DE1793242A1 - Heterocyclische Organosiliciumverbindungen - Google Patents

Heterocyclische Organosiliciumverbindungen

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Description

Erfindungsgemäß werden heterocyclische Organosiliciumverbindungen der allgemeinen Formel
IV .Ο.
worin R Y/asserstoffatome oder gegebenenfslls halogenierte Kohlenwasserstoffreste ohne aliphatische Mehrfachbindüngen wobei jedoch mindestens zwei der Reste R in jedem Ring gegebenenfalls haiogenierte Kohlenwasserstoffreste sind, R1 gegebenenfalls halogenierte Kohlenwasserstoffreste, Z Reste der Formeln -(GR2)J1O- oder -(R'^SiO) - bedeuten, η jeweils einen V/ert von 2 bia 5 hat und χ 0 oder eine ganze Zahl ist, beansprucht.
10 9 8 &1<&1Φ9ί#; -^IädOriginal
Die Reste R in der angegebenen allgemeinen Formel können Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Alkaryl- oder Arnlkylreste oder ■ entsprechende hologenierte Reste Bein, opetfielle Beispiele hierfür sind Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Amyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl-,, Nonyl-, Decyl-, Dodecyl-, Cyclohexyl-, Phenyl-, Xenyl-, Naphthyl-, Benzyl-, ToIyI-, Xylyl-, Chlormethyl-, Trifluormethyl-, Brompropyl-, Dichlorcyclohexyl- und Jod- ^ - phenylreste. Vorzugsweise enthalten die Reste R 1 bia 6
C-Atome. Außerdem müssen 'definitionsgemäß mindestens zwei der Reste R in jedem Ring Kohlenwasserstoffreste sein, die gegebenenfalls halogeniert sein können und vorzugsweise sind diese Reste vicinal angeordnet.
Die Reste R' können Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Cyploslkyl-, Cycloalkenyl-, Aryl-, Alkaryl- oder Aralkylreste oder entsprechende halogenierte Reste sein. Spezielle Beispiele hierfür sind Vinyl-, Allyl-, Hexenyl-, Propargyl-, Cyclohexenyl-, w Dichlorphenyl-, α,α,α-Trifluortolyl- und 3,3,3-Trifluorpro-".-•ylrente; ferner solche, die bereits bei P, aufgeführt sind. "ü: :;u;;:,v/oic;o ent Halten die Reste R1 1 bis 6 C-Atome.
In der angegebenen Formel kann der Index n_ einen V/ert von ti bis 5 haben, das bedeutet, daß in dem heterocyclischen Rinf.; b bis 8 Ringglieder vorhanden sein können. Bevorzugte
109851/1891 dAS ßAD ORIGiNAL
Verbindungen Bind solche, die 6 oder 7 Ringglieder aufweisen, d.h. der Index η hat vorzugsweise einen Wert von 3 bis 4. Wenn η einen Wert von 2 hat, sind vorzugsweise alle vorhandenen Reste R gegebenenfalls halogenierte Kohlenwasserstoffreste.
Der Index χ kann definitionsgemäß 0 sein oder eine beliebige {*anζ6 Zahl. Das bedeutest, daß x, einen Wert von 0 bin 10.000 oder mehr haben kann. Vorzugsweise hat χ jedoch einen Wert -
von 0 bis einschließlich etwa 1.000.
Die erfindungsgemäß beanspruchten heterocyclischen Organosiliciumverbindungen worin Z der Formel -(CRp)nO- entspricht können dadurch hergestellt werden, daß ein Gemisch aus etwa 3 Mol einen aliphatischen Diols der Formel HO(R2G)nOH und etwa 2 Mol eines Silans der Formel R'SiX., in Gegenwart eines geeigneten Katalysators erhitzt werden. In diesen Formeln haben R, R1 und η die angegebene Bedeutung, während X eine A Hydroxylgruppe oder einen hydrolysierbaren Rest bedeutet.
Spezielle Beispiele für hydrolysierbare Reste X sind Chlor-, Fluor- und Bromatome; Alkoxyreste, wie Methoxy-, Äthoxy-, Propoxy- und Butoxyreste; Acyloxyreste, wie Formyloxy-, Acetoxy- und Propionoxyreste; Alkoxyalkoxyreste, z.B. der Formeln -0OH2CH2OCH5 und -OCH2CH2OC2H5; Aryloxyreste, wie
- 4 109851/1891
der Phenoxyrest; NHO-Reste; Wasserstoffatome und Oximreste z.B. der Formeln -0-N=C(CH5)(C2H5) UHd-O-N=C(CH5)(C5H7). . " Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen ist es jedoch vorteilhaft, wenn X eine Hydroxylgruppe oder ein Alkoxyrest ist.
Heterocyclische Organosiliciumverbindungen, worin Z der Formel -(CRp') 0- entspricht, können jedoch auch dadurch erhal-P ten werden, daß ein Gemisch aus etwa 3 Mol eines aliphatischen Diols der Formel HO(R2C)nOH und etwa 2 Mol der Verbindung der Formel R1Si(OH) 0, in Gegenwart eines geeigneten
T
Katalysators erhitzt wird. In diesen Formeln haben R, R1 und η die angegebene Bedeutung und y_ hat einen Wert von 0 bis 3·
Geeignete Katalysatoren für diese beiden Reaktionen sind Oasen? wie Alkalimetallalkoxide, Alkalimetallhydroxide, Cfuaternäre Ammoniumbasen und in einigen Fällen Alkoholyse-Kata- f" lysatoren, wie Alkoxytitanate.
. Die erfindungsgemäß beanspruchten heterocyclischen Organosiliciumverbindungen, worin Z der Formel -(R' SiO) - entspricht, können dadurch hergestellt werden, daß ein Gemisch aus etwa 1 Mol eines aliphatischen Diols der Formel HO(RgC) OH und etwa 1 Mol eines Silans der Formel R1SiX, in Gegenwart
- 5 109851/1891
«~ 5 "■"
eines Katalysators wie oben 'beschrieben erhitzt werden unter Bildung eines Zwischenproduktes der allgemeinen Formel
Ό.
Anschließend werden 2 Mol des so erhaltenen Zwischenproduktes
miteinander oder zusammen mit etwa einem Mol eines Siloxane ~ der allgemeinen Formel X(R'9SiO) SiR1 9X kondensiert. Die Kondensation x^ird vorteilhaft in Gegenwart eines für die Kondensation von Siloxanen bekannten Katalysators durchgeführt.
Die erfindungsgemäß beanspruchten heterocyclischen Organosiliciumverbindungen sind wertvolle Hydrsuliköle, Wärmeübertragungsflüssigkeiten, Schmiermittel und einige derselben
sind gute insektenabwe'isende Mittel. Solche der Orgenosiliciumvcrbindungen, die vicinale Reste R enthalten sind für die | angegebenen Verw en dungs zv;ecke von besonderer Bedeutung, da sie im allgemeinen polymerisationsbeständiger d.h. stabiler sind. '
- 6 109851/1831
ÖAO
Beispiel ; ;
Ein Gemisch aus 67,6 g Propyltrimethoxysilan, 87,6 g 2-Äthylhexan-1,3-diol und 0,05 g Natriummethoxid vmrde 2 bis 3 Stunden auf 260 C erhitzt unter gleichzeitigem Mnlefatillieren des "bei der Reaktion gebildeten Methanols. Anschließend wurde das erhaltene Reaktionsgemisch fraktioniert destilliert. Es wurden 103 g der Verbindung der Formel
H H
ι "' · ι
C-Hr7C Ov 0-,Hr7 C0Hr- C^2Hr7 >^0 ' ' CC2Hr7
3 7, ^v t^7 ,25 ,3 Jp^ , 3 7
ΟΤΙ flu \CM ΠΠΤΤΠΤΤΓΊΙ Γ\ <3·4 *^ υΓΤ< U
mit einem Siedebereich von 180° bis 1900C bei 0,3 mm Hg erhalten. Die Verbindung hatte einen Gefrierpunkt von -630C
und einen Brechungsindex von Uj. 1,4525. Durch das Infrarotspektrum wurde festgestellt, daß keine OH-Gruppen mehr vorhanden waren. Die Elementaranalyse ergsb folgende Werte;
ge fund >n: berechnet:
C : 63,3 < 62,7 cfi
H : 11,05'.' 1O,85'>
Si : 9,77'/' 9,78°/o
Jjoispiel 2:
Ein Gomiach aus 137,5 g Methyltrimethoxyoilan, 219,2 g 2-Äthylhexan-I,3-diol und 0,1 g Kaliumhydroxid wurde 1 1/4 Stunden unter Rückfluß erhitzb. Anschließend wurde innerhalb
— 7 —
109851/1891, - :, , ΐ ;\ -r-i SAD ORIGINAL
von 4 Stunden Methanol aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert. Baß erhaltene Gemisch wurde fraktioniert destilliert. Es wurden 120 β der Verbindung der Formel
H' ;■■ H
C Ov. CH-. 0,-jHp- CH7 ^yO' GC^Hj-C0H1-CII ^ Si-OCHCHCH0O-Si^ HCC0II1.
-0·^ C3H7 X)- CH,
mit einem Siedepunkt von 1700C bei 0,5 mm Hg erhalten. Die Verbindung hatte einen Gefrierpunkt von -5O0C. Die Elementaranalyse ergab folgende Werte:
gefunden: berechnot
C : 59,3 % 60,2 i>
E : 10,3 i»~- 10,4 $.
Si: : ■■'■ ■ 11
Beispiel J5» ...>..-
Ein Gemisch aus 93,6 g n-Amyltrimethoxysilan, 87,6 g 2-Äthylhexan-1,3-diol und 0,3 g Uatriummethoxid vrurde 9 Stunden auf 2330C erhitzt unter gleichzeitigem Abdestillieren des bei der Reaktion gebildeten Methanols. Anschließend wurde das Reaktionsgemisch fraktioniert destilliert. Es wurden 56 g der Verbindung der Pormel
Ί0 9851/1891 „ίΑί,ν-:··Γ.·-ϊ Ίϊ& BAD ORIGINAL
(KC5H11 O2H5 C5H^O CO3H7
C,E-CH ■ . ^Si -OCHCHOH.O-Si^j HCC-H,-
H2O-O/ C3H7 .
erhalten mit einem Siedebereich von 1750C bis 1850C bei 0,05 mm Hg. Die Verbindung hatte einen Gefrierpunkt von -620C und einen Brechungsindex von n^' 1,4550. Die Elementaranalyse ergab folgende Vierte:
berechnet;
gefunden: ,3 #
65 ,4 $
11 ,94?*
8
C : 65,3 # 64,8 56
H : 11,4 $ 11,1
Si:
Beispiel 4:
Ein Gemisch aus 39,6 g Phenyltrimethoxysilan, 43,8 g 2-Äthylhexan-1,3-diol und 0,3 g Natriummethoxid wurde mehrere Stunden auf 2400C erhitzt unter gleichzeitigem Abdestillieren des bei der Reaktion gebildeten Methanols. .Anschließend wurde das Reaktionsgemisch fraktioniert destilliert. Es wurden 23 g der Verbindung der Formel
H H
Si-O CHCHCI-I0O- S ϊ£ HCC OHC
H0C-
109851/1891 .
COPY
erhalten mit einem Siedepunkt von 25O0C "bei 0,01 mn Hg. Die Verbindung hatte einen Gefrierpunkt von -33°C UBd einen
24 · ""
Brechungsindex von n^ 1,5022. Die Elementaranalyse ergab fol«
#ende V/er te: gefunden:
66,9 c/o
C : 9,05$
• 9,46$
Si:
berechnet: '67,2 c/o 9, 8,
Beispiel 5:
Ein Gemisch aus 164 g Propyltrimethoxysilan, 146 g 2-lthylhexan-1,3-diol und 0,5 g Natriuaimethoxid wurde mehrere.Stunden auf 1500C erhitzt unter gleichzeitigem Abdestillieren
des bei der Reaktion gebildeten Methanols. Anschließend wurde das Reaktionsgemisch fraktioniert destilliert. Es wurden'120 der Verbindung der Formel
5 ' H2C
erhalten mit einem Siedepunkt" von 1140C bei 10 mm Hg. Die Veiv bindung hatte einen Brechungsindex von ^ 1,4339.
10985 1/1891
- 10 - COPY
- 10 -
123 g der so erhältlichen Verbindung wurden 3 Stunden mit 4,5 g Wasser, dem eine geringe Menge gepulvertes Kaliumhydroxid als Katalysator zugesetzt wordpn war, auf 15O0O erhitzt.. Während dieser Zeit wurden 15 g Methanol aus den Reaktionsgemisch abdestilliert. Durch anschließende Destillation wurden 98 g der Verbindung der Formel
·Γ
0.C3H7 ^Si - 0
HnC-
mit einem Siedepunkt von 1550C bei 0,5 mm Hg erhalten. Die Verbindung hatte einen Brechungsindex von n^ * 1,4475. Die Elementaranalyse ergab folgende Werte:
gefunden: berechnet:
C : 59,5 1> 59,2 $
H : 10,3 % ■ 10,3 e
Si: 12*,2 °/o ' 12,59$-
Beispiel 6: . .'
Die Viskositäten der in den vorhergehenden"·Beispielen hergestellten Verbindungen wurden bei verschiedenen Temperatüren bestimmt und in der folgenden !Tabelle zusammengestellt.
109851/1891
~ 11BAD ORIGINAL
250C 750G 1 250G 2000C
61,8 8,79 3,14 .1,23
66,2 7,76 2,59 1,06
95,1 11,9 3,89 1,44
77,5 26,5 6,01 1,88
20,6 4,3-6 1,82 0,79
Diese Daten sind "bei Einsatz der Verbindungen als Hydrauliköle von Bedeutung»
■Verbindung aus: ' Viskosität (Centistoke)
Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5
Beispiel 7»
Die nach den Beispielen 1 "bis 5 hergestellten Verbindungen wurden hinsichtlich-ihrer insektenabweisenden Wirkung unter Verwendung des sogenannten schwarzen Sockentestes geprüft. Dabei wurde festgestellt, daß in einem besonders sumpfigen Gelände auf einer ausgestreckten entblößten Hand etwa 10 Moskitos pro Minute landen und zu stechen versuchen. Wenn über die Hand ein einfarbiger schwarzer Baumwollsocken gezogen wurde, landen pro Minute etwa 7 bis 8 Moskitos auf der Hand. Wenn über die Hand ein mit einem handelsüblichen insektenabweisenden Mittel (2-Äthylhexan-1,3-diol, unter der Bezeich- --.;■»■$-x-_ 12" und "OFF" bekannt) behandelter Socken gezogen würde, landen etwa 1 bis 2 Moskitos pro Minute auf der Hand.
s/nsa
109-851/1891
JiW";"': ' ßAD ORIGINAL
■ Es wurde gefunden, daß bei Verwendung von Socken, die mit den nach Beispiel 1 Ms 5 hergestellten Verbindungen behandelt worden sind, etwa 1 bis 2 Moskitos pro Minute auf der Hand landen.
Beispiel 8:
Bei Einsatz folgender aliphatischer Diole anstelle des in Beispiel 2 verwendeten 2-Äthylhexan-1,3-diols wurden folgende Produkte erhalten. Siehe Tabelle auf Seite '13.
10 9 8 51/18 91
- 15 - copy
Diol
Produkt 179 324
(CH3)2C-O^ CH3 (CHs)2 CH3 0-C(CHa)2 'Si-OC-CO Si^
ICH3J2C-OH Si-OC-CC
(CH3J2C-OH (CHs)2C-O^ (CH3)
0-C(CHs)2
(B) (CFs)2C-OH (CFs)2C-OH
(CF3)aC—-O. CH3 (CF3)a CH3 .0 —0(.CFs)2
.Si-OC-CO -Si^ ( CFa)2C—O- (CFs)2 0—C (CF3) 2
(C) (CeHs)2C-OH (CeH5)aC-OH
(CeHs)2C-O. CH3 (CeH5)2 CH3., 0-C (C0H5) 2
j ^Si-OC-CO SiQ
(CeHg)2C-O^ (CeHs)2 ^0-C(CeH5)V
H (D) CeHi1C-OH
-OH
H CeHi iC —
iU— y H
CH3 CeHn CH3 .0-Si-O-CHCHO - Si
CeHn
0—
H
CH3C-OH
CH2 CH2
CH3C-OH H
H CH3C-
H2C
H2C
CH3C-H
\cHs
,Si-OCHCHaCH2CHO-Si
ch/
■0'
CH3
CH3
0-
H -CCH3
CH2
CH2
-CCH3 H
H2C-OH
(F) C4H9-C-C2H3 H2C-OH
H2C 0 CH3 . C2H8 CH3 0-—-CH2
C4H9CC2H5 ^Sl-0-CH2CCHaO-Si^ C2H5CC4H9 H2C- O^ C4H9 0 CH2
H2C-OH (ft) (CHa)2C
(CHo)2CHC-OH H
H2G (CHa)2C
(CHa)2CHC-H
-0.CH3 (CHa)2
Si-OCH2CCHO - Si
O^ CH(CH3)2 ^O
-CHa C(CHa)2 CCH(CH3),
109851/1891
COPY
Beispiel 9:
Wenn 2 Mol des nach. Beispiel 5 erhältlichen Zwischenproduktes der lOrmel
C2H5CH P - . H2O υ-
mit einem Mol eines der folgenden Siloxane kondensiert wurden, wurden folgende Produkte erhalten. Siehe Tabelle auf Seite 15.
109851/1891 bad
Siloxan
Produkt
(A)
C3H7C-
ι CaHsCH
H2C-0.C3H7
— CC3H7
HCC2Hs
CH2
(B) HoicFaCHaCHaiCH3)SiO]5QH C2H3JH
H2C
SiO-[CF3CH2CH2(CH3)SiO]5O-Si
H
-CC3H7
HCC2H5 -CH2
(C) CH3Ot(CH3)aSiO]7SoCH3
crt
co
(O
(D) CaH7O[CeHs(CHa)SlO]2SO
[(CHa)2SiO]7SoC3H7
C3H7C ~~
» C2HsCH
H2C-
H C3H 3-
C2H5CH H2C-C3H7
C3H7
<r
—CC3H7
HCC2H5
-CH2
-[CeHs(CH3)SiO]2SOt (CH3)
C3H7^O
H -CC3H7
HCC2H5 -CH2
(E) CaH5O[C2Hs(CH3)SiO]IOiOOoC2H5
H C3H7C —
C2HsCH H2C-C3H7
C3HVO
JL/
H — CC3H7
HCC2H5 -CHa
Beispiel 10:* .
Wurde das in Beispiel 9 verwendete Zwischenprodukt durch folgende Produkte ersetzt, wurden die entsprechenden Siloxane erhalten: " ■
C3H7G-C2H5CH H2C-
■0*
OH,
C-H7C-COHCCH H2C-
•0. -0'
:SiC
H H7C
5« H2C
•0.
•o-
•ei
H .
C3H7C-COHRCH H2C-
1098B1/1891
- 17 - .
BAD ORtOiNAL
17932Λ2
Beispiel 11; .
Eine lösung aus 30 g JPropylsilsesquioxan in 63 g Coluol wurde mit 46,1 g 2~ithylhexan-1,3-diol und 0,5 g Kaliumhydroxid versetzt und das so erhaltene G-emisch wurde anschließend etwa 1 Stunde lang auf 1000C erhitzt. Dann wurden Toluol und Wasser "bei 780C azeotrop entfernt und der Reaktionsrückstand mehrere Stunden auf 250° bis 30O0C erhitzt. Hierbei wurden M etwa 5,1 g Wasser abdestilliert. Es wurden etwa 43»3 g der
Verbindung der Formel
H H
-CCHr7
3 7i ^^>. i^7 t3 Jr , 3 7
C2H5GH r^Si - O - Si<^ HCC2H5
jttpO' υ υ v/iip .
erhalten mit einem Siedepunkt von 1540C bei 0,35 min Hg.
BADORiG1NAL

Claims (7)

1· Heterocyclische Organosiliciumverbindungen der allgemeinen Formel
R1 R' >.
worin R Wasserstoffatome oder gegebenenfalls halogenierte Kohlenwasserstoffreste ohne aliphatische Mehrfachbindungen, wobei jedoch mindestens zwei der Reste R in Jedem Ring gegebenenfalls halogenierte Kohlenwasserstoffreste sind, R1 gegebenenfalls halogenierte Kohlenwasserstoffreste, Z Reste der Formeln -(CR2) 0- oder -(R'oSiO) - bedeuten, η jeweils einen Wert von 2 bis 5 hat und χ 0 oder eine ganze Zahl ist.
2. Heterocyclische Organosiliciumverbindung der Formel
II H
C7H7 CpHc CsHry^^O CO^Hrj
C0H1-CH ^Si-OCHCHCH^O-Si.^ ·· HCC9H^ 2 5, yS 1 2 ^^^^ , 2 5
Hp C " 1O C-»Hry 0 CHp
- 19 -
109851/189T
8AD
3. Heterocyclische Organosiliciumverbindung der Formel
H H
GTI ΛΙ r\ rill Π XT ΠΧΙ n nn ti
C2H5CH ^Si-OCHCHGHgO-SiC^ HCC2H5
4. Heterocyclische Organosiliciumverbindung der Formel
H H
C3H7C-O G5H11 C2H5 O5Hp^O -CC3H1 C0Hr-CH /Si - OCHCHCH0O-Si^ HCCOHC
C5H7 ^O CH2
5. Heterocyclische Organosiliciumverbindung der Formel
H H
C, H7C-
J I 1
C0Hr-CH ^Si-OCHCHCH0O-SiC HCC0Hr-
XlpU ' U \j--rilrj U :—ullp
6. Heterocyclische Organosiliciumverbindung der Formel
CxH7C O.
C0Hr-CH H2C O
5Hr7/,0- H G3H7 C OC,H7 Si - 0 - S HCc2H5 —Oh2
- - 20 10985 1 /1-8 91
7. Verfahren zur Herstellung von heterocyclischen Organosiliciumverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zur Herstellung solcher Verbindungen, worin Z einen Rest der Formel -(CR2) 0-bedeutet, 3 Mol eines aliphatischen Diols der Formel
HO(R2G)nOH (I)
mit 2 Mol eines Silans der Formel
R1SiX3 . (II)
oder eines Siloxane der Formel
R'Si(OH)y O^ (III)
worin R, R1 und η die angegebene Bedeutung haben, X Hydroxylgruppen oder einen hydrolysierbaren Rest bedeutet und y_ einen Wert von 0 bis 3 hat in Gegenwart von basischen Katalysatoren oder Alkoxytitanaten erhitzt werden oder zur Herstellung solcher Verbindungen, worin Z einen Rest der Formel -(R'oSi0) - bedeutet, 1 Mol (I) mit 1 Mol (II) in Gegenwart der genannten Katalysatoren erhitzt und anschließend 2 Mol des so erhaltenen Zwischenproduktes der allgemeinen Formel
- 21-.- , : . ;-: 109851/1891
COPY
miteinander oder zusammen mit 1 Mol eines Siloxane "der allgemeinen Formel
X(ß'2Si0)xSiR'2X (V) ,
worin R, Rf, X, η und χ die angegebenen Bedeutungen haben in Gegenwart von Katalysatoren in an sich bekannter Weise kondensiert werden.
109851/1801
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