DE4415353A1 - Diols - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Diole der allgemeinen Formel IThe present invention relates to new diols of general Formula I.
in der die Variablen die folgende Bedeutung haben:
A eine unsubstituierte oder eine mit 1 oder 2 C₁- bis C₄-Alkyl
gruppen substituierte Tetramethylengruppe;
Z der Bis-yloxi-Rest einer Mono- oder Disaccharidgruppe oder
Zuckeralkoholgruppe, deren restliche Hydroxylgruppen als
Ether, Ester oder Acetale geschützt sind;
m einen Wert von 2 bis 150;
n einen Wert von 1 bis 150,
Diole der allgemeinen Formel IIin which the variables have the following meaning:
A is an unsubstituted or a tetramethylene group substituted with 1 or 2 C₁ to C₄ alkyl groups;
Z is the bis-yloxy residue of a mono- or disaccharide group or sugar alcohol group, the remaining hydroxyl groups of which are protected as ethers, esters or acetals;
m has a value from 2 to 150;
n has a value from 1 to 150,
Diols of the general formula II
in der die Variablen die folgende Bedeutung haben:
A eine unsubstituierte oder eine mit 1 oder 2 C₁- bis C₄-Alkyl
gruppen substituierte Tetramethylengruppe;
Z der Bis-yloxi-Rest einer Zuckeralkohol-, Mono- oder
Disaccharid-Gruppe, deren restliche Hydroxylgruppen als
Ether, Ester oder Acetale geschützt sind;
m einen Wert von 2 bis 150;
n einen Wert von 1 bis 150,
sowie Verfahren zur Herstellung dieser Diole.
in which the variables have the following meaning:
A is an unsubstituted or a tetramethylene group substituted with 1 or 2 C₁ to C₄ alkyl groups;
Z the bis-yloxy residue of a sugar alcohol, mono- or disaccharide group, the remaining hydroxyl groups of which are protected as ethers, esters or acetals;
m has a value from 2 to 150;
n has a value from 1 to 150,
and processes for the preparation of these diols.
Außerdem betrifft die Erfindung Polyurethane aus mehrwertigen Isocyanaten, mehrwertigen Alkoholen und gewünschtenfalls mehr wertigen Aminen, worin die Komponente des mehrwertigen Alkohols zu 5 bis 100 mol-% aus einem Diol I oder einem Diol II besteht.In addition, the invention relates to polyurethanes from polyvalent Isocyanates, polyhydric alcohols and, if desired, more valuable amines, which is the component of the polyhydric alcohol 5 to 100 mol% consists of a diol I or a diol II.
Des weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung der Poly urethane für die Herstellung von Formkörpern und Beschichtungen sowie diese Formkörper und mit den Polyurethanen beschichteten Gegenstände.The invention further relates to the use of the poly urethanes for the production of moldings and coatings as well as these moldings and coated with the polyurethanes Objects.
Es ist allgemein bekannt, daß Poly-Tetrahydrofurane als Diol bausteine für Polyurethane gut geeignet sind, da sie den Poly urethanen ein besonders günstiges Tieftemperaturverhalten ver leihen. Nachteilig ist indes die relativ hohe Viskosität der Poly-Tetrahydrofurane, die zu verfahrenstechnischen Schwierig keiten Anlaß gibt.It is generally known that poly-tetrahydrofurans as diol Building blocks for polyurethanes are well suited because they are the poly urethanes have a particularly favorable low-temperature behavior lend. A disadvantage, however, is the relatively high viscosity of the Poly-tetrahydrofurans that are difficult to process there is occasion.
In der WO-A 86 01 512 sind flüssige Monoglucoside aus Sacchariden oder Polysacchariden und Poly-Tetrahydrofuran beschrieben.In WO-A 86 01 512 there are liquid monoglucosides made from saccharides or polysaccharides and poly-tetrahydrofuran.
Diese bekannten Kohlenhydratderivate eignen sich zwar zur Her stellung von Polymeren wie insbesondere von Polyurethanen, ihre Verarbeitungseigenschaften lassen jedoch noch zu wünschen übrig.These known carbohydrate derivatives are indeed suitable for manufacturing position of polymers, in particular of polyurethanes, their However, processing properties still leave something to be desired.
Der vorliegenden Erfindung lagen daher allgemein neue Poly urethane mit verbesserten anwendungstechnischen Eigenschaften zugrunde.The present invention was therefore generally new poly urethanes with improved application properties underlying.
Speziell erstreckte sich die Aufgabe auf neue Diole auf Basis von Poly-Tetrahydrofuran als Polyurethanbausteinen, welche den Poly urethanen die gewünschten Eigenschaften verleihen.In particular, the task extended to new diols based on Poly-tetrahydrofuran as polyurethane building blocks, which the poly Give urethanes the desired properties.
Demgemäß wurden die eingangs definierten Diole I und II und ein Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen gefunden.Accordingly, the diols I and II and a defined at the outset Processes for the preparation of these compounds were found.
Ferner wurden Polyurethane aus mehrwertigen Isocyanaten, mehr wertigen Alkoholen und gewünschtenfalls mehrwertigen Aminen gefunden, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß die Komponente des mehrwertigen Alkohols zu 5 bis 100 mol-% aus einem Diol I besteht. Des weiteren wurde die Verwendung der Polyurethane für die Herstellung von Formkörpern und Beschichtungen sowie diese Formkörper und mit den Polyurethanen beschichtete Gegenstände gefunden. Furthermore, polyurethanes were made from polyvalent isocyanates, more valuable alcohols and, if desired, polyvalent amines found, which are characterized in that the component 5 to 100 mol% of the polyhydric alcohol from a diol I. consists. Furthermore, the use of the polyurethanes for the production of moldings and coatings as well as these Molded articles and objects coated with the polyurethanes found.
Die Variablen der erfindungsgemäßen Diole I und II haben folgende
Bedeutung:
A eine unsubstituierte oder eine mit 1 oder 2 C₁- bis
C₄-Alkylgruppen substituierte Tetramethylengruppe, z. B. die
GruppierungThe variables of the diols I and II according to the invention have the following meaning:
A is an unsubstituted or a tetramethylene group substituted by 1 or 2 C₁ to C₄ alkyl groups, e.g. B. the grouping
-CH₂-CH-(CH₃)-CH₂-CH₂-,-CH₂-CH- (CH₃) -CH₂-CH₂-,
vorzugsweise jedoch
die unsubstituierte Tetramethylengruppe;
Z der Bis-yloxi-Rest einer Zuckeralkohol-, Mono- oder
Disaccharid-Gruppe, deren restliche Hydroxylgruppen als
Ether, Ester oder Acetale geschützt sind, vorzugsweise
eine entsprechend derivatisierte Zuckeralkohol-Gruppe,
insbesondere die vom Zuckeralkohol Sorbit durch Veretherung
abgeleitete 1,4-Dioxa-3,6-bisyloxi-bicyclo[3.3.0]octan-Gruppe
der Formelbut preferably the unsubstituted tetramethylene group;
Z the bis-yloxy residue of a sugar alcohol, mono- or disaccharide group, the remaining hydroxyl groups of which are protected as ethers, esters or acetals, preferably a correspondingly derivatized sugar alcohol group, in particular the 1,4- derived from the sugar alcohol sorbitol by etherification Dioxa-3,6-bisyloxibicyclo [3.3.0] octane group of the formula
m einen Wert von 2 bis 150, vorzugsweise von 3 bis 70,
und der Kondensationsgrad
n einen Wert von 1 bis 150, vorzugsweise von 1 bis 20.m has a value from 2 to 150, preferably from 3 to 70,
and the degree of condensation
n has a value from 1 to 150, preferably from 1 to 20.
Die Diole I werden erfindungsgemäß hergestellt, indem man ein Polyoxyalkylenglykol der allgemeinen Formel IIIThe diols I are prepared according to the invention by using a Polyoxyalkylene glycol of the general formula III
in der A und m die obengenannte Bedeutung haben, mit der zur Erzeugung des obengenannten, gewünschten Kondensationsgrades n definierten Menge eines Dichlorformiates der allgemeinen Formel IVin which A and m have the meaning given above, with which to Generation of the above-mentioned, desired degree of condensation n defined amount of a dichloroformate of the general Formula IV
in der Z die obengenannte Bedeutung hat, in Gegenwart einer Base umsetzt. in which Z has the meaning given above, in the presence of a base implements.
Die Diole II werden erfindungsgemäß hergestellt, indem man ein Polyoxyalkylenglykolderivat der allgemeinen Formel VThe diols II are prepared according to the invention by using a Polyoxyalkylene glycol derivative of the general formula V
in der A und m die obengenannte Bedeutung haben und X eine nukleophil substituierbare Abgangsgruppe ist, mit der zur Erzeugung des obengenannten, gewünschten Kondensationsgrades n definierten Menge eines Alkalimetall-Dialkoholates eines Mono- oder Disaccharids oder eines Zuckeralkohols umsetzt und die end ständigen Gruppen X des Umsetzungsprodukts in an sich bekannter Weise mit einer Base in Hydroxylgruppen überführt.in which A and m have the meaning given above and X one is a nucleophilically substitutable leaving group with which to Generation of the above-mentioned, desired degree of condensation n defined amount of an alkali metal dialcoholate of a mono- or disaccharide or a sugar alcohol and the end permanent groups X of the reaction product in known per se Conversion to a base with hydroxyl groups.
Zur Herstellung der Diole I ist als Ausgangsmaterial III Poly tetrahydrofuran ganz besonders bevorzugt.To prepare the diols I, the starting material III is poly tetrahydrofuran is particularly preferred.
Die als Ausgangsverbindungen dienenden Dichlorformiate IV werden üblicherweise durch Umsetzung der Mono- oder Disaccharide bzw. des Zuckeralkohols mit Phosgen erhalten (siehe z. B. DE-A 22 51 206, EP-A 250 773 oder DE-A 29 38 464).The starting dichloroformates IV are usually by reacting the mono- or disaccharides or of sugar alcohol obtained with phosgene (see e.g. DE-A 22 51 206, EP-A 250 773 or DE-A 29 38 464).
Die den Bis-yloxi-Resten der Zuckeralkohole, Mono- oder Disaccharide in den Diolen I und dem Ausgangsmaterial III zugrunde liegenden Stammkörper sind Monosaccharide, wie Glucose, Mannose, Galactose, Gulose, Fructose und Arabinose, Disaccharide, wie vorzugsweise Maltose, Lactose und Saccharose, sowie Zucker alkohole, wie insbesondere Sorbit, Mannit und Xylit.The bis-yloxi residues of sugar alcohols, mono- or Disaccharides in the diols I and the starting material III underlying stem bodies are monosaccharides, such as glucose, Mannose, galactose, gulose, fructose and arabinose, disaccharides, such as preferably maltose, lactose and sucrose, and sugar alcohols, such as in particular sorbitol, mannitol and xylitol.
Diejenigen Hydroxygruppen dieser Zuckeralkohole, Mono- oder Disaccharide, an denen keine Umsetzung mit Phosgen stattfinden soll, werden vor der Phosgenierung auf an sich herkömmliche Weise durch Veretherung, Veresterung oder Acetalisierung geschützt.Those hydroxyl groups of these sugar alcohols, mono- or Disaccharides that do not react with phosgene should be in a conventional manner prior to phosgenation protected by etherification, esterification or acetalization.
Als Ester-Schutzgruppe dient vorzugsweise die Acetat-Schutz gruppe, als Ether-Schutzgruppen sind die Methyl-, Ethyl-, Benzyl- und Phenylether-Schutzgruppen bevorzugt.Acetate protection is preferably used as the ester protecting group group, as ether protecting groups are the methyl, ethyl, benzyl and phenyl ether protecting groups are preferred.
Vicinale Hydroxylgruppen der Mono- oder Disaccharide bzw. der Zuckeralkohole können durch Acetalisierung, beispielsweise mit Aceton oder Benzaldehyd, geschützt werden.Vicinal hydroxyl groups of the mono- or disaccharides or Sugar alcohols can be obtained by acetalization, for example with Acetone or benzaldehyde.
Methoden zur Veresterung, Veretherung oder Acetalisierung der Hydroxylgruppen sind z. B. in T. Greene, Protective Groups in Organic Chemistry, Wiley, New York, 1981, angegeben. Methods for esterification, etherification or acetalization of the Hydroxyl groups are e.g. B. in T. Greene, Protective Groups in Organic Chemistry, Wiley, New York, 1981.
Ein besonders bevorzugtes Ausgangsmaterial zur Herstellung der Verbindungen IV und der Diole I ist das handelsübliche 1,4-Dioxa-3,6-dihydroxy-bicyclo[3.3.0)octan, der doppelte innere Ether des Zuckeralkohols Sorbit, da es zu besonders einheitlichen Diolen I führt.A particularly preferred starting material for production the compounds IV and the diols I is the commercial one 1,4-dioxa-3,6-dihydroxy-bicyclo [3.3.0) octane, the double inner Ether of the sugar alcohol sorbitol as it is particularly uniform Diolen I leads.
Zur Einstellung des gewünschten Kondensationsgrades n setzt man die Verbindungen III und IV in an sich bekannter Weise in derjenigen Menge miteinander um, die durch den gewünschten Kondensationsgrad n definiert ist. Das Molverhältnis III zu IV beträgt dabei im allgemeinen 1 bis 2, bevorzugt wird jedoch ein Molverhältnis von 1,05 bis 2, entsprechend einem Kondensations grad n von 20 bis 1.To set the desired degree of condensation n sets the compounds III and IV in a manner known per se with each other in the amount required by the desired Degree of condensation n is defined. The molar ratio III to IV is generally 1 to 2, but is preferred Molar ratio of 1.05 to 2, corresponding to a condensation degree n from 20 to 1.
Die Umsetzung von III mit IV erfolgt mit Hilfe einer Base, wobei sich bevorzugt tertiäre Stickstoffbasen wie Trimethylamin, Cyclohexyldimethylamin, Pentamethyldiethylentriamin, Pyridin, N-Methylpiperidin, Diazabicycloundecan sowie vor allem Triethyl amin eignen. Das Molverhältnis der Base zu den Ausgangsstoffen IV beträgt vorzugsweise 2 : 1. Es kann aber auch ein Überschuß an Base bis zu 100 mol-% zugegeben werden.The reaction of III with IV takes place with the help of a base, preferably tertiary nitrogen bases such as trimethylamine, Cyclohexyldimethylamine, pentamethyldiethylenetriamine, pyridine, N-methylpiperidine, diazabicycloundecane and especially triethyl amine. The molar ratio of the base to the starting materials IV is preferably 2: 1. However, an excess of base can also be used up to 100 mol% can be added.
Die Umsetzung von III mit IV erfolgt bevorzugt in Lösung. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise Tetrahydrofuran, Dioxan, Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, N-Methyl-pyrrolidon, Dimethylformamid, Diethylether, Xylol, Mesitylen und vorzugsweise Toluol.The reaction of III with IV is preferably carried out in solution. Suitable solvents are, for example, tetrahydrofuran, Dioxane, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, N-methyl-pyrrolidone, dimethylformamide, diethyl ether, xylene, Mesitylene and preferably toluene.
Man führt die Umsetzung im allgemeinen bei 0 bis 200°C, vorzugs weise bei 20 bis 150°C, und ganz besonders bevorzugt bei 60 bis 120°C durch.The reaction is generally carried out at 0 to 200 ° C., preferably as at 20 to 150 ° C, and most preferably at 60 to 120 ° C through.
Zweckmäßigerweise wird die Umsetzung bei Normaldruck vorgenommen, jedoch kann man auch bei vermindertem oder erhöhtem Druck arbeiten, wobei ein Druckbereich von 1 bis 50 bar bevorzugt ist.The reaction is expediently carried out under normal pressure, however one can also with reduced or increased pressure work, a pressure range of 1 to 50 bar is preferred.
Die Reaktionszeiten betragen normalerweise 1 bis 12 Stunden, meistens 2 bis 8 Stunden.The response times are usually 1 to 12 hours, usually 2 to 8 hours.
Verfahrenstechnisch geht man zweckmäßigerweise so vor, daß man die Komponente III und die Base erhitzt und im Zulaufverfahren mit der gelösten Komponente IV versetzt. Zur Vervollständigung der Reaktion wird anschließend für einige Zeit bei der einge stellten Temperatur gerührt. In terms of process engineering, the procedure is expediently such that component III and the base heated and in the feed process with the dissolved component IV. To complete the reaction is then turned on for some time set temperature stirred.
Die Aufarbeitung zu den Diolen I erfolgt in üblicher Weise, und zwar durch Abtrennung des bei der Umsetzung gebildeten Salzes sowie Abdestillieren des Lösungsmittels. Die so erhältlichen er findungsgemäßen Diole I zeichnen sich durch niedrige Viskositäten auch bei hohen mittleren Molekulargewichten und somit durch gute anwendungstechnische Eigenschaften aus. Sie eignen sich daher bevorzugt als Diolbaustein zur Herstellung von Polymeren wie den Polyurethanen.Working up to the diols I is carried out in the usual manner, and by separating the salt formed during the reaction and distilling off the solvent. The so available he Diols I according to the invention are distinguished by low viscosities even with high average molecular weights and thus through good ones application properties. They are therefore suitable preferably as a diol building block for the production of polymers such as Polyurethanes.
Zur Herstellung der Diole II werden erfindungsgemäß Polyoxy alkylenglykolderivate der allgemeinen Formel V eingesetzt. In den Ausgangsstoffen V bezeichnet die Variable X eine nukleophil substituierbare Abgangsgruppe, vorzugsweise ein Halogenatom, wie Chlor, Brom oder Iod, oder ein Alkyl- oder Arylsulfonat, wie p-Toluolsulfonat, Trifluormethansulfonat und vor allem Methan sulfonat.According to the invention, polyoxy is used to prepare the diols II alkylene glycol derivatives of the general formula V are used. In For the starting materials V, the variable X denotes a nucleophile substitutable leaving group, preferably a halogen atom, such as Chlorine, bromine or iodine, or an alkyl or aryl sulfonate, such as p-toluenesulfonate, trifluoromethanesulfonate and especially methane sulfonate.
Als erfindungsgemäß einzusetzendes Polyoxyalkylenderivat V ist insbesondere das Poly-Tetrahydrofuran-bismesylat bevorzugt.As the polyoxyalkylene derivative V to be used according to the invention in particular the poly-tetrahydrofuran bismesylate is preferred.
Die als Ausgangsverbindungen dienenden Polyoxyalkylenderivate V sind bekannt oder nach bekannten Methoden erhältlich und zwar besonders einfach durch Umsetzung von Poly-Tetrahydrofuran mit Chlorierungsmitteln wie z. B. PCl₅ SOCl₂ oder Phosgen zu den Poly oxyalkylendihalogeniden (siehe J. Am. Chem. Soc, 60 (1938), 2540) oder durch Umsetzung von Polyoxyalkylenglykolen mit Alkyl- oder Arylsulfonsäurehalogeniden zu den entsprechenden Polyoxyalkylen sulfonaten (siehe DE-A 38 34 265).The polyoxyalkylene derivatives V are known or can be obtained by known methods especially easy by using poly-tetrahydrofuran Chlorinating agents such as B. PCl₅ SOCl₂ or phosgene to the poly oxyalkylene dihalides (see J. Am. Chem. Soc, 60 (1938), 2540) or by reacting polyoxyalkylene glycols with alkyl or Arylsulfonic acid halides to the corresponding polyoxyalkylene sulfonates (see DE-A 38 34 265).
Die zur Herstellung der Diole II benötigten Dialkoholate der Zuckeralkohole, Mono- oder Disaccharide werden üblicherweise durch Umsetzung der geschützten Zuckeralkohole, Mono- oder Disaccharide mit einem Alkalimetallhydrid, Alkalimetallamid, Alkalimetallhydroxid oder Alkalimetallalkoholat hergestellt (siehe S. Patai, "The Chemistry of the Ether Linkage", S. 445, 1967). Aus wirtschaftlichen Gründen wird vor allem Alkalimetall methanolat als Base bevorzugt. Zweckmäßigerweise wird die Her stellung der Dialkoholate in Lösung durchgeführt. Geeignete Lösungsmittel sind z. B. Toluol, Tetrahydrofuran, Dioxan und ins besondere N-Methylpyrrolidon, Dimethylformamid sowie vor allem Alkohole, wie Methanol oder Ethanol.The dialcoholates required for the preparation of the diols II Sugar alcohols, mono- or disaccharides are commonly used by implementing the protected sugar alcohols, mono- or Disaccharides with an alkali metal hydride, alkali metal amide, Alkali metal hydroxide or alkali metal alcoholate produced (see S. Patai, "The Chemistry of the Ether Linkage", p. 445, 1967). For economic reasons it is mainly alkali metal Methanolate is preferred as the base. The Her the dialcoholates in solution. Suitable Solvents are e.g. B. toluene, tetrahydrofuran, dioxane and ins special N-methylpyrrolidone, dimethylformamide and above all Alcohols such as methanol or ethanol.
Die Dialkoholate leiten sich von Zuckern bzw. Zuckeralkoholen ab, deren restliche Hydroxylgruppen durch Veretherung, Veresterung oder Acetalisierung geschützt sind. The dialcoholates are derived from sugars or sugar alcohols, the remaining hydroxyl groups by etherification, esterification or acetalization are protected.
Die diesen Verbindungen zugrunde liegenden Stammkörper sind Monosaccharide, wie Glucose, Mannose, Galactose, Gulose, Fructose und Arabinose, Disaccharide, wie vorzugsweise Maltose, Lactose und Saccharose sowie Zuckeralkohole, wie insbesondere Sorbit, Mannit und Xylit.The parent bodies underlying these connections are Monosaccharides such as glucose, mannose, galactose, gulose, fructose and arabinose, disaccharides, such as preferably maltose, lactose and sucrose and sugar alcohols, such as in particular sorbitol, Mannitol and xylitol.
Diejenigen Hydroxygruppen dieser Zuckeralkohole, Mono- oder Disaccharide, die nicht in Alkoholat-Gruppen überführt werden sollen, werden zweckmäßigerweise vor der Umsetzung mit der Alkalimetallbase auf an sich herkömmliche Weise durch Ver etherung, Veresterung oder Acetalisierung geschützt.Those hydroxyl groups of these sugar alcohols, mono- or Disaccharides that are not converted into alcoholate groups should be, before the implementation with the Alkali metal base in a conventional manner by Ver etherification, esterification or acetalization protected.
Als Ester-Schutzgruppe dient vorzugsweise die Acetat-Schutz gruppe, als Ether-Schutzgruppen sind die Methyl-, Ethyl-, Benzyl- und Phenylether-Schutzgruppe bevorzugt.Acetate protection is preferably used as the ester protecting group group, as ether protecting groups are the methyl, ethyl, benzyl and phenyl ether protecting group are preferred.
Vicinale Hydroxylgruppen der Mono- oder Disaccharide bzw. der Zuckeralkohole können durch Acetalisierung, beispielsweise mit Aceton oder Benzaldehyd, geschützt werden.Vicinal hydroxyl groups of the mono- or disaccharides or Sugar alcohols can be obtained by acetalization, for example with Acetone or benzaldehyde.
Methoden zur Veresterung, Veretherung oder Acetalisierung der Hydroxygruppen sind z. B. in T. Greene, Protective Groups in Organic Chemistry, Wiley, New York, 1981 angegeben.Methods for esterification, etherification or acetalization of the Hydroxy groups are e.g. B. in T. Greene, Protective Groups in Organic Chemistry, Wiley, New York, 1981.
Ein besonders bevorzugtes Ausgangsmaterial zur Herstellung der Dialkoholate und in der Folge der Diole II ist das handelsübliche 1,4-Dioxa-3,6-dihydroxy-bicyclo[3.3.0)octan, der doppelte innere Ether des Zuckeralkohols Sorbit, da es zu besonders einheitlichen Diolen II führt.A particularly preferred starting material for the production of Dialcoholates and, as a consequence, diols II is the commercially available 1,4-dioxa-3,6-dihydroxy-bicyclo [3.3.0) octane, the double inner Ether of the sugar alcohol sorbitol as it is particularly uniform Diolen II leads.
Zur Einstellung des gewünschten Kondensationsgrades n setzt man das Dialkoholat und die Verbindung V in an sich bekannter Weise in derjenigen Menge miteinander um, die durch den gewünschten Kondensationsgrad n definiert ist. Das Molverhältnis Dialkoholat/ Verbindung V beträgt im allgemeinen 1 bis 2, bevorzugt wird jedoch ein Molverhältnis von 1,05 bis 2, entsprechend einem Kondensationsgrad n von 20 bis 1.To set the desired degree of condensation n, the dialcoholate and the compound V in a manner known per se with each other in the amount required by the desired Degree of condensation n is defined. The molar ratio of dialcoholate / Compound V is generally 1 to 2, is preferred however, a molar ratio of 1.05 to 2, corresponding to one Degree of condensation n from 20 to 1.
Nach der Umsetzung des Dialkoholats mit Verbindung V werden die beiden endständigen Gruppen X des Umsetzungsproduktes in an sich bekannter Weise mit einer Base in Hydroxylgruppen überführt. Bevorzugte Basen sind Alkalilaugen wie Kalilauge und vor allem Natronlauge.After the reaction of the dialcoholate with compound V, the two terminal groups X of the reaction product in itself converted in known manner with a base in hydroxyl groups. Preferred bases are alkali solutions such as potassium hydroxide and especially Caustic soda.
Zur Beschleunigung der Reaktion empfiehlt es sich, Phasentrans ferkatalysatoren oder Kronenether als Katalysatoren zuzusetzen. To accelerate the reaction, it is recommended to use phase trans fer catalysts or crown ethers as catalysts.
Man führt die Umsetzung im allgemeinen bei 0 bis 200°C, vorzugs weise bei 20 bis 150°C, und ganz besonders bevorzugt bei 60 bis 120°C durch.The reaction is generally carried out at 0 to 200 ° C., preferably as at 20 to 150 ° C, and most preferably at 60 to 120 ° C through.
Zweckmäßigerweise wird die Umsetzung bei Normaldruck vorgenommen, jedoch kann man auch bei vermindertem oder erhöhtem Druck arbei ten, wobei ein Druckbereich von 1 bis 50 bar bevorzugt ist.The reaction is expediently carried out under normal pressure, however one can also work at reduced or increased pressure ten, a pressure range of 1 to 50 bar being preferred.
Die Reaktionszeiten betragen normalerweise 1 bis 12 Stunden, meistens 2 bis 8 Stunden.The response times are usually 1 to 12 hours, usually 2 to 8 hours.
Es kann zweckmäßig sein, die Umsetzung unter Mitverwendung eines Lösungsmittels durchzuführen. Hierbei eignen sich z. B. Toluol, Tetrahydrofuran, Dioxan, N-Methyl-pyrrolidon und Dimethyl formamid.It may be appropriate to implement the implementation using a Solvent. Here are z. B. toluene, Tetrahydrofuran, dioxane, N-methyl-pyrrolidone and dimethyl formamide.
Verfahrenstechnisch geht man in der Regel so vor, daß man das Dialkoholat in dem Lösungsmittel auf die Reaktionstemperatur erhitzt und im Laufe der fortschreitenden Umsetzung mit dem Poly oxyalkylenderivat V versetzt. Nach Vervollständigung der Reaktion wird die Base zugesetzt und erneut für einige Zeit bei der ein gestellten Temperatur gehalten.In terms of process engineering, the procedure is usually such that Dialcoholate in the solvent to the reaction temperature heated and in the course of the progressive implementation with the poly oxyalkylene derivative V. After completing the reaction the base is added and again for a while at the one temperature set.
Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erfolgt in an sich bekannter Weise, und zwar in der Regel durch Zugabe einer Säure zur Einstellung des pH-Wertes, Abtrennung des Lösungsmittels, Extraktion des Rückstandes sowie anschließender Trocknung der Extraktphase.The reaction mixture is worked up in itself known manner, usually by adding an acid for adjusting the pH value, removing the solvent, Extraction of the residue and subsequent drying of the Extract phase.
Die Herstellung der Polyurethane gemäß der Erfindung erfolgt in an sich bekannter Weise, und zwar durch stufenweise Polyaddition von mehrwertigen Isocyanaten an mehrwertige Alkohole. Näheres ist dem Kunststoffhandbuch, Bd. VII, "Polyurethane", 1983 und der darin genannten Fachliteratur zu entnehmen. Als Katalysatoren verwendet man bei der Polyurethanherstellung meist tertiäre Amine wie Dimethylbenzylamin und zinnorganische Verbindungen wie Zinn-diethyl-hexanoate, Dibutylzinn-dilaurat und Dibutyl-zinn bis-dodecyl-mercaptid.The polyurethanes according to the invention are produced in in a manner known per se, by stepwise polyaddition from polyvalent isocyanates to polyvalent alcohols. More details are the plastics handbook, vol. VII, "Polyurethane", 1983 and the specialist literature cited therein. As catalysts one usually uses tertiary in the production of polyurethane Amines such as dimethylbenzylamine and organotin compounds such as Tin diethyl hexanoate, dibutyl tin dilaurate and dibutyl tin bis-dodecyl mercaptide.
Die erfindungsgemäßen Polyurethane aus mehrwertigen Isocyanaten, mehrwertigen Alkoholen und gewünschtenfalls mehrwertigen Aminen sind dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente des mehrwertigen Alkohols zu 5 bis 100 mol-% aus einem Diol I oder Diol II besteht. The polyurethanes of polyvalent isocyanates according to the invention, polyhydric alcohols and, if desired, polyhydric amines are characterized in that the component of the polyvalent Alcohol to 5 to 100 mol% from a diol I or diol II consists.
Als mehrwertige Isocyanate kommen beispielsweise aliphatische, alicyclische und aromatische Di-, Tri- und Polyisocyanate in Frage.Examples of polyvalent isocyanates are aliphatic, alicyclic and aromatic di-, tri- and polyisocyanates in Question.
Bevorzugte Diisocyanate sind 2,4-Bis-[isocyanat]-toluol, 2,6-Bis-[isocyanat]-toluol, 1,4-Bis-[2-isocyanatethyl]-cyclohexan und 1,3-Bis-[isocyanatmethyl]-cyclohexan.Preferred diisocyanates are 2,4-bis [isocyanate] toluene, 2,6-bis [isocyanate] toluene, 1,4-bis [2-isocyanatethyl] cyclohexane and 1,3-bis [isocyanatmethyl] cyclohexane.
Besonders bevorzugte Diisocyanate sind Bis-[4-isocyanat-phenyl] methan, 1,6-Bis-[isocyanat]-hexan und 5-Isocyanat-3-(isocyanat methyl)-1,1,3-trimethylcyclohexan (Isophorondiisocyanat).Particularly preferred diisocyanates are bis- [4-isocyanate-phenyl] methane, 1,6-bis [isocyanate] hexane and 5-isocyanate-3- (isocyanate methyl) -1,1,3-trimethylcyclohexane (isophorone diisocyanate).
Bevorzugte Triisocyanate sind Tris-[4-isocyanatphenyl)-methan und solche aus der Triisocyanuratreihe sowie 2,4,6-Trioxo-1,3,5-tris- [3-isocyanat-4-methyl-phenyl]-hexahydro-1,3,5-triazin.Preferred triisocyanates are tris [4-isocyanatphenyl) methane and those from the triisocyanurate series and 2,4,6-trioxo-1,3,5-tris [3-isocyanate-4-methylphenyl] hexahydro-1,3,5-triazine.
Bevorzugte mehrwertige Alkohole sind Polyesterpolyole und vor allem Polyetherpolyole aus Alkylenoxiden wie Tetrahydrofuran, 1,3-Propylenoxid oder 1,2- und 2,3-Butylenoxid und zwei- oder dreiwertigen Alkoholen als Starter wie Ethandiol, 1,2- und 1,3-Propandiol, Diethylenglykol und Dipropylenglykol.Preferred polyhydric alcohols are polyester polyols and above all polyether polyols from alkylene oxides such as tetrahydrofuran, 1,3-propylene oxide or 1,2- and 2,3-butylene oxide and two or trihydric alcohols as starters such as ethanediol, 1,2- and 1,3-propanediol, diethylene glycol and dipropylene glycol.
Besonders bevorzugt sind Polyetherpolyole aus den Alkylenoxiden 1,2-Propylenoxid und Ethylenoxid und dem Starter Trimethylol propan.Polyether polyols from the alkylene oxides are particularly preferred 1,2-propylene oxide and ethylene oxide and the starter trimethylol propane.
Daneben eignen sich beispielsweise Ethylenglykol, Glycerin, Zuckeralkohole, Zucker, Polycarbonatpolyole und Polyoxypropylen polyole.In addition, ethylene glycol, glycerol, Sugar alcohols, sugar, polycarbonate polyols and polyoxypropylene polyols.
Erfindungsgemäß besteht die Komponente des mehrwertigen Alkohols in den Polyurethanen zu 5 bis 100 mol-% aus einem der Diole I oder II. Vorzugsweise enthält die Alkoholkomponente 5 bis 50 mol-% Diol I oder Diol II.According to the invention, there is the component of the polyhydric alcohol in the polyurethanes from 5 to 100 mol% from one of the diols I or II. The alcohol component preferably contains 5 to 50 mol% of diol I or diol II.
Es kann zweckmäßig sein, zur Kettenverlängerung mehrwertige Amine unter Bildung von Harnstoffbrücken für die Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethane zu verwenden.It may be appropriate to use polyvalent chain extension Amines to form urea bridges for manufacturing to use the polyurethanes of the invention.
Beispiele für derartige mehrwertige Amine sind Diethyltoluylen diamin, 4,4′-Diamino-3,3′-dichlor-diphenyl-methan, 3,5-Diamino-4- Chlorbenzoesäureisobutylester, Hexamethylendiamin und 1-Amino-3- aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexan (Isophorondiamin).Examples of such multivalent amines are diethyltoluylene diamine, 4,4′-diamino-3,3′-dichloro-diphenyl-methane, 3,5-diamino-4- Isobutyl chlorobenzoate, hexamethylenediamine and 1-amino-3- aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexane (isophoronediamine).
Die erfindungsgemäßen Polyurethane dienen der Herstellung von Formkörpern und Beschichtungen und können je nach Verwendungs zweck die üblichen Hilfsstoffe enthalten. Solche Hilfsstoffe sind beispielsweise Schaumstabilisatoren, Hydrolyse- und Oxidations stabilisatoren, UV-Stabilisatoren sowie Treibmittel, Flammschutz mittel, Farbstoffe, Füllstoffe und Verstärkungsmittel wie ins besondere Glasfasern.The polyurethanes according to the invention are used to produce Shaped bodies and coatings and can vary depending on use purpose contain the usual auxiliary substances. Such auxiliaries are for example foam stabilizers, hydrolysis and oxidation stabilizers, UV stabilizers and blowing agents, flame retardants medium, dyes, fillers and reinforcing agents such as ins special glass fibers.
Allgemein zeichnen sich die erfindungsgemäßen Polyurethane durch gute Verarbeitungseigenschaften wie einem günstigen Tieftempera turverhalten aus.In general, the polyurethanes according to the invention are notable good processing properties such as a favorable low temperature behavior.
Das mittlere Molekulargewicht wurde osmometrisch bestimmt.The average molecular weight was determined osmometrically.
Die OH-Zahl wurde durch die Acetylierung der erfindungsgemäßen Verbindungen mit dem System Pyridin/Acetanhydrid/Diazabicyclo octan und die anschließende Titration des angewandten Acet anhydrid-Überschusses mittels wäßriger Alkalihydroxidlösung bestimmt. Die Dimension der OH-Zahl ist mg KOH/g Substanz.The OH number was determined by the acetylation of the invention Compounds with the system pyridine / acetic anhydride / diazabicyclo octane and the subsequent titration of the applied acet excess anhydride by means of aqueous alkali hydroxide solution certainly. The dimension of the OH number is mg KOH / g substance.
43,2 g (0,29 mol) 1,4-Dioxa-3,6-dihydroxy-bicyclo[3.3.0]octan
wurden mit 31,9 g (0,58 mol) Natriummethanolat in 1000 ml Toluol
zum Dialkoholat umgesetzt. Nach Entfernung des Toluols und Zugabe
von 500 ml Dimethylformamid wurde auf 80°C erhitzt, und innerhalb
einer Stunde wurde dann 189,1 g (0,39 mol) Poly-Tetrahydrofuran
bismesylat V ("Poly-THF 250′′ = Poly-THF des Molekulargewichtes
250, entspricht m ∼ 3) zugesetzt. Nach einer Dauer von 4 Stunden
wurden 39,0 g (0,19 mol) 20%ige Natronlauge zugegeben und erneut
für eine Stunde gerührt. Anschließend wurde die Lösung mit 13 ml
konzentrierter Essigsäure auf den pH-Wert = 5 eingestellt, und
das Dimethylformamid wurde abdestilliert. Der Rückstand wurde mit
200 ml n-Butanol und 200 ml Wasser aufgenommen, und die wäßrige
Phase wurde zweimal mit n-Butanol extrahiert. Schließlich wurden
die vereinigten organischen Phasen getrocknet. Man erhielt das
Diol II als Öl in einer Ausbeute von rund 88%.
Analysen:
OH-Zahl: 185
MG: 605
Erstarrungspunkt: ∼ 10°C.43.2 g (0.29 mol) of 1,4-dioxa-3,6-dihydroxy-bicyclo [3.3.0] octane were reacted with 31.9 g (0.58 mol) of sodium methoxide in 1000 ml of toluene to give the dialcoholate. After removal of the toluene and addition of 500 ml of dimethylformamide, the mixture was heated to 80 ° C., and 189.1 g (0.39 mol) of poly-tetrahydrofuran bismesylate V ("poly-THF 250 '' = poly-THF of molecular weight 250, corresponds to m ∼ 3. After a period of 4 hours, 39.0 g (0.19 mol) of 20% sodium hydroxide solution were added and the mixture was stirred again for one hour, after which the solution was dissolved in 13 ml of concentrated acetic acid the pH was adjusted to 5 and the dimethylformamide was distilled off, the residue was taken up in 200 ml of n-butanol and 200 ml of water, the aqueous phase was extracted twice with n-butanol and the combined organic phases were finally dried received Diol II as an oil in a yield of around 88%.
Analyzes:
OH number: 185
MG: 605
Freezing point: ∼ 10 ° C.
Ein praktisch gleiches Produkt wurde unter Verwendung von Natriumhydrid anstelle von Natriummethanolat erhalten. A practically the same product was made using Obtained sodium hydride instead of sodium methoxide.
Das Diol eignete sich hervorragend zur Herstellung von Poly urethanen.The diol was ideal for the production of poly urethanes.
21,8 g (0,087 mol) Poly-Tetrahydrofuran III ("Poly-THF 250′′) und 13,9 g (0,138 mol) Triethylamin wurden auf 45°C erhitzt und mit einer Lösung aus 17,4 g (0,0642 mol) 1,4-Dioxa-3,6-dihydroxy bicyclo[3.3.0]octan-bischlorformiat IV in 50 ml Toluol innerhalb von 1 Stunde im Zulaufverfahren versetzt. Anschließend wurde zur Vervollständigung der Umsetzung weitere 3 Stunden bei der Reak tionstemperatur gehalten.21.8 g (0.087 mol) of poly-tetrahydrofuran III ("Poly-THF 250 '') and 13.9 g (0.138 mol) of triethylamine were heated to 45 ° C and with a solution of 17.4 g (0.0642 mol) of 1,4-dioxa-3,6-dihydroxy bicyclo [3.3.0] octane bischloroformate IV in 50 ml of toluene within of 1 hour in the feed process. Then became Completion of the implementation at the reak another 3 hours tion temperature kept.
Die übliche Aufarbeitung lieferte das Diol I als helles Öl in
einer Ausbeute von 100%.
Analysen:
OH-Zahl: 112
: 1000.The usual work-up gave the diol I as a light oil in a yield of 100%.
Analyzes:
OH number: 112
: 1000.
Das Diol eignete sich hervorragend zur Herstellung von Poly urethanen.The diol was ideal for the production of poly urethanes.
Claims (13)
A eine unsubstituierte oder eine mit 1 oder 2 C₁- bis C₄-Alkylgruppen substituierte Tetramethylengruppe;
Z der Bis-yloxi-Rest einer Mono- oder Disaccharidgruppe oder Zuckeralkoholgruppe, deren restliche Hydroxylgruppen als Ether, Ester oder Acetale geschützt sind;
m einen Wert von 2 bis 150;
n einen Wert von 1 bis 150.1. Diols of the general formula I in which the variables have the following meaning:
A is an unsubstituted or a tetramethylene group substituted by 1 or 2 C₁ to C₄ alkyl groups;
Z the bis-yloxy residue of a mono- or disaccharide group or sugar alcohol group, the remaining hydroxyl groups of which are protected as ethers, esters or acetals;
m has a value from 2 to 150;
n a value from 1 to 150.
A eine unsubstituierte Tetramethylengruppe;
Z der Bis-yloxi-Rest einer Mono- oder Disaccharidgruppe oder Zuckeralkoholgruppe, deren restliche Hydroxylgruppen als Ether, Ester oder Acetale geschützt sind;
m einen Wert von 3 bis 70;
n einen Wert von 1 bis 20.2. Diols according to claim 1, in which the variables have the following meaning:
A is an unsubstituted tetramethylene group;
Z the bis-yloxy residue of a mono- or disaccharide group or sugar alcohol group, the remaining hydroxyl groups of which are protected as ethers, esters or acetals;
m has a value from 3 to 70;
n has a value from 1 to 20.
A eine unsubstituierte oder eine mit 1 oder 2 C₁- bis C₄-Alkylgruppen substituierte Tetramethylengruppe;
Z der Bis-yloxi-Rest einer Zuckeralkohol-, Mono- oder Disaccharid-Gruppe, deren restliche Hydroxylgruppen als Ether, Ester oder Acetale geschützt sind;
m einen Wert von 2 bis 150;
n einen Wert von 1 bis 150.4. Diols of the general formula II in which the variables have the following meaning:
A is an unsubstituted or a tetramethylene group substituted by 1 or 2 C₁ to C₄ alkyl groups;
Z the bis-yloxy residue of a sugar alcohol, mono- or disaccharide group, the remaining hydroxyl groups of which are protected as ethers, esters or acetals;
m has a value from 2 to 150;
n a value from 1 to 150.
A eine unsubstituierte Tetramethylengruppe;
Z der Bis-yloxi-Rest einer Zuckeralkoholgruppe, deren restliche Hydroxylgruppen als Ether, Ester oder Acetale geschützt sind;
m einen Wert von 3 bis 70;
n einen Wert von 1 bis 20.5. Diols according to claim 4, in which the variables have the following meaning:
A is an unsubstituted tetramethylene group;
Z is the bis-yloxy residue of a sugar alcohol group, the remaining hydroxyl groups of which are protected as ethers, esters or acetals;
m has a value from 3 to 70;
n has a value from 1 to 20.
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- 1994-05-02 DE DE4415353A patent/DE4415353A1/en not_active Withdrawn
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