CH526532A - Verfahren zur Herstellung von neuen a-Cyanacrylsäureverbindungen - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Herstellung von neuen   a-Cyanacrylsäureverbindungen   
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von neuen   ,oG-Cyanacrylsäureverbindungen    der Formel
EMI1.1     
 worin, wenn m für die Zahl 1 steht, der Benzolring B höchstens zweimal durch Halogenatome und/oder
Alkyl- oder Alkoxyreste substituiert sein kann, die Reste R1 und R2 unabhängig voneinander einen Al kyl- oder Alkenylrest, X Sauerstoff oder Schwefel,
EMI1.2     
 Z1 einen gegebenenfalls substituierten Alkyl-, Cycloalkyl oder Arylrest,   Z    und   Z3    entweder miteinander verbunden zusammen mit dem N-Atom einen heterocyclischen Ring oder unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen der für Z1 definierten Reste bedeuten und m für die Zahl 1 oder 2 steht.



   Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet. dass man 1 Mol einer Verbindung der Formel
EMI1.3     
 mit m Mol einer Verbindung der Formel
EMI1.4     
 unter Wasserabspaltung kondensiert.



   Beispiele für die Reste   Rl    und R2 in der obigen For   mel 1 sind:    Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl, Isobutyl, Amyl, 2,2-Dimethylpropyl, Octyl, Dodecyl, Vinyl, Allyl, Dimethylvinyl und   8-Heptadecenyl.    Bevorzugt sind die Alkylreste, welche höchstens 4 Kohlenstoffatome enthalten.



   Die oben genannten gesättigten Alkylreste sind auch Beispiele für die Reste   Zl,    Z2 und Z. Die letzteren können ausserdem beispielsweise auch folgende Bedeutungen haben: Isopropyl, tert.-Butyl,   2,6,8 -Trimethyl-4-nonyl,    2 -Äthyl-hexyl,   2,4,6,8    Tetramethyl - nonyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, 2-Cyclohexyläthyl, 4-Methylcyclohexyl, 2,5-, 2,6-, 3,4- und 3,5-Dimethyl-cyclohexyl, Cycloheptyl, Cyclododecyl, Phenyl, 2-, 3- oder 4-Methylphenyl, Dimethyl-phenyl (Isomerengemisch), p-tert.-Butylphenyl, 2 Methoxy, 3-Chlorphenyl und Dichlorphenyl (Isomerengemisch).



   Beispiele für jene Fälle, in welchen die Reste   Z3    und   Z    miteinander verbunden sind und zusammen mit dem N-Atom einen heterocyclischen Ring bilden, sind in folgender Tabelle 1 aufgezählt:   TABELLE 1
EMI2.1     


<tb> Heterocyclischer <SEP> Ring <SEP> durch
<tb> Verbindung <SEP> von <SEP> Z2 <SEP> und <SEP> Za
<tb> im <SEP> Rest <SEP> Entsprechende <SEP> Formel
<tb>  <SEP> Z2 <SEP> von <SEP> Rest <SEP> Y
<tb>  <SEP> -N
<tb>  <SEP> Z3
<tb>  <SEP> Pyrrolidino <SEP> -CONC
<tb>  <SEP> Piperidin <SEP> -CO9
<tb>  <SEP> Hexarnethylenimino <SEP> -CONC
<tb>  <SEP> Morpholino <SEP> coQ?
<tb> 
Es ist vorteilhaft, die Reste Z1, Z2 und   Za    so auszuwählen, dass die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in diesen Resten, in den Resten R1 und R2 und in gegebenenfalls vorhandenen Substituenten am Benzolring B höchstens 20 beträgt.



   Die oben für die Reste R1, R2,   Z1,      Z    und Z3, aufgezählten Alkylreste sind Beispiele für die gegebenenfalls im Benzolring B enthaltenen Substituenten. Beispiele für im Benzolring B gegebenenfalls vorhandene Alkoxyreste sind: Methoxy, Äthoxy, Propoxy, Isopropoxy, Butoxy, Hexyloxy, Dodecyloxy und   2-Äthylhexyloxy.    Der Benzolring B kann durch Halogenatome, vorzugsweise durch Chlor und Brom, insbesondere durch Chlor substituiert sein.



   Die Ausgangsstoffe der allgemeinen Formel II sind bekannt oder können nach Analogieverfahren hergestellt werden. Man geht dabei von   Dibenzofuranen    und Dibenzothiophenen aus, welche unsubstituiert oder in einem Benzolring durch Halogenatome und/oder Alkyl- oder Alkoxyreste substituiert sind. Man setzt diese Heterocyclen mit Halogeniden oder Anhydriden von gesättigten oder ungesättigten Carbonsäuren nach der Methode von Friedel-Crafts um.



   Bei den Verbindungen der allgemeinen Formel   III    handelt es sich um Cyanessigsäurederivate wie Cyanacetonitril (Malononitril) Cyanessigester und Cyanacetamide, welche leicht zugänglich sind.



   Beim oben erwähnten Herstellungsverfahren handelt es sich grundsätzlich um eine Aldokondensation, bei welcher. unter Abspaltung von Wasser, ein Keton mit einer aktivierten Methylengruppe reagiert. Die Umsetzung wird, bedingt durch die Konstitution der Ausgangsstoffe, als    < (Knoevenagel-Kondensation     bezeichnet. Man kann nach der ursprünglichen Vorschrift von Knoevenagel oder nach neueren Modifikationen, z.B. nach Doebner, kondensieren. Im vorliegenden Fall hat sich die Modifikation nach Cope besonders bewährt. Die Reaktionsbedingungen sind in der Literatur genau beschrieben, vgl. beispielsweise:
E. Knoevenagel, Ber. 31, 2596 (1898)
O. Doebner, Ber. 33, 2140 (1900)
J.R. Johnson in Organic Reactions I pp. 226, 233 (New York 1942)
L.F. Fieser und M. Fieser, Organic Chemistry, 3. Ausgabe, p. 692 (New York 1956)
H.B. Watson, Ann. Repts. on Progress Chem., Chem.



  Soc. (London) 36, 210 (1939)
US-Patentanschrift 2 623 060
Baliak, Ganapathy, J. Indian Chem. Soc. 32, 333-8 (1955)
A.C. Cope, J. Am. Chem. Soc. 59, 2327-30 (1937)
Cuong Luu Duc, J. Alary und A. Boucherle, Chimie   Therapeutique    4, 271-275 (1969).



   Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der neuen Cyanacrylsäurederivate der Formel I als   W-Absorber.    Zu diesem Zweck werden die neuen Verbindungen in lichtempfindliche Substanzen eingearbeitet oder als Schutzschicht auf die zu schützenden Substanzen aufgetragen. Durch die Absorption der schädlichen Ultraviolett-Strahlen bewahren die so eingesetzten neuen Verbindungen die lichtempfindlichen Substanzen vor Zerstörung.



   Die neuen Verbindungen können beispielsweise in Sonnenschutzmittel eingearbeitet werden zur Absorption des Erythem erzeugenden kurzwelligen UV-Lichtes. Zahlreicher als in der Medizin und der Kosmetik sind die Anwendungsmöglichkeiten im Kunststoffsektor. Die Verwendung kommt beispielsweise bei folgenden Kunststoffen in Frage:
Celluloseacetat, Celluloseacetobutyrat, Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylchlorid-acetat, Polyamide, Polystyrol, Äthylcellulose, Cellulosenitrat, Polyvinylalkohol, Silikonkautschuk, Cellulosepropionat, Melamin-Formaldehyd-Harze, Harnstoff - Formaldehyd Harze, Allylgiessharze, Polymethylmethacrylat, Polyester und Polyacrylnitril.



   Es können auch Naturstoffe vor UV-Licht geschützt werden, wie beispielsweise Kautschuk, Cellulose, Wolle und Seide. Die zu schützenden Stoffe können in Form von Platten, Stäben, Überzügen, Folien, Filmen, Bändern, Fasern, Granulaten, Pulvern und in anderen Bearbeitungsformen oder als Lösungen, Emulsionen oder Dispersionen vorliegen. Die Einverbleibung bzw. die Beschichtung der zu schützenden Materialien erfolgt nach an sich bekannten Methoden. Ein besonders wichtiges Anwendungsverfahren besteht in der innigen Vermischung eines Kunststoffes, beispielsweise von Polypropylen in Granulatform mit den neuen Verbindungen, z.B.



  in einem Kneter, und im sich anschliessenden Extrudieren. Man erhält auf diese Art eine sehr homogene Vermischung, was für einen guten Schutz wichtig ist. Beim Extrudieren erhält man beispielsweise Folien, Schläuche oder Fäden. Letztere können zu Textilien verwoben werden. Bei dieser Arbeitsweise wird der UV-Absorber vor der Verarbeitung zu einem Textilmaterial mit dem Polypropylen vermischt. Man kann jedoch auch Textilfäden und Textilgewebe mit den neuen UV-Absorbern behan   dem,    beispielsweise in einer wässerigen Flotte, welche eine feinstdispergierte Verbindung der Formel I enthält.

 

  Für dieses Verfahren eignen sich Textilien aus Polyäthylenterephthalat und Celluloseacetat.



   Kunststoffe müssen nicht unbedingt fertig polymerisiert bzw. kondensiert sein bevor die Vermischung mit den neuen Verbindungen erfolgt. Man kann auch Monomere oder Vorpolymerisate bzw. Vorkondensate mit den neuen UV-Absorbern vermischen und erst nachher den Kunststoff in die endgültige Form überführen durch Kondensieren oder Polymerisieren. Bei dieser Arbeitsweise ist es möglich, dass gewisse Vertreter der allgemeinen   Formel I beim Überführen des Kunststoffes in den Endzustand mit diesem chemisch verbunden werden. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn   Rl    und/oder R2 in der Formel I Alkenyl bedeutet und vor der Endpolymerisation einem Polyacrylnitril, Polymethylmethacrylat, Polystyrol oder Polypropylen beigemischt wird.

  Ein anderes Beispiel für die chemische Verknüpfung eines UV-Absorbers mit einem Kunststoff ist die Vermischung einer Verbindung der Formel I, in welcher Y den Rest -COOZ1 bedeutet, mit einem Polyestervorkondensat aus Maleinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid und Äthylenglykol im molaren Verhältnis 3:7:10. Bei der Schlusskondensation in Gegenwart von Umesterungskatalysatoren erhält man ein Polyesterharz, in welches eine Verbindung der Formel I einkondensiert ist.



   Die neuen UV-Absorber können nicht nur verwendet werden um klare Filme, Kunststoffe und dgl. zu stabilisieren, sie können auch in undurchsichtigen, halb-undurchsichtigen oder durchscheinenden Materialien verwendet werden, deren Oberfläche für Abbau durch ultraviolettes Licht empfindlich ist. Beispiele für solche Materialien sind: geschäumte Kunststoffe, undurchsichtige Filme und Überzüge, undurchsichtige Papiere, durchsichtige und undurchsichtige gefärbte Kunststoffe, fluoreszierende Pigmente, Polituren für Automobile und Möbel, Cremen und Lotionen und dgl., gleichgültig ob sie undurchsichtig, klar oder durchscheinend sind.



   Die Verbindungen der Formel I sind auch besonders geeignet zum Schutz von hochmolekularen Formaldehydpolymeren. Die Einverleibung erfolgt vorzugsweise der Polymerisationsmasse vor der Überführung des Kunstoffes in den Endzustand. Andere Stabilisatoren, wie beispielsweise die Benztriazole und die Benzophenone, können in dieser Weise nicht verwendet werden, weil sie Depolymerisation verursachen.



   Die Verbindungen der Formel I können auch zusammen mit anderen Lichtschutzmitteln oder mit Stabilisatoren angewandt werden. Derartige Wirkstoffgemische haben oft eine synergistiche Wirkung und schützen die behandelten Materialien gleichzeitig gegen ultra-violette Strahlung, Hitze und oxydativen Abbau.



   Um einen Schutz gegen ultra-violette Strahlung zu erreichen, ist es nicht unbedingt notwendig, die neuen Verbindungen den zu schützenden Materialien einzuverleiben oder sie damit zu beschichten.



   Beispielsweise kann man lichtempfindliche Nahrungsmittel wie Obst, Speiseöle und Butter schützen, indem man sie in Kunststoffolien aufbewahrt, welche Verbindungen der Formel I enthalten.



   Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls die Ma   Materialien.    welche zum Schutz gegen ultra-violette Strahlung Verbindungen der Formel I enthalten. Wie oben an einigen Beispielen gezeigt, kann die Einverleibung der neuen Verbindungen in die zu schützenden Materialien in irgend einer Verarbeitungsstufe nach an sich bekannten Methoden erfolgen, wobei die Menge der einverleibten Schutzmittel in weiten Grenzen schwanken kann, z.B.



  zwischen 0,01 und 5%, vorzugsweise zwischen 0,05 bis 1%. bezogen auf die zu schützenden Materialien.



   In den folgenden Beispielen bedeuten F Schmelzpunkt, Kp Siedepunkt,   l    Wellenlänge, die Teile Gewichtsteile und die Prozente Gewichtsprozente. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.



   Beispiel für das Herstellungsverfahren
In einem Rührkolben. versehen mit einem Wasserabscheider und einem Rückflusskühler werden 10 Teile 2,7 Diacetyldibenzofuran, 6,6 Teile Malononitril, 4,8 Teile Eisessig und 0,8 Teile Ammoniumacetat zusammen mit 90 Teilen Benzol zum Sieden erhitzt. Die Knoevenagel Reaktion beginnt bald, was an der Trübung des aus dem Rückflusskühler zurückfliessenden Benzols durch Wassertropfen erkennbar ist. Das bei der Kondensation entstehende Wasser wird mit den Benzoldämpfen aus dem Reaktionsgemisch entfernt und im Wasserabscheider abgetrennt. Das kondensierte Benzol fliesst immer wieder in das Reaktionsgefäss zurück. Nach 3 bis 4 Stunden lässt die Wasserabspaltung stark nach. Man gibt noch einmal 0,8 Teile Ammoniumacetat zu und verrührt weiter unter Rückfluss bis die Wasserabspaltung beendet ist. Die ganze Umsetzung dauert ungefähr 12 Stunden.

  Beim Abkühlen kristallisiert das Umsetzungsprodukt aus, dessen Konstitution und Eigenschaften aus der unten folgenden Tabelle 3, Beispiel 21 hervorgehen. Zur Reinigung kann das Rohprodukt aus Dioxan umkristallisiert werden.



   In analoger Weise kann man 3 Propionyldibenzofuran mit Molononitril (vgl. folgende Tabelle 2, Beispiel 8) oder   3 -Acetyldibenzothiophen    mit Cyanessigsäureäthylester (vgl. nachfolgende Tabelle 2, Beispiel 13) umsetzen.



  In den letzten beiden Fällen scheidet sich das Reaktionsprodukt beim Abkühlen nicht aus der Reaktionsmasse aus. Zur Isolierung wird deshalb die benzolische Reaktionsmischung mit Wasser neutral gewaschen und darauf eingedampft. Zur Reinigung kann man aus Äthanol umkristallisieren. Beispiele für die nach dem erfindungsgemässen Verfahren herstellbaren neuen Verbindungen sind in den folgenden Tabellen 2 und 3 aufgeführt. Die Abkürzungen R1, X und Y in Tabelle 2 beziehen sich auf die Varianten von Formel I, in welchen m die Zahl 1 bedeutet.  



  TABELLE 2
EMI4.1     


<tb>  <SEP> Substituent <SEP> in
<tb> Beispiel <SEP> BenzoLring <SEP> B <SEP> X <SEP> F <SEP> iF <SEP> F <SEP> Kp <SEP> i. <SEP> max
<tb>  <SEP> Nr, <SEP> stellt <SEP> Art <SEP> des <SEP> Rr. <SEP> cc <SEP> cc <SEP> nm
<tb>  <SEP> Stellg. <SEP> Subst
<tb>  <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> CH3 <SEP> O <SEP> -CN <SEP> 132-134 <SEP> - <SEP> 320
<tb>  <SEP> 2 <SEP> - <SEP> - <SEP> cH <SEP> O <SEP> -COOC2Hs <SEP> 152-154 <SEP> - <SEP> 290
<tb>  <SEP> 3 <SEP> - <SEP> - <SEP> CH <SEP> O <SEP> -COOCgHl7 <SEP> 114-117 <SEP> - <SEP> 300
<tb>  <SEP> 4 <SEP> - <SEP> - <SEP> O <SEP> -CON <SEP> 0 <SEP> 195 <SEP> - <SEP> 291
<tb>  <SEP> /
<tb>  <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> C2H5 <SEP> CH3 <SEP> O <SEP> -CN <SEP> 94-96 <SEP> - <SEP> 325
<tb>  <SEP> 6 <SEP> 6 <SEP> C2H5 <SEP> CH3 <SEP> O <SEP> -COOC2H5 <SEP> 0,4 <SEP> 210 <SEP> 298
<tb>  <SEP> 7 <SEP> 6 <SEP> C5H17 <SEP> CH3 <SEP> O <SEP> 

   -CN <SEP> 325
<tb>  <SEP> 8 <SEP> - <SEP> - <SEP> C2H5 <SEP> O <SEP> -CN <SEP> 144-146 <SEP> 320
<tb>  <SEP> 9 <SEP> - <SEP> - <SEP> C2H5 <SEP> O <SEP> -COOC2Hs <SEP> 120-122 <SEP> 291
<tb>  <SEP> 10 <SEP> - <SEP> - <SEP> C3H7 <SEP> O <SEP> -CN <SEP> 144-146 <SEP> 320
<tb>  <SEP> 11 <SEP> - <SEP> - <SEP> C7Hls <SEP>   <SEP> -CN <SEP> 0,02 <SEP> 230 <SEP> O <SEP> 322
<tb>  <SEP> 12 <SEP> - <SEP> - <SEP> CH2 <SEP> S <SEP> -CN <SEP> 144-146 <SEP> 350
<tb>  <SEP> 13 <SEP> - <SEP> - <SEP> CH3 <SEP> S <SEP> -COOC2Hs <SEP> 193-195 <SEP> 330
<tb>  <SEP> 14 <SEP> - <SEP> - <SEP> CH3 <SEP> S <SEP> -COCCgHr7 <SEP> 104-106 <SEP> 340
<tb>  <SEP> 15 <SEP> - <SEP> - <SEP> CH3 <SEP> S <SEP> -COOCH2-CH-C4Hs <SEP> - <SEP> - <SEP> 305
<tb>  <SEP> C2H5
<tb>  <SEP> CH3
<tb>  <SEP> 16 <SEP> - <SEP> - <SEP> CH3 <SEP> S <SEP> -COOCH2-C-CH2CHCH3 <SEP> - <SEP> - <SEP> 302
<tb>  <SEP> Ii
<tb>  <SEP> C1I <SEP>  

   CHs
<tb>  <SEP> 17 <SEP> - <SEP> CH3 <SEP> S <SEP> -COOCH2-C6Hs <SEP> 155-157 <SEP> - <SEP> 306
<tb>  <SEP> 18 <SEP> - <SEP> - <SEP> CH3 <SEP> S <SEP> -CON <SEP> 0 <SEP> 171-173 <SEP> - <SEP> 294
<tb>  <SEP> 19 <SEP> - <SEP> - <SEP> C5H7 <SEP> S <SEP> -CN <SEP> 104-106 <SEP> - <SEP> 345
<tb>  <SEP> 20 <SEP> - <SEP> - <SEP> C7H15 <SEP> S <SEP> -COOC2Hs <SEP> 0,001 <SEP> 265 <SEP> 322
<tb>  TABELLE 3
EMI4.2     
 Beispiel R1 R2 X Y F  C Kp  C   hmax   
Nr. nm
21 CH3 CH3 O CN 281-283 - 320
22 CH3 CH3 S -COOC8H17   -      -    320  
Anwendungsbeispiele
A. Polypropylen wird in üblicher Weise bei   1 80c    mit 0,2% der in Tabelle 2, Beispiel 3 beschriebenen Verbindung homogen vermischt und zu Platten von 0,3 mm Dicke gepresst.

  Vom gleichen Polypropylen werden auch Platten ohne vorherige Beimischung eines Zusatzstoffes hergestellt. Die Platten werden im Klimatest nach der Methode von De La Rue auf ihre Lichtbeständigkeit geprüft. Die Prüfung erfolgt bei   40 ,    bei 75% relativer Luftfeuchtigkeit, bei starker Lufterneuerung, mit 16 Sunlamps und 16 Blacklamps der Firma Philips. Nach Belichtung während 250 Stunden weisen die Platten aus Polypropylen ohne Zusatzstoff Haarrisse auf und sind brüchig. Die gleichbehandelten Platten, welche die erfindungsgemässe Verbindung enthalten, sind unverändert.

 

   B. Analog wie oben unter A beschrieben stellt man Platten aus Polyvinylchlorid her, welche 0,2% der Verbindung in Tabelle 2, Beispiel 12, enthalten. Nach Belichtung während 500 Stunden sind diese Platten noch unverändert, während keinen Zusatzstoff enthaltende Polyvinylchloridplatten nach dieser Behandlung braun und rissig sind. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   I. Verfahren zur Herstellung von neuen o:-Cyanacryl- säureverbindungen der Formel EMI5.1 worin, wenn m für die Zahl 1 steht, der Benzolring B höchstens zweimal durch Halogenatome und/oder Alkyl- oder Alkoxyreste substituiert sein kann, die Reste R1 und R2 unabhängig voneinander einen Al kyl- oder Alkenylrest, X Sauerstoff oder Schwefel, EMI5.2 Z1 einen gegebenenfalls substituierten Alkyl-, Cycloalkyl oder Arylrest, Z3 und Z3 entweder miteinander verbunden zusammen mit dem N-Atcm einen heterocyclischen Ring oder unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen der für Zl definierten Reste bedeuten und m für die Zahl 1 oder 2 steht.

   dadurch gekennzeichnet, dass man 1 Mol einer Verbin dung der Formel EMI5.3 mit m Mol einer Verbindung der Formel EMI5.4 mit dem N-Atom einen heterocyclischen Ring oder unter Wasserabspaltung kondensiert.

   II. Verwendung von nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I erhaltenen Verbindungen der Formel I zur Stabilisierung von nicht-textilen organischen Materialien.