CS256456B1 - Silanová činidla obsahující chemicky vázané komplexonové seskupení - Google Patents

Abstract

Řešení se týká silonových činidel obsahujících v molekule komplexonové seskupení. Předmětem řešení jsou silanová činidla obsahující chemicky vázané polydonorové komplexonové seskupení obecného vzorce II, III, kde R = methyl, ethyl, n = 0 nebo 1. Tato činidla se připravují tak. že se na sloučeninu (R0)3SiCH2CH2CH2 NHRl, kde R = methyl, nebo ethyl, R1 = H, methyl nebo ethyl, působí dianhydridem komplexonu obecného vzorce IV, kde n = 0 nebo 1. Produkty lze využít k zavádění komplexonovýoh seskupení na křemičité a jiné anorganické materiály, jako je silikagel, křemelina, sklo, alumina, oxid titaničitý, nebo jeko činidla zlepšující adhesi v kompozitních materiálech typu sklo - kov, .oxid titaničitý - kov a pod.

Description

Vynález se týká silanových činidel obsahujících v_ molekule komplexonové se skupení.

Silanová činidla se používají k přípravě kompozitních materiálů a k zavádění, respektive imobilizaci, vhodných funkčních skupin na křemičitých, případně jiných anorganických materiálech. Silanová činidla s chelatujícími funkčními skupinami, -například 8-hydroxychinolinového nebo ethylendiaminového typu, jsou známa a v literatuře popsána (Plueddemann E.P.: Silane coupling agents, Plenům Press, New York 1980). Některá z nich jsou již vyráběna i pro komerční účely.

Silanová činidla obsahující seskupení komplexonového typu však ve vědecké literatuře dosud popsána nebyla. Jim nejblíže, pokud jde o druh chelatující funkce, stojí silanová činidla obsahující seskupení kyseliny iminodioctové (Chromatographia 17, 200 (1983)).

V patentové literatuře (US patent 4 071 5^-6) jsou popsáná činidla obecného vzorce I (R¹0 kde R¹ = methyl, n = 0 nebo 1, m ) _qsí ( ch₂ ) ₃ (l}CH₉CH₉ )„NH.

2'n 2-m ethyl, R = H, CH₂C00M, = 1 nebo 2.

R m

M = .H, (I) alkalický kov,

Tato činidla se připravují karboxymethylací příslušného aminu chloroctanem sodným ve vodném prostředí.

Hlavním nedostatkem známých silanových komplexonových činidel je jejich nízká chelatující schopnost způsobená v případě derivátu kyseliny iminodioctové malým počtem donorových míst v tomto seskupení, v případě derivátu ethylendiaminu pak neúplnou karboxymethylací .

256 456

Avšak ani příprava obou činidel není vyhovující. Syntéza derivátu kyseliny iminodioctové zahrnuje několik stupňů, a druhé činidlo je - jak již uvedeno - chemicky značně nejednotné. V obou případech pak se karboxymethylace aminoskupin provádí ve vodném prostředí, což vede k nekontrolovatelné hydrolýze alkoxyskupin za vzniku silanolů, které potom samovolně kondenzují na siloxanové oligomery.

Předmětem vynálezu jsou silanová činidla obsahující chemicky vázané polydonorové komplexonové seskupení obecného vzorce II, III ch₂cooh (RO) SiCH CH CH NHCOCH^ | / ² \ ^J N(CH_OCH_ON-)- CH_OCH_ON 0 (li), / * ^{2 n 2 2} \ / *

HOCOCHg ^CHCOr (RO )₃SíCH₂CH₂CH₂NHCOCH^ ch₂cooh

N ( CH₂CH₂N-)-_nCH₂CH₂N

H₂C0NHCH₂CH₂CH₂Si(0R₃) (III)

HOCOCH

CHgCOOH kde R = methyl, ethyl, n = 0 nebo 1.

Způsob výroby těchto činidel spočívá v tom, že se na sloučeninu (RO)₃SiCH₂CH₂CH₂NHR¹, kde R = methyl nebo ethyl, R¹ = H, methyl nebo ethyl, působí dianhydridem komplexonu obecného vzorce IV >coch₂ o^z n(ch₂ch₂ň

CHoCOOH l ^Á >_nCH₂CH₂N

CDCH, /CHpCOx \...../

CHg CO (iv) _t kde n - 0 nebo 1.

Komplexonová silanová činidla podle vynálezu vykazují některé přednosti před dosud známými. Jejich chelatující schopnost pro kovové ionty je značná a stabilita vzniklých kovových chelátů se blíží stabilitě chelátů EDTA. Nová komplexonová silanová činidla jsou funkčně jednotná; kromě struktur II a III neobsahují jiné chelatující skupiny. Jejich syntéza probíhá v bezvodém prostředí, a proto neobsahují silanoly - produkty hydrolýzy II a III, ani produkty

256 456 kondenzace těchto silanolů. Činidla připravená způsobem dle vynálezu si tedy zachovávají nehydrolyžované alkoxyskupiny, což umožňuje provádět řízenou hydrolýzu těchto skupin v dalším stupni při reakci těchto činidel s křemičitými materiály. Tak lze v získá ných produktech snadno regulovat povrchovou koncentraci komplexono vých seskupení. V neposlední řadě pak jejich příprava je jednoduchá a vychází ze snadno dostupných a levných surovin.

Produkty podle vynálezu lze užít k zavádění komplexonových seskupení na křemičité a jiné anorganické materiály, jako je silikagel, křemelina, sklo, alumina, oxid titaničitý, nebo jako činidla zlepšující adhesi (coupling agent) v kompozitních materiálech typu sklo - kov, oxid titaničitý - kov .apod.

Příklad

K suspenzí 5,1 g dianhydridu kyseliny ethylendiamintetraoctové a 30 ml bezvodého pyridinu se za míchání přikape 2,3 g 3-aminopropyl-tpiethoxysilanu a reakční směs se míchá při teplotě místnosti po dobu 12 hodin. Potom se odsaje nezreagovaný dianhydrid a promyje bezvodým pyridinem. Ze spojených filtrátů se ve vakuu žcela oddestiluje pyridin. Zbytek (3»7 g) je směsí látek II a III v přibližném molárním poměru 1:1, jak plyne z hmotnostní bilance a z NMR spekter.

Produkt je světlehnědý olej rozpustný v pyridinu, formu, dimethylsulfoxiduj ^Ή-NMR spektrální data (v C ni Τ θ,84 a 6,37 - ethyl, T7,56 a 6,5 - CHg.

chloroVzdušnou vlhkostí se pomalu hydrolyžuje a přechází na polymemi produkty, které jsou nerozpustné v běžných organických rozpouštědlech.

Claims (2)

1. i. Silanová činidla* vyznačující s· tím, Se obsahují chemicky vázané koaplexonové seskupení se strukturou II a III

   CHgCOOH (ro)3Sích₂ch₂ch₂nhcoch^ hococh/^ n(ch₂ch₂n/CHgCO\ >_n ch₂ch₂n^ q (II) ch₂co' (RO )₃SíCH₂CH₂CH₂NHCOCH^

   CH₂C00H ,CH₂CONHCH₂CH₂CH₂Si (or^ • HOCOCH, n(CH₂CH₂N4_nCH₂CH₂^ 'CH COOH (III) , kde R = methyl, ethyl, n = O nebo 1.
2. 2. Způsob výroby činidel podle bodu 1* vyznačený tím, že se na sloučeninu (RO)₃SiCH2CH2CH₂NHRl, kde R = methyl nebo ethyl, R·*· = H, methyl nebo ethyl, působí dianhydridem komplexonu obecného vzorce IV

   COCH / \ COCH^/

   CH_oC00H _ZCH_PCO.

   ₍ ¹ Ϊ \ (CHoCHpN-—4 CH₉CHpN 0 * * ⁿ * * \ . /

   CH CO^Z (IV) kde n = O nebo 1.