DE1187613B - Verfahren zur Herstellung von Organosiloxanen mit Stickstoff enthaltenden, Si-gebundenen organischen Resten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Organosiloxanen mit Stickstoff enthaltenden, Si-gebundenen organischen RestenInfo
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- C08G77/26—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen nitrogen-containing groups
Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int. Cl.:
C07f
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESGHRIFT
Deutsche KL: 12 ο-26/03
Nummer: 1187 613
Aktenzeichen: D 40036IV b/12 ο
Anmeldetag: 11. Oktober 1962
Auslegetag: 25. Februar 1965
Die Herstellung von stickstoffhaltigen Organosiloxanen durch Hydrolyse ist bekannt.
Es wurde nun gefunden, daß man Organosiloxane mit Stickstoff enthaltenden Si-gebundenen Resten
durch Hydrolyse von cyclischen Organosilazanen über eine Ringspaltung erhält.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Organosiloxanen mit Stickstoff enthaltenden
Si-gebundenen organischen Resten
R —N —R' —
worin R ein Wasserstoffatom, einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest, der durch Äthersauerstoffatome
unterbrochen sein kann, einen Aminoalkyl-, Aminophenyl- und/oder Halogenphenylrest oder
einen Organosilylrest der allgemeinen Formel
(XR' —) Y2Si-
worin Y ein einwertiger Kohlenwasserstoffrest und X Wasserstoff, Chlor, Brom oder Jod ist, darstellt,
R' ein zweiwertiger, gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoffrest
ist, dessen an das Si-Atom gebundenes C-Atom mindestens das dritte und höchstens
das sechste C-Atom von dem an diesen Rest ebenfalls gebundenen Substituenten X bzw. N aus
ist, gegebenenfalls neben Resten R" und OZ, wobei R" ein einwertiger, gegebenenfalls durch Äthersauerstoffatome
unterbrochener Kohlenwasserstoffrest, Z ein gegebenenfalls durch Äthersauerstoffatome
unterbrochener Alkyl- oder ein Phenylrest ist, durch Hydrolyse oder Kondensation mit Organosiloxanen,
ist dadurch gekennzeichnet, daß man cyclische Silane der allgemeinen Formel
Verfahren zur Herstellung von Organosiloxanen mit Stickstoff enthaltenden, Si-gebundenen
organischen Resten
organischen Resten
Anmelder:
Dow Corning Corporation,
Midland, Mich. (V. St. A.)
Midland, Mich. (V. St. A.)
Vertreter:
L. F. Drissl, Rechtsanwalt,
München 23, Clemensstr. 26
Als Erfinder benannt:
John L. Speier, Midland, Mich. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 11. Oktober 1961
(144297)
V. St. v. Amerika vom 11. Oktober 1961
(144297)
(RNR')SiR"o(OZ)2-a
worin R, R', R" und Z die angegebene Bedeutung haben und α 0, 1 oder 2 ist, mit Verbindungen der
allgemeinen Formel HOA, worin A Wasserstoff ist oder, wenn α den Wert 2 hat, eine Siloxangruppe der
allgemeinen Formel
ist, worin R"' ein einwertiger, gegebenenfalls halogenierter
Kohlenwasserstoffrest und x mindestens 1 ist, umsetzt.
Beispiele für Kohlenwasserstoffreste R sind Alkylreste,
Alkenylreste, Cycloalkylreste, Cycloalkenylreste, Arylreste, Aralkylreste und Alkarylreste.
Bei den Substituenten aufweisenden Kohlenwasserstoffresten
R handelt es sich vorzugsweise um durch Äthersauerstoffatome unterbrochene Kohlenwasserstoffreste,
z. B. solche der Formel
CH3CH2OCH2-,
CH3CH2OCH2CH2- und
CH3OC6H4-.
CH3OC6H4-.
Die oben angegebenen Beispiele für einwertige Kohlenwasserstoffreste R gelten auch für die einwertigen
Kohlenwasserstoffreste Y in den Organosilylresten der allgemeinen Formel
(XR'-)YaSi—.
Die Reste R' können geradkettig oder verzweigt sein. Beispiele für Reste R' sind solche der Formel
-CH2CH2CH2-
— CH2(CH2)2CH2 —,
-CH2(CH2)SCH2-
-CH2(CH2)SCH2-
CH2(CH2)4CH2 —,
— CH2CH(CH3)CH2 —,
— CH2CH(Ch2CH3)CH2CH2 — und
-CH2CHKCh2)CH3]CH2CH2CH2-.
-CH2CHKCh2)CH3]CH2CH2CH2-.
Wenn die Reste R' verzweigt sind, können sie auch mehr als 6 C-Atome enthalten, solange mindestens
3 und nicht mehr als 6 C-Atome zwischen
509 510/435
dem Si-Atom und dem Stickstoffatom bzw. dem Substituenten X vorhanden sind.
Die Gruppen XR'— in den Organosilylresten können unverzweigte Alkylreste, wie solche der
Formel
CH3CH2CH2-
CH3(CH5O2CH2-,
CHs(CH2)3CH2— und
CH3(CHa)4CH2- [Q
verzweigte Alkylreste, wie solche der Formel
CH3CH(CH3)CH2-,
CH3CH(CH3)CH2-,
oder gegebenenfalls verzweigte Halogenalkylreste, wie solche der Formel
ClCH2CH2CH2-,
BrCH2CH2CH2-JCH2CH2CH2 —,
ClCH2(CHa)2CH2-ClCH2(CHa)3CH2 —,
ClCH2(CHa)4CH2-ClCH2CH(CH3)CH2 —,
BrCH2CH(CH3)CH2 — und
JCH2CH(CH3)CH2 —
BrCH2CH2CH2-JCH2CH2CH2 —,
ClCH2(CHa)2CH2-ClCH2(CHa)3CH2 —,
ClCH2(CHa)4CH2-ClCH2CH(CH3)CH2 —,
BrCH2CH(CH3)CH2 — und
JCH2CH(CH3)CH2 —
silan umsetzende Halogenwasserstoff bindende Mittel,
wie Tributylamin, Pyridin und/oder Chinolin, an Stelle des zur Halogenwasserstoffbindung bestimmten
Aminüberschusses eingesetzt werden. Nach Beendigung der Umsetzung wird nodh vorhandener
Halogenwasserstoff entfernt und das cyclische Silan durch Destillation oder auf andere Weise isoliert.
Die erfindungsgemäß verwendeten cyclischen Silane, die keine Gruppen
(XR'-)YaSi —
enthalten, können auch durch Erhitzen eines Silans der allgemeinen Formel
RNHR'Si(R"MOZ)3-a
wobei R, R', R", Z und a die angegebene Bedeutung
haben, auf über 100°C, vorzugsweise auf Temperaturen bei oder nahe ihrem Siedepunkt hergestellt
werden. Bei dem Erhitzen wird überraschenderweise ein Alkohol der Formel HOZ abgespalten und die
Verbindung der allgemeinen Formel
RNR-
35
Die oben angegebenen Beispiele für Kohlenwasserstoffreste R und durch Äthersauerstoffatome unterbrochene
Kohlenwasserstoffreste R gelten auch für die entsprechenden Reste R".
Beispiele für Alkoxyreste —OZ sind Methoxy-, Äthoxy- und Butoxyreste. Beispiele für durch
Äthersauerstoffatome unterbrochene Alkoxyreste — OZ sind solcher der Formel
— OCH2CH2OCH3,
-OCH2CH2CHa-OCH2CH3 und
-OCH2CH2CHa-OCH2CH3 und
— OCH2OCH2CH3.
Die oben angegebenen Beispiele für Kohlenwasserstoffreste R und Halogenphenylreste R gelten
auch für die Reste R'". Als weitere Beispiele für Halogenkohlenwasserstoffreste R'" sei der Chlormethyl-
und 3,3,3-Trifluorpropylrest genannt.
Es gibt verschiedene Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten cyclischen Silane.
Die cyclischen Silane, die keine Gruppen
(XR'-)Y2Si —
enthalten, können durch Umsetzung eines Halogenalkylhalogensilans der allgemeinen Formel
XR'SiX(0Z)a-a
mit einem Amin der allgemeinen Formel RNH2,
wobei X, Z, R, R', R" und α die oben angegebene Bedeutung haben, hergestellt werden. Vorzugsweise
hat bei diesem Verfahren α den Wert 2.
Zweckmäßig wird das Amin bei dieser Umsetzung in einer zur Umsetzung mit allen Halogenatomen
in dem Halogenalkylhalogensilan ausreichenden Menge eingesetzt. Vorzugsweise wird ein
Überschuß an Amin, z. B. 7 bis 10 Mol Amin je Mol Halogenalkylhalogensilan angewandt Dies erleichtert
auch die Gewinnung eines reinen Produktes, da der Überschuß des Amins gleichzeitig den bei der
Reaktion gebildeten Halogenwasserstoff bindet. Gegebenenfalls können auch sich nicht mit dem Halogengebildet.
Gegebenenfalls kann während der Umsetzung der Alkohol im Maße seiner Bildung entfernt
werden.
Die erfindungsgemäß verwendeten cyclischen Silane, die eine Gruppe
(XR'-)Y2Si —
enthalten, sind durch Umsetzung eines Disilazans der allgemeinen Formel
HN[Si(R")2(R'X)]2,
worin R" und R' die angegebene Bedeutung haben und X Halogen der angegebenen Art ist, mit Ammoniak
zugänglich. Bei dieser Umsetzung werden außer Ammoniumhalogenid, das zweckmäßig durch Filtrieren
abgetrennt wird, zwei verschiedene Produkte, nämlich solche der allgemeinen Formeln
R2"
HNR'-Si(R")2 und XR'SiNR'SiR2"
gebildet.
Die Umsetzung der Disilazane mit Ammoniak kann bei verschiedenen Temperaturen, vorzugsweise
zwischen 100 und 200° C durchgeführt werden. Sie kann bei Normaldruck durchgeführt werden; zur
Erzielung einer schnelleren und vollständigeren Umsetzung sind jedoch Überdrucke bevorzugt.
Die Disilazane der allgemeinen Formel
HN[Si(R")a(— R'X)]2
werden durch Umsetzung von Ammoniak mit Silanen der Formel
R2"
R2"
XR' — SiX
worin X, R' und R" die angegebene Bedeutung haben, hergestellt. Diese Umsetzung wird zweckmäßig bei
Raumtemperatur, am besten bei Temperaturen unterhalb des Siedepunktes von Ammoniak durchgeführt.
Bei der erfindungsgemäßen Umsetzung der cyclischen Silane mit Verbindungen der allgemeinen
Formel HOA, worin, A Wasserstoff ist, werden, wenn α den Wert 2 hat, Disiloxane erhalten und,
wenn ZO-Gruppen vorhanden sind, je nach deren Anzahl lineare bzw. mehr oder weniger vernetzte
Siloxane gebildet. Die erfindungsgemäß durch Hydrolyse hergestellten Siloxane bestehen aus Einheiten
der allgemeinen Formel
Ra"
RNHR'- SiO3 -«.
Die Organosiloxane aus den Einheiten der angegebenen
allgemeinen Formel bzw. Organosiloxane, mit solchen Struktureinheiten, können in zu Elastomeren
härtbaren Massen oder zu anderen festen Gebilden (Verhältnis von Si-gebundenen Resten zu
Si-Atomen meist durchschnittlich 1 bis 1,7) hartbaren Massen, sogenannten Harzen und als nichthärtende
öle verwendet werden. Sie eignen sich ferner als Korrosionsinhibitoren in, korrodierenden Lösungen,
die mit Stahl in Berührung kommen, sowie als Härtungsmittel für Polyurethane. ·
Vorzugsweise werden für die erfindungsgemäße Umsetzung mit Verbindungen der allgemeinen
Formel HOA, worin A eine Gruppe der allgemeinen Formel
30 sehen Rest endblockiert sind, können auf allen
Gebieten, bei denen die bisher bekannten Diorganosiloxane eingesetzt wurden, verwendet werden. Das
erfindungsgemäße Verfahren zur Endblockierung von Diorganosiloxanen ist den Äquilibrierungsverfahren
überlegen, weil dabei nur eine Art von Siloxanen erhalten wird.
Für die Herstellung der als Ausgangsverbindungen verwendeten cyclischen Silane wird hier kein Schutz
beansprucht.
Ein Gemisch aus 556,5 g (3 Mol) 3-Chlor-2-methylpropyldimethylchlorsilan
und 640 g (20,6 Mol) Methylamin wurde in einem Druckgefäß 22 Stunden auf 100° C erhitzt. Nach dem Abkühlen wurde die
obere Schicht destilliert, wobei in 76%iger Ausbeute das Silan der Formel
GH3NCH2CH(CH3)CH2Si(CHs)2.
vom Kp. 135,9°C/744 Torr, dl = 0,8132 und
nl5 ~ 1,4308 erhalten wurde. Zu 28,5 g (0,2 Mol)
dieses Silans wurden unter Rühren 1,8 g (0,1 Mol) destilliertes Wasser gegeben, wobei die Temperatur
auf 98° C stieg. Durch Destillation bei 2 Torr wurde in 92%iger Ausbeute das Siloxan der Formel
ist, nur solche cyclische Silane verwendet, worin a den Wert 2 hat. Es werden dann Verbindungen der
allgemeinen Formel
CH3"
CH3NHCH2CH(CH3)CH2Si
CH3
R"
RNHR'Si
R"
R'"
SiO
R'"
35
R"
SiR'NHR
SiR'NHR
R" vom Kp.2 98,50C, dl = 0,8724 und nf = 1,4461
erhalten.
40 Jeweils 2 Mol der im folgenden angegebenen cyclischen Silane wurden zu je 1 Mol der- folgenden
Diorganosiliciumverbindungen gegeben. Dann wurde erhalten, worin R, R', R", R'" und χ die angegebene gerührt. Es wurden quantitative Ausbeuten der
Bedeutung haben. Die so hergestellten Diorgano- angegebenen Produkte erhalten. Bei den angegebenen
polysiloxane, die durch Triorganosiloxyeinheiten mit 45 Werten für den jeweiligen Polymerisationsgrad haneinem
Stickstoff enthaltenden Si-gebundenen organi- delt es sich um Durchschnittswerte.
Diorgano-
silicium-
verbindung
Cyclisches Silan Produkt
(C6H5)
HOSiCH
(C8H5)
CH3NCH2CH(CH3)CH2Si(CHa)2
HO
CH3
SiO
CH3
SiO
CH3
CH3NCH2CH(CH3)CH2Si(CHs)2
CH3
CH3NHCH2CH(CH3)CH2SiO
CH3NHCH2CH(CH3)CH2SiO
CH3
df= 0,9785, η2/ = 1,4995
df= 0,9785, η2/ = 1,4995
CH3
CH3NHCH2CH(CH3)CHaSiO
CH3NHCH2CH(CH3)CHaSiO
Si(C8Hs)2
100
CH3
CH3
iO
CH3
CH3
SiCH2CH(CH3)CH2NHCHa
CH3
241 cSt/255C
30 Torr destilliert, wobei in 75°/oiger· Ausbeute das
Silan der Formel
371g (2MoI) S-Chlor^-methylpropyldimethyl- 65 1 1
chlorsilan wurden zusammen mit 840 g (14 Mol) .NH2CH2CH2NCH2CH(CH3)CH2Si(CH3^
Äthylendiamin 3 Stunden unter Rückfluß erhitzt.
Nach dem Abkühlen wurde die obere Schicht bei vom Kp.757 2090C, Jf = 0,9074 und n2i = 1,4743
CH3NHCH2CH2CH2CH2Si
Das Alkoxysilan
CH3
NH2CH2CH2NHCH2CH(CH3)CH2Si(OCHs)2
erhalten wurde. Durch Hydrolyse nach der im Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise wurde das Disiloxan
der Formel
[NH2CH2CH2NHCH2CH(CH3)CH2Si(CH3)2]2O
(d2? = 0,927 und'nf? = 1,4692) erhalten.
Beispiel 4
(d2? = 0,927 und'nf? = 1,4692) erhalten.
Beispiel 4
Ein Gemisch aus 115 g (0,62 Mol) 4-Chlorbutyldimethylchlorsiian
und 317 g (10,3 Mol) Methylamin wurde in einem Druckgefäß 20 Stunden auf 100° C erhitzt. Nach dem Abkühlen wurde die
obere Schicht destilliert. Es wurde in 35%iger Ausbeute das Silan der Formel
im Beispiel 4 beschriebenen Arbeitsweise wurde ein Siloxan aus Einheiten der Formel
NH2CH2CH2NHCH2CH(CH3)CH2Si(CH3)O
(rff = 1,018 und nf = 1,4793) erhalten.
Auf die gleiche Weise wurde aus dem Silan der Formel
NH2CH2CH2NHCH2CH2(CH3)CH2Si(OCHs)3
das cyclische Silan der Formel
das cyclische Silan der Formel
CH3NCH2CH2CH2CH2Si(CHs)2
vom Kp.5o 64°C, Jf = 0,8446 und «I5 = 1,4451
erhalten.
Zu 14,3 g (0,1 Mol) dieses Silans wurden unter Rühren 0,9 g (0,05 Mol) destilliertes Wasser gegeben,
wobei ein Temperaturanstieg erfolgte. Es wurde in quantitativer Ausbeute das Disiloxan der
Formel
CH3"
CH3J2
vom Kp.15 169°C, Jf = 0,8782 und nf = 8782 erhalten.
30
B ei sp iel 5
248 g (1 Mol) 3 - Chlor - 2 - methylpropylphenylmethylchlorsilan und 186 g (6 Mol) Methylamin
wurden in einem Druckgefäß 13 Stunden auf 100°C erhitzt. Nach dem Abkühlen und Abtrennen vom
Methylaminhydrochlorid wurde bei 15 Torr destilliert. Dabei wurde in 65%iger Ausbeute das Silan
der Formel
CH3NCH2CH(CH3)CH2Si(CH3)(C6H5)
Kp.15 116°C, Jf= 0,9434 und nf = 1,5131 erhalten.
Durch Hydrolyse nach der im Beispiel 4 beschriebenen Arbeitsweise wurde das Disiloxan der Formel
[CHsNHCH2CH(CHs)CH2Si(CHs)(C6H5)]2O
(Jf = 0,983 und nf = 1,5209) in quantitativer Ausbeute
erhalten.
NH2CH2CH2NCH2CH(CH3)CH2SiOCH3
CH3
vom Kp4 86 bis 87° C, Jf- 0,9841 und nf = 1,4770
in 68%iger Ausbeute. Durch Hydrolyse nach der NH2CH2CH2NCH2CH(CHs)CH2Si(OCHs)2
hergestellt. Dieses Silan stellt bei Raumtemperatur eine kristalline Masse dar, die sich in Berührung mit
der Luft fast sofort verflüssigt. Es ergab bei der Hydrolyse ein Siloxan aus Einheiten der Formel
H2NCH2CH2NHCH2CH(CH3)CH2SiO3Z2
(Jf = 1,235 und nf = 1,4836).
(Jf = 1,235 und nf = 1,4836).
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von Organosiloxanen mit Stickstoff enthaltenden Si-gebundenen
organischen Resten
R —N —R' —
worin R ein Wasserstoffatom, einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest, der durch Äthersauerstoffatome
unterbrochen sein kann, einen Aminoalkyl-, Aminophenyl- und/oder Halogenphenylrest
oder einen Organosüylrest der allgemeinen Formel
(XR'—)Y2Si —
worin Y ein einwertiger Kohlenwasserstoffrest und X Wasserstoff, Chlor, Brom oder Jod ist,
darstellt, R' ein zweiwertiger, gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoffrest ist, dessen an das
Si-Atom gebundenes C-Atom mindestens das dritte und höchstens das sechste C-Atom von
dem an diesen Rest ebenfalls gebundenen Substituenten X bzw. N aus ist, gegebenenfalls neben
Resten R" und OZ, wobei R" ein einwertiger, gegebenenfalls durch Äthersauerstoffatome unterbrochener
Kohlenwasserstoffrest, Z ein gegebenenfalls durch Äthersauerstoffatome unterbrochener
Alkyl- oder ein Phenylrest ist, durch Hydrolyse oder Kondensation mit Organosiloxanen,
dadurch gekennzeichnet, daß man cyclische Silane der allgemeinen Formel
55
wurde unter Normaldruck zum Sieden erhitzt und das Methanol abdestilliert. Die Destillation des
Rückstandes bei 15 Torr ergab das Silan der Formel (RNR')SiR"„(OZ)2-a
worin R, R', R" und Z die angegebene Bedeutung haben und α 0, 1 oder 2 ist, mit Verbindungen der
allgemeinen Formel HOA, worin A Wasserstoff ist oder, wenn α den Wert 2 hat, eine Siloxangruppe
der allgemeinen Formel
ist, worin R'" ein einwertiger, gegebenenfalls halogenierter Kohlenwasserstoffrest und χ mindestens
1 ist, umsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man solche cyclische Silane ver-
wendet, die durch Umsetzung eines Halogenä
alkylhalogensilans der allgemeinen Formel
XR'SiXRo"(ÖZ)2-o
mit Aminen der allgemeinen Formel RNH2 hergestellt worden sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man solche cyclische Silane verwendet,
die durch Erhitzen von Verbindungen der allgemeinen Formel
RNHR'SiRa"(OZ)3-tt
auf über 100°C hergestellt worden sind.
10
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man solche cyclische Silane verwendet,
die durch Umsetzung von Disilazanen der allgemeinen Formel
mit Ammoniak bei Temperaturen zwischen 100 und 2000C hergestellt worden sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Moll, »Chemie und Technologie der Silicone« (1960), S. 125.
Moll, »Chemie und Technologie der Silicone« (1960), S. 125.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US144297A US3146250A (en) | 1961-10-11 | 1961-10-11 | Nitrogen-containing cyclic silanes, their preparation and hydrolysis |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1187613B true DE1187613B (de) | 1965-02-25 |
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ID=22507965
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DED40036A Pending DE1187613B (de) | 1961-10-11 | 1962-10-11 | Verfahren zur Herstellung von Organosiloxanen mit Stickstoff enthaltenden, Si-gebundenen organischen Resten |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3146250A (de) |
DE (1) | DE1187613B (de) |
GB (1) | GB991037A (de) |
Families Citing this family (49)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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