Patents
Multifunktionelle Kopplungsagenzien mit zyklischen Iminoester- und Iminoethergruppen, Verfahren zu deren Herstellung und VerwendungInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Chemie und betrifft multifunktionelle Kopplungsagenzien, die beispielsweise zur Synthese von funktionalisierten Blockcopolymeren eingesetzt werden. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kopplungsagenzien anzugeben, die selektiv über Additionsreaktionen reagieren sowie eine oder mehrere zusätzliche, aktivierbare funktionelle Gruppen enthalten. DOLLAR A Die Aufgabe wird gelöst durch multifuktionelle Kopplungsagenzien mit zyklischen Iminoester- und Iminoethergruppen der allgemeinen Struktur nach Formel 1, DOLLAR F1 wobei X insbesondere eine oder mehrere zusätzliche, aktivierbare funktionelle Gruppen enthält. DOLLAR A Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Umsetzung von Carbonsäurechloriden mit Aminoterephthalsäure zu Zwischenprodukten, die weiter umgesetzt werden.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Chemie, insbesondere der
Polymerchemie und betrifft multifunktionelle Kopplungsagenzien mit zyklischen
Iminoester- und Iminoethergruppen, die beispielsweise zur Synthese von
funktionalisierten Blockcopolymeren und in Polymerblends eingesetzt werden und ein
Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung.
Bis-2-oxazoline und die strukturell ähnlichen Bis-2-oxazine werden als bifunktionelle
Kopplungsagenzien insbesondere für carboxylgruppenhaltige Polymere in der Literatur
und in zahlreichen Patentschriften beschrieben.
Als zyklische Iminoether können derartige Verbindungen über eine ringöffnende
Additionsreaktion mit Carboxylgruppen zu entsprechenden Esteramidstrukturen
reagieren. Darüber hinaus sind Additionsreaktionen mit weiteren protonenhaltigen
Nukleophilen wie Phenole und Thiole bekannt.
Hieraus ergeben sich vielfältige Möglichkeiten zum Aufbau und zur Modifizierung von
Polymeren. So kann beispielsweise das Molekulargewicht von
carboxylgruppenterminierten Polyestern durch den Einsatz von Bis-2-oxazolinen als
Kettenverlängerer erhöht werden (H. Inata, S. Matsumura, J Appl. Polym. Sci. 30, 3325
(1985); T. Loontjens, W. Belt, D. Stanssens, P. Weerts, Pol. Bull. 30, 13 (1993), Y.
Sano, J. Pol. Sci., Polym. Chem. Ed., 27, 2749 (1989); F. Böhme, D. Leistner, A. Baier,
Angew. Makromol. Chem., 224, 167 (1995)). Hierzu existiert eine Vielzahl an
Patentschriften, die den Einsatz von Bis-2-oxazolinen als Kettenverlängerer und
Stabilisatoren bei der reaktiven Verarbeitung von Polyestern beschreiben.
Bekannt sind weiterhin Polyadditionsreaktionen von Bis-2-oxazolinen mit Di- oder
Polycarbonsäuren, -phenolen und -thiolen zum Aufbau von Polymeren sowie die
Synthese von Blockcopolymeren durch Reaktion von carboxylgruppenterminierten
Oligomeren mit Bis-2-oxazolinen und Bis-2-oxazinen.
Bis-2-oxazinone bzw. Bis-2-oxazolone stellen als zyklische Iminoester ebenfalls
bifunktionelle Kopplungsagenzien dar, die mit Aminogruppen und aliphatischen
Hydroxylgruppen in einer ringöffnenden Additionsreaktion reagieren können. So werden
entsprechende Verbindungen beispielsweise als effektive Kettenverlängerer in
Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat, welche aliphatische
Hydroxylgruppen enthalten, beschrieben (H. Inata, S. Matsumura, J. Appl. Polym. Sci.,
32, 4581 (1986) und 34, 2609 (1987)). Weiterhin ist bekannt, daß Bis-2-oxazinone bzw.
Bis-2-oxazolone im Gemisch mit Bis-2-oxazolinen bzw. Bis-2-oxazinen als
Kettenverlängerer in Polyesterschmelzen eingesetzt werden können, wodurch durch
Reaktion sowohl der Hydroxyl- als auch der Carbonsäureendgruppen ein effektiver
Molmassenaufbau möglich ist (JP 59053529).
Des weiteren ist bekannt, daß zyklische Iminoester in Schmelze oder Lösung mit
Diaminen oder aminoterminierten Oligomeren zu entsprechenden Copolymeren
reagieren können (US 3,408,326; M. Acevedo, A. Fradet, J. Polym. Sci., Polym. Chem.,
31, 817 (1993) und 31, 1579, (1993)). Ebenfalls bekannt ist die Reaktion mit
hydroxyterminierten Oligomeren (M. Acevedo, A. Fradet, Polym. Prepr., Am. Chem.
Soc., Div. Polym. Chem., 34, 457 (1993)).
Darüber hinaus sind weitere bifunktionelle Kopplungsagenzien, die über eine
ringöffnende Additionsreaktion mit unterschiedlichen funktionellen Gruppen reagieren
können, beschrieben. An dieser Stelle seien als Beispiele Bislactamate (T. Loontjens, K.
Pauwels, F. Derks, M. Neilen, C. K. Sham, M. Serne, J. Appl. Polym. Sci., 65, 1813
(1997)) und Bisimidazoline (T. Fischer, H. Levebvre, A. Fradet; Macromol. Symp., 118,
79 (1997); ), Diepoxide und zyklische Dianhydride genannt.
Weiterhin ist eine Vielzahl an di- und polyfunktionellen Verbindungen, beispielsweise
Diisocyanate, bekannt, die als Kopplungsagenzien in unterschiedlichen
Polymersystemen eingesetzt werden.
Im Vergleich zu den weiter oben beschriebenen di- oder polyfunktionellen
Kopplungsagenzien, die jeweils nur einen Typ einer funktionellen Gruppe enthalten,
besitzen Kopplungsagenzien, die über Additionsreaktionen reagieren und verschiedene
funktionelle Gruppen unterschiedlicher Reaktivität im Molekül enthalten (L. Jakisch, H.
Komber, L. Häußler, F. Böhme, Macromol. Symp., 149, 237 (2000)), den Vorteil der
selektiven Kopplung von chemischen Verbindungen und Polymeren mit
unterschiedlichen funktionellen Gruppen.
Die in DE 198 12 409 C1 angegebenen Kopplungsagenzien enthalten zyklische
Iminoester- und Iminoethergruppen, wobei die Iminoestergruppen mit Aminogruppen
und aliphatischen Hydroxylgruppen und die Iminoethergruppen mit Carboxylgruppen
selektiv in Lösung und in Schmelze reagieren, wodurch z. B. bei der in-situ
Kompatibilisierung von Polymerblends mittels bifunktioneller Kopplungsagenzien
ausschließlich Kopplungsreaktionen zwischen den beiden Blendkomponenten in der
Phasengrenzfläche realisierbar sind und bei der Synthese von Block- und
Multiblockcopolymeren ein definierter Polymeraufbau ermöglicht wird.
Die Herstellung der in DE 198 12 409 C1 angegebenen Kopplungsagenzien erfolgt auf
Basis von di- oder trifunktionellen Carbonsäureesterchloriden.
Kopplungsagenzien mit zyklischen Iminoester- und Iminoethergruppen, die darüber
hinaus zusätzliche, aktivierbare funktionelle Gruppen enthalten, die für nachträgliche
chemische Reaktionen oder physikalische Wechselwirkungen zur Verfügung stehen,
sind bisher nicht bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kopplungsagenzien mit zwei funktionellen
Gruppen unterschiedlicher Reaktivität anzugeben, die selektiv über Additionsreaktionen
mit zwei weiteren, unterschiedlichen reaktiven Gruppen reagieren und selbst nicht
miteinander reagieren sowie eine oder mehrere zusätzliche, aktivierbare funktionelle
Gruppen enthalten, die für chemische Reaktionen oder physikalische
Wechselwirkungen zur Verfügung stehen.
Erfindungsgemäße Verbindungen sind multifunktionelle Kopplungsagenzien mit
zyklischen Iminoester- und Iminoethergruppen der allgemeinen Struktur nach Formel 1,
wobei X ein Aryl-, Aralkyl-, Aralkylen-, Alkyl- oder Alkylenrest mit 1 bis 42
Kohlenstoffatomen und 0 bis 12 Heteroatomen ist und eine oder mehrere zusätzliche,
aktivierbare funktionelle Gruppen enthält, die für chemische Reaktionen oder
physikalische Wechselwirkungen zur Verfügung stehen, Y eine -C(O)NH- oder -C(O)O-
Gruppe oder eine chemische Bindung darstellt, Z ein Aryl-, Aralkyl- oder Alkylrest oder
eine chemische Bindung und n gleich 2 oder 3 ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform stellt die Gruppierung Y-Z entsprechend der
allgemeinen Struktur nach Formel 1 eine chemische Bindung dar, woraus sich eine
allgemeine Struktur nach Formel 2 ergibt.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn entsprechend der allgemeinen Struktur nach Formel 1
Y eine -C(O)NH- Gruppe und Z ein 1,4-Phenylenrest und n gleich 2 ist, woraus sich
folgende allgemeine Struktur nach Formel 3 ergibt.
Besonders vorteilhafte Ausführungsformen stellen Verbindungen entsprechend der
allgemeinen Strukturen nach den Formeln 1-3 dar, in denen die zusätzlichen,
aktivierbaren funktionellen Gruppen von X eine chemisch oder physikalisch vernetzbare
Gruppe, eine polymerisierbare Gruppe, eine chromophore Gruppe, eine gegen
Oxidation oder Radikalbildung stabilisierende Gruppe, eine mit spektroskopischen
Methoden nachweisbare Gruppe, die als Marker dient, oder eine gegenüber Metallionen
komplexierende Gruppe sind.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen entsprechend Anspruch 1 werden
erfindungsgemäß mittels an sich bekannter Verfahrensschritte, die in neuer Art und
Weise miteinander kombiniert werden, hergestellt.
Dabei wird von Carbonsäurechloriden der allgemeinen Struktur nach Formel 4
ausgegangen, wobei X ein Aryl-, Aralkyl-, Aralkylen-, Alkyl- oder Alkylenrest mit 1 bis 42
Kohlenstoffatomen und 0 bis 12 Heteroatomen ist und eine oder mehrere zusätzliche,
aktivierbare funktionelle Gruppen enthält, die für chemische Reaktionen oder
physikalische Wechselwirkungen zur Verfügung stehen.
X-COCI 4
Im Gegensatz zu den nach dem Stand der Technik aus DE 198 12 409 C1 bekannten
Aminosäuren, wie z. B. Anthranilsäure wird Aminoterephthalsäure als weiterer
Synthesebaustein verwendet. Hieraus ergeben sich wesentliche Vorteile beim Einbau
der 2-Oxazolin- und 2-Oxazinongruppen. So entfallen die in DE 198 12 409 C1
beschriebenen partiellen Verseifungen der Estergruppen der als Ausgangsstoff
verwendeten Carbonsäurederivate. Zugleich ist es durch die nachfolgend beschriebene
neuartige Synthese möglich, durch den Einsatz von Carbonsäurechloriden, die
zusätzliche, aktivierbare funktionelle Gruppen enthalten, letztere in einfacher Art und
Weise in das Kopplermolekül einzubauen.
Die Synthese der erfindungsgemäßen Verbindungen erfolgt durch Umsetzung von
Verbindungen der allgemeinen Struktur nach Formel 4 mit Aminoterephthalsäure zu
Verbindungen der allgemeinen Struktur nach Formel 5 in einem inerten
Lösungsmittel in Gegenwart eines Säurefängers, vorzugsweise einem tertiären Amin,
bei Temperaturen von 0°C bis 150°C, vorzugsweise von 0°C bis 20°C, wobei X ein
Aryl-, Aralkyl-, Aralkylen-, Alkyl- oder Alkylenrest mit 1 bis 42 Kohlenstoffatomen und 0
bis 12 Heteroatomen ist und eine oder mehrere zusätzliche, aktivierbare funktionelle
Gruppen enthält, die für chemische Reaktionen oder physikalische Wechselwirkungen
zur Verfügung stehen (identisch mit X in Formel 4).
Als inerte Lösungsmittel können aromatische Kohlenwasserstoffe, Halogenalkane oder
dipolar, aprotische Lösungsmittel wie z. B. Dimethylacetamid Verwendung finden.
Vorzugsweise werden jedoch Ether, speziell Tetrahydrofuran verwendet.
Nach der Isolierung der Zwischenprodukte der allgemeinen Struktur nach Formel 5
durch z. B. Abdestillieren des Lösungsmittels und Auswaschen des entstandenen
Triethylammoniumchlorides mit Wasser werden diese nach der Trocknung durch
Umsetzung mit zugleich wasserentziehenden Chlorierungsagenzien bei Temperaturen
0°C bis 150°C, vorzugsweise in siedendem Thionylchlorid, in die Verbindungen
entsprechend der allgemeinen Struktur nach Formel 6 überführt,
wobei X wiederum identisch mit denen in Formel 4 ist, und nachfolgend mit
2-Aminoethanol oder 3-Aminopropanol in einem inerten Lösungsmittel unter Zusatz eines
Säurefängers, vorzugsweise einem tertiären Amin, bei Temperaturen von 0°C bis 150°C,
vorzugsweise bei 0°C bis 20°C umgesetzt.
Als inerte Lösungsmittel können aromatische Kohlenwasserstoffe, Halogenalkane oder
dipolar, aprotische Lösungsmittel wie z. B. Dimethylacetamid Verwendung finden.
Vorzugsweise werden jedoch Ether, speziell Tetrahydrofuran verwendet.
Anschließend erfolgt die Reaktion mit Thionylchlorid bei Temperaturen von 0°C bis 20°C
in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels, vorzugsweise Dichlormethan. Danach
wird mit einer Base, vorzugsweise wäßrige Natriumbicarbonatlösung oder ein tertiäres
Amin, behandelt. Es entsteht eine erfindungsgemäße Verbindung.
In einer zweiten Variante werden die Verbindungen entsprechend der allgemeinen
Struktur nach Formel 6 mit einem in 2-Stellung substituierten Oxazolin oder Oxazin,
welches im Substituenten eine Hydroxylgruppe oder eine primäre Aminogruppe enthält,
vorzugsweise mit 2(4-Aminophenyl)-1,3-oxazolin, in einem inerten Lösungsmittel unter
Zusatz eines Säurefängers, vorzugsweise einem tertiären Amin, bei Temperaturen von
0°C bis 150°C, vorzugsweise bei 0°C bis 20°C, umgesetzt.
Als inerte Lösungsmittel können wiederum aromatische Kohlenwasserstoffe,
Halogenalkane oder dipolar, aprotische Lösungsmittel wie z. B. Dimethylacetamid
Verwendung finden. Vorzugsweise werden jedoch Ether, speziell Tetrahydrofuran
verwendet. Es entsteht eine erfindungsgemäße Verbindung.
Die erfindungsgemäßen multifunktionellen Kopplungsagenzien mit zyklischen
Iminoester- und Iminoethergruppen zeichnen sich dadurch aus, daß ihre zyklischen
Iminoester- und Iminoethergruppen in Gegenwart nukleophiler Gruppen wie aliphatische
und aromatische Carboxyl- und Aminogruppen sowie aliphatische und phenolische
Hydroxylgruppen deutlich unterschiedliche Reaktivitäten aufweisen, wodurch eine
selektive Kopplung ermöglicht wird und die im Kopplermolekül enthaltenen zusätzlichen,
aktivierbaren funktionellen Gruppen für chemische Reaktionen oder physikalische
Wechselwirkungen zur Verfügung stehen.
Überraschenderweise erfolgen die Kopplungsreaktionen bezüglich Effektivität und
Selektivität in ähnlicher Art und Weise wie bei den Verbindungen, die in der
DE 198 12 409 C1 beschrieben sind, obwohl die zyklischen Iminoether- und Iminoestergruppen
strukturell anders angeordnet sind.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen können zur Kettenverlängerung, Verzweigung
oder Vernetzung, zur Bildung von Blockcopolymeren, Multiblockcopolymeren und zur
chemischen Kopplung in reaktiven Polymerblends und Composites verwendet werden,
wobei jeweils eine Komponente Carboxylgruppen und/oder phenolische Gruppen und
die andere Komponente Amino- und/oder aliphatische Hydroxylgruppen enthält. Zu dem
Vorteil, daß die Kopplungsreaktionen in derartigen Polymerblends und Composites
ausschließlich in der Grenzschicht beider Komponenten stattfinden und die innere
Struktur der einzelnen Komponenten (Molekulargewicht, chemische Struktur) nicht
beeinflußt wird, wird zugleich mit der Lokalisierung einer oder mehrerer zusätzlicher,
aktivierbarer funktioneller Gruppen, die für chemische Reaktionen oder physikalische
Wechselwirkungen zur Verfügung stehen, in der Grenzschicht eine Modifizierung oder
Markierung dieser ermöglicht.
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Verbindungen bei der Synthese von Block- und
Multiblockcopolymeren ermöglicht die Herstellung von entsprechend funktionalisierten
Polymeren, die damit ebenfalls einer Modifizierung zugänglich sind.
Im weiteren wird die Erfindung an den folgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Zu einer Lösung von 14,05 g Benzoylchlorid in 250 ml wasserfreiem Tetrahydrofuran
werden bei 0°C bis 10°C 18,10 g 2-Aminobenzoesäure zugegeben und anschließend
bei dieser Temperatur 10,10 g Triethylamin innerhalb von 30 min zugetropft. Danach
wird noch eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt und anschließend das
Lösungsmittel im Vakuum abdestilliert. Der feste Rückstand wird mit 200 ml Wasser
aufgenommen, abgesaugt und mit Wasser gewaschen. Das erhaltene Produkt wird in
150 ml Thionylchlorid 4 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Anschließend wird das
überschüssige Thionylchlorid vollständig im Vakuum abdestilliert und danach der
Rückstand in 300 ml wasserfreiem Tetrahydrofuran gelöst und bei 0°C bis 10°C mit
einer Mischung aus 6,10 g 2-Ethanolamin und 10,10 g Triethylamin innerhalb von 30
min versetzt. Anschließend wird eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt, der
entstandene Niederschlag abgesaugt und mit Tetrahydrofuran und Wasser gewaschen.
Nach dem Trocknen im Vakuum wird das Produkt in eine Lösung von 23,8 g
Thionylchlorid in 300 ml wasserfreiem Methylenchlorid bei -5°C bis 0°C suspendiert und
6 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Danach wird der Niederschlag abgesaugt, mit
Methylenchlorid gewaschen und im Vakuum getrocknet. Anschließend wird das
erhaltene Produkt in 300 ml einer wäßrigen Lösung von 8,40 g Natriumbicarbonat
suspendiert, 10 min gerührt, der Niederschlag abgesaugt und mit Wasser gewaschen.
Danach wird das Produkt mit 200 ml Aceton 10 Minuten unter Rückfluß erhitzt und
anschließend abgesaugt und im Vakuum getrocknet.
Man erhält 16,75 g 7-(1,3-Oxazolin-2-yl)-2-phenyl-benzo[d][1,3]oxazin-4-one mit einem
Schmelzpunkt von 221°C nach Umkristallisation in Ethanol.
Die Struktur wurde mittels 1H- und 13C-NMR-Spektroskopie überprüft.
Die Substanz reagiert mit äquimolaren Mengen Dodecylamin in siedendem Toluol oder
in Schmelze in einem Temperaturbereich von 100-220°C unter Öffnung des
Oxazinonrings und Erhalt der Oxazolingruppe.
Die Substanz reagiert mit äquimolaren Mengen Laurinsäure in Schmelze in einem
Temperaturbereich von 150-280°C unter Öffnung des Oxazolinrings und Erhalt der
Oxazinongruppe.
Die Zugabe von 7-(1,3-Oxazolin-2-yl)-2-phenyl-benzo[d][1,3]oxazin-4-one in eine
Schmelze von Polyamid 6, welches Amino- und Carbonsäuregruppen enthält, bewirkt
eine Erhöhung der Schmelzeviskosität durch Kopplung der Endgruppen und daraus
resultierenden höheren Molmassen.
Zu einer Lösung von 14,05 g Benzoylchlorid in 250 ml wasserfreiem Tetrahydrofuran
werden bei 0°C bis 10°C 18,10 g 2-Aminobenzoesäure zugegeben und anschließend
bei dieser Temperatur 10,10 g Triethylamin innerhalb von 30 min zugetropft. Danach
wird noch eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt und anschließend das
Lösungsmittel im Vakuum abdestilliert. Der feste Rückstand wird mit 200 ml Wasser
aufgenommen, abgesaugt und mit Wasser gewaschen. Das erhaltene Produkt wird in
150 ml Thionylchlorid 4 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Anschließend wird das
überschüssige Thionylchlorid vollständig im Vakuum abdestilliert und danach der
Rückstand in 300 ml wasserfreiem Tetrahydrofuran gelöst und bei 0°C bis 10°C mit
einer Mischung aus 16,20 g 2(4-Aminophenyl)-oxazolin und 10,10 g Triethylamin in 100 ml
wasserfreiem Tetrahydrofuran innerhalb von 30 min versetzt. Anschließend wird eine
Stunde bei Raumtemperatur gerührt, der entstandene Niederschlag abgesaugt und mit
Tetrahydrofuran und Wasser gewaschen. Danach wird das Produkt mit 200 ml Ethanol
10 Minuten unter Rückfluß erhitzt und anschließend abgesaugt und im Vakuum
getrocknet.
Man erhält 34,92 g 4-Oxo-2-phenyl-4H-benzo[d][1,3]oxazine-7-carboxylic acid [4-(1,3-oxazolin-2-yl)-phenyl]-amide.
Die Substanz besitzt keinen Schmelzpunkt.
Die Stuktur wurde mittels 1H- und 13C-NMR-Spektroskopie überprüft.
Die Zugabe von 4-Oxo-2-phenyl-4H-benzo[d][1,3]oxazine-7-carboxylic acid [4-(1,3-oxazolin-2-yl)-phenyl]-amide in eine Schmelze von Polyamid 6, welches Amino- und Carbonsäuregruppen enthält, bewirkt eine Erhöhung der Schmelzeviskosität durch Kopplung der Endgruppen und daraus resultierenden höheren Molmassen.
Man erhält 34,92 g 4-Oxo-2-phenyl-4H-benzo[d][1,3]oxazine-7-carboxylic acid [4-(1,3-oxazolin-2-yl)-phenyl]-amide.
Die Substanz besitzt keinen Schmelzpunkt.
Die Stuktur wurde mittels 1H- und 13C-NMR-Spektroskopie überprüft.
Die Zugabe von 4-Oxo-2-phenyl-4H-benzo[d][1,3]oxazine-7-carboxylic acid [4-(1,3-oxazolin-2-yl)-phenyl]-amide in eine Schmelze von Polyamid 6, welches Amino- und Carbonsäuregruppen enthält, bewirkt eine Erhöhung der Schmelzeviskosität durch Kopplung der Endgruppen und daraus resultierenden höheren Molmassen.
Zu einer Lösung von 19,65 g 4-Allyloxybenzoylchlorid in 250 ml wasserfreiem
Tetrahydrofuran werden bei 0°C bis 10°C 18,10 g 2-Aminobenzoesäure zugegeben und
anschließend bei dieser Temperatur 10,10 g Triethylamin innerhalb von 30 min
zugetropft. Danach wird noch eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt und
anschließend das Lösungsmittel im Vakuum abdestilliert. Der feste Rückstand wird mit
200 ml Wasser aufgenommen, abgesaugt und mit Wasser gewaschen. Das erhaltene
Produkt wird in 150 ml Thionylchlorid 6 Stunden bei einer Temperatur von 60°C
gerührt. Anschließend wird das überschüssige Thionylchlorid vollständig im Vakuum
abdestilliert und danach der Rückstand in 300 ml wasserfreiem Tetrahydrofuran gelöst
und bei 0°C bis 10°C mit einer Mischung aus 16,20 g 2(4-Aminophenyl)-oxazolin und
10,10 g Triethylamin in 100 ml wasserfreiem Tetrahydrofuran innerhalb von 30 min
versetzt. Anschließend wird eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt, der entstandene
Niederschlag abgesaugt und mit Tetrahydrofuran und Wasser gewaschen. Danach wird
das Produkt mit 200 ml Ethanol 10 Minuten unter Rückfluß erhitzt und anschließend
abgesaugt und im Vakuum getrocknet. Man erhält 32,45 g 2-(4-Allyloxy-phenyl)-4-oxo-
4H-benzo[d][1,3]oxazine-7-carboxylic acid [4-(1,3-oxazolin-2-yl)-phenyl]-amide.
Die Substanz besitzt keinen Schmelzpunkt.
Die Stuktur wurde mittels 1H- und 13C-NMR-Spektroskopie überprüft.
Die Substanz reagiert mit äquimolaren Mengen Dodecylamin in siedendem Toluol oder in Schmelze in einem Temperaturbereich von 100-220°C unter Öffnung des Oxazinonrings und Erhalt der Oxazolingruppe und der Allylgruppe.
Die Substanz reagiert mit äquimolaren Mengen Laurinsäure in Schmelze in einem Temperaturbereich von 150-220°C unter Öffnung des Oxazolinrings und Erhalt der Oxazinongruppe und der Allylgruppe.
Die Substanz reagiert mit jeweils äquimolaren Mengen Dodecylamin und Laurinsäure im Gemisch in Schmelze in einem Temperaturbereich von 150-220°C unter Öffnung des Oxazolin- und Oxazinonrings und unter Erhalt der Allylgruppe.
Die Substanz besitzt keinen Schmelzpunkt.
Die Stuktur wurde mittels 1H- und 13C-NMR-Spektroskopie überprüft.
Die Substanz reagiert mit äquimolaren Mengen Dodecylamin in siedendem Toluol oder in Schmelze in einem Temperaturbereich von 100-220°C unter Öffnung des Oxazinonrings und Erhalt der Oxazolingruppe und der Allylgruppe.
Die Substanz reagiert mit äquimolaren Mengen Laurinsäure in Schmelze in einem Temperaturbereich von 150-220°C unter Öffnung des Oxazolinrings und Erhalt der Oxazinongruppe und der Allylgruppe.
Die Substanz reagiert mit jeweils äquimolaren Mengen Dodecylamin und Laurinsäure im Gemisch in Schmelze in einem Temperaturbereich von 150-220°C unter Öffnung des Oxazolin- und Oxazinonrings und unter Erhalt der Allylgruppe.
Zu einer Lösung von 2,525 g 9-Anthracencarbonsäurechlorid in 25 ml wasserfreiem
Tetrahydrofuran werden bei 0°C bis 10°C 1,81 g 2-Aminobenzoesäure zugegeben und
anschließend bei dieser Temperatur 1,01 g Triethylamin in 5 ml wasserfreiem
Tetrahydrofuran zugetropft. Danach wird noch eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt
und anschließend das Lösungsmittel im Vakuum abdestilliert. Der feste Rückstand wird
mit 50 ml Wasser aufgenommen, abgesaugt und mit Wasser gewaschen. Das erhaltene
Produkt wird in 25 ml Thionylchlorid 6 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Anschließend
wird das überschüssige Thionylchlorid vollständig im Vakuum abdestilliert und danach
der Rückstand in 100 ml wasserfreiem Tetrahydrofuran gelöst und bei 0°C bis 10°C mit
einer Mischung aus 1,62 g 2(4-Aminophenyl)-oxazolin und 1,01 g Triethylamin in 20 ml
wasserfreiem Tetrahydrofuran innerhalb von 10 min versetzt. Anschließend wird eine
Stunde bei Raumtemperatur gerührt, der entstandene Niederschlag abgesaugt und mit
Tetrahydrofuran und Wasser gewaschen. Danach wird das Produkt mit 100 ml Ethanol
10 Minuten unter Rückfluß erhitzt und anschließend abgesaugt und im Vakuum
getrocknet.
Man erhält 3,73 g 2-Anthracen-9-yl-4-oxo-4H-benzo[d][1,3]oxazine-7-carboxylic acid [4- (1,3-oxazolin-2-yl)-phenyl]-amide. Die Substanz besitzt keinen Schmelzpunkt. Die Struktur wurde mittels 1H- und 13C-NMR-Spektroskopie überprüft.
Man erhält 3,73 g 2-Anthracen-9-yl-4-oxo-4H-benzo[d][1,3]oxazine-7-carboxylic acid [4- (1,3-oxazolin-2-yl)-phenyl]-amide. Die Substanz besitzt keinen Schmelzpunkt. Die Struktur wurde mittels 1H- und 13C-NMR-Spektroskopie überprüft.
Die Substanz reagiert mit äquimolaren Mengen Dodecylamin in Schmelze in einem
Temperaturbereich von 100-220°C unter Öffnung des Oxazinonrings und Erhalt der
Oxazolingruppe.
Die Substanz reagiert mit äquimolaren Mengen Laurinsäure in Schmelze in einem Temperaturbereich von 150-280°C unter Öffnung des Oxazolinrings und Erhalt der Oxazinongruppe.
Die Substanz ist als Fluoreszenzmarker geeignet.
2-Anthracen-9-yl-4-oxo-4H-benzo[d][1,3]oxazine-7-carboxylic acid[4-(1,3-oxazolin-2-yl)- phenyl]-amide zeigt in einer Dimethylformamidlösung im Fluoreszenzanregungsspektrum ein Maximum bei 385 nm und bei Anregung mit dieser Wellenlänge eine breite Emissionsbande mit einem Maximum bei 450 nm.
Das Umsetzungsprodukt von 2-Anthracen-9-yl-4-oxo-4H-benzo[d][1,3]oxazine-7- carboxylic acid [4-(1,3-oxazolin-2-yl)-phenyl]-amide mit Dodecylamin zeigt in einer Dimethylformamidlösung im Fluoreszenzanregungsspektrum ein Maximum bei 406 nm und bei Anregung mit dieser Wellenlänge eine breite Emissionsbande mit einem Maximum bei 450 nm.
Die Substanz reagiert mit äquimolaren Mengen Laurinsäure in Schmelze in einem Temperaturbereich von 150-280°C unter Öffnung des Oxazolinrings und Erhalt der Oxazinongruppe.
Die Substanz ist als Fluoreszenzmarker geeignet.
2-Anthracen-9-yl-4-oxo-4H-benzo[d][1,3]oxazine-7-carboxylic acid[4-(1,3-oxazolin-2-yl)- phenyl]-amide zeigt in einer Dimethylformamidlösung im Fluoreszenzanregungsspektrum ein Maximum bei 385 nm und bei Anregung mit dieser Wellenlänge eine breite Emissionsbande mit einem Maximum bei 450 nm.
Das Umsetzungsprodukt von 2-Anthracen-9-yl-4-oxo-4H-benzo[d][1,3]oxazine-7- carboxylic acid [4-(1,3-oxazolin-2-yl)-phenyl]-amide mit Dodecylamin zeigt in einer Dimethylformamidlösung im Fluoreszenzanregungsspektrum ein Maximum bei 406 nm und bei Anregung mit dieser Wellenlänge eine breite Emissionsbande mit einem Maximum bei 450 nm.
Claims (10)
1. Multifunktionelle Kopplungsagenzien mit zyklischen Iminoester- und
Iminoethergruppen der allgemeinen Struktur nach Formel 1,
wobei X ein Aryl-, Aralkyl-, Aralkylen-, Alkyl- oder Alkylenrest mit 1 bis 42 Kohlenstoffatomen und 0 bis 12 Heteroatomen ist und eine oder mehrere zusätzliche, aktivierbare funktionelle Gruppen enthält, die für chemische Reaktionen oder physikalische Wechselwirkungen zur Verfügung stehen, Y eine -C(O)NH- oder -C(O)O- Gruppe oder eine chemische Bindung darstellt, Z ein Aryl-, Aralkyl- oder Alkylrest oder eine chemische Bindung und n gleich 2 oder 3 ist.
wobei X ein Aryl-, Aralkyl-, Aralkylen-, Alkyl- oder Alkylenrest mit 1 bis 42 Kohlenstoffatomen und 0 bis 12 Heteroatomen ist und eine oder mehrere zusätzliche, aktivierbare funktionelle Gruppen enthält, die für chemische Reaktionen oder physikalische Wechselwirkungen zur Verfügung stehen, Y eine -C(O)NH- oder -C(O)O- Gruppe oder eine chemische Bindung darstellt, Z ein Aryl-, Aralkyl- oder Alkylrest oder eine chemische Bindung und n gleich 2 oder 3 ist.
2. Multifunktionelle Kopplungsagenzien mit zyklischen Iminoester- und
Iminoethergruppen nach Anspruch 1, bei denen Y-Z entsprechend der allgemeinen
Struktur nach Formel 1 eine chemische Bindung darstellt, entsprechend der
allgemeinen Struktur nach Formel 2
3. Multifunktionelle Kopplungsagenzien mit zyklischen Iminoester- und
Iminoethergruppen nach Anspruch 1, bei denen Y entsprechend der allgemeinen
Struktur nach Formel 1 eine -C(O)NH- Gruppe und Z entsprechend der allgemeinen
Struktur nach Formel 1 ein 1.4-Phenylenrest und n gleich 2 ist, entsprechend der
allgemeinen Struktur nach Formel 3
4. Multifunktionelle Kopplungsagenzien mit zyklischen Iminoester- und
Iminoethergruppen nach einem der Ansprüche 1-3, bei denen die zusätzlichen,
aktivierbaren funktionellen Gruppen von X entsprechend den allgemeinen Strukturen
nach den Formeln 1, 2 oder 3 eine chemisch oder physikalisch vernetzbare Gruppe,
eine polymerisierbare Gruppe, eine chromophore Gruppe, eine gegen Oxidation oder
Radikalbildung stabilisierende Gruppe, eine mit spektroskopischen Methoden
nachweisbare Gruppe, die als Marker dient, oder eine gegenüber Metallionen
komplexierende Gruppe sind.
5. Verfahren zur Herstellung von multifunktionellen Kopplungsagenzien mit zyklischen
Iminoester- und Iminoethergruppen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem durch
Umsetzung von Carbonsäurechloriden der allgemeinen Struktur nach Formel 4
X-COCl 4
mit Aminoterephthalsäure zu Verbindungen der allgemeinen Struktur nach Formel 5
in einem inerten Lösungsmittel in Gegenwart eines Säurefängers und bei Temperaturen von 0°C bis 150°C und anschließlicher Umsetzung mit zugleich wasserentziehenden Chlorierungsagenzien bei Temperaturen von 0°C bis 150°C Zwischenprodukte der allgemeinen Struktur nach Formel 6 hergestellt werden,
wobei X ein Aryl-, Aralkyl-, Aralkylen-, Alkyl- oder Alkylenrest mit 1 bis 42 Kohlenstoffatomen und 0 bis 12 Heteroatomen ist und eine oder mehrere zusätzliche, aktivierbare funktionelle Gruppen enthält, die für chemische Reaktionen oder physikalische Wechselwirkungen zur Verfügung stehen, und die hergestellten Zwischenprodukte mit 2-Ethanolamin oder 3-Propanolamin in einem inerten Lösungsmittel unter Zusatz eines Säurefängers bei Temperaturen 0°C bis 150°C, anschließender Reaktion mit wasserentziehenden Mitteln und nachträglicher Behandlung mit einer Base umgesetzt werden oder mit einem in 2-Stellung substituierten Oxazolin oder Oxazin, welches eine Hydroxylgruppe oder eine primäre Aminogruppe enthält, in einem inerten Lösungsmittel unter Zusatz eines Säurefängers bei Temperaturen von 0°C bis 150°C umgesetzt werden.
X-COCl 4
mit Aminoterephthalsäure zu Verbindungen der allgemeinen Struktur nach Formel 5
in einem inerten Lösungsmittel in Gegenwart eines Säurefängers und bei Temperaturen von 0°C bis 150°C und anschließlicher Umsetzung mit zugleich wasserentziehenden Chlorierungsagenzien bei Temperaturen von 0°C bis 150°C Zwischenprodukte der allgemeinen Struktur nach Formel 6 hergestellt werden,
wobei X ein Aryl-, Aralkyl-, Aralkylen-, Alkyl- oder Alkylenrest mit 1 bis 42 Kohlenstoffatomen und 0 bis 12 Heteroatomen ist und eine oder mehrere zusätzliche, aktivierbare funktionelle Gruppen enthält, die für chemische Reaktionen oder physikalische Wechselwirkungen zur Verfügung stehen, und die hergestellten Zwischenprodukte mit 2-Ethanolamin oder 3-Propanolamin in einem inerten Lösungsmittel unter Zusatz eines Säurefängers bei Temperaturen 0°C bis 150°C, anschließender Reaktion mit wasserentziehenden Mitteln und nachträglicher Behandlung mit einer Base umgesetzt werden oder mit einem in 2-Stellung substituierten Oxazolin oder Oxazin, welches eine Hydroxylgruppe oder eine primäre Aminogruppe enthält, in einem inerten Lösungsmittel unter Zusatz eines Säurefängers bei Temperaturen von 0°C bis 150°C umgesetzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem als Säurefänger ein tertiäres Amin eingesetzt
wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem zur Umsetzung der Verbindungen nach Formel
5 zu Verbindungen nach Formel 6 als wasserentziehendes Chlorierungsagens
siedendes Thionylchlorid eingesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem nach Umsetzung der Verbindungen nach
Formel 6 mit 2-Ethanolamin oder 3-Propanolamin als wasserentziehendes Mittel
Thionylchlorid in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels bei Temperaturen von 0°C
bis 20°C eingesetzt wird und zur nachträglichen Behandlung als Base eine wäßrige
Bicarbonatlösung oder ein tertiäres Amin eingesetzt wird.
9. Verwendung von multifunktionellen Kopplungsagenzien mit zyklischen Iminoester-
und Iminoethergruppen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Kopplungsagenzien für
Polymere, Oligomere und organische Verbindungen oder anorganische Stoffe mit
Carboxyl-, Phenol-, Thiophenol- sowie Amino- und aliphatische Hydroxylgruppen.
10. Verwendung nach Anspruch 9, bei dem die multifunktionellen Kopplungsagenzien
mit zyklischen Iminoester- und Iminoethergruppen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für
Kopplungsreaktionen in einem Temperaturbereich von 150°C bis 300°C in
Polymerschmelzen oder -lösungen zur Kettenverlängerung, Verzweigung oder
Vernetzung, zur Bildung von Blockcopolymeren, Multiblockcopolymeren oder
Pfropfcopolymeren, insbesondere zur chemischen Kopplung von Polymeren mit
unterschiedlichen funktionellen Gruppen, oder zur chemischen Anbindung von
organischen und anorganischen Stoffen und darüber hinaus über die in den
Kopplungsagenzien enthaltenen zusätzlichen, aktivierbaren funktionellen Gruppen, die
für chemische Reaktionen oder physikalische Wechselwirkungen zur Verfügung stehen,
für chemische Reaktionen oder physikalische Wechselwirkungen in den so
hergestellten Polymeren, Polymerblends und Composites eingesetzt werden.
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