DE2032664A1 - Verfahren zur Alkylierung von Organo siliciumverbindungen - Google Patents
Verfahren zur Alkylierung von Organo siliciumverbindungenInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
Dr. F Zumstein »en. - Dr. E. A»smann
Dr. R. Koenigsberger - Dipl. Phy·. R. Holzbauer
Dr. F. Zumstein jun.
'8 München 2, Brüubausitroße 4/111
SC 3566
BHOHE-POULEIiC S.A., Paris / Frankreich
Verfahren zur Alkylierung von Organosiliciumverbindungen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Alkylierung
von Organosiliciumverbindungen mit Chlor-Silicium-Bindungen
durch Umsetzung mit einer Alkylζinkverbindung, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß die Reaktion in einem durch einen Kohlenwasserstoffrest K-substituierten Pyrrolidon durchgeführt wird.
Die verwendeten N-substituierten Pyrrolidone entsprechen insbesondere
der allgemeinen Formel
R' I I -R (I)
R2 I j R2
CH0 C=O
\y
in der das Symbol R^ einen geradkettigen oder verzweigten Alkyl-
rest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, einen Gycloalkylrest mit 5
oder 6 Ringkohlenstoffatomen, einen Alkylphenylrest oder einen
Phenylalkylrest bedeutet und die Symbol· IU * die gleich oder von-r
009Θ83/2269
*-· - - BAD ORIGINAL
einander verschieden sein können, die gleichen Bedeutungen wie
IL besitzen oder ein Wasserstoffatom darstellen®
In der Praxis wird das Verfahren zumeist in Anwesenheit von N-Met
hy !pyrrolidon durchgeführt, da dieses N-Alkylpyrrolidon das
in der Industrie am leichtesten zugängliche ist«
Die N-substituierten Pyrrolidone der Formel I können nach der
französischen Patentschrift 1 439 192 durch reduktive Aminierung
einer alkylierten oder nicht-alkyiierten Bernsteinsäure erhalten
werden.
Die Alkylzinkverbindung kann in Form einer Lösung durch Umsetzung
eines Alkylhalogenids mit zerteiltem Zink in einem N-substituierten Pyrrolidon erhalten werden. Im allgemeinen verwendet man
das Halogenid eines Alkylrestes mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen. Die verwendbaren Halogenide sind die Chloride, Bromide und Jodide.
Aus wirtschaftlichen Gründen verwendet man vorzugsweise die Chloride, obgleich sie weniger reaktiv sind. In diesem Falle
setzt man zu dem Reaktionsmedium eine Menge an Jod zu, die zumindest 0,0005 Grammatom und vorzugsweise 0,001 bis 0,02 Grammatem
je Grammatom Zink beträgt. Das Jod wird in elementarer Form oder in Form eines Alkyljodids eingesetzt.
Man arbeitet beispielsweise in folgender Weise, um die Lösung der Alkylzinkverbindung zu erhalten:
Man bringt in eine Apparatur nacheinander das Zink, vorzugsweise
in Form eines groben Pulvers mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 0,2 mm, das N-substituierte Pyrrolidon und
gegebenenfalls eine geringe Menge an Jod oder Alkyljodid, wenn
das Alkylhalogenid ein Chlorid ist, ein. Hau bringt die Eeagentien
auf eine Temperatur zwischen 10 und 200°C und vorzugsweise zwischen 50 und 150°C und setzt dann das Alkylhalogenid zu, wobei
man die Temperatur konstant hält, bis sich das Zink gelöst
hat.
Unter den Organosiliciuwrerbindungen, die nach dem erf in&ungsge-
näfien Verfahren alkyli*rf werden könne», kann man die folgenden
•09883/226» u
"bad original.
nennen:
a) die Organochlorsilane der allgemeinen Formel
CV(4-n) C1n CII;
in der die Symbole R,, die gleich oder voneinander verschieden
sein können, Jeweils ein Wasserstoffatom oder einen Alkyl-,
Cycloalkyl-, Alkenyl"- 1 Cycloalkenyl-, Aryl-, Alkyl aryl-, Arylalkyl-,
Alkoxy- oder Cycloalkoxyrest bedeuten und η eine ganze
Zahl, die 1, 2, "5 oder 4 sein kann, darstellt.
Unter diesen Resten können die Alkylreste 1 bis 6 Kohlenstoffatome,
die Alkenylreste 2 bis 6 Kohlenstoffatome und die Cycloalkyl· reste 5 oder 6 Ringkohlenstoffatome aufweisen, und der Arylrest
kann ein Phenylrest sein.
Als Beispiele kann man die folgenden nennen: Siliciumtetrachlorid,
Trimethylchlorsilan, Tripropylchlorsilan, Dimethylvinylchlorsilan,
Dimethylphenylchlorsilan, Methyldiphenylchlorsilan, Triphenylchlorsilan, Dimethylchlorsilan, Diphenyldichlorsilan,
Methylvinyldichlorsilan, Methyltrichlorsilan, Phenyltrichlorsilan,
Dimethylbutoaqrchlorsilan, Dimethylcyclohexyloxyehlorsilan.
b) die Organochlorpolysilane der allgemeinen Formel
(lii)
in der R» die gleiche Bedemtimc, wie sie oben für die YerMjadungea
der FoTmel Ii aEgegeiben, ist, TbesJtzt3 n,,, imä Up, die gisiela
oder voneinoBcl«r verschieden scan KSmcitts ganze Zalileii, Äi© 1,
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■ ■ ■ 0Ö3883/ :zS9
■ ' BAD ORIGINAL
folgenden Reste Seins -
ein zweiwertiger gesättigter oder ungesättigter aliphatischen cy»
cloaliphatischer oder aromafciseher Rest oder ein Arylalkylresti
als Beispiele kann man die unsubstituierten oder substituierten Polymethylenreste
mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen,, die Cycloalkylenreste
mit 5 oder 6 Ringkohleastoffatomen und die substituierten
oder nicht-substituierten Phenylenreste nennen5
ein zweiwertiger Best, der Kohlenwasserstoffgruppen enthält, die
zwischen sich ein oder mehrere Heteroatome haben, wobei das Heteroatom ein Sauerstoff-oder Schwefelatom sein kann;
ein zweiwertiges Atom, beispielsweise Sauerstoff.
Als Beispiele für solche" Verbindungen der Formel III kann man
die folgenden nennens 1,2-Bis-(dimethylchlorsilyl)=äthan5 p-Bis-(dimethylchlorsilyl)-benzol,
4s4'-Bis-(methyldichlorsilyl)-diphenyläther,
1,1,3,3-Tetramefthyl-i,3-diehlordi siloxan.
c) die Organoehtlorpolysiloxane, die ein oder mehrere Chloratome
enthalten, die in beliebiger Weise an den Siliciumatomen verteilt
eind. In dieser Klasse von Verbindungen seien insbesondere die a»w-Bis-(organoe2alorsilyl)~©rg©nopolysiloxane der allgemeinen
Formel
Ii-
• Si
Ii'S S^/ii©©l@
1 f« ι ι fi J- ι
Ii f ι
für eli©s© Bg^
enannt x-mräeas besitzen und
darstellte Ils Beispiele aaa 1s7-=Bi©aloroctas!ethy-l·=
und di© oiskJ=·
BAD ORfGiNAl.
ρ» ■ (Sm, "tee' W «ο "Ί
Die verwendeten Mengen an Reagentien-hängen- im Falle .einer SiIiciumverbindung.
mit mehreren Si-Cl-Bindungen von der Ansahl der
Si-Cl-Bindungen ab, die man alkylieren will· Man verwendet daher
zumindest die ausreichende Menge an Alkylzinkverbindung« Im Prinzip
genügt es, eine Menge Allcylzinkverbindung zu verwenden, die
einem Molekül Alkylhalogenid entspricht, ton eine Bindung Si-Cl. in'
eine Bindung Si-C überzuführen» In der Praxis verwendet man eine solche Menge, daß diese einem Molverhältnis Alkylhalogenid/zn
alkylierende SiCl-Bindung zwischen 1 und-2 entspricht· ." ·
Die Menge an N-substituiertem Pyrrolidon der formel I„ das man
als Reaktionsmedium einbringt, ist derart,' daß zumindest zxfei Moleküle
Pyrrolidon Je zu alkylierende Bindung Si-Cl.vorliegen.
Diese Menge liegt vorzugsweise zwischen 2,5 und 5 MoI9 doch ist
es möglich, eine größere Menge an !-substituiertem Pyrrolidon zu verwenden, ohne den Ablauf der Reaktion au beeinträchtigen,.
Die Reaktion erfolgt im allgemeinen bei einer Temperatur zwischen
20 und 1000C, wobei man zu der Lösung der- Alkylzinkverbindung indem
N-substituierten Pyrrolidon die Organochiorsiliciumverbindung
in berechneter Menge zusetzt» Man beendet die Reaktion häufig durch, ein Erhitzen auf eine Temperatur,, die höher ist als die
Temperatur bei der Zugabe der Organosiliciumverbindung»
Nach beendeter Reaktion stellt man fest, daß sich das Medium in
zwei Schichten trennt. Die Siliciumverbindungen können durch einfaches Dekantieren gewonnen werden, was erfordert, anschliessend
die geringen Mengen an in der Organosiliciumschicht enthaltenem
Lösungsmittel durch Destillation zu extrahieren, oder sie können
durch Destillation gewonnen werden. Das Έ-substituierte Pyrrolidon, das in Komplexform vorliegt, kann durch eine Behandlung mit
einer Natriumhydroxydlösung regeneriert werden»
Das erfindungsgemässe Alkylierungsverfahrea ermöglichti aus
Chlorsilanen, die eine beträchtliche Anzahl von .Bindungen * Si-Cl.
aufweisen, eine ganze Reihe von alkylierten Produkten zu erhalten,
die mit Vorteil als Monomere zur Herstellung von Organosiliciumkautschuken,
-ölen oder -harzen verwendet werden kennen·
009883/2269
Die .ioI'e.-iidsB Beispisle S2?lämt©ria die ErfiBctaugg ohne sie zu b©
In ei.iisii 10 i-lolibesg der mit ®ia@® g@ntral©a j
Tropftriclifcei5 naä eisern Kühler amsgestattet ist„ !bringt man
1306 g "?9islEpial'?er9 3009 ©es IHfethylpyrrolidosi raid 20 g Joa ein Man bringt die Eeagentiea auf 85 G imä, leitet ia die Apparatur
16 Stun&eü Hetnjflcfelorid ia eiaer Msage iron 23 1 j@ Stimde ein9 wobei man die Temperatur b©i 85 S hält ο Uäteead des Eialeitens
des Methylchlorids lasst sau regelalssig 2500 ecm S=Methylpyrro lidon einfließen. I-laa st©llt danm fest9 daß ia &©a Heaktionskol« 'beil kein Zink aekr verblielisn isto
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In den Tropf trichter "bringt
ein, dass man innerhalb toh 3 Sfeuadea b©i 25Θ0 iss aim &h®n
stellte Lösung einfliessen lässt ο Bmrn Ts1Ii
durch Destillation gewonnen» Man arte©it©t
stellte Lösung einfliessen lässt ο Bmrn Ts1Ii
durch Destillation gewonnen» Man arte©it©t
unter Verwendung einer Vigr@ux-I€Ql®m© und ®vhWlts ©in© erste
tion P1 von 878 g (&Py^Q= *© = 60mG) mit einem Gehalt von 90 :
methylvinylsilan und eiae aueite Eraktion Wp von 152 g .(Kp«g0 = 60 - 1000C) mit einem Gehalt -won 16 „5
Durch Rektifikation dieser Tbeidea I
"Trimethylvinylsilan in einer .tasfoeut©
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methylvinylsilan und eiae aueite Eraktion Wp von 152 g .(Kp«g0 = 60 - 1000C) mit einem Gehalt -won 16 „5
Durch Rektifikation dieser Tbeidea I
"Trimethylvinylsilan in einer .tasfoeut©
Man stellt wie in Beispiel .1 ©in©
dungf- aus folgenden Beagentien hers
Zink:
dungf- aus folgenden Beagentien hers
Zink:
N-Methylpyrrolidomg
Me_thylchlorid s
Jods
Me_thylchlorid s
Jods
Ie diese auf 60°C gebrachte Lösiiag
Stunden 203 g Methylviisyll«ito3iy©M.©i?silaia ©iac
gab.© hält man 1 1/2 Stunden bei 6O°0 -and mat®rsi©]ät di@ Heafc-
tionsprodukte dann einer Destillatioa unter vermindertem Druck·
Stunden 203 g Methylviisyll«ito3iy©M.©i?silaia ©iac
gab.© hält man 1 1/2 Stunden bei 6O°0 -and mat®rsi©]ät di@ Heafc-
tionsprodukte dann einer Destillatioa unter vermindertem Druck·
009883/2268
Han erhält so nach Destillation und Rektifikation eine Fraktion
vom Kp,Q »56 - 59°G von 100 g, die das Dimethylvinylbutoxysilan
in reinem Zustand enthält.
Man stellt eine Lösung der Organozinkverbindung mit der gleichen
Beschickung und nach der gleichen Arbeitsweise wie in Beispiel 2 her.
Man bringt in einen Kolben 141 g Methylvinyldichlorsilan und
200 ecm Ιϊ-Methylpyrrolidon ein. Mittels eines Tropftrichters
lässt man langsam die zuvor hergestellte Lösung der Organoζinkverbindung
zufließen, wobei man die Temperatur der Masse bei etwa 2J? "bis 300G hält. Durch Destillation unter Atmosphärendrmck
erhält man die folgenden Fraktionen:
F*: Kp- 74 - 800C, 10 g mit einem Gehalt von 79,6 % Di-
methylvinylchlorsilani
F2: Kp «80 - 82t5°C, 87 g mit einem Gehalt von 98,7 %
F2: Kp «80 - 82t5°C, 87 g mit einem Gehalt von 98,7 %
Dimethylvinylchlorsilan. .
Man stellt eine Lösung, der Organozinkverbindting wie in Beispiel 1
unter Verwendung der folgenden Eeagentieii her:
Sink: | 653 g |
N-Methy !pyrrol idoa: | ■ ■ 2500 ecu |
Hethylchlorid: | 510'g |
Jod; | 10 κ ' |
Man "bringt in diese LSeung innerhalb voa 3 Stunden und 15
Tbei 600G 2553 B eines Gemische ein, das 2#00
oxysilan* 58 g BipÄenyldiclilorsilaia tühö. 95 ε
eilan enthalt· Hau gewinnt die Meolitioasprodukte durch
son· Man isoliert sunachet öic oTbert SeMcht ¥oa 1895 gs ti© öas-
Gemisch der Siiieiiiiprocliakte BHd eia usnig ll-tfetiiylpyrr©ii(S.oa
enthält· lan extarahiert öie uatere Schicht zweiaal mit' 5
Cyelolieacmi nii. dDnn ein letztes Mal hü 250 cca
0090^3/2269 .
gewonnene Cyclohexanlösung (1482 g) wird zu der oberen Schicht
zugesetzt. Man entfernt das Cyclohexan unter Atmosphärendruck unc1
dann das N-Methylpyrrolidon unter einem Druck von 20 mm Hg und
destilliert das Methyldiphenylbutoxysilan. Man erhält so eine
Fraktion vom Kpn x = 110 - 1160C von 1779 g, die 99,6 % Methyldiphenylbutoxysilan
enthält.
Man stellt eine Lösung einer Organoζinkverbindung wie in Beispiel
1 aus folgenden Reagentien her:
Zink: | 65,3 | g |
N-Methylpyrrolidon: | 250 | ecm |
n-Propylchlorid: | 78,5 | g |
Jod: | 2 | 6 |
In diese Lösung lässt man bei 9O0C innerhalb von 30 Minuten 96 g
Dimethylvinylchlorsilan einfließen und hält 5 1/2 Stunden bei
dieser Temperatur. Durch Destillation unter Atmosphärendruck gewinnt
man eine Fraktion vom Kp = 65 - 93°C von 91 g mit einem Gehalt von 21 % Diine thylvinylpropylsil an.
Man stellt eine Lösung einer Organozinkverbindung wie in Beispiel
1 aus 1306 g Zink, 5000 ecm N-Methylpyrrolidon, 23 g Jod und 1240 g Methylchlorid her.
Man gießt dann innerhalb von 5 Stunden bei 30 bis 320C in diese
Lösung 2720 g Dirnethylchlormethylchlorsilan ein. Man erhält durch
Destillation unter Atmosphärendruck eine Fraktion vom Kp = 99 1000C
von 2141 g reinem Trimethylchlormethylsilan.
Man stellt eine Lösung einer Organozinkverbindung wie in Beispiel
1 aus 65»3 g Zink, 250 ecm N-Methylpyrrolidon^ 51 6 Methylchlorid
und 1 g Jod her.
Man gießt dann in diese Lösung innerhalb von 40 Minuten bei etwa
009883/2269
3O0C 173,5 g PentsLmethylclilordisiloxan ein. Nach beendeter Zugabe
bringt man die Reagentien eine Stunde auf 10O0C. Die Reaktionsprodukte
werden durch Dekantieren abgetrennt. Die obere Schicht (140 g) enthält die Siliciumprodukte. Die untere Schicht
wird mit Wasser versetzt und in zwei Schichten trennen gelassen. Man nimmt die so erhaltene obere Schicht (7 g), die man zu den
Siliciumprodukten zugibt. Die Fraktion wird durch Chromatographie analysiert. Sie enthält:
Hexamethyldisiloxan: 92,4 % Pentamethylchlordisiloxan: 1,9 %
N-Methylpyrrolidon: 5i7 %
Man stellt eine Lösung von Äthylzinkbromid aus folgenden Reagentien her:
Ithylbromid: 581,5 S
Zink: 229 g
N-Methylpyrrolidon: 945 ecm
Man erhitzt die Reaktionskomponenten 8 Stunden unter Rückfluß. Man bringt dann in die so erhaltene Lösung innerhalb von 45 Minuten
bei 75 bis 800C 511 B Dimethylphenylchlorsilan ein und erhitzt
anschließend die Reaktionsmasse 2 Stunden bei 1300C.
Man gewinnt das Reaktionsprodukt durch-Dekantieren. Die obere
Schicht (240 g), die die Siliciumprodukte und ein wenig N-Methyl-'
pyrrolidon enthält, wird zweimal mit 150 ecm Wasser behandelt.
Nach erneuten Dekantierungen hat sich die Schicht der Organosiliciumverbindungen
infolge der Entfernung des N-Methylpyrrolidons
auf 185 g vermindert. Die untere Schicht der Reaktionsprodukte wird zweimal mit 500 ecm Wasser behandelt, was ermöglicht, durch
Dekantieren 262 g Siliciumprodukte zu erhalten.
Sie Siliciumprodukte werden vereinigt. Die Fraktion enthält 70 %
Dimethyläthylphenylsilan. Durch Rektifikation erhält man 215 6
reines Dimetayläthylphenyleilan (Kp30 » 89 - 930C)·
009883/2269 ßAD
Seispiel 9
Man arbeitet wie in Beispiel 1 und stellt so eine Lösung einer Organoζinkverbindung aus folgenden Reagentien her:
Zink: | 65, | 3 | g |
N-Methylpyrrο1idon: | 250 | ecm | |
Jod: | 1 | ||
Me thy1chlorid: | 51 | g |
Man hält die Organozinklösung bei 25°C und lässt innerhalb von 3 Stunden 94,5 6 Dimethylchlorsilan zufließen. Das erhaltene Trimethylsilan
wird direkt in einer auf -800C abgekühlten Falle
gewonnen. Man gewinnt so 67 g eines Gemischs, das 49 g Trimethylsilan
enthält.
009883/2269
Claims (2)
- Patent an Sprüchess ss B= a s ss ssssssil. Verfahren zur Alkylierung von OrganosiliciumverbindungenChlor-Silicium-Bindungen durch Umsetzung mit einer Alkylzinkvcrbindung, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in einem durch einen Kohlenwasserstoffrest Η-substituierten Pyrrolidon durchgeführt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als N-substituiertes Pyrrolidon N-Methylpyrrolidon verwendet wird. .009883/2269
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
FR6922140A FR2051903A5 (de) | 1969-07-01 | 1969-07-01 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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DE2032664B2 DE2032664B2 (de) | 1977-11-03 |
DE2032664C3 DE2032664C3 (de) | 1978-06-15 |
Family
ID=9036703
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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---|---|
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- 1969-07-01 FR FR6922140A patent/FR2051903A5/fr not_active Expired
-
1970
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- 1970-06-30 BE BE752764D patent/BE752764A/xx not_active IP Right Cessation
- 1970-06-30 GB GB31757/70A patent/GB1271478A/en not_active Expired
- 1970-06-30 SU SU1456629A patent/SU486511A3/ru active
- 1970-06-30 JP JP45056613A patent/JPS4928736B1/ja active Pending
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- 1970-07-01 DE DE2032664A patent/DE2032664C3/de not_active Expired
Also Published As
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NL7009200A (de) | 1971-01-05 |
SU486511A3 (ru) | 1975-09-30 |
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BE752764A (fr) | 1970-12-30 |
JPS4928736B1 (de) | 1974-07-29 |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |