DE10003435A1 - Synthesis of macrocyclic monomers - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Makrocyclen (makrocyclischen Monomeren), das insbesondere bei der Her stellung von Makrocyclen mit besonderen organoleptischen oder sensorischen Eigenschaften eingesetzt werden kann.The present invention relates to a method for producing Macrocycles (macrocyclic monomers), which are used in particular in Provision of macrocycles with special organoleptic or sensory Properties can be used.
Eine große Zahl natürlicher oder synthetischer makrocyclischer Verbindungen wird aufgrund ihrer hervorragenden sensorischen Eigenschaften in Parfümkompositionen eingesetzt. Beispiele solcher Verbindungen und Wege zu ihrer Herstellung sind unter anderem beschrieben in einem Review-Artikel von Alvin S. Williams, Synthesis 1999, 10, 1707-1723.A large number of natural or synthetic macrocyclic Connections are made due to their excellent sensory properties used in perfume compositions. Examples of such connections and routes their manufacture is described in a review article by Alvin S. Williams, Synthesis 1999, 10, 1707-1723.
Es sind bereits eine Anzahl unterschiedlicher Wege zur Synthese
makrocyclischer Verbindungen beschritten worden. Als moderne industriell
eingesetzte Synthesetypen seien genannt:
A number of different approaches to the synthesis of macrocyclic compounds have already been followed. The following are examples of modern types of industrial synthesis:
- - Ringerweiterungs-Synthesen (ausgehend von Cyciododecanon)- Ring expansion syntheses (starting from cyciododecanone)
- - Acyloin-Kondensationen- Acyloin condensation
- - Alkyl-Peroxid-Umlagerungen (Story)- Alkyl peroxide rearrangements (story)
- - Polymerisation-Depolymerisation-Synthesen (Carothers)- Polymerization-Depolymerization-Syntheses (Carothers)
- - Umesterungs-Synthesen (Collaud)- transesterification syntheses (Collaud)
Neben diesen Synthesetypen sind noch andere bekannt.In addition to these types of synthesis, others are known.
Die bekannten Syntheseverfahren erlauben in der Regel keine kosten günstige Herstellung von makrocyclischen Monomeren. Deshalb finden bislang nur vergleichsweise wenige makrocyclische Monomere Anwendung in kommerziel len Parfümkompositionen, und zwar solche, bei denen die Herstellungskosten noch in einem akzeptablen Verhältnis zur sensorischen Aktivität stehen; als Beispiel für ein solches makrocyclisches Monomer sei das cyclische Dilacton Ethylenbrassylat genannt. Andere makrocyclische Monomere hingegen werden trotz guter sensorischer Eigenschaften nicht in nennenswertem Umfang kommerziell eingesetzt, da ihre Herstellung nach den bekannten Verfahren zu teuer ist.The known synthetic methods generally do not allow any costs inexpensive production of macrocyclic monomers. Therefore, so far only comparatively few macrocyclic monomers in commercial use len perfume compositions, namely those in which the manufacturing costs are still in an acceptable relationship to sensory activity; as An example of such a macrocyclic monomer is the cyclic dilactone Called ethylene brassylate. Other macrocyclic monomers, however, are not to any appreciable extent despite good sensory properties used commercially because their production according to the known methods is expensive.
Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues, kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von makrocyclischen Monomeren anzugeben.It was therefore the object of the present invention to develop a new Inexpensive process for the production of macrocyclic monomers specify.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Angabe eines Verfah
rens mit folgenden Maßnahmen:
This object is achieved according to the invention by specifying a method with the following measures:
- - Behandeln eines Polymers mit einem überkritischen Fluid unter Bedin gungen, die eine Depolymerisation des Polymers zum makrocyclischen Monomer bewirken,- Treating a polymer with a supercritical fluid under conditions conditions that depolymerize the polymer to macrocyclic Effect monomer
- - Extraktion des makrocyclischen Monomers mit dem überkritischem Fluid als Extraktionsmittel,- Extraction of the macrocyclic monomer with the supercritical fluid as an extractant,
- - Abtrennung des überkritischen Fluids vom makrocyclischen Monomer.- Separation of the supercritical fluid from the macrocyclic monomer.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich generell auf Polymere anwenden, die in Gegenwart eines überkritischen Fluids, gegebenenfalls in Anwesenheit eines Katalysators, unter Bildung eines makrocyclischen Monomers depolymerisierbar sind.The process according to the invention can generally be applied to polymers apply in the presence of a supercritical fluid, optionally in Presence of a catalyst to form a macrocyclic Monomers are depolymerizable.
Wichtig für den Extraktionserfolg ist, daß das makrocyclische Monomer besser im überkritischen Fluid löslich ist als das Edukt-Polymer. Der Fachmann wird das überkritische Fluid nach den Erfordernissen des Einzel falls auswählen und die Verfahrensparameter (insbesondere Druck und Temperatur) so wählen, daß die Depolymerisation und/oder die Extraktion optimal verlaufen. Gegebenenfalls führt er hierzu auf übliche Weise Vorversuche durch.It is important for the extraction success that the macrocyclic monomer is more soluble in the supercritical fluid than the educt polymer. The The supercritical fluid becomes skilled in the art according to the requirements of the individual if selected and the process parameters (especially pressure and Temperature) so that the depolymerization and / or the extraction run optimally. If necessary, he leads this in the usual way Preliminary tests by.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in die Gruppe der Polymeri sation-Depolymerisation-Synthesen (Carothers) einordnen, wie sie beispiels weise aus der Herstellung makrocyclischer C15-Lactone (wie Cyclopentadeca nolid) oder Dilactone (wie Ethylenbrassylat) bekannt sind. The process according to the invention can be grouped into the group of polymers Classification-Depolymerization-Syntheses (Carothers) as they example from the production of macrocyclic C15 lactones (such as Cyclopentadeca nolid) or dilactones (such as ethylene brassylate) are known.
Im Unterschied zu den bislang bekannten Verfahrensgestaltungen
erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Durchführung von Depolymeri
sation, Cyclisierung und Extraktion des makrocyclischen Monomers mittels
eines überkritischen Fluids in einem einzigen (kontinuierlich oder diskon
tinuierlich durchgeführten) Verfahrensschritt. Das überkritische Fluid
erfüllt dabei in der Regel eine Doppelfunktion als
In contrast to the process designs known to date, the process according to the invention allows depolymerization, cyclization and extraction of the macrocyclic monomer to be carried out by means of a supercritical fluid in a single process step (carried out continuously or discontinuously). The supercritical fluid usually fulfills a double function as
- a) Reaktionsmedium für die Depolymerisations- (und Ringschluß-)Reaktion sowiea) Reaction medium for the depolymerization (and ring closure) reaction such as
- b) Extraktionsmittel für das sich bei der Depolymerisation bildende makrocyclische Monomer.b) extractant for that which forms during the depolymerization macrocyclic monomer.
Zwingend erforderlich ist aber nur, daß das überkritische Fluid die Funk tion (b) erfüllt.However, it is only imperative that the supercritical fluid be the radio tion (b) fulfilled.
Der Begriff "überkritisches Fluid" umfaßt dabei Verbindungen, Gemische oder Elemente über ihrem jeweiligen kritischen Druck (pC) und ihrer jeweiligen kritischen Temperatur (TC), aber unterhalb des für die Kondensation zum Feststoff erforderlichen Drucks. Er umfaßt daneben aber auch homogene Zwei- oder Mehrstoffgemische, wobei Temperatur und Druck eines jeweiligen Gemischs so gewählt sind, daß die kritische Temperatur und der kritische Druck des Gemischs oder zumindest eines, gegebenenfalls aber auch mehrerer im Gemisch enthaltenen Stoffe überschritten sind.The term "supercritical fluid" includes compounds, mixtures or elements above their respective critical pressure (p C ) and their respective critical temperature (T C ), but below the pressure required for the condensation to the solid. It also includes homogeneous two - or multi-component mixtures, the temperature and pressure of a respective mixture being selected such that the critical temperature and the critical pressure of the mixture or at least one, but possibly also several, substances contained in the mixture are exceeded.
Als überkritisches Fluid oder Bestandteil eines der genannten
homogenen Zwei- oder Mehrstoffgemische lassen sich dabei insbesondere
einsetzen:
Kohlendioxid, Ethan, Propan, Butan, Isobutan, Pentan, Hexan, Ethen,
Propen, Benzol, Toluol, Fluoroform, Difluormethan, Dimethylether, Diethyl
ether, Methanol, Ethanol, Wasser, Ammoniak, Ethylendiamin, Stickstoff
heteracyclen, Distickstoffmonoxid, Schwefeldioxid, Schwefelhexafluorid.In particular, the following can be used as supercritical fluid or part of one of the homogeneous two-component or multi-component mixtures mentioned:
Carbon dioxide, ethane, propane, butane, isobutane, pentane, hexane, ethene, propene, benzene, toluene, fluoroform, difluoromethane, dimethyl ether, diethyl ether, methanol, ethanol, water, ammonia, ethylenediamine, nitrogen heteracycles, nitrous oxide, sulfur dioxide, sulfur hexafluoride.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaf terweise nicht erforderlich, die Depolymerisations- (und Ringschluß-) Reaktion und die Extraktion des makrocyclischen Monomers aus dem Reaktions gemisch in getrennten Verfahrensschritten oder Apparaturen durchzuführen. Es ist vielmehr eine simultane Verfahrensführung bevorzugt, bei der das sich bildende Reaktionsprodukt, d. h. das makrocyclische Monomer, kontinuierlich (a) in das überkritische Fluid überführt und (b) mit diesem aus dem Reaktor entfernt wird. Die laufende Entfernung des frisch gebildeten makrocyclischen Monomers aus dem Reaktionssystem erzwingt dessen kon tinuierliche Nachbildung unter weiterer Depolymerisation des eingesetzten Polymers. Vorteilhafterweise wird die aus dem Reaktionssystem entfernte und mit dem makrocyclischen Monomer beladene Menge überkritischen Fluids durch eine entsprechende Menge frischen oder recyclisierten überkritischen Fluids ersetzt, vorzugsweise kontinuierlich.When using the method according to the invention, it is advantageous t not necessary to use the depolymerization (and ring closure) Reaction and extraction of the macrocyclic monomer from the reaction mixture in separate process steps or equipment. Rather, it is preferred to carry out the process simultaneously, in which the formed reaction product, d. H. the macrocyclic monomer, continuous (a) transferred into the supercritical fluid and (b) with it is removed from the reactor. The ongoing removal of the newly formed macrocyclic monomer from the reaction system forces its con Continuous replication with further depolymerization of the used Polymers. The and from the reaction system are advantageously removed amount of supercritical fluid loaded with the macrocyclic monomer an appropriate amount of fresh or recycled supercritical fluid replaced, preferably continuously.
Das aus dem Reaktionssystem entfernte überkritische Fluid wird auf übliche Weise vom Extrakt (d. h. dem makrocyclischen Monomer und gegebenen falls vorhandenen Nebenprodukten der Depolymerisation) abgetrennt, in der Regel durch kontrollierte Reduzierung des Drucks. Andere bekannte Methoden der Abscheidung aus überkritischen Fluiden wie z. B. rasche Entspannung (RESS-Prozeß), Änderung der Temperatur oder Zugabe eines Anti-Solvents können ebenfalls zur Abtrennung des macrocyclischen Monomers eingesetzt werden. Das macrocyclische Monomer kann ferner durch Adsorption an geeigne ten festen Phasen oder durch Absorption in entsprechenden Solventien vom Extraktionsmittel getrennt werden. Die Extraktion und Abtrennung kann auch zur Fraktionierung des Extrakts genutzt werden, wobei zusätzliche Teile wie Extraktionskolonnen mit oder ohne Füllkörpern in die Anlagen eingebaut werden können. Insbesondere können solche Modifikationen gewährleisten, daß neben dem macrocyclischen Monomer keine oder nur geringe Mengen an Depoly merisations-Nebenprodukten (Dimeren; kurzkettigen, nicht-cyclischen Monomeren) aus dem Reaktionssystem abgetrennt werden. Einen Überblick über Verfahrensgestaltungen gibt: M. McHugh, V. Krukonis, Supercritical Fluid Extraction, Butterworths, Boston, 1986.The supercritical fluid removed from the reaction system becomes usual way of the extract (i.e. the macrocyclic monomer and given if any by-products of the depolymerization) separated, in the Usually through controlled pressure reduction. Other known methods the deposition from supercritical fluids such. B. rapid relaxation (RESS process), changing the temperature or adding an anti-solvent can also be used to separate the macrocyclic monomer will. The macrocyclic monomer can also by adsorption on suitable th solid phases or by absorption in corresponding solvents from Extractants are separated. The extraction and separation can also can be used to fractionate the extract, with additional parts such as Extraction columns with or without packing elements installed in the plants can be. In particular, such modifications can ensure that in addition to the macrocyclic monomer, no or only small amounts of depoly merization by-products (dimers; short-chain, non-cyclic Monomers) are separated from the reaction system. An overview of Process designs are: M. McHugh, V. Krukonis, Supercritical Fluid Extraction, Butterworths, Boston, 1986.
Eine kontinuierliche Verfahrensführung ist zwar bevorzugt, eine diskontinuierliche Verfahrensgestaltung (Batch-Betrieb) ist aber ebenfalls möglich.A continuous process is preferred, one discontinuous process design (batch operation) is also possible.
Die Depolymerisationsreaktion wird üblicherweise als 2-Phasen reaktion durchgeführt, wobei das Polymer und das überkritische Fluid in getrennten Phasen mit gemeinsamer Phasengrenze vorliegen; das Polymer bildet also die erste (feste oder flüssige) Phase und das überkritische Fluid die zweite. Je nach der Beschaffenheit des eingesetzten Polymers, des verwendeten überkritischen Fluids und der eingestellten Verfahrensparameter (insbesondere Druck, Temperatur, Mengenverhältnis überkritisches Fluid : Polymer) handelt es sich dabei um eine Reaktion im System fest-überkritisch oder flüssig-überkritisch.The depolymerization reaction is usually called 2-phase reaction carried out, wherein the polymer and the supercritical fluid in there are separate phases with a common phase boundary; the polymer forms the first (solid or liquid) phase and the supercritical Fluid the second. Depending on the nature of the polymer used, the used supercritical fluid and the set process parameters (in particular pressure, temperature, quantitative ratio of supercritical fluid: polymer) it is a reaction in the system firmly supercritical or liquid supercritical.
Die Depolymerisationsreaktion kann aber auch in einem Reaktionssystem mit mehr als zwei Phasen durchgeführt werden.However, the depolymerization reaction can also take place in a reaction system with more than two phases.
Eine Durchführung der Depolymerisationsreaktion in einem Reaktions system mit einer einzigen Phase ist in Ausnahmefällen möglich, sofern die Verfahrensparameter so eingestellt werden, daß das Polymer bei der Depoly merisation vollständig im überkritischen Fluid gelöst vorliegt. In diesem Fall erfolgen Reaktionsschritt und Extraktionsschritt vorzugsweise simul tan, z. B. in einem Reaktor mit integrierter Extraktionskolonne, oder sie erfolgen unter unterschiedlichen Bedingungen, entweder diskontinuierlich im gleichen Reaktor, oder semi-kontinuierlich in nacheinander geschalteten Behältern.Performing the depolymerization reaction in one reaction system with a single phase is possible in exceptional cases, provided that Process parameters are set so that the polymer at the Depoly Merization is completely dissolved in the supercritical fluid. In this In this case, the reaction step and extraction step are preferably carried out simulatively dance. B. in a reactor with an integrated extraction column, or them take place under different conditions, either discontinuously in the same reactor, or semi-continuously in series Containers.
Zur Beschleunigung der Depolymerisations- (und Ringschluß-)Reaktion können die für ein gegebenes Polymer üblichen Katalysatoren eingesetzt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Depolymerisation von Polyestern besonders einfach durchführbar, als Katalysator lassen sich hierbei beispielsweise die von Alvin S. Williams in Synthesis 1999, 10, 1707-1723, Scheme 35 angegebenen Katalysatoren verwenden, siehe die nachfolgende Tabelle 1:To accelerate the depolymerization (and ring closure) reaction can use the usual catalysts for a given polymer will. With the method according to the invention, the depolymerization of Polyesters can be carried out particularly easily, as a catalyst here, for example, that of Alvin S. Williams in Synthesis 1999, 10, 1707-1723, Scheme 35 use specified catalysts, see the Table 1 below:
KAl(ethyldigol)3 KAl (ethyl digol) 3
(OCOC17 (OCOC 17
H35 H 35
)
Bu2 )
Bu 2
SnO
Bu2 SnO
Bu 2
SnO + (PhO)3 SnO + (PhO) 3
P
Zn(OAc)2 P
Zn (OAc) 2
2H2 2H 2
O
MgCl2
O
MgCl 2
Bu2 Bu 2
Sn(OH)OSn(Cl)Bu2
Sn (OH) OSn (Cl) Bu 2
Ti(Oi Ti (O i
Pr)4 Pr) 4
auf Montmorillonit
Ti(OBu)4
on montmorillonite
Ti (OBu) 4
PbO
(MeO)3 PbO
(MeO) 3
Al Al
In der Literatur sind noch weitere Depolymerisations-Katalysatoren genannt, die ebenfalls eingesetzt werden können. Vergleiche hierzu die nachfolgende Tabelle 2, in der neben den entsprechenden Literaturstellen die darin angegebenen Katalysatoren genannt sind.There are other depolymerization catalysts in the literature called, which can also be used. Compare the Table 2 below, in addition to the corresponding references the catalysts specified therein are mentioned.
Über die angegebenen Literaturstellen findet der Fachmann weitere Informationen zu den angegebenen Katalysatoren und ihrer Einsatzweise.The person skilled in the art will find further information via the specified references Information on the specified catalysts and their use.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Synthese von Ethylenbrassy lat durch Depolymerisation von Polyethylenbrassylat in Gegenwart von überkritischem Kohlendioxid näher erläutert; zunächst werden jedoch hierfür einsetzbare Apparaturen I-IV anhand der beigefügten Fig. 1-4 beschrie ben.The invention is explained in more detail below on the basis of the synthesis of ethylene brassy by depolymerizing polyethylene brassylate in the presence of supercritical carbon dioxide; First, however, apparatuses I-IV that can be used for this purpose are described with reference to the attached FIGS. 1-4.
Die Apparaturen I-IV sind ganz allgemein zur Herstellung von makro cyclischen Monomeren nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet, wobei Modifikationen zur Anpassung an den Einzelfall möglich sind. Gleiche Bezugszeichen in unterschiedlichen Figuren betreffen Apparaturbestandteile mit zumindest im wesentlichen gleicher Funktion. Es stellen dar: The apparatuses I-IV are very general for the production of macro Cyclic monomers suitable according to the inventive method, wherein Modifications to adapt to the individual case are possible. Same Reference symbols in different figures relate to components of the apparatus with at least essentially the same function. They represent:
Fig. 1 Schematische Darstellung der Apparatur I gemäß nachfolgendem Beispiel 3, Fig. 1 Schematic representation of the apparatus I according to the following Example 3,
Fig. 2 Schematische Darstellung der Apparatur II gemäß nachfolgendem Beispiel 4, Fig. 2 shows a schematic representation of the apparatus II according to the following Example 4,
Fig. 3 Schematische Darstellung der Apparatur III gemäß nachfolgendem Beispiel 5, Fig. 3 Schematic representation of the apparatus III according to the following Example 5,
Fig. 4 Schematische Darstellung der Apparatur IV. Fig. 4 Schematic representation of the apparatus IV.
Die im nachfolgenden Beispiel 3 eingesetzte und in Fig. 1 dargestell te Apparatur I umfaßt einen Frischgas-Vorratsbehälter 1, einen Kompressor 2 zur Verdichtung des Frischgases, einen Reaktor 3 (mit Thermostat 6) zur Durchführung von Depolymerisationsreaktionen, ein beheiztes Ventil 4 zur Entspannung eines überkritischen Extraktionsmittels und einen Abscheider 5 (der z. B. ein Glasgefäß zum Sammeln des Extrakts umfaßt).The apparatus I used in the following example 3 and shown in FIG. 1 comprises a fresh gas storage container 1 , a compressor 2 for compressing the fresh gas, a reactor 3 (with thermostat 6 ) for carrying out depolymerization reactions, and a heated valve 4 for decompressing one supercritical extractant and a separator 5 (e.g. comprising a glass jar for collecting the extract).
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Polymeri sat bzw. das Polymerisat-Katalysator-Gemisch in den Reaktor 3 eingebracht und auf die gewünschte Reaktions- bzw. Extraktionstemperatur erhitzt. Aus dem Vorratsbehälter 1 wird das mittels des Kompressors 2 verdichtete Frischgas (Extraktionsmittel, z. B. Kohlendioxid) über ein Tauchrohr durch das Polymerisat(-Gemisch) geleitet. Das Extraktionsmittel wird über Kopf aus dem Reaktor abgenommen und über ein beheiztes Ventil 4 entspannt, wobei sich im Abscheider 5 das makrocyclische Monomer incl. etwaiger Neben produkte sammelt. Das aus dem Abscheider 5 gasförmig austretende Extrak tionsmittel kann dem Frischgas wieder zugeführt werden.To carry out the process according to the invention, the polymer sat or the polymer-catalyst mixture is introduced into the reactor 3 and heated to the desired reaction or extraction temperature. From the storage container 1 , the fresh gas compressed by the compressor 2 (extractant, eg carbon dioxide) is passed through the polymer (mixture) via an immersion tube. The extractant is taken off from the top of the reactor and expanded via a heated valve 4 , the macrocyclic monomer including any by-products collecting in the separator 5 . The gaseous extractant emerging from the separator 5 can be returned to the fresh gas.
Die im nachfolgenden Beispiel 4 eingesetzte und in Fig. 2 dargestell te Apparatur II umfaßt neben den aus Apparatur I bereits bekannten Appara turbestandteilen noch eine separat beheizte Extraktionkolonne 7, die auf den Reaktor 3 aufgesetzt ist und der eine Regeleinheit 8 zugeordnet ist.The apparatus II used in the following example 4 and shown in FIG. 2 comprises, in addition to the apparatus components already known from apparatus I, a separately heated extraction column 7 which is placed on the reactor 3 and which is assigned a control unit 8 .
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Polymer bzw. das Polymer-Katalysator-Gemisch in den Reaktor 3 eingebracht und auf die gewünschte Reaktions- bzw. Extraktionstemperatur erhitzt. Aus dem Vorratsbehälter 1 wird das mittels des Kompressors 2 verdichtete Frischgas (Extraktionsmittel) über ein Tauchrohr durch das Polymermaterial geleitet. Das Extraktionsmittel wird über Kopf aus der auf den Reaktor 3 aufgesetzten Extraktionskolonne 7 abgenommen und über das beheizte Ventil 4 entspannt, wobei sich im Abscheider 5 das makrocyclische Monomer incl. etwaiger Nebenprodukte sammelt. Das aus dem Abscheider 5 gasförmig austretende Extraktionsmittel kann dem Frischgas wieder zugeführt werden.To carry out the process according to the invention, the polymer or the polymer-catalyst mixture is introduced into the reactor 3 and heated to the desired reaction or extraction temperature. From the storage container 1 , the fresh gas (extractant) compressed by means of the compressor 2 is passed through the polymer material via an immersion tube. The extractant is removed overhead from the extraction column 7 placed on the reactor 3 and expanded via the heated valve 4 , the macrocyclic monomer including any by-products collecting in the separator 5 . The extractant gaseous from the separator 5 can be fed back to the fresh gas.
Die im nachfolgenden Beispiel 5 eingesetzte und in Fig. 3 dargestell te Apparatur III umfaßt neben den aus Apparatur I bereits bekannten Apparaturbestandteilen noch einen Wärmeaustauscher 9, der dem Reaktor 3 vorgeschaltet ist und dem eine Regeleinheit 10 zugeordnet ist.The apparatus III used in the following example 5 and shown in FIG. 3 comprises, in addition to the apparatus components already known from apparatus I, a heat exchanger 9 which is connected upstream of the reactor 3 and to which a control unit 10 is assigned.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Polymer bzw. das Polymer-Katalysator-Gemisch in den Reaktor 3 eingebracht und auf die gewünschte Reaktions- bzw. Extraktionstemperatur erhitzt. Aus dem Vorratsbehälter 1 wird das mittels des Kompressors 2 verdichtete und mittels des wärmeaustauschers 9 (mit Regeleinheit 10) erhitzte Frischgas (Extraktionsmittel) von unten durch das Polymermaterial geleitet. Das Ex traktionsmittel wird über Kopf aus 3 abgenommen und über das beheizte Ventil 4 entspannt, wobei sich im Abscheider 5 das makrocyclische Monomer incl. etwaiger Nebenprodukte sammelt. Das aus dem Abscheider 5 gasförmig austretende Extraktionsmittel kann dem Frischgas wieder zugeführt werden (siehe z. B. Apparatur IV).To carry out the process according to the invention, the polymer or the polymer-catalyst mixture is introduced into the reactor 3 and heated to the desired reaction or extraction temperature. From the storage container 1 , the fresh gas (extracting agent) compressed by the compressor 2 and heated by the heat exchanger 9 (with control unit 10 ) is passed through the polymer material from below. The Ex traction agent is removed from the top of 3 and expanded via the heated valve 4 , the macrocyclic monomer including any by-products collected in the separator 5 . The extractant gaseous from the separator 5 can be fed back to the fresh gas (see, for example, apparatus IV).
Die in Fig. 4 dargestellte Apparatur IV umfaßt neben bereits aus 7 Apparatur I bekannten Apparaturbestandteilen eine Einrichtung zum Zurück führen des Extraktionmittels in den Reaktor. Diese Einrichtung umfaßt einen Kondensator 12 (mit Kryomat 13) zur Verflüssigung des am Abscheider 5 austretenden Gases, eine dem Kondensator 12 nachgeschaltete Pumpe 14 und einen wiederum nachgeschalteten Vergaser 15 (mit Thermostat 16), der über ein Ventil mit der Leitung von Kompressor 2 zu Reaktor 3 verbunden ist. The apparatus IV shown in FIG. 4 comprises, in addition to apparatus components already known from 7 apparatus I, a device for leading the extraction agent back into the reactor. This device comprises a condenser 12 (with Kryomat 13 ) for liquefying the gas escaping at the separator 5 , a pump 14 connected downstream of the condenser 12 and a gasifier 15 connected downstream (with thermostat 16 ), which is connected to the line from compressor 2 via a valve Reactor 3 is connected.
Außerdem ist dem Abscheider 5 ein Entnahme-Ventil 11 zugeordnet.In addition, a removal valve 11 is assigned to the separator 5 .
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Polymer bzw. das Polymer-Katalysator-Gemisch in den Reaktor 3 eingebracht und auf die gewünschte Reaktions- bzw. Extraktionstemperatur erhitzt. Die Apparatur wird mit Frischgas aus dem Vorratsbehälter 1 gefüllt, das mit Hilfe des Kompressors 2 auf den gewünschten Betriebsdruck komprimiert wird. Das Extraktionsmittel wird mit Hilfe der Komponenten 12-15 in der Apparatur im Kreis geführt, wobei sich im Abscheider 5 das makrocyclische Monomer incl. etwaiger Nebenprodukte sammelt, das über das Ventil 11 abgenommen werden kann. Evtl. Verluste an Extraktionsmittel werden durch Frischgas aus dem Vorratsbehälter 1 kontinuierlich ersetzt.To carry out the process according to the invention, the polymer or the polymer-catalyst mixture is introduced into the reactor 3 and heated to the desired reaction or extraction temperature. The apparatus is filled with fresh gas from the storage container 1 , which is compressed to the desired operating pressure with the aid of the compressor 2 . The extractant is circulated in the apparatus with the aid of components 12-15 , the macrocyclic monomer including any by-products collecting in the separator 5 , which can be removed via the valve 11 . Possibly. Losses of extractant are continuously replaced by fresh gas from the storage container 1 .
In einem Rührwerk wurden 100 g (0,55 mol) Cyclododecanon, 177 g (1,51 mol) Diethylcarbonat und 46 g (0,85 mol) Natriummethylat vorgelegt und 4 h unter Rückfluß (ca. 130°C) erhitzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde eine Lösung aus 100 g Schwefelsäure conc. in 750 g Wasser langsam zu getropft. Die wässrige Phase wurde abgetrennt und mit 200 ml Hexan ex trahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden mit 250 ml Wasser gewaschen. Anschließend wurde zunächst Hexan (bei Normaldruck), dann überschüssiges Diethylcarbonat (bei vermindertem Druck, ca. 35 mbar) abdestilliert.100 g (0.55 mol) of cyclododecanone, 177 g (1.51 mol) of Diethyl carbonate and 46 g (0.85 mol) of sodium methylate and 4 h heated under reflux (about 130 ° C). After cooling to room temperature a solution of 100 g of sulfuric acid conc. slowly in 750 g of water dripped. The aqueous phase was separated off and mixed with 200 ml of hexane ex trahed. The combined organic phases were washed with 250 ml of water washed. Then was first hexane (at normal pressure), then excess diethyl carbonate (at reduced pressure, approx. 35 mbar) distilled off.
Das so erhaltene Rohgemisch (ca. 175 g, die gemäß Gaschromatogramm 88 Gew.-% Brassylsäurediethylester und/oder -methylester enthielten) wurde mit 50 g Ethylenglykol, 260 mg Natriummethylat und 20 ml Methanol versetzt. Es wurde zunächst 1 h bei ca. 190°C erhitzt; dabei gingen ca. 33 g eines Methanol/Ethanol-Gemisches über. Anschließend wurde bei vermindertem Druck (s. o.) und 190°C solange erhitzt, bis kein überschüssiges Ethylenglykol mehr überging.The crude mixture obtained in this way (approx. 175 g, which according to gas chromatogram 88% by weight Brassyl acid diethyl ester and / or methyl ester contained) was with 50 g of ethylene glycol, 260 mg of sodium methylate and 20 ml of methanol are added. It was first heated at about 190 ° C for 1 h; about 33 g went one Methanol / ethanol mixture over. Then was under reduced pressure (see above) and heated to 190 ° C until no excess ethylene glycol more passed over.
Es wurden so 170 g eines im wesentlichen aus Polyethylenbrassylat bestehenden Polymerisats erhalten, das beim Abkühlen auf Raumtemperatur fest wurde. In this way, 170 g of an essentially made of polyethylene brassylate existing polymer obtained when cooling to room temperature became firm.
2,4 g des Polymerisats aus Beispiel 1 wurden mit gerade soviel Essigester versetzt, daß sich in der Wärme alles löste. Anschließend wurde mit Essigester über eine Aluminiumoxid-Säule neutral filtriert. Das Lösungsmittel wurde abgezogen, der Rückstand in Diethylether aufgenommen und filtriert. Nach erneutem Abziehen des Lösungsmittels erhielt man 160 mg eines Rückstandes, der gemäß Gaschromatogramm zu 9,8 Flächenprozent aus Ethylenbrassylat bestand. Dies entspricht ca. 0,65% der eingesetzten Gesamtmasse an Polymerisat.2.4 g of the polymer from Example 1 were with just as much Ethyl ester displaces everything in the warmth. Then was neutral filtered with ethyl acetate through an alumina column. The Solvent was removed, the residue was taken up in diethyl ether and filtered. After the solvent had been stripped off again, 160 mg were obtained a residue, which according to gas chromatogram from 9.8 area percent Ethylene brassylate existed. This corresponds to approximately 0.65% of the used Total mass of polymer.
Die in den nachfolgenden Beispielen gewählten Verfahrensparameter (Druck, Temperatur, Durchflußgeschwindigkeit) kann der Fachmann nach den Erfordernissen des Einzelfalls variieren:The process parameters chosen in the examples below (Pressure, temperature, flow rate) can the specialist according to the The requirements of the individual case vary:
30 g des Polymerisats aus Beispiel 1 und 30 g Ethylenbrassylat (Reinheit laut GC 95%) wurden 5 Stunden bei 100°C in einem Glaskolben verrührt. Die Mischung wurde in den auf 80°C vorgewärmten Reaktor 3 einer Anlage gemäß Apparatur I (siehe oben) gegeben und das Einleitrohr mit Deckel aufgesetzt. Die Manteltemperatur des Reaktors 3 wurde auf 100°C erhöht. Dann wurde Kohlendioxid mit einem Druck von 200 bar durch die Apparatur I geleitet und mit einer Flußrate von 500 l/h über das beheizte Ventil 4 entspannt, wobei der Extrakt in einem Glasgefäß (Abscheider) 5 aufgefangen wurde. Auf diese Weise wurden in 300 Minuten 18,2 g Extrakt abgeschieden. Der Extrakt enthielt nach GC-Analyse 92,1 Flächenprozent Ethylenbrassylat.30 g of the polymer from Example 1 and 30 g of ethylene brassylate (purity according to GC 95%) were stirred in a glass flask at 100 ° C. for 5 hours. The mixture was placed in reactor 3, preheated to 80 ° C., of a plant in accordance with apparatus I (see above), and the inlet tube with a lid was placed on it. The jacket temperature of the reactor 3 was increased to 100 ° C. Then carbon dioxide was passed through the apparatus I at a pressure of 200 bar and expanded at a flow rate of 500 l / h via the heated valve 4 , the extract being collected in a glass vessel (separator) 5 . In this way, 18.2 g of extract were separated in 300 minutes. According to GC analysis, the extract contained 92.1 area percent ethylene brassylate.
Zu 52,4 g Polymerisat nach Beispiel 1 wurden 1,6 g Aluminiumstearat und 0,6 g Natriumstearat gegeben und diese Mischung 48 Stunden bei 100°C in einem Glaskolben gerührt. Die Mischung wurde dann in den auf 80°C vorgewärmten Reaktor 3 einer Anlage gemäß Apparatur II (siehe oben) gegeben und das Einleitrohr mit Deckel aufgesetzt. Die Manteltemperatur des Reak tors 3 wurde auf 300°C und die Manteltemperatur der Extraktionskolonne 7 auf 150°C eingestellt. Dann wurde Kohlendioxid mit einem Druck von 200 bar durch die Apparatur II geleitet und mit einer Flußrate von 500 l/h über das beheizte Ventil 4 entspannt, wobei der Extrakt in einem Glasgefäß (Abschei der) 5 aufgefangen wurde.1.6 g of aluminum stearate and 0.6 g of sodium stearate were added to 52.4 g of polymer according to Example 1 and this mixture was stirred in a glass flask at 100 ° C. for 48 hours. The mixture was then placed in reactor 3, preheated to 80 ° C., in a plant in accordance with apparatus II (see above), and the inlet tube with a lid was placed on it. The jacket temperature of the reactor 3 was set to 300 ° C and the jacket temperature of the extraction column 7 to 150 ° C. Then carbon dioxide was passed through the apparatus II at a pressure of 200 bar and expanded at a flow rate of 500 l / h via the heated valve 4 , the extract being collected in a glass vessel (separator) 5 .
Innerhalb von 9 Stunden wurden so 1,78 g Extrakt abgeschieden. Der Extrakt enthielt gemäß Gaschromatogramm 48,5 Flächenprozent Ethylenbrassy lat. Dies entspricht ca. 1,7% der eingesetzten Gesamtmasse an Polymerisat.1.78 g of extract were separated in this way within 9 hours. The According to the gas chromatogram, the extract contained 48.5 area percent ethylene brassy lat. This corresponds to approx. 1.7% of the total mass of polymer used.
Zu 70,1 g eines im wesentlichen aus Polyethylenbrassylat bestehenden Polymerisats gemäß Beispiel 1 wurden 1,6 g Aluminiumsterat und 0,6 g Natriumsterat gegeben und diese Mischung 20 Stunden bei 220°C in einem Glaskolben gerührt.To 70.1 g of a consisting essentially of polyethylene brassylate The polymers according to Example 1 were 1.6 g of aluminum sterate and 0.6 g Given sodium sterate and this mixture for 20 hours at 220 ° C in one Glass flask stirred.
Diese Vorbehandlung diente der Homogenisierung, führte aber nicht zu einer nennenswerten Bildung von Ethylenbrassylat, wie analog Beispiel 2 nachgewiesen wurde. Vgl. auch das nachfolgende Beispiel 6.This pretreatment was used for homogenization, but did not lead to an appreciable formation of ethylene brassylate, as in Example 2 was proven. See also Example 6 below.
Die nach der Vorbehandlung vorliegende Michung wurde in den auf 80°C vorgewärmten Reaktor 3 einer Anlage gemäß Apparatur III (siehe oben) gegeben, der Deckel aufgesetzt und die Manteltemperatur des Reaktors 3 auf 350°C erhöht. Dann wurde auf 260°C vorgeheiztes Kohlendioxid mit einem Druck von 200 bar durch die Apparatur III geleitet und mit einer Flußrate von 500 l/h über das beheizte Ventil 4 entspannt, wobei der Extrakt in einem Glasgefäß (Abscheider) 5 aufgefangen wurde. The mixture present after the pretreatment was placed in the reactor 3, preheated to 80 ° C., of a plant in accordance with apparatus III (see above), the cover put on and the jacket temperature of the reactor 3 increased to 350 ° C. Then, carbon dioxide, preheated to 260 ° C., was passed through apparatus III at a pressure of 200 bar and expanded at a flow rate of 500 l / h via heated valve 4 , the extract being collected in a glass vessel (separator) 5 .
Innerhalb von 26 Stunden wurden so 13,1 g Extrakt abgeschieden. Der Extrakt bestand gemäß Gaschromatogramm zu 45 Flächenprozent aus Ethylen brassylat. Bezogen auf die eingesetzte Menge Polymerisat entspricht dies einer Ausbeute von etwa 8,3%.13.1 g of extract were separated in this way within 26 hours. The According to the gas chromatogram, the extract consisted of 45 area percent ethylene brassylate. This corresponds to the amount of polymer used a yield of about 8.3%.
70,0 g eines im wesentlichen aus Polyethylenbrassylat bestehenden Polymerisats gemäß Beispiel 1 wurden in einen Reaktor einer Anlage gemäß Apparatur III gegeben, der Deckel aufgesetzt und die Manteltemperatur des Reaktors 3 auf 230°C erhöht. Dann wurde auf 240°C vorgeheiztes Kohlendioxid mit einem Druck von 200 bar durch die Apparatur geleitet und mit einer Flußrate von 500 l/h über ein beheiztes Ventil 4 entspannt, wobei der Extrakt in einem Glasgefäß aufgefangen wurde. Innerhalb von 12,5 Stunden wurden 1,92 g Extrakt abgeschieden, der nach GC-Analyse 17,7 Flächenprozent Ethylenbrassylat enthielt und in seiner sonstigen Zusammensetzung weitge hend den niedrig-molekularen Verunreinigungen des Polymerisats entsprach.70.0 g of a polymer essentially consisting of polyethylene brassylate according to Example 1 were placed in a reactor of a plant according to apparatus III, the lid was put on and the jacket temperature of the reactor 3 was raised to 230 ° C. Then carbon dioxide preheated to 240 ° C. was passed through the apparatus at a pressure of 200 bar and expanded at a flow rate of 500 l / h via a heated valve 4 , the extract being collected in a glass vessel. 1.92 g of extract were separated off within 12.5 hours, which according to GC analysis contained 17.7 area percent ethylene brassylate and the rest of its composition largely corresponded to the low-molecular-weight impurities in the polymer.
Nach Abkühlen auf 30°C und Entspannen wurde der Reaktor 3 geöffnet und dem gereinigten Polymerisat wurden unter Erwärmen auf 80°C 1,6 g Aluminiumstearat und 0,6 g Natriumstearat unter Rühren beigemischt. Nach Aufsetzen des Deckels wurde die Manteltemperatur des Reaktors auf 330°C erhöht. Dann wurde auf 240°C vorgeheiztes Kohlendioxid mit einem Druck von 200 bar durch die Apparatur geleitet und mit einer Flußrate von 500 l/h über das beheizte Ventil 4 entspannt, wobei der Extrakt in einem Glasgefäß aufgefangen wurde. Innerhalb von 22 Stunden wurden 6,94 g Extrakt abge schieden, der nach GC-Analyse 68,7 Flächenprozent Ethylenbrassylat ent hielt. Dies entspricht ca. 6,8% der eingesetzten Gesamtmasse an Polymeri sat.After cooling to 30 ° C. and releasing the pressure, the reactor 3 was opened and 1.6 g of aluminum stearate and 0.6 g of sodium stearate were added to the purified polymer with heating to 80 ° C. while stirring. After the lid was put on, the jacket temperature of the reactor was increased to 330 ° C. Then carbon dioxide preheated to 240 ° C. was passed through the apparatus at a pressure of 200 bar and expanded at a flow rate of 500 l / h via the heated valve 4 , the extract being collected in a glass vessel. Within 22 hours, 6.94 g of extract were separated which, according to GC analysis, contained 68.7 area percent of ethylene brassylate. This corresponds to approx. 6.8% of the total mass of polymer sat.
Claims (7)
- - Behandeln eines Polymers mit einem überkritischen Fluid unter Bedingungen, die eine Depolymerisation des Polymers zum makro cyclischen Monomer bewirken,
- - Extraktion des makrocyclischen Monomers mit dem überkritischen Fluid als Extraktionsmittel,
- - Abtrennung des überkritischen Fluids vom makrocyclischen Monomer.
- Treating a polymer with a supercritical fluid under conditions that cause the polymer to depolymerize to the macrocyclic monomer,
- Extraction of the macrocyclic monomer with the supercritical fluid as the extraction agent,
- - Separation of the supercritical fluid from the macrocyclic monomer.
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