DE1931165C3 - Verfahren zur Herstellung der Cyanessigsaureester von Silicium enthaltenden Alkoholen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung der Cyanessigsaureester von Silicium enthaltenden AlkoholenInfo
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Description
HOH2C-Si-O —Si —CH,OH
HOH2C-Si-O-Si-CH2OH
worin X ι und X2 die oben angegebenen Bedeutungen
haben, mit Hexamethyldisiloxan und Cyanessigsäure in Gegenwart eines sauren Katalysators bei einer
Temperatur zwischen 35° C und dem Siedepunkt des Reaktionsgemisches umgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Häxamethyldisiloxan in einem
Überschuß verwendet wird, der dem 2- bis Sfachen der stöchiometrisch erforderlichen Menge entspricht.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung der Cyanessigsäureester von Silicium enthaltenden
Alkoholen der Formel
CH, X,
H3C-Si-O-Si-CH2OOC-CH2CN
CHj X2
CHj X2
worin Xi und X2 je einen Methyl-, Halogenmethyl- oder
Cyanacetoxymethylrest bedeuten.
Cyanessigsäureester von Silicium enthaltenden Alkoholen sind bereits bekannt. So ist beispielsweise in der
deutschen Auslegeschrift 11 99 772 das l,3-Di-(cyanacetoxymethyl)tetramethyldisiloxan
beschrieben. Diese Verbindungen, die in der Regel durch Umsetzung von Cyanessigsäure mit Brommethylsiloxanen in Gegenwart
eines Amins hergestellt werden, können als grenzflächenaktive Mittel und als Zusätze zur Modifizierung
von Kunststoffen verwendet werden.
Das in der deutschen Auslegeschrift 1199 772
beschriebene Herstellungsverfahren hat jedoch den Nachteil, daLS es die gewünschten Cyanessigsäureester
nur in verhältnismäßig niedrigen Ausbeuten in der
Größenordnung von 55Gew.-°/o liefert und daß außerdem bei der Durchführung dieses Verfahrens
Bromwasserstoffsäure freigesetzt wird, die neutralisiert werde;) muß. Dieses Verfahren hat ferner den Nachteil,
worin Xi und X2 je einen Methyl-, Halogenniethyl- oder
Cyanacetoxymethylrest bedeuten, mit Hexamethyldisiloxan und Cyanessigsäure in Gegenwart eines sauren
Katalysators bei einer Temperatur zwischen 35° C und
>s dem Siedepunkt des Reaktionsgemisches umgesetzt
wird.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es erstmals möglich, bestimmte, bisher nur schwer
zugängliche unsymmetrische Cyanessigsäureester in großtechnischem Maßstabe in hohen Ausbeuten herzustellen.
Dabei muß es als überraschend angesehen werden, daß es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
möglich ist, ausgehend von symmetrischen, Silicium enthaltenden Alkoholen zu unsymmetrischen Disiloxanderivaten
(Cyanessigsäureestern) zu gelangen.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung verwendet man das Hexamethyldisiloxan
in einem Überschuß, der dem 2- bis 5fachen der stöchiometrisch erforderlichen Menge entspricht.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Produkte können als wärmebeständige Schmiermittel,
als hydrauliche Flüssigkeiten, als Wärmeaustauschflüssigkeiten, in der Textilindustrie, in der
Papierindustrie sowie in der Lederindustrie oder für ähnliche Zwecke verwendet werden. Außerdem können
sie zur Beschichtung von Glasfasern und als Zwischenprodukte für die Durchführung von chemischen
Synthesen eingesetzt werden. Sie fallen bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in
hoher Ausbeute an und enthalten keine sauren Nebenprodukte, so daß keine Neutralisation (wie bei
dem bekannten Verfahren) erforderlich ist. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Cyanessigsäureester
sind unter Normalbedingungen flüssig.
Als Silicium enthaltender Alkohol wird vorzugsweise Di-(hydroxymethyl)-tetramethyldisiloxan verwendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Gegenwart eines sauren Katalysators, beispielsweise von p-Toluolsulfonsäure,
Schwefelsäure oder Chlorwasserstoffsäure, durchgeführt, wobei diese Säuren in Mengen zwischen
0,01 und 5 Gew.-%, bezogen auf den als Ausgangsmaterial verwendeten, Silicium enthaltenden Alkohol eingesetzt
werden. Bevorzugt verwendete Katalysatoren sind aktivierte Tone, deren pH-Wert in der Größenoidnung
ds von 4 liegt. Diese Tone können in Mengen von I bis 40,
vorzugsweise von 5 bis l5Gew.-%, bezogen auf den
verwendeten, Silicium enthaltenden Alkohol, eingesetzt werden.
Das bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entstehende Wasser kann nach Beendigung
der Reaktion entfernt werden, vorzugsweise wird es jedoch in dem Maße, in dem es gebildet wird, aus dem
Reaktionsgemisch entfernt. Die Abtrennung des Was- s sers erfolgt in an sich bekannter Weise, beispielsweise
durch Dekantieren, Destillieren, Abdampfen unter Vakuum oder durch Absorption mit einem hydrophilen
Produkt, vorzugsweise durch azeotrope Destillation. Im letzteren Falle sollte die eingesetzte Verbindung, die mit la
dem Wasser eine azeotrope Mischung bildet, unter Normaldruck einen Siedepunkt in der Größenordnung
von 35 bis 1500C haben. Beispiele für geeignete derartige Verbindungen sind Pentan, Hexan, Benzol,
Toluol und Xylol. ι s
Das erfindungsgemäß verwendete Hexamethyldisiloxan wird in der Regel in stöchiometrischem Überschuß,
vorzugsweise in dem 2- bis 5fachen der stöchiometrischen Menge, verwendet.
Die Reaktionsdauer, die von den eingesetzten >o
Ausgangsmaterialien, der Reaktionstemperatur sowie von dem verwendeten Katalysator abhängt, schwankt
zwischen 1 und 8 Stunden.
Nach Beendigung der Reaktion wird der Katalysator in an sich bekannter Weise abgetrennt, beispielsweise
durch Neutralisation, Destillation unter Vakuum oder Filtrieren, wenn es sich um einen festen Katalysator
handelt. Anschließend wird die eine azeotrope Mischung bildende Verbindung, falls eine solche verwendet
wird, durch Destillation entfernt, worauf das gewünschte Endprodukt isoliert wird.
Während des Verlaufs der Umsetzung bewirkt das erfindungsgemäß verwendete Hexamethyldisiloxan in
Gegenwart des sauren Katalysators ein Aufbrechen der Kette des Silicium enthaltenden Alkohols sowie der
Kette des Hexamethyldisiloxans. Die erfindungsgemäß erhältlichen Produkte bilden sich in der Weise, daß jeder
der beiden Anteile, die beim Aufbrechen des Hexamethyldisiloxans entstehen, an jedem der beiden Teile
fixiert wird, die beim Aufbrechen der Kette des Silicium enthaltenden Alkohols entstehen.
Auch die Cyanessigsäure wird in stöchiometrischer Menge, bezogen auf die zu veresternden OH-Gruppen,
zugesetzt. Es ist aber auch möglich, die Cyanessigsäure im Überschuß gegenüber der stöchiometrisch erforderlichen
Menge zu verwenden, wobei dieser Überschuß das 0,1 fache der stöchiometrisch erforderlichen Menge
erreichen kanu.
Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher erläutert.
In einen Drei-Hals-Kolben, der mit einem Rührer und mit einem Kühler ausgestattet ist, wobei der Kühler mit
dem Kolben über eine Vorrichtung für eine azeotrope Dekantierung verbunden ist, werden folgende Bestandteile
eingeführt.
170 g Cyanessigsäure,
194 g Di-l,3-(hydroxymethyl)-tetramethyldisiloxan,
324 g Hexamethyldisiloxan,
400 ml Benzol und
30 g eines aktivierten Tons.
324 g Hexamethyldisiloxan,
400 ml Benzol und
30 g eines aktivierten Tons.
Die Reaktionsmischung wird auf 8O0C gehalten.
Dabei entfernt das Benzol auf azeotropem Wege das Wasser in dem Maße, in welchem dieses gebildet wird.
Nach einer Reaktionszeit von 3 Stunden beträgt -Jie gesammelte Wassermenge 37 ml.
Anschließend wird die Reaktionsmischung filtriert, um den Ton zu entfernen, worauf das Benzol und der
Überschuß an Hexamethyldisiloxan abdestilliert werden. Die zurückbleibende Flüssigkeit wird bei 124° C/
8 mm Hg destilliert.
Man erhält 365 g einer farblosen Flüssigkeit. Dies entspricht einer Ausbeute von 75% der Theorie. Die
Analyse ergibt folgende Werte:
Ben: C 44,10, H 7,70, N 5,71%;
gef.: C 44,35, H 7,75, N 5,80%.
gef.: C 44,35, H 7,75, N 5,80%.
Aus diesen Werten sowie aus NMR- und IR-Spektren geht hervor, daß es sich dabei um 1 -Cyanacetoxymethyl-1,1,3,3,3-pentamethyldisiloxan
handelt. Diese Verbindung hat einen Siedepunkt von 124°C/8mmHg und
einen Brechungsindex n-ö" von 1,4251.
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung der Cyanessigsäureester
von Silicium enthaltenden Alkoholen der Formel
CH, X,
H1C-Si-O-Si-CH2OOC-CH2CN
' I I
CH3 X2
worin Xi und X> je einen Methyl-, Halogenmethyloder
Cyanacetoxymethylrest bedeuten, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Silicium enthaltender Alkohol der Formel
daß danach nur symmetrische Derivate des Disiloxans hergestellt werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe es möglich ist, auch
unsymmetrische Disiloxanderivate, d. h. unsymmetrische
Cyanessigsäureester von Silicium enthaltenden Alkoholen, anzugeben, das technisch einfach und auf
wirtschaftliche Weise durchführbar ist und die gewünschten Cyanessigsäureester in hoher Ausbeute
Hefen.
Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst werden
kann, daß ein Silicium enthaltender Alkohol der Formel
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