DE1249530B - Verfahren zur Herstellung von Acyloxyalkylmercaptomethylsiloxanen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von AcyloxyalkylmercaptomethylsiloxanenInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
PATENTSCHRIFT
Int. CL:
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
C 08 g
Deutsche KL: 39 c-30
1 249 530
F40332JVd/39c
24. Juli 1963
7. September 1967
14. März 1968
F40332JVd/39c
24. Juli 1963
7. September 1967
14. März 1968
Auslegetag:
Ausgabetag:
Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein
Die Erfindung betrifft die Herstellung neuer carbofunktioneller Organopolysiloxanverbindungen, die
aus Siloxaneinheiten der allgemeinen Formel
RnSiO4-^
zusammengesetzt sind, worin « = 1,2 oder 3 und der Mittelwert aller η größer als 1 ist und worin mindestens
ein R in einer Siloxaneinheit der Formel RSi(CH3)O oder RSi(CH3)2Oi/2 ein Acyloxyalkylmercaptomethylrest
der Formel
-CH2-S-
oder
oder
— CH2 — S — CH2 -
CH2 — CH2 — O — R"
CH(OR"')-CH2-O —R"
ist und alle übrigen Substituenten R gegebenenfalls indifferent substituierte Alkyl- oder Arylreste, vorzugsweise
Methylreste allein oder Methyl- und Phenylreste sind. In den vorangehenden Formeln ist
R'" = H oder R" und R" ein Acylrest, der sich von einer ein- oder mehrbasischen, gegebenenfalls indifferent
substituierten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen
Carbonsäure einschließlich der Kohlensäure ableitet und der in bezug auf die übrigen Säurefunktionen
frei, chloriert oder mit einem ein- oder mehrwertigen aliphatischen Alkohol, einem Polyalkylenglykol,
einem Polyalkylenglykolmonoalkyläther oder einer Hydroxyalkylmercaptomethylsiloxaneinheit vorangehend
definierter Struktur verestert sein kann.
Das als Erfindung beanspruchte Verfahren zur Herstellung solcher Acyloxyalkylmercaptomethylsiloxane
ist dadurch gekennzeichnet, daß man
a) ein Hydroxyalkylmercaptomethylsiloxan, zusammengesetzt aus Siloxaneinheiten der allgemeinen
Formel
(n =1,2 oder 3; Mittelwert aller η größer als 1;
mindestens ein R' in einer Siloxaneinheit der Formel R'Si(CH3)O oder R'Si(CH3)2Oi/2 = Rest
der Formel
oder
CH2 — S — CH2 — CH2 — OH
— CH2-S- CH2 — CH(OH) — CH2 — OH
alle übrigen R' gegebenenfalls indifferent substituierte Alkyl- oder Arylreste) mit
Verfahren zur Herstellung
von Acyloxyalkylmercaptomethylsiloxanen
Patentiert für:
Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,
Leverkusen
Als Erfinder benannt:
Dr. Hans Niederprüm, Monheim;
Dr. Walter Simmler, Schlinghofen über Odenthal
b) einem Chlorid oder Anhydrid einer ein- oder mehrbasischen, gegebenenfalls indifferent substituierten,
gesättigten oder ungesättigten aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen
Carbonsäure und gegebenenfalls
c) einem ein- oder mehrwertigen aliphatischen Alkohol, einem Polyalkylenglykol oder einem
Polyalkylenglykolmonoalkyläther
bei Temperaturen zwischen —10 und 1500C in
Gegenwart einer tertiären Stickstoffbase und gegebenenfalls eines inerten Lösungsmittels umsetzt.
Die Reaktionskomponente a) der Formel
ist also ein ß-Hydroxyäthylmercaptomethylpolysiloxan
oder ein ß, y-Dihydroxypropylmercaptomethylpolysiloxan.
Soweit die Substituenten R' in diesen Polysiloxanen Kohlenwasserstoffreste sind, werden
vorzugsweise Methylreste allein oder Methyl- und Phenylreste gewählt. Derartige Polysiloxane erhält
man beispielsweise über eine Reaktion von brommethylsubstituierten Silanen oder Siloxanen mit
/S-Hydroxyäthylmercaptan oder 1-Thioglycerin, wie
in den deutschen Patentschriften 1 222 057 und 193 046 näher beschrieben ist.
Als Beispiele der Acylchloride und Säureanhydride seien genannt: Phosgen, Acetylchlorid, Monochloracetylchlorid,
Propionylchlorid, Isovalerylchlorid, Stearinsäurechlorid, Methacrylsäurechlorid, ölsäure-
. chlorid, Oxalylchlorid, Succinylchlorid, Benzoylchlorid, 4-Chlorbenzoylchlorid, 4-Methoxybenzoylchlorid,
3,5-Dinitrobenzoylchlorid, p-Toluylsäurechlorid,
4-Nitrophenylacetylchlorid, Phthalylchlorid,
Terephthalylchlorid, Anthrachinoncarbonsäure-(2)-
809 516/427
chlorid; Acetanhydrid, Methoxyessigsäureanhydrid, Propionsäureanhydrid, Bernsteinsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid,
Tetrapropylenbernsteinsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, 1,2,3,6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid,
Benzoesäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid,Tetrachlorphthalsäureanhydrid, Benzoltetracarbonsäure-(1,2,4,5)-anhydrid, Naphthalindicarbonsäure-(l,8)-anhydrid.
Die Mengenverhältnisse der Reaktionskomponenten kann man so bemessen, daß alle Hydroxylgruppen
und alle Acylreste umgesetzt werden, oder so, daß ein Teil der einen oder der anderen unverändert
im Endprodukt verbleibt. Dabei kann man inerte Lösungsmittel, insbesondere Benzol oder
Toluol zusätzlich und als tertiäre Stickstoffbase beispielsweise Pyridin oder Triäthylamin verwenden. Im
Fall hinreichend reagierender Säureanhydride kann der Zusatz einer Stickstoffbase auch unterbleiben.
Die erfindungsgemäß hergestellten neuen Carboxyalkylmercaptomethylsiloxane
sind als Verlaufmittel, insbesondere für Polyesterlacke, und als Schmiermittel, besonders als Additive für wasserlösliche
oder in Wasser emulgierbare Bohr- und Schneidöle zu verwenden.
In den folgenden Beispielen bedeutet Prozent durchweg Gewichtsprozent.
320 g eines Tris-(/3-hydroxyäthylmercaptomethyl)-polymethylsiloxans,
das mit 2,9% Hydroxylgehalt annähernd der Formel
/O-t Si(CHg)2 — O -^ Si(CHg)2 — CH2 — S — CH2 — CFI2 — OH
H3C — Si —· .0 -t Si(CHs)2 — O -fc Si(CH3)2 — CH2 — S — CH2 — CH2 — OH
^O -f Si(CHa)2 ~Oie Si(CHs)2 — CH2 — S — CH2 — CH2 — OH
entspricht, mischt man mit 300 cm3 wasserfreiem Toluol und 67 g Acetanhydrid und erhitzt das
Gemisch 5 Stunden lang zum Sieden unter Rückfluß. Dann verdampft man daraus das Lösungsmittel
durch Erhitzen bei 2 Torr bis auf 900C und filtriert den Rückstand. Als Filtrat resultiert ein klares, fast
farbloses öl, das 5% S und 5,3% CH3CO enthält.
Bei 2O0C beträgt seine
Viskosität 30,4 cP und
Viskosität 30,4 cP und
= 1,4293.
Dichte 1,025 g/cm3, seine sein Brechungsindex nf
315 g eines Tris-(/?-hydroxyäthylmercaptomethyl)-polymethylsiloxans,
das mit 2,7% Hydroxylgehalt annähernd der Formel
χ O -[-Si(CHs)2-OiB-Si(CHs)2-CH2-S-CH2-CH2-OH
H3C — Si — O -j- Si(CHs)2 — OiU-Si(CHs)2 — CH2 — S — CH2 — CH2 — OH
^O -E-Si(CH3)2 — OiH-Si(CHs)2 — CH2 — S — CH2 — CH2 — OH
entspricht, 0,5 Mol OH enthaltend, mischt man mit 300 cm3 wasserfreiem Benzol und 39,5 g (0,5 Mol)
Pyridin. Dazu gibt man bei Raumtemperatur unter Rühren tropfenweise eine Lösung von 39 g (0,5 Mol)
Acetylchlorid in 100 cm3 Benzol und setzt das Rühren 2 Stunden lang fort. Dann trennt man das
ausgefallene Pyridiniumchlorid durch Filtrieren ab, verdampft aus dem Filtrat das Lösungsmittel durch
Erhitzen bei 1 Torr bis auf 8O0C und filtriert den Rückstand von neuem. Man erhält als Filtrat ein
klares, farbloses öl, von dem das Infrarot- und das kernmagnetische Resonanzspektrum die gleichen sind
wie die des Produktes aus Beispiel 1. Bei 200C beträgt
seine Dichte 1,025 g/cm3, seine Viskosität 34,5 cP und sein Brechungsindex nl° = 1,4293.
B e i s ρ i e 1 3
207 g eines Tris-(,S,y-dihydroxy-n-propylmercaptomethyl)-polymethylsiloxans,
das mit 4,1% Hydroxylgehalt annähernd der Formel
— O is- Si(CHg)2 — CH2 — S — CH2- CH(OH) — CH2 — OH
H3C — Si — O -f- Si(CHs)2 — O -}r Si(CHs)2 — CH2 — S — CH2 — CH(OH) — CH2 — OH
^ — O is- Si(CH3)2 — CH2 — S — CH2 — CH(OH) — CH2 — OH
entspricht, 0,5 Mol OH enthaltend, mischt man mit 500 cm3 Benzol, 50 g Pyridin und 78 g (0,6 Mol)
Propionsäureanhydrid und erhitzt das Gemisch 2 Stunden lang zum Sieden unter Rückfluß. Dann
verdampft man daraus das Lösungsmittel durch Erhitzen bei 1 Torr bis auf 8O0C und filtriert den Rückstand.
Als Filtrat erhält man ein gelbliches öl der Verseifungszahl 124, das 3,5% Schwefel enthält. Bei
CH3
HO — CH2 — CH2 — S — CH2 — Si — O
CH3
200C beträgt seine Dichte 1,035 g/cm3, seine Viskosität
76,6 cP und sein Brechungsindex nf = 1,4283.
494 g eines a^-Bis-(/S'-hydroxyäthylmercaptomethyl)-polydimethylsiloxans,
das mit 2,8% Hydroxylgehalt annähernd der Formel
CH3
Si-O
CH3 CH3
- Si — CH2 — S — CH2 — CH2 — OH
12 CH3
12 CH3
entspricht, 0,814 Mol OH enthaltend, mischt man mit 500 cm3 wasserfreiem Benzol und 77 g (0,976 Mol)
Pyridin (20% Überschuß). Das Gemisch bringt man mit einer Lösung von 52 g (0,407 Mol) Oxalylchlorid
in 200 cm3 Benzol analog der im Beispiel 2 beschriebenen Weise zur Reaktion und verfährt des
weiteren, wie dort angegeben. Man erhält ein viskoses öl der Verseifungszahl 86, das 4,8% Schwefel enthält.
Bei 2O0C beträgt seine Dichte 1,035 g/cm3,
seine Viskosität 1767 cP und sein Brechungsindex „f = 1,4343.
243 g des gleichen Polysiloxans, wie im Beispiel 4 verwendet, 0,4 Mol OH enthaltend, mischt man mit
300 cm3 Toluol und 48 g (0,48 Mol) Bernsteinsäureanhydrid und erhitzt das Gemisch 5 Stunden lang
zum Sieden unter Rückfluß. Dann verdampft man daraus das Lösungsmittel durch Erhitzen bei 20 Torr
bis auf 1000C und filtriert den Rückstand. Als Filtrat
erhält man ein viskoses öl der Verseifungszahl 149 und der Säurezahl 78, das 4,7% Schwefel enthält.
Bei 200C beträgt seine Dichte 1,055 g/cm3, seine
Viskosität 206 cP und sein Brechungsindex nl° = 1,4365.
405 g eines a,w-Bis-(/j'-hydroxyäthylmercaptomethyl)-polydimethylsiloxans,
das mit 2,1% Hydroxylgehalt annähernd der Formel
CH3
HO — CH2 — CH2 — S — CH2 — Si — O
CH3
CH3
Si-O
CH3 CH3
- Si — CH2
is CH3
is CH3
S — CH2 — CH2 — OH
entspricht, 0,5 Mol OH enthaltend, mischt man mit 400 cm3 Benzol und 39 g Pyridin. Das Gemisch
bringt man mit einer Lösung von 31 g (0,2 Mol) Succinylchlorid in 100 cm3 Benzol analog der im
Beispiel 2 beschriebenen Weise zur Reaktion und verfährt des weiteren, wie dort angegeben. Es resultiert
ein viskoses öl der Verseifungszahl 60, das 4% Schwefel und weniger als 0,1% Hydroxylgruppen
enthält. Bei 200C beträgt seine Dichte 1,025 g/cm3,
seine Viskosität 582 cP und sein Brechungsindex n2a° = 1,4285.
B e i s ρ i e 1 7
315 g des gleichen Polysiloxans, wie im Beispiel 2 verwendet, 0,5 Mol OH enthaltend, mischt man mit
300 cm3 Benzol und 39 g Pyridin. Das Gemisch bringt man mit einer Lösung von 52 g (0,5 Mol)
Methacrylsäurechlorid in 100 cm3 Benzol analog der im Beispiel 2 beschriebenen Weise zur Reaktion und
verfährt des weiteren, wie dort angegeben. Man erhält ein klares öl der Verseifungszahl 81, das 4,8%
Schwefel enthält. Bei 200C beträgt seine Dichte 1,02 g/cm3, seine Viskosität 45 cP und sein Brechungsindex
nl° = 1,4368.
243 g des gleichen Polysiloxans, wie im Beispiel 4 verwendet, 0,4 Mol OH enthaltend, mischt man mit
300 cm3 Toluol und 47 g (0,48 Mol) Maleinsäureanhydrid und verfährt des weiteren analog dem Beispiel
1. Es resultiert ein viskoses öl der Säurezahl 58, das 4,9% Schwefel enthält. Bei 200C beträgt seine
Dichte 1,05 g/cm3, seine Viskosität 476 cP und sein Brechungsindex nf = 1,4391.
bringt man mit einer Lösung von 70 g (0,5 Mol) Benzoylchlorid in 100 cm3 Benzol analog der im
Beispiel 2 beschriebenen Weise zur Reaktion und verfährt des weiteren, wie dort angegeben. Man erhält
ein klares öl der Verseifungszahl 82, das 4,7% Schwefel enthält. Bei 200C beträgt seine Dichte
1,045 g/cm3, seine Viskosität 63,7 cP und sein Brechungsindex «|° = 1,4530.
252 g des gleichen Polysiloxans, wie im Beispiel 2 verwendet, 0,4 Mol OH enthaltend, mischt man mit
400 cm3 Toluol und 60 g (0,4 Mol) Phthalsäureanhydrid und verfährt des weiteren analog dem Beispiel 1. Das Produkt ist ein zähes öl der Verseifungszahl
149 und der Säurezahl 65 (Hydroxylzahl = 0), das 4,5% Schwefel enthält. Bei 2O0C beträgt seine
Dichte 1,075 g/cm3, seine Viskosität 542 cP und sein Brechungsindex η ί° = 1,4575.
405 g des gleichen Polysiloxans, wie im Beispiel 6 verwendet, 0,5 Mol OH enthaltend, mischt man mit
400 cm3 Benzol und 39 g Pyridin. Das Gemisch bringt man mit einer Lösung von 41 g (0,2 Mol)
Terephthalylchlorid in lOO cm3 Benzol analog der im Beispiel 2 beschriebenen Weise zur Reaktion und
verfährt des weiteren, wie dort angegeben. Es resultiert ein viskoses öl der Verseifungszahl 55, das
3,6% Schwefel und 0,2% endständige Hydroxylgruppen enthält. Bei 200C beträgt seine Dichte
1,02 g/cm3, seine Viskosität 870 cP und sein Brechungsindex nf = 1,4372.
315 g des gleichen Polysiloxans, wie im Beispiel 2 60 370 g eines Tris-(/?-hydroxyäthylmercaptomethyl)-verwendet,
0,5 Mol OH enthaltend, mischt man mit polymethylsiloxans, das mit 2,3% Hydroxylgehalt
300 cm3 Benzol und 39 g Pyridin. Das Gemisch annähernd der Formel
/ O -£- Si(CHg)2 — O i?r Si(CHs)2 — CH2 — S — CH2 — CH2 — OH
H3C — Si — O-E- Si(CHs)2 — Oi?- Si(CHs)2 — CH2 — S — CH2 — CH2 — OH
. ^ O -f Si(CHs)2 — O ig- Si(CHs)2 — CH2 — S — CH2 — CH2 — OH
entspricht, 0,5 Mol OH enthaltend, mischt man mit 1400 cm3 Benzol, 95 g (1,2 Mol) Pyridin und 773 g
eines wasserfreien, 1,1% Hydroxylgruppen, insgesamt also ebenfalls 0,5 Mol OH enthaltenden Polyalkylenglykolmono-n-butyläthers,
dessen Alkylenoxydkette zu gleichen Gewichtsteilen aus Äthylenoxyd und Propylenoxyd gebildet ist. Das Gemisch bringt man
mit einer Lösung von 70 g (0,55 Mol) Oxalylchlorid in 300 cm3 Benzol analog der im Beispiel 2 beschriebenen
Weise zur Reaktion und verfährt des weiteren, wie dort angegeben. Man erhält ein viskoses öl der
Verseifungszahl 52, das 8,7% Si und 1,5% S enthält. Bei 200C beträgt seine 'Dichte 1,06 g/cm3, seine
Viskosität 2500 cP und sein Brechungsindex η™
= 1,4515.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Acyloxyalkylmercaptomethylsiloxanen, dadurch gekennzeichnet, daß mana) ein Hydroxyalkylmercaptomethylsiloxan, zusammengesetzt aus Siloxaneinheiten der allgemeinen Formel(n = 1, 2 oder.3; Mittelwert aller η größer als 1; mindestens ein R' in einer Siloxaneinheit der Formel R'Si(CHs)O oder R'Si(CH3)2Oi/2 = Rest der FormelCH2 — S — CH2 — CH2 — OHoder- CH2 — S — CH2—CH(OH) — CH2—OHalle übrigen R' gegebenenfalls indifferent substituierte Alkyl- oder Arylreste) mitb) einem Chlorid oder Anhydrid einer ein- oder mehrbasischen, gegebenenfalls indifferent substituierten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Carbonsäure und gegebenenfallsc) einem ein- oder mehrwertigen aliphatischen Alkohol, einem Polyalkylenglykol oder einem Polyalkylenglykolmonoalkylätherbei Temperaturen zwischen —10 und 150° C in Gegenwart einer tertiären StickstofTbase und gegebenenfalls eines inerten Lösungsmittels umsetzt.709 640/555 8. 67
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