DE4301800A1 - Substd. zircon-aza-alkene(s) obtd. from butadiene-zirconocene and nitrile(s) - Google Patents
Substd. zircon-aza-alkene(s) obtd. from butadiene-zirconocene and nitrile(s)Info
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft substituierte Zirkona-aza-al kene, die durch Umsetzen von Butadienzirkonocen mit Nitrilen der allgemeinen FormelThe present invention relates to substituted zirconia-aza-al kene by reacting butadiene zirconocene with nitriles of the general formula
wobei R1 ein C4- bis C20-heterocyclisches System oder eine C2- bis C10-Alkenyl- oder eine C2- bis C10-Alkinylgruppe bedeutet und R2 einen C2- bis C20-Alkenyl oder Cycloalkenylrest darstellt, wobei diese Systeme, Gruppen oder Reste jeweils mit C1- bis C10-Alkyl gruppen, C1- bis C10-Alkoxygruppen, Phenyl, NO2, Cl, Br, F, oder CF3 substituiert sein können, erhalten werden können.wherein R 1 is a C 4 to C 20 heterocyclic system or a C 2 to C 10 alkenyl or a C 2 to C 10 alkynyl group and R 2 is a C 2 to C 20 alkenyl or cycloalkenyl radical , where these systems, groups or radicals can each be substituted with C 1 - to C 10 -alkyl groups, C 1 - to C 10 -alkoxy groups, phenyl, NO 2 , Cl, Br, F or CF 3 .
Weiterhin betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung der artiger substituierter Zirkona-aza-alkene sowie deren Verwendung zur Herstellung von aminogruppen-haltigen Polymerisaten.The invention further relates to processes for producing the like substituted zirkona aza alkenes and their use for the preparation of polymers containing amino groups.
Polymere mit perkonjugierten Doppelbindungen, beispielsweise solche auf der Basis von Pyrrol oder Thiophen, sind oftmals nur äußerst schwer löslich und lassen sich daher z. B. einerseits nur mit aufwendigen Methoden reinigen und analysieren und anderer seits nicht mit einfachen Techniken wie dem Langmuir-Blogett-Ver fahren zu dünnen Filmen formen. Um aber die guten elektrischen und optoelektrischen Effekte derartiger Polymerer nutzen zu können, ist es notwendig, daß sie sich gut reinigen, analysieren und verarbeiten lassen.Polymers with perconjugated double bonds, for example those based on pyrrole or thiophene are often only extremely difficult to dissolve and can therefore z. B. on the one hand only clean and analyze with complex methods and others not with simple techniques like the Langmuir Blogett-Ver drive to form thin films. But about the good electrical ones and optoelectric effects of such polymers , it is necessary that they clean themselves well, analyze them and have it processed.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, sowohl niedrig molekulare als auch höhermolekulare lösliche Polymerisate mit perkonjugierten Doppelbindungen herzustellen. The object of the present invention was therefore both low molecular as well as higher molecular weight soluble polymers to produce perconjugated double bonds.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die eingangs defi nierten substituierten Zirkona-aza-alkene. Weiterhin wurden Ver fahren zur Herstellung derartiger substituierter Zirkona-aza- alkene, deren Verwendung zur Herstellung von aminogruppenhaltigen Polymerisaten sowie die hierbei erhältlichen aminogruppen haltigen Polymerisate.The object is achieved by the defi at the beginning substituted zircona aza alkenes. Furthermore, Ver drive for the production of such substituted zirconia aza alkenes, their use for the production of amino groups Polymers and the amino groups available here containing polymers.
Das zur Herstellung der erfindungsgemäßen substituierten Zirkona- aza-alkene eingesetzte Butadienzirkonocen kann in zwei Formen vorliegen, als cis-Butadienzirkonocen und als trans-Butadien zirkonocen. Ebenfalls eingesetzt werden kann ein Gemisch dieser beiden Formen, wie es üblicherweise bei der Herstellung von Butadienzirkonocen anfällt.The for the preparation of the substituted zirconia according to the invention aza-alkenes butadiene zirconocene can be used in two forms are present as cis-butadiene zirconocene and as trans-butadiene zirconocene. A mixture of these can also be used both forms, as is customary in the manufacture of Butadiene zirconocene occurs.
Die Herstellung von Butadienzirkonocen kann durch Umsetzung von Zirkonocendichlorid mit (2-Buten-1,4-diyl)magnesium-bis(tetra hydrofuran), auch Butadien-Magnesium genannt, erfolgen. Zirkono cendichlorid wird üblicherweise durch Umsetzung von Zirkonium tetrachlorid mit Cyclopentadienyl-Natrium hergestellt, Butadien- Magnesium durch Umsetzung von Tetrahydrofuran mit Butadien und Magnesiumspänen. Diese Synthesen sind dem Fachmann an sich be kannt, so daß sich nähere Ausführungen hierzu erübrigen.The production of butadiene zirconocene can be carried out by reacting Zirconocene dichloride with (2-butene-1,4-diyl) magnesium bis (tetra hydrofuran), also called butadiene magnesium. Zircono Cendichloride is usually made by reacting zirconium tetrachloride made with cyclopentadienyl sodium, butadiene Magnesium by reacting tetrahydrofuran with butadiene and Magnesium shavings. These syntheses are known to those skilled in the art knows, so that further explanations are unnecessary.
Als Nitrile kommen Verbindungen der allgemeinen Formel R1-CN (I) oder Dinitrile der allgemeinen Formel NC-R1-CN (II) in Betracht. Dabei können die Reste R1 ein C4- bis C20-heterocyclisches System bedeuten. Diese heterocyclischen Nitrile (I) oder Dinitrile (II) können ein- oder mehrkernig sein. Zu den Verbindungen (I) oder (II) zählen substituierte oder unsubstituierte Pyrrolnitrile, substituierte oder unsubstituierte Thiophennitrile aber auch sub stituierte oder unsubstituierte Furannitrile. Bevorzugt werden unsubstituierte Pyrrolnitrile oder Thiophennitrile eingesetzt. Besonders bevorzugt werden darunter diejenigen, in denen die zum Heteroatom α-ständigen Kohlenstoffatome eine Nitrilgruppe tragen. Ganz besonders bevorzugt werden als Verbindungen (I) bzw. (II) die folgenden Nitrile verwendet: Suitable nitriles are compounds of the general formula R 1 -CN (I) or dinitriles of the general formula NC-R 1 -CN (II). The radicals R 1 can mean a C 4 to C 20 heterocyclic system. These heterocyclic nitriles (I) or dinitriles (II) can be mononuclear or polynuclear. The compounds (I) or (II) include substituted or unsubstituted pyrrole nitriles, substituted or unsubstituted thiophenitriles but also substituted or unsubstituted furanitriles. Unsubstituted pyrrole nitriles or thiophene nitriles are preferably used. Among these, particular preference is given to those in which the carbon atoms in the α-position to the heteroatom carry a nitrile group. The following nitriles are very particularly preferably used as compounds (I) and (II):
Neben heterocyclischen Nitrilen werden unter den Verbindungen (I) und (II) auch Alkinylnitrile verstanden, d. h. R1 steht in diesen Fällen für einen C2- bis C20-Alkinylrest. Als Beispiel sei Acetyl nitril genannt. Bevorzugt wird Propargylnitril verwendet. Die Alkinylnitrile können ebenso wie die heterocyclischen Nitrile weitere Substituenten haben. Der Rest R1 kann auch für einen C2- bis C10-Alkenylrest stehen. Darunter werden die C2-Alkenylreste bevorzugt. Als Beispiel ist Acrylnitril zu nennen.In addition to heterocyclic nitriles, the compounds (I) and (II) also mean alkynyl nitriles, ie R 1 in these cases represents a C 2 -C 20 -alkynyl radical. An example is acetyl nitrile. Propargyl nitrile is preferably used. Like the heterocyclic nitriles, the alkynyl nitriles can have further substituents. The radical R 1 can also be a C 2 to C 10 alkenyl radical. Among them, the C 2 alkenyl radicals are preferred. Acrylonitrile is an example.
Die erfindungsgemäßen Zirkona-aza-alkene lassen sich auch durch Umsetzen mit Tetranitrilen der allgemeinen FormelThe zirkona-aza-alkenes according to the invention can also be carried out Reaction with tetranitriles of the general formula
herstellen. Dabei kann R2 einen C2- bis C20-Alkenyl- oder Cyclo alkenylrest bedeuten. Bevorzugte Verbindungen (III) sind: produce. R 2 can mean a C 2 to C 20 alkenyl or cyclo alkenyl radical. Preferred compounds (III) are:
Es können aber auch substituierte Tetranitrile (III) wie 7,7,8,8-Tetracyano-2,3,5,6-tetrafluorochinodimethan verwendet werden.However, substituted tetranitriles (III) such as 7,7,8,8-tetracyano-2,3,5,6-tetrafluoroquinodimethane was used become.
Erfindungsgemäß können die Nitrile (I) bis (III) mit C1- bis C10-Alkylgruppen, bevorzugt Methyl oder Ethyl substituiert sein. Daneben können C1- bis C10-Alkoxygruppen wie Methoxy, Ethoxy oder t-Butoxy geeignete Substituenten sein. Ebenso kommen Phenyl, NO2, F, Cl, Br oder CF3 als Substituenten in Betracht. Beispiele sub stituierter Nitrile sind Cyanomethylpyrrol, Cyanomethylthiophen, 7,7,8,8-Tetracyano-2,3,5,6-tetrachlorochinodimethan oder das vor genannte entsprechende Fluorochinodimethan.According to the invention, the nitriles (I) to (III) can be substituted by C 1 to C 10 alkyl groups, preferably methyl or ethyl. In addition, C 1 to C 10 alkoxy groups such as methoxy, ethoxy or t-butoxy can be suitable substituents. Phenyl, NO 2 , F, Cl, Br or CF 3 are also suitable as substituents. Examples of substituted nitriles are cyanomethylpyrrole, cyanomethylthiophene, 7,7,8,8-tetracyano-2,3,5,6-tetrachloroquinodimethane or the aforementioned corresponding fluoroquinodimethane.
Die Nitrile (I) bis (III) sind entweder bekannt oder können nach bekannten Methoden erhalten werden.The nitriles (I) to (III) are either known or can be known methods can be obtained.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen substituierten Zirkona-aza- alkenen werden Butadienzirkonocen mit den Nitrilen (I), (II) oder (III) umgesetzt, wobei das Molverhältnis von Nitril zu Butadien zirkonocen im allgemeinen im Bereich von 5 : 1 bis 0,2 : 1 liegt, be vorzugt von 2 : 1 bis 1 : 1 und das Molverhältnis von Dinitril zu Butadienzirkonocen im Bereich von 1,5 : 1 bis 0,3 : 1, bevorzugt von 1:1 bis 0,2 : 1.For the production of the substituted zirconia aza Alkenes are butadiene zirconocene with the nitriles (I), (II) or (III) implemented, the molar ratio of nitrile to butadiene zirconocene is generally in the range from 5: 1 to 0.2: 1, be preferably from 2: 1 to 1: 1 and the molar ratio of dinitrile to Butadiene zirconocene in the range from 1.5: 1 to 0.3: 1, preferably from 1: 1 to 0.2: 1.
Abhängig von dem Molverhältnis Nitril, Dinitril bzw. Tetranitril zu Butadienzirkonocen können verschiedene Zirkona-aza-alkene er halten werden. So liefert z. B. die Umsetzung von einem Nitril der allgemeinen Formel 1 mit Butadienzirkonocen bei einem Molver hältnis von 1 : 1 ein Zirkona-aza-cyclopent-3-en der allgemeinen Formel IVDepending on the molar ratio of nitrile, dinitrile or tetranitrile Various zirconia aza alkenes can be used for butadiene zirconocene will hold. So z. B. the implementation of a nitrile general formula 1 with butadiene zirconocene in a molver ratio of 1: 1 a zirkona-aza-cyclopent-3-en of the general Formula IV
Cp steht - wie in der Fachliteratur üblich - für Cyclopenta dienyl.Cp stands for cyclopenta, as is usual in the specialist literature dienyl.
Verbindungen, die der allgemeinen Formel IV entsprechen, sind z. B.Compounds corresponding to the general formula IV are e.g. B.
Setzt man ein Nitril der allgemeinen Formel I mit Butadienzirko nocen in einem Molverhältnis von 2 : 1 um, so erhält man beispiels weise ein Zirkona-diaza-cyclonona-2,5,8-trien der allgemeinen Formel VIf a nitrile of the general formula I is used with butadiene zircon nocene in a molar ratio of 2: 1 µm, for example as a zirkona-diaza-cyclonona-2,5,8-triene of the general Formula V
Bei der Umsetzung von einem Dinitril der allgemeinen Formel II mit Butadienzirkonocen im Molverhältnis 2 : 1 kann man ein Zirkona- diaza-cyclonona-2,5,8-trien der allgemeinen Formel VI erhalten:In the reaction of a dinitrile of the general formula II with butadiene zirconocene in a molar ratio of 2: 1, a zirconium diaza-cyclonona-2,5,8-triene of the general formula VI:
während die Umsetzung von einem Dinitril der allgemeinen Formel II mit Butadienzirkonocen im Molverhältnis 1 : 1 Zirkona- aza-alkene der allgemeinen Formel VII liefern kann:during the implementation of a dinitrile of the general Formula II with butadiene zirconocene in a molar ratio of 1: 1 zirconia aza-alkenes of the general formula VII can deliver:
mit n = 1 bis 50
und die Umsetzung von einem Dinitril der allgemeinen Formel II
mit Butadienzirkonocen im Molverhältnis 0,5 : 1 Zirkona-aza-alkene
der allgemeinen Formel VIII:with n = 1 to 50
and the reaction of a dinitrile of the general formula II with butadiene zirconocene in a molar ratio of 0.5: 1 zirconia aza-alkenes of the general formula VIII:
Ein Beispiel, das der allgemeinen Formel VIII entspricht, istAn example that corresponds to general formula VIII is
Zirkona-aza-alkene der allgemeinen Formel VIII können nun mit äquimolaren Mengen an Dinitril zu Zirkona-aza-alkenen der allge meinen Formel IX umgesetzt werden:Zircona-aza-alkenes of the general formula VIII can now be used equimolar amounts of dinitrile to zirkona aza alkenes of the general my Formula IX are implemented:
Entsprechende Verbindungen können beim Umsetzen der Tetranitrile mit Butadienzirkonocen erhalten werden. Aufgrund der größeren An zahl der für die Reaktion zur Verfügung stehenden Nitrilgruppen können auch entsprechend viele unterschiedliche Zirkona-aza- alkene erhalten werden. Bei einem großen Überschuß an Tetra nitrilen (III) reagiert (III) in der Regel nur an einer der Nitrilgruppen mit dem Butadienzirkonocen. Je kleiner das molare Verhältnis von Tetranitril zu Butadienzirkonocen um so mehr Nitrilgruppen reagieren pro Tetranitrilmolekül. Auf diese Weise können hochvernetzte Zirkono-azo-alkene gebildet werden.Appropriate connections can be made when reacting the tetranitriles can be obtained with butadiene zirconocene. Because of the larger type number of nitrile groups available for the reaction correspondingly many different zirkona-aza- alkenes can be obtained. With a large excess of tetra nitriles (III) generally react (III) only on one of the Nitrile groups with the butadiene zirconocene. The smaller the molar Ratio of tetranitrile to butadiene zirconocene all the more Nitrile groups react per tetranitrile molecule. In this way highly cross-linked zircono-azo-alkenes can be formed.
Bei der Umsetzung von Nitril, Dinitril bzw. Tetranitril mit Buta dienzirkonocen geht man bevorzugt so vor, daß man sowohl das Nitril, Dinitril bzw. Tetranitril als auch das Butadienzirkonocen mit einem Lösungsmittel versetzt. Vorzugsweise verwendet man das gleiche Lösungsmittel, insbesondere Toluol. Die beiden Lösungen werden im allgemeinen bei Temperaturen von -10 bis 100°C, bevor zugt bei Temperaturen von 0 bis 30°C zusammengegeben. Das ent stehende substituierte Zirkona-aza-alken fällt aus und wird ab filtriert.When reacting nitrile, dinitrile or tetranitrile with buta dienzirkonocen is preferably carried out in such a way that both Nitrile, dinitrile or tetranitrile as well as the butadiene zirconocene mixed with a solvent. This is preferably used same solvents, especially toluene. The two solutions are generally at temperatures from -10 to 100 ° C before combined at temperatures of 0 to 30 ° C. That ent standing substituted zircona-aza-alkene precipitates and becomes filtered.
Die erfindungsgemäßen substituierten Zirkona-aza-alkene können nun durch Hydrolyse zu aminogruppen-haltigen Polymerisaten umge setzt werden.The substituted zirconia aza alkenes according to the invention can now by hydrolysis to amino group-containing polymers be set.
Zur Herstellung der aminogruppen-haltigen Polymerisate kann man die Zirkona-aza-alkene in einem Lösungsmittel wie Tetrahydrofuran (THF) lösen und anschließend, vorzugsweise bei Raumtemperatur, mit Wasser versetzen und das entstandene aminogruppen-haltige Polymerisat isolieren.One can produce the polymers containing amino groups the zircona aza alkenes in a solvent such as tetrahydrofuran Dissolve (THF) and then, preferably at room temperature, add water and the resulting amino group-containing Isolate polymer.
Die Hydrolyse von Zirkona-diaza-cyclonona-2,5,8-trienen der all gemeinen Formel V liefert beispielsweise Verbindungen der allge meinen Formel X:The hydrolysis of zirkona-diaza-cyclonona-2,5,8-trien of all general formula V provides compounds of the general my formula X:
Hydrolysiert man Zirkona-aza-alkene der allgemeinen Formel VI, so kann man Verbindungen der allgemeinen Formel XI erhalten: Hydrolyzing zirconia aza alkenes of the general formula VI, see above compounds of the general formula XI can be obtained:
Durch Hydrolyse von Zirkona-aza-alkenen der allgemeinen Formel VII kann man Verbindungen der allgemeinen Formel XII er halten:By hydrolysis of zircona aza alkenes of the general Formula VII one can compounds of the general formula XII he hold:
mit n = 1 bis 50.with n = 1 to 50.
Selbstverständlich lassen sich die aus den Tetranitrilen erhält lichen Zirkona-aza-alkene analog hydrolysieren wobei ent sprechende aminogruppen-haltige Polymerisate erhalten werden.Of course, those can be obtained from the tetranitriles Lichen zirkona aza alkenes analogously hydrolyze ent Talking polymers containing amino groups can be obtained.
Durch die Einführung der Aminogruppen in Polymere mit konju gierten Doppelbindungen werden diese löslich. Sie sind daher gut zu handhaben und leicht zu verarbeiten. Sie lassen sich bei spielsweise in Lösung dotieren und können so zu optoelektro nischen Devices weiter verarbeitet werden.By introducing the amino groups into polymers with konju Allied double bonds become soluble. Therefore, they are good to handle and easy to process. You let yourself be for example, doping in solution and so optoelektro African devices are processed further.
Da die erfindungsgemäßen Zirkona-aza-alkene polarisierbare Gruppen wie Pyrrol, Thiophen oder Acetylen enthalten lassen sie sich über diese Gruppen entweder chemisch, oder wie es bevorzugt wird, elektrochemisch polymerisieren. Anschließend können diese Polymerisate hydrolysiert werden, wodurch aminogruppenhaltige Polymerisate erhalten werden.Since the zirconia-aza-alkenes according to the invention are polarizable They contain groups such as pyrrole, thiophene or acetylene deal with these groups either chemically, or as preferred will polymerize electrochemically. Then you can Polymers are hydrolyzed, thereby containing amino groups Polymers are obtained.
2,45 g (8,9 mmol) Butadienzirkonocen wurden in 40 ml Toluol ge löst und dann tropfenweise mit einer Lösung von 1,1 ml (15 mmol) Acrylnitril in 10 ml Toluol versetzt. Die Reaktionsmischung wurde 15 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend wurde die tiefrote Lösung filtriert, das Lösungsmittel entfernt und der rote Feststoff im Vakuum getrocknet. Man erhielt 3 g (78%) des Produktes2.45 g (8.9 mmol) of butadiene zirconocene was added to 40 ml of toluene dissolves and then dropwise with a solution of 1.1 ml (15 mmol) Acrylonitrile in 10 ml of toluene. The reaction mixture was Stirred for 15 hours at room temperature. Then the deep red solution filtered, the solvent removed and the red solid dried in vacuo. 3 g (78%) of the were obtained Product
Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurde die Reaktionsmischung 50 Stunden bei 50°C gerührt. Man erhielt 3,2 g (83%) des Produktes.Example 1 was repeated, but the reaction mixture Stirred at 50 ° C for 50 hours. 3.2 g (83%) of the product were obtained Product.
10 g der Verbindung IV1 wurden in 90 ml Toluol gelöst und mit 2 ml einer 16 gew.-%igen Lösung von n-Butyllithium in n-Hexan versetzt und 5 Stunden bei 20°C gerührt. Nach Ausfallen des Produktes aus Methanol erhielt man 5 g, einer polymeren Verbindung mit einer Molmasse (Zahlenmittelwert) von 28 000 (bestimmt mittels HPLC und Tetrahydrofuran als Elutionsmittel).10 g of compound IV 1 were dissolved in 90 ml of toluene and 2 ml of a 16% strength by weight solution of n-butyllithium in n-hexane were added and the mixture was stirred at 20 ° C. for 5 hours. After the product had precipitated from methanol, 5 g, a polymeric compound with a molecular weight (number average) of 28,000 (determined by means of HPLC and tetrahydrofuran as eluent) were obtained.
Beispiel 3 wurde wiederholt, wobei anstelle von IV1 die Verbin dung V1 verwendet wurde. Es wurde eine entsprechende polymere Ver bindung mit einer Molmasse (Zahlenmittelwert) von 37 000 (bestimmt mittels HPLC und Tetrahydrofuran als Elutionsmittel).Example 3 was repeated, using the compound V 1 instead of IV 1 . A corresponding polymeric compound with a molecular weight (number average) of 37,000 (determined by means of HPLC and tetrahydrofuran as the eluent) was used.
Das nach Beispiel 3 erhaltene Polymere wurde mit Wasser in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 100 versetzt und 3 Stunden bei 50°C ge rührt. Anschließend wurde die Reaktionslösung filtriert, das Lösungsmittel entfernt und das Aminogruppen enthaltende Polymere im Vakuum getrocknet. Ausbeute 2,9 g. Das Polymere war in N- Methylpyrrolidon löslich.The polymer obtained according to Example 3 was mixed with water in one Weight ratio of 1: 100 and 3 hours at 50 ° C ge stirs. The reaction solution was then filtered, the Solvent removed and the polymer containing amino groups dried in vacuo. Yield 2.9 g. The polymer was in N- Methylpyrrolidone soluble.
Beispiel 5 wurde mit dem nach Beispiel 4 erhaltenen Polymeren wiederholt. Man erhielt 3,4 g des entsprechenden Aminogruppen enthaltenden Polymeren, das in Dimethylformamid löslich war.Example 5 was with the polymer obtained according to Example 4 repeated. 3.4 g of the corresponding amino groups were obtained containing polymer which was soluble in dimethylformamide.
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DE4301800A DE4301800A1 (en) | 1993-01-23 | 1993-01-23 | Substd. zircon-aza-alkene(s) obtd. from butadiene-zirconocene and nitrile(s) |
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JP2005537349A (en) * | 2002-08-30 | 2005-12-08 | 株式会社ブリヂストン | Functional polymers and vulcanizates improved thereby |
-
1993
- 1993-01-23 DE DE4301800A patent/DE4301800A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
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