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Die
vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Siloxanverbindung,
beschrieben durch Formel R1 mSi{OSi(CH3)2H}(4–m),
das Umsetzen einer Silanverbindung oder eines partiellen Kondensationsprodukts
einer Silanverbindung, beschrieben durch R1 mSi(OR2)(4–m),
worin R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend
aus Wasserstoff und substituierten oder unsubstituierten monovalenten
Kohlenwasserstoffgruppen, R2 ausgewählt ist
aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkylgruppen und Alkoxyalkylgruppen
und m eine ganze Zahl von 0 bis 3 ist, mit 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan
in einer wässrigen
Lösung
einer Säure,
in welcher die Säurekonzentration
1,0 Gew.-% oder weniger beträgt,
wobei das Molverhältnis
von Wasser zu 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan im Bereich von 0,5 bis
1,5 liegt, umfasst. Das Verfahren ist besonders nützlich zur
Herstellung von Siloxanverbindungen mit Dimethylhydridosiloxygruppen.
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Japanische
Patentanmeldung Kokai Nr. 61-195129 und japanische Patentanmeldung
Kokai Nr. 63-305133 schlagen Verfahren zur Herstellung von Siloxanverbindungen
vor, die Dimethylhydridosiloxygruppen enthalten, die durch die allgemeine Formel
R1 mSi[OSi(CH3)2H](4–m) beschrieben
werden können,
worin R1 ein Wasserstoffatom oder eine substituierte
oder unsubstituierte monovalente Kohlenwasserstoffgruppe ist und
m eine ganze Zahl von 0 bis 3 ist. Es müssen jedoch große Mengen
von Wasser und Chlorwasserstoffsäure
verwendet werden. Demgemäß ist die
Effizienz extrem schlecht, somit sind diese Verfahren nicht für die Massenproduktion geeignet.
Des Weiteren erfahren die Siloxanverbindungen, die die gewünschten
Produkte sind, eine Kondensationsreaktion des Dehydrierungstyps
mit 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan, da eine hohe Konzentration von
Chlorwasserstoffsäure
verwendet wird.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für die effiziente
selektive Herstellung von Siloxanverbindungen, die Dimethylhydridosiloxygruppen
aufweisen, bereitzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Siloxanverbindung,
beschrieben durch Formel R1 mSi{OSi(CH3)2H}(4–m),
das Umsetzen einer Silanverbindung oder eines partiellen Kondensationsprodukts
einer Silanverbindung, beschrieben durch Formel R1 mSi(OR2)(4–m),
worin R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend
aus Wasserstoff und substituierten oder unsubstituierten monovalenten
Kohlenwasserstoffgruppen, R2 ausgewählt ist aus
der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkylgruppen oder Alkoxyalkylgruppen
und m eine ganze Zahl von 0 bis 3 ist, mit 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan in
einer wässrigen
Lösung
einer Säure,
in welcher die Säurekonzentration
1,0 Gew.-% oder weniger beträgt,
wobei das Molverhältnis
von Wasser zu 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan im Bereich von 0,5 zu 1,5
liegt, umfasst. Das Verfahren ist besonders nützlich zur Herstellung von
Siloxanverbindungen mit Dimethylhydridosiloxygruppen.
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Silanverbindungen
oder partielle Kondensationsprodukte von Silanverbindungen, beschrieben durch
Formel R1 mSi(OR2)(4–m), machen einen der
Rohstoffe aus, der im Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung
verwendet wird. R1 ist ein Wasserstoffatom
oder eine substituierte oder unsubstituierte monovalente Kohlenwasserstoffgruppe.
Beispiele für substituierte
oder unsubstituierte monovalente Kohlenwasserstoffgruppen, die verwendet
werden können,
umfassen Alkylgruppen, wie etwa Methylgruppen, Ethylgruppen, Propylgruppen
oder Butylgruppen; Alkenylgruppen, wie etwa Vinylgruppen, Allylgruppen,
Butenylgruppen, Pentenylgruppen oder Hexenylgruppen; Arylgruppen,
wie etwa Phenylgruppen, Tollylgruppen oder Xylylgruppen; Aralkylgruppen,
wie etwa Benzylgruppen oder Phenethylgruppen; und substituierte
Alkylgruppen, wie etwa Trifluorpropylgruppen, Glycidoxypropylgruppen,
Epoxycyclohexylethylgruppen, Acryloxypropylgruppen, Methacryloxypropylgruppen
oder Mercaptopropylgruppen. R2 ist ein Wasser stoffatom,
eine Alkylgruppe oder eine Alkoxyalkylgruppe. Beispiele für Alkylgruppen,
die verwendet werden können,
umfassen Methylgruppen, Ethylgruppen und Propylgruppen und Beispiele
für Alkoxyalkylgruppen,
die verwendet werden können,
umfassen Methoxymethylgruppen und Methoxyethylgruppen. Ferner ist
m in der obigen Formel eine ganze Zahl von 0 bis 3.
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Beispiele
für Silanverbindungen
oder partielle Kondensationsprodukte derselben umfassen Alkoxysilane,
wie etwa Trimethylmethoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Methyltrimethoxysilan,
Tetramethoxysilan, Trimethylmethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan,
Methyltriethoxysilan, Tetraethoxysilan, Vinyldimethylmethoxysilan,
Vinylmethyldimethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Phenyldimethylmethoxysilan, Phenylmethyldimethoxysilan,
Phenyltrimethoxysilan, Methacryloxypropyldimethylmethoxysilan, Methacryloxypropylmethyldimethoxysilan,
Methacryloxypropyltrimethoxysilan, Mercaptopropyldimethylmethoxysilan,
Mercaptopropylmethyldimethoxysilan und Mercaptopropyltrimethoxysilan
und Silanverbindungen, in welchen einige oder alle der Alkoxygruppen
oder Alkoxyalkoxygruppen, die an die Siliciumatome der Alkoxysilane
gebunden sind, hydrolysiert sind, und partielle Kondensationsprodukte,
in welchen die Silanverbindungen eine Kondensationsreaktion erfahren
haben, aber nicht den Punkt der Gelbildung erreicht haben. Diese
Silanverbindungen oder partiellen Kondensationsprodukte derselben können einzeln
oder in Mischungen, die aus zwei oder mehr Verbindungen bestehen,
verwendet werden.
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Das
1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan ist auch einer der Rohstoffe, die in
dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
In dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung werden die
Silanverbindungen oder partiellen Kondensationsprodukte mit 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan
in einer wässrigen
Lösung
einer Säure
umgesetzt. Bezüglich
des Molverhältnisses
der entsprechenden Rohstoffe in diesem Fall ist es günstig, dass die
verwendete Menge von 1,1,3,3- Tetramethyldisiloxan
0,5 mol oder mehr pro mol Alkoxygruppen, Alkoxyalkoxygruppen oder
Hydroxygruppen, die an die Siliciumatome der Silanverbindungen oder
partiellen Kondensationsprodukte gebunden sind, beträgt, um Gelbildung,
die durch eine Kondensationsreaktion der Silanverbindungen oder
partiellen Kondensationsprodukte untereinander bewirkt wird, zu
verhindern. Des Weiteren ist eine Menge im Bereich von 0,5 bis 10
mol sogar noch günstiger
und eine Menge im Bereich von 0,5 bis 0,75 mol ist besonders günstig.
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Wenn
die Silanverbindungen oder partiellen Kondensationsprodukte mit
1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan in einer wässrigen Lösung einer Säure umgesetzt
werden, sollte die Konzentration der Säure, die in dieser wässrigen
Lösung
enthalten ist, 1,0 Gew.-% oder weniger betragen. Vorzugsweise beträgt die Säurekonzentration
0,5 Gew.-% oder weniger. Wenn die Säurekonzentration diese Grenzen übersteigt, werden
Nebenreaktionen gefördert,
so dass die Produktionsgeschwindigkeit der Siloxanverbindung, die das
Zielprodukt ist, abfällt.
Des Weiteren ist es notwendig, dass das Molverhältnis von Wasser zu dem Disiloxan
im Bereich von 0,5 bis 1,5 liegt und dieses Molverhältnis liegt
vorzugsweise im Bereich von 0,7 bis 1,2. Wenn die verwendete Menge
von Wasser so ist, dass das Molverhältnis kleiner als die untere Grenze
des Bereichs ist, fällt
die Produktionsgeschwindigkeit der gewünschten Siloxanverbindung ab.
Andererseits wird, wenn die verwendete Menge an Wasser so ist, dass
das Molverhältnis
die Obergrenze des Bereichs übersteigt,
ein Gel als ein Ergebnis einer Kondensationsreaktion der Silanverbindungen
oder partiellen Kondensationsprodukte untereinander gebildet.
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Beispiele
für Säuren, die
verwendet werden können,
umfassen protische Säuren,
wie etwa Chlorwasserstoffsäure,
Schwefelsäure,
Trifluoressigsäure,
Trifluormethansulfonsäure,
Essigsäure
und Acrylsäure,
und Lewis-Säuren, wie
etwa Eisenchlorid, Aluminiumchlorid, Bleichlorid und Titanchlorid.
Vom Standpunkt einer günstigen
Umsatzgeschwindigkeit in der Re aktion ist Chlorwasserstoffsäure oder
Trifluormethansulfonsäure
günstig
und Chlorwasserstoffsäure
ist besonders günstig.
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In
dem vorliegenden Verfahren ist die Zugabe eines organischen Lösungsmittels
optional. Obwohl das organische Lösungsmittel nicht direkt an der
Reaktion teilnimmt, verbessert Verdünnen des Reaktionssystems die
Vermischung der wässrigen Phase
und hat den Effekt, die Reaktionsgeschwindigkeit zu verbessern.
Beispiele für
organische Lösungsmittel
umfassen Methanol, Ethanol, Isopropanol, Aceton, Methylethylketon,
Benzol, Toluol und Xylol.
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In
dem vorliegenden Verfahren werden die Silanverbindungen oder partiellen
Kondensationsprodukte und das 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan in einer
wässrigen
Lösung
einer Säure
umgesetzt. Es ist erwünscht,
dass die Reaktionstemperatur im Bereich von 0 bis 70°C liegt und
eine Reaktionstemperatur im Bereich von 20 bis 30°C ist besonders
günstig.
Wenn die Reaktionstemperatur kleiner als die Untergrenze dieses
Bereichs ist, neigt die Reaktion dazu, verzögert zu werden. Andererseits
neigt, wenn die Reaktionstemperatur die Obergrenze des Bereichs übersteigt,
Gelbildung, die durch eine Kondensationsreaktion der Silanverbindungen
oder partiellen Kondensationsprodukte untereinander bewirkt wird,
dazu, beschleunigt zu werden.
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In
dem vorliegenden Verfahren gibt es keine speziellen Beschränkungen
in Bezug auf das Verfahren, das verwendet wird, um die Rohstoffe
zuzugeben. Zum Beispiel können
die Säure
oder eine wässrige
Lösung
einer Säure
tropfenweise zu einer Mischung gegeben werden, die aus den Silanverbindungen
oder partiellen Kondensationsprodukten, dem 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan
und Wasser besteht. Die Silanverbindung oder partiellen Kondensationsprodukte
und das 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan können tropfenweise zu einer
wässrigen
Lösung
einer Säure
gegeben werden oder die Silanverbindungen oder partiellen Kondensationsprodukte
können tropfenweise
zu einer wässrigen
Lösung
von 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan und einer Säure gegeben werden. Vom Standpunkt
der Kontrolle der Reaktionswärme,
der Leichtigkeit des Betriebs im Falle von Massenproduktion und
der Selektivität
der Reaktion ist es günstig,
wenn die Silanverbindungen oder partiellen Kondensationsprodukte
tropfenweise zu einer wässrigen
Lösung
von 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan und einer Säure gegeben werden.
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In
dem vorliegenden Verfahren werden die Silanverbindungen oder partiellen
Kondensationsprodukte und das 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan in einer
wässrigen
Lösung
einer Säure
umgesetzt, und wenn die Reaktion einen Gleichgewichtszustand erreicht,
wird die Reaktion gestoppt. Dann können die Siloxanverbindungen,
beschrieben durch Formel R1 mSi{OSi(CH3)2H}(4–m),
die die Zielprodukte sind, durch übliche Reinigungsmethoden,
wie etwa Destillation, entfernt werden. R1 ist
ein Wasserstoffatom oder eine substituierte oder unsubstituierte
monovalente Kohlenwasserstoffgruppe und m ist eine ganze Zahl von
0 bis 3. Beispiele für
monovalente Kohlenwasserstoffgruppen umfassen solche, die zuvor
beschrieben sind. Die Reaktion kann gestoppt werden, indem die Säure in dem
Reaktionssystem mittels einer Base, wie etwa einer organischen Aminverbindung
oder Ammoniak, neutralisiert wird. Die Säure wird entfernt, indem das
Reaktionssystem mit Wasser gewaschen wird. Basen, wie etwa organische Aminverbindungen
und Ammoniak, neigen dazu, Hydrolysereaktionen des Dehydrierungstyps
von Wasserstoffatomen, die an Siliciumatome gebunden sind, zu fördern, und
sind deshalb als Neutralisationsmittel zum Stoppen der Reaktion
günstig.
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Nachdem
die Silanverbindungen oder partiellen Kondensationsprodukte und
das 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan in einer wässrigen Lösung einer Säure reagiert
haben, enthält
die Reaktionsmischung, die durch Stoppen der Reaktion erhalten wurde,
zusätzlich
zu dem gewünschten
Produkt kleine Mengen von Vorläufern
und Nebenprodukten. Beispiele für solche
Vorläufer
sind Siloxanverbindungen, beschrieben durch Formel R1 mSi(OR2)p{OSi(CH3)2H}4–(n+p),
worin R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend
aus Wasserstoff und substituierten oder unsubstituierten monovalenten Kohlenwasserstoffgruppen,
R2 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend
aus Wasserstoff, Alkylgruppen und Alkoxyalkylgruppen, n eine ganze
Zahl von 0 bis 2 ist, p eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist und n +
p eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist. Beispiele für Nebenprodukte umfassen Siloxanverbindungen,
beschrieben durch Formel R1 qSi{OSi(CH3)2OSi(CH3)2OSi(CH3)2H}r{OSi(CH3)2H}4–(q+r),
worin R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend
aus Wasserstoff und substituierten oder unsubstituierten monovalenten
Kohlenwasserstoffgruppen, q eine ganze Zahl von 0 bis 3 ist, r eine
ganze Zahl von 1 bis 4 und q + r eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist. Dies
ist das Ergebnis einer Kondensationsreaktion des Dehydrierungstyps
des Zielprodukts oder des Vorläufers
1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan.
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Vorläufer können ferner
zu dem Zielprodukt umgewandelt werden, indem diese Vorläufer mit 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan
in einer wässrigen
Lösung
einer Säure
umgesetzt werden. Das folgende Verfahren kann zum Beispiel verwendet
werden; nachdem ein organisches Amin oder Ammoniak im Überschuss
zu dem Neutralisationsäquivalent
zu der Gleichgewichtsmischung gegeben wurde, werden Alkohole als
Reaktionsnebenprodukte von der Reaktionsmischung entfernt, indem
bei Standrddruck oder reduziertem Druck erhitzt wird. Dann wird
eine wässrige
Lösung
einer Säure
im Überschuss
zu dem Neutralisationsäquivalent
des organischen Amins oder Ammoniaks, die in dem Reaktionssystem
verbleiben, zusammen mit 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan
zugegeben und diese Bestandteile werden gerührt und vermischt. Nachdem
das Reaktionssystem einen Gleichgewichtszustand unter sauren Bedingungen erreicht
hat, wird die Reaktion gestoppt, indem ein organisches Amin oder
Ammoniak im Überschuss
zu dem Neutralisationsäquivalent
der Säure,
die in dem Reaktionssystem verbleibt, zugegeben wird. Als nächstes wird
die wässrige
Phase abgetrennt und entfernt und das Zielprodukt wird aus der organischen
Phase durch ein übliches
Reinigungsverfahren, wie etwa Destillation, erhalten.
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Die
Siloxanverbindungen, beschrieben durch Formel R1 mSi{OSi(CH3)2H}(4–m), worin R1 ausgewählt ist
aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff und substituierten oder
unsubstituierten monovalenten Kohlenwasserstoffgruppen und m eine
ganze Zahl von 0 bis 3 ist, sind nützlich als harzmodifizierende
Mittel, als verschiedene Arten von Vernetzungsmitteln und als Rohstoffe
für Silicondendrimere.
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Die
folgenden Beispiele werden bereitgestellt, um die vorliegende Erfindung
zu illustrieren.
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Beispiel
1. 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan (2077 g, 15,5 mol), 291,8 g einer
0,015 gew.-%igen wässrigen
Lösung
Chlorwasserstoffsäure
mit einer Molverhältnis
von Wasser zu Disiloxan von 1,0 und 99,5 g Isopropanol wurden in
einen 5-l-Vierhalskolben, der mit einem Rührer ausgestattet war, gegeben und
diese Mischung wurde 3 Stunden unter Eiswasserkühlung gerührt. Dann wurde Methyltrimethoxysilan
(1276 g, 9,4 mol) tropfenweise zu dieser Reaktionsmischung gegeben
und die Temperatur der Reaktionsmischung stieg auf 27°C. Fortschritt
der Reaktion wurde mittels Gaschromatographieanalyse (GLC) beobachtet,
während
diese Reaktionsmischung bei 26°C
gerührt
wurde. Die Reaktionsmischung erreichte in 30 Minuten einen Gleichgewichtszustand.
Das GLC-Peak-Flächenverhältnis des
Zielprodukts Methyltrisdimethylsiloxysilan, beschrieben durch Formel CH3Si{OSi(CH3)2H}3, betrug 44%
und die entsprechenden Peak-Flächenverhältnisse
des Vorläufers Methyldimethoxydimethylsiloxysilan,
beschrieben durch Formel CH3Si(OCH3)2{OSi(CH3)2H}, des Vorläufers Methylmethoxybisdimethylsiloxysilan,
beschrieben durch Formel CH3Si(OCH3){OSi(CH3)2H}2, des Nebenprodukts
3,5-Bisdimethylsiloxy-1,1,3,5,7,7-hexamethyltetrasiloxan, beschrieben durch
Formel {(CH3)2HSiO}2Si(CH3)OSi(CH3)OSi(CH3)2H}2, und des Nebenprodukts
3-Dimethylsiloxy-1,1,3,5,5,7,7-heptamethyltetrasiloxan, beschrieben
durch Formel {(CH3)SiOSi(CH3)2H}2{OSi(CH3)2OSi(CH3)2H}, waren wie
folgt:
Methyltrisdimethylsiloxysilan/Methyldimethoxydimethylsiloxysilan
= 24,3, Methyltrisdimethylsiloxysilan/Methylmethoxybisdimethylsiloxysilan
= 10,6 und Methyltrisdimethylsiloxysilan/3,5-Bisdimethylsiloxy-1,1,3,5,7,7-hexamethyltetrasiloxan
= 23,5.
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Als
nächstes
wurden 0,102 g (1,70 mmol) wässriges
Ammoniak zu dieser Reaktionsmischung zugegeben, so dass die Chlorwasserstoffsäure neutralisiert
wurde. Die Reaktionsmischung wurde auf 70°C erhitzt und das Methanol,
das als ein Nebenprodukt erzeugt wurde, wurde abdestilliert. Als
nächstes wurde
diese Reaktionsmischung unter Verwendung von Wasser auf 25°C abgekühlt und
752 g (5,6 mol) 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan und 165,9 g einer 0,08 gew.-%igen
wässrigen
Lösung
von Chlorwasserstoffsäure
wurden zu der Reaktionsmischung gegeben und die resultierende Mischung
wurde bei Raumtemperatur gerührt.
Analyse mittels GLC nach 6,5 Stunden zeigte an, dass das Peak-Flächenverhältnis von Methyltrisdimethylsiloxysilan
69,5% betrug und die entsprechenden Peak-Flächenverhältnisse des Vorläufers Methyldimethoxydimethylsiloxysilan,
des Vorläufers
Methylmethoxybisdimethylsiloxysilan, des Nebenprodukts 3,5-Bisdimethylsiloxy-1,1,3,5,7,7-hexamethyltetrasiloxan
und des Nebenprodukts 3-Dimethylsiloxy-1,1,3,5,5,7,7-heptamethyltetrasiloxan wie
folgt waren:
Methyltrisdimethylsiloxysilan/Methyldimethoxydimethylsiloxysilan
= 289, Methyltrisdimethylsiloxysilan/Methylmethoxybisdimethylsiloxysilan
= 42,0 Methyltrisdimethylsiloxysilan/3,5-Bisdimethylsiloxy-1,1,3,5,7,7-hexamethyltetrasiloxan
= 21,1 und Methyltrisdimethylsiloxysilan/3-Dimethylsiloxy-1,1,3,5,5,7,7-heptamethyltetrasiloxan
= 701.
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Wässriges
Ammoniak (0,48 g, 8,3 mmol) wurde zu dieser Reaktionsmischung gegeben,
so dass die Chlorwasserstoffsäure
neutralisiert wurde. Man ließ die
Reaktionsmischung stehen, so dass eine Phasentrennung auftrat und
die untere Schicht wurde abgetrennt. Die obere Schicht wurde einer
Vaku umdestillation unterworfen und somit wurden 2026 g einer Fraktion
bei 89–96°C/9333 Pa
(70 mmHg) erzeugt. Analyse dieser Fraktion mittels GLC zeigte an, dass
diese Fraktion aus 95,8% Methyltrisdimethylsiloxysilan, 0,53% Vorläufer Methyldimethoxydimethylsiloxysilan,
2,1% Vorläufer
Methylmethoxybisdimethylsiloxysilan und 0,1% Nebenprodukt 3-Dimethylsiloxy-1,1,3,5,5,7,7-heptamethyltetrasiloxan
bestand und Ausbeute = 77% und Destillationseffizienz = 39%.
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Beispiel
2. 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan (930,2 g, 6,9 mol), 95,7 g einer
0,015 gew.-%igen wässrigen
Lösung
Chlorwasserstoffsäure
mit einer Molverhältnis
von Wasser zu Disiloxan von 0,8 und 32,7 g Isopropanol wurden in
einen 2-l-Vierhalskolben, der mit einem Rührer ausgestattet war, gegeben und
diese Mischung wurde 3 Stunden unter Wasserkühlung gerührt. Als nächstes wurden 419 g (3,1 mol) Methyltrimethoxysilan
tropfenweise zu dieser Reaktionsmischung gegeben und die Temperatur
der Reaktionsmischung stieg auf 27°C. Das Fortschreiten der Reaktion
wurde mittels GLC beobachtet, während diese
Reaktionsmischung bei 25°C
gerührt
wurde. Es wurde bestimmt, dass die Reaktionsmischung in zwei Stunden
einen Gleichgewichtszustand erreichte. Das Peak-GLC-Flächenverhältnis des
Ziel-Methyltrisdimethylsiloxysilan betrug 38% und die entsprechenden
Peak-Flächenverhältnisse
von Methyldimethoxydimethylsiloxysilan, Vorläufer Methylmethoxybisdimethylsiloxysilan,
Nebenprodukt 3,5-Bisdimethylsiloxy-1,1,3,5,7,7-hexamethyltetrasiloxan
und Nebenprodukt 3-Dimethylsiloxy-1,1,3,5,5,7,7-heptamethyltetrasiloxan
waren wie folgt:
Methyltrisdimethylsiloxysilan/Methyldimethoxydimethylsiloxysilan
= 51,7, Methyltrisdimethylsiloxysilan/Methylmethoxybisdimethylsiloxysilan
= 17,2 Methyltrisdimethylsiloxysilan/3,5-Bisdimethylsiloxy-1,1,3,5,7,7-hexamethyltetrasiloxan
= 19,2 und Methyltrisdimethylsiloxysilan/3-Dimethylsiloxy-1,1,3,5,5,7,7-heptamethyltetrasiloxan
= 437.
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Als
nächstes
wurden 0,047 g (0,8 mmol) wässriges
Ammoniak zu dieser Reaktionsmischung gegeben, so dass die Chlorwasserstoffsäure neutralisiert wurde.
Diese Reaktionsmischung wurde einer Vakuumdestillation unterworfen
und somit wurden 442 g einer Fraktion bei 89–95°C/9333 Pa (70 mmHg) erzeugt.
Die Fraktion wurde mittels GLC und GC-MS analysiert und es wurde
bestimmt, dass sie aus 94,7% Ziel-Methyltrisdimethylsiloxysilan,
2,6% Vorläufer
Methyldimethoxydimethylsiloxysilan, 2,4% Vorläufer Methylmethoxybisdimethylsiloxysilan
und 0,2% Nebenprodukt 3-Dimethylsiloxy-1,1,3,5,5,7,7-heptamethyltetrasiloxan
bestand und Ausbeute = 54% und Destillationseffizienz = 22%.
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Beispiel
3. Eine wässrige
Lösung
von Salzsäure
(2,43 g, 0,03 Gew.-%) mit einem Molverhältnis von Wasser zu 1,1,3,3,-Disiloxan
von 0,8 und 0,78 g Isopropanol wurden in einen 200-ml-Vierhalskolben, der
mit einer Rührer
ausgestattet war, gegeben. Unter Wasserkühlung und Rühren wurde eine Mischung aus
22,2 g (165,4 mmol), 1,1,2,2-Tetramethyldisiloxan und 10 g (73,5
mmol) Methyltrimethoxysilan tropfenweise über einen Zeitraum von 25 Minuten
zugegeben. Die Temperatur dieser Reaktionsmischung stieg auf 27°C. Das Fortschreiten
der Reaktion wurde mittels GLC beobachtet, während diese Reaktionsmischung
bei 25°C
gerührt
wurde. Es wurde bestimmt, dass die Reaktionsmischung in einer Stunde einen
Gleichgewichtszustand erreicht hatte. Das Peak-GLC-Flächenverhältnis des
Zielproduktes Methyltrisdimethylsiloxysilan betrug 38% und die entsprechenden
Peak-Flächenverhältnisse
von Methyldimethoxydimethylsiloxysilan, Vorläufer Methylmethoxybisdimethylsiloxysilan,
Nebenprodukt 3,5-Bisdimethylsiloxy-1,1,3,5,7,7-hexamethyltetrasiloxan und Nebenprodukt
3-Dimethylsiloxy-1,1,3,5,5,7,7-heptamethyltetrasiloxan
waren wie folgt:
Methyltrisdimethylsiloxysilan/Methyldimethoxydimethylsiloxysilan
= 53,3, Methyltrisdimethylsiloxysilan/Methylmethoxybisdimethylsiloxysilan
= 17,7 Methyltrisdimethylsiloxysilan/3,5-Bisdimethylsiloxy-1,1,3,5,7,7-hexamethyltetrasiloxan
= 19,2 und Methyltrisdimethylsiloxysilan/3-Dimethylsiloxy-1,1,3,5,5,7,7-heptamethyltetrasiloxan
= 388.
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Beispiel
4. Eine wässrige
Lösung
von Chlorwasserstoffsäure
(2,43 g, 0,03 Gew.-%) mit einem Molverhältnis von Wasser zu 1,1,3,3,-Tetramethyldisiloxan
von 0,8 und 0,78 g Isopropanol, 22,2 g (165,4 mmol) 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan
und 10 g (73,5 mmol) Methyltrimethoxysilan wurden in einen 200-ml-Vierhalskolben,
der mit einem Rührer
ausgestattet war, gegeben und diese Mischung wurde bei Raumtemperatur
gerührt.
Diese Mischung zeigte eine heftige Exotherme und die Temperatur
stieg auf 38°C.
Die Reaktionsmischung wurde 1 Stunde unter Luftkühlung gerührt. Analyse mittels GLC zeigte
an, dass das Peak-Flächenverhältnis des
Zielproduktes Methyltrisdimethylsiloxysilan 32% betrug und die entsprechenden
Peak-Flächenverhältnisse
des Vorläufers
Methyldimethoxydimethylsiloxysilan, des Vorläufers Methylmethoxybisdimethylsiloxysilan,
des Nebenprodukts 3,5-Bisdimethylsiloxy-1,1,3,5,7,7-hexamethyltetrasiloxan
und des Nebenprodukts 3-Dimethylsiloxy-1,1,3,5,5,7,7-heptamethyltetrasiloxan
waren wie folgt:
Methyltrisdimethylsiloxysilan/Methyldimethoxydimethylsiloxysilan
= 52,0, Methyltrisdimethylsiloxysilan/Methylmethoxybisdimethylsiloxysilan
= 19,8 Methyltrisdimethylsiloxysilan/3,5-Bisdimethylsiloxy-1,1,3,5,7,7-hexamethyltetrasiloxan
= 5,5 und Methyltrisdimethylsiloxysilan/3-Dimethylsiloxy-1,1,3,5,5,7,7-heptamethyltetrasiloxan
= 208.
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Beispiel
5. Eine wässrige
Lösung
von Chlorwasserstoffsäure
(2,25 g, 0,08 Gew.-%) mit einem Molverhältnis von Wasser zu 1,1,3,3,-Tetramethyldisiloxan
von 0,8 und 22,2 g (165,4 mmol) 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan und
10 g (73,5 mmol) Methyltrimethoxysilan wurden in einen 200-ml-Vierhalskolben, der
mit einem Rührer
ausgestattet war, gegeben und diese Mischung wurde bei Raumtemperatur
gerührt. Diese
Mischung zeigte eine heftige Exotherme und die Temperatur stieg
auf 37°C.
Diese Reaktionsmischung wurde 0,5 Stunden unter Luftkühlung gerührt. Analyse
mittels GLC zeigte an, dass das Peak-Flächenverhältnis des Zielproduktes Methyltrisdimethylsiloxysilan
28% betrug und die entsprechenden Peak-Flächenverhältnisse des Vorläufers Methyldimethoxydimethylsiloxysilan,
des Vor läufers
Methylmethoxybisdimethylsiloxysilan, des Nebenprodukts 3,5-Bisdimethylsiloxy-1,1,3,5,7,7-hexamethyltetrasiloxan
und des Nebenprodukts 3-Dimethylsiloxy-1,1,3,5,5,7,7-heptamethyltetrasiloxan
waren wie folgt:
Methyltrisdimethylsiloxysilan/Methyldimethoxydimethylsiloxysilan
= 58,7, Methyltrisdimethylsiloxysilan/Methylmethoxybisdimethylsiloxysilan
= 11,7 Methyltrisdimethylsiloxysilan/3,5-Bisdimethylsiloxy-1,1,3,5,7,7-hexamethyltetrasiloxan
= 6,5 und Methyltrisdimethylsiloxysilan/3-Dimethylsiloxy-1,1,3,5,5,7,7-heptamethyltetrasiloxan
= 432.
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Beispiel
6. Eine wässrige
Lösung
von Chlorwasserstoffsäure
(2,25 g, 0,8 Gew.-%) mit einem Molverhältnis von Wasser zu 1,1,3,3,-Tetramethyldisiloxan
von 0,8 und 22,2 g (165,4 mmol) 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan und
10 g (73,5 mmol) Methyltrimethoxysilan wurden in einen 200-ml-Vierhalskolben, der
mit einem Rührer
ausgestattet war, gegeben und diese Mischung wurde bei Raumtemperatur
gerührt. Diese
Mischung zeigte eine heftige Exotherme und die Temperatur stieg
auf 37°C.
Diese Mischung wurde 2 Stunden unter Luftkühlung gerührt. Analyse mittels GLC zeigte
an, dass das Peak-Flächenverhältnis des
Zielproduktes Methyltrisdimethylsiloxysilan 28,5% betrug und die
entsprechenden Peak-Flächenverhältnisse
des Vorläufers
Methyldimethoxydimethylsiloxysilan, des Vorläufers Methylmethoxybisdimethylsiloxysilan,
des Nebenprodukts 3,5-Bisdimethylsiloxy-1,1,3,5,7,7-hexamethyltetrasiloxan
und des Nebenprodukts 3-Dimethylsiloxy-1,1,3,5,5,7,7-heptamethyltetrasiloxan
waren wie folgt:
Methyltrisdimethylsiloxysilan/Methyldimethoxydimethylsiloxysilan
= 52,9, Methyltrisdimethylsiloxysilan/Methylmethoxybisdimethylsiloxysilan
= 15,0 Methyltrisdimethylsiloxysilan/3,5-Bisdimethylsiloxy-1,1,3,5,7,7-hexamethyltetrasiloxan
= 4,5 und Methyltrisdimethylsiloxysilan/3-Dimethylsiloxy-1,1,3,5,5,7,7-heptamethyltetrasiloxan
= 203.
-
Beispiel
7. 22,2 g (165,4 mmol) 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan, 2,61 g einer
0,05 gew.-%igen wässrigen
Lösung
von Trifluormethansulfonsäure
mit einem Molverhältnis
von Wasser zu Disiloxan von 0,9 und 0,78 g Isopropanol wurden in
einen 200-ml-Vierhalskolben, der mit einem Rührer ausgestattet war, gegeben
und 10 g (73,5 mmol) Methyltrimethoxysilan wurden tropfenweise über einen
Zeitraum von 27 Minuten unter Luftkühlung und Rührung zugegeben. Die Temperatur
dieser Reaktionsmischung stieg auf 31°C. Fortschritt der Reaktion
wurde mittels GLC beobachtet, während
diese Reaktionsmischung bei 31°C
gerührt
wurde. Es wurde bestimmt, dass die Reaktionsmischung in 3 Stunden
einen Gleichgewichtszustand erreicht hatte. Das Peak-GLC-Flächenverhältnis des
Zielprodukts Methyltrisdimethylsiloxysilan betrug 29% und die entsprechenden Peak-Flächenverhältnisse
des Vorläufers
Methyldimethoxydimethylsiloxysilan, des Vorläufers Methylmethoxybisdimethylsiloxysilan,
des Nebenprodukts 3,5-Bisdimethylsiloxy-1,1,3,5,7,7-hexamethyltetrasiloxan
und des Nebenprodukts 3-Dimethylsiloxy-1,1,3,5,5,7,7-heptamethyltetrasiloxan
waren wie folgt:
Methyltrisdimethylsiloxysilan/Methyldimethoxydimethylsiloxysilan
= 55,2, Methyltrisdimethylsiloxysilan/Methylmethoxybisdimethylsiloxysilan
= 7,8, Methyltrisdimethylsiloxysilan/3,5-Bisdimethylsiloxy-1,1,3,5,7,7-hexamethyltetrasiloxan
= 6,1 und Methyltrisdimethylsiloxysilan/3-Dimethylsiloxy-1,1,3,5,5,7,7-heptamethyltetrasiloxan
= 266.
-
Beispiel
8. 16,2 g (121,2 mmol) 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan, 2,43 g einer
0,03 gew.-%igen wässrigen
Lösung
von Chlorwasserstoffsäure
mit einem Molverhältnis
von Wasser zu dem Disiloxan von 1,1 und 0,78 g Isopropylalkohol
wurden in einen 200-ml-Vierhalskolben, der mit einem Rührer ausgestattet
war, gegeben und 8,4 g (55,1 mmol) Tetramethoxysilan wurden tropfenweise über einen
Zeitraum von 70 Minuten unter Luftkühlung und Rührung zugegeben. Die Temperatur
dieser Reaktionsmischung stieg auf 26°C. Fortschreiten der Reaktion
wurde mittels GLC beobachtet, während
diese Reaktionsmischung bei 22°C
gerührt
wurde. Es wurde bestimmt, dass die Reaktionsmischung in 2 Stunden
einen Gleichgewichtszustand erreicht hatte. Das Peak-GLC-Flächenverhältnis des
Zielprodukts Tetrakisdimethylsiloxysilan, beschrieben durch Formel Si{OSi(CH3)2H}4,
betrug 42% und die entsprechenden Peak-Flächenverhältnisse des Vorläufers Dimethoxybisdimethylsiloxysilan,
beschrieben durch Formel Si(OCH3)2{OSi(CH3)2H}2, des Vorläufers Methoxytrisdimethylsiloxysilan,
beschrieben durch Formel Si(OCH3){OSi(CH3)2H}3 und
des Nebenprodukts 3,3,5,5-Tetrakisdimethylsiloxy-1,1,7,7-tetramethyltetrasiloxan,
beschrieben durch Formel {(CH3)2HSiO}3SiOSi{OSi(CH3)2H}3, waren wie folgt:
Tetrakisdimethylsiloxysilan/Dimethoxybisdimethylsiloxysilan
= 161, Tetrakisdimethylsiloxysilan/Methoxytrisdimethylsiloxysilan
= 8,5 und Tetrakisdimethylsiloxysilan/3,3,5,5-Tetrakisdimethylsiloxy-1,1,7,7-tetramethyltetrasiloxan
= 21,1.
-
Als
nächstes
wurde wässriges
Ammoniak (0,0008 g, 0,014 mmol) zu dieser Reaktionsmischung gegeben,
so dass die Chlorwasserstoffsäure neutralisiert
wurde. Die Reaktionsmischung wurde auf 70°C erhitzt und das Methanol,
das als ein Nebenprodukt erzeugt wurde, wurde abdestilliert. Als nächstes wurde
diese Reaktionsmischung mit Wasser auf 25°C abgekühlt. 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan (5,9
g, 44,1 mmol) und 1,46 g einer 0,11 gew.-%igen Lösung von Chlorwasserstoffsäure wurden
zu der Reaktionsmischung gegeben und die resultierende Mischung
wurde bei Raumtemperatur über
Nacht gerührt.
Analyse mittels GLC zeigte an, dass das Peak-Flächenverhältnis des
Zielprodukts Tetrakisdimethylsiloxysilan 64% betrug, der Peak des
Vorläufers
Dimethoxybisdimethylsiloxysilan war verschwunden und die entsprechenden
Peak-Flächenverhältnisse
des Vorläufers
Methoxytrisdimethylsiloxysilan und des Nebenprodukts 3,3,5,5-Tetrakisdimethylsiloxy-1,1,7,7-tetramethyltetrasiloxan
waren wie folgt:
Tetrakisdimethylsiloxysilan/Methoxytrisdimethylsiloxysilan
= 37,7 und Tetrakisdimethylsiloxysilan/3,3,5,5-Tetrakisdimethylsiloxy-1,1,7,7-tetramethyltetrasiloxan
= 10,1.
-
Beispiel
9. 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan (16,2 g, 121,2 mmol) und 2,43 g
einer 0,03 gew.-%igen wässrigen
Lösung
von Chlorwasserstoffsäure
mit einem Molverhältnis
von Wasser zu Disiloxan von 1,1 und 0,78 g Isopropylalkohol wurden
in einen 200-ml-Vierhalskolben, der mit einem Rührer ausgestattet war, gegeben
und 10,9 g (73,5 mmol) Vinyltrimethoxysilan wurden tropfenweise über einen Zeitraum
von 90 Minuten unter Luftkühlung
und Rührung
zugegeben. Die Temperatur dieser Reaktionsmischung stieg auf 26°C. Verlauf
der Reaktion wurde mittels. GLC beobachtet, während diese Reaktionsmischung
bei 23°C
gerührt
wurde. Es wurde bestimmt, dass die Reaktionsmischung in 0,5 Stunden einen
Gleichgewichtszustand erreicht hatte. Das Peak-GLC-Flächenverhältnis des
Zielprodukts Vinyltrisdimethylsiloxysilan, beschrieben durch Formel CH2=CHSi{OSi(CH3)2H}3, betrug 48%
und die entsprechenden Peak-Flächenverhältnisse
des Vorläufers
Vinylmethoxybisdimethylsiloxysilan, beschrieben durch Formel CH2=CHSi(OCH3){OSi(CH3)2H}2, und
des Nebenprodukts 3,5-Divinyl-3,5-bisdimethylsiloxy-1,1,7,7-tetramethyltetrasiloxan,
beschrieben durch Formel {(CH3)2HSiO}2(CH2=CH)SiOSi(CH2=CH){OSi(CH3)2H}2, waren wie folgt:
Vinyltrisdimethylsiloxysilan/Vinylmethoxybisdimethylsiloxysilan
= 11,0 und Vinyltrisdimethylsiloxysilan/3,5-Divinyl-3,5-bisdimethylsiloxy-1,1,7,7-tetramethyltetrasiloxan
= 26,8.
-
Als
nächstes
wurde wässriges
Ammoniak (0,002 g, 0,035 mmol) zu dieser Reaktionsmischung gegeben,
so dass die Chlorwasserstoffsäure
neutralisiert wurde. Die Reaktionsmischung wurde auf 70°C erhitzt
und das Methanol, das als ein Nebenprodukt erzeugt wurde, wurde
abdestilliert. Als nächstes
wurde diese Reaktionsmischung mit Wasser auf 25°C abgekühlt. Als nächstes wurden 5,9 g, (44,1
mmol) 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan und 1,69 g einer 0,14 gew.-%igen
wässrigen
Lösung
von Chlorwasserstoffsäure
zu der Reaktionsmischung gegeben und die resultierende Mischung
wurde bei Raumtemperatur über
Nacht gerührt.
Analyse mittels GLC zeigte an, dass das Peak-Flächenverhältnis des Zielprodukts Vinyltrisdimethylsiloxysilan
71% betrug und die entsprechenden Peak-Flächenverhältnisse des Vorläufers Vinylmethoxybisdimethylsiloxysilan
und des Nebenprodukts 3,5-Divinyl-3,5-bisdimethylsiloxy-1,1,7,7-tetramethyltetrasiloxan
waren wie folgt:
Vinyltrisdimethylsiloxysilan/Vinylmethoxybisdimethylsiloxysilan
= 82,7 und Vinyltrisdimethylsiloxysilan /3,5-Divinyl-3,5-bisdimethylsiloxy-1,1,7,7-tetramethyltetrasiloxan
= 20,4.
-
Beispiel
10. 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan (16,2 g, 121,2 mmol) und 2,43 g
einer 0,03 gew.-%igen wässrigen
Lösung
von Chlorwasserstoffsäure
mit einem Molverhältnis
von Wasser zu Disiloxan von 1,1 und 0,78 g Isopropanol wurden in
einen 200-ml-Vierhalskolben, der mit einem Rührer ausgestattet war, gegeben
und 14,4 g (73,5 mmol) Mercaptopropyltrimethoxysi-lan wurden tropfenweise über einen
Zeitraum von 60 Minuten unter Luftkühlung und Rührung zugegeben. Die Temperatur
dieser Reaktionsmischung stieg auf 27°C. Verlauf der Reaktion wurde
mittels GLC beobachtet, während
diese Reaktionsmischung bei 25°C
gerührt
wurde. Es wurde bestimmt, dass die Reaktionsmischung in 2 Stunden
einen Gleichgewichtszustand erreicht hatte. Das Peak-GLC-Flächenverhältnis des
Zielprodukts Mercaptopropyltrisdimethylsiloxysilan, beschrieben durch
Formel HSCH2CH2CH2Si{OSi(CH3)2H}3, betrug 52%
und die entsprechenden Peak-Flächenverhältnisse
des Vorläufers
Mercaptopropylmethoxybisdimethylsiloxysilan, beschrieben durch Formel HSCH2CH2CH2Si(OCH3){OSi(CH3)2H}3, und des Nebenprodukts
3,5-Dimercaptopropyl-3,5-bisdimethylsiloxy-1,1,7,7-tetramethyltetrasiloxan,
beschrieben durch Formel {CH3)2HSiO}2(HSCH2CH2CH2)SiOSi(CH2CH2CH2SH}{OSi(CH3)2H}3,
waren wie folgt:
Mercaptopropyltrisdimethylsiloxysylan/Mercaptopropylmethoxybisdimethylsiloxysilan =
11,2 und
Mercaptopropyltrisdimethylsiloxysilan/3,5-Dimercaptopropyl-3,5-bisdimethylsiloxy-1,1,7,7-tetramethyltetrasiloxan
= 60,7.
-
Als
nächstes
wurden 0,0025 g (0,035 mmol) Diethylamin zu dieser Reaktionsmischung
gegeben, so dass die Chlorwasserstoffsäure neutralisiert wurde. Diese
Reaktionsmischung wurde auf 70°C
erhitzt und das Methanol, das als ein Nebenprodukt erzeugt wurde,
wurde abdestilliert. Als nächstes
wurde diese Reaktionsmischung mit Wasser auf 25°C abgekühlt und 5,9 g, (44,1 mmol)
1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan und 1,69 g einer 0,15 gew.-%igen wässrigen
Lösung von
Chlorwasserstoffsäure
wurde zu der Reaktionsmischung gegeben. Die resultierende Mischung
wurde bei Raumtemperatur über
Nacht gerührt.
Analyse mittels GLC zeigte an, dass das Peak-Flächenverhältnis des
Zielprodukts Mercaptopropyltrisdimethylsiloxysilan 71% betrug und
die entsprechenden Peak-Flächenverhältnisse
des Vorläufers Mercaptopropylmethoxybisdimethylsiloxysilan
und des Nebenprodukts 3,5-Dimercaptopropyl-3,5-bisdimethylsiloxy-1,1,7,7-tetramethyltetrasiloxan
waren wie folgt:
Mercaptopropyltrisdimethylsiloxysilan/Mercaptopropylmethoxybisdimethylsiloxysilan
= 41,3 und Mercaptopropyltrisdimethylsiloxysilan/3,5-Dimercaptopropyl-3,5-bisdimethylsiloxy-1,1,7,7-tetramethyltetrasiloxan
= 51,7.