DE1171437B

DE1171437B - Verfahren zur Herstellung von Imidazolidinonen

Info

Publication number: DE1171437B
Application number: DEB73450A
Authority: DE
Inventors: Dr Harro Petersen; Dr Hans Brandeis; Dr Rolf Fikentscher
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1962-09-19
Filing date: 1962-09-19
Publication date: 1964-06-04

Description

Verfahren zur Herstellung von Imidazolidinonen Es ist.bereits aus der französischen Patentschrift 1128 265 bekannt, daß sich 4,5-Dihydroxy-imidazolidinone, die durch Umsetzung von 1 ,2-Dicarbonylverbindungen mit Harnstoff erhalten worden sind, in Gegenwart von Säuren mit Alkoholen veräthern lassen. Die erhaltenen Produkte können nach der Abtrennung und Reinigung in üblicher Weise mit Formaldehyd in ihre Methylolverbindungen umgewandelt und diese gegebenenfalls an den Methylolgruppen veräthert werden. Unter der Einwirkung der Säure erfolgt jedoch eine teilweise Zersetzung des Monoureins (4,5-Dihydroxy-2-imidazolidinons) bzw. seiner Äther. So bilden sich als Nebenprodukte bei der Herstellung der Glyoxalmonoureinäther aus Glyoxalmonourein mit Alkoholen unter Einwirkung von Säuren z. B. Hydantoin und Acetylendiharnstoff.
Ein so erhaltenes Reaktionsgemisch muß daher noch gereinigt werden, was beim Arbeiten in technischem Maßstab große Schwierigkeiten mit sich bringt.
Außerdem enthalten die nach bekannten Verfahren hergestellten Stoffe je nach der verwendeten Säure-und Laugemenge einen mehr oder weniger hohen Elektrolyt- bzw. Aschegehalt. Die Brauchbarkeit dieser Stoffe als Textilhochveredlungsmittel ist aber von deren Salzgehalt abhängig. Ein reiner, möglichst elektrolytfreier Stoff ergibt die besten Ergebnisse.
Es wurde nun gefunden, daß man Imidazolidinone der allgemeinen Formel 1 in der R1 und R2 Alkylreste, R3 und R4 Wasserstoffatome, Methyloläther- oder Alkylreste bedeuten, durch die Umsetzung von Harnstoffen der allgemeinen Formel II R3 - HNCONH - II in der R3 und R4 auch Methylolgruppen bedeuten, mit Glyoxal oder Glyoxalhydrat und Alkoholen in Gegenwart von sauren Katalysatoren erhält, wenn man die Umsetzung in Gegenwart von sauren Ionenaustauscherharzen durchführt.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man in einer Stufe die gewünschten Imidazolidinone mit einem so hohen Reinheitsgrad erhält, daß sie ohne zusätzliche Reinigung als vorzügliche Textilveredlungsmittel für Cellulosefasern verwendet werden können. Mit ihnen lassen sich koch- und chlorechte Knitterfreiausrüstungen erzielen.
Für die Umsetzung geeignete Harnstoffe sind neben Harnstoff auch die mono- sowie die symmetrisch disubstituierten Harnstoffe, z. B. N-Methyl-, N-Äthyl-, N,N'-Dimethyl-, N,N'-Diäthyl-, N-Methyl-N'-äthylharnstoff oder N,N'-Bismethoxymethylharnstoff.
Als Alkoholkomponenten können ein- oder mehrwertige oder auch teilverätherte Polyalkohole verwendet werden, wie Methanol, Äthanol, Glykol, Äthylenglykolmonomethyläther. Die bevorzugten Alkohole sind niedere aliphatische Alkohole.
Die als Katalysator verwendeten Kationenaustauscherharze sind Homo- oder Mischpolymerisate von sulfoniertem oder carboxylgruppenhaltigem Polystyrol, das gegebenenfalls mit Divinylbenzol vernetzt ist. Solche Austauscherharze sind z. B. in der Angewandten Chemie, Bd. 63 (1951), S. 450 bis 457, oder in der Chemiker-Zeitung, Bd. 79 (1955), S. 733 bis 737, beschrieben.
Das Verfahren läßt sich sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich durchführen. Bei der kontinuierlichen Arbeitsweise werden die Ausgangsstoffe in gelöster Form, z. B. in Alkohol gelöst, durch einen fest angeordneten Katalysator geleitet.
Die Umsetzung wird vorteilhafterweise so ausgeführt, daß die Alkoholkomponente im Überschuß angewendet wird. Es ist auch möglich, die Umsetzung in Gegenwart von als Lösungsmittel wirkenden Flüssigkeiten, wie Dioxan oder Tetrahydrofuran, vorzunehmen. Die Umsetzung läßt sich vorteilhaft bei Temperaturen zwischen 20 und 100"C, vorzugsweise zwischen 30 und 80"C, durchführen.
Die in den Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile.
Beispiel 1 60 Teile Harnstoff werden zu einer Mischung von 91 Teilen einer 640/obigen wäßrigen Glyoxallösung und 500 Teilen Methanol gegeben und 1 Stunde auf 35 bis 40"C erwärmt. Unter dem Zusatz von 50 Teilen eines Kationenaustauschers auf Basis von sulfoniertem Polystyrol, der SO3H-Gruppen als aktive Gruppen enthält, wird die Reaktionslösung 1 Stunde unter Rühren und Rückflußkühlung auf 50 bis 55"C erwärmt. Nach der Beendigung der Reaktion wird vom Austauscherharz abfiltriert und las Filtrat unter vermindertem Druck zur Entfernung des überschüssigen Methanols und Wassers vorsichtig eingedampft. Die Ausbeute beträgt 140Teile Glyoxalmonoureindimethyläther (4,5- Dimethoxy-2-imidazolidinon).
Beispiel 2 148 Teile N,N'-Bis-methoxymethylharnstoff werden in eine Mischung von 91 Teilen einer 640/oigen wäßrigen Glyoxallösung, 1000 Teilen Methanol und 100 Teilen eines Kationenaustauschers auf Basis von sulfoniertem Polystyrol, der SO3H-Gruppen als aktive Gruppen enthält, eingetragen und unter Rühren bei 50 bis 55"C 3 Stunden erwärmt. Danach wird abfiltriert und im Vakuum bei 50 bis 55"C Wasserbadtemperatur das überschüssige Methanol und Wasser entfernt. Es werden 220Teile 1,3Die methoxymethyl-4,5-dimethoxy-imidazolidinon erhalten. Das Produkt kann direkt für die Ausrüstung von Geweben verwendet werden.
Beispiel 3 88 Teile N,N'-Dimethylharnstoff werden in 800 Teilen Methanol mit 91 Teilen einer 640logen wäßrigen Glyoxallösung gemischt und unter dem Zusatz von 80 Teilen eines carboxylgruppenhaltigen Polymerisats auf Basis von Polystyrol eines Ionenaustauschers, derCOOH-Gruppen als aktive Gruppen enthält, das mit Divinylbenzol vernetzt ist, 3 Stunden bei 55 bis 60"C unter Rühren und Rückflußkühlung erwärmt. Nach dem Abfiltrieren des Katalysators werden überschüssiges Methanol und Wasser unter vermindertem Druck bei 50 bis 60"C Wasserbadtemperatur abgedampft. Es werden 160 Teile N,N'-Dimethyl4,5-dimethoxy-imidazolidinon erhalten.
Beispiel 4 120 Teile Dimethylolharnstoff werden in eine Mischung von 91 Teilen einer 640/obigen wäßrigen Glyoxallösung, 700 Teilen Methanol und 70 Teilen eines Kationenaustauschers auf Basis von sulfoniertem Polystyrol, der SO3H-Gruppen als aktive Gruppen enthält, eingetragen und unter Rühren auf 50 bis 55"C 3 Stunden erwärmt. Man filtriert ab und entfernt im Vakuum bei 50 bis 55"C Wasserbadtemperatur das überschüssige Methanol und Wasser. Es werden 205 Teile 1,3-Dimethoxymethyl-4,5-dimethoxy-imidazolidinon erhalten, das direkt für die Ausrüstung von Geweben verwendet werden kann.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung von Imidazolidinonen der allgemeinen Formel in der R1 und R2 Alkylreste, R3 und R4 Wasserstoffatome, Methyloläther- oder Alkylreste bedeuten, durch die Umsetzung von Harnstoffen der allgemeinen Formel Ri-HNCONH-R in der R3 und R4 auch Methylolgruppen bedeuten, mit Glyoxal oder Glyoxalhydrat und Alkoholen in Gegenwart von sauren Katalysatoren, d a -durch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart von sauren Ionenaustauscherharzen durchführt.