DE2534559A1 - Verfahren zur herstellung kernalkylierter mehrkernphenole und ihre verwendung - Google Patents
Verfahren zur herstellung kernalkylierter mehrkernphenole und ihre verwendungInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung kernalkylierter Mehrkernphenole
Die Erfindung betrifft kernalkylierte Mehrkernphenole bzw. Verfahren
zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung zur Herstellung von Resolen.
Es ist bekannt, Phenol mit Phenylalkeny!verbindungen, insbesondere
mit Styrol oder QC-Methylstyrol, in Gegenwart von Katalysatoren
zu alkylieren. Dabei wird in der Regel ein saurer Katalysator, beispielsweise Schwefelsäure, p-Toluolsulfonsäure
oder Phosphorsäure, verwendet. Je nach den Reaktionsbedingungen erhält man Gemische aus einem überwiegenden Anteil p-substituierter
Phenole und wechselnden Anteilen o-substituierter Phenole (Beilstein, E III 5, 1162).
Jedoch lassen sich bei der Umsetzung auch basische Katalysatoren, insbesondere Aluminiumphenolat, einsetzen. Bei der Reaktion von
Phenol mit ^--Methylstyrol gelingt es z.B. bei der Verwendung von
Aluminiumphenolat als Katalysator, neben wenig p-Cumylphenol und
hauptsächlich o-Cumylphenol (Angew. Chemie 69, 124 (1957), Zh. Org.
Khim. lo, 1974,2, 359-64) zu erhalten.
Eine übertragung dieser Alkylierungsbedingungen von Monophenolen
auf Bisphenole ist keineswegs naheliegend, da nach dem Stand der Technik bei Säuren- oder Basen-Katalyse eine Spaltung des Bisphenols A zu erwarten ist (DAS 1 235 894). So führt denn auch,
die sauer katalysierte Alkylierung von Bisphenol A mit OC-Methylstyrol
nicht zu den gewünschten di-, tri- und tetraalkylierten
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Bisphenol Α-Derivaten, sondern unter Spaltung von Bisphenol A und Rekombination überwiegend zu isomeren Gemischen von Bisphenol
A (vgl. Vergleichsbeispiel)
Es wurde nun überraschend gefunden, daß man Bisphenol A ohne nennenswerte Spaltung mit Phenylalkenylverbindungen alkylieren
kann, wenn man die Umsetzung in Gegenwart von Aluminiumphenolat als Katalysator vornimmt.
Entgegen der Lehre der DAS 1 255 894, wonach Bisphenole vom Typ
des Bisphenol A bereits durch katalytisch^ Mengen von Basen leicht und quantitativ gespalten werden und somit einer gezielten
Bisphenol A-Alkylierung nicht möglich sei, gelingt es mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren kernalkylierte Mehrkernphenole herzustellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat zudem den Vorteil, daß die
in Gegenwart von sauren Katalysatoren auftretende Nebenreaktion der Phenylalkenylverbindungen mit sich selbst (Dimerisierung,
Trimerisierung, Priedel-Crafts-Reaktionen) nicht mehr zu beobachten
ist.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt
in der leichten Abtrennung des Katalysators Aluminiumphenolat. Dieser braucht nicht, wie im Falle der genannten sauren Katalysatoren
durch eine aufwendige Neutralisation und folgendem Waschen beseitigt zu werden, sondern kann durch bloßes Filtrieren
abgetrennt und gegebenenfalls wiedereingesetzt werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren
zur Herstellung kernalkylierter Mehrkernphenole der allgemeinen Formel I
in der
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R1 und PL· verschieden voneinander ein Wasserstoffatom oder einen
Rest der Formel II oder R, und Rp einen Rest der Formel II
bedeuten, in der
R, für ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest und Rj, für ein Wasserstoff atom oder einen Alkylrest mit 1-3 C-Atomen
oder einen Rest der Formel III
CH-
HO-/ Ve— /~V0H III
steht, bzw. deren Gemische^die gegebenenfalls 0 - 80 Gew.·*■%
Bisphenol A enthalten können, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Bisphenol A mit Phenylalkenylverbindungen der Formel IV
CH
R3
in der
R, die oben angegebene Bedeutung hat und
R1- für Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1-3 C-Atomen oder
den Rest der Formel V
steht, in Gegenwart von katalytischen Mengen Aluminiumphenolat
und gegebenenfalls in Gegenwart eines Lösungsr· und/oder Verdünnungsund/oder
Suspendierungsmittels bei Temperaturen zwischen 7o und l8o°C, bevorzugt zwischen 9° und l4o°C umsetzt.
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Als Ausgangsverbindung wird Bisphenol A eingesetzt.
Weitere Ausgangsverbindungen sind Phenylalkenylverbindungen der Formel IV. Sie werden, wie beispielsweise das Styrol oder
das^-Methylstyrol, ebenso wie das Bisphenol A großtechnisch
hergestellt und sind daher leicht zu erhalten. Weiter käuflich zu erhalten oder nach bekannten, einfachen Verfahren herzustellen
sind die Alkyl- oder Alkeny!verbindungen wie z.B. p-Methylstyrol, Divinylbenzol oder Diisopropenylbenzol. Selbstverständlich
können auch geeignete Vorstufen dieser Verbindungen, beispielsweise das Dimethylphenylcarbinol oder das #, PC -Bishydroxy-0(,OC,
"X! ,Oc'-tetramethyl-p-xylol eingesetzt werden. Hier hat es sich
als zweckmäßig erwiesen, durch azeotrope Destillation während der Reaktion das entstandene Wasser auszutreiben.
Die molaren Verhältnisse von Bisphenol \ zu den Phenylalkenylverbindungen
sind in einem weiten Bereich variierbar. Vorteilhafterweise setzt man die Ausgangsverbindungen in stöchiometrischen
Mengen in Gegenwart eines Lösungs-, Verdünnungs- oder Suspendierungsmittel um oder die Phenylalkenylkomponente wird
in Überschuß ohne Einsatz eines Lösungsmittels verwendet.
In der Regel arbeitet man mit Molverhältnissen von 0,2 bis J>o
vorzugsweise von 0,5 bis 15· ■
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Addition der
Phenylalkenylverbindung in Gegenwart von Aluminiumphenolat als
Katalysator vorgenommen.
Die verwendete Katalysatormenge kann in weitem Bereich variiert
werden. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind jedoch nur katalytische Mengen erforderlich. Es hat sich gezeigt,
daß Katalysatormengen von 0,2 - 25 Gew.-%, bevorzugt
1 - Io Gew.-^, bezogen auf Bisphenol A, gute Ausbeuten liefern.
Die Reaktionszeit ist sehr variabel. Sie kann von wenigen Minuten bis zu vielen Stunden dauern, je nachdem fob die Reaktion
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chargenweise in einen Reaktionskessel oder Druckgefäß, oder ob
sie kontinuierlich z.B. in einem Reaktionsrohr in der Flüssigoder Gasphase über einen Pestbett- oder Fließbett-Katalysator
durchgeführt wird. Eine andere Einflußgröße ist der Umsatz. Zur gezielten Herstellung von Monoalkylierungsprodukten kann
es sich als zweckmäßig erweisen, daß eingesetzte Bisphenol A nicht völlig umzusetzen, wohingegen bei der Herstellung von Dialkyl
ierungsprodukten eine längere Reaktionszeit und größerer
Umsatz vorteilhaft sein kann. Ähnliches gilt für die Herstellung von Gemischen mit vorgegebenem Verhältnis der einzelnen
Komponenten. Durch einfache Vorversuche können die jeweils gewünschten Reaktionsbedingungen festgestellt werden.
Pur die technische Durchführung und apparative Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Verfahrens sind entsprechend dem Stand der Technik die Möglichkeiten gegeben und die Apparaturen bekannt
.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei Temperaturen zwischen
7o und 1800C, bevorzugt zwischen 90 und l4o°C, durchgeführt
werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Regel bei Normaldruck
durchgeführt. Jedoch kann auch unter Druck oder bei vermindertem
Druck gearbeitet werden. Die Verwendung eines Inertgases wie z.B. Stickstoff, Helium oder Argon ist ebenfalls möglich
und zum Erhalt farbloser Reaktionsmischungen zu empfehlen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird gegebenenfalls in Gegenwart
von geeigneten Lösungs- und/oder Verdünnungs- und/oder Suspendierungsmitteln
durchgeführt. Hierfür können unter den Reaktionsbedingungen inerte Verbindungen verwendet werden. Beispielsweise
seien genannt: Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol, Xylol, Durol, Tetralin, Naphthalin, Paraffinöl, Halogenkohlenwasserstoffe,
insbesondere Chlorkohlenwasserstoffe wie Chlorbenzol, Dichlorbenzol, Chlornaphathaiine, Chloralkane, wie 1,2-Dichoräthan
oder Tetrachlorkohlenstoff, Äther wie Diphenyläther, Ester wie Benzoldicarbonsäuredimethy!ester oder Nitrobenzol.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht jedoch darin, daß man beispielsweise
bei der Verwendung von Styrol oder oC-Methylstyrol als
Phenylalkenylkomponente diese gleichzeitig als Lösungs- und/oder
Verdünnungsmittel verwendet. Diese Ausführungsform empfiehlt
sich z.B. zur Herstellung von Dialkylierungsprodukten oder Gemischen mit einem hohen Gehalt an Dialkylierungsprodukten.
Die Reaktionsprodukte entstehen in guter Reinheit, so daß die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches denkbar einfach ist. Beispielsweise
wird der Katalysator aus der noch heißen Reaktionsmischung durch Filtration abgetrennt und kann erneut verwendet
werden. Wurde mit niedrigem Bisphenol Α-Umsatz gearbeitet, beispielsweise um ein Monoalkylierungsprodukt herzustellen, so
kristallisiert Bisphenol A beim Erkalten der Reaktionslösung
in einer Reinheit von 99 % aus und kann erneut eingesetzt werden. Die verbleibende Toluollösung enthält in der Regel neben
wenig Phenol und Bisphenol A nur geringe Mengen des Dialkylierungs-Produktes.
Das Monoalkylierungsprodukt kann daraus leicht durch Destillation im Hochvakuum isoliert werden. Eine Isolierung
durch fraktionierte Kristallisation ist ebenfalls problemlos.
Das gleiche gilt für die Herstellung der Dialkylierungsprodukte. Hier empfiehlt sich allerdings eine Destillation nicht mehr. Es
kann jedoch eine Isolierung durch fraktionierte Kristalllisation ohne Schwierigkeiten erreicht werden.
Die Aufarbeitung bei der Herstellung von Mischungen, die vorzugsweise
aus 5-75 Gew.-% Verbindungen der Formel I mit R1 =H, R2 ^
H, 2 - 65 Gew.-^ aus Verbindungen der Formel I mit R1 = R2 ^ H
und aus 0 - 80 Gew.-^ aus Bisphenol A bestehen, ist ebenfalls
einfach, da hier lediglich filtriert und eingeengt zu..werden braucht. Engt man nicht sofort ein, sondern läßt die Reaktionslösung nach der Filtration erkalten, so kristallisiert gegebenenfalls
wiederum Bisphenol A aus und kann abgetrennt werden. Hierdurch läßt sich über die Reaktionsführung hinaus ein bestimmter
Bisphenol A-Gehalt in den Gemischen leicht einstellen.
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Das "Verfahren sei an Hand des Formelschemas zur Herstellung
des 4-(4f-Hydroxy-^,0C-dimethylbenzyl)-2-0fX-dimethylbenzylphenols
erläutert:
HO
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbindungen
der Formel I bzw. deren Gemische, gegebenenfalls zusammen mit Bisphenol A, eignen sich vortrefflich zur Herstellung
von Kunststoffen und Lackrohstoffen, beispielsweise durch Umsetzung mit Epichlorhydrin, Chlorcyan, Dicarbonsäuren oder deren
Derivaten, wie beispielsweise Phosgen, Malein- oder Phthalsäureanhydrid und durch Umsetzung mit Formaldehyd zur Herstellung von
Novolaken.
Vorzugsweise sind die erfindungsgemäß hergestellten kernalkylierten
Mehrkernphenol-Gemische zur Herstellung von Resolharzen mit hervorragenden Eigenschaften geeignet, Die aus den erfindungsgemäßen
Gemischen der kernalkylierten Bisphenole durch alkalische Addition von Formalin erhältlichen Resolharze sind im ausgehärteten
Zustand (als Resite) völlig farblos. Sie zeigen nach Aushärtung in Kombination mit Epoxidharzen bisher unbekannte hohe
Elastizität, so daß damit beschichtete Metallflächen ohne Beschädigung
des Lackfilmes zu Formkörpern verarbeitet werden können. Außerdem zeigen diese Kombinationen im ausgehärteten Zustand
überraschend hohe Resistenz gegen Wasserdampf bei 1210C (Sterilisationstest).
Diese neuen Resolharze bzw. die entsprechenden Kombinationen der Resolharze mit Epoxidharzen, die nach Einbrennen
farblose, tiefziehfähige und sterilisierbare Lacke ergeben, sind
ein weiterer Gegenstand der Erfindung.
Besonders eignen sich zur Herstellung der erfindungsgemäßen
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Resolharze Gemische aus 3-75 Gew.-% Bisphenol A, 2o - 75 Gew.-%
aus einem monoalkylierten Bisphenol Α-Derivat der allgemeinen
Formel I (R1 ^H, R2 «= H), 2 - 45 Gew.-^ eines dialkylierten
Bisphenol Α-Derivats der allgemeinen Formel I (R-,, Rp φ H)und
0-4 Gew.-% aus Phenol und/oder unbekannten Komponenten, die
neben den obengenannten Verbindungen bei der mit Aluminiumphenolat-katalysierten
Alkylierung von Bisphenol A mit Phenylalkenylverbindungen gebildet werden, bestehen.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Resole erfolgt durch Erhitzen
des hydroxylgruppenhaItigen Gemisches in einem Alkohol,
wie Methanol, Äthanol, Propanol, Butanol, Isopropanol oder Isobutanol,
mit 25 - 35 #igen wäßrigen Formaldehyd oder Formaldehydspendern,
wie Paraformaldehyd, und einem basischen Katalysator.
Die Reaktionstemperatur liegt zwischen J>o - l4o°C, vorzugsweise
bei.5o - 117°C.
Die Reaktionszeit ist abhängig von der Umsetzungstemperatur und der Katalysatormenge. Sie liegt im allgemeinen zwischen etwa 1
und 12 Stunden. Das Gewichtsverhältnis von eingesetztem Formaldehyd (loo $ig) zum hydroxylgruppenhaltigen Ausgangsmaterial
kann 1 : Io bis 2 : 5 betragen. Als Katalysatoren eignen sich Basen wie Lithiumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid,
Calciumhydroxid, Ammoniak, Natriumhydroxid, Natrium- und Kaliumcarbonat, Bariumhydroxid und Gemische aus all diesen Katalysatoren.
Auch wasserlösliche Amine, wie z.B. Dimethyläthanolamin, sind als Katalysatoren geeignet. Die Katalysatormenge kann
zwischen 0,01 bis 1 Mol je 300 g des eingesetzten Kondensationsharzes
betragen.
Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches ist denkbar einfach.
Das Reaktionsgemisch wird mit einer verdünnten Säure wie Schwefelsäure, Salzsäure, Phosphorsäure, Benzoesäure, Essigsäure,
Kohlensäure oder Milchsäure neutralisiert und eingedampft oder nach Zugabe von Wasser die organische Phase abgetrennt und
bis zur gewünschten Viskosität im Vakuum eingedampft.
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Die Härtung des Resols zum Resit erfolgt aus einer Lösung des
Resols mit oder ohne einem Zusatz von Epoxidharz (wie Epikote Ioo7 der Pa. Shell) in einem typischen Laokträger wie Methanol,
Butanol, Isobutanol, Benzol/Butanol,Äthylacetat, Xylol, A'thylglykolacetat
oder Methyl-äthyl-keton, die als dünner Film auf eine Metallfläche aufgebracht wird. Der Lösung können die üblichen
verlaufsfördernden Mittel zugesetzt werden. Durch Erhitzung auf loo - 3oo°C, vorzugsweise auf 12o - 2oo°C, erhält
man einen unlöslichen Lack, der die oben angegebenen Eigenschaften besitzt. Die Härtung kann auch in Gegenwart von katalytischen
Mengen von Säuren wie Salzsäure, Phosphorsäure, Oxalsäure, p-Toluolsulfonsäure,
Borsäure oder Milchsäure durchgeführt werden. Eine Härtung im Gemisch mit Melaminharzen, Polyesterharzen oder Polycarbonaten
mit oder ohne Säure ist möglich.
Die erfindungsgemäßen Resole eignen sich auch zur Herstellung
von Blöcken, Platten, Stangen, Rohren und Profilteilen (Anwendung als Gießharze), zur Herstellung von Schaumstoffen und, unter
Druck und Hitze mit oder ohne Füllstoffe, zur Herstellung von Preßkörpern.
Auch auf den Anwendungsgebieten von Resolharzen aus Phenol lassen sich die erfindungsgemäßen Resole vorteilhaft einsetzen. Die erfindungsgemäßen
Resite eigenen sich außerdem vorzüglich für Elektroisolierzwecke.
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456 g Bisphenol A (2 Mol) werden zusammen mit 45 g Aluminiumphenolat
und 236 g K-Methylstyrol (2 Mol) unter Stickstoff
in I800 crn^ Toluol gelöst bzw. suspendiert. Man erhitzt bis zum
Rückfluß, wobei sich der Kolbeninhalt auf 116°C erwärmt. Nach 6 Stunden wird die heiße Reaktionslösung durch Filtration vom
Aluminiumphenolat befreit. Beim langsamen Abkühlen auf Raumtemperatur kristallisieren 143 g Bisphenol A unumgesetzt aus
(Reinheit 99 %, gaschromatographisch nach Silylierung). Die Mutterlauge
wird eingeengt, zuletzt wird Hochvakuum angelegt. Man kann 36 g im Phenolsiedebereich destillierende Verbindungen abtrennen.
Der Rückstand wiegt 478 g und besteht zu 0,3 % aus Phenol, zu
12 % aus Bisphenol A, zu 73 % aus dem Monoalkylierungsprodukt
4-(4'-Hydroxy-6(",^-dimethylbenzyl)-2-i)('>)(-dimethylbenzylphenol und
zu 12 % aus dem Dialkylierungsprodukt 4-/"*4f-Hydroxy-(3'-tf, IG-dimethylbenzyl)-0(,X-dimethylbenzyl_7-2
-^,X-dimethylbenzylphenol.
4 weitere, nicht untersuchte Verbindungen haben einen Anteil von jeweils <1 %.
456 g Bisphenol A (2 Mol) werden zusammen mit I5 g Aluminiumphenolat
und II80 g ö(-Methylstyrol (Io Mol) unter Stickstoffatmosphäre
1 Stunde bei 12o - 124°C gerührt. Von der heißen Lösung wird durch Filtration das Aluminiumphenolat abgetrennt. Man destilliert
im Wasserstrahlvakuum das nicht umgesetzte P^-MethyIstyröl ab,
zuletzt werden im Hochvakuum 23 g im Phenolsiedebereich destillierende Verbindungen abgetrennt. Man erhält 738 g Rückstand, der
zu Io ^ aus Bisphenol A, zu 42 % aus dem in Beispiel 1 genannten
Monoalkylierungs- und zu 45 % aus dem in Beispiel 1 genannten Dialkylierungsprodukt besteht (gaschromatographisch nach Silylierung)
. 5 weitere, nicht untersuchte Verbindungen haben zusammen einen Anteil von 3 %*
Beispiel 3 - 8t
Bei den in der nachfolgenden Tabelle durchgeführten Umsetzungen wurden die Reaktionsteilnehmer zusammen mit dem Aluminiumphenolat
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und dem Lösungsmittel unter Rühren auf die angegebene Reaktionstemperatur erhitzt. Nach der angegebenen Reaktionszeit wurde das
Aluminiumphenolat durch Filtration der heißen Lösung abgetrennt. Das Piltrat wurde durch Destillation vom Lösungsmittel befreit
und bei lj5o°C Innentemperatur und 1 mm Vakuum andestilliert. Der
erhaltene Rückstand wurde nach Silylierung gaschromatographisch untersucht und der Anteil der 3 Komponenten
Komponente I: unumgesetztes Bisphenol A
II·. 4-(4' -Hydroxy-^o£-dimethylbenzyl)-2-$6o6-dimethylbenzyl-phenol
III: 4-/~4f -Hydroxy-31 -K.'?(-dimethylbenzyl)-DC,iC-dimethylbenzyl__7-2-!)(,;£-dimethylbenzyl-phenol
in Gew.-% bestimmt.
Bsp. Bisphe- (χί-Methyl- Alumi- Lösungs- Reaktions- Komponente
nol A styrol nium- mittel temp, zeit Mol Mol phenolat 0C Std. I II III
| 3 | 2 | 2 | ei5 | Toluol 4oo ml |
122-125 | 4 | 4o | 36 | 21 |
| 4 | 2 | 2 | 3o | Xylol 4oo ml |
12o | 1/2 | 56 | 37 | 4 |
| VJl | 2 | 2 | 15 | Toluol I500 ml |
12o | 3 | 67 | 29 | 2 |
| 6 | 2 | 2 | 45 | Toluol I800 ml |
117 | Io | Io | 46 | 36 |
| 7 | 2 | 11,3 | 45 | - | I60 | 1/2 | 3 | 55 | 39 |
| 8 | 2 | 2 | 15 | Toluol I800 ml |
116 | 12 | 30 | 49 | 17 |
| Beispiel 9: | (Vergleichsbeispiel) |
228 g Bisphenol A und 5 g 25 #ige Schwefelsäure werden auf I4o°
— 5°C erhitzt und bei dieser Temperatur werden langsam 472 g
Ö^-Methylstyrol hinzugefügt. Danach wird auf 75 - 8o° abgekühlt,
mit 3o ml wäßriger Natriumbicarbonatlösung neutralisiert und mit
looo ml Toluol aufgenommen. Nach Phasentrennung und Trocknung werden Toluol und Ä^-Methylstyrol in Wasservakuum abdestilliert
und der erhaltene Rückstand bei I300 Innentemperatur und 0,1 mm
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Vakuum andestilliert. Im Siedebereich 5o - 126°/0,l mm lassen
sich 280 g Spaltprodukte abdestillieren. Der Rückstand dieser Destillation wurde nach Silylierung gaschromatographisch untersucht.
Es werden eine Vielzahl von Verbindungen gefunden, u.a. 53 % Bisphenol A, 11 % ο,ρ-Bisphenol A, 12 % im gleichen Siedebereich
siedende Verbindungen, 1,2 % 4-(4'-Hydroxy-OC,0(-dimethylbenzyl)-2-0(,06-dimethylbenzyl-phenol,
9.4 % im gleichen Siedebereich' siedende Verbindungen, 3 % 4-^/(4'-Hydroxy-3,-ty', 3(-dimethy lbenzyl)-p(,ö(.-dimethylbenzyl_7-2-Ö(,o6-dimethylbenzyl-phenol
456 g Bisphenol A, 4oo ml Toluol und I5 g Aluminiumphenolat
werden unter Rühren auf 12o° +; 3°C erwärmt und innerhalb von
Io Minuten werden 2o8 g Styrol eingetropft. Nach einer weiteren Stunde fügt man 12oo ml Toluol zu, wobei die Temperatur der Reaktionsmischung
auf 115° absinkt. Es wird heiß filtriert, das FiI-trat
durch Destillation vom Lösungsmittel befreit und bei 1300 Innentemperatur und 1 mm Vakuum andestilliert. Der erhaltene
Rückstand wird nach Silylierung gaschromatographisch untersucht. Man findet 49 % nicht umgesetztes Bisphenol A, 39 % 4-(4'-Hydroxy-0(,0C-dimethylbenzyl)-2-ö(-methylbenzyl-phenol
und 9 % K-£" (4f -Hydroxy-3!-0(-methylbenzyl)-ö^ö(-dimethylbenzyl__7-2-ö(-methylbenzylphenoli4
weitere Verbindungen machen die restlichen 3 % aus.
4-(4' -Hydroxy-^, ^-dimethylbenzyl)-2-0C, (^-dimethylbenzyl-phenol
Aus dem im Beispiel 1 erhaltenen Rückstand läßt sich durch Lösen in wenig heißem Toluol zuerst das Bisphenol A, leicht verunreinigt
mit dem Monoalkylierungsprodukt, abtrennen. Nach Versetzen der verbliebenen Mutterlauge mit Benzin kristallisiert
das 4-(4' -Hydroxy-OCo^-dimethylbenzyl)-2 öf,(X.-dimethylbenzylphenol
in einer Reinheit von>95 % aus, das Dialkylierungsprodukt
verbleibt in Lösung. Durch erneute Umkristallisation
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aus Toluol/n-Hexan erhält man 3o2 g des Monoalkylierungsproduktes
in einer Reinheit>98 %. (Ausbeute: >05 %, bezogen auf den Umsatz),
das bei 86 - 880C schmilzt.
C24H26O2 (346.5) Ber. C 83,2o H 7,56 0 9,24 phenol. OH 9,81 %
Gef. 82,7 7,68 9,^2 9,80 %
NMR (CDCl,, TMS als innerer Standard)
T^= 8,41 (CH5), 8,35 (CH5), AB-System, gestört,
mitXTi= 3,o8 als Zentrum (Ar), tt= 2,72 (Ar) ppm
Plächenverhältnis: 6 ί 6 : 7 : 5
Eine andere Form der Aufarbeitung besteht darin, daß man nach Abtrennen der niedrigsiedenden Anteile den erhaltenen Rückstand
im Hochvakuum destilliert. Das bei I95 - 21o°C/0,l Torr übergehende,
farblose öl wird aus Toluol/n-Hexan umkristallisiert.
4-/~4' -Hydroxy- (3' -Oi,,-/-dimethylbenzyl) -0(,0<C-dimethylbenzyl_7-2-
^C, 36-dimethylbenzyl-phenol·
Aus dem im Beispiel 6 erhaltenen Rückstand wird das Monosubstitutionsprodukt
zusammen mit dem Bisphenol A durch Kristallisation mit Toluol/Benzin abgetrennt. In der Mutterlauge verbleibt
das Dialkylierungsprodukt und kann durch Einengen isoliert und durch erneute Behandlung mit Toluol/n-Hexan gereinigt
werden. Man erhält ein hochviskoses öl, das glasartig ohne Kristallisation erstarrt. Eine analytisch reine Probe schmilzt
bei 48 - 54°C.
C33H36°2 (464·Ό Ber·: C 85,30 H 7,81 0 6,88 phenol. OH 7,31 %
Gef.: 85,72 7,94 6,54 7,1
NMR (CDCl5, TMS als innerer Standard)
Le A 16 I8l - 13 -
609886/1 197
V= 8.39, 8,34 (CH5),
Flächenverhältnis: 1 : 2
Herstellung der Resolharze
277 g eines Gemisches aus 4o Gew.-% Bisphenol A, 36 Gew.-%
4-(4'-Hydroxy-ö(,p(rdimethylbenzyl)-2-(X,^-dimethylbenzyl-phenol,
21 Gew.-% 4-(4'-Hydroxy-3l-öi,5(-dimethylbenzyl)-ö^3(-c3imethylbenzyl)-2-o6o(-<3iniethylbenzyl-phenol,
hergestellt nach Beispiel 3, 6o4 g n-Butanol, 2oo g 3o #ige wäßrige Pormalinlösung und 4,75 g
45 #ige wäßrige Natronlauge werden auf 9o°C aufgeheizt und
6-7 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Nach Neutralisation mit verdünnter Phosphorsäure und Waschen mit Wasser wird die organische
Phase bis zum gewünschten Pestgehalt eingedampft. Man erhält 4lo g einer 76 #igen hellgelben Lösung des Resolharzes in
n-Butanol.
Beispiele 14 - 16:
Nach dem im Beispiel 13 beschriebenen Verfahren wurden weitere Resolharze hergestellt.
| Beispiel | Ausgangsprodukt | nach 1 |
Resolharz | Lösung in n-Butanol |
| η | Mehrkernphenolgemisch Beispiel |
5 | 449 g | #ig 7o |
| 15 | It I! | 8 | 529 g | 6o |
| 16 | H tt | 5°9 g | 62 | |
Die so erhaltenen Resolharze wurden mit Epoxidharz Ioo7 der
Pa. Shell gemischt und eine ca. 55 #ige Lösung der Kombination,
in einem Gemisch von Butanol und Äthylglycolacetat als Lösungsmittel auf ein Metallblech aufgetragen und bei 2oo°C Io Minuten
eingebrannt.
Le A 16 181 - 14 -
609886/1 197
17. Vergleichsbeispiel:
Analog Beispiel 13 wurde ein Resolharz nur unter Einsatz von
Phenol hergestellt, das, wie oben angegeben, in Kombination mit dem Epoxidharz bei l8o°C 12 Minuten eingebrannt wurde.
18. Vergleichsbeispiel;
Analog Beispiel 15 wurde ein Resolharz nur unter Einsatz von
Bisphenol A hergestellt, das, wie oben angegeben, in Kombination mit dem Epoxidharz bei l8o°C 12 Minuten eingebrannt wurde.
Die Eigenschaften der Lacke sind in der folgenden Tabelle verglichen.
Le A 16 181 - 15 -
609886/1 197
σ> ο co οο
οο ο>
Resol nach Beispiel:
14
15
16
Verhält, (ber. auf Peststoff)
Resol: Epoxidharz Ioo7 d.Pa. Shell 1 :
Phosphorsäure %
Schichtdicke g/m TiefZiehfähigkeit*/
Sterilisation x/
Vergilbung **/
17
18
| : 2 0,4 |
1 : 2 0,4 |
1 : 2 0,4 |
1 : 2 0,4 |
1 : 2 0,5 |
1 : 2 0,5 |
| 6,7 | 6,o5 | 6,45 | 6,65 | 6 | 5,5-6 |
| 2/3 | 3 | 2/3 | 3 | 4 | 3/4 |
| 2 | 2 | 3 | 2/3 | 4 (Was- 5 serflecken) |
Alle in der Tabelle angegebenen Produkte waren nach Einbrennen vernetzt (unlösl. in Methyläthylketon)
x/
' je niedriger der Meßwert, desto besser ist diese Eigenschaft erfüllt.
' je niedriger der Meßwert, desto besser ist diese Eigenschaft erfüllt.
XK/^0 = farblos, 4 = gelb
'Le A 16 - 16 -
Claims (9)
1) Verfahren zur Herstellung kernalkylierter Mehrkernphenole
der allgemeinen Formel I
CH-
CH,
-Ζ V-OH
in der
R. und Rp, verschieden voneinander,ein Wasserstoffatom oder einen
Rest der Formel II oder
R, und Rp einen Rest der Formel II
R, und Rp einen Rest der Formel II
CH,
-ei/
II
bedeuten, in der
R^ für ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest und
Eu für ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1-3 C-Atomen
oder einen Rest der Formel III
-OH
III
^ bzw. deren Gemische^ie gegebenenfalls 0 - 8o Gew.-^
Bisphenol A enthalten können, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Bisphenol A mit Phenylalkeny!verbindungen der Formel IV
CH.
_n5
in der
R, die oben angegebene Bedeutung hat und
R, die oben angegebene Bedeutung hat und
Le A 16 181
- 17 -
609886/1 197
R5 für ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1-3
C-Atomen oder den Rest der Formel V
steht, in Gegenwart von katalytischen Mengen Aluminiumphenolat
und gegebenenfalls in Gegenwart eines Lösungsr. und/oder Vcrdünnungs-
und/oder Suspendierungsmittels bei Temperaturen zwischen 7o und l8o°C umsetzt.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
Styrol oder /--Methylstyrol als Phenylalkeny!.verbindung einsetzt.
3) Verfahren nach den Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung bei 9o bis l4o°C durchgeführt wird.
4) Gemische aus kernalkylierten Mehrkernphenolen der Formel I
gemäß Anspruch 1, die 0 - 80 Gew.-% Bisphenol A enthalten.
5) Gemische gemäß Anspruch 4, die
a) 5 - 75 Gew.-% der Verbindungen der Formel I gemäß Anspruch
mit R1 ^ H und R2 = H ,
b) 2 - 65 Gew.-^ der Verbindungen der Formel I gemäß Anspruch
mit R1 = R2 ^ H
enthalten.
6) Gemische gemäß Anspruch 5, die 2o - 75 Gew.-% der Verbindungen
a) und 2-45 Gew.-% der Verbindungen b), 3 - 75 Gew.-^
Bisphenol A und 0-4 Gew.-% Phenol enthalten.
7) Gemische kernalkylierter Mehrkernphenole erhalten nach
Verfahren gemäß Anspruch 1.
8) Resole erhalten durch basenkatalysierte Umsetzung von Formaldehyd
oder Farmaldehydspendern mit einem Gemisch gemäß Anspruch 4-7.
Le A 16 181 - 18 -
609886/1 1 97
9) Verwendung der Resole gemäß Anspruch 8 in Kombination mit Epoxidharzen zur Herstellung von vernetzten, farblosen, tief»
zieh- und sterilisierfähigen Lacken.
Le A 16 181 - 19 -
609886/1 197
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