DE2439088B2 - Verfahren zur herstellung von aminoaromatisch substituierten silanen und den entsprechenden polymeren - Google Patents
Verfahren zur herstellung von aminoaromatisch substituierten silanen und den entsprechenden polymerenInfo
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Description
oder bestehend aus Monomereinheiten der Formel
NH2 ?°·5
O —(CH2Jn-Si-00.5
Oo.5
wobei «, Y und Y', mit Ausnahme der Bedeutung Alkoxygruppe, wie oben definiert sind, dadurch
gekennzeichnet, daß man eine nitrophenylsubstituierte Siliciumverbindung der Formel
NO3
-(CH2Jn-Si-X
Y'
Y'
in der n, X, Y und Y' die gleiche Bedeutung wie oben haben, in einem Lösungsmittel in Gegenwart eines
Katalysators bei einer Temperatur unterhalb 30"C in an sich bekannter Weise hydriert und die Reaktionsprodukte
isoliert.
Gegenstand der Erfindung ist das im vorstehenden Patentanspruch näher bezeichnete Verfahren zur Herstellung
von aminoaromatischsubstituierten Silanen. Aminoaromatischsubstituierte Silane sind wenig
bekannte Verbindungen, weil die zu ihrer Herstellung benötigten Nitroverbindungen allgemein nach den
üblichen Nitrierverfahren erhalten werden, die jedoch in diesem Falle zu isomeren Gemischen führen, die sich
schwer auftrennen lassen.
Das aus der US-PS 30 07 957 bekannte Verfahren zum Reduzieren von Nitroarylkohlenwasserstoffsilanen
muß unter streng wasserfreien Bedingungen durchgeführt werden, wenn man zu den dort angestrebten
Aminoarylsiianen gelangen will; selbst ganz geringe Mengen Wasser oder Feuchtigkeit vermindern
die Ausbeute an angestrebter Verbindung ganz erheblich.
Da bei der Reduktion der Nitrogruppe zur Aminogruppe als Nebenprodukt Wasser entsteht, muß bei
dieser bekannten Hydrierungsreaktion ein Wasser-Adsorbens, beispielsweise ein Molekularsieb Natriumzeolith
A, zugegeben und in einer weiteren Verfahrensstufe wieder abgetrennt werden. Hierdurch können
Verunreinigungen in das Reaktionsgemisch und damit auch in die entstehenden Endprodukte eingeschleppt
werden. Außerdem werden, bezogen auf das Reaktionsgemisch, erhebliche Mengen an Molekularsieb
benötigt und das Verfahren hierdurch entsprechend verteuert. Dennoch beträgt gemäß Beispiel I dieser
US-PS die Ausbeute lediglich 38% Gemisch aus isomeren Aminophenylsilanen. Wird wie in Beispiel Il
ohne Wasser-Adsorbens gearbeitet, sinkt die Ausbeute an monomeren Aminophenylverbindungen auf
ein Minimum; angegeben werden lediglich 2,5% Ausbeute für das Gemisch der isomeren Verbindungen,
das dann seinerseits wiederum noch aufgetrennt werden muß.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, aminoaromatischsubstituierte
Silane sowie deren Polymeren im reinen Zustand zu erhalten. Die Aufgabe wird dadurch
gelöst, daß bestimmte Ausgangsverbindungen bei Temperaturen unter 30"C hydriert werden.
Es war überraschend, daß dabei in einer einzigen Verfahrensstufc, durch an sich bekannte Hydrierung
und ohne spezielle Vorsichtsmaßnahmen, reine Aminoarylsilan-Verbindungen in guten, technisch außerordentlich
brauchbaren Ausbeuten erhalten werden können. Dieser Effekt ist nicht darauf zurückzuführen,
daß von den reinen entsprechenden Nitroverbindungen ausgegangen wird, sondern beruht darauf, daß die
erfindungsgemäß hergestellten Aminosilane der US- PS 30 07 957 gegenüber in überraschender Weise hydrolyseunempfindlich
sind.
Die erfindungsgemäß erhaltenen aminoaromatischsubstituierten Silane entsprechen der Formel
Ο -(CH2).-Si-X
\
Y'
\
Y'
ki der η eine ganze Zahl von 2 bis 4 ist, X Tür eine lineare
oder verzweigte Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen steht, Y und Y' jeweils eine Methyl-,
Äthyl- oder Phenylgruppe oder eine lineare oder verzweigte Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen
bedeuten.
Die durch verzweigte Alkoxygruppen oder Alkoxygruppen
mit kleiner Kohlenstoffzahl substituierten Süane sind destillierbare Flüssigkeiten. Die durch
langkettige lineare Alkoxygruppen substituierten Silane können feste Substanzen sein.
Die Polymerem dieser Silane sind Produkte, deren Struktur sich je nach der Anzahl der hydrolysierbaren
Substituenten des Siliciumatoms im Silan ändert.
1st lediglich X ein hydrolisierbarer Substituent, so ist das entsprechende Polymer ein Dimeres der Formel
NH,
Y Y
ζ^- O - (CH2). — Si — O - Si - (CH2). -
γ- γ,
·<ϊ
NH,
das als schwer destillierbare Flüssigkeit anfällt.
Sind X und Y hydrolisierbare Substituenten, so besteht das entsprechende lineare Polymer aus einer
Kette, deren Monomereinheiten der Formel
entsprechen; dieses Polymer ist eine nicht destillierbare
Flüssigkeit oder ein fester Körper; sind X, Y und Y' hydrolisierbare Substituenten, so entsteht ein vernetztes
Polymer, das sich zusammensetzt aus Monomereinheiten der Formel
NH,
O0.5
> —(CH2).-Si —Ob.,
in Form einer nicht destillierbaren Flüssigkeit bzw. festen Substanz. In allen diesen Formeln haben η, Υ
und Y' die eingangs gegebene Bedeutung, ausgenommen Alkoxygruppe.
Die siliciumhaltigen Derivate von Nitrophenolen sind Substanzen der allgemeinen Formel
NO2 // Y
/"X-O-(CH2L.-Si —X
Y'
in der n. X. Y und Y' die gleiche Bedeutung wie oben
besitzen. Derartige Verbindungen werden beispielsweise in einer älteren Anmeldung DT-OS 24 18 387
25 benchiieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt allgemein zu einem Gemisch aus aminoaromatischsubstituiertem
Silan und entsprechendem Polymeren. Die Reaktion kann aber in die eine oder in die andere Richtung gesteuert
werden. Je nachdem, ob das Monomer oder das Polymer angestrebt wird, wird eine mehr oder
weniger hydrolysierbare Verbindung eingesetzt. Die am wenigsten hydrolisierbaren Verbindungen sind
diejenigen, deren Siliciumatom eine, zwei oder drei Alkoxygruppen mit Verzeigung, beispielsweise einer
Äthylgruppe in 2-Stellung trägt; dies gibt der Verbindung
eine große Hydrolysebeständigkeit. Wird das aminoaromatischsubstituierte Silan in größerer Menge
angestrebt, so wird daher vorteilhafterweise von einem nitrophenolsubstituierten Silan ausgegangen, dessen
Alkoxygruppe beispielsweise die 2-Äthylbutoxy- oder die 2-Äthylhexoxygruppe ist.
Das eingesetzte Lösungsmittel soll mit Wasser nicht mischbar sein und sowohl die Ausgangsprodukte
als auch die angestrebten Endprodukte lösen. Es werden insbesondere aromatische Lösungsmittel
wie Benzol, Toluol, Xylol verwendet. Die Lösungsmiltelmengc beträgt das ein- bis zweifache der eingesetzten
nitrophenolsubstituierten Siliciumverbindung.
Der Katalysator ist ein üblicher Katalysator für Hydrierungsreaktionen und besteht aus Palladium
oder Platin auf einem Träger wie Kieselerde mit großer Oberfläche oder Kohlenstoff, wobei die katalytische
Komponente 5 Gew.-% ausmacht. Der Hydrierungskatalysator oder -kontakt wird in solcher
Menge eingesetzt, daß die Summe aus Träger 4- Katalysator 3 bis IO Gew.-% des nitrophenolsubstituierten
Silans ausmacht.
Wasserstoff wird in das Reaktionsmedium unter einem Druck von 2 bis 5 bar eingeführt, kontinuier'ich
oder in aufeinanderfolgenden Anteilen. Die Wasscrstoffcinspeisung
wird so lange fortgesetzt, bis kein Wasserstoff mehr absorbiert wird.
Die Rcaktionstempcratur liegt unterhalb 30 C und soll so tief wie möglich gewählt werden, um die Hydrolyse
zu vermeiden, wenn das aminosubstituierte Silan angestrebt wird; allgemein liegt sie bei etwa Raumtemperatur.
Wird hingegen ein Polymer angestrebt, so
wird die Reaktionstemperatur in dem Bereich nahe 30'C gewählt.
Nach beendeter Reaktion wird das Lösungsmittel verdampft, und die Reaktionsprodukte werden aufgetrennt.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Herstellung der Copolymeren der aminoaromatischsubstituierten Silane
mit üblichen Silanen, deren Siliciumatom mit einer, zwei oder drei Alkoxygruppen mil I bis 2 Kohlenstoffatomen,
kombiniert mit Methyl-. Äthyl- oder Phenylgruppen substituiert ist.
Diese Copolymeren werden entweder durch Hydrolyse der beiden Silane nach bekannten Verfahren oder
durch Zugabe des üblichen Silans zu dem Reaktionsmedium, in welchem die Hydrierung abläuft, erhalten.
Diese Copolymeren sind etwar weniger reaktionsfreudig
als die Homopolymer«!; dies ist bei bestimmten Anwendungen von gewissem Vorteil.
Alle aminoaromadschsubstituierten Silane sowie die Polymeren und Copolymeren der Silane mit 2 oder
3 hydroiisierbaren Gruppen eignen sich vor allem zur Herstellung von gepfropften Kieselsäuren und Tonerden
bzw. Aluminiumoxidhydraten nach bekannten Verfahren. Diese gepfropften Produkte werden zum
Fixieren von Enzymen und unterschiedlichen Katalysatoren verwendet.
Die Polymeren und Copolymeren der obenerwähnten Silane mit einer hydroiisierbaren Gruppe finden
Anwendung in der Farbstoffchemie und bti der Synthese von Polymeren.
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung:
In einem Autoklav wurden 269 g Verbindung der Formel
NO2
CH3
CH,
gelöst in 270 g Benzol vorgelegt sowie 13 g Palladium
auf Kohle (5% Pd). Das Gemisch wurde bei Raumtemperatur gerührt; dann wurde unter einem Druck
von 4 bar ein Anteil Wasserstoff aufgepreßt, der schnell absorbiert wurde. Anschließend wurde weiter
Wasserstoff aufgepreßt, bis keine Absorption mehr stattfand. Dann wurde das Benzol verjagt. Erhalten
wurden 210 g nicht destillierbares Produkt der Formel
CH3 CH3
NH2-\~\- O — (CH2)3 — Si — O — Si — (CH2)., — O
CH3 CH,
NH,
die Struktur wurde durch KMR-Spektrum bestätigt. Monomereinheiten der allgemeinen Formel
Beispiel 2
Beispiel 1 wurde wiederholt mit 285 g Verbindung der Formel
40
NO,
CH3
O —(CH2)3 —Si —OCH,
OCH,
OCH,
45
gelöst in 300 g Benzol.
Nach beendeter Hydrierung wurde das Benzol verjagt und das Produkt destilliert. Erhalten wurden 25 g
einer Flüssigkeit mit Siedepunkt 142 C/0,1 mm Hg
i k
handelte.
g g
und mit durch KMR-Spektrum bestätigter Struktur 55 Verbindung der Formel
der Formel
Es wurde wie im Beispiel 1 gearbeitet mit 307 g
O — (CH2)., — Si — (OCH,),
NH,
Si — OCH,
OCH3
OCH3
gelöst in 350 g Benzol.
Erhalten wurden 150 ρ Substanz der Formel
<-s NH2 -<
> - O (CH2)., - Si - IOCH,),
sowie 21Og einer nicht destillierbaren viskosen Flüssigkeit.
Ix-i der die K MR-Spcktmgraphie ergab, daß es
siel) mn ein Polymer aufgebaut aus einer Kette aus in Form einer Flüssigkeit mit Siedepunkt 1S7 C/
I mm Hg sowie 130 g nicht dcstillierbarcs braunes viskoses Produkt der Formel
NH,
O„.5
O0.5
Es wurden 145 g der entsprechenden flüssigen Aminoverbindung der Formel
NH2
O - (CH2), — Si - (OCH3J3
erhalten, die bei 140°C/0,2 mm Hg überging, sowie
140 g nicht destillierbares viskoses Produkt der Formel
Die lineare Verbindung wurde zum Pfropfen von Kieselsäure verwendet.
Eine Kieselsäure mit spezifischer Oberfläche 52 m2/g,
Porenvolumen 1 ml/g, Korngrößenverteilung 100 bis 200 μτη wurde 4 h bei 150 C getrocknet. KX) g dieser is
getrockneten Kieselsäure wurden zu 200 ml einer 5%igen Lösung der linearen Verbindung in Hexan
gegeben. Das Ganze wurde zum Sieden erhitzt und 4 h am Sieden gehalten. Darauf wurde der Festkörper
abdekantiert, mit Aceton gewaschen und getrocknet.
Die gepfropfte Kieselsäure enthielt 2,35% Kohlenstoff. 0,25% Stickstoff und besaß eine Austauschkapazität
von 0.3 mÄqu/g.
B e i s ρ i e 1 4
Es wurde wie im Beispiel 1 gearbeitet mit 307 g Verbindung der Formel
NH,
NO,
0-(CH2),-Si-(OCH3I3
gelöst in 350 g Toluol.
O0.5
.-Si-O0.,
O0-5
Das destillierte Produkt wurde wie folgt gepfropft: In einem Kolben wurden 345 ml Schwefelsäurelösung,
enthaltend 120 g/l, vorgelegt und unter Rühren mit einer Natriumsilicatlösung, enthaltend 220 g/l, SiO2
bis zum pH-Wert 3,5 versetzt; darauf wurden 20 g destilliertes Produkt zugegeben und erneut Natriumsilicatlösung
bis zum pH-Wert 3,8.
Das erhaltene Sol wurde in einen Keller-Kolben ausgegossen, der 101 Trichloräthylen sowie einige
Tropfen Alkvlsulfonat enthielt. Nach 15 min langem
Rühren bildeten sich Kugeln an der Kolbenwand. Darauf wurde 1 1 Ammoniakwasser mit pH-Wert 9
zugegeben, nach einigen Minuten durch einen Büchner-Filter filtriert und der Rückstand dann 3 h im Ofen
bei 1200C getrocknet.
Erhalten wurden Mikrokugeln mit Durchmesser < 250 μπι. Die gepfropfte Kieselsäure enthielt 7,70%
Kohlenstoff und 0.95% Stickstoff.
Beispiel
Beispiel 1 wurde wiederholt mit 340 g Verbindung der Formel
CH3
O — (CH2)3 — Si — O — CH2 — CH — CH2 — CH3
O — (CH2)3 — Si — O — CH2 — CH — CH2 — CH3
CH3
CH,
(Kp. = 180 C/0.5 mm Hg), gelöst in 500 g Benzol. Nach Zugabe von 17 g des gleichen Katalysators wurde
Wasserstoff aufgepreßt bis zu einem Druck von 5 bar.
Durch Destillation wurden 240 g flüssige Verbindung der Formel
NH2
cn
—Si —O —CH2-CH-CH2-CH3
CH,
erhalten, deren Struktur durch das KMR- und IR-Spektrum bestätigt wurde, Kp. = 160' C/0,5 mm Hg.
Nach der Destillation verblieb ein Rest von 40 g nicht destillierbarer Flüssigkeit, deren Struktur mittels
KMR- und IR-Spektrum bestimmt wurde und sich als identisch mit derjenigen des Produktes aus Bei-
C2H5
spiel I erwies.
Der Vergleich mit Beispiel 1 zeigt, daß die Anwesenheit
einer Äthylbutoxy-Gruppe anstelle einer Methoxygruppe in der Ausgangsverbindung die Reaktion
in Richtung auf das Monomer .orientiert und die Hydrolyse vermieden wird.
Claims (1)
1 2
Patentanspruch:
Verfahren zur Herstellung von aminoaromatischsubstituierten Silanen der allgemeinen Formel
Verfahren zur Herstellung von aminoaromatischsubstituierten Silanen der allgemeinen Formel
NH2 /Y
Y'
in der η eine ganze Zahl von 2 bis 4 ist, X für eine lineare oder verzweigte Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen
steht, Y und Y'jeweils eine Methyl-, Äthyl- oder Pheny!gruppe oder eine lineare oder verzweigte
Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeuten, und ihren entsprechenden Polymeren der Formel
NH,
NH,
0-(CHj)n-Si-O-Si-(CH2In-O
Y' Y'
oder bestehend aus einer Kette aus Monomereinheiten der Formel
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7329950A FR2245663A1 (en) | 1973-08-17 | 1973-08-17 | Aminophenoxy alkyl silanes and dimers, polymers - by catalytic hydrogenation of corresponding nitrophenols |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2439088A1 DE2439088A1 (de) | 1975-03-20 |
| DE2439088B2 true DE2439088B2 (de) | 1976-10-28 |
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ID=9124055
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|---|---|---|---|
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| BE (1) | BE818808A (de) |
| DE (1) | DE2439088B2 (de) |
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| FR (1) | FR2245663A1 (de) |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2915072A1 (de) * | 1978-04-26 | 1979-11-08 | M & T Chemicals Inc | Phenoxyalkyl-, thiophenoxyalkyl- und pyridyloxyalkylsilane und verfahren zu ihrer herstellung |
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- 1974-08-15 JP JP49093805A patent/JPS5049260A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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