Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Carbonsäurevinylestern durch Umsetzung einer Carbonsäure mit einem Alkin.
Die Addition von Carbonsäuren an Alkine zur Herstellung der entsprechenden
Carbonsäurevinylester ist seit langem bekannt. Als geeignete Katalysatoren
werden insbesondere Zinksalze, wie das Zinksalz der an der Reaktion teilnehmenden
Carbonsäure, verwendet, siehe beispielsweise US
2,066,075, US 3,455,998 und
US 3,607,915.
Da die Zinksalze nur geringe Selektivität und Stabilität
aufweisen, wurde versucht, andere Katalysatoren einzusetzen. So beschreibt die
US 5,430,179 die Verwendung von im Reaktionsmedium
löslichen Rutheniumkomplexen mit einem Phosphinliganden. Die EP
512 656 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Vinylderivaten von
Bronsted-Säuren, wie Carbonsäuren, durch Umsetzung der Bronsted-Säure
mit einer acetylenisch ungesättigten Verbindung in Anwesenheit eines Ruthenium-Katalysators,
der auf einen inerten porösen Träger aufgebracht ist. In J. Org. Chem.
2004, 69, 5782-5784 ist die Umsetzung von terminalen Alkinen mit Essigsäure
oder Benzoesäure unter Verwendung von Re(CO)5Br als Katalysator
beschrieben. Dabei hat sich gezeigt, dass insbesondere in n-Heptan und Toluol als
Lösungsmittel das anti-Markovnikov-Addukt mit hoher Selektivität erhalten
wird. In Organometallics 2000, 19, 170-183 ist die intramolekulare Hydroaminierung
von Aminoalkinverbindungen unter Verwendung von [Re(CO)5(H2O)]BF4
als Katalysator beschrieben. Es wird jedoch eine nur geringe Ausbeute erhalten.
Den Verfahren des Standes der Technik ist gemeinsam, dass die Ausbeute
an Vinylestern nicht zufriedenstellend ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Herstellung von Carbonsäurevinylestern zur Verfügung zu stellen, das
mit hoher Ausbeute verläuft.
Außerdem soll das Verfahren bei Temperaturen durchführbar
sein, bei denen sich auch thermisch labile Carbonsäuren und Carbonsäurevinylester
nicht zersetzen.
Schließlich soll das Verfahren mit geringen Katalysatormengen
durchführbar sein, um die Kosten für den Katalysator zu begrenzen.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass diese Aufgabe gelöst
wird, wenn man als Katalysator einen Carbonylkomplex, ein Halogenid oder Oxid des
Rheniums, Mangans, Wolframs, Molybdäns, Chroms, Eisens oder Rheniummetall verwendet.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur
Herstellung von Carbonsäurevinylestern der Formel I:
worin
a) R1 für H oder -COO-CH=CH-R2 und n für 1 stehen,
b) R1 für C1-C20-Alkyl, C2-C20-Alkenyl
oder C3-C7-Cycloalkyl steht und n für 1, 2 oder 3 steht,
wobei R1 gegebenenfalls durch 1, 2 oder 3 Reste substituiert ist, die
unabhängig voneinander ausgewählt sind unter Phenyl, Halogen, Hydroxy,
C1-C4-Alkoxy, Amino, Mono-C1-C4-Alkylamino,
Di-C1-C4-Alkylamino, -OCOR3, -COOR3,
-CONR4R5, -NR4COR5, -OCONR4R5
oder -NR4COOR5, oder
c) R1 für Aryl und n für 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 stehen, wobei
Aryl gegebenenfalls durch 1, 2 oder 3 Reste substituiert sein kann, die unabhängig
voneinander ausgewählt sind unter C1-C4-Alkyl, Halogen,
Hydroxy, C1-C4-Alkoxy, Amino, Mono-C1-C4-Alkylamino,
Di-C1-C4-Alkylamino, -OCOR3, -COOR3,
-CONR4R5, -NR4COR5, -OCONR4R5
oder -NR4COOR5; oder
R2 für H, C1-C8-Alkyl, Phenyl-C1-C4-alkyl,
Phenyl, das gegebenenfalls mit 1 oder 2 C1-C4-Alkylgruppen
substituiert ist, oder C3-C7-Cycloalkyl steht;
R3 für C1-C4-Alkyl steht;
R4 und R5, die gleich oder verschieden sein können, für
H oder C1-C4-Alkyl stehen;
umfassend die Umsetzung einer Verbindung der Formel II
worin R1 für H, -COOH oder die oben unter b) oder c) angegebenen
Bedeutungen steht und n die oben angegebenen Bedeutungen besitzt, mit einer Verbindung
der Formel III
-C≡C-R2(III)
worin R2 die oben angegebenen Bedeutungen besitzt, in Anwesenheit eines
Katalysators, der ausgewählt ist unter Carbonylkomplexen, Oxiden und Halogeniden
des Rheniums, Mangans, Wolframs, Molybdäns, Chroms und Eisens und Rheniummetall
bei einer Temperatur von ≤ 250°C umsetzt.
Bei den Alkylgruppen kann es sich um geradkettige oder verzweigte
Alkylgruppen mit der angegebenen Kohlenstoffzahl handeln. Beispiele
für derartige Alkylgruppen sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl,
i-Butyl, sec-Butyl, t-Butyl, n-Hexyl, n-Dodecyl, etc.
Beispiele für C2-C20-Alkenylgruppen sind
Vinyl, 1- oder 2-Propenyl, Buten-1-yl, Buten-2-yl und Isobutenyl.
Halogen bedeutet Fluor, Chlor, Brom oder Iod.
Beispiele für C3-C7-Cycloalkylgruppen sind
Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cycloheptyl und insbesondere Cyclopentyl und Cyclohexyl.
Aryl bedeutet vorzugsweise Phenyl oder Naphthyl.
Wenn R1 die oben angegebene Bedeutung b) hat, steht n vorzugsweise
für 1 oder 2.
Wenn R1 die oben angegebene Bedeutung c) hat, steht n vorzugsweise
für 1, 2 oder 3.
Als Katalysator verwendet man die Carbonylkomplexe, Oxide oder Halogenide
des Rheniums, Mangans, Wolframs, Molybdäns, Chroms und Eisens. Unter Carbonylkomplexen
sind hier Verbindungen zu verstehen, die wenigstens eine Carbonylgruppe als Ligand
aufweisen. Die übrigen Koordinationsstellen können von anderen Liganden
besetzt sein, wie sie beispielhaft im nachfolgenden Absatz aufgeführt sind.
Unter Oxiden und Halogeniden sind auch Verbindungen zu verstehen, bei denen eine
oder mehrere Koordinationsstellen und/oder Valenzen durch eine C1-C8-Alkylgruppe
besetzt sind, sowie Oxyhalogenide. Beispiele hierfür sind CH3ReO3,
ReO3Cl, oder ReOCl4.
Die Katalysatoren können in allen Oxidationsstufen vorliegen,
im Falle von Carbonylkomplexen liegen sie vorzugsweise in der Oxidationsstufe 0
oder I vor. Bevorzugte Katalysatoren sind die Carbonylkomplexe, Oxide oder Halogenide
des Rheniums, Mangans oder Molybdäns und insbesondere des Rheniums, wobei sich
die Carbonylkomplexe des Rheniums oder des Mangans als besonders geeignet erwiesen
haben.
Besonders effektiv sind die Carbonylkomplexe der oben erwähnten
Metalle. Eine oder mehrere der Carbonylgruppen können durch geeignete Liganden
ersetzt sein, wie Halogene, insbesondere Chlor oder Brom, Phosphinliganden, wie
Triphenylphosphin, Trimethylphosphin, Triethylphosphin, Tri-n-butylphosphin etc.,
Aminliganden, wie NH3, Ethylendiamin etc., Alkoholliganden, wie Phenol,
Methanol, Ethanol, etc., oder H2O. Beispiele für geeignete Katalysatoren
sind Mn2(CO)10, Fe(CO)5, Fe2(CO)9,
Mo(CO)6, W(CO)6 und Cr(CO)6.
Als besonders geeignet haben sich die Rheniumkatalysatoren erwiesen.
Beispiele hierfür sind Re2(CO)10, Re(CO)5Cl,
Re(CO)5Br, ReBr(CO)3(CH3CN)2, ReCp(CO)3,
Re(penta-methyl-Cp)(CO)3, ReCl(CO)3(CH3CN)2,
ReBr(CO)3(THF)2, ReCp2, ReCl(CO)3(THF)2,
Re2 (penta-methyl-Cp)2(CO)3, Re2(penta-methyl-Cp)2O4,
Re(penta-methyl-Cp)OCl2 (Cp = Cyclopentadien; THF = Tetrahydrofuran),
Re2O7, Re, ReCl3, ReBr3 und ReCH3O3.
Ein besonders bevorzugter Katalysator ist Re2(CO)10.
Die Umsetzung kann in homogener oder heterogener flüssiger Phase
erfolgen. Wenn eine homogene flüssige Phase erwünscht ist, wird ein Katalysator
verwendet, der im Reaktionsmedium unter den gegebenen Reaktionsbedingungen löslich
ist oder während der Umsetzung in Lösung geht. Derartige Katalysatoren
sind insbesondere die Carbonylkomplexe der hier in Frage kommenden Metalle. Heterogene
Katalysatoren sind die Halogenide und Oxide dieser Metalle sowie das Rheniummetall.
Die heterogenen Katalysatoren können direkt, beispielsweise in Pulverform,
oder auf einen Träger aufgebracht eingesetzt werden. Geeignete Träger
sind Kohlepulver, Zeolithe, Aluminiumoxide, Siliciumoxide, etc.
Im Allgemeinen verwendet man den Katalysator in einer Menge von 0,000
005 bis 1 Mol-%, vorzugsweise 0,000 005 bis 0,5 Mol-%, bevorzugter 0,000 01 bis
0,1 Mol-% und insbesondere 0,000 05 bis 0,05 Mol-%, 0,0001 bis 0,05 Mol-%, 0,0005
bis 0,01 Mol-% oder 0,001 bis 0,01 Mol-%, jeweils bezogen auf Äquivalente der
Verbindung der Formel II. Der Ausdruck „Äquivalente" bezieht sich hier
auf Carboxylgruppen der Formel II, die mit der Verbindung der Formel III reagieren
können.
Geeignete Ausgangsverbindungen der Formel II sind aliphatische Monocarbonsäuren.
Beispiele für derartige Carbonsäuren sind Ameisensäure, Essigsäure,
halogenierte Carbonsäuren, wie Chloressigsäure, Trifluoressigsäure,
Propionsäure, Aminocarbonsäuren, wie Alanin, Milchsäure, Buttersäure,
Hydroxycarbonsäuren, wie Hydroxybuttersäure, Valeriansäure, Hexansäure,
Heptansäure, Octansäure, Nonansäure, Decansäure, 2-Methylpropionsäure,
2-Methylbuttersäure, 3-Methylbuttersäure, 2-Methylpentansäure, 2-Ethylhexansäure,
2-Propylheptansäure, Pivalinsäure, Neononansäure, Neodecansäure,
Neotridecansäure, Stearinsäure, Ölsäure, Laurinsäure, Palmitinsäure,
Cyclohexancarbonsäure, Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure,
Zimtsäure oder Phenylessigsäure.
Geeignete Ausgangsverbindungen der Formel II sind auch aliphatische
Polycarbonsäure, insbesondere Dicarbonsäuren, und die teilveresterten
und teilamidierten Derivate der Polycarbonsäuren. Beispiele
für aliphatische Polycarbonsäuren sind Oxalsäure, Malonsäure,
Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Agaricinsäure,
1,2,3-Propantricarbonsäure, Citronensäure, Apfelsäure, Weinsäure,
Glutaminsäure, Maleinsäure und Fumarsäure, wobei der Einsatz von
Adipinsäure besonders bevorzugt ist.
Geeignete Ausgangsverbindungen der Formel II sind weiter aromatische
Monocarbonsäuren und Polycarbonsäuren und die teilveresterten und teilamidierten
Derivate der Polycarbonsäuren. Beispiele für derartige Carbonsäuren
sind Benzoesäure, 2-, 3- oder 4-Methylbenzoesäure, Salicylsäure,
2-, 3- oder 4-Aminobenzoesäure, 4-Dimethylaminobenzoesäure, Phthalsäure,
Isophthalsäure oder Terephthalsäure, 1,2,3-Benzoltricarbonsäure,
1,2,4-Benzoltricarbonsäure, 1,3,5-Benzoltricarbonsäure, 1,2,4,5-Benzoltetracarbonsäure,
1,2,3,4-Benzoltetracarbonsäure, Benzolpentacarbonsäure und Benzolhexacarbonsäure
und die mit einem C1-C4-Alkanol teilveresterten Derivate der
Polycarbonsäuren.
Geeignete Ausgangsverbindungen der Formel III sind beispielsweise
Acetylen, Propin, 1-Butin, 1-Pentin, 1-Hexin und Phenylacetylen, wobei Acetylen
besonders bevorzugt eingesetzt wird.
Das Mengenverhältnis von Verbindung der Formel II zu Verbindung
der Formel III ist in einem weiten Bereich wählbar. Im Allgemeinen verwendet
man aber einen Überschuss an Verbindung der Formel III, insbesondere einen
Überschuss von 0,1 bis 20 Mol-%, bezogen auf die Verbindung der Formel II.
Die Umsetzung wird im Allgemeinen in einem geeigneten inerten Lösungsmittel
durchgeführt. Falls die Verbindung der Formel II bei der zur Anwendung kommenden
Temperatur flüssig ist, kann auch auf ein Lösungsmittel verzichtet werden.
Geeignete inerte Lösungsmittel sind aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe,
wie Pentan, Hexan, Heptan, Decalin, Paraffinöl, Toluol, Xylol etc., Ether,
wie Tetrahydrofuran, Dioxan oder Diphenylether, chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie
Methylenchlorid, 1,2-Dichlorethan oder Chlorbenzol, Ester, wie Ethylacetat, n-Butylacetat
oder Butyrolacton, Acetonitril, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, N-Methylpyrrolidon
oder Polyethylenglykole oder Gemische davon. Die Umsetzung kann auch in einer Verbindung
der Formel I als Lösungsmittel durchgeführt werden, falls diese bei der
gewählten Reaktionstemperatur flüssig ist.
Die Reaktionstemperatur ist in einem weiten Bereich frei wählbar.
Sie wird im Allgemeinen so gewählt, dass rasche Umsetzung erfolgt, ohne dass
sich Ausgangsverbindungen oder das Produkt zersetzen. Im Allgemeinen liegt die Temperatur
im Bereich von 70 bis 250°C, insbesondere 100 bis 210°C, vorzugsweise
120 bis 180°C, 130 bis 170°C, 140 bis 160°C und insbesondere 140
bis 150°C.
Die Reaktion wird üblicherweise unter Druck durchgeführt,
wobei vorzugsweise 1 bis 30 bar (absolut), vorzugsweise 2 bis 20 bar und insbesondere
5 bis 25 bar oder 10 bis 20 bar eingestellt werden. Der Druck kann beispielsweise
mit der zur Anwendung kommenden Verbindung der Formel III und/oder einem Inertgas,
wie Stickstoff, eingestellt werden. Die Reaktionszeit liegt im Allgemeinen im Bereich
von 0,5 bis 72 Stunden, insbesondere 1 bis 48 Stunden.
Gegebenenfalls können auch reaktionsfördernde Additive zugegeben
werden, wie Zinkacetat, Lithiumsalze, beispielsweise LiCl, Lewis-Säuren, wie
BF3, etc., Lewis-Basen, wie Triethylamin, Pyridin, 1,5-Diazabicyclo[4.3.0]non-5-en
etc., Substanzen, die mit dem Katalysator am CO reagieren und dadurch freie Koordinationsstellen
schaffen können, wie z.B. Trimethylamino-N-oxid.
Die Umsetzung kann diskontinuierlich, kontinuierlich oder im semi-batch-Verfahren
durchgeführt werden. Die Aufarbeitung erfolgt in üblicher Weise, zweckmäßigerweise
durch Abdestillieren des gewünschten Carbonsäurevinylesters. Der Katalysator
verbleibt im Sumpf und kann gegebenenfalls wiederverwendet werden. Zweckmäßigerweise
können die Umsetzung und die Aufarbeitung, insbesondere die Reindestillation,
in Anwesenheit eines Polymerisationsinhibitors durchgeführt werden. Als Polymerisationsinhibitoren
können beispielsweise Hydrochinon, Hydrochinon-monomethyl-ether, 2,5-Di-t-butylhydrochinon,
2,6-Di-t-butyl-p-cresol, Nitrosoverbindungen wie Isoacrylnitrat, Nitrosodiphenylamin,
N-Nitroso-cyclohexylhydroxylamin, Methylenblau, Phenothiazin, Gerbsäure oder
Diphenylamin eingesetzt werden. Die Polymerisationsinhibitoren werden im Allgemeinen
in Mengen von 1 bis 10000 ppm, insbesondere von 100 bis 1000 ppm, jeweils bezogen
auf den gesamten Ansatz, eingesetzt.
Die Umsetzung verläuft selektiv, d.h. auch bei Anwesenheit anderer
vinylierbarer Gruppen in der Verbindung der Formel II, wie OH oder NH2,
werden nur die Carboxylgruppen vinyliert. Falls eine Verbindung der Formel II eingesetzt
wird, die neben der (den) Carboxylgruppe(n) auch eine andere vinylierbare Gruppe
enthält, werden zweckmäßigerweise die Reaktionstemperatur im Bereich
von 70 bis 160°C und/oder die Reaktionszeit im Bereich von 0,5 bis 12 Stunden
gewählt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die
Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Carbonsäurevinylesterverbindungen
der Formel I:
worin
a) R1 für H oder -COO-CH=CH-R2 und n für 1 stehen,
b) R1 für C1-C20-Alkyl, C2-C20-Alkenyl
oder C3-C7-Cycloalkyl steht und n für 1, 2 oder 3 steht,
wobei R1 gegebenenfalls durch 1 oder 2 Reste substituiert ist, die unabhängig
voneinander ausgewählt sind unter Phenyl, Halogen und C1-C4-Alkoxy,
oder
R1 für Aryl und n für 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 stehen, wobei Aryl
gegebenenfalls durch 1, 2 oder 3 Reste substituiert sein kann, die unabhängig
voneinander ausgewählt sind unter C1-C4-Alkyl, Halogen
und C1-C4-Alkoxy;
R2 für H, C1-C8-Alkyl, Phenyl-C1-C4-alkyl,
Phenyl, das gegebenenfalls mit 1 oder 2 C1-C4-Alkylgruppen
substituiert ist, oder C3-C7-Cycloalkyl steht;
durch Umsetzung einer Verbindung der Formel II
worin R1 für H, -COOH oder die oben unter b) oder c) angegebenen
Bedeutungen steht und n die oben angegebenen Bedeutungen besitzt,
mit einer Verbindung der Formel III
H-C≡C-R2(III)
worin R2 die oben angegebenen Bedeutungen besitzt, in Anwesenheit eines
Katalysators, der ausgewählt ist unter Carbonylkomplexen des Rheniums, Mangans,
Wolframs, Molybdäns, Chroms und Eisens bei einer Temperatur von ≤ 230°C
umsetzt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft die Umsetzung
der Verbindungen der Formel II, worin R1 für H, C1-C6-Alkyl
oder Phenyl steht, wobei die Alkylgruppe, wie oben unter b) angegeben und die Phenylgruppe,
wie oben unter c) angegeben, substituiert sein kann, und n für 1 steht, mit
Acetylen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform betrifft die Umsetzung
der Verbindungen der Formel II, worin R1 für CO2H und
n für 1 stehen oder worin R1 für C1-C20-Alkyl,
insbesondere C1-C4-Alkyl steht, wobei R1 wie oben
unter b) angegeben substituiert sein kann und n für 2 steht, mit Acetylen.
Vorzugsweise führt man diese Umsetzung bei einer Temperatur im Bereich von
70 bis 180°C, insbesondere 100 bis 170°C oder 130 bis 160°C durch.
Der Katalysator wird insbesondere in einer Menge von 0,00001 bis 0,1 Mol-%, insbesondere
0,0001 bis 0,01 Mol-%, bezogen auf Äquivalente Dicarbonsäure, eingesetzt.
Die Umsetzung von Adipinsäure mit Acetylen ist besonders bevorzugt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform betrifft die Umsetzung
der Verbindungen der Formel II, worin R1 für Phenyl steht, das wie
oben unter c) angegeben, substituiert sein kann, und n für 2, 3, 4, 5 oder
6, insbesondere 2 oder 3 steht, mit Acetylen. Vorzugsweise führt man diese
Umsetzung bei einer Temperatur im Bereich von 140 bis 230°C, insbesondere 150
bis 200°C durch. Der Katalysator wird vorzugsweise in einer Menge von 0,000
01 bis 0,1 Mol-%, insbesondere 0,000 1 bis 0,01 Mol-%, bezogen auf Äquivalente
Polycarbonsäure, eingesetzt.
Gegenstand der vorliegenden Verbindung sind auch die Verbindungen
der Formel I
worin R1 für Aryl und n für 2, 3, 4, 5 oder 6 stehen, wobei
Aryl gegebenenfalls durch 1, 2 oder 3 Reste substituiert sein kann, die unabhängig
voneinander ausgewählt sind unter C1-C4-Alkyl, Halogen,
C1-C4-Alkoxy, Amino, Mono-C1-C4-Alkylamino,
Di-C1-C4-Alkylamino, -OCOR3, -COOR3,
-CONR4R5, -NR4COR5, -OCONR4R5
oder -NR4COOR5; und R2 für H, C1-C8-Alkyl,
Phenyl-C1-C4-alkyl, Phenyl, das gegebenenfalls mit 1 oder
2 C1-C4-Alkylgruppen substituiert ist, oder C3-C7-Cycloalkyl
steht.
Besonders bevorzugt ist die Herstellung von Phthalsäure-, Terephthalsäure-
und Isophthalsäuredivinylester.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen
Vinylester eignen sich zur Verwendung in Massen, welche thermisch oder durch energiereiche
Strahlung gehärtet werden können. Die Massen können als bzw. in Beschichtungsmassen,
z.B. Lacken, Druckfarben oder Klebstoffen, als Druckplatten, als Formkörper,
zur Herstellung von Photoresisten, in der Stereolithographie oder als Gießmasse,
z.B. für optische Linsen verwendet, werden. Substrate für die Beschichtung
können beispielsweise Textil, Leder, Metall, Kunststoff, Glas, Holz, Papier
oder Pappe sein. Die Verbindungen der Formel I sind als Vernetzungsmittel bei radikalischen
und kationischen Polymerisationen brauchbar. Vorzugsweise werden sie in UV-härtbaren
Lacken eingesetzt, z.B. als Reaktivverdünner.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie
zu begrenzen. Die GC-Analysen (GC: Gaschromatographie) erfolgten an einer Kapillarsäule,
mit einem Carbowax (Polyethylenglykol)-Film, z.B. DB Wax der J & W Scientific.
BeispieleBeispiel 1
Eine Mischung aus 36.0 g Benzoesäure (295 mmol), 0.25 g Re2(CO)10
(0.38 mmol) und 78.0 g Toluol wurde bei 140°C, einem Stickstoffdruck von 2
bar und einem Acetylendruck von 18 bar 6 h der Vinylierung unterworfen. Die durch
GC-Analyse ermittelte Ausbeute betrug 99 %.
Beispiel 2
Eine Mischung aus 8.0 g Adipinsäure (55 mmol), 0.10 g Re(CO)5Cl
(0.28 mmol) und 17.3 g Toluol wurde bei 140°C, einem Stickstoffdruck von 2
bar und einem Acetylendruck von 18 bar 6 h der Vinylierung unterworfen. Die durch
GC-Analyse ermittelte Ausbeute betrug 96 %.
Beispiel 3
Eine Mischung aus 8.0 g Adipinsäure (55 mmol), 0.10 g Re(CO)5Br
(0.25 mmol) und 17.3 g Toluol wurde bei 140°C einem Stickstoffdruck von 2 bar
und einem Acetylendruck von 18 bar 6 h der Vinylierung unterworfen. Die durch GC-Analyse
ermittelte Ausbeute betrug 95 %.
Beispiel 4
Eine Mischung aus 36.0 g Adipinsäure (247 mmol), 0.10 g Re2(CO)10
(0.15 mmol) und 78.0 g Toluol wurde bei 140°C einem Stickstoffdruck von 2 bar
und einem Acetylendruck von 18 bar 6 h der Vinylierung unterworfen. Die durch GC-Analyse
ermittelte Ausbeute betrug 98 %.
Beispiel 5
Eine Mischung aus 300.0 g Adipinsäure (2.045 mol), 1.00 g Re2(CO)10
(1.50 mmol) und 700.0 g Toluol wurde bei 160°C einem Stickstoffdruck von 2
bar und einem Acetylendruck von 18 bar 6 h der Vinylierung unterworfen. Die destillative
Aufarbeitung des Reaktionsgemisches in Gegenwart eines Polymerisationsinhibitors
lieferte den Divinylester der Carbonsäure in einer Ausbeute von 87 %.
Beispiel 6
Eine Mischung aus 100.0 g Adipinsäure (681.6 mmol) und 0.50 g
Re2(CO)10 (0.75 mmol) wurde ohne Lösungsmittel 2 h auf
200°C erhitzt. Nach dem Abkühlen auf 160 °C wurde die Mischung bei
160°C einem Stickstoffdruck von 2 bar und einem Acetylendruck von 18 bar 6
h der Vinylierung unterworfen, wobei Adipinsäuredivinylester erhalten wurde.
Beispiel 7
Eine Mischung aus 8.0 g Terephthalsäure (48 mmol), 0.10 g Re2(CO)10
(0.15 mmol) und 17.3 g Toluol wurden bei 140°C einem Stickstoffdruck von 2
bar und einem Acetylendruck von 18 bar 6 h der Vinylierung unterworfen. Es wurde
der Terephthalsäuredivinylester erhalten, der mittels GCMS-Analyse nachgewiesen
werden konnte.
Beispiel 8
Eine Mischung aus 30.0 g (259 mmol) Fumarsäure, 0.5 g Re2(CO)10
(0.77 mmol) und 90 ml Toluol wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck von 2 bar
und einem Acetylendruck von 18 bar für 8 h der Vinylierung unterworfen. Fumarsäuredivinylester
konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 9
Eine Mischung aus 30.0 g (181 mmol) Phthalsäure, 0.5 g Re2(CO)10
(0.77 mmol) und 90 ml Toluol wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck von 2 bar
und einem Acetylendruck von 18 bar für 12 h der Vinylierung unterworfen. Phthalsäuredivinylester
konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 10
Eine Mischung aus 30.0 g (181 mmol) Isophthalsäure, 0.5 g Re2(CO)10
(0.77 mmol) und 90 ml Toluol wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck von 2 bar
und einem Acetylendruck von 18 bar für 20 h der Vinylierung unterworfen. Isophthalsäuredivinylester
konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 11
Eine Mischung aus 30.0 g (197 mmol) 4-Methoxybenzoesäure, 0.5
g Re2(CO)10 (0.77 mmol) und 90 ml Toluol wurden bei 160°C
einem Stickstoffdruck von 2 bar und einem Acetylendruck von 18 bar für 18 h
der Vinylierung unterworfen. 4-Methoxybenzoesäurevinylester konnte mittels
GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 12
Eine Mischung aus 30.0 g (326 mmol) Pivalinsäure, 0.5 g Re2(CO)10
(0.77 mmol) und 90 ml Toluol wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck von 2 bar
und einem Acetylendruck von 18 bar für 7 h der Vinylierung unterworfen. Pivalinsäurevinylester
konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 13
Eine Mischung aus 30.0 g (348 mmol) Crotonsäure, 0.5 g Re2(CO)10
(0.77 mmol) und 90 ml Toluol wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck von 2 bar
und einem Acetylendruck von 18 bar für 6 h der Vinylierung unterworfen. Crotonsäurevinylester
konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 14
Eine Mischung aus 30.0 g (184 mmol) 4-Dimethylaminobenzoesäure,
0.5 g Re2(CO)10 (0.77 mmol) und 90 ml Toluol wurden bei 160°C
einem Stickstoffdruck von 2 bar und einem Acetylendruck von 18 bar für 6 h
der Vinylierung unterworfen. 4-Dimethylaminobenzoesäurevinylester konnte mittels
GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 15
Eine Mischung aus 30.0 g (192 mmol) 4-Chlorbenzoesäure, 0.5 g
Re2(CO)10 (0.77 mmol) und 90 ml Toluol wurden bei 160°C
einem Stickstoffdruck von 2 bar und einem Acetylendruck von 18 bar für 20 h
der Vinylierung unterworfen. 4-Chlorbenzoesäurevinylester konnte mittels GCMS-
und GC-Analyse als Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 16
Eine Mischung aus 30.0 g (417 mmol) Acrylsäure, 0.5 g Re2(CO)10
(0.77 mmol) und 90 ml Toluol wurden bei 140°C einem Stickstoffdruck von 2 bar
und einem Acetylendruck von 18 bar für 17 h der Vinylierung unterworfen. Acrylsäurevinylester
konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 17
Eine Mischung aus 30.0 g (149 mmol) 4-Brombenzoesäure, 0.5 g
Re2(CO)10 (0.77 mmol) und 90 ml Toluol wurden bei 160°C
einem Stickstoffdruck von 2 bar und einem Acetylendruck von 18 bar für 4 h
der Vinylierung unterworfen. 4-Brombenzoesäurevinylester konnte mittels GCMS-
und GC-Analyse als Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 18
Eine Mischung aus 30.0 g (348 mmol) Methacrylsäure, 0.5 g Re2(CO)10
(0.77 mmol) und 90 ml Toluol wurden bei 140°C einem Stickstoffdruck von 2 bar
und einem Acetylendruck von 18 bar für 13 h der Vinylierung unterworfen. Methacrylsäurevinylester
konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 19
Eine Mischung aus 40.0 g (241 mmol) Terephthalsäure, 0.5 g Re2(CO)10
(0.77 mmol) und 90 ml Toluol wurden bei 175°C einem Stickstoffdruck von 2 bar
und einem Acetylendruck von 18 bar für 2 h der Vinylierung unterworfen. Terephthalsäuredivinylester
konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 20
Eine Mischung aus 40.0 g (345 mmol) Hexansäure, 0.5 g Re2(CO)10
(0.77 mmol) und 90 ml Toluol wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck von 2 bar
und einem Acetylendruck von 18 bar für 1 h der Vinylierung unterworfen. Hexansäurevinylester
konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 21
Eine Mischung aus 40.0 g (313 mmol) Cyclohexansäure, 0.5 g Re2(CO)10
(0.77 mmol) und 90 ml Toluol wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck von 2 bar
und einem Acetylendruck von 18 bar für 3.5 h der Vinylierung unterworfen. Cyclohexansäurevinylester
konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 22
Eine Mischung aus 36.5 g (253 mmol) Adipinsäure, 0.08 g Re2(CO)10
(0.12 mmol) und 100 ml Xylol wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck von 2 bar
und einem Acetylendruck von 18 bar für 24 h der Vinylierung unterworfen. Adipinsäuredivinylester
konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 23
Eine Mischung aus 36.5 g (253 mmol) Adipinsäure, 0.08 g Re2(CO)10
(0.12 mmol) und 100 ml Dioxan wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck von 2
bar und einem Acetylendruck von 18 bar für 2 h der Vinylierung unterworfen.
Adipinsäuredivinylester konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt
nachgewiesen werden.
Beispiel 24
Eine Mischung aus 36.5 g (253 mmol) Adipinsäure, 0.08 g Re2(CO)10
(0.12 mmol) und 100 ml THF wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck von 2 bar
und einem Acetylendruck von 18 bar für 1 h der Vinylierung unterworfen. Adipinsäuredivinylester
konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 25
Eine Mischung aus 36.5 g (253 mmol) Adipinsäure, 0.08 g Re2(CO)10
(0.12 mmol) und 100 ml NMP wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck von 2 bar
und einem Acetylendruck von 18 bar für 2.5 h der Vinylierung unterworfen. Adipinsäuredivinylester
konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 26
Eine Mischung aus 36.5 g (253 mmol) Adipinsäure, 0.08 g Re2(CO)10
(0.12 mmol) und 100 ml Diphenylether wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck
von 2 bar und einem Acetylendruck von 18 bar für 2 h der Vinylierung unterworfen.
Adipinsäuredivinylester konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt
nachgewiesen werden.
Beispiel 27
Eine Mischung aus 6.5 g (253 mmol) Adipinsäure, 0.08 g Re2(CO)10
(0.12 mmol) und 100 ml Decalin wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck von 2
bar und einem Acetylendruck von 18 bar für 10 h der Vinylierung unterworfen.
Adipinsäuredivinylester konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt
nachgewiesen werden.
Beispiel 28
Eine Mischung aus 36.5 g (253 mmol) Adipinsäure, 0.08 g Re2(CO)10
(0.12 mmol) und 100 ml Paraffinöl wurden bei 160°C, einem Stickstoffdruck
von 2 bar und einem Acetylendruck von 18 bar für 12 h der Vinylierung unterworfen.
Adipinsäuredivinylester konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt
nachgewiesen werden.
Beispiel 29
Eine Mischung aus 36.5 g (253 mmol) Adipinsäure, 0.08 g Re2(CO)10
(0.12 mmol) und 100 ml Acetonitril wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck von
2 bar und einem Acetylendruck von 18 bar für 12 h der Vinylierung unterworfen.
Adipinsäuredivinylester konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt
nachgewiesen werden.
Beispiel 30
Eine Mischung aus 36.5 g (253 mmol) Adipinsäure, 0.08 g Re2(CO)10
(0.12 mmol) und 100 ml Butyrolacton wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck
von 2 bar und einem Acetylendruck von 18 bar für 26 h der Vinylierung unterworfen.
Adipinsäuredivinylester konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt
nachgewiesen werden.
Beispiel 31
Eine Mischung aus 36.5 g (253 mmol) Adipinsäure, 0.08 g Re2(CO)10
(0.12 mmol) und 100 ml Adipinsäuredivinylester wurden bei 160°C einem
Stickstoffdruck von 2 bar und einem Acetylendruck von 18 bar für 24 h der Vinylierung
unterworfen. Adipinsäuredivinylester konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als
Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 32
Eine Mischung aus 36.5 g (253 mmol) Adipinsäure, 0.5 g Re2O7
(1.03 mmol) und 90 ml Toluol wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck von 2 bar
und einem Acetylendruck von 18 bar für 6 h der Vinylierung unterworfen. Adipinsäuredivinylester
konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 33
Eine Mischung aus 8.0 g (56 mmol) Adipinsäure, 0.10 g Rheniumpulver
(0.54 mmol) und 20 ml Toluol wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck von 2 bar
und einem Acetylendruck von 18 bar für 6 h der Vinylierung unterworfen. Adipinsäuredivinylester
konnte mittels GC-Analyse nachgewiesen werden.
Beispiel 34
Eine Mischung aus 36.5 g (253 mmol) Adipinsäure, 0.073 g ReCl3
(0.25 mmol) und 100 ml Toluol wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck von 2
bar und einem Acetylendruck von 18 bar für 30 h der Vinylierung unterworfen.
Adipinsäuredivinylester konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt
nachgewiesen werden.
Beispiel 35
Eine Mischung aus 36.5 g (253 mmol) Adipinsäure, 0.062 g ReCH3O3
(0.25 mmol) und 100 ml Toluol wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck von 2
bar und einem Acetylendruck von 18 bar für 30 h der Vinylierung unterworfen.
Adipinsäuredivinylester konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt
nachgewiesen werden.
Beispiel 36
Eine Mischung aus 36.5 g (253 mmol) Adipinsäure, 5.0 g Re2O7
auf SiO2/Al2O3 (3 % Re, 0.8 mmol) und 100 ml Toluol
wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck von 2 bar und einem Acetylendruck von
18 bar für 5 h der Vinylierung unterworfen. Adipinsäuredivinylester konnte
mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt nachgewiesen werden.
Beispiel 37
Eine Mischung aus 18.25 g (127 mmol) Adipinsäure, 0.021 g Re2(CO)10
(0.03 mmol) und 60 ml Adipinsäuredivinylester wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck
von 2 bar und einem Acetylendruck von 7 bar für 9.5 h der Vinylierung unterworfen.
Adipinsäuredivinylester konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt
nachgewiesen werden.
Beispiel 38
Eine Mischung aus 18.25 g (127 mmol) Adipinsäure, 0.021 g Re2(CO)10
(0.03 mmol) und 60 ml Adipinsäuredivinylester wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck
von 2 bar und einem Acetylendruck von 4 bar für 8 h der Vinylierung unterworfen.
Adipinsäuredivinylester konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt
nachgewiesen werden.
Beispiel 39
Eine Mischung aus 18.25 g (127 mmol) Adipinsäure, 0.021 g Re2(CO)10
(0.03 mmol) und 60 ml Adipinsäuredivinylester wurden bei 160°C einem Stickstoffdruck
von 1 bar und einem Acetylendruck von 3 bar für 11 h der Vinylierung unterworfen.
Adipinsäuredivinylester konnte mittels GCMS- und GC-Analyse als Hauptprodukt
nachgewiesen werden.
Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung von Carbonsäurevinylesterverbindungen
der Formel I:
worin
a) R1 für H oder -COO-CH=CH-R2 und n für 1 stehen,
b) R1 für C1-C20-Alkyl, C2-C20-Alkenyl
oder C3-C7-Cycloalkyl steht und n für 1, 2 oder 3 steht,
wobei R1 gegebenenfalls durch 1, 2 oder 3 Reste substituiert ist, die
unabhängig voneinander ausgewählt sind unter Phenyl, Halogen, Hydroxy,
C1-C4-Alkoxy, Amino, Mono-C1-C4-Alkylamino,
Di-C1-C4-Alkylamino, -OCOR3, -COOR3,
-CONR4R5, -NR4COR5, -OCONR4R5
oder -NR4COOR5, oder
c) R1 für Aryl und n für 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 stehen, wobei
Aryl gegebenenfalls durch 1, 2 oder 3 Reste substituiert sein kann, die unabhängig
voneinander ausgewählt sind unter C1-C4-Alkyl, Halogen,
Hydroxy, C1-C4-Alkoxy, Amino, Mono-C1-C4-Alkylamino,
Di-C1-C4-Alkylamino, -OCOR3, -COOR3,
-CONR4R5, -NR4COR5, -OCONR4R5
oder -NR4COOR5; oder
R2 für H, C1-C8-Alkyl, Phenyl-C1-C4-alkyl,
Phenyl, das gegebenenfalls mit 1 oder 2 C1-C4-Alkylgruppen
substituiert ist, oder C3-C7-Cycloalkyl steht;
R3 für C1-C4-Alkyl steht;
R4 und R5, die gleich oder verschieden sein können, für
H oder C1-C4-Alkyl stehen;
umfassend die Umsetzung einer Verbindung der Formel II
worin R1 für H, -COOH oder die oben unter b) oder c) angegebenen
Bedeutungen steht und n die oben angegebenen Bedeutungen besitzt, mit einer Verbindung
der Formel III
H-C≡C-R2(III)
worin R2 die oben angegebenen Bedeutungen besitzt, in Anwesenheit eines
Katalysators, der ausgewählt ist unter Carbonylkomplexen, Oxiden und Halogeniden
des Rheniums, Mangans, Wolframs, Molybdäns, Chroms und Eisens und Rheniummetall
bei einer Temperatur von ≤ 250°C umsetzt.Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Katalysator ausgewählt ist
unter Carbonylkomplexen, Oxiden und Halogeniden des Rheniums, Mangans und Molybdäns.Verfahren nach Anspruch 2, wobei man als Katalysator Re2(CO)10
verwendet.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man den
Katalysator in einer Menge im Bereich von 0,000005 bis 1 Mol-%, bezogen auf Äquivalente
der Verbindung der Formel II, verwendet.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung
der Formel III ausgewählt ist unter Acetylen, Propin, 1-Butin, 1-Pentin, 1-Hexin,
und Phenylacetylen.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man als
Verbindung der Formel II eine aliphatische Monocarbonsäure verwendet.Verfahren nach Anspruch 6, wobei die aliphatische Monocarbonsäure
ausgewählt ist unter Essigsäure, Phenylessigsäure, Propionsäure,
Alanin, Buttersäure, Hydroxybuttersäure, Valeriansäure, Hexansäure,
Heptansäure, Octansäure, Nonansäure, Decansäure, 2-Methylpropionsäure,
2-Methylbuttersäure, 3-Methylbuttersäure, 2-Methylpentansäure, 2-Ethylhexansäure,
2-Propylheptansäure, Pivalinsäure, Neononansäure, Neodecansäure,
Neotridecansäure, Stearinsäure, Ölsäure, Laurinsäure, Palmitinsäure,
Cyclohexancarbonsäure, Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure
und Zimtsäure.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei man als Verbindung
der Formel II eine aliphatische Dicarbonsäure verwendet.Verfahren nach Anspruch 8, wobei die aliphatische Dicarbonsäure
ausgewählt ist unter Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure,
Adipinsäure, Maleinsäure und Fumarsäure.Verfahren nach Anspruch 9, wobei man als Verbindung der Formel II Adipinsäure
verwendet.Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei man die Umsetzung
bei einer Temperatur im Bereich von 70 bis 200°C durchführt.Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei man den Katalysator
in einer Menge im Bereich von 0,000001 bis 0,0025 Mol-%, bezogen auf Äquivalente
der Verbindung der Formel II, verwendet.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei man als Verbindung
der Formel II eine aromatische Monocarbonsäure oder eine aromatische Polycarbonsäure
verwendet.Verfahren nach Anspruch 13, wobei man als Verbindung der Formel II Benzoesäure,
Phthalsäure, Isophthalsäure oder Terephthalsäure verwendet.Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei man die Umsetzung bei einer
Temperatur im Bereich von 140 bis 230°C durchführt.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man die
Verbindung der Formel III in einem Überschuss von 0,1 bis 20 Mol-%, bezogen
auf Äquivalente der Verbindung der Formel II, verwendet.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man als
Verbindung der Formel III Acetylen verwendet.Carbonsäurevinylester der Formel I
worin R1 für Aryl und n für 2, 3, 4, 5 oder 6 stehen, wobei
Aryl gegebenenfalls durch 1, 2 oder 3 Reste substituiert sein kann, die unabhängig
voneinander ausgewählt sind unter C1-C4-Alkyl, Halogen,
C1-C4-Alkoxy, Amino, Mono-C1-C4-Alkylamino,
Di-C1-C4-Alkylamino, -OCOR3, -COOR3,
-CONR4R5, -NR4COR5, -OCONR4R5
oder -NR4COOR5; und R2 für H, C1-C8-Alkyl,
Phenyl-C1-C4-alkyl, Phenyl, das gegebenenfalls mit 1 oder
2 C1-C4-Alkylgruppen substituiert ist, oder C3-C7-Cycloalkyl
steht.Carbonsäurevinylester nach Anspruch 18 der Formel I, worin R2
für H steht.Verwendung der Carbonsäurevinylester nach Anspruch 18 oder 19 als
Vernetzungsmittel oder Reaktivverdünner.