DE102014212170A1 - Amino-containing organosilicon compounds and process for their preparation - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung sind Aminoalkyl-funktionelle Organosiliciumverbindungen, bei denen die Aminoalkylgruppen über ein Sauerstoffatom mit dem Silicium der Organosiliciumverbindungen verbunden sind, wobei das dem Sauerstoffatom benachbarte Kohlenstoffatom der Aminoalkylgruppe einen oder zwei weitere Kohlenwasserstoffreste trägt, wobei die Anzahl der Kohlenstoffatome der beiden weiteren Kohlenwasserstoffreste zusammen mindestens zwei beträgt und ein Verfahren zu deren Herstellung.The invention relates to aminoalkyl-functional organosilicon compounds in which the aminoalkyl groups are connected via an oxygen atom with the silicon of the organosilicon compounds, wherein the carbon atom adjacent to the oxygen atom of the aminoalkyl carries one or two further hydrocarbon radicals, wherein the number of carbon atoms of the two further hydrocarbon radicals together at least is two and a method for their preparation.
Description
Die Erfindung betrifft Aminogruppen aufweisende Organosiliciumverbindungen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The invention relates to amino-containing organosilicon compounds and a process for their preparation.
Amin-funktionelle Organosiliciumverbindungen spielen in weiten Bereichen der Technik eine wichtige Rolle. Aminogruppen beeinflussen beispielsweise die Haftfähigkeit und die Hydrophilie eines Polysiloxans maßgeblich. So finden Amin-funktionalisierte Polysiloxane vielfache Anwendungen etwa in der Textilindustrie oder im Bereich Personal Care. Die chemische Reaktivität der Aminfunktionalität ermöglicht es aber auch, Blockcopolymere, etwa durch Polyaddition unter Verwendung von Isocyanaten, herzustellen. Durch Kombination verschiedener Polymerblöcke ist eine Vielzahl von Produkten mit maßgeschneiderten Eigenschaftsprofilen zugänglich.Amine-functional organosilicon compounds play an important role in many areas of technology. For example, amino groups significantly affect the adhesiveness and hydrophilicity of a polysiloxane. For example, amine-functionalized polysiloxanes find multiple uses in, for example, the textile industry or personal care. The chemical reactivity of the amine functionality also makes it possible to prepare block copolymers, for example by polyaddition using isocyanates. By combining different polymer blocks, a large number of products with tailor-made property profiles are accessible.
Die Amin-Funktionalitäten sind üblicherweise über Kohlenstoffatome mit den Siliciumatomen des Siloxangerüsts verbunden. Die Anknüpfung erfolgt über eine Edelmetall-katalysierte Hydrosilylierungsreaktion unter Verwendung von H-Silanen oder H-Siloxanen und einem funktionalisierten Olefin, die dann zu Aminopropyl-funktionalisierten Siloxanen führt. Hydrosilylierungsreaktionen sind jedoch aufwändig. Es wird ein teurer Edelmetallkatalysator benötigt, der in der Regel recycelt werden muss. Die Reaktion ist überdies störanfällig, was Verunreinigungen in den Edukten anbelangt und aufgrund der hohen Exothermie schwer zu beherrschen. H-funktionelle Silane und Siloxane sind verhältnismäßig teure Edukte. Amin-funktionelle Olefine, wie z. B. Allylamin, können nur nach Einführung einer Amin-Schutzgruppe eingesetzt werden, da sie andernfalls den Katalysator desaktivieren. Nach der Hydrosilylierung ist daher ein weiterer Reaktionsschritt, die Entfernung der Schutzgruppe, notwendig. Außerdem führt die Hydrosilylierung von Allylaminderivaten zu Isomerengemischen. Es werden daher i. A. Synthesestrategien angewendet, bei denen die Aminogruppe erst in einem der Hydrosilylierung nachgeschalteten Reaktionsschritt eingeführt wird. Dieser Umweg macht den Herstellprozess aber noch umständlicher und teurer.The amine functionalities are usually connected via carbon atoms with the silicon atoms of the siloxane skeleton. The attachment takes place via a noble metal-catalyzed hydrosilylation reaction using H-silanes or H-siloxanes and a functionalized olefin, which then leads to aminopropyl-functionalized siloxanes. However, hydrosilylation reactions are expensive. An expensive precious metal catalyst is needed, which usually needs to be recycled. The reaction is also susceptible to interference, as regards impurities in the starting materials and difficult to control due to the high exothermicity. H-functional silanes and siloxanes are relatively expensive starting materials. Amine-functional olefins, such as. As allylamine can be used only after introduction of an amine protecting group, since they otherwise deactivate the catalyst. After the hydrosilylation, therefore, a further reaction step, the removal of the protective group, is necessary. In addition, the hydrosilylation of allylamine derivatives leads to mixtures of isomers. It will therefore i. A. synthetic strategies used in which the amino group is introduced only in a subsequent hydrosilylation reaction step. This detour makes the manufacturing process even more complicated and expensive.
Es besteht daher ein Bedarf an Amin-funktionellen Organosiliciumverbindungen, die auf einem einfacheren und kostengünstigeren Weg hergestellt werden können. Insbesondere sind Verbindungen von Interesse, die über einen hydrosilylierungsfreien Weg herstellbar sind. Eine weitere wichtige Anforderung für den technischen Einsatz ist, dass die Amin-funktionellen Organosiliciumverbindungen bei der Lagerung stabil sind.There is therefore a need for amine-functional organosilicon compounds which can be prepared in a simpler and less expensive way. In particular, compounds of interest which can be prepared via a hydrosilylierungsfreien way. Another important requirement for industrial use is that the amine-functional organosilicon compounds are stable upon storage.
Polysiloxane mit Aminoalkylgruppen, die über ein Sauerstoffatom mit dem Silicium verknüpft sind, sind in der
Gegenstand der Erfindung sind Aminoalkyl-funktionelle Organosiliciumverbindungen, bei denen die Aminoalkylgruppen über ein Sauerstoffatom mit dem Silicium der Organosiliciumverbindungen verbunden sind, wobei das dem Sauerstoffatom benachbarte Kohlenstoffatom der Aminoalkylgruppe einen oder zwei weitere Kohlenwasserstoffreste trägt, wobei die Anzahl der Kohlenstoffatome der beiden weiteren Kohlenwasserstoffreste zusammen mindestens zwei beträgt.The invention relates to aminoalkyl-functional organosilicon compounds in which the aminoalkyl groups are connected via an oxygen atom with the silicon of the organosilicon compounds, wherein the carbon atom adjacent to the oxygen atom of the aminoalkyl carries one or two further hydrocarbon radicals, wherein the number of carbon atoms of the two further hydrocarbon radicals together at least is two.
Es wurde überraschend gefunden, dass Amin-funktionelle Organosiliciumverbindungen, bei denen die Aminoalkylgruppe über ein Sauerstoffatom mit dem Silicium der Organosiliciumverbindung verbunden ist, wobei das dem Sauerstoffatom benachbarte Kohlenstoffatom einen oder zwei weitere Kohlenwasserstoffreste trägt, wobei die Anzahl der Kohlenstoffatome des einen oder beider weiteren Reste zusammen mindestens zwei beträgt, lagerstabile Verbindungen sind.It has surprisingly been found that amine-functional organosilicon compounds in which the aminoalkyl group is connected via an oxygen atom with the silicon of the organosilicon compound, wherein the carbon atom adjacent to the oxygen atom carries one or two further hydrocarbon radicals, wherein the number of carbon atoms of the one or both further radicals together is at least two, storage stable compounds.
Vorzugsweise beträgt die Anzahl der Kohlenstoffatome des einen weiteren oder der zwei weiteren Kohlenwasserstoffreste an dem dem Sauerstoffatom benachbarten Kohlenstoffatom der Aminoalkylgruppe zwei, drei oder vier.Preferably, the number of carbon atoms of the one or more further hydrocarbon radicals at the carbon atom adjacent to the oxygen atom of the aminoalkyl group is two, three or four.
Gegenstand der Erfindung sind insbesondere Amin-funktionelle Organosiliciumverbindungen bestehend aus mindestens einer Einheit der allgemeinen Formel I und keiner oder mindestens einer Einheit der allgemeinen Formel II
Rx Wasserstoff oder einen unsubstituierten oder mit Substituenten, die ausgewählt werden aus -CN und Halogen, substituierten C1-C10-Kohlenwasserstoffrest,
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoffatome oder unsubstituierte oder mit Substituenten, die ausgewählt werden aus -CN, NRx 2, COOH, COORx, -Halogen, -Acryl, -Epoxy, -SH, -OH und -CONRx 2 substituierten C1-C20-Kohlenwasserstoffreste oder C1-C15-Kohlenwasserstoffoxyreste, in denen jeweils eine oder mehrere, einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Gruppen -O-, -CO-, -COO-, -OCO- oder -OCOO-, -S-, oder NRx ersetzt sein können,
R3 und R4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder C1-C20-Kohlenwasserstoffreste, in denen jeweils eine oder mehrere, einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Gruppen -O-, -CO-, -COO-, -OCO- oder -OCOO-, -S-, oder NRx ersetzt sein können, mit der Maßgabe, dass die Anzahl der Kohlenstoffatome der beiden Reste mindestens zwei beträgt,
R5 C1-C20-Kohlenwasserstoffrest, in dem jeweils eine oder mehrere, einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Gruppen -O-, -CO-, -COO-, -OCO- oder -OCOO-, -S-, oder NRx ersetzt sein können,
R6 und R7 Wasserstoff oder unverzweigte, verzweigte oder cyclische gesättigte oder ungesättigte Alkylgruppe mit 1 bis 12 C-Atomen oder Arylgruppe oder Aralkylgruppe, wobei einzelne nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Stickstoffatome oder Sauerstoffatome ersetzt sein können,
a die Werte 0, 1, 2 oder 3,
b die Werte 0, 1 oder 2,
c die Werte 1, 2 oder 3 und
b + c 1, 2, 3 oder 4 bedeuten.The invention relates in particular to amine-functional organosilicon compounds consisting of at least one unit of general formula I and none or at least one unit of general formula II
R x is hydrogen or a C 1 -C 10 -hydrocarbon radical which is unsubstituted or substituted by substituents selected from -CN and halogen,
R 1 and R 2 independently of one another are hydrogen atoms or unsubstituted or with substituents which are selected from -CN, NR x 2 , COOH, COOR x , -halo, -acryl, -epoxy, -SH, -OH and -CONR x 2 substituted C 1 -C 20 hydrocarbon radicals or C 1 -C 15 -hydrocarbonoxy radicals in which in each case one or more methylene units which are not adjacent to one another can be replaced by groups -O-, -CO-, -COO-, -OCO- or -OCOO-, -S- or NR x ,
R 3 and R 4 independently of one another denote hydrogen or C 1 -C 20 -hydrocarbon radicals in which in each case one or more, non-adjacent methylene units are represented by -O-, -CO-, -COO-, -OCO- or -OCOO-, groups -S-, or NR x can be replaced, with the proviso that the number of carbon atoms of the two radicals is at least two,
R 5 C 1 -C 20 -hydrocarbon radical, in each of which one or more, non-adjacent methylene units represented by groups -O-, -CO-, -COO-, -OCO- or -OCOO-, -S-, or NR x can be replaced
R 6 and R 7 are hydrogen or unbranched, branched or cyclic saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 12 C atoms or aryl group or aralkyl group, wherein individual non-adjacent methylene units may be replaced by nitrogen atoms or oxygen atoms,
a is 0, 1, 2 or 3,
b the values 0, 1 or 2,
c the values 1, 2 or 3 and
b + c is 1, 2, 3 or 4.
R1 und R2 weisen vorzugsweise 1 bis 12 Atome, insbesondere 1 bis 6 Atome, vorzugsweise nur Kohlenstoffatome oder ein Alkoxysauerstoffatom und sonst nur Kohlenstoffatome auf. Vorzugsweise sind R1 und R2 geradkettige, verzweigte oder cyclischer C1-C6-Alkyl- oder Alkoxyreste. Besonders bevorzugt sind die Reste Methyl, Ethyl, Phenyl, Vinyl, Trifluorpropyl, Methoxy, Ethoxy und i-Propoxy. Die Reste R1 und R2 können am selben Siliciumatom gleich oder verschieden sein.R 1 and R 2 preferably have 1 to 12 atoms, in particular 1 to 6 atoms, preferably only carbon atoms or an alkoxy oxygen atom and otherwise only carbon atoms. Preferably, R 1 and R 2 are straight-chain, branched or cyclic C 1 -C 6 -alkyl or alkoxy radicals. Particularly preferred are the radicals methyl, ethyl, phenyl, vinyl, trifluoropropyl, methoxy, ethoxy and i-propoxy. The radicals R 1 and R 2 may be the same or different on the same silicon atom.
R3 und R4 weisen vorzugsweise 1 bis 12 Atome, insbesondere 1 bis 6 Atome, vorzugsweise nur Kohlenstoffatome oder ein Alkoxysauerstoffatom und sonst nur Kohlenstoffatome auf. Wenn R3 ein Wasserstoffatom ist, dann muss R4 mindestens zwei Kohlenstoffatome aufweisen und wenn R4 ein Wasserstoffatom ist, dann muss R3 mindestens zwei Kohlenstoffatome aufweisen. Vorzugsweise sind R3 und R4 geradkettige, verzweigte oder cyclische C1-C6-Alkylreste oder Arylreste, besonders bevorzugt sind die Reste Methyl, Ethyl und Propyl.R 3 and R 4 preferably have 1 to 12 atoms, in particular 1 to 6 atoms, preferably only carbon atoms or an alkoxy oxygen atom and otherwise only carbon atoms. When R 3 is a hydrogen atom, then R 4 must have and when R 4 is a hydrogen atom, then R 3 must be at least two carbon atoms contain at least two carbon atoms. Preferably, R 3 and R 4 are straight-chain, branched or cyclic C 1 -C 6 -alkyl radicals or aryl radicals, particularly preferably the radicals methyl, ethyl and propyl.
Der Rest R5 ist vorzugsweise ein C-gebundener C1-C6-Kohlenwasserstoffrest, in dem jeweils eine oder mehrere, einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Gruppen -O-, -S-, oder -NRx- ersetzt sein können. Vorzugsweise ist R5 ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest. Besonders bevorzugt sind die Alkylenreste Methylen, Ethylen, Propylen, Butylen, CH2-NH-CH2-CH2, CH2-NH-CH2-CH2-CH2, CH2-CH2-NH-CH2-CH2-CH2, CH2-CH2-NH-CH2-CH2 und CH2-CH2-NH-CH2.The radical R 5 is preferably a C-bonded C 1 -C 6 -hydrocarbon radical in each of which one or more non-adjacent methylene units can be replaced by groups -O-, -S- or -NR x -. Preferably, R 5 is a straight-chain or branched alkyl radical. More preferably, the alkylene radicals are methylene, ethylene, propylene, butylene, CH 2 -NH-CH 2 -CH 2 , CH 2 -NH-CH 2 -CH 2 -CH 2 , CH 2 -CH 2 -NH-CH 2 -CH 2 -CH 2 , CH 2 -CH 2 -NH-CH 2 -CH 2 and CH 2 -CH 2 -NH-CH 2 .
Bevorzugt sind R6 und R7 unabhängig voneinander Wasserstoff oder unverzweigte, verzweigte oder cyclische gesättigte oder ungesättigte Alkylgruppe mit 1 bis 6 C-Atomen oder Arylgruppen, wobei nicht benachbarte Methyleneinheiten durch Stickstoffatome oder Sauerstoffatome ersetzt sein können.R 6 and R 7 are preferably independently of one another hydrogen or unbranched, branched or cyclic saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 6 C atoms or aryl groups, non-adjacent methylene units being able to be replaced by nitrogen atoms or oxygen atoms.
Besonders bevorzugt sind R6 und R7 unabhängig voneinander Wasserstoff oder C1-C5 Alkylgruppe, wobei einzelne nicht benachbarte Methylengruppen durch Stickstoffatome ersetzt sein können, insbesondere die Reste Methyl, Ethyl und Propyl. Ganz besonders bevorzugt sind R6 und R7 Wasserstoff.More preferably, R 6 and R 7 are independently hydrogen or C 1 -C 5 alkyl group, wherein individual non-adjacent methylene groups may be replaced by nitrogen atoms, in particular the radicals methyl, ethyl and propyl. Most preferably, R 6 and R 7 are hydrogen.
Die aminofunktionellen Organosiloxane aus Einheiten der allgemeinen Formeln I und II können linear, verzweigt, cyclisch, bicyclisch, tricyclisch oder polycyclisch sein.The amino-functional organosiloxanes of units of the general formulas I and II can be linear, branched, cyclic, bicyclic, tricyclic or polycyclic.
Vorzugsweise enthalten die aminofunktionellen Organosiloxane aus Einheiten der allgemeinen Formeln I und II 1 bis 20, insbesondere 2 bis 10 Einheiten der allgemeinen Formel I. Vorzugsweise enthalten die aminofunktionellen Organosiloxane 1 bis 500, besonders bevorzugt 4 bis 200, insbesondere 10 bis 100 Einheiten der allgemeinen Formel II.The amino-functional organosiloxanes of units of the general formulas I and II preferably contain 1 to 20, in particular 2 to 10 units of the general formula I. The amino-functional organosiloxanes preferably contain 1 to 500, particularly preferably 4 to 200, in particular 10 to 100 units of the general formula II.
Vorzugsweise bedeutet bei mindestens 90%, insbesondere bei mindestens 95% der Einheiten der allgemeinen Formel II a den Wert 2.Preferably, at least 90%, in particular at least 95% of the units of the general formula II a is 2.
Für die erfindungsgemäßen Amin-funktionellen Organosiliciumverbindungen existierte bislang kein technisch geeignetes einfaches Herstellverfahren.For the amine-functional organosilicon compounds according to the invention, no technically suitable simple production process existed hitherto.
Die
Es bestand daher auch ein Bedarf an einem einfachen und kostengünstigen Zugangsweg zu den erfindungsgemäßen Amin-funktionellen Organosiliciumverbindungen.There was therefore also a need for a simple and inexpensive access route to the amine-functional organosilicon compounds according to the invention.
Tacke beschreibt in
Es wurde nun überraschend gefunden, dass die erfindungsgemäßen Amin-funktionellen Organosiliciumverbindungen auf einfache Weise durch Umsetzung von Halogen-funktionellen Organosiliciumverbindungen und Aminoalkoholen ohne den zusätzlichen Einsatz von Aminbasen in hohen Ausbeuten hergestellt werden können.It has now surprisingly been found that the amine-functional organosilicon compounds according to the invention can be prepared in a simple manner by reacting halogen-functional organosilicon compounds and amino alcohols without the additional use of amine bases in high yields.
Gegenstand der Erfindung ist daher auch ein Verfahren zur Herstellung der Verbindungen aus mindestens einer Einheit der allgemeinen Formel I
X die Bedeutung Halogen, bevorzugt Cl, aufweist.The invention therefore also provides a process for the preparation of the compounds from at least one unit of the general formula I.
X is halogen, preferably Cl.
Chlorfunktionelle Siloxane werden im großtechnischen Maßstab produziert, sie entstehen bei der unvollständigen Hydrolyse von Chlorsilanen mit Wasser oder bei der Umsetzung von Hydroxysiloxanen mit Chorsilanen.Chloro-functional siloxanes are produced on an industrial scale, they arise in the incomplete hydrolysis of chlorosilanes with water or in the reaction of hydroxysiloxanes with chlorosilanes.
Die eingesetzten Aminoalkohole sind auf einfache Weise beispielsweise durch Umsetzung von Ammoniak oder Aminen mit Epoxiden, z. B. 1,1-Dimethylethylenoxid oder n-Butylenoxid in guten Ausbeuten zugänglich.The amino alcohols used are in a simple manner, for example by reaction of ammonia or amines with epoxides, eg. As 1,1-dimethylethylene oxide or n-butylene oxide in good yields available.
Der Aminoalkohol der allgemeinen Formel IV wird bevorzugt in Anteilen von 0,1 bis 2 Äquivalenten, besonders bevorzugt in Anteilen von 0,5 bis 1,5 Äquivalenten bezogen auf die molare Menge an Si-gebundenem Chlor in den Einheiten der allgemeinen Formel III eingesetzt. Bei Einsatz eines molaren Unterschusses an Aminoalkohol verbleiben Si-Cl-Gruppen im Reaktionsansatz, die dann gegebenenfalls in Gegenwart von Wasser oder Alkoholen in weitere Alkoxysilan- oder Siloxangruppierungen umgewandelt werden können.The aminoalcohol of the general formula IV is preferably used in proportions of from 0.1 to 2 equivalents, more preferably in proportions of from 0.5 to 1.5 equivalents, based on the molar amount of Si-bonded chlorine in the units of the general formula III. When using a molar deficit of amino alcohol remain Si-Cl groups in the reaction mixture, which can then optionally be converted in the presence of water or alcohols into other alkoxysilane or Siloxangruppierungen.
Die Umsetzung wird bevorzugt bei Temperaturen zwischen 0 und 180°C, besonders bevorzugt zwischen 20 und 150°C, und Drucken bevorzugt zwischen 100 mbar und 10 bar, besonders bevorzugt zwischen 1 und 5 bar durchgeführt. Die Reaktionszeiten betragen bevorzugt 1 min bis 8 Stunden, besonders bevorzugt 10 min bis 4 Stunden.The reaction is preferably carried out at temperatures between 0 and 180 ° C., more preferably between 20 and 150 ° C., and pressures preferably between 100 mbar and 10 bar, more preferably between 1 and 5 bar. The reaction times are preferably 1 minute to 8 hours, more preferably 10 minutes to 4 hours.
Die Reaktion kann im Batch-Modus oder im Semi-Batch-Modus oder kontinuierlich durchgeführt werden. Bevorzugt wird einer der beiden Reaktionspartner, bevorzugt die Halogen-funktionelle Organosiliciumverbindung, vorgelegt und anschließend die zweite Komponente, bevorzugt der Aminoalkohol, zugegeben. Nach der Umsetzung des Aminosilans mit der Halogen-funktionellen Organosiliciumverbindung werden zur Entfernung von Chlorwasserstoffsäure bevorzugt Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhydroxide, -oxide oder -carbonate, bevorzugt des Natriums, Kaliums, Calciums oder Magnesiums eingesetzt, besonders bevorzugt des Natriums und Kaliums, bevorzugt in Mengen von 0,9 bis 1,4 Äquivalenten, besonders bevorzugt in Mengen von 0,95 bis 1,1 Äquivalenten, jeweils bezogen auf die molare Menge an vorhandenem Chlorid. Nicht-umgesetzte Si-Cl-Gruppen reagieren hierbei unter Bildung der entsprechenden Si-OH bzw. Si-O-Si-Gruppierungen. Bevorzugt werden die Basen als wässrige Lösungen eingesetzt. Die bei der Umsetzung der Halogenwasserstoffsäure mit der Base gebildeten Salze können dann auf einfache Weise mit der wässrigen Phase abgetrennt werden. Es können bei der Umsetzung oder bei der Aufarbeitung weitere Komponenten, beispielsweise Lösungsmittel, in Mengen von mindestens 1% und höchstens 200%, bevorzugt mindestens 10% und höchstens 100% bezogen auf die Gesamtreaktionsmasse eingesetzt werden. Beispiele für Lösungsmittel sind aprotische Lösungsmittel, vorzugsweise lineare oder cyclische, gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe, z. B. Pentan, Cyclohexan, Toluol, Ether wie Methyl-tert-butylether, Anisol, Tetrahydrofuran oder Dioxan, Halogenkohlenwasserstoffe, wie Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan oder Chlorbenzol, Nitrile wie Acetonitril oder Propionitril, oder DMSO.The reaction can be carried out in batch mode or in semi-batch mode or continuously. Preference is given to one of the two reactants, preferably the halogen-functional organosilicon compound, and then the second component, preferably the amino alcohol added. After the reaction of the aminosilane with the halogen-functional organosilicon compound to remove hydrochloric acid are preferably alkali metal or alkaline earth metal hydroxides, oxides or carbonates, preferably of sodium, potassium, calcium or magnesium, more preferably of sodium and potassium, preferably in amounts of 0.9 to 1.4 equivalents, more preferably in amounts of 0.95 to 1.1 equivalents, each based on the molar amount of chloride present. Unreacted Si-Cl groups react to form the corresponding Si-OH or Si-O-Si groups. The bases are preferably used as aqueous solutions. The salts formed in the reaction of the hydrohalic acid with the base can then be separated off in a simple manner with the aqueous phase. In the reaction or in the work-up, it is possible to use further components, for example solvents, in amounts of at least 1% and at most 200%, preferably at least 10% and at most 100%, based on the total reaction mass be used. Examples of solvents are aprotic solvents, preferably linear or cyclic, saturated or unsaturated hydrocarbons, eg. As pentane, cyclohexane, toluene, ethers such as methyl tert-butyl ether, anisole, tetrahydrofuran or dioxane, halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, 1,2-dichloroethane or chlorobenzene, nitriles such as acetonitrile or propionitrile, or DMSO.
Im Anschluss an das erfindungsgemäße Verfahren können zur Erreichung des gewünschten Molekulargewichts der Amin-funktionellen Organosiliciumverbindung Äquilibrierungsreaktionen durchgeführt werden. Die Äquilibrierungsreaktionen können in der der Fachkraft bekannten Art und Weise durchgeführt werden. In der Regel werden hierfür lineare oder verzweigte Hydroxygruppenhaltige Polysiloxane oder cyclische Siloxane oder Gemische aus diesen in Gegenwart geeigneter Katalysatoren, die der Fachkraft bekannt sind, verwendet.Following the process of the invention, equilibration reactions may be carried out to achieve the desired molecular weight of the amine-functional organosilicon compound. The equilibration reactions may be carried out in the manner known to those skilled in the art. As a rule, linear or branched hydroxy-containing polysiloxanes or cyclic siloxanes or mixtures of these are used in the presence of suitable catalysts known to the person skilled in the art.
Alle vorstehenden Symbole der vorstehenden Formeln weisen ihre Bedeutungen jeweils unabhängig voneinander auf. In allen Formeln ist das Siliciumatom vierwertig.All the above symbols of the above formulas each have their meanings independently of each other. In all formulas, the silicon atom is tetravalent.
In den folgenden Beispielen sind, falls jeweils nicht anders angegeben, alle Mengen- und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen, alle Drücke 0,10 MPa (abs.) und alle Temperaturen 20°C.In the following examples, unless otherwise indicated, all amounts and percentages are by weight, all pressures are 0.10 MPa (abs.) And all temperatures are 20 ° C.
Beispiel 1 (nicht erfindungsgemäß), Herstellung der Aminoalkohole, Formel IVExample 1 (not according to the invention), preparation of the amino alcohols, formula IV
80,5 g (1,12 mol) 1,1-Dimethylethylenoxid werden mit 381 g (22,4 g) Ammoniak in 151 g Wasser im Autoklaven 1 Std bei 80°C umgesetzt. Anschließend wird fraktioniert destilliert. Man erhält 79,4 g (80%) 1-Amino-2-methyl-propan-2-ol (IV mit R3 = R4 = Methyl, R5 = CH2, R6 = R7 = H) mit Sdp. 59°C/20 mbar.80.5 g (1.12 mol) of 1,1-dimethyl ethylene oxide are reacted with 381 g (22.4 g) of ammonia in 151 g of water in an autoclave for 1 hour at 80 ° C. It is then fractionally distilled. This gives 79.4 g (80%) of 1-amino-2-methyl-propan-2-ol (IV with R 3 = R 4 = methyl, R 5 = CH 2 , R 6 = R 7 = H) with Sdp 59 ° C / 20 mbar.
In analoger Weise wird 1-Aminobutan-2-ol (IV mit R3 = Ethyl, R4 = H, R5 = CH2, R6 = R7 = H) aus 1-Butylenoxid hergestellt. 1-(N-(2-Amino)ethyl)-aminobutan-2-ol (IV mit R3 = R4 = Methyl, R5 = CH2, R6 = H, R7 = CH2-CH2-NH2) mit Sdp. 100°C/10 mbar erhält man durch Umsetzung von 1,1-Dimethylethylenoxid mit 5 Äquivalenten Ethylendiamin bei Raumtemperatur und nachfolgende fraktionierte Destillation in 79% Ausbeute.In an analogous manner, 1-aminobutan-2-ol (IV with R 3 = ethyl, R 4 = H, R 5 = CH 2 , R 6 = R 7 = H) is prepared from 1-butylene oxide. 1- (N- (2-amino) ethyl) -aminobutan-2-ol (IV with R 3 = R 4 = methyl, R 5 = CH 2, R 6 = H, R 7 = CH 2 -CH 2 -NH 2 ) with bp 100 ° C / 10 mbar is obtained by reacting 1,1-dimethyl ethylene oxide with 5 equivalents of ethylenediamine at room temperature and subsequent fractional distillation in 79% yield.
Beispiel 2Example 2
9,8 g α,ω-Chlor-terminiertes lineares Polydimethylsiloxan mit einem Mn von 1210 g/mol, bestimmt durch 1H-NMR-Spektroskopie, entsprechend 16,3 mMol Si-Cl-Gruppen, werden unter Argon auf 80°C erhitzt und unter Rühren mit 1,59 g (17,9 mmol) 1-Amino-2-methyl-propan-2-ol (IV mit R3 = R4 = Methyl, R5 = CH2, R6 = R7 = H) versetzt. Die Temperatur steigt hierbei kurzzeitig bis auf ca. 100°C an. Man rührt noch 2 Std. bei 80°C weiter, kühlt dann auf 60°C ab und gibt dann unter intensivem Rühren 1 N NaOH zu, bis der pH-Wert bei ca. 10 bis 10,5 liegt. Es werden hierfür ca. 16,2 ml NaOH-Lösung benötigt. Man trennt die Phasen, wäscht die Siloxanphase mit 10 ml Kochsalzlösung und entflüchtigt unter vermindertem Druck bei 110°C/ 20 mbar. Man erhält 10,3 g Amin-funktionalisiertes Öl.
1H-NMR (D6-Benzol): δ = 0,046 m (SiMe2)n 0,061 s (SiMe2), 0,076 (s, SiMe2), 1,22 (s, CMe2), 2,52 (s, -CH2-).
29Si-NMR (CDCl3): δ = –22,65, –22,37, –22,07, –19,17 (OSiMe2-O-CMe2)9.8 g of α, ω-chlorine-terminated linear polydimethylsiloxane having a M n of 1210 g / mol, determined by 1 H-NMR spectroscopy, corresponding to 16.3 mmol of Si-Cl groups, are heated to 80 ° C. under argon heated and with stirring with 1.59 g (17.9 mmol) of 1-amino-2-methyl-propan-2-ol (IV with R 3 = R 4 = methyl, R 5 = CH 2 , R 6 = R 7 = H). The temperature rises briefly up to about 100 ° C. The mixture is stirred for 2 hrs. At 80 ° C on, then cooled to 60 ° C and then with vigorous stirring 1 N NaOH until the pH is about 10 to 10.5. This requires about 16.2 ml of NaOH solution. The phases are separated, the siloxane phase is washed with 10 ml of saline solution and volatilized under reduced pressure at 110 ° C./20 mbar. 10.3 g of amine-functionalized oil are obtained.
1 H-NMR (D 6 -benzene): δ = 0.046 m (SiMe 2 ) n 0.061 s (SiMe 2 ), 0.076 (s, SiMe 2 ), 1.22 (s, CMe 2 ), 2.52 (s , -CH 2 -).
29 Si NMR (CDCl 3 ): δ = -22.65, -22.37, -22.07, -19.17 (OSiMe 2 -O-CMe 2 )
Beispiel 3Example 3
50,1 g α,ω-Chlor-terminiertes lineares Polydimethylsiloxan mit einem Mn von 2723 g/mol, bestimmt durch 1H-NMR-Spektroskopie, entsprechend 18,4 mMol Si-Cl-Gruppen, werden unter Argon auf 80°C erhitzt und unter Rühren mit 4,10 g (46,0 mmol) 1-Amino-2-methyl-propan-2-ol (IV mit R3 = R4 = Methyl, R5 = CH2, R6 = R7 = H) versetzt. Die Temperatur steigt hierbei kurzzeitig bis auf ca. 90°C an. Man rührt noch 2 Std. bei 100°C weiter, kühlt dann auf 80°C ab, verdünnt mit 150 ml Toluol, überführt in einen Scheidetrichter, fügt 37 ml 1 N NaOH zu und schüttelt das Gemisch aus. Die wässrige Phase wird abgetrennt und die organische Phase zweimal mit Wasser gewaschen und dann am Rotationsverdampfer unter vermindertem Druck eingedampft. Man erhält 44 g Amin-funktionalisiertes Öl.
1H-NMR (D6-Benzol): δ = 0,046 m (SiMe2)n, 0,061 s (SiMe2), 0,076 (s, SiMe2), 1,22 (s, CMe2), 2,52 (s, -CH2-).
29Si-NMR (CDCl3): δ = –22,65, –22,37, –22,07, –19,17 (OSiMe2-O-CMe2)50.1 g of α, ω-chlorine-terminated linear polydimethylsiloxane having a M n of 2723 g / mol, determined by 1 H-NMR spectroscopy, corresponding to 18.4 mmol of Si-Cl groups, are heated to 80 ° C. under argon heated with stirring and 4.10 g (46.0 mmol) of 1-amino-2-methyl-propan-2-ol (IV with R 3 = R 4 = methyl, R 5 = CH 2 , R 6 = R 7 = H). The temperature rises briefly up to about 90 ° C. The mixture is stirred for 2 hrs. At 100 ° C on, then cooled to 80 ° C, diluted with 150 ml of toluene, transferred to a separatory funnel, add 37 ml of 1 N NaOH and shake the mixture. The aqueous phase is separated and the organic phase washed twice with water and then evaporated on a rotary evaporator under reduced pressure. This gives 44 g of amine-functionalized oil.
1 H-NMR (D 6 -benzene): δ = 0.046 m (SiMe 2 ) n , 0.061 s (SiMe 2 ), 0.076 (s, SiMe 2 ), 1.22 (s, CMe 2 ), 2.52 ( s, -CH 2 -).
29 Si NMR (CDCl 3 ): δ = -22.65, -22.37, -22.07, -19.17 (OSiMe 2 -O-CMe 2 )
Nach 6 Monaten Lagerung bei Raumtemperatur trat keine Veränderung des 1H-NMR-Spektrums auf.After storage for 6 months at room temperature, no change in the 1 H NMR spectrum occurred.
Beispiel 4Example 4
50,0 g α,ω-Chlor-terminiertes lineares Polydimethylsiloxan mit einem Mn von 2494 g/mol, bestimmt durch 1H-NMR-Spektroskopie, entsprechend 20,1 mMol Si-Cl-Gruppen, werden unter Argon auf 80°C erhitzt und unter Rühren innerhalb 7 min mit 3,93 g (44,1 mmol) 1-Aminobutan-2-ol (IV mit R3 = Ethyl, R4 = H, R5 = CH2, R6 = R7 = H) versetzt. Die Temperatur steigt hierbei kurzzeitig bis auf ca. 103°C an. Man rührt noch 1 Std bei 100°C weiter, versetzt mit 150 ml Toluol, kühlt dann auf Raumtemperatur ab, versetzt mit 28,5 ml 1 N NaOH zu und schüttelt das Gemisch aus. Die wässrige Phase wird abgetrennt und die organische Phase zweimal mit Wasser gewaschen und dann am Rotationsverdampfer unter vermindertem Druck eingedampft. Man erhält als Rückstand das Amin-funktionalisierte Öl.
1H-NMR (CDCl3): δ = 0,050 m (SiMe2)n, 0,104 s (SiMe2), 0,874 (t, CH3), 1,09 (breit, NH2), 1,47 (m, -CH2-), 2,60 und 2,70 (AB, CH2-N).50.0 g of α, ω-chlorine-terminated linear polydimethylsiloxane having a M n of 2494 g / mol, determined by 1 H-NMR spectroscopy, corresponding to 20.1 mmol of Si-Cl groups, under argon to 80 ° C. heated and with stirring within 7 min with 3.93 g (44.1 mmol) of 1-aminobutan-2-ol (IV with R 3 = ethyl, R 4 = H, R 5 = CH 2 , R 6 = R 7 = H). The temperature rises briefly up to about 103 ° C. The mixture is stirred for a further 1 h at 100 ° C, treated with 150 ml of toluene, then cooled to room temperature, mixed with 28.5 ml of 1 N NaOH and the mixture is shaken out. The aqueous phase is separated and the organic phase is extracted twice with water washed and then evaporated on a rotary evaporator under reduced pressure. The residue obtained is the amine-functionalized oil.
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ = 0.050 m (SiMe 2 ) n , 0.104 s (SiMe 2 ), 0.874 (t, CH 3 ), 1.09 (broad, NH 2 ), 1.47 (m, -CH 2 -), 2.60 and 2.70 (AB, CH 2 -N).
Beispiel 5Example 5
25,0 g α,ω-Chlor-terminiertes lineares Polydimethylsiloxan mit einem Mn von 2723 g/mol, bestimmt durch 1H-NMR-Spektroskopie, entsprechend 18,4 mMol Si-Cl-Gruppen, werden unter Argon auf 80°C erhitzt und unter Rühren in ca. 6 min mit 3,03 g (23,0 mmol) 1-(N-(2-Amino)ethyl)-aminobutan-2-ol (IV mit R3 = R4 Methyl, R5 = CH2-NH-CH2-CH2, R6 = H, R7 = H) versetzt. Die Temperatur steigt hierbei kurzzeitig bis auf ca. 84°C an. Man verdünnt mit 10 ml Toluol und rührt noch 2 Std bei 100°C weiter, kühlt dann auf 55°C ab, verdünnt weiter mit 30 ml Toluol und versetzt im Scheidetrichter portionsweise mit 1 N NaOH zu, wobei zwischendurch geschüttelt wird, bis der pH-Wert bei ca. 10 bis 10,5 liegt. Es werden hierfür ca. 18 ml NaOH-Lösung benötigt. Man trennt die Phasen, wäscht die Toluolphase zweimal mit 10 ml Wasser und destilliert Toluol am Rotationsverdampfer im Vakuum ab. Man erhält 21,7 g Amin-funktionalisiertes Öl und entflüchtigt unter vermindertem Druck bei 110°C/20 mbar. Man erhält 20,3 g Amin-funktionalisiertes Öl.25.0 g of α, ω-chlorine-terminated linear polydimethylsiloxane having a M n of 2723 g / mol, determined by 1 H-NMR spectroscopy, corresponding to 18.4 mmol of Si-Cl groups, are heated to 80 ° C. under argon heated with stirring in about 6 min with 3.03 g (23.0 mmol) of 1- (N- (2-amino) ethyl) -aminobutan-2-ol (IV with R 3 = R 4 methyl, R 5 = CH 2 -NH-CH 2 -CH 2 , R 6 = H, R 7 = H). The temperature rises briefly up to about 84 ° C. It is diluted with 10 ml of toluene and stirred for 2 h at 100 ° C, then cooled to 55 ° C, further diluted with 30 ml of toluene and added in a separating funnel in portions with 1 N NaOH, being shaken in between until the pH Value is about 10 to 10.5. It will require about 18 ml of NaOH solution. The phases are separated, the toluene phase is washed twice with 10 ml of water and distilled toluene on a rotary evaporator in vacuo. This gives 21.7 g of amine-functionalized oil and volatilized under reduced pressure at 110 ° C / 20 mbar. 20.3 g of amine-functionalized oil are obtained.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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