DE102005024815A1 - Preparation of composition containing functionalized polyhedral silicon-oxygen oligomer cluster, useful for synthesizing catalyst, ceramic masses and polymers, comprises conversion of two different silanes under base catalyst - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, die funktionalisierte polyedrische oligomere Silasesquioxane aufweist, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung.The The invention relates to a composition containing functionalized polyhedral having oligomeric silsesquioxanes, a process for their preparation as well as their use.
Polyedrische oligomere Silasesquioxane, die hinsichtlich ihrer chemischen Struktur in einer großen Variationsbreite hergestellt werden können, können zur Synthese und Modifizierung von Polymeren in einem breiten Anwendungsfeld verwendet werden. Die daraus resultierenden Polymere können beispielsweise in Beschichtungen, Klebstoffen, Kunststoffformteilen, Fasern oder in Verpackungsmaterialien verwendet werden. Auf diese Weise sind die Eigenschaften dieser Polymere über einen großen Bereich beeinflussbar. Zahlreiche thermische und mechanische Eigenschaften von Polymeren, wie beispielsweise verschiedene Moduli, Temperaturstabilität, Haftungseigenschaften gegenüber einer Vielzahl von Werkstoffen, Oxidationsstabilität, Kratz- und Reißfestigkeit, lassen sich durch das Blending, Grafting, Aufpfropfen, Copolymerisation bzw. Copolykondensation mit polyedrischen, oligomeren Silasesquioxanen verbessern.polyhedral oligomeric silsesquioxanes, which in terms of their chemical structure in a wide range of variation can be produced can for the synthesis and modification of polymers in a wide range of applications be used. The resulting polymers can be, for example in coatings, adhesives, plastic moldings, fibers or used in packaging materials. That way are the properties of these polymers over a wide range influenced. Numerous thermal and mechanical properties of polymers such as various moduli, temperature stability, adhesion properties across from a variety of materials, oxidation stability, scratch and Tear resistance, can be blended, grafted, grafted, copolymerized or copolycondensation with polyhedral, oligomeric silsesquioxanes improve.
Feher et al. beschreiben in J. Am. Chem. Soc. 111 (1989), 1741–1748 die Synthese von verschiedenartig funktionalisierten polyedrischen oligomeren Silasesquioxanen gemäß der Struktur 1, wobei X = eine funktionelle Gruppe oder einen funktionalisierten Rest und R = einen Kohlenwasserstoffrest darstellt, durch sogenanntes „Corner Capping" von unvollständig kondensierten polyedrischen oligomeren Silasesquioxanen – sogenannte Trisilanole – gemäß der Struktur 2 mit Trichlorsilanen vom Typ XSiCl3 in Gegenwart eines Amins. Hierbei entsteht als Nebenprodukt dieser Kondensationsreaktion die dreifach stöchiometrische Menge an Ammoniumchlorid. Aufgrund der Hydrolyseempfindlichkeit der eingesetzten Trichlorsilane wird hierbei unter striktem Feuchtigkeitsausschluss gearbeitet.Feher et al. describe in J. Am. Chem. Soc. 111 (1989), 1741-1748 describe the synthesis of variously functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes according to structure 1, wherein X = a functional group or a functionalized radical and R = a hydrocarbon radical, by so-called "corner capping" of incompletely condensed polyhedral oligomeric silsesquioxanes - Trisilanols - according to the structure 2 with trichlorosilanes of the type XSiCl 3 in the presence of an amine.This produces as a byproduct of this condensation reaction, the threefold stoichiometric amount of ammonium chloride.Thanks to the hydrolysis of the trichlorosilanes used is carried out here under strict exclusion of moisture.
Auch
Lichtenhan et al. beschreiben in
Die WO 03/064490 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von funktionalisierten polyedrischen oligomeren Silasesquioxanen durch "Corner Capping" allerdings unter Verwendung von Alkoxysilanen.The WO 03/064490 also describes a process for the preparation of functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes by "Corner Capping" but under Use of alkoxysilanes.
Neuerdings gewinnen auch metallhaltige Silasesquioxane hinsichtlich ihrer möglichen Verwendung als Katalysatoren immer mehr an Bedeutung (Chem. Eur. J. 2000, 6, 25–32).recently also win metal-containing silsesquioxanes in terms of their possible Use as catalysts more and more important (Chem. Eur. J. 2000, 6, 25-32).
Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein effizientes Verfahren zur Verfügung zu stellen, das die Herstellung von funktionalisierten polyedrischen oligomeren Silasesquioxanen ermöglicht. Insbesondere sollte dem erfindungsgemäßen Verfahren möglichst eine Einstufenreaktion zu Grunde liegen. Ferner sollte das erfindungsgemäße Verfahren es ebenfalls ermöglichen, funktionalisierte polyedrische oligomere Silasesquioxane herzustellen, die mindestens zwei verschieden funktionelle Gruppen an dem Silizium-Sauerstoffcluster aufweisen.It was therefore an object of the present invention to provide an efficient process which enables the preparation of functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes. In particular, the process according to the invention should as far as possible be based on a single-stage reaction. Fer The method according to the invention should also make it possible to prepare functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes which have at least two different functional groups on the silicon-oxygen cluster.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass eine Zusammensetzung, die funktionalisierte polyedrische oligomere Silasesquioxane aufweist, durch die Umsetzung von mindestens zwei verschiedenen Silanen unter Basenkatalyse hergestellt werden kann, wobei die Geschwindigkeitskonstanten bezüglich der Verseifungsreaktion der eingesetzten Silane in der gleichen Größenordnung liegen. Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber den Verfahren gemäß dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Herstellung der funktionalisierten polyedrischen oligomeren Silasesquioxane in einer Einstufenreaktion durchgeführt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann bei der Herstellung eines monofunktionalisierten polyedrischen oligomeren Silasesquioxans gemäß Struktur 1 auf die Herstellung eines unvollständig kondensierten polyedrischen oligomeren Silasesquioxan als Zwischenstufe, wie beispielsweise dem Trisilanol gemäß Struktur 2, verzichtet werden. Für die Herstellung des Trisilanols sind große Mengen an Base notwendig, beispielsweise sind hierfür nach einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik ca. 10 Gew.-% an Lithiumhydroxid bezogen auf das eingesetzte Silan notwendig, ferner ist anschließend eine Neutralisation mit entsprechend großer Menge an Säure notwendig. Des weiteren hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, das durch dieses Verfahren funktionalisierte polyedrische oligomere Silasesquioxane zugänglich sind, die unterschiedliche funktionelle Gruppen, beispielsweise Methacryl- und Epoxygruppen neben Alkylgruppen, aufweisen. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können nun funktionalisierte polyedrische oligomere Silasesquioxane mit maßgeschneiderten Eigenschaften hergestellt werden, die wiederum die Herstellung von Katalysatoren, keramische Massen und Polymere mit bestimmten Eigenschaften, beispielsweise Hydrophobie, erhöhte Härte oder erhöhte Kratzfestigkeit, ermöglichen. Die Lösung der Aufgabe war umso überraschender, zumal sich zeigte, dass eine erhöhte Verträglichkeit der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Zusammensetzung, die funktionalisierte polyedrische, oligomere Siliasesquioxane als Isomerengemisch oder als ein über einen Molekulargewichtsbereich verteiltes Gemisch aufweist, in keramischen Massen, Polymeren oder Lösemittelsystemen zu beobachten ist. Weiterhin hat sich gezeigt, dass die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Zusammensetzung, die funktionalisierte polyedrische oligomere Silasesquioxane aufweist, eine geringere Reaktivität und damit verbunden eine höhere Stabilität als vollständig funktionalisierte polyedrische oligomere Silasesquioxane gemäß der Struktur 3 aufweist.-Vollständig funktionalisierte polyedrische oligomere Silasesquioxane gemäß der Struktur 3 mit X = Methacrylgruppe sind hoch reaktiv und weisen in der Regel nicht die gewünschte Stabilität auf.Surprisingly was found to be a composition that functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes, by the reaction made of at least two different silanes under base catalysis can be, with the rate constants with respect to the Saponification reaction of the silanes used in the same order of magnitude lie. The inventive method has opposite the method according to the state the technology has the advantage of producing the functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes in a one step reaction carried out becomes. In the method according to the invention can in the production of a monofunctionalized polyhedral oligomeric silsesquioxane according to structure 1 on the production of an incompletely condensed polyhedral oligomeric silsesquioxane as an intermediate, such as the trisilanol according to structure 2, be waived. For the production of trisilanol requires large amounts of base, For example, this is after a method according to the state about 10 wt .-% of lithium hydroxide based on the used Silane necessary, further followed by neutralization with correspondingly large Amount of acid necessary. Furthermore, the method according to the invention has the advantage that polyhedral oligomers functionalized by this method Silsesquioxanes accessible are the different functional groups, for example Methacrylic and epoxy groups in addition to alkyl groups. According to the method of the invention can now functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes with customized Properties are produced, in turn, the production of Catalysts, ceramic compositions and polymers with certain properties, For example, hydrophobicity, increased Hardness or increased scratch resistance, enable. The solution the task was all the more surprising Especially since it showed that increased compatibility the according to the inventive method prepared composition, the functionalized polyhedral, oligomeric Siliasesquioxane as a mixture of isomers or as a on a Having molecular weight range distributed mixture, in ceramic Bulk, polymers or solvent systems can be observed. Furthermore, it has been found that the according to the inventive method manufactured composition, the functionalized polyhedral having oligomeric silsesquioxanes, a lower reactivity and thus connected a higher stability as complete functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes according to the structure 3-complete functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes according to the structure 3 with X = methacrylic group are highly reactive and usually exhibit not the desired one stability on.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung, die funktionalisierte polyedrische oligomere Silasesquioxane aufweist, das sich dadurch kennzeichnet, dass mindestens zwei verschiedene Silane unter Basenkatalyse umgesetzt werden, wobei die Geschwindigkeitskonstanten bezüglich der Verseifungsreaktion der eingesetzten Silane in der gleichen Größenordnung liegen bzw. diese Geschwindigkeitskonstanten sich weniger als um den Faktor 10 unterscheiden.object The present invention is therefore a process for the preparation a composition containing functionalized polyhedral oligomers Silasesquioxane, which is characterized in that at least two different silanes are reacted under base catalysis, wherein the rate constants with respect to the saponification reaction the silanes used are of the same order of magnitude or these Rate constants differ less than a factor of 10.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Zusammensetzung, die funktionalisierte polyedrische oligomere Silasesquioxane aufweist, erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.Another The subject of the present invention is a composition having functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes, available according to the inventive method.
Ebenso ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Derivatisierung, Synthese von Katalysatoren oder deren Ausgangsverbindungen sowie zur Synthese bzw. Modifizierung von keramischen Massen und Polymeren.As well The object of the present invention is the use of the composition according to the invention for the derivatization, synthesis of catalysts or their starting compounds and for the synthesis or modification of ceramic compositions and Polymers.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist damit ein effizienter, neuartiger Weg zur Herstellung von maßgeschneiderten funktionalisierten polyedrischen oligomeren Silasesquioxanen durch eine basenkatalysierte Synthese ausgehend von unterschiedlichen Silanverbindungen eröffnet worden. Die Bereitstellung eines effizienten, kostengünstigen Herstellungsverfahrens einer Zusammensetzung, die funktionalisierte polyedrische oligomere Silasesquioxane aufweist, ist von großer Bedeutung, da diese nicht nur für weitere Derivatisierung der funktionalisierten polyedrischen oligomeren Silasesquioxane, für die Synthese von Katalysatoren und deren Ausgangsverbindungen, sondern auch durch Copolymerisation, Aufpfropfen, Grafting und Blending für die Synthese und Modifizierung einer Vielzahl von keramischen Massen und Polymeren eingesetzt werden kann.through the method according to the invention This makes it an efficient, innovative way of producing tailor-made solutions functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes a base-catalyzed synthesis starting from different Silane compounds opened Service. The provision of an efficient, cost-effective Production process of a composition that functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes is of great importance because these are not just for further derivatization of the functionalized polyhedral oligomers Silsesquioxane, for the synthesis of catalysts and their starting compounds, but also by copolymerization, grafting, grafting and blending for the synthesis and modification of a variety of ceramic compositions and polymers can be used.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung, die funktionalisierte polyedrische oligomere Silasesquioxane aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens zwei verschiedene Silane unter Basenkatalyse umgesetzt werden, wobei die Geschwindigkeitskonstanten bezüglich der Verseifungsreaktion der eingesetzten Silane in der gleichen Größenordnung liegen. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist von Bedeutung, dass die als Edukt eingesetzten Silane hinsichtlich ihrer Verseifungsgeschwindigkeit abgestimmt sind, dies bedeutet, dass die Geschwindigkeitskonstanten bezogen auf die Verseifungsreaktion des Silans in einer ähnlichen Größenordnung liegen. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die funktionalisierten polyedrischen oligomeren Silasesquioxane eine Substituentenverteilung gemäß der Eduktzusammensetzung der Silane aufweisen. Setzt man beispielsweise als Edukt das Silan ASiY3, und das Silan BSiY3 in einem molaren Mischungsverhältnis von 1 : 1 in dem erfindungsgemäßen Verfahren ein, so erhält man eine Zusammensetzung, die überwiegend ein funktionalisiertes, vollständig kondensiertes polyedrisches oligomeres Silasesquioxan vom Typ A4B4Si8O12 aufweist. In unterschiedlichen Gewichtsanteilen, jedoch in geringeren Gewichtsanteilen als das Silasesquioxan vom Typ A4B4Si8O12, weist die Zusammensetzung auch Silasesquioxane vom Typ A3B5Si8O12, vom Typ A2B6Si8O12, vom Typ A5B3Si8O12und vom Typ A6B2Si8O12auf. Angaben zu den Geschwindigkeitskonstanten bezüglich der Verseifungsreaktion von verschiedenen Trialkoxysilanen werden in Z. Naturforsch. 54 b (1999), 155–164 beschrieben, so auch dass der pH-Wert im Verlauf der Reaktion einen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit ausübt.The process according to the invention for producing a composition which comprises functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes is characterized in that at least two different silanes are reacted under base catalysis, the rate constants for the saponification reaction of the silanes used being of the same order of magnitude. It is important for the process according to the invention that the silanes used as starting material are matched in terms of their saponification rate, this means that the rate constants are of a similar order of magnitude relative to the saponification reaction of the silane. In this way it can be achieved that the functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes have a substituent distribution in accordance with the educt composition of the silanes. If, for example, the silane ASiY 3 and the silane BSiY 3 are employed in a molar mixing ratio of 1: 1 in the process according to the invention, the result is a composition which is predominantly a functionalized, completely condensed polyhedral oligomeric silsesquioxane of the type A 4 B 4 Si 8 O 12 has. In different proportions by weight, but in parts by weight less than the silsesquioxane of the type A 4 B 4 Si 8 O 12 , the composition also has silsesquioxanes of the type A 3 B 5 Si 8 O 12 , of the type A 2 B 6 Si 8 O 12 , of the type Type A 5 B 3 Si 8 O 12 and type A 6 B 2 Si 8 O 12 on. Information on the rate constants regarding the saponification reaction of various trialkoxysilanes are given in Z. Naturforsch. 54 b (1999), 155-164, so that the pH during the course of the reaction exerts an influence on the reaction rate.
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden insbesondere Silane gemäß der Formel
a + b = 1 und m + n = 4,
wobei
R
= Wasserstoff, Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Cycloalkenyl-, Alkinyl-,
Cycloalkinyl-, Aryl-, Heteroarylgruppe oder Polymereinheit, die
jeweils substituiert oder unsubstituiert sind,
X = Oxy-, Hydroxy-,
Alkoxy-, Carboxy-, Silyl-, Silyloxy-, Halogen-, Epoxy-, Ester-,
Fluoralkyl-, Isocyanat-, Acrylat, Methacrylat-, Mercapto-, Nitril-,
Amino-, Phosphingruppe oder mindestens eine solche Gruppe vom Typ
X aufweisenden Substituenten vom Typ R,
Y = OH, ONa, OK, OR', OCOR', OSiR'3, Cl, Br, I oder
NR'2 und
R' = Wasserstoff, einen
substituierten oder unsubstituierten Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-,
Cycloalkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkinyl-, Aryl- oder Heteroarylrest
ist,
eingesetzt, bevorzugt werden Silane eingesetzt, die Substituenten
vom Typ Y ausgewählt
aus OH, OR', OCOR' oder Cl aufweisen.In the method according to the invention are in particular silanes according to the formula
a + b = 1 and m + n = 4,
in which
R = hydrogen, alkyl, cycloalkyl, alkenyl, cycloalkenyl, alkynyl, cycloalkynyl, aryl, heteroaryl or polymeric moiety, each being substituted or unsubstituted,
X = oxy, hydroxy, alkoxy, carboxy, silyl, silyloxy, halogen, epoxy, ester, fluoroalkyl, isocyanate, acrylate, methacrylate, mercapto, nitrile, amino, phosphine or at least one type X substituent of the type R,
Y = OH, ONa, OK, OR ', OCOR', OSiR'3, Cl, Br, I or NR'2 and
R 'is hydrogen, a substituted or unsubstituted alkyl, cycloalkyl, alkenyl, cycloalkenyl, alkynyl, cycloalkynyl, aryl or heteroaryl radical,
used, preferably silanes are used which have substituents of the type Y selected from OH, OR ', OCOR' or Cl.
Besonders
bevorzugt werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren Alkoxysilane
gemäß der Formel
a + b = 1 und m + n = 4,
wobei:
R
= Wasserstoff, Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Cycloalkenyl-, Alkinyl-,
Cycloalkinyl-, Aryl-, Heteroarylgruppe oder Polymereinheit, die
jeweils substituiert oder unsubstituiert sind,
X = Oxy-, Hydroxy-,
Alkoxy-, Carboxy-, Silyl-, Silyloxy-, Halogen-, Epoxy-, Ester-,
Fluoralkyl-, Isocyanat-, Acrylat, Methacrylat-, Mercapto-, Nitril-,
Amino-, Phosphingruppe oder mindestens eine solche Gruppe vom Typ
X aufweisenden Substituenten vom Typ R,
R' = Wasserstoff, einen substituierten
oder unsubstituierten Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Cycloalkenyl-,
Alkinyl-, Cycloalkinyl-, Aryl- oder Heteroarylrest, ist,
eingesetzt.
Hierbei können
die Reste R' gleich
oder unterschiedlich sein.Alkoxysilanes according to the formula are particularly preferred in the process according to the invention
a + b = 1 and m + n = 4,
in which:
R = hydrogen, alkyl, cycloalkyl, alkenyl, cycloalkenyl, alkynyl, cycloalkynyl, aryl, heteroaryl or polymeric moiety, each being substituted or unsubstituted,
X = oxy, hydroxy, alkoxy, carboxy, silyl, silyloxy, halogen, epoxy, ester, fluoroalkyl, isocyanate, acrylate, methacrylate, mercapto, nitrile, amino, phosphine or at least one type X substituent of the type R,
R '= hydrogen, a substituted or unsubstituted alkyl, cycloalkyl, alkenyl, cycloalkenyl, alkynyl, cycloalkynyl, aryl or heteroaryl radical,
used. Here, the radicals R 'may be the same or different.
Besonders bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Trialkoxysilane, insbesondere Alkyltrialkoxysilane RSi(OR')3 eingesetzt, wobei die Alkoxygruppe (OR') von 1 bis 4 Kohlenstoffatome, insbesondere Methoxy- oder Ethoxygruppe und die Alkylgruppe (R) von 1 bis 5 Kohlenstoffatome, insbesondere von 2 bis 4 Kohlenstoffatome, bevorzugt jedoch 3 Kohlenstoffatome aufweist. Beispiele für Alkyltrialkoxysilane gemäß der Formel RSi(OR')3 sind Isobutyltrimethoxysilan (DYNASYLAN® IBTMO), Isobutyltriethoxysilan, Propyltrimethoxysilan (DYNASYLAN® PTMO), Propyltriethoxysilan, Ethyltrimethoxysilan, Ethyltriethoxysilan, Methyltrimethoxysilan (DYNASYLAN® MTMS) oder Methyltriethoxysilan. In dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch Trialkoxysilane mit einem Substituenten vom Typ X gemäß der Formel XSi(OR')3, wie beispielsweise 3-Aminopropytriethoxysilan (DYNASYLAN® AMEO), 3-Chlorpropyltrimethoxysilan (CPTMO), 3-Glycidyloxypropyltrimethoxysilan (DYNASYLAN® GLYMO), 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan (DYNASYLAN® MTMO), 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan (DYNASYLAN® MEMO) eingesetzt werden. In einer besonderen Ausführungsform werden Alkenyltrialkoxysilane, wie beispielsweise Vinyltrimethoxysilan (DYNASYLAN® VTMO) oder Vinyltriethoxysilan eingesetzt. Für die Herstellung von polyedrischen oligomeren Silasesquioxane zur Hydrophobierung, beispielsweise von Polymeren, werden vorzugsweise Fluoralkyltrialkoxysilane, bevorzugt Fluoralkyltrialkoxysilane gemäß der Formel CF3((CF2)o(CH2)p)Si(OR')3 mit o, p = 0 – 12, wie beispielsweise 3, 3, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 7, 7, 8, 8, 8-Trifluoroktyltriethoxysilan (DYNASYLAN® F 8261).Trialkoxysilanes, in particular alkyltrialkoxysilanes RSi (OR ') 3, are particularly preferably used, the alkoxy group (OR') having from 1 to 4 carbon atoms, in particular methoxy or ethoxy group, and the alkyl group (R) having from 1 to 5 carbon atoms, in particular from 2 to 4 carbon atoms, but preferably has 3 carbon atoms. Examples of alkyltrialkoxysilanes of the formula RSi (OR ') 3 are isobutyltrimethoxysilane (DYNASYLAN ® IBTMO), isobutyltriethoxysilane, propyltrimethoxysilane (Dynasylan ® PTMO) propyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, methyltrimethoxysilane (DYNASYLAN ® MTMS) or methyltriethoxysilane. In the inventive method also trialkoxysilanes can with a substituent of the type X according to the formula XSi (OR ') 3, such as 3-Aminopropytriethoxysilan (DYNASYLAN ® AMEO) 3-chloropropyltrimethoxysilane (CPTMO), 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane (DYNASYLAN ® GLYMO), 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (DYNASYLAN ® MTMO), 3-methacryloxypropyl-trimethoxysilane (Dynasylan ® MEMO) are used. In a particular embodiment, be used such as vinyltrimethoxysilane (DYNASYLAN ® VTMO) or vinyltriethoxysilane alkenyltrialkoxysilanes. For the preparation of polyhedral oligomeric silsesquioxanes for hydrophobing, for example polymers, preferably fluoroalkyltrialkoxysilanes, preferably fluoroalkyltrialkoxysilanes according to the formula CF 3 ((CF 2 ) o (CH 2 ) p ) Si (OR ') 3 with o, p = 0 - 12, such as 3, 3, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 7, 7, 8, 8, 8-Trifluoroktyltriethoxysilan (DYNASYLAN ® F 8261).
Zur
Herstellung von funktionalisierten polyedrischen, oligomeren Silasesquioxanen,
die sowohl Substituenten vom Typ R als auch Substituenten vom Typ
X am Silizium-Sauerstoffcluster
aufweisen, werden mindestens zwei verschiedene Silane unter Basenkatalyse
umgesetzt. Hierbei werden vorzugsweise Alkyltrialkoxysilanen gemäß der Formel
RSi(OR')3 zusammen mit Trialkoxysilanen gemäß der Formel
XSi(OR')3 eingesetzt, wobei X vorzugsweise eine substituierte
Alkylgruppe ist und R eine unsubstituierte Alkylgruppe ist. Besonders
bevorzugt werden zwei verschiedene Silane gemäß der Formel XSi(OR')3 bzw.
X'Si(OR')3 und
ein Silan gemäß der Formel
RSi(OR')3 eingesetzt. Auf diese Weise erhält man funktionalisierte
polyedrische, oligomere Silasesquioxane mit den Substituenten vom
Typ X, X' und R.
Das erfindungsgemäße Verfahren
eignet sich somit zur Herstellung von funktionalisierten polyedrischen
oligomeren Silasesquioxanen mit zwei oder auch mehr verschiedenen
Arten von Substituenten vom Typ X.
In einer weiteren Ausführungsform werden insbesondere Halogensilane, bevorzugt Trichlorsilane, zusammen mit Alkoxysilanen in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt.In a further embodiment in particular halosilanes, preferably trichlorosilanes, together used with alkoxysilanes in the process according to the invention.
Das erfindungsgemäße Verfahren verläuft unter Basenkatalyse, um auf diese Weise eine Steuerung bzw. Beschleunigung der Reaktion zu erzielen. Als basischer Katalysator wird vorzugsweise eine Verbindung eingesetzt, die Strukturfragmente aufweist ausgewählt aus OH-, R'O-, R'COO-, R'NH-, R'CONR'-, R'-, CO3 2–, PO4 3–, SO4 2–, NO3 –, F–, NR'3, R'3NO, wobei R' Wasserstoff, einen substituierten oder unsubstituierten Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Cycloalkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkinyl-, Aryl- oder Heteroarylrest darstellt. Bevorzugt wird die Basenkatalyse mit einem basischen Katalysator ausgewählt aus Alkalihydroxiden, Erdalkalihydoxiden, (C2H5)4NOH, (C6H5CH2)(CH3)3NOH, Aminosilanen, (CH3)4NOH und/oder (C2H5)3N durchgeführt. Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren mit Aminosilanen, NaOH oder KOH als basischer Katalysator durchgeführt. Ganz besonders bevorzugt ist die Verwendung von Ammoniumhydroxiden, wie z.B. (C2H5)4NOH, als basischer Katalysator.The process according to the invention proceeds under base catalysis in order in this way to achieve control or acceleration of the reaction. The basic catalyst used is preferably a compound having structural fragments selected from OH, R'O-, R'COO-, R'NH-, R'CONR'-, R'-, CO 3 2- , PO 4 3 - , SO 4 2- , NO 3 - , F - , NR ' 3 , R' 3 NO, where R 'is hydrogen, a substituted or unsubstituted alkyl, cycloalkyl, alkenyl, cycloalkenyl, alkynyl, cycloalkynyl, Aryl or heteroaryl represents. Base catalysis with a basic catalyst is preferably selected from alkali metal hydroxides, alkaline earth hydroxides, (C 2 H 5 ) 4 NOH, (C 6 H 5 CH 2 ) (CH 3 ) 3 NOH, aminosilanes, (CH 3 ) 4 NOH and / or ( C 2 H 5 ) 3 N performed. The process according to the invention is particularly preferably carried out using aminosilanes, NaOH or KOH as the basic catalyst. Very particularly preferred is the use of ammonium hydroxides, such as (C 2 H 5 ) 4 NOH, as a basic catalyst.
In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Edukt und als basischer Katalysator dieselbe Verbindung eingesetzt, dies ist beispielsweise der Fall, wenn als Edukt ein Aminosilan eingesetzt wird.In a particular embodiment the method according to the invention is the same compound as starting material and as basic catalyst used, this is the case, for example, when used as starting material Aminosilane is used.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Umsetzung von Silanen zu funktionalisierten polyedrischen oligomeren Silasesquioxanen wird vorzugsweise in Lösung durchgeführt. Als Lösemittel können sowohl ein polares als auch ein unpolares Lösemittel eingesetzt werden. Als Lösemittel werden vorzugsweise halogenfreie Lösemittel, ausgewählt aus der Gruppe der Alkohole, Ketone, Aldehyde, Ether, Säuren, Ester, Anhydride, Alkane, Aromaten und/oder Nitrile oder auch eine Mischung dieser Lösemittel, eingesetzt werden. Besonders bevorzugt werden Alkohole, Ether, Aceton, Acetonitril, Benzol oder Toluol als Lösemittel eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt wird Aceton, Methanol oder Ethanol oder eine Mischung zweier oder mehrerer dieser Verbindungen als Lösemittel eingesetzt.The inventive method for the conversion of silanes into functionalized polyhedral oligomers Silasesquioxanes is preferably carried out in solution. When solvent can Both a polar and a non-polar solvent can be used. As a solvent are preferably halogen-free solvents selected from the group of alcohols, ketones, aldehydes, ethers, acids, esters, Anhydrides, alkanes, aromatics and / or nitriles or a mixture this solvent, be used. Particular preference is given to alcohols, ethers, acetone, Acetonitrile, benzene or toluene used as a solvent. Most notably preferred is acetone, methanol or ethanol or a mixture two or more of these compounds used as a solvent.
In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die basenkatalysierte Umsetzung der Silane in Gegenwart von Wasser durchgeführt wird. In diesem Falle wird dem Reaktionsgemisch bzw. der Eduktzusammensetzung Wasser zugesetzt.In a particular embodiment of the process according to the invention, the base-catalyzed Implementation of silanes in the presence of water is performed. In this case, water is added to the reaction mixture or the educt composition.
Die
in dem erfindungsgemäßen Verfahren
vorzugsweise eingesetzte Eduktzusammensetzung weist bzgl. den Silanen
folgende Komponenten auf:
1,0–99,0 Gew.-% Silan A,
1,0–99,0 Gew.-%
Silan B und
0,0–50,0
Gew.-% weitere Silane.The educt composition preferably used in the process according to the invention has the following components with respect to the silanes:
1.0-99.0% by weight of silane A,
1.0-99.0% by weight of silane B and
0.0-50.0 wt .-% more silanes.
Neben den Silanen enthält die eingesetzte Eduktzusammensetzung einen basischen Katalysator. Das Stoffmengenverhältnis der Summe aller Silane zum basischen Katalysator beträgt zu Beginn der Reaktion vorzugsweise von 1000 : 1 bis 50 : 1, bevorzugt von 500 : 1 bis 80 : 1, besonders bevorzugt von 300 : 1 bis 100 : 1 beträgt.Next contains the silanes the educt composition used is a basic catalyst. The molar ratio the sum of all silanes to the basic catalyst is at the beginning the reaction preferably from 1000: 1 to 50: 1, preferably from 500: 1 to 80: 1, more preferably from 300: 1 to 100: 1 is.
Wird das erfindungsgemäße Verfahren in Lösung durchgeführt, so beträgt die Ausgangskonzentration der Silane in der Lösung vorzugsweise von 0,01 mol/l bis 10 mol/l, bevorzugt von 0,1 mol/l bis 6 mol/l, besonders bevorzugt von 0,3 mol/l bis 4 mol/l.Becomes the inventive method in solution carried out, so is the initial concentration of the silanes in the solution preferably from 0.01 mol / l to 10 mol / l, preferably from 0.1 mol / l to 6 mol / l, especially preferably from 0.3 mol / l to 4 mol / l.
Die basenkatalysierte Umsetzung der Silane in dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 0 bis 200 °C, bevorzugt bei einer Temperatur von 10 bis 150 °C, besonders bevorzugt bei einer Temperatur von 20 bis 90 °C durchgeführt. Ganz besonders bevorzugt wird die basenkatalysierte Umsetzung der Silane bei einer Temperatur von 40 bis 80 °C In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren wird die Temperatur über die gesamte Reaktionszeit nicht konstant gehalten, so ist es beispielsweise vorteilhaft, die Reaktionstemperatur gegen Ende der Reaktionszeit abzusenken, um auf diese Weise die funktionellen polyedrischen oligomeren Silasesquioxane möglichst vollständig isolieren zu können.The base-catalyzed reaction of the silanes in the process according to the invention is preferably at a temperature of 0 to 200 ° C, preferably at a temperature of 10 to 150 ° C, more preferably in a Temperature from 20 to 90 ° C carried out. Very particularly preferred is the base-catalyzed reaction of Silanes at a temperature of 40 to 80 ° C In a particular embodiment the method according to the invention the temperature is over the entire reaction time is not kept constant, so it is for example advantageous, the reaction temperature towards the end of the reaction time to lower in this way the functional polyhedral oligomers Silasesquioxane as possible Completely to be able to isolate.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann kontinuierlich oder im Batchbetrieb durchgeführt werden, wobei die basenkatalysierte Umsetzung der Silane zu funktionalisierten polyedrischen oligomeren Silizium-Sauerstoffcluster in einer Einstufenreaktion erfolgt.The inventive method can be carried out continuously or in batch mode, wherein the base-catalyzed reaction of the silanes to functionalized polyhedral oligomeric silicon-oxygen clusters in a single-step reaction he follows.
Die Umsetzung der Silane in dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt vorzugsweise durch Zugabe der Komponenten in ein Reaktionsgefäß. Nach der Zugabe der Komponenten aber auch schon während der Zugabe der Komponenten sollte dafür Sorge getragen werden, dass die Komponenten in der Reaktionsmischung ausreichend durchmischt werden. Dies kann auf eine dem Fachmann bekannte Art und Weise, z. B. durch Rühren oder durch Erzeugung turbulenter Strömungen erfolgen.The Implementation of the silanes in the process according to the invention is preferably carried out by adding the components in a reaction vessel. After the addition of the components but even while the addition of the components should be ensured that sufficiently mix the components in the reaction mixture become. This can be done in a manner known to those skilled in the art, z. B. by stirring or by generating turbulent flows.
Nach dem Ende der basenkatalysierten Umsetzung der Silane in dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Zielprodukt auf eine dem Fachmann bekannte Art und Weise aus der Reaktionsmischung abgetrennt werden. Es kann vorteilhaft sein, restliche Mengen an dem basischen Katalysator aus dem Produkt, den funktionalisierten polyedrischen oligomeren Silasesquioxanen, herauszuwaschen, wobei die funktionalisierten polyedrischen oligomeren Silasesquioxane in der organischen Phase verbleiben. Anschließend kann durch ein thermisches Trennverfahren, wie beispielsweise der Destillation, das Lösemittel oder das Lösemittelgemisch von der gewünschten Zusammensetzung aus funktionalisierten polyedrischen oligomeren Silasesquioxanen abgetrennt werden.To the end of the base-catalyzed reaction of the silanes in the process according to the invention can the target product in a manner known in the art from the reaction mixture are separated. It can be beneficial residual amounts of the basic catalyst from the product, the functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes, to wash out, wherein the functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes remain in the organic phase. Subsequently, by a thermal Separation process, such as distillation, the solvent or the solvent mixture of the desired Composition of functionalized polyhedral oligomers Silasesquioxanes are separated.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung einer Zusammensetzung aus funktionalisierten polyedrischen oligomeren Silasesquioxanen.The inventive method is particularly suitable for the preparation of a composition functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes.
Die
erfindungsgemäße Zusammensetzung
weist mindestens drei verschiedene funktionalisierte polyedrische
oligomere Silasesquioxane auf, die sich dadurch auszeichnen, dass
sie neben Substituenten vom Typ R auch Substituenten vom Typ X aufweisen.
Beispielsweise weist eine erfindungsgemäße Zusammensetzung die drei
funktionalisierten polyedrischen oligomeren Silasesquioxane gemäß den Strukturen
5a, 5b und 5c auf: 
The composition according to the invention has at least three different functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes, which are distinguished by having substituents of the X-type in addition to R-substituents. For example, a composition according to the invention comprises the three functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes according to structures 5a, 5b and 5c:
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann noch weitere funktionalisierte polyedrischen oligomeren Silasesquioxane enthalten. So können neben den polyedrischen oligomeren Silasesquioxanen mit einem T8-Käfig auch polyedrische oligomere Silasesquioxane mit einem T4-, T6-, T10- oder mit einem T12-Käfig enthalten sein. Ferner können auch Silasesquioxane mit einer sogenannten Leiterstruktur in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorliegen. Unter einem Tz-Käfig wird im Sinne dieser Erfindung nur der Silizium-Sauerstoffcluster verstanden, ohne nähere Betrachtung der Substituenten beispielsweise vom Typ X oder Typ R, wobei n für die Anzahl der Siliziumatome im Silizium-Sauerstoffcluster steht.The composition according to the invention may also contain further functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes. Thus, in addition to the polyhedral oligomeric silsesquioxanes with a T8 cage, polyhedral oligomeric silsesquioxanes with a T 4 , T 6 , T 10 or T 12 cage may also be present. Furthermore, silsesquioxanes with a so-called ladder structure can also be present in the composition according to the invention. Under a T z cage of this invention is understood, only the silicon-oxygen cluster in the sense that is, without further consideration of the substituents, for example, the type X or type R, wherein n represents the number of silicon atoms in the silicon-oxygen cluster.
Die
erfindungsgemäße Zusammensetzung
zeichnet sich dadurch aus, dass sie vorzugsweise mindestens 50 Gew.-%,
bevorzugt mindestens 90 Gew.-% funktionalisierte, vollständig kondensierte
polyedrische oligomere Silasesquioxane gemäß der Formel
a,
b = 0, 1; a + b = 1; q = 4 – 12;
r = 6 – 18;
q : r = 2 : 3;
R = Wasserstoff, Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-,
Cycloalkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkinyl-, Aryl- oder Heteroarylgruppe,
die jeweils substituiert oder unsubstituiert sind,
X = Oxy-,
Hydroxy-, Alkoxy-, Carboxy-, Silyl-, Silyloxy-, Halogen-, Epoxy-,
Ester-, Fluoralkyl-, Isocyanat-, Acrylat, Methacrylat-, Mercapto-,
Nitril-, Amino-, Phosphingruppe oder mindestens eine solche Gruppe
vom Typ X aufweisenden Substituenten vom Typ R,
aufweist.The composition according to the invention is characterized in that it preferably contains at least 50% by weight, preferably at least 90% by weight, of functionalized, fully condensed polyhedral oligomeric silsesquioxanes according to the formula
a, b = 0, 1; a + b = 1; q = 4 - 12; r = 6 - 18; q: r = 2: 3;
R = hydrogen, alkyl, cycloalkyl, alkenyl, cycloalkenyl, alkynyl, cycloalkynyl, aryl or heteroaryl group, which are each substituted or unsubstituted,
X = oxy, hydroxy, alkoxy, carboxy, silyl, silyloxy, halogen, epoxy, ester, fluoroalkyl, isocyanate, acrylate, methacrylate, mercapto, nitrile, amino, phosphine or at least one type X substituent of the type R,
having.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung, die funktionalisierte polyedrische oligomere Silizium-Sauerstoffcluster aufweist, wird vorzugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt.The composition according to the invention, the functionalized polyhedral oligomeric silicon-oxygen clusters has, is preferably according to the inventive method produced.
Die erfindungsgemäße Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung erfolgt zur Derivatisierung, Synthese von Katalysatoren oder deren Ausgangsverbindungen sowie zur Synthese bzw. Modifizierung von keramischen Massen und Polymeren.The use according to the invention the composition of the invention takes place for the derivatization, synthesis of catalysts or their Starting compounds and for the synthesis or modification of ceramic Masses and polymers.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können zur Synthese und Modifizierung von Polymeren in einem breiten Anwendungsfeld eingesetzt werden. Da zum einen über die Substituenten vom Typ R selbst, zum andern über eine Funktionalisierung – also über den Substituenten vom Typ X – der Charakter und das Eigenschaftsbild der funktionalisierten polyedrischen oligomeren Silasesquioxane breit variiert werden kann, kann auf diese Weise die erfindungsgemäße Zusammensetzung allen gängigen Polymeren zugesetzt werden. Dies kann sowohl eine chemische Anbindung als auch ein reines Blending sein. Durch eine Zugabe der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zu einem Polymer können die rheologischen Eigenschaften einer Vielzahl von Polymeren günstig beeinflusst werden, wie beispielsweise die Klebe- und Verbundeigenschaften sowie die Sperrwirkung gegenüber Gasen und Flüssigkeiten. Insbesondere organische Polymere, ausgewählt aus Polyolefine, amorphe Polyalphaolefine, Polyamide, Copolyamide, Polyamidcompounds, Polyether, Polyester, Copolyester, Polyurethane, Polyacrylate, Polymethacrylate, Polycarbonate, Polyurethane, Phenolharze, Epoxidharze, Polysiloxane, Polysilane, Kautschuke, Kautschukcompounds, Polyvinylchlorid, Vinylchloridcopolymere, Polystyrol, Copolymere des Styrols, ABS-Polymere und Olefinco- und – terpolymere können durch die Zugabe der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, insbesondere durch Blending, modifiziert werden bzw. es bilden sich durch die Zugabe der erfindungsgemäßen Zusammensetzung Composites mit den erwünschten Eigenschaften, Die auf diese Weise modifizierten Polymere können beispielsweise in Form von Coatings, Lacken, spritzgegossenen oder extrudierten Formteilen, kalandrierten Folien, Schmierstoffen, Klebstoffen, Kosmetika, Pharmazeutika, Fasern, Glasfasern oder Verpackungsmaterialien Anwendung finden. Weiterhin können die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen für keramische Massen, als bioaktive und fungizide Produkte, für Elektronikmaterialien, in der Raumfahrt und zur Herstellung medizinischer Prothesen verwendet werden.The compositions of the invention can be used to synthesize and modify polymers in a wide range of applications. Since, on the one hand, the substituent of the type R itself, and on the other hand via a functionalization - ie the substituent of type X - the character and the property of the functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxane can be varied widely, in this way the composition of the invention all common polymers be added. This can be both chemical bonding and pure blending. By adding the composition of the invention to a polymer, the rheological properties of a variety of polymers can be favorably influenced, such as the adhesive and bonding properties and the barrier effect to gases and liquids. In particular, organic polymers selected from polyolefins, amorphous polyalphaolefins, polyamides, copolyamides, polyamide compounds, polyethers, polyesters, copolyesters, polyurethanes, polyacrylates, polymethacrylates, polycarbonates, polyurethanes, phenolic resins, epoxy resins, polysiloxanes, polysilanes, rubbers, rubber compounds, polyvinyl chloride, vinyl chloride copo polymers, polystyrene, copolymers of styrene, ABS polymers and olefin copolymers and terpolymere can be modified by the addition of the composition according to the invention, in particular by blending, or formed by the addition of the composition according to the invention composites having the desired properties These modified polymers can be used, for example, in the form of coatings, paints, injection-molded or extruded molded parts, calendered films, lubricants, adhesives, cosmetics, pharmaceuticals, fibers, glass fibers or packaging materials. Furthermore, the compositions according to the invention can be used for ceramic compositions, as bioactive and fungicidal products, for electronic materials, in aerospace and for the production of medical prostheses.
Neben dieser Art von Modifikation ist auch der Auftrag der erfindungsgemäßen Zusammensetzung auf einer Polymeroberfläche möglich. Als Polymeradditive liegt die Wirkung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung darin, dass sie in den resultierenden Polymeren die Glas-, Zersetzungs- und damit die Gebrauchstemperatur erhöhen, die Reißfestigkeit, Schlagzähigkeit, Kratzfestigkeit und mechanische Härte erhöhen, die Dichte erniedrigen, die Wärmeleitfähigkeit, den thermischen Ausdehnungskoeffizient und die Dielektrizitätskonstante und die Viskosität erniedrigen, die Oberflächenspannung und Adhäsion verändern, die Entflammbarkeit, Brennbarkeit und Hitzeentwicklung herabsetzen, die O2-Permeabilität, die Oxidations- und Korrosionsstabilität erhöhen, die Verarbeitung vereinfachen und Schrumpfungsprozesse eindämmen.In addition to this type of modification, it is also possible to apply the composition according to the invention to a polymer surface. As polymer additives, the effect of the composition according to the invention is that in the resulting polymers they increase the glass, decomposition and thus the use temperature, increase the tensile strength, impact resistance, scratch resistance and mechanical hardness, reduce the density, the thermal conductivity, the thermal expansion coefficient and lowering the dielectric constant and viscosity, changing the surface tension and adhesion, lowering the flammability, flammability and heat development, increasing the O 2 permeability, the oxidation and corrosion stability, simplifying the processing, and restraining shrinkage processes.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können des weiteren als Ausgangsverbindungen für Katalysatoren dienen. Durch Umsetzung mit Metallverbindungen können homogene und heterogene Katalysatoren gebildet werden, welche ihrerseits für Oxidationen, Metathese, C-C-Kupplungsreaktionen, Oligomerisationen, Polymerisationen, Additionen, Reduktionen, Eliminierungen, Umlagerungen einsetzbar sind. Bevorzugt ist dabei die Umsetzung mit Metallverbindungen von Metallen der Nebengruppen, der Lanthanoide, Actinoide und der 3. und 4. Hauptgruppe.The Compositions of the invention can furthermore serve as starting compounds for catalysts. By Implementation with metal compounds can be homogeneous and heterogeneous Catalysts are formed, which in turn for oxidation, Metathesis, C-C coupling reactions, oligomerizations, polymerizations, Additions, reductions, eliminations, rearrangements can be used are. Preference is given to the reaction with metal compounds of Metals of subgroups, lanthanides, actinides and the 3. and 4th main group.
Die nachfolgenden Beispiele soll das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Zusammensetzung näher erläutern, ohne dass die Erfindung auf diese Ausführungsform beschränkt sein soll.The The following examples are intended to illustrate the process according to the invention or the composition according to the invention explain in more detail, without that the invention be limited to this embodiment should.
Beispiel 1:Example 1:
Synthese einer Zusammensetzung mit (Isobutyl)5,6(3-Glycidoxypropyl)2,4Si8O12 -AnteilenSynthesis of a composition (isobutyl) 5.6 (3-glycidoxypropyl) 2.4 Si 8 O 12 -Anteilen
Zu einer Lösung von 99,8 g (0,56 mol) Isobutyltrimethoxysilan (DYNASYLAN® IBTMO, Degussa AG) und 56,72 g (0,24 mol) 3-Glycidyloxypropyltrimethoxysilan (DYNASYLAN® GLYMO) in 860 ml Ethanol wird unter Rühren eine Lösung von 2,05 g KOH in 64 g Wasser gegeben. Das Reaktionsgemisch wird daraufhin 3 Tage bei 60°C gerührt. Anschließend wird das Lösemittel im Vakuum destillativ entfernt, der Destillationsrückstand wird in ca. 300 ml Diethylether aufgenommen und im Scheidetrichter mit je 100 g Wasser mehrmals gewaschen. Nach dem Trocknen der organischen Phase über Magnesiumsulfat wird der Diethylether im Vakuum abdestilliert. Man erhält 99,8 g (Ausbeute: 98,6%) einer farblosen, zähen, äußerst hochviskosen Masse, die in der MS-MALDI-TOF-Analyse (Matrix Assisted Laser Desorbtion/Ionisation Time of Flight) überwiegend T8-, T10- und geringe Mengen an T12-Käfige erkennen lässt. Die HPLC-Analyse zeigt überwiegend Käfige, die drei Substituenten vom Typ X – in diesem Beispiel 3-Glycidyloxypropylgruppe aufweisen, aber auch Käfige, die zwei oder vier Substituenten vom Typ X aufweisen.To a solution of 99.8 g (0.56 mol) of isobutyltrimethoxysilane (DYNASYLAN ® IBTMO, Degussa AG) and 56.72 g (0.24 mol) of 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane (DYNASYLAN ® GLYMO) in 860 ml of ethanol is added with stirring a Solution of 2.05 g of KOH in 64 g of water. The reaction mixture is then stirred at 60 ° C for 3 days. Subsequently, the solvent is removed by distillation in vacuo, the distillation residue is taken up in about 300 ml of diethyl ether and washed several times in a separating funnel with 100 g of water. After drying the organic phase over magnesium sulfate, the diethyl ether is distilled off in vacuo. This gives 99.8 g (yield: 98.6%) of a colorless, viscous, extremely highly viscous mass, which in the MS-MALDI-TOF analysis (Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization Time of Flight) predominantly T 8 -, T 10 and small amounts of T 12 cages. The HPLC analysis shows predominantly cages having three substituents of type X - in this example 3-glycidyloxypropyl group, but also cages having two or four substituents of type X.
Beispiel 2:Example 2:
Synthese einer Zusammensetzung mit (Isobutyl)5(3-Methacryloxypropyl)3Si8O12-AnteilenSynthesis of a composition with (isobutyl) 5 (3-methacryloxypropyl) 3 Si 8 O 12 fractions
In 860 ml Aceton werden unter Rühren bei Raumtemperatur 74,50 g (0,30 mol) 3- Methacryloxypropyltrimethoxysilan (DYNASYLAN® MEMO) mit 89,15 g (0,50 mol) Isobutyltrimethoxysilan (DYNASYLAN® IBTMO) versetzt. Dazu werden unter Rühren 2,038 g KOH (0,0352 mol) gelöst in 64 g Wasser gegeben. Die Temperatur wird dann auf 40°C erhöht und man lässt bei dieser Temperatur 3 Tage lang rühren. Danach wird das Lösemittel im Vakuum abdestilliert, der Destillationsrückstand wird in 300 ml Diethylether aufgenommen und im Scheidetrichter mehrmals mit 100 ml Wasser, dem beim ersten Mal 2,11 g konzentrierte. Essigsäure zugesetzt wurde, gewaschen. Nach dem Trocknen der organischen Phase über Magnesiumsulfat wird der Diethylether im Vakuum abdestilliert. Man erhält 106 g (Ausbeute: 98,1%) einer farblosen, hochviskosen Masse, die in der MALDI-TOF-Analyse überwiegend T8-, T1 0- und geringe Mengen an T12-Käfigen erkennen lässt. Die HPLC-Analyse zeigt überwiegend 3-fach substituierte Käfige, die drei Substituenten vom Typ X – in diesem Beispiel 3-Methacryloxypropygruppen aufweisen, aber auch Käfige, die zwei oder vier Substituenten vom Typ X aufweisen.In 860 ml of acetone are added under stirring at room temperature 74.50 g (0.30 mol) of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (DYNASYLAN ® MEMO) with 89.15 g (0.50 mol) of isobutyltrimethoxysilane (DYNASYLAN ® IBTMO). With stirring, 2.038 g of KOH (0.0352 mol) dissolved in 64 g of water are added. The temperature is then raised to 40 ° C and allowed to stir at this temperature for 3 days. Thereafter, the solvent is distilled off in vacuo, the distillation residue is taken up in 300 ml of diethyl ether and concentrated in a separating funnel several times with 100 ml of water, the first time 2.11 g concentrated. Acetic acid was added, washed. After drying the organic phase over magnesium sulfate, the diethyl ether is distilled off in vacuo. This gives 106 g (yield: 98.1%) of a colorless, highly viscous mass, which can be seen in the MALDI-TOF analysis predominantly T 8 -, T 1 0 - and small amounts of T 12 cages. The HPLC analysis shows predominantly trisubstituted cages which have three X-type substituents - 3-methacryloxypropyl groups in this example, but also cages having two or four X-type substituents.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: KUEHNLE, ADOLF, DR., 45770 MARL, DE |
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| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: HYBRID CATALYSIS B.V., EINDHOVEN, NL |
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| 8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: ANDRAE FLACH HAUG, 81541 MUENCHEN |
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| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |