DE2638824B2 - Verfahren zur Herstellung von Salzen aus Dicarbonsäuren und Diaminen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Salzen aus Dicarbonsäuren und DiaminenInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Salzen aus Alkandicarbonsäuren mit 4
bis 12 Kohlenstoffatomen und Alkandiaminen mit 3 bis 14 Kohlenstoffatomen durch Umsetzen von Alkandicarbonsäureestern mit Alkandiaminen.
Salze aus Dicarbonsäuren und Dianiinen, beispielsweise Hexamethylendiammoniumadipat werden in
großem Umfang zur Herstellung von Polyamiden verwendet Üblicherweise wird beispielsweise Hexamethylendiammoniumadipat durch Umsetzen von Adipinsäure mit Hexamethylendiamin in wäßriger Lösung
hergestellt Da bei der Herstellung von Adipinsäure über die Oxidation von Cyclohexan zu Cyclohexanol
erMiüche Mengen an nicht verwertbaren Abfallstoffen,
die der Entsorgung zugeführt werden müssen, anfallen, war man bestrebt, andere Wege zur Herstellung von
Dicarbonsäuren zu beschreiten. Über die Carbonylierung von Butadien in Gegenwart von Alkanolen ist es
möglich auf einfache Weise praktisch unter Vermeidung d':s Anfalles an nicht verwertbaren Abfallprodukten
Adipinsäurediester herzustellen. Auch auf elektrochemischem Wege sind Alkandicarbonsäureester ohne
Anfall von Abfallstoffen zugängig.
Es war nun die technische Aufgabe gestellt aus Alkandicarbonsäureester, ohne sie vorher in die freie
Säure zu überführen Salze von Dicarbonsäuren mit Alkandiaminen herzustellen.
Es ist zwar aus der DE-AS 12 03 466 bekannt, daß man Dicarbonsäureester mit Diaminen im stöchiometrischen Verhältnis in Gegenwart von Wasser bei einer
Temperatur von 120 bis 1600C umsetzt. Hierbei erhält man jedoch nicht die Salze aus Alkandicarbonsäuren
und Alkandiaminen, sondern Präpolymere.
Die gestellte Aufgabe wird gelöst in einem Verfahren zur Herstellung von Salzen von Alkandicarbonsäuren
mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen und Alkandiaminen mit 3 bis 14 Kohlenstoffatomen durch Umsetzung von C,-bis Ci-Alkanolestern entsprechender Alkandicarbonsäuren mit C3- bis Cu-Alkandiaminen in Gegenwart von
Wasser bei erhöhter Temperatur unter fortlaufender Entfernung der gebildeten Alkanole, wobei man die
Umsetzung von Anfang an in Gegenwart einer 5 bis 30 gew.-%igen wäßrigen Lösung des jeweils herzustellenden Salzes bei einer Temperatur von 40 bis 1200C
durchführt.
Das neue Verfahren hat den Vorteil, daß man direkt aus Alkandicarbonsäureestern zu den entsprechenden
Salzen mit Alkandiaminen gelangt, ohne vorher freie
Das Verfahren nach der Erfindung ist insofern überraschend, als entsprechend der DE-AS 12 03 466
davon auszugehen war, daß eine hydrolytische Spaltung
der Ester nur unter hohen Temperaturen über 1200C
mit brauchbarer Geschwindigkeit verläuft und auf jeden Fall nicht die entsprechenden Salze, sondern Präpolymere erhalten werden.
Als Ausgangsstoffe verwendet man Ester von Cr bis
Q-AIkanolen von Alkandicarbonsäuren mit 4 bis 12
Kohlenstoffatomen. Bevorzugt sind solche, die sich von a, ω-Alkandicarbonsäuren, insbesondere solche mit
gerader Kohlenstoffkette ableiten. Besonders bevorzugt sind Ester von Ci- bis Q-Alkanolen von
Alkandicarbonsäuren mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen. Insbesondere haben sich Methyl- und Äthylester,
bevorzugt Methylester von Alkandicarbonsäuren der genannten Kohlenstoffzahl bewährt Geeignet, Dicarbonsäureester sind beispielsweise Glutarsäuredimethyl-
ester, Adipinsäuredimethylester, Korksäurediäthylester,
Sebacinsäuredibutylester oder Dodecandisäuremethylester. Besonders technische Bedeutung haben Adipinsäuredimethylester und Sebacinsäuredimethylester erlangt
Als Diamine verwendet man Alkandiamine mit 3 bis 14 Kohlenstoffatomen. Bevorzugte Diamine sind ex.,
ω-Alkandiamine, insbesondere solche mit gerader
Kohlenstoffkette. Besonders bevorzugt verwendet man Alkandiamine mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen. Geeigne
te Amine sind beispielsweise Hexamethylendiamin,
Tetramethylendiamin oder Dodecanmethylendiamin. Besondere technische Bedeutung hat Hexamethylendiamin erlangt
Im Hinblick auf die Verwendung der hergestellten
Salze für die Herstellung von Polyamiden werden
Dicarbonsäureester und Diamine in stöchiometrischen Mengen eingesetzt
Die Umsetzung wird in Gegenwart von Wasser durchgeführt Vorteilhaft wendet man je Mol Dicarbon
säureester mindestens 10 Mol Wasser an. In der Regel
beträgt die Wassermenge 10 bis 50MoI je Mol
Dicarbonsäureester. Die Wassermenge richtet sich auch nach der Konzentration der herzustellenden Salzlösung,
da beispielsweise Hexamethylendiammoniumadipat als
50 bis 60 Gew.°/o-ige wäßrige Lösung ohne Isolierung
des Salzes weiterverarbeitet wird.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, daß man die Umsetzung von Anfang an in Gegenwart des
jeweils herzustellenden Salzes aus Aikandicarbonsäure
so und Alkandiamin durchführt. Man verfahrt so, daß die
Gesamtmenge des mitverwendeten Wassers 5 bis 30, insbesondere 10 bis 20 Gew.-% an dem jeweiligen Salz
enthält. Vorzugsweise hält man während der Umsetzung in der wäßrigen Lösung einen pH-Wert unter 10,
z. B. von 7 bis 9,5 ein. Der pH-Wert läßt sich durch die
Pufferwirkung über die Menge des jeweils mitverwendeten Salzes aus Aikandicarbonsäure und Alkandiamin
einstellen. Es versteht sich, daß der pH-Wert nach vollendeter Umsetzung dem Äquivalenzpunkt des
jeweiligen Salzes entsprechen soll, z. B. für Hexamethylendiammoniumadipat pH 7,7 bis 7,8 oder Hexamethylendiammoniumsebazal pH 7,6 bis 7,7.
Die Umsetzung wird bei einer Temperatur von 40 bis 1200C durchgeführt. Besonders vorteilhaft ist es, eine
Temperatur von 60 bis 100° C einzuhalten. Die bei der
Umsetzung entstehenden Alkanole werden fortlaufend aus dem Reaktionsgemisch entfernt, z. B. durch
Abdestillieren. In der Regel wird die Umsetzung bei
Atmosphärendruck durchgeführt, es ist jedoch auch möglich, verminderten oder erhöhten Druck anzuwenden.
Die aus dem Reaktionsgemisch abdestillierten Alkanole, z. B. Methanol, können wieder für die
Carbonylierung aus Butadien verwendet werden.
In der Regel dauert die Umsetzung 2 bis 5 Stunden.
Die nach dem Verfahren der Erfindung erhaltenen wäßrigen Lösungen von Salzen von Dicarbonsäure mit
Diaminen, mit beispielsweise einem Gehalt von 40 bis 60Gew.%, können ohne das Salz zu isolieren
weiterverwendet werden. Es ist aber auch möglich, aus dem erhaltenen Reaktionsgemisch die Salze von
Dicarbonsäuren mit den Diaminen zu isolieren, z. B. durch Eindampfen und Abkühlen.
Salze von Dicarbonsäuren mit Diaminen, die erfindungsgemäß
hergestellt werden, eignen sich zur Herstellung von Polyamiden.
Das Verfahren nach der Erfindung sei an folgenden Beispielen veranschaulicht Die in den Beispielen
angegebenen Teile sind Gewichtsteile. Sie verhalten sich zu den Raumteifen wie kg zu Liter.
Zu einer Lösung, die 157 Teile des Salzes aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure (AH-SaIz) in 275
Teilen Wasser enthält, werden 69,6 Teile Adipinsäuredimethylester zugegeben und dann auf etwa 95° C erhitzt
Innerhalb von 10 Minuten läßt man 46,4 Teile Hexamethylendiamin in 310 Teilen Wasser zulaufen.
Unter allmählicher Erhöhung der Temperatur auf 1000C wird fortlaufend das Methanol, in dem Maße wie
es entsteht aus dem Keaktionsgemisch abdestilliert. Es
werden innerhalb von 4 Stunden insgesamt 32 Teile Methanol erhalten und gleichzeitig fällt der pH-Wert
der Lösung auf 7,8. Durch potentiomei "sehe Titration
wird festgestellt, daß der gesamte in Lösung vorhandene Stickstoff in der Form eines Alkylammoniumiones
vorliegt, daß sich also Präpolymere mit der Säureamidstruktur nicht gebildet haben.
Aus der wäßrigen Lösung erhält man durch Einengen und Abkühlen Hexamethylendiammoniumadipat mit
einem Schmelzpunkt von 195° C.
Nach Verdünnen der Lösung mit Wasser kann diese erneut zur Herstellung von weiterem Salz verwendet
werden.
Zu einer Lösung, die 191 Teile des Salzes aus Hexamethylendiamin und Sebacinsäure in 467 Teilen
Wasser enthält, werden analog zum Beispiel 1 92 Teile Sebacinsäuredimethylester zugegeben. Unter Rühren
und Erwärmen auf 100° C läßt man 46,4 Teile Hexamethylendiamin in 310 Teilen Wasser innerhalb
1 Stunde zulaufen. Unter Abdestillieren des Methanols wird die Lösung etwa 5 Stunden bei 1000C gerührt,
wobei der pH-Wen auf 7,7 fällt. Durch Titration wird wieder gezeigt, daß der gesamte Stickstoff in Form des
Ammoniumsalzes vorliegt Freies Amin oder Präpolymere sind nicht vorhanden. Die Lösung ist bei
Raumtemperatur klar und farblos.
Wie in den vorhergehenden Beispielen wird das Salz aus Adipinsäure und 13-Diaminopropan hergestellt
Es werden 132 Teile Salz in 397 Teilen Wasser vorgelegt und dazu wieder 69,6 Teile Adipinsäuredimethylester
zugegeben. Man läßt bei 100°C innerhalb 1 Stunde 29,7 Teile Diaminopropan in 198 Teilen
Wasser zulaufen und rührt weitere 4 Stunden unter Abdestillieren des Methanols. Der pH-Wert der Lösung
fällt dabei auf 7,0, was beweist, daß kein freies Diamin aber auch keine Präpolymeren vorliegen. Die Lösung ist
klar und farblos.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von Salzen von Alkandicarbonsäuren mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen und Alkandiaminen mit 3 bis 14 Kohlenstoffatomen durch Umsetzung von C|- bis Gt-Alkanolestern
entsprechender Alkandicarbonsäuren mit Cr bis Ci4-Alkandiaminen in Gegenwart von Wasser bei
erhöhter Temperatur unter fortlaufender Entfernung der gebildeten Alkanole, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung von
Anfang an in Gegenwart einer 5 bis 30 gew.-%igen wäßrigen Lösung des jeweils herzustellenden Salzes
bei einer Temperatur von 40 bis 120° C durchführt
2. Verfahren nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß man einen pH-Wert unter 10 einhält.
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