соли-(4-окси-3,5-ди-трет-бутилфенил)-пропионовой кислоты в качестве стабилизаторов поливинилхлоридов и способ их получения

Формула изобретения

1. Соли (4-окси-3,5-ди-трет-бутилфенил)-пропионовой кислоты общей формулы



где R - C(CH₃)₃;

Ме - металл, выбранный из группы: Zn, Ba, Ca, Cd, Al, Sn, Mg, Cr⁺³, Mn⁺²;

n - валентность металла, n = 2 - 4,

в качестве стабилизаторов поливинилхлоридов.

2. Способ получения солей (4-окси-3,5-ди-трет-бутилфенил)-пропионовой кислоты общей формулы

где R - C(CH₃)₃;

Ме - металл, выбранный из группы: Zn, Ba, Ca, Cd, Al, Sn, Mg, Cr⁺³, Mn⁺²;

n - валентность металла, n = 2 - 4,

отличающийся тем, что метиловый эфир (4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенил)-пропионовой кислоты подвергают взаимодействию с гидроксидом щелочного металла в среде водного и/или спиртового раствора при температуре 25 - 100^oC и давлении 1 - 4 атм при мольном соотношении эфир : щелочь, равном 1 : 1,0 - 1,1, с последующим взаимодействием полученной щелочной соли пропионовой кислоты с неорганической солью соответствующего металла, при мольном соотношении соль пропионовой кислоты : неорганическая соль, равном 1 : 1,0 - 1,05, в водной среде и/или алифатическом C₁ - C₄ спирте при температуре 45 - 100^oC.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве неорганической соли соответствующего металла используют соли соляной, серной или азотной кислот.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлоорганической химии, а именно к новым соединениям, конкретно к солям (4-окси-3,5-ди-трет-бутилфенил)-пропионовой кислоты общей формулы:



где R = C(CH₃)₃);

Me - металл, выбранный из группы: Zn, Ba, Ca, Cd, Al, Sn, Mg, Cr⁺³, Mn⁺²;

n - валентность металла;

n = 2 - 4,

которые могут найти применение в качестве стабилизаторов полимеров и присадок к маслам.

Соединения данной структуры и их свойства не описаны ни в патентной, ни в научно-технической литературе.

Наиболее близким соединением по структурной формуле является калиевая соль (4-гидрокси-3,5-дитретбутилфенил)-пропионовой кислоты, имеющая структуру:



где R = C(CH₃)₃,

которая используется в медицине в качестве противострессового и противоожогового средства, и в сельском хозяйстве в качестве ростового вещества [Aging 1990, V. 2, N. 2, p. 125 - 153].

В настоящее время в качестве стабилизаторов поливинилхлорида используют стеараты металлов [Патент РФ N 2029760, МПК C 07 C 219/10, 1992 г.], но они не обеспечивают достаточную термостабильность поливинилхлоридов.

Цель изобретения - синтез новых солей (4-гидрокси- 3,5-ди-трет-бутилфенил)-пропионовой кислоты (фенозановой), и расширение ассортимента термостабилизаторов для поливинилхлорида.

Поставленная цель достигается новой химической формулой вещества:



где R = C(CH₃)₃);

Me - металл, выбранный из группы: Zn, Ba, Ca, Cd, Al, Sn, Mg, Cr⁺³, Mn⁺²;

n - валентность металла;

n = 2 - 4,

которые получают взаимодействием метилового эфира - (4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенил)-пропионовой кислоты с гидроксидом щелочного металла в среде водного и/или спиртового раствора при температуре 25 - 100^oC и давлении 1 - 4 атм при мольном соотношении эфир : щелочь равном 1 : 1,0 - 1,1, с последующим взаимодействием полученной щелочной соли пропионовой кислоты с неорганической солью соответствующего металла, при мольном соотношении соль пропионовой кислоты : неорганическая соль равном 1 : 1,0 - 1,05 в водной среде и/или алифатическом C₁ - C₄ спирте при температуре 45 - 100^oC.

В качестве неорганической соли соответствующего металла используют соли соляной, серной или азотной кислот.

Получение нового соединения описывается следующим уравнением реакции:



где: R = C(CH₃)₃);

M - K, Na, Li;

Me - металл, выбранный из группы: Zn, Ba, Ca, Cd, Al, Sn, Mg, Cr⁺³, Mn⁺²;

n = 2 - 4

Структура полученных солей пропионовой кислоты подтверждается данными элементного анализа, ИК- и ПМР-спектроскопии.

Наличие таких отличительных признаков, как использование в качестве сырья на первой стадии фенозана для получения K (Li, Na) солей, на второй стадии - продуктов первой стадии, которые сами по себе могут найти применение [Aging 1990, V. 2, N. 2, p. 125 - 153], т.е. на обеих стадиях получаются полезные продукты, отсутствие каких-либо стоков позволяет сделать заключение, что предложенный способ обладает такими критериями изобретения, как новизна и изобретательский уровень.

Выход солей металлов фенозановой кислоты в данном процессе составляет 94 - 98%, процесс протекает в технологичных условиях, позволяющих использовать данный способ в промышленности.

Возможность получить одновременно два очень нужных продукта с наименьшими затратами, исключающими жидкие стоки, универсальность метода, позволяющие синтезировать целую гамму продуктов в одном реакторе и по одной схеме подтверждают промышленную применимость данного способа.

Способ осуществляют следующим образом.

В железный эмалированный реактор, снабженный механической мешалкой с затвором, обратным холодильником, термометром и краном-дозатором загружают растворитель, метиловый эфир -(4-окси-3,5-ди-трет-бутилфенил)-пропионовой кислоты. Затем включают перемешивание и растворяют фенозан, при необходимости греют реакционную смесь до полного растворения. После чего в течение 15 - 45 мин дозируют отдельно приготовленный раствор K (Na или Li) щелочи в колбу, через кран-дозатор при мольном соотношении метиловый эфир -(4-окси-3,5-ди-трет-бутилфенол)-пропионовой кислоты : K (Na или Li) щелочь равном 1,0 : 1,0 - 1,1. После чего в этот же реактор через кран-дозатор дозируют водный (водно-спиртовый) раствор стехиометрически необходимого количества желаемой соли металла в течение 15 - 90 мин, в зависимости от консистенции реакционной смеси, количества растворителя и температуры проведения реакции. Выдерживают реакционную смесь после окончания дозировки раствора соли металла еще 30 - 60 мин при интенсивном перемешивании. После чего выпавший осадок соли отфильтровывают от растворителя, который направляют на узел регенерации или на факел, а осадок промывают водой от солей K (Na или Li) и сушат. Получают готовый продукт. В случае использования хлоридов металлов промывную воду продукта, содержащего хлорид натрия, можно использовать для коагуляции латексов, а растворитель направляют на регенерацию и после отделения солей Na (K, Li) можно использовать повторно.

Исходные реагенты должны соответствовать следующим требованиям:

KOH - ТУ 6-09-301-74

NaOH - ГОСТ 4328-77

LiOH - ТУ 6-09-3763-85

ZnCl₂ - ГОСТ 4529-78

BaCl₂ - ГОСТ 4108-72

CaCl₂ - ТУ 6-09-4578-81

SnCl₂ - ТУ 6-09-3182-82

CdCl₂ - ГОСТ 4330 -76

AlCl₃ - ГОСТ 3759-75

SnCl₂ - ТУ 6-09-3084-83

Pb(NO₃)₂ - ГОСТ 4236-77

Mg(NO₃)₂ - ГОСТ 11088-75

Mn(NO₃)₂ - ТУ-609-01-208-78

Cr(NO₃)₃ - ГОСТ 4471-78

MnSO₄ - ТУ 6-09-01-208-78

Al₂(SO₄)₃ - ГОСТ 3758-75

Сущность способа подтверждается следующими примерами:

Пример 1

Первая стадия:

264 г (1 моль) метилового эфира -(4-окси-3,5-ди-трет-бутилфенил)-пропионовой кислоты растворяют в 1,0 л метилового спирта. При интенсивном перемешивании в течение 40 - 45 мин дозируют с постоянной скоростью или небольшими порциями спиртовый (водно-спиртовый или водный) раствор K (Na или Li) гидроокиси, стехиометрически рассчитанное количество - 40 - 44 г (1,0 - 1,1 моль). Выход K (Na или Li) соли метилата -(4-окси-3,5-ди-трет-бутилфенил)-пропионовой кислоты количественный.

Вторая стадия:

В водно-спиртовый раствор с первой стадии, содержащий 303 г (1 моль) метил -(4-окси-3,5-ди-трет-бутилфенил)-пропионовой кислоты, дозируют водный (водно-спиртовый или спиртовый) раствор BaCl₂ (0,5 моль - 0,51 моль) 54,1 - 54,6 г, при интенсивном перемешивании реакционной смеси и нагреве до температуры 50 - 120^oC в течение 30 - 90 мин, после окончания дозировки смесь выдерживают в течение 30 - 60 мин и затем охлаждают до нормальной температуры 20 - 25^oC, после чего выпавший осадок соли бария фильтруют от растворителя, отмывают водой от ионов хлора и сушат. Образуется 305,5 г бариевой соли фенозановой кислоты, которая может быть использована как стабилизатор поливинилсодержащих композиций. Выход бариевой соли фенозановой кислоты составляет 91,8% от теоретического.

Фильтрат после отделения от целевого продукта разгоняется с целью отгонки и возвращения в рецикл растворителя (метанола или другого алифатического спирта), а водный слой, содержащий хлорид натрия, используется для коагуляции латексов.

Пример 2 - 28 (Представлены в таблице 1).

Осуществляют аналогично описанному в примере 1.

В данных примерах используют различные спирты, соли металлов или их кристаллогидраты. Данные по взятым для реакции веществам, условия проведения процесса, выход целевого продукта и других характеристики приведены в нижеследующих таблицах:

в таблице 1 - условия проведения синтеза и целевой продукт;

в таблице 2 - t_пл. или t_разл. и элементный состав.

Испытания вновь полученных продуктов в качестве стабилизаторов и пластификаторов проводили по известным методикам в сравнении с серийным - стеаратом кальция.

В качестве объекта исследования была использована пленка ПВХ марки "OH" и лента ПВХ липкая.

Пример N 29 (контр.): на вальцах готовят смесь согласно стандартной рецептуре, мас.ч.: ПВХ - 100, ДОФ - 52, силикат свинца - 3, стеарат кальция - 3.

В рецептуру ленты липкой, ионоляты кальция вводили в количестве 0,5 мас. ч. на 100 мас.ч. ПВХ, вместо 3 мас.ч. серийного стеарата кальция.

Пример N 30: на вальцах готовят смесь согласно рецептуре, мас.ч.: ПВХ - 100, ДОФ - 52, силикат свинца - 6, ионолята кальция - 0,5.

В измененную рецептуру добавляют стеарин.

Пример N 31: на вальцах готовят смесь согласно рецептуре, мас.ч.: ПВХ - 100,ДОФ - 52,силикат свинца - 6,ионолят кальция - 0,5,стеарин - 0,4.

Испытания ленты ПВХ липкой проводили согласно ТУ-6-01-0203314-122-91.

Рецептуры и результаты испытаний рецептур с ионолятом кальция приведены в таблице 3".

Провели также испытания для композиции пленки ПВХ липкой с ионолятами свинца, заменив в рецептуре вместо стеарата кальция и силикагеля свинца на выше описанные ионоляты свинца.

Испытания проводили согласно выше приведенной ТУ и рецептуры и результаты испытаний с ионолятами свинца приведены в таблицах 4 и 5.

Были также проведены испытания с рецептурами пленки марки "OH" технической, физико-механические константы испытанных композиций приведены в таблице 6 и 7 соответственно.

Провели испытания по возможности использовать ионоляты свинца в композициях кабельного пластиката марки 0-40.

Результаты приведены в таблице 8.

На основании приведенных данных можно сделать выводы: полученные соли фенозановой кислоты являются новыми в металлоорганической химии и могут быть использованы в рецептурах пленки ПВХ марки "OH" и ленте ПВХ липкой и в кабельных пластикатах. заменив серийный стеарат кальция.