DE1224491B - Verfahren zur Herstellung von makromolekularen Triazolverbindungen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von makromolekularen TriazolverbindungenInfo
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/08—Polyhydrazides; Polytriazoles; Polyaminotriazoles; Polyoxadiazoles
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
C08g
Deutsche Kl.: 39 c -15
Nummer: 1 224 491
Aktenzeichen: M 60107 IV d/39 c
Anmeldetag: 28. Februar 1964
Auslegetag: 8. September 1966
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von makromolekularen Triazolverbindungen
mit wiederkehrenden Einheiten der Formel
Verfahren zur Herstellung von makromolekularen
Triazolverbindungen
R2
R2
—R—C'
C—Ri-C
Ν—Ν
'C—
Ν—Ν
Anmelder:
Monsanto Company, St. Louis, Mo. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. H. v. Schumann,
Patent- und Rechtsanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 5
Patent- und Rechtsanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 5
in der R und Ri einen zweiwertigen aromatischen Rest und R2 einen Phenylrest darstellen.
Es ist bereits bekannt, ausgehend von Polymerisäten,
welche (-—CO —NH-NH-CO-) Einheiten
enthalten und durch Salzsäure hydrolysierbar sind, Polymerisate herzustellen, die Triazoleinheiten
aufweisen und widerstandsfähig gegen die abbauende Hydrolyse durch Salzsäure sind, wobei die Ausgangspolymerisate
mit organischen, eine primäre Aminogruppe enthaltenden Verbindungen, z. B. Anilin,
bei Temperaturen zwischen 150 und 3000C, gegebenenfalls
gelöst oder suspendiert in geeigneten Mitteln, wie Kresol, Xylenol, Wasser, zur Reaktion
gebracht werden.
Die derart gewonnenen Polymerisate sind mit dem Nachteil verhältnismäßig niedriger Schmelzpunkte
behaftet, die etwa um 1000C herum liegen und die
Polymerisate lediglich zur Verwendung in Lacken besonders geeignet machen. Demgegenüber werden
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hochmolekulare Triazolverbindungen erhalten, die bis zu Temperaturen
hinauf hitzebeständig sind, welche um Als Erfinder benannt:
Marvin Russell Lilyguist,
John Robert Holsten, Raleigh, N. C;
George Bergen Butler, Gainesville, Fla. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 24. April 1963 (275 196)
etwa 400° C höher liegen als die vorerwähnten Schmelzpunkte der bekannten Polymerisate.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise
Hydrazidpolymerisate mit wiederkehrenden Einheiten der Formel
O OO O "
Il Il Il Il
— R — C —NH-NH-C —Ri-C —NH-NHC-
in der R und Ri zweiwertige aromatische Reste dar- kondensation des Hydrazidpolymerisates durch Erstellen,
mit einem Überschuß von Anilin in Gegen- 50 hitzen des feingemahlenen Hydrazidpolymerisates
mit einem Überschuß von Anilin in Gegenwart von Polyphosphorsäure durchgeführt. Die Reaktion wird
wart eines wasserentziehenden Mittels bei erhöhten Temperaturen umsetzt. Vorzugsweise wird die Cyclo-609 659/399
durch folgende allgemeine Gleichung wiedergegeben:
O O O
Il ' Il Il Il
R-C C —Ri-C C
Ν—Ν Ν—Ν
HH H H
R2 2n-H2N —R2
Polyphosphor-} säure und Δ
R2
— R —C
C —Ri-C
Ν —Ν
Ν —Ν
+ 4n-H2O
Im allgemeinen werden Reaktionstemperaturen von 200 bis 3000C und Reaktionszeiten von 1 bis
6 Stunden für die obige Reaktion benötigt. Jedoch beeinflussen die spezifische Natur der Gruppen R
und Ri die optimale Temperatur sehr stark für jede gegebene Polymerzusammensetzüng. Außerdem werden
die Konzentrationsverhältnisse der verschiedenen Reaktionsteilnehmer weitgehend durch die Zusammensetzung,
das Molekulargewicht und die Löslichkeit des Hydrazidpolymerisates bestimmt. Weiterhin
wird das Molekulargewicht und die Löslichkeit des Polytriazole und folglich auch die daraus hergestellten
Fasern und Filme durch die Reaktionstemperatur und Reaktionszeit während der Cyclokondensation
beeinflußt. Höhere Temperaturen, z. B. als 3000C, und längere Reaktionszeiten als 6 Stunden scheinen
unerwünschte Nebenreaktionen zu fördern, wie z. B. Quervernetzung, welche die Löslichkeit des Triazolpolymeren
herabsetzt, und Transamidierung, welche Kettenverkürzung zur Folge hat, so daß sich Polymere
mit niedrigerem Molekulargewicht ergeben. Demgegenüber haben Temperaturen unterhalb 2000C
und Reaktionszeiten unterhalb einer Stunde unvollständige Lösung der Reaktionsteilnehmer und eine
niedrigere Umwandlung des Hydrazids in das Triazol zur Folge. Deshalb müssen die optimalen Reaktionsbedingungen im einzelnen für jede spezifische Polymerzusammensetzung
bestimmt werden.
Die erfindungsgemäß hergestellten hochmolekularen Triazolpolymeren sind Verbindungen, die hauptsächlich
aus regelmäßig wiederkehrenden Einheiten der folgenden allgemeinen Formel bestehen:
azol, Poly - 3,5 - [(1,3 - phenylen) (4,4' - biphenylen)]-4-phenyl-1,2,4-triazol.
Die hochmolekularen Hydrazidpolymeren, die bei der Herstellung der Triazolpolymeren gemäß der
Erfindung als Ausgangsprodukte verwendet werden, sind Verbindungen, die hauptsächlich aus regelmäßig
wiederkehrenden Struktureinheiten mit der allgemeinen Formel bestehen:
O O O O
— R —C C —Ri-C C-
Ν—Ν Ν—Ν
/Nn
R2
/Ns
—R—C'
C-Rx-C
N-N
C-
N-N
in der R und Ri zweiwertige aromatische Reste und R2 einen Phenylrest bedeutet.
Beispiele für Triazolpolymere, die gemäß der Erfindung hergestellt werden können, sind Poly-3,5-(l,3-l,4-phenylen)-4-phenyl-l,2,4-triazol,
Poly-3,5-(1,3 - phenylen) - 4 - phenyl -1,2,4 - triazol, Poly-3,5-(1,4
- phenylen) - 4 - phenyl -1,2,4 - triazol, Poly-3,5-[(1,3-phenylen)
2,6-naphthylen)]-4-phenyl-l,2,4-tri-
H H
H H
in der R und Ri die oben angegebene Bedeutung haben. Die Bildung des Hydrazidpolymeren wird
durchgeführt, indem man ein difunktionelles Hydrazid mit einer R- oder Ri-Gruppe mit einem difunktionellen
Säurechlorid, das ebenfalls eine R- oder Ri-Gruppe enthält, in einem geeigneten Lösungsmittel
zur Reaktion bringt. Bevorzugte Lösungsmittel für die Reaktion sind Amide, wie z. B. Hexamethylphosphoramid,
Dimethylformamid, Dimethylacetamid oder N-methylpyrrolidon. Die Herstellung des
Hydrazidpolymeren ist in der britischen Patentschrift 884 973 beschrieben. Beispiele für geeignete
Hydrazidpolymere, die bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Triazolpolymeren verwendet werden
können, sind Poly-(l,3-l,4-phenylen)-hydrazid, PoIy-(1,3 - phenylen) - hydrazid, Poly - [(1,3 - phenylen)
(2,6 - naphthylen)] - hydrazid, Poly - [(1,3 - phenylen) (4,4'-biphenylen)]-hydrazid.
Das Hydrazidpolymerisat wird erfindungsgemäß mit einem Überschuß an Anilin zur Reaktion gebracht,
um die gewünschten, hitzebeständigen Triazolpolymeren herzustellen. Vorzugsweise sollte das
Amin in einer Menge von 5 bis 20MoI pro Äquivalent der Hydrazideinheit in dem verwendeten Polymerisat
zugegen sein.
Die wasserentziehenden Mittel, die bei der Herstellung der Triazolpolymeren gemäß der Erfindung
verwendet werden, sollten Lösungsmittel sowohl für die Reaktionsteilnehmer als auch für die Endprodukte
sein. Polyphosphorsäure genügt sehr gut diesen Anforderungen, doch können auch andere Lösungsmittel
verwendet- werden. Wenn das wasserent-
ziehende Mittel kein Lösungsmittel für die Reaktionsteilnehmer
und Endprodukte ist, sollte man ein geeignetes Lösungsmittel dafür hinzufügen.
Aus den erfindungsgemäß hergestellten Triazolpolymeren können nach bekannten Gieß- und Spinnverfahren
Filme und Fasern hergestellt werden.
Obwohl besonders auf die Verwendung der Triazolpolymeren zur Herstellung von Fasern und
Filmen hingewiesen wurde, stellt dies nicht die einzige Verwendungsmöglichkeit der erfindungsgemaß
gewonnenen Polymerisate dar, aus denen vielmehr eine Menge Gegenstände unterschiedlicher
Form erzeugt werden können.
Während die erfindungsgemäß hergestellten hochmolekularen Verbindungen schon im Rohzustand
von beträchtlichem Wert sind, kann man durch die üblichen Reinigungsmethoden eine Verbesserung
erreichen, indem man Materialien mit niedrigem Schmelzpunkt und Molekulargewicht entfernt, wodurch
die Produkte für gewisse Anwendungen geeigneter werden. Zu den gebräuchlichen Verfahren
zählen z. B. die Lösungsmittelextraktion und die Molekulardestillation.
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Herstellung von Poly-(l,3-,l,4-phenylen)-hydrazid
200 ml wasserfreies, destilliertes Hexamethylphosphoramid und 19,4 g (0,1 Mol) reines, getrocknetes
Isophthalhydrazid werden in einen 500-ml-Dreihalskolben
gegeben, der gut getrocknet und mit trockenem Stickstoff gespült worden war. Es wurde gelöst
und die gerührte Lösung auf 2°C abgekühlt. Dann wurden 20,3 g (0,1 Mol) frisch destilliertes,
feingemahlenes Terephthaloylchlorid zu der Lösung hinzugefügt. Die Reaktionswärme brachte die Innentemperatur
auf ein Maximum von 210C, die mit
fortschreitender Reaktion auf etwa 5°C abfiel. Nach einer Stunde wurde die Lösung zu viskos
zum Rühren. Dann wurde die Lösung auf Zimmertemperatur, etwa 23° C, erwärmt, in Wasser gegossen
und in einem Waringmischer unter wiederholter Wasserspülung geschleudert. Nach einem letzten
Waschen mit Methanol wurde das Polymerisat im Vakuum getrocknet, wobei 32,6 g eines weißen, feingemahlenen
Produkts mit einer inherenten Viskosität von 1,514 erhalten wurden, gemessen in einer
0,5%igen Dimethylsulfoxydlösung. Das Infrarotabsorptionsspektrum wurde mit einem aus einer
lO°/oigen Dimethylsulfoxydlösung gegossenen Film bestimmt und enthielt eine Polyhydrazidstruktur.
Herstellung von Poly-3,5-(l,3-,l,4-phenylen>
4-phenyl-1,2,4-triazol
4-phenyl-1,2,4-triazol
55
7,2 g des oben hergestellten PoIy-(1,3-, 1,4-phenylen)-hydrazids
wurden zu einer Lösung von 28 g Anilin in 150 g Polyphosphorsäure bei 250°C hinzugefügt.
Die Temperatur wurde auf 260°C erhöht und 90 Minuten dabei gehalten. Die erhaltene dunkle
Lösung wurde in eine große Wassermenge gegossen, um das Triazolpolymerisat auszufällen. Das Polymerisat
wurde abfiltriert und nacheinander in heißer 5%iger Natriumhydroxydlösung, Wasser und Methanol
geschleudert und anschließend filtriert und getrocknet. Es wurden 9,5 g Triazolpolymerisat mit
einer inherenten Viskosität von 0,54 erhalten. Das Polymerisat wurde dann durch 1 stündiges Rückflußkochen
mit Diäthylenglycolmonoäthyläther extrahiert. Das zurückbleibende Polymerisat hatte eine
inherente Viskosität von 1,15 und war bis 53O0C beständig
ohne Gewichtsverlust.
Das Infrarotspektrum dieses Polymerisates stimmte mit denen von bekannten Modellsubstanzen überein,
wie l,4-Bis-[3,4-diphenyl-5-(l,2,4-triazolyl)]-benzol, l,3-Bis-[3,4-diphenyl-5-(l,2,4-triazolyl)]-benzol und
3,4,5-Triphenyl-1,2,4-triazol.
Darstellung von Poly-[(l,3-phenylen) (2,6-naphthylen)]-hydrazid
19,4 g (0,1 Mol) Isophthalhydrazid wurden in 200 ml trockenem, destilliertem Hexamethylphosphoramid
in einem trockenen 500-ml-Kolben aufgelöst, der mit trockenem Stickstoff gespült worden war.
Die Lösung wurde auf 2°C abgekühlt und 25,3 g rekristallisiertes, trockenes 2,6-Naphthalindicarbonsäurechlorid
zu der Lösung hinzugefügt. Nach der anfänglichen exothermen Reaktion wurde die Reaktionstemperatur
der Mischung 1 Stunde lang bei etwa 5°C gehalten. Die Lösung nahm an Viskosität bis zu einer festen Masse zu, und die Mischung wurde
auf 1050C erhitzt, um das Polymerisat in einen gießbaren
Zustand zu verwandeln. Das Polymerisat wurde wie im Beispiel 1 isoliert. Nach gründlichem Waschen
und Trocknen des Polymerisates fand man eine inherente Viskosität von 0,958, bestimmt in einer
0,5%igen Lösung in Dimethylsulfoxyd. Das Infrarotabsorptionsspektrum wurde mit einem aus einer
10%igen Lösung in Dimethylsulfoxyd gegossenen Film bestimmt und stimmte mit der Polyhydrazidstruktur
überein.
Darstellung von Poly-3,5-[(l,3-phenylen)(2,6-naphthalin)]-4-phenyl-l
,2,4-triazol
Wie im Beispiel 1 wurden 7,2 g des oben hergestellten Polyhydrazide, 27,6 g Anilin und 150 g Polyphosphorsäure
auf 2500C 30 Minuten lang erhitzt und anschließend eine weitere Stunde auf 2750C.
Für das erhaltene Triazolpolymerisat fand man eine inherente Viskosität von 0,704 in Ameisensäure. Das
Infrarotabsorptionsspektrum dieses Polymerisates stimmte mit dem überein, das man für die bekannten
Modellverbindungen im Beispiel 1 erhalten hatte. Dieses Polymerisat war gegen Gewichtsverlust bis zu
5000C beständig.
Darstellung von PoIy-[1,3-phenylen)(4,4'-diphenylen)]-hydrazid
9,7 g (0,05 Mol) Isophthalhydrazid wurden in 100 ml trockenem, destilliertem Hexamethylphosphoramid
aufgelöst und auf O0C abgekühlt. 13,95 g (0,05 Mol) 4,4'-Dibenzoylchlorid wurden zu der
Reaktionsmischung in drei Portionen über einen Zeitraum von 30 Minuten zugegeben. Man hielt die
Temperatur weitere 90 Minuten bei etwa 100C und ließ dann die Mischung auf Raumtemperatur, etwa
230C, sich erwärmen. Die Reaktion wurde etwa
4 Stunden bei Raumtemperatur weitergeführt. Die Viskosität der Lösung stieg langsam zu einem sehr
dicken Sirup an. Das Polymerisat wurde nach dem Verfahren von Beispiel 1 isoliert, und man fand eine
inherente Viskosität von 0,888, gemessen in einer
0,5%igen Lösung des Polymerisates in Dimethylsulfoxyd.
Das Infrarotabsorptionsspektrum wurde mit einem aus einer 10%igen Lösung in Dimethylsulfoxyd
gegossenen Film bestimmt und stimmte mit der Polyhydrazidstruktur überein.
Darstellung von Poly-3,5-[(l,3-phenylen)(4,4'-diphenylen)]-4-phenyl-l,2,4-triazol
Dem Verfahren von Beispiel 1 folgend wurden 8,8 g des oben hergestellten Hydrazidpolymerisates,
23,25 g Anilin und 150 g Polyphosphorsäure 11^ Stun-
R2
IO den auf 250 bis 260° C erhitzt. Das Polytriazol wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben, isoliert. Das Infrarotabsorptionsspektrum
dieses Polymerisates stimmte mit dem überein, das man aus bekannten Modellverbindungen,
wie im Beispiel 1 beschrieben, erhalten hatte. Dieses Polymerisat zeigte einen 3,l%igen Gewichtsverlust
bei 400° C und einen 10,9%igen Gewichtsverlust bei 500° C.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von makromolekularen Triazolverbindungen mit wiederkehrenden
Einheiten der Formel
R2
-R-C
C Ri C
Ν —N
C —
Ν —N
in der R und Ri einen zweiwertigen aromatischen Rest und R2 einen Phenylrest bedeuten, dadurch gekennzeichnet, daß man in
- R
O
Il Il
■C —NH- NH-C-
in der R und Ri zweiwertige aromatische Reste bedeuten, mit einem Überschuß von Anilin in
Gegenwart eines wasserentziehenden Mittels bei erhöhten Temperaturen umsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gean
sich bekannter Weise Hydrazidpolymerisate mit wiederkehrenden Einheiten der Formel
O O ' "
Il Il
■ Ri — C — NH — NHC —
kennzeichnet, daß man Polyphosphorsäure als wasserentziehendes Mittel einsetzt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 512 633.
USA.-Patentschrift Nr. 2 512 633.
609 659/399 S. 66 ® Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US27519663A | 1963-04-24 | 1963-04-24 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1224491B true DE1224491B (de) | 1966-09-08 |
Family
ID=23051268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2512633A (en) * | 1948-03-12 | 1950-06-27 | Celanese Corp | Modified hydrazide polymers |
-
1964
- 1964-02-24 GB GB766664A patent/GB1049503A/en not_active Expired
- 1964-02-28 DE DEM60107A patent/DE1224491B/de active Pending
- 1964-03-17 LU LU45679D patent/LU45679A1/xx unknown
- 1964-03-19 CH CH358164A patent/CH429176A/fr unknown
- 1964-03-27 FR FR969067A patent/FR1398146A/fr not_active Expired
- 1964-03-31 SE SE392564A patent/SE310264B/xx unknown
- 1964-03-31 NL NL6403424A patent/NL6403424A/xx unknown
- 1964-03-31 BE BE645926A patent/BE645926A/xx unknown
- 1964-03-31 NO NO15261964A patent/NO115036B/no unknown
- 1964-04-23 DK DK205664A patent/DK111432B/da unknown
Patent Citations (1)
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---|---|---|---|---|
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL6403424A (de) | 1964-10-26 |
NO115036B (de) | 1968-07-08 |
LU45679A1 (de) | 1964-09-17 |
FR1398146A (fr) | 1965-05-07 |
DK111432B (da) | 1968-08-19 |
BE645926A (de) | 1964-09-30 |
CH429176A (fr) | 1967-01-31 |
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