DE1070384B - Process for the production of high molecular weight boron-carbon compounds - Google Patents
Process for the production of high molecular weight boron-carbon compoundsInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Von den denkbaren Verbindungen, die Bor-Kohlenstoff-Bindungen enthalten, sind die Boralkyle und die Boraryle schon längere Zeit bekannt. Sie finden Verwendung z. B.-.'als Polymerisationskatalysatoren und als Treibstoffe. Auch kennt man eine Reihe von Verfahren zu ihrer Gewinnung.Of the conceivable compounds that contain boron-carbon bonds, the boron alkyls and the Boraryle known for a long time. They are used e.g. B .-. 'As polymerization catalysts and as fuels. A number of methods for obtaining them are also known.
■ In neuester Zeit wurden auch Vertreter einer zweiten Klasse von Bor-Kohlenstoff-Verbindungen beschrieben, nämlich Bortrivinyl und Bortripropenyl, also Stoffe, in denen das Boratom mit ungesättigten Kohlenwasserstoffresten verknüpft ist. Man stellt sie her durch Umsetzung von Halogen-Bor- bzw. Alkylßor-Verbindungen mit Natriumvinyl bzw. -propenyl. Durch die dein Boratom benachbarte C = C-Bindung verursacht, zeigen diese Stoffe zum Teil erheblich von den Boralkylen abweichende Eigenschaften.■ Recently there have also been representatives of a second Class of boron-carbon compounds described, namely boron trivinyl and boron tripropenyl, i.e. substances in which the boron atom is linked to unsaturated hydrocarbon radicals. You put them by reacting halogen-boron or alkylboron compounds with sodium vinyl or propenyl. Because of the C = C bond adjacent to your boron atom caused, some of these substances show properties that differ considerably from those of the boron alkyls.
Das große'Interesse, welches gerade die heute technisch leicht zugänglichen Boralkyle erfahren, beruht auf zwei charakteristischen Eigenschaften: Sie besitzen infolge der Elektronenlücke am Boratom deutliehen Radikalcharakter, dieser bestimmt ihren Wert als Polymerisationskatalysatoren; zum anderen beruht die hohe Verbrennungswärme ebenfalls auf dem relativ hohen Borgehalt. Diese beiden kennzeichnenden Eigenschaften der Boralkyle sind naturgemäß am stärksten ausgeprägt bei Verbindungen niederen Kohlenstoffgehaltes. Andererseits nimmt aber eine meist unerwünschte -,Eigenschaft der Boralkyle, ihre Selbstentzündlichkeit, mit.sinkendem Kohlenstoffgehalt zu.The great interest, which today is technically Experienced easily accessible boron alkyls is based on two characteristic properties: They have as a result of the electron gap at the boron atom, it has a clear radical character, which determines its value as polymerization catalysts; on the other hand, the high heat of combustion is also based on the relatively high boron content. These two characteristic properties of the boron alkyls are naturally the strongest pronounced in compounds with a low carbon content. On the other hand, it takes a mostly undesirable one -, property of boron alkyls, their self-inflammability, with decreasing carbon content.
Es lag also der Wunsch nahe, Stoffe zu gewinnen, welche die erstgenannten Eigenschaften, die sich an ein hohes Bor-Kohlenstoff-Verhältnis knüpfen, besitzen, aber nicht mehr selbstentzündlich, also leichter handhabbar sind.So there was an obvious desire to obtain substances that had the first properties mentioned have a high boron-carbon ratio, but no longer spontaneously ignitable, so easier are manageable.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer dritten Klasse von Bor-Kohlenstoff-Verbindungen, nämlich hochmolekularer Bor-Kohlenstoff-Verbindungen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Bor-Wasserstoff-Verbindungen mit Kohlenstoffverbindungen umgesetzt werden, die im Molekül mindestens eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindung oder mindestens zwei olefinische Doppelbindungen oder auch acetylenische und olefinische Mehrfachbindungen gemischt enthalten. Es wurde nämlich gefunden, daß sich ungesättigte Kohlenstoffverbindüngen der genannten Art, als Beispiel sei im nachfolgenden Acetylen genannt, schon unter milden Bedingungen mit Bor-Wasserstoff-Verbindungen umsetzen lassen. Besonders glatt verläuft die Umsetzung bei Stoffen, die BH3-Gruppen enthalten, wie Borazanen oder Boroxanen, welche letztere z. B. bei der Umsetzung von Boranaten in Äthern mit Borhalogeniden oder beim Einleiten von Borwasserstoffen in Äther entstehen.The invention relates to a process for the production of a third class of boron-carbon compounds, namely high-molecular boron-carbon compounds, which is characterized in that boron-hydrogen compounds are reacted with carbon compounds which contain at least one carbon-carbon in the molecule -Triple bond or at least two olefinic double bonds or acetylenic and olefinic multiple bonds mixed. It has been found that unsaturated carbon compounds of the type mentioned, acetylene is mentioned as an example below, can be reacted with boron-hydrogen compounds even under mild conditions. The implementation proceeds particularly smoothly with substances that contain BH 3 groups, such as borazanes or boroxanes, which the latter z. B. arise in the implementation of boranates in ethers with boron halides or when introducing boron hydrogen in ether.
Verfahren ; ;Procedure ; ;
zur Herstellung hochmolekularer ^; ; Bor-Kohlenstoff-Verbindungen 7 ] '';; for the production of high molecular weight ^; ; Boron-carbon compounds 7 ] ";;
Anmelder:Applicant:
Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,,; Leverkusen-Bayerwerk ?;·.:«Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft ,,; Leverkusen-Bayerwerk?; · .: «
Dr. Friedrich Schubert, Dr. Konrad Lang . ;f
und Dr. Karl Nützel, Leverkusen, .,.:, r
sind als Erfinder genannt worden . ib; ·.)Dr. Friedrich Schubert, Dr. Konrad Lang. ; f
and Dr. Karl Usefulel, Leverkusen,.,. : , r
have been named as inventors. ib; ·.)
Leitet man beispielsweise'durch' eine Suspension, von Natriumboranat in Tetrahydrofuran, einen; kräftigen Strom von Acetylen und tropft unter kräftigem Rühren Börfluoriddiäthylätherat: zu, so bildet sich zunächst nachFor example, if one passes 'through' a suspension, of sodium boranate in tetrahydrofuran, one; vigorous stream of acetylene and drips under vigorous If borofluoride diethyl etherate: is stirred in, it is initially replicated
3 Na B H4 + 4 B F3 ■· O (C0 H5)., + ,4. C4H8.0. -* .. ·.3 Na BH 4 + 4 BF 3 ■ · O (C 0 H 5 )., +, 4. C 4 H 8 .0. - * .. ·.
-^ ,3 NaBF4 + 4 C4HgQ-BH3+:4 (C2H5)2Dr - ^, 3 NaBF 4 + 4 C 4 HgQ-BH 3 + : 4 (C 2 H 5 ) 2D r
C4H0OC 4 H 0 O
B H3, Teträmethylenböroxan, ' ein : lockeresBH 3 , Teträmethylenböroxan, ' a : loose
Addukt von Borwasserstoff an; Tetrahydrofuran./ An' dieses lagert sich Acetylen an, unter Bildung von- Bor1' trivinyl. Filtriert man nun die Reaktionsmisohung, so erhält man eine zunächst klare Lösung, die sich jedoch bald trübt und schließlich weiße Flocken abscheidet. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels hinterbleibt ein fester, wachs- oder gummiartiger Körper mit einem Borgehalt von 11,5 Gewichtsprozent. Das Reaktionsprodukt bildet sich also durch Polymerisation des intermediär entstandenen Bortrivinyls und besitzt die Zusammensetzung [B (C2Hj)3].,.. Dieser Körper stellt also gewissermaßen ein »hochpolymeres Bortriäthyl« dar, ist aber im Gegensatz zu diesem nicht selbstentzündlich, sondern wird an der Luft nur langsam unter Erwärmung oxydiert.Adduct of hydrogen boride to; Tetrahydrofuran./ Acetylene is added to this, with the formation of boron 1 'trivinyl. If the reaction mixture is then filtered, an initially clear solution is obtained, which, however, soon becomes cloudy and finally white flakes separate out. After the solvent has evaporated, a solid, wax-like or rubber-like body with a boron content of 11.5 percent by weight remains. The reaction product is thus formed by polymerizing the intermediate boron trivinyl and has the composition [B (C 2 Hj) 3 ] is only slowly oxidized when heated in air.
In einem Dreihalskolben wird durch eine Suspension von 3 Grammol Natriumboranat in 2 1 Tetrahydrofuran ein kräftiger Acetylenstrom geleitet. Nun tropft man unter kräftigem Rühren und unter Kühlung mit Eiswasser 4 Grammol Bortrifmoridätherat langsam zu. Die Innentemperatur soll 40° C nicht übersteigen. Nach Beendigung der Borfluoridätheratzugabe leitet man noch eine weitere halbe Stunde Acetylen ein, filtriert und destilliert nach ltägigemIn a three-necked flask is through a suspension of 3 gram mol of sodium boronate in 2 l of tetrahydrofuran a vigorous stream of acetylene passed. Now one drips with vigorous stirring and with cooling slowly add 4 grams of boron trifmoride ether with ice water. The internal temperature should not be 40 ° C exceed. After the addition of the boron fluoride ether is complete, another half an hour is passed Acetylene, filtered and distilled after a day
909 687/442909 687/442
Stehen das Lösungsmittel im Vakuum ab. Es hinterbleibt ein in quantitativer Umsetzung gebildeter weißer, fester, gummi- bis wachsartiger Körper mit einem Borgehalt von 11,5 Gewichtsprozent.Stand the solvent in a vacuum. It remains behind a white, solid, rubbery to waxy body formed in quantitative conversion a boron content of 11.5 percent by weight.
i>^6' \;· „ .J Beispiel 2i> ^ 6 '\; · ".J Example 2
„ iln^ipem Dreihalskolben mit Gaseinleitrohr, Tropftrichter, Rührwerk, Rückflußkühler setzt man in 2 1 Äther, oder besser .Tetrahydrofuran 3 Grammol Na- :triumboranat mit 4 Grammol Borfluoridätherat unter Bildung von Diboran um und leitet dieses mit Hilfe eines Inertgasstromes· durch den Rückflußkühler in einen zweiten Kolben, der mit Tetrahydrofuran gefüllt ist und in den gleichzeitig ein kräftiger Strom von Acetylen eingeleitet wird. Unter Erwärmung, die durch Außenkühlung gemildert wird, bildet sich sehr bald ein hochpolymeres Produkt, das nach Beendigung der Umsetzung durch Abdampfen des Tetrahydrofurans . rein gewonnen wird. Seine Zusammensetzung entspricht wiederum der Formel [B (C2Hg)3]_v. Die Ausbeute ist quantitativ.In a three-necked flask with gas inlet tube, dropping funnel, stirrer, reflux condenser, one puts in 2 liters of ether, or better. Tetrahydrofuran 3 gramol sodium: triumboranat with 4 gramol boron fluoride etherate with formation of diborane and passes this with the help of an inert gas stream through the reflux condenser into a second flask which is filled with tetrahydrofuran and into which a vigorous stream of acetylene is introduced at the same time. When heated, which is mitigated by external cooling, a high-polymer product is formed very soon, which after completion of the reaction by evaporation of the tetrahydrofuran. is won purely. Its composition again corresponds to the formula [B (C 2 H g ) 3 ] _ v . The yield is quantitative.
Wie im Beispiel 2 beschrieben, wird in einem Glaskolben Diboran erzeugt und mit Hilfe eines Inert- - gasstromes (Argon) in einen zweiten Kolben gedrückt, wo es in Tetrahydrofuran mit Acetylen zur Umsetzung gebracht wird. In Abwandlung der im Beispiel 2 beschriebenen Arbeitsweise dosiert man hierbei'jedoch das Diboran im Überschuß, so daß stets etwas Borwasserstoff aus dem Reaktionsgemisch entweicht. Die Umsetzung läuft wieder unter Erwärmung und Bildung einer unlöslichen, in Tetrahydrofuran quellbaren, hochmolekularen Verbindung ab. Man gewinnt diese durch Ausheizen des Tetrahydrofurans im siedenden Wasserbad unter 10 Torr in reiner Form. Die Analyse ergibt einen Borgehalt von 17 Gewichtsprozent. Es liegt also ein Mischpolymerisat von B(C2Hj)3 und B2 (C2HJ3 vor.As described in Example 2, diborane is produced in a glass flask and, with the aid of an inert gas stream (argon), is pressed into a second flask, where it is reacted with acetylene in tetrahydrofuran. In a modification of the procedure described in Example 2, the diborane is metered in in excess, so that some hydrogen boride always escapes from the reaction mixture. The reaction takes place again with heating and the formation of an insoluble, high molecular weight compound which can swell in tetrahydrofuran. This is obtained in pure form by heating the tetrahydrofuran in a boiling water bath under 10 Torr. The analysis shows a boron content of 17 percent by weight. There is therefore a copolymer of B (C 2 Hj) 3 and B 2 (C 2 HJ 3) .
In einen Dreihalskolben mit Rührer, Einleitrohr und absteigendem Kühler werden 115 g N-Triäthylborazan (C2Hg)3N-BH3 gegeben. Bei 110 bis 1150C wird Acetylen eingeleitet, das unter Temperaturerhöhung absorbiert wird. Zweckmäßig verdünnt man das Acetylen mit Stickstoff. Nach 2 Stunden wird die klare Flüssigkeit trübe und viskos. Triäthylamin und das restliche Borazan werden im Vakuum abdestilliert. Der Rückstand ist eine harte bis halbplastische 5' Masse, die sich an der Luft unter Erwärmen verflüssigt. Der Borgehalt ist 10,1 Gewichtsprozent. 115 g of N-triethylborazane (C 2 Hg) 3 N-BH 3 are placed in a three-necked flask equipped with a stirrer, inlet tube and descending condenser. At 110 to 115 ° C., acetylene is introduced, which is absorbed with an increase in temperature. The acetylene is expediently diluted with nitrogen. After 2 hours the clear liquid becomes cloudy and viscous. Triethylamine and the remaining borazane are distilled off in vacuo. The residue is a hard to semi-plastic 5 'mass that liquefies when heated in air. The boron content is 10.1 percent by weight.
In einem Dreihalskolben mit Rührer und Tropftrichter werden 35,5 g N-Triäthylborazan auf 115° C gehalten. Innerhalb von 1 Stunde werden 74,5 g Propargylchlorid eingetropft. Die Temperatur steigt leicht an. Das entstandene Triäthylamin wird abdestilliert. Es bleibt eine rötlichbraungefärbte durchscheinende plastische Masse zurück, die sich an der Luft unter Erwärmen verflüssigt. Der Borgehalt ist 3,4% Bor.In a three-necked flask with a stirrer and dropping funnel 35.5 g of N-triethylborazane are kept at 115.degree. 74.5 g of propargyl chloride are obtained within 1 hour dripped in. The temperature rises slightly. The resulting triethylamine is distilled off. A reddish-brown colored, translucent plastic mass remains, which attaches to the Air liquefies when heated. The boron content is 3.4% boron.
In einem Glasautoklav wird N-Triäthylborazan mit dem gleichen Volumteil Toluol verdünnt und 2 atü Acetylen aufgedrückt. Eine wesentliche Aufnahme erfolgt erst über 100° C. Toluol und gebildetes Triäthylamin werden nach dem Entspannen des Autoklavs abdestilliert. Es bleibt ein gelblichgefärbter Rückstand wie bei Beispiel 4 zurück.In a glass autoclave, N-triethylborazane is diluted with the same volume of toluene and 2 atmospheres Acetylene pressed on. Significant absorption only takes place above 100 ° C. Toluene and triethylamine formed are distilled off after releasing the pressure from the autoclave. It remains a yellowish color Residue as in Example 4 back.
In Tetrahydrofuran leitet man Diboran und Butadien im Volumverhältnis Diboran zu Butadien etwa 2 : 3 ein. Nach beendeter Umsetzung erhitzt man noch 1 bis 2 Stunden zum Rückflußsieden und destilliert dann das Lösungsmittel ab. Man erhält eine Mischung öliger und fester Produkte verschiedenen Molekulargewichtes. In tetrahydrofuran, diborane and butadiene are conducted in a volume ratio of diborane to butadiene, for example 2: 3 a. After the reaction has ended, the mixture is refluxed for a further 1 to 2 hours and distilled then the solvent off. A mixture of oily and solid products of various molecular weights is obtained.
Claims (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1223560B (en) * | 1961-12-04 | 1966-08-25 | United States Borax Chem | Process for the production of thermally stable polymeric organoboron compounds |
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DE1223560B (en) * | 1961-12-04 | 1966-08-25 | United States Borax Chem | Process for the production of thermally stable polymeric organoboron compounds |
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