EP2906604A1 - Method for producing polyisobutenes - Google Patents

Method for producing polyisobutenes

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Publication number
EP2906604A1
EP2906604A1 EP13774402.5A EP13774402A EP2906604A1 EP 2906604 A1 EP2906604 A1 EP 2906604A1 EP 13774402 A EP13774402 A EP 13774402A EP 2906604 A1 EP2906604 A1 EP 2906604A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reaction
isobutene
polymerization
compounds
formula
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13774402.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Arno Lange
Matthias Kiefer
Matthias Kleiner
Szilard Csihony
Dietmar Posselt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to EP13774402.5A priority Critical patent/EP2906604A1/en
Publication of EP2906604A1 publication Critical patent/EP2906604A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F110/00Homopolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F110/04Monomers containing three or four carbon atoms
    • C08F110/08Butenes
    • C08F110/10Isobutene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment

Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of bifunctional polyisobutenes and to bifunctional polyisobutenes obtainable by the process and to certain functionalization products thereof.
  • Homo- and copolymers of isobutene find use in a variety of ways, for example for the production of fuel and lubricant additives, as elastomers, as adhesives or adhesive raw materials or as a basic component of sealing and sealing compounds.
  • German Offenlegungsschrift 100 61 727 describes the preparation of isobutene polymers with olefinically unsaturated end groups.
  • bifunctional starters are used for the production of isobutene polymers having two olefinically unsaturated end groups.
  • German Offenlegungsschrift 102 32 157 describes a cationic isobutene polymerization using 3-chlorocyclopentene as initiator.
  • WO 2004/1 13402 describes the preparation of bifunctional polyisobutenes in which isobutene is polymerized in the presence of a Lewis acid and an isobutene oligomer containing an olefinic double bond as initiator.
  • the object is achieved by a process for the preparation of bifunctional polyisobutenes in which isobutene or an isobutene-containing monomer mixture in the presence of a Lewis acid and a compound of formula I.
  • n is the number 1, 2, 3 or 4,
  • X represents an acyl radical of the formula R 5 CO- or the radical of an organic or inorganic acid group which, with its central atom Z, which is selected from S, P, N and B and carries at least one doubly bonded oxygen atom, to the oxygen atom of the compound (I) is covalently bonded and whose possibly existing hydroxyl functions are present in esterified form,
  • R 1 to R 4 are identical or different and represent hydrogen, an aliphatic (alkyl), cycloaliphatic (cycloalkyl) or aromatic hydrocarbon radical (aryl) having 1 to 20 carbon atoms, and
  • the invention relates to a process for the preparation of bifunctional polymers, in which reacting isobutene or an isobutene-containing monomer mixture in the presence of a Lewis acid with a compound of formula I defined herein.
  • the compounds I are also referred to below as initiators or initiator compounds I.
  • Isobutene polymers which contain an alcohol or an alcohol derivative (group X) at one terminus (so-called chain start) and a chlorine atom at the other terminus (so-called distal chain end) are obtainable in particular by the process according to the invention.
  • group X an alcohol or an alcohol derivative
  • distal chain end a chlorine atom at the other terminus
  • isobutene polymers which contain an olefinic double bond instead of the chlorine atom.
  • the double bond can then in a conventional manner in another functionality, eg. For example, OH, SH, silane, siloxane, hydroxyphenyl, succinyl ester, succinimide, oxirane, Carboxl, etc., to be converted.
  • R 1, R 2 , R 3 , R 4 and R 5 is aryl, it is an aromatic, optionally substituted hydrocarbon radical;
  • Aryl is an aromatic hydrocarbon radical such as phenyl, 1-naphthyl or 2-naphthyl. Phenyl is a preferred embodiment.
  • the radicals from the individual features are combined, so can be composed of alkyl, cycloalkyl and aryl radicals combinations such as benzyl, 4-methylcyclohexyl or ethylphenyl.
  • the radicals R 1 to R 5 can also carry a small amount of heteroatoms such as halogen atoms, for example chlorine or fluorine, or inert functional groups such as cyano groups or ester groups, without losing their substantial hydrocarbon character.
  • n 1 and the acyl group X is an Rs -CO-group, wherein R5 is a hydrocarbon radical such as the radicals Ri, R2, R3 and R 4 are defined. It is also possible that the radicals are further substituted by halogen, for example CI-C2H 4 -CO- or CF 3 -CO-.
  • n 2, 3 or 4
  • the acyl group X is a group R-CO-, wherein R5 is here a radical such as the radicals R1, R2, R3 and R 4 are defined and (n- 1) - site (s) is further substituted with one or more acyl groups, for example, then there is a phthalyl, terphthalyl, gallyl, malonyl or Succinylrest before.
  • the central atom Z is selected from the elements S, P or N, it carries at least one doubly bonded oxygen atom.
  • the compounds of the formula (I) can be prepared by ring-opening of tetrahydrofurans of the formula II with acid derivatives of the formula III in a manner known per se, as described in Reppe et al. Ann. Chem. 596, 1 10 described.
  • X, R 1, R 2, R 3 and R 4 have the meanings already mentioned.
  • the tetrahydrofurans (II) can be prepared by rearrangement and cyclization from 1, 3-diols of formula IV.
  • the reaction of (IV) to (II) and further the reaction with (III) to (I) can be carried out continuously and batchwise.
  • it is suitable for producing the initiator (I) in a continuous and / or batchwise manner.
  • this means batch sizes over 10 kg, better> 100 kg, even better> 1000 kg or> 5000 kg.
  • this means production volumes over 100 kg / day, better> 1000 kg / day, even more optimal> 10 t / day or> 100 t / day.
  • Compound (IV) can be used for the abovementioned synthesis of (II) dissolved, suspended, molten or gaseous. Suitable solvents in this case are in principle all solvents which are inert under reaction conditions.
  • Examples are hydrocarbons such as toluene, xylene, solvent naphtha, branched and linear aliphatics, alcohols or water.
  • the reaction of (IV) to (II) and further the reaction with (III) to (I) can be accelerated by acids.
  • the acids are used in an amount of from 0.1 to 10% by weight, in particular from 0.2 to 5% by weight, based on the compounds of the formula II.
  • Preferred acids here are Bronsted acids, for example organic carboxylic acids such.
  • trifluoroacetic acid oxalic acid or lactic acid
  • organic sulfonic acids such as methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid or p-toluenesulfonic acid.
  • Lewis acids such as HCl, H3PO4, H2SO4 or HCIO4.
  • Lewis acid for example, BF3, BC, SnCU, TiCU, or AICI3 can be used.
  • bases such as NaOH defined acidity can be adjusted.
  • solids with an acid surface for example silica, whose surface can be further activated with one of the acids mentioned.
  • covalent metal halides and semi-metal halides having an electron pair gap are contemplated.
  • Such compounds are known to the person skilled in the art, for example from JP Kennedy et al. in US 4,946,889, US 4,327,201, US 5,169,914, EP-A 206,756, EP-A 265 053 and comprising in the monograph by JP Kennedy and B. Ivan, Designed Polymers by Carbocationic Macromolecular Engineering, Oxford University Press, New York, 1991 ,
  • the Lewis acids are usually selected from halogen compounds of titanium, tin, aluminum, vanadium or iron and the halides of boron.
  • Suitable electron donors are aprotic organic compounds which have a free electron pair located on a nitrogen, oxygen or sulfur atom.
  • Preferred donor compounds are selected from pyridines such as pyridine itself, 2,6-dimethyl-pyridine, and sterically hindered pyridines such as 2,6-diisopropylpyridine and 2,6-di-tert-butylpyridine; Amides, especially N, N-
  • Dialkylamides of aliphatic or aromatic carboxylic acids such as N, N-dimethylacetamide; Lactams, in particular N-alkyl lactams such as N-methylpyrrolidone; Ethers, e.g.
  • Dialkyl ethers such as diethyl ether and diisopropyl ether, cyclic ethers such as tetrahydrofuran; Amines, in particular trialkylamines such as triethylamine; Esters, in particular C 1 -C 4 -alkyl esters of aliphatic C 1 -C 6 -carboxylic acids, such as ethyl acetate; Thioethers, in particular dialkylthioethers or alkylaryl thioethers, such as methylphenylsulfide; Sulfoxides, in particular dialkyl sulfoxides, such as dimethyl sulfoxide; Nitriles, especially alkyl nitriles such as acetone itril and propionitrile; Phosphines, in particular trialkylphosphines or triarylphosphines, such as trimethyl-phosphine, triethylphosphine, tri-n-butylphos
  • pyridine and sterically hindered pyridine derivatives and in particular organosilicon compounds preference is given to pyridine and sterically hindered pyridine derivatives and in particular organosilicon compounds.
  • R a may be the same or different and independently of one another C 1 -C 20 -alkyl, C 3 -C 7 -cycloalkyl, aryl or aryl-C 1 -C 4 -alkyl, where the last three radicals mentioned also contain one or more C 1 -C 10 -alkyl groups as substituents can have, and
  • R b may be the same or different and are C 1 -C 20 -alkyl or, in the event that r is 1 or 2, two R b together may be alkylene.
  • r is preferably 1 or 2.
  • R a is preferably a C 1 -C 5.
  • Alkyl group and in particular a branched or bonded via a secondary carbon atom alkyl group, such as isopropyl, isobutyl, sec-butyl, or a 5-, 6- or 7-membered Cycloalkylgrup- pe, or an aryl group, especially phenyl.
  • the variable R b is preferably a C 1 -C 4 -alkyl group or a phenyl, tolyl or benzyl radical.
  • Examples of such preferred compounds are dimethoxydiisopropylsilane, dimethoxyisobutylisopropylsilane, dimethoxydiisobutylsilane, dimethoxydicyclopentylsilane, dimethoxyisobutyl-2-butylsilane, diethoxyisobutylisopropylsilane, triethoxytoluylsilane, triethoxybenzylsilane and triethoxyphenylsilane.
  • C 1 -C 4 -alkyl is a branched or linear alkyl radical, such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, isobutyl or tert-butyl.
  • C 1 -C 6 -alkyl is, in particular, pentyl, hexyl, hepyl, octyl and their positional isomers.
  • C3-C7-Cycloalkyl is, for example, cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl and cyclooctyl.
  • Aryl is in particular phenyl, naphthyl or tolyl.
  • Aryl-C 1 -C 4 -alkyl is especially benzyl or 2-phenylethyl.
  • Alkylene is, for example, C 2 -C 8 -alkylene, such as 1, 2-ethylene, 1, 2 and 1, 3-propylene, 1, 4-butylene and 1, 5-pentylene.
  • the Lewis acid is used in an amount sufficient to form the initiator complex of Lewis acid and initiator.
  • the molar ratio of Lewis acid to initiator compound (I) is generally 10: 1 to 1:10, more preferably 1: 1 to 1: 4, and especially 1: 1 to 1: 2.5.
  • the Lewis acid and the electron donor are preferably used in a molar ratio of from 20: 1 to 1:20, more preferably from 5: 1 to 1: 5 and especially from 2: 1 to 1: 2.
  • the concentration of Lewis acid in the reaction mixture is usually in the range of 0.1 to 200 g / L, and more preferably in the range of I to 50 g / L.
  • Suitable isobutene starting materials for the process according to the invention are both isobutene itself and also isobutene-containing C 4 hydrocarbon streams, for example C 4 raffinates, C 4 cuts from isobutene dehydrogenation, C 4 cuts from steam crackers, FCC crackers (FCC: Fluid Catalyzed Cracking), provided they are largely exempt from 1, 3-butadiene contained therein.
  • C 4 hydrocarbon streams suitable according to the invention generally contain less than 500 ppm, preferably less than 200 ppm of butadiene. When using C 4 cuts as Feedstock, the hydrocarbons other than isobutene take on the role of an inert solvent.
  • copolymerizable monomers are vinyl aromatics such as styrene and ⁇ -methyl-styrene, Ci- C4-alkylstyrenes such as 2-, 3- and 4-methylstyrene, and 4-tert-butylstyrene, isoolefins having 5 to 10 carbon atoms such as 2-methylbutene 1, 2-methylpentene-1, 2-methylhexene-1, 2-ethyl-pentene-1, 2-ethylhexene-1 and 2-propylheptene-1.
  • the distal chain end i. the end of the resulting isobutene polymer away from the chain beginning, which is derived from the initiator, with comonomers, such as those listed above, e.g. Vinyl aromatics are implemented. So you can, for example first homopolymerize isobutene and then add the comonomer.
  • the newly formed comonomer-derived reactive chain end is either deactivated or terminated according to one of the embodiments described below to form a functional end group or re-reacted with isobutene to form higher block copolymers.
  • Suitable solvents are all low molecular weight, organic compounds or mixtures thereof which have a suitable dielectric constant and no abstractable protons and which are liquid under the polymerization conditions.
  • Preferred solvents are hydrocarbons, for example acyclic hydrocarbons having 2 to 8 and preferably 3 to 8 carbon atoms, such as ethane, iso- and n-propane, n-butane and its isomers, n-pentane and its isomers, n-hexane and its isomers , n-heptane and its isomers, and n-octane and its isomers, cyclic alkanes having 5 to 8 carbon atoms such as cyclopentane, methylcyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, cycloheptane, acyclic alkenes preferably having 2 to 8 carbon atoms such as ethen
  • Preferred solvents are aromatic hydrocarbons, of which toluene is particularly preferred.
  • solvent mixtures comprising at least one halogenated hydrocarbon and at least one aliphatic or aromatic hydrocarbon.
  • the solvent mixture comprises hexane and chloromethane and / or dichloromethane.
  • the volume ratio of hydrocarbon to halogenated hydrocarbon is preferably in the range from 1:10 to 10: 1, particularly preferably in the range from 4: 1 to 1: 4 and in particular in the range from 2: 1 to 1: 2.
  • chlorinated hydrocarbons whose polarity allows them to be polymerized in a uniform solvent. Examples are the propyl, butyl and pentyl chlorides such as 1-chlorobutane and 2-chloropropane.
  • the process according to the invention will be carried out at temperatures below 0 ° C., e.g. in the range of 0 to -140 ° C, preferably in the range of -30 to -120 ° C, and more preferably in the range of -40 to -1 10 ° C perform.
  • the reaction pressure is of secondary importance.
  • the dissipation of the heat of reaction takes place in a customary manner, for example by wall cooling and / or by utilizing boiling-off cooling.
  • the living distal chain ends are deactivated, for example by adding a protic compound, in particular by adding water, alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol or tert-butanol, or their mixtures with water.
  • a protic compound in particular by adding water, alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol or tert-butanol, or their mixtures with water.
  • the process according to the invention gives telechelic (bifunctional) polyisobutenes, which on the one hand have an alcohol function at the beginning of the chain which is introduced by the radical XO- of the initiator compound of the formula I, and on the other hand a terminus (distal end of the chain, ie Chain end opposite chain end) containing a functional group.
  • This functional group is preferably a moiety of the formula -CH2-C (CHs) 2-halo. This is usually formed during reaction quenching with a protic deactivator.
  • the halogen atom in this terminal group is usually derived from the Lewis acid used for the polymerization.
  • halogen is chlorine.
  • telechelic polyisobutenes are valuable intermediates for the preparation of other bifunctional polyisobutene derivatives.
  • Examples of derivatization include the alkylation of phenols and the elimination of hydrogen halide from the -CH 2 -C (CH 2) 2 -halo group to form an ethylenically unsaturated terminal group.
  • the conversion of the terminal moiety -CH2-C (CHs) 2-halogen into an ethylenically unsaturated radical (methylidene double bond) can be carried out, for example thermally, for. B. by heating to a temperature of 70 to 200 ° C, or by treatment with a base.
  • Suitable bases are e.g. Alkali metal alkoxides such as sodium methoxide, sodium ethoxide and potassium tert-butoxide, basic alumina, alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, and tertiary amines such as pyridine or tri-butylamine, cf. Kennedy et al., Polymer Bulletin 1985, 13, 435-439.
  • sodium ethoxide is used.
  • ethylenically terminated polyisobutenes at the chain end without first introducing the grouping -CH 2 -C (CH 2) 2 -halo.
  • the living chain end of the isobutene polymer is suitably reacted with a terminating reagent which adds an ethylenically unsaturated group to the end of the chain.
  • Suitable termination reagents are, for example, trialkylallylsilane compounds, e.g. Trimethyallylsilane.
  • the living chain end is terminated by adding a trialkylallylsilane compound.
  • allyl silanes leads to the termination of the polymerization with the introduction of an allyl radical at the polymer chain end, cf. EP 264 214.
  • a termination reagent is 1,1-diphenylethylene.
  • the living chain end is thereby terminated by addition of 1,1-diphenylethylene and a base, whereby a diphenyl-substituted double bond is introduced at the chain end, cf. J. Feldthusen, B. Ivan, A.H.E. Muller and J. Kops, Macromol. Rep. 1995, A32, 639, J. Feldthusen, B. Ivan and A.H.E. Müller, Macromolecules 1997, 30, 6989 and Macromolecules 1998, 31, 578, DE-A 19648028 and DE-A 19610350.
  • conjugated dienes for example butadiene
  • termination reagents are suitable as termination reagents.
  • the reactive chain end is reacted with the conjugated diene and then deactivated as described above, cf. DE-A 40 25 961.
  • telechelic polyisobutenes are obtainable by the process according to the invention which have an alcohol function at all chain ends, which are derived from the radical XO- of the compound (I).
  • two or more living polymer chains are coupled by adding a coupling agent. Coupling means the formation of chemical bonds between the reactive chain ends, so that two or more polymer chains of the living polyisobutene formed according to the invention are connected via their distal ends to form a molecule.
  • the molecules obtained by coupling are symmetric telechelic or star-shaped molecules with functions -OX at the molecular ends or the ends of the branches of the star-shaped molecule.
  • living copolymers of the type AB + it is also possible by coupling living copolymers of the type AB + to prepare triblock copolymers of the AB-BA type in which A is a polyisobutene block and B is a different polymer block, for example a polyvinylaromatic block.
  • Suitable coupling agents include, for example, at least two electrolytic leaving groups, all of which are allylated to the same or different double bonds, e.g. Trialkylsilyl phenomenon, so that the cationic center of a reactive chain end can attach in a concerted reaction with cleavage of the leaving group and shift of the double bond.
  • Other coupling agents have at least one conjugated system to which the cationic center of a reactive chain end can add electrophilically to form a stabilized cation. By cleavage of a leaving group, e.g. of a proton, then forming a stable s-bond to the polymer chain with reformation of the conjugated system.
  • Several of these conjugated systems can be linked by inert spacers.
  • Suitable coupling agents include:
  • R is Ci-Cio-alkylene, preferably methylene or 2,2-propanediyl
  • Coupling reaction can be carried out analogously to the reactions described there: R. Faust, S. Hadjikyriacou, Macromolecules 2000, 33, 730-733; R. Faust, S. Hadjikyriacou, Macromolecules 1999, 32, 6393-6399; R. Faust, S. Hadjikyriacou, Polym. Bull. 1999, 43, 121-128; R. Faust, Y. Bae, Macromolecules 1997, 30, 198; R. Faust, Y. Bae, Macromolecules 1998, 31, 2480; R. Storey, Maggio, Polymer Preprints 1998, 39, 327-328; WO99 / 24480; US 5,690,861 and US 5,981,785.
  • the coupling is usually carried out in the presence of a Lewis acid, wherein such Lewis acids are suitable, which are also used to carry out the actual polymerization reaction bar.
  • a Lewis acid wherein such Lewis acids are suitable, which are also used to carry out the actual polymerization reaction bar.
  • the same solvents and temperatures are also suitable as are used for carrying out the actual polymerization reaction.
  • the coupling can therefore be carried out as a one-pot reaction following the polymerization reaction in the same solvent in the presence of the Lewis acid used for the polymerization.
  • a molar amount of the coupling agent is used which corresponds approximately to the quotient of the molar amount of the initiator of the formula I used for the polymerization, divided by the number of coupling sites of the coupling agent.
  • the solvent After termination (deactivation and / or introduction of an ethylenically unsaturated terminal group) or coupling, the solvent is usually removed in suitable aggregates such as rotary, falling film or thin film evaporators or by relaxation of the reaction solution.
  • the polymerization is carried out batchwise, ie as a batch reaction.
  • a batch reaction it is possible, for example, to introduce isobutene in a solvent, to add initiator and, if appropriate, further additives, such as siloxanes, and to start the reaction with a Lewis acid.
  • solvent, initiator, Lewis acid and optionally to provide further additives such as siloxanes and to control the reaction by continuous addition of isobutene In all cases, the reaction temperature will be maintained in the desired range by suitable cooling measures. A particular challenge in the polymerization is given by a high heat of reaction in a short period of time.
  • a further object of the present invention was therefore to provide a process which makes it possible to control the rapid heat release of the reaction.
  • polymerizations carried out on an industrial scale present a challenge with regard to the rapid dissipation of heat, which is the case for relatively large amounts of sales.
  • a further object of the present invention was therefore to provide a process which makes it possible to carry out polymerization reactions on an industrial scale.
  • the polymerization is carried out continuously.
  • reactors with high heat transfer surfaces based on the reaction volume are suitable.
  • tubular reactors these can also be reactors with rectangular channels, stirred tank reactors or certain micro or milli reactors.
  • Micro- or Milli-reactors allow a good temperature control even with strongly exothermic reactions. Due to the larger ratio of surface area to reactor volume, for example, a very good heat supply or removal is made possible, which is why even highly exothermic reactions can be carried out approximately isothermally.
  • Milli reactors in particular can be scaled up well to industrial scale due to their design.
  • the polymerization is carried out in a continuous process which comprises at least the following steps:
  • the polymerization is preferably carried out using Milli reactors, in particular if it is carried out continuously.
  • Milli reactors differ from conventional equipment in their characteristic dimension. Under the characteristic see dimension of a device through which flows, for example, a mixer or a reactor, is understood in the context of the present invention, the smallest, perpendicular to the flow direction expansion.
  • the characteristic dimension of Milli reactors is significantly smaller than that of conventional equipment. It can be especially in the millimeter range. Compared to conventional reactors Milli reactors therefore show a significantly different behavior with respect to the heat and mass transfer processes that take place.
  • the characteristic dimension of a milli-reactor for the polymerization of isobutene or of an isobutene-containing monomer mixture is generally at most 30 mm, in particular 0.1 to 30 mm or preferably 0.3 to 30 mm or particularly preferably 0.5 to 30 mm; preferably at most 20 mm, e.g. 0.1 to 20 mm, or preferably 0.3 to 20 mm, or more preferably 0.5 to 20 mm; more preferably at most 15 mm, e.g.
  • Milli reactors to be used according to the invention are preferably selected from temperature-controllable tubular reactors, shell-and-tube heat exchangers, plate heat exchangers and temperature-controlled tubular reactors with internals.
  • Tube reactors to be used according to the invention, tube bundle heat exchangers and plate heat exchangers have tube dimensions as characteristic dimensions.
  • Pipe reactors with internals to be used according to the invention have pipe diameters in the range from 5 mm to 500 mm, preferably in the range from 8 mm to 200 mm and particularly preferably in the range from 10 mm to 100 mm.
  • comparable plate channels with inserted mixing structures can be used according to the invention. They have heights in the range of 1 mm to 20 mm and widths in the range of 10 mm to 1000 mm and in particular in the range of 10 mm to 500 mm.
  • the tube reactors may contain mixing elements, which are traversed by tempering channels.
  • Particularly preferred Milli reactors are: tube reactors made of capillaries, capillary bundles with tube cross sections from 0.1 to 25 mm, preferably from 0.5 to 6 mm, more preferably from 0.7 to 4 mm, with or without additional mixing internals, wherein the tubes or capillaries can be lapped by a tempering medium; »Tubular reactors in which the heat transfer medium is conducted in the capillaries / tubes, and the product to be tempered is guided around the tubes and homogenised by means of components (mixing elements);
  • Plate reactors constructed as plate heat exchangers with insulated parallel channels, networks of channels or surfaces equipped with or without flow-breaking internals (posts), the plates product and heat carrier parallel or in a layered structure, which alternately heat carrier and product -Lagen, so that during the reaction, the chemical and thermal homogeneity can be ensured;
  • At least one reactor is used which largely has the residence time characteristic of a plug flow.
  • the state of the reaction mixture eg temperature, composition, etc.
  • the state of the reaction mixture can vary in the flow direction, but for each individual cross section perpendicular to the flow direction, the state of the reaction mixture is the same.
  • all volume elements entering the tube have the same residence time in the reactor.
  • the liquid flows through the tube as if it were a series of easily slipping through the tube.
  • the cross-mixing due to the intensified mass transport perpendicular to the flow direction can compensate for the concentration gradient perpendicular to the flow direction.
  • the Bodensteiniere Bo is a dimensionless index and describes the ratio of the convection current to the dispersion stream (eg M. Baerns, H. Hofmann, A. Renken, Chemical Reaction Engineering, Textbook of Technical Chemistry, Volume 1, 2nd edition, p 332 ff), it thus characterizes the backmixing within a system:
  • the groundstone number defined above is preferably chosen to be greater than 10, particularly preferably greater than 20 and in particular greater than 50.
  • the capillary reactor then has largely a Propfenströmungs character.
  • Austenitic stainless steels such as 1 .4541 or 1 .4571, generally known as V4A or as V2A, as well as stainless steels of the US types SS316 and SS317Ti, have proven advantageous as materials for the mixers and reactors to be used according to the invention .
  • polyether ketones are also suitable. But it can also be more resistant to corrosion Hastelloy® types, glass or ceramic as materials and / or corresponding coatings, such as
  • TiN3, Ni-PTFE, Ni-PFA or the like can be used for the reactors to be used according to the invention.
  • the reactors are designed so that the heat transfer surfaces are in very good contact with a tempering medium, so that a very good heat transfer between the reactants Onsmischung in the reaction zone and the temperature control is possible and a largely isothermal reaction is possible.
  • the temperature control medium should have a sufficiently high heat capacity, be circulated intensively and be provided with a thermostating unit of sufficient capacity.
  • the heat transfer between the reaction zone and the temperature control medium should be as good as possible in order to ensure the most homogeneous possible temperature distribution in the reaction zone.
  • the ratio of heat exchange surface to reaction volume should generally be between about 50 and about 5000 m 2 / m 3 , preferably between about 100 and about 3000 m 2 / m 3 . more preferably between about 150 and about 2000 m 2 / m 3 and in particular between about 200 and about 1300 m 2 / m 3 are selected.
  • 5000 tonnes per year are in the range of approx. 200 m 2 / m 3 , for reactors with production capacities of approx. 500 tonnes per year in the range of approx. 500 m 2 / m 3 and for reactors on a laboratory scale at about 600 to 1300 m 2 / m 3 .
  • the heat transfer coefficient on the side of the reaction medium should generally be more than 50 W / m 2 K, preferably more than 100 W / m 2 K, more preferably more than 200 W / m 2 K and in particular more than 400 W / m 2 K amount.
  • the bifunctional polyisobutenes prepared by the process according to the invention have a narrow molecular weight distribution.
  • the polydispersity index PDI M w / M n is usually below 2.0, preferably below 1.60, more preferably below 1.40 and in particular below 1.35.
  • the process according to the invention is preferably used for the preparation of bifunctional polyisobutenes having a number average molecular weight M n of from 200 to 100,000, more preferably from 400 to 50,000 and in particular from 500 to 15,000.
  • the bifunctional polyisobutenes prepared according to the invention are terminated at one end of the chain (chain start) by alcohol function XO- of the initiator of the formula I.
  • the opposite (distal) end group is preferably a group -CH 2 -C (CH 2) 2-halogen, more preferably -CH 2 -C (CH 2) 2 -Cl.
  • the opposite group is preferably an ethylenically unsaturated group, as described above, thermally or by reacting the halogen-substituted chain end with a suitable base or by reacting the living polyisobutene chains formed in the polymerization with a trialkylallylsilane compound having 1, 1 Diphenylethylene or a conjugated diene.
  • polyisobutenes which are terminated at all chain ends by functions -OX can also be obtained by the process according to the invention by coupling the living polyisobutene chains.
  • a further subject of the present invention is a polyisobutene which is terminated on at least one molecule end by a group of the formula V,
  • hydrosilylation for functionalization, a polyisobutene prepared by the process according to the invention can be subjected to a reaction with a silane in the presence of a silylation catalyst to give a polyisobutene which is at least partially functionalized with silyl groups.
  • Suitable hydrosilylation catalysts are, for example, transition metal catalysts, wherein the transition metal is preferably selected from Pt, Pd, Rh, Ru and Ir.
  • Suitable platinum catalysts include, for example, platinum in finely divided form (“platinum black”), platinum chloride and platinum complexes such as hexachloroplatinic acid or divinyldisiloxane-platinum complexes, eg tetramethyldivinyldisiloxane-platinum complexes.
  • Suitable rhodium catalysts are, for example, (RhCl (P (C 6 H 5 ) 3) 3) and RhC. Also suitable are RuC and IrC.
  • Suitable catalysts are also Lewis acids such as AICI3 or TiCl 4 and peroxides. It may be advantageous to use combinations or mixtures of the aforementioned catalysts.
  • Suitable silanes are, for example, halogenated silanes, such as trichlorosilane, methyldichlorosilane, dimethylchlorosilane and trimethylsiloxydichlorosilane; Alkoxysilanes, such as methyldimethoxysilane, phenyldimethoxysilane, 1,3,3,5,5,7,7-heptamethyl-1,1-dimethoxytetrasiloxane and trialkoxysilanes, eg. B. trimethoxysilane and triethoxysilane, and acyloxysilanes. Trialkoxysilanes are preferably used.
  • the reaction temperature in the silylation is preferably in a range of 0 to 140 ° C, more preferably 40 to 120 ° C.
  • the reaction is usually carried out under normal pressure, but may also be carried out at elevated pressures, e.g. in the range of about 1.5 to 20 bar, or reduced pressures, e.g. 200 to 600 mbar.
  • reaction can be carried out without solvent or in the presence of a suitable solvent.
  • Preferred solvents are, for example, toluene, tetrahydrofuran and chloroform.
  • a polyisobutene prepared by the process according to the invention can be subjected to a reaction with hydrogen sulfide or a thiol, such as alkyl- or arylthiols, hydroxymercaptans, aminomercaptans, thiocarboxylic acids or silanethiols, to give a polyisobutene which is at least partially functionalized with thio groups.
  • a reaction with hydrogen sulfide or a thiol such as alkyl- or arylthiols, hydroxymercaptans, aminomercaptans, thiocarboxylic acids or silanethiols.
  • Suitable hydro-alkylthio additions are described in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4th Edition, John Wiley & Sons, pp. 766-767, incorporated herein by reference.
  • the reaction can usually be carried out both in the absence and in the presence of initiators and in the presence of electromagnetic radiation.
  • thiol groups Upon addition of hydrogen sulfide, functionalized polyisobutenes are obtained with thiol groups.
  • the addition of hydrogen sulfide is preferably carried out at temperatures below 100 ° C and a pressure of 1 to 50 bar, more preferably of about 10 bar.
  • the addition is preferably carried out in the presence of a cation exchange resin, such as Amberlyst 15.
  • a cation exchange resin such as Amberlyst 15.
  • Suitable initiators of the hydro-alkylthio addition are, for example, protic and Lewis acids, such as concentrated sulfuric acid or AlC, and acidic cation exchangers, such as Amberlyst 15.
  • Suitable initiators are furthermore those which are capable of forming free radicals, such as peroxides or azo compounds. Hydro-alkylthio addition in the presence of these initiators usually gives the anti-Markovnikov addition products.
  • the reaction can furthermore be carried out in the presence of electromagnetic radiation having a wavelength of 400 to 10 nm, preferably 200 to 300 nm.
  • Electrophilic substitution on aromatics For derivatization, a polyisobutene prepared according to the process of the invention can be reacted with a compound having at least one aromatic or heteroaromatic group in the presence of an alkylation catalyst.
  • an activated aromatic compound is used for the alkylation.
  • Suitable aromatic compounds are, for example, alkylaromatics, alkoxyaromatics, hydroxyaromatics or activated heteroaromatics, such as thiophenes or furans.
  • the aromatic hydroxy compound used for the alkylation is preferably selected from phenolic compounds having 1, 2 or 3 OH groups which may optionally have at least one further substituent.
  • Preferred further substituents are C 1 -C 8 -alkyl groups and in particular methyl and ethyl. Particular preference is given to compounds of the general formula
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen, OH or CH 3 .
  • Particularly preferred are phenol, the cresol isomers, catechol, resorcinol, pyrogallol, fluoroglucinol and the xylenol isomers.
  • phenol, o-cresol and p-cresol are used.
  • polyaromatics such as polystyrene, polyphenylene oxide or polyphenylene sulfide, or copolymers of aromatics, for example with butadiene, isoprene, (meth) acrylic acid derivatives, ethylene or propylene.
  • the catalyst is preferably selected from Lewis acidic alkylation catalysts, which in the context of the present application is understood as meaning both individual acceptor atoms and acceptor-ligand complexes, molecules, etc., provided that they contain (outwardly) Lewis acid (electron acceptor). ) Have properties.
  • Lewis acidic alkylation catalysts which in the context of the present application is understood as meaning both individual acceptor atoms and acceptor-ligand complexes, molecules, etc., provided that they contain (outwardly) Lewis acid (electron acceptor). ) Have properties.
  • Lewis acidic alkylation catalysts By beispielswei- include se AICIs, AlBr 3, BF 3, BF 3 -2 C 6 H 5 OH, BF 3 [0 (C2H 5) 2] 2, TiCl, SnCl 4, AIC 2 H 5 CI 2, FeCl 3, SbCI 5 and SbF 5 .
  • These alkylation catalysts can be used together with a cocatalyst, for example an
  • Suitable ethers are di- (C 1 -C 8) -alkyl ethers, such as dimethyl ether, diethyl ether, di-n-propyl ether, and tetrahydrofuran, di (C 5 -C 8) -cycloalkyl ethers, such as dicyclohexyl ether, and ethers having at least one aromatic hydrocarbon radical, like anisole. If a catalyst-cocatalyst complex is used for Friedel-Crafts alkylation, the molar ratio of catalyst to cocatalyst is preferably in the range from 1:10 to 10: 1.
  • the reaction can also be carried out with protic acids such as sulfuric acid, phosphoric phosphoric acid or trifluoromethanesulfonic acid are catalyzed.
  • Organic protic acids may also be present in polymer bound form, for example as ion exchange resin.
  • zeolites and inorganic polyacids are also suitable.
  • the alkylation can be carried out solvent-free or in a solvent. Examples of suitable solvents are n-alkanes and mixtures thereof and alkylaromatics, such as toluene, ethylbenzene and xylene, and halogenated derivatives thereof.
  • the alkylation is preferably carried out at temperatures between -10 ° C and + 100 ° C.
  • the reaction is usually carried out at atmospheric pressure, but can also be carried out at higher or lower pressures.
  • the polyisobutenylphenol obtained can be subjected to a reaction in the Mannich reaction with at least one aldehyde, for example formaldehyde, and at least one amine having at least one primary or secondary amine function, to give a compound alkylated with polyisobutene and additionally at least partially aminoalkylated receives. It is also possible to use reaction and / or condensation products of aldehyde and / or amine. The preparation of such compounds are described in WO 01/25293 and WO 01/25294, to which reference is hereby fully made. iv) epoxidation
  • a polyisobutene prepared according to the process according to the invention can be reacted with at least one peroxide compound to give an at least partially epoxidized polyisobutene.
  • the peroxide compound used is at least one peracid, such as m-chloroperbenzoic acid, performic acid, peracetic acid, trifluoroacetic acid, perbenzoic acid and 3,5-dinitroperbenzoic acid.
  • the preparation of the peracids can be carried out in situ from the corresponding acids and H2O2 optionally in the presence of mineral acids.
  • suitable epoxidation reagents are, for example, alkaline hydrogen peroxide, molecular oxygen and alkyl peroxides, such as tert-butyl hydroperoxide.
  • suitable solvents for the epoxidation are, for example, conventional, non-polar solvents. Particularly suitable solvents are hydrocarbons such as Toluene, xylene, hexane or heptane.
  • the epoxide formed can then be reacted ring-opening with water, acids, alcohols, thiols or primary or secondary amines to give, inter alia, diols, glycol ethers, glycol thioethers and amines. v) hydroboration
  • a polyisobutene prepared according to the process of the invention can be subjected to a reaction with a (optionally generated in situ) borane to give an at least partially hydroxylated polyisobutene.
  • a (optionally generated in situ) borane for functionalization, a polyisobutene prepared according to the process of the invention can be subjected to a reaction with a (optionally generated in situ) borane to give an at least partially hydroxylated polyisobutene.
  • Suitable hydroboration processes are described in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4th Edition, John
  • Suitable hydroboration reagents are, for example, diborane, which is generally generated in situ by reacting sodium borohydride with BF 3 etherate, diisamylborane (bis [3-methylbut-2-yl] borane), 1, 1, 2-trimethyl-propylborane , 9-Borbicyclo [3.3.1] nonane, diisocamphenylborane, which are obtainable by hydroborating the corresponding alkenes with diborane, chloroborane-dimethylsulfide, alkyldichloroboranes or H 3 BN (C 2 H 5 ) 2.
  • the hydroboration is carried out in a solvent.
  • suitable solvents for hydroboration are, for example, acyclic ethers, such as diethyl ether, methyl tert-butyl ether, dimethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, cyclic ethers, such as tetrahydrofuran or dioxane, and hydrocarbons, such as hexane or toluene, or mixtures thereof.
  • the reaction temperature is usually determined by the reactivity of the hydroboration agent and is normally between the melting and boiling points of the reaction mixture, preferably in the range of 0 ° C to 60 ° C.
  • the hydroborating agent is used in excess with respect to the alkene.
  • the boron atom preferably adds to the less substituted and thus less sterically hindered carbon atom.
  • the alkyl boranes formed are not isolated, but by subsequent
  • alkylboranes Conversion converted directly into the value products.
  • a very important implementation of the alkylboranes is the reaction with alkaline hydrogen peroxide to give an alcohol which preferably corresponds formally to the anti-Markovnikov hydration of the alkene.
  • the resulting alkylboranes can be subjected to reaction with bromine in the presence of hydroxide ions to give the bromide. vi) ene reaction
  • a polyisobutene prepared according to the process of the invention can be reacted with at least one alkene which has an electrophile-substituted double bond in an ene reaction (see, for example, DE-A 4 319 672 or H. Mach and P. Rath in Chem Lubrication Science V (1999), pp. 175-185, incorporated herein by reference).
  • an alkene designated as En having an allyl-standing hydrogen atom is reacted with an electrophilic alkene, so-called enophile, in a pericyclic reaction comprising a carbon-carbon bond, a double bond shift, and a hydrogen transfer.
  • the polyisobutene reacts as En.
  • Suitable enophiles are compounds which are also used as dienophiles in the Diels-Alder reaction. Preference is given to using maleic anhydride as the enophile. This results in at least partially functionalized with succinic anhydride (Succinanhydrid phenomenon) polyisobutenes.
  • the ene reaction may optionally be carried out in the presence of a Lewis acid catalyst. Suitable examples are aluminum chloride and ethylaluminum chloride.
  • a polyisobutene derivatized with succinic anhydride groups to a subsequent reaction which is selected from: a) reaction with at least one amine to give a polyisobutene functionalized at least in part with succinimide groups and / or succinamide groups, b) reaction with at least one alcohol to obtain a polyisobutene which is at least partially functionalized with succinic ester groups, and c) reaction with at least one thiol to give a polyisobutene which is at least partially functionalized with sucino-thioester groups.
  • a subsequent reaction which is selected from: a) reaction with at least one amine to give a polyisobutene functionalized at least in part with succinimide groups and / or succinamide groups, b) reaction with at least one alcohol to obtain a polyisobutene which is at least partially functionalized with succinic ester groups, and c) reaction with at least one thiol to give a polyisobutene
  • a polyisobutene prepared by the process according to the invention can be subjected to a reaction with hydrogen halide or a halogen to give a polyisobutene which is at least partially functionalized with halogen groups.
  • Suitable reaction conditions of the hydrohalo addition are described in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4th Edition, John Wiley & Sons, pp. 758-759, which is incorporated herein by reference.
  • HF, HCl, HBr and Hl are suitable for the addition of hydrogen halide.
  • the addition of Hl, HBr and HF can generally be carried out at room temperature, whereas elevated temperatures are generally used for the addition of HCl.
  • the addition of hydrogen halides can be carried out in principle in the absence or in the presence of initiators or of electromagnetic radiation.
  • initiators especially peroxides
  • the Markovnikov addition products are generally obtained.
  • peroxides the addition of HBr usually leads to anti-Markovnikov products.
  • the halogenation of double bonds is described in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4th Edition, John Wiley & Sons, pp. 812-814, incorporated herein by reference.
  • Cl, Br and I the free halogens can be used.
  • the use of interhalogen compounds is known.
  • fluorine-containing compounds such as C0F3, XeF2 and mixtures of PbC "2 and SF 4.
  • Bromine usually adds at room temperature in good yields of double bonds.
  • chlorine in addition to the free halogen and chlorine-containing Reagents such as SO 2 Cl 2, PCI 5, etc. If chlorine or bromine is used for the halogenation in the presence of electromagnetic radiation, essentially the products of the radical substitution on the polymer chain are obtained, and not or only to a limited extent addition products to the terminal double bond.
  • Preferred functionalization products are the bisepoxides, dithiols, diols (Antimarkovnikov products such as those obtainable from hydroboration and Markovnikov products, such as those obtainable from the epoxidation and subsequent reaction of the epoxide with water and optionally an acid) and bis (trialkoxy -silane). Certain through the invent Appropriate method available polyisobutenes, which on a
  • Chain ends are terminated by a group of the formula V and at the opposite end of the chain have a different, previously described, terminating group, can be differentially functionalized due to the different reactivities of the terminating groups.
  • This is advantageous, in particular, for the use of the polyisobutene in fuels and lubricants since hydrophilic and hydrophobic properties must coincide here.
  • the easy accessibility of the compound of formula (I) is advantageous. Since only a unilaterally growing chain is initiated with the compound of the formula (I), the required amount of Lewis acid and terminating reagent is reduced in comparison to polyfunctional initiators.
  • the terminating group derived from the initiator is not subject to the side reactions mentioned above, which occur when using polyfunctional aromatic initiators of the prior art.
  • Example 2 Preparation of 4-Chloro, 2,2,4-trimethylpentylacetate
  • 266 g of TMTHF from Example 1 (81%) were initially charged and 2 g of zinc powder were added .
  • 138.5 g of acetyl chloride were added dropwise in the region of 15 ° C.-25 ° C. and the mixture was stirred at 45 ° C. for 45 minutes.
  • Example 3 Polymerization of isobutene with 4-chloro, 2,2,4-trimethylpentyl acetate
  • 1000 ml of dry n-chlorobutane and 134 g of isobutene were initially charged at -10.degree.
  • 81 g of 4-chloro, 2,2,4-trimethylpentyl acetate from Example 2 (75%) and 3 g of pyridine were added and the polymerization was started with 40 ml of TiCl 4 .
  • By means of cooling bath held a temperature of -10 ° C over 60 minutes.
  • 500 ml of hexane were added and quenched with 300 ml of isopropanol.
  • the hexane / polyisobutene phase was separated, washed three times with water and dried with Na 2 S0 4 .
  • the solvent was removed on a rotary evaporator at 120 ° C and 50 mbar. 160 g of a clear, light oil were obtained.

Abstract

A method for producing bifunctional polyisobutenes, according to which method isobutene or a monomer mixture containing isobutene is polymerized in the presence of a Lewis acid and a compound of formula (I), where X represents an acyl radical or the radical of an organic or inorganic acid group, R1 to R4 are identical or different and represent hydrogen or a hydrocarbyl.

Description

Verfahren zur Herstellung von Polyisobutenen Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von bifunktionellen Polyisobutenen sowie nach dem Verfahren erhältliche bifunktionelle Polyisobutene und bestimmte Funktio- nalisierungsprodukte davon.  The present invention relates to a process for the preparation of bifunctional polyisobutenes and to bifunctional polyisobutenes obtainable by the process and to certain functionalization products thereof.
Homo- und Copolymere des Isobutens finden in vielfältiger weise Verwendung, beispielsweise zur Herstellung von Kraftstoff- und Schmierstoff-Additiven, als Elastomere, als Klebstoffe oder Klebrohstoffe oder als Grundbestandteil von Dichtungs- und Versiegelungsmassen. Homo- and copolymers of isobutene find use in a variety of ways, for example for the production of fuel and lubricant additives, as elastomers, as adhesives or adhesive raw materials or as a basic component of sealing and sealing compounds.
Die Herstellung von Polyisobutenen durch lebende kationische Polymerisation von Isobuten ist bekannt. Das eingesetzte Initiatorsystem umfasst in der Regel eine Lewis-Säure und eine orga- nische Verbindung, die mit der Lewis-Säure ein Carbokation oder einen kationogenen Komplex bildet. The production of polyisobutenes by living cationic polymerization of isobutene is known. The initiator system used usually comprises a Lewis acid and an organic compound which forms a carbocation or a cationogenic complex with the Lewis acid.
Für die Weiterverarbeitung, beispielsweise zu Dichtungs- und Versiegelungsmassen oder zu Klebe(roh)stoffen, besonders geeignete Polyisobutene sind telechel, d.h. sie weisen zwei oder mehr reaktive Endgruppen auf. Bei diesen Endgruppen handelt es sich vor allem um Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen, die sich weiter funktionalisieren lassen, oder um mit einem Terminierungsagens funktionalisierte Gruppen. So beschreibt die EP-A 722 957 die Herstellung telecheler Isobuten-Polymere unter Verwendung eines mindestens difunktionellen Initiators wie Dicumylchlorid. Nachteilig an den bekannten Verfahren ist, dass die beschriebenen aromati- sehen Initiatoren zu Indanyl- oder Diindangruppen reagieren können, was die gezielte Synthese definierter telecheler Polyisobutene beeinträchtigt. For further processing, for example, to sealants and sealants or adhesive (raw) materials, particularly suitable polyisobutenes are telechelic, i. they have two or more reactive end groups. These end groups are mainly carbon-carbon double bonds that can be further functionalized or groups functionalized with a terminating agent. Thus, EP-A 722 957 describes the preparation of telechelic isobutene polymers using an at least difunctional initiator such as dicumyl chloride. A disadvantage of the known processes is that the described aromatic initiators can react to indanyl or diindane groups, which impairs the targeted synthesis of defined telechelic polyisobutenes.
Die deutsche Offenlegungsschrift 100 61 727 beschreibt die Herstellung von Isobutenpolymeren mit olefinisch ungesättigten Endgruppen. Zur Herstellung von Isobutenpolymeren mit zwei olefinisch ungesättigten Endgruppen werden bifunktionelle Starter eingesetzt. Die Reaktivität der dabei erhaltenen Endgruppen lässt zu wünschen übrig. Die deutsche Offenlegungsschrift 102 32 157 beschreibt eine kationische Isobutenpolymerisation unter Verwendung von 3- Chlorcyclopenten als Initiator. In der WO 2004/1 13402 wird die Herstellung von bifunktionellen Polyisobutenen beschrieben, bei der man Isobuten in Gegenwart einer Lewis-Säure und eines eine olefinische Doppelbindung enthaltenden Isobuten-Oligomers als Initiator polymerisiert. German Offenlegungsschrift 100 61 727 describes the preparation of isobutene polymers with olefinically unsaturated end groups. For the production of isobutene polymers having two olefinically unsaturated end groups, bifunctional starters are used. The reactivity of the resulting end groups leaves something to be desired. German Offenlegungsschrift 102 32 157 describes a cationic isobutene polymerization using 3-chlorocyclopentene as initiator. WO 2004/1 13402 describes the preparation of bifunctional polyisobutenes in which isobutene is polymerized in the presence of a Lewis acid and an isobutene oligomer containing an olefinic double bond as initiator.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem bifunktio- nelle und vor allem -OH funktionalisierte Polyisobutene mit einem einfachen Initiatorsystem erhältlich sind. Polyisobutene, die mit einer -OH-Funktion terminiert sind, stellen wertvolle Zwischenprodukte zur Herstellung von Makromeren (Acrylaten, Epoxiden, Allylethern) oder Polymeren (Polyurethanen) dar. Es ist das Verdienst von Kennedy und Ivan, als erste eine Syntheseroute zu solchen Verbindungen über Boran-Addition publiziert zu haben (Ivan, Kennedy, Chang; It was an object of the present invention to provide a process with which bifunctional and, above all, -OH-functionalized polyisobutenes can be obtained with a simple initiator system. Polyisobutenes terminated with an -OH function are valuable intermediates for the preparation of macromers (acrylates, epoxides, allyl ethers) or polymers (polyurethanes). It is the merit of Kennedy and Ivan to be the first to make a synthesis route to such compounds Boran Addition (Ivan, Kennedy, Chang;
J.Polym.Chem. Chem. Ed. 18, 3177 (1980)). Ohne die Reproduzierbarkeit der Angaben dieser Publikation im industriechemischen Labor bezweifeln zu wollen, darf hier aber darauf hingewiesen werden, dass die Verwendung von Boranen zur Herstellung technischer Polymere zu aufwendig ist. Insoweit war es folgerichtig, Anstrengungen zu unternehmen, eine -OH Funktionalität über einen geeigneten Initiator und lebende kationische Polymerisation direkt in die Polyisobutenkette einzubauen. Eine direkte Synthese wurde erst von Storey ca. 25 Jahre später ausgearbeitet (Breland, Murphy, Storey; Polym. 47, 1852 (2006)). Der Initiator ist hier 3,3,5-Trimethyl-5-chlor- hexylacetat, welches über Boran-Addition und Grignardsynthese hergestellt wird. J.Polym.Chem. Chem. Ed. 18, 3177 (1980)). Without doubting the reproducibility of the information in this publication in the industrial chemical laboratory, it should be pointed out here that the use of boranes for the production of technical polymers is too costly. In that regard, it has been consistent to make efforts to incorporate a -OH functionality directly into the polyisobutene chain via a suitable initiator and living cationic polymerization. A direct synthesis was first elaborated by Storey some 25 years later (Breland, Murphy, Storey, Polym 47, 1852 (2006)). The initiator here is 3,3,5-trimethyl-5-chloro-hexyl acetate, which is prepared via borane addition and Grignard synthesis.
Allerdings haftet auch diesem nachvollziehbaren Weg der Nachtteil teurer Einsatzstoffe und technisch aufwendiger Prozesse an. Insoweit war bislang die Lehre, dass zur Herstellung dieser aliphatisch -OH funktionalisierter Polyisobutene die Verwendung der teuren und sicherheitstechnisch aufwendigen Borane notwendig ist. However, the night part of expensive starting materials and technically complex processes are also liable for this comprehensible route. In that regard, so far the lesson was that for the preparation of these aliphatic -OH-functionalized polyisobutenes, the use of expensive and safety-consuming boranes is necessary.
Es war daher überraschend, dass ausgehend von technischem 2,2,4-Trimethylpentandiol-(1 ,3) unter Einsatz industriell üblicher Verfahren und Stoffe die nachfolgend beschriebenen Initiatoren für die lebende Polymerisation hergestellt werden können, welche die oben genannte Aufgabe lösen. It was therefore surprising that, starting from technical 2,2,4-trimethylpentanediol- (1, 3) using industrially customary processes and substances, the following described initiators for living polymerization can be prepared, which solve the abovementioned object.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von bifunktionellen Polyisobutenen, bei dem man Isobuten oder ein Isobuten-haltiges Monomerengemisch in Gegenwart einer Lewis-Säure und einer Verbindung der Formel I The object is achieved by a process for the preparation of bifunctional polyisobutenes in which isobutene or an isobutene-containing monomer mixture in the presence of a Lewis acid and a compound of formula I.
worin wherein
n für die Zahl 1 , 2, 3 oder 4 steht, n is the number 1, 2, 3 or 4,
X für einen Acylrest der Formel R5CO- oder den Rest einer organischen oder anor- ganischen Säuregruppe steht, die mit ihrem Zentralatom Z, welches aus S, P, N und B ausgewählt ist und mindestens ein doppelt gebundenes Sauerstoffatom trägt, an das Sauerstoffatom der Verbindung (I) kovalent gebunden ist und deren möglicherweise vorhandene Hydroxylfunktionen in veresterter Form vorliegen, Ri bis R4 gleich oder verschieden sind und für Wasserstoff, einen aliphatschen (Alkyl), cyc- loaliphatischen (Cycloalkyl) oder aromatischen Kohlenwasserstoffrest (Aryl) stehen, der 1 bis 20 Kohlenstoffatome aufweist, und X represents an acyl radical of the formula R 5 CO- or the radical of an organic or inorganic acid group which, with its central atom Z, which is selected from S, P, N and B and carries at least one doubly bonded oxygen atom, to the oxygen atom of the compound (I) is covalently bonded and whose possibly existing hydroxyl functions are present in esterified form, R 1 to R 4 are identical or different and represent hydrogen, an aliphatic (alkyl), cycloaliphatic (cycloalkyl) or aromatic hydrocarbon radical (aryl) having 1 to 20 carbon atoms, and
R5 die gleiche Bedeutung wie R1 bis R4 aufweist und zusätzlich im Fall von n = 2 bis R 5 has the same meaning as R 1 to R 4 and additionally in the case of n = 2 to
4 an (n-l )-Stelle(n) weiter mit einer oder mehreren weiteren Acylgruppierungen substituiert sein kann, polymerisiert.  4 (n-1) site (s) may be further substituted with one or more other acyl moieties, polymerized.
Demnach betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung bifunktioneller Polymere, bei welchem man Isobuten oder ein Isobuten-haltiges Monomerengemisch in Gegenwart einer Lewis- Säure mit einer Verbindung der hier definierten Formel I umsetzt. Die Verbindungen I werden nachfolgend auch als Initiatoren oder Initiator-Verbindungen I bezeichnet. Accordingly, the invention relates to a process for the preparation of bifunctional polymers, in which reacting isobutene or an isobutene-containing monomer mixture in the presence of a Lewis acid with a compound of formula I defined herein. The compounds I are also referred to below as initiators or initiator compounds I.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren sind insbesondere Isobuten-Polymere erhältlich, die an einem Terminus (sogenannter Kettenanfang) einen Alkohol oder ein Alkoholderivat (Gruppe X) und am anderen Terminus (sogenanntes distales Kettenende) ein Chloratom enthalten. Je nach Aufarbeitungsbedingungen können auch Isobuten-Polymere erhalten werden, die anstelle des Chloratoms eine olefinische Doppelbindung enthalten. Die Doppelbindung kann dann in an sich bekannter Weise in eine andere Funktionalität, z. B. OH, SH, Silan, Siloxan, Hydroxyphenyl, Succinylester, Succinimid, Oxiran, Carboxl etc., umgewandelt werden. Wenn einer oder mehrere der Reste R1 , R2, R3, R4 und R5 für Alkyl stehen, dann ist es ein gesättigter, linearer oder verzweigter Kohlenwasserstoffrest, der typischerweise 1 bis 20, häufig 1 bis 10 und insbesondere 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist und der beispielsweise für Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl, Isobutyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, 2-Pentyl, 3-Pentyl, 2- Methylbutyl, 3-Methylbutyl, 3-Methylbut-2-yl, 2-Methylbut-2-yl, 2,2-Dimethylpropyl, n-Hexyl, 2- Hexyl, 3-Hexyl, 2-Methylpentyl, 2-Methylpent-3-yl, 2-Methylpent-2-yl, 2-Methylpent-4-yl, 3-Isobutene polymers which contain an alcohol or an alcohol derivative (group X) at one terminus (so-called chain start) and a chlorine atom at the other terminus (so-called distal chain end) are obtainable in particular by the process according to the invention. Depending on the work-up conditions, it is also possible to obtain isobutene polymers which contain an olefinic double bond instead of the chlorine atom. The double bond can then in a conventional manner in another functionality, eg. For example, OH, SH, silane, siloxane, hydroxyphenyl, succinyl ester, succinimide, oxirane, Carboxl, etc., to be converted. If one or more of the radicals R 1, R 2 , R 3 , R 4 and R 5 is alkyl, then it is a saturated, linear or branched hydrocarbon radical which typically has 1 to 20, often 1 to 10 and in particular 1 to 4 carbon atoms and the for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, isobutyl, tert-butyl, n-pentyl, 2-pentyl, 3-pentyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, 3-methylbut 2-yl, 2-methylbut-2-yl, 2,2-dimethylpropyl, n -hexyl, 2-hexyl, 3-hexyl, 2-methylpentyl, 2-methylpent-3-yl, 2-methylpent-2-yl , 2-methylpent-4-yl, 3
Methylpent-2-yl, 3-Methylpent-3-yl, 3-Methylpentyl, 2,2-Dimethylbutyl, 2,2-Dimethylbut-3-yl, 2,3- Dimethyl-but-2-yl, 2,3-Dimethylbutyl, n-Heptyl, 2-Methylhexyl, 2-Methylhex-2-yl, 2-Methyl-hex-3- yl, 2-Methylhex-5-yl, 3-Methylhex-2-yl, 3-Methylhexyl, 3-Methylhex-3-yl, 3-Methylhex-4-yl, 2- Methylhex-4-yl, 2,2-Dimethylpentyl, 2,2-Dimethylpent-3-yl, 2,2-Dimethylpent-4-yl, 2,3- Dimethylpent-2-yl, 2,3-Dimethylpent-3-yl, 2,3-Dimethylpent-4-yl, 2,3-Dimethylpent-5-yl, 2,4- Dimethylpentyl, 2,4-Dimethylpent-2-yl, 2,4-Dimethylpent-3-yl, 2,4-Dimethylpent-4-yl, 2,4- Dimethylpent-5-yl, 3,3-Dimethylpentyl, 3,3-Dimethylpent-2-yl, 3-Ethylpentyl, 3-Ethylpent-2-yl, 3- Ethylpent-3-yl, 2,2,3-Trimethylbutyl, 2,2,3-Trimethylbut-3-yl, 2,2,3-Trimetylbut-4-yl, n-Octyl, 2- Methylheptyl, 2-Methylhept-2-yl, 2-Methylhept-3-yl, 2-Methylhept-4-yl, 2-Methylhept-5-yl, 2- Methylhept-6-yl, 2-Methylhept-7-yl, 3-Methylheptyl, 3-Methylhept-2-yl, 3-Methylhept-3-yl, 3- Methylhept-4-yl, 3-Methylhept-5-yl, 3-Methylhept-6-yl, 3-Methylhept-7-yl, 4-Methylheptyl, 4- Methylhept-2-yl, 4-Methylhept-3-yl, 4-Methylhept-4-yl, 2,2-Dimethylhexyl, 2,2-Dimethylhex-3-yl, 2,2-Dimethylhex-4-yl, 2,2-Dimethylhex-5-yl, 2,2-Dimethylhex-6-yl, 2,3-Dimethylhexyl, 2,3- Dimethylhex-3-yl, 2,3-Dimethylhex-4-yl, 2,3-Dimethylhex-5-yl, 2,3-Dimethylhex-6-yl, 2,4- Dimethylhexyl, 2,4-Dimethylhex-3-yl, 2,4-Dimethylhex-4-yl, 2,4-Dimethylhex-5-yl, 2,4- Dimethylhex-6-yl, 2,5-Dimethylhexyl, 2,5-Dimethylhex-3-yl, 2,5-Dimethylhex-4-yl, 2,5- Dimethylhex-5-yl, 2,5-Dimethylhex-6-yl, 3,3-Dimethylhexyl, 3,3-Dimethylhex-2-yl, 3,3- Dimethylhex-4-yl, 3,3-Dimethylhex-5-yl, 3,3-Dimethylhex-6-yl, 3,4-Dimethylhexyl, 3,4- Dimethylhex-2-yl, 3,4-Dimethylhex-4-yl, 3,4-Dimethylhex-3-yl, 2-Ethylhexyl, 3-Ethylhexyl, 3- Ethylhex-2-yl, 3-Ethylhex-3-yl, 3-Ethylhex-4-yl, 3-Ethylhex-5-yl, 3-Ethyl-hex-6-yl, 2,2,3- Trimethylpentyl, 2,2,3-Trimethylpent-3-yl, 2,2,3-Trimethylpent-4-yl, 2,2,3-Trimethylpent-5-yl, 2,2,4-Trimethylpentyl, 2,2,4-Trimethylpent-3-yl, 2,2,4-Trimethylpent-4-yl, 2,2,4-Trimethylpent-5- yl, 2,3,3-Trimethylpentyl, 2,3,3-Trimethylpent-2-yl, 2,3,3-Trimethylpent-4-yl, 2,3,3-Trimethylpent- 5-yl, 2,3,4-Trimethylpentyl, 2,3,4-Trimethylpent-3-yl, 2,3,4-Trimethylpent-2-yl, 3-Ethyl-2- methylpentyl, 3-Ethyl-2-methylpent-2-yl, 3-Ethyl-2-methylpent-3-yl, 3-Ethyl-2-methylpent-4-yl, 3- Ethyl-2-methylpent-5-yl, 3-Ethyl-3-methylpentyl, 3-Ethyl-3-methylpent-2-yl, 2,2,3,3- Tetramethylbutyl, n-Nonyl, 2-Methylnonyl, n-Decyl, 2-Propylheptyl, 3-Propylheptyl und dergleichen steht. Methyl ist eine bevorzugte Ausführungsform. Methylpent-2-yl, 3-methylpent-3-yl, 3-methylpentyl, 2,2-dimethylbutyl, 2,2-dimethylbut-3-yl, 2,3-dimethyl-but-2-yl, 2,3- Dimethylbutyl, n-heptyl, 2-methylhexyl, 2-methylhex-2-yl, 2-methyl-hex-3-yl, 2-methylhex-5-yl, 3-methylhex-2-yl, 3-methylhexyl, 3 Methylhex-3-yl, 3-methylhex-4-yl, 2-methylhex-4-yl, 2,2-dimethylpentyl, 2,2-dimethylpent-3-yl, 2,2-dimethylpent-4-yl, 2, 3-dimethylpent-2-yl, 2,3-dimethylpent-3-yl, 2,3-dimethylpent-4-yl, 2,3-dimethylpent-5-yl, 2,4-dimethylpentyl, 2,4-dimethylpentane 2-yl, 2,4-dimethylpent-3-yl, 2,4-dimethylpent-4-yl, 2,4-dimethylpent-5-yl, 3,3-dimethylpentyl, 3,3-dimethylpent-2-yl, 3-ethylpentyl, 3-ethylpent-2-yl, 3-ethylpent-3-yl, 2,2,3-trimethylbutyl, 2,2,3-trimethylbut-3-yl, 2,2,3-trimethylbut-4 yl, n -octyl, 2-methylheptyl, 2-methylhept-2-yl, 2-methylhept-3-yl, 2-methylhept-4-yl, 2-methylhept-5-yl, 2-methylhept-6-yl, 2-methylhept-7-yl, 3-methylheptyl, 3-methylhept-2-yl, 3-methylhept-3-yl, 3-methylhept-4-yl, 3-methylhept-5-yl, 3-methylhept-6-one yl, 3-m ethylhept-7-yl, 4-methylheptyl, 4-methylhept-2-yl, 4-methylhept-3-yl, 4-methylhept-4-yl, 2,2-dimethylhexyl, 2,2-dimethylhex-3-yl, 2,2-dimethylhex-4-yl, 2,2-dimethylhex-5-yl, 2,2-dimethylhex-6-yl, 2,3-dimethylhexyl, 2,3-dimethylhex-3-yl, 2,3- Dimethylhex-4-yl, 2,3-dimethylhex-5-yl, 2,3-dimethylhex-6-yl, 2,4-dimethylhexyl, 2,4-dimethylhex-3-yl, 2,4-dimethylhex-4 yl, 2,4-dimethylhex-5-yl, 2,4-dimethylhex-6-yl, 2,5-dimethylhexyl, 2,5-dimethylhex-3-yl, 2,5-dimethylhex-4-yl, 2, 5-dimethylhex-5-yl, 2,5-dimethylhex-6-yl, 3,3-dimethylhexyl, 3,3-dimethylhex-2-yl, 3,3-dimethylhex-4-yl, 3,3-dimethylhexene 5-yl, 3,3-dimethylhex-6-yl, 3,4-dimethylhexyl, 3,4-dimethylhex-2-yl, 3,4-dimethylhex-4-yl, 3,4-dimethylhex-3-yl, 2-ethylhexyl, 3-ethylhexyl, 3-ethylhex-2-yl, 3-ethylhex-3-yl, 3-ethylhex-4-yl, 3-ethylhex-5-yl, 3-ethyl-hex-6-yl, 2,2,3-trimethylpentyl, 2,2,3-trimethylpent-3-yl, 2,2,3-trimethylpent-4-yl, 2,2,3-trimethylpent-5-yl, 2,2,4- Trimethylpentyl, 2,2,4-trimethylpent-3-yl, 2,2,4-trimethylpent-4-yl, 2,2,4-trimethylpent-5-yl, 2,3,3-trimethylpentyl, 2,3, 3-trimethylpent-2-yl, 2,3,3-trimethylpent-4-yl, 2,3,3-trimethylpentane 5-yl, 2,3,4-trimethylpentyl, 2,3,4-trimethylpent-3-yl, 2,3,4-trimethylpent-2-yl, 3-ethyl-2-methylpentyl, 3-ethyl-2- methylpent-2-yl, 3-ethyl-2-methylpent-3-yl, 3-ethyl-2-methylpent-4-yl, 3-ethyl-2-methylpent-5-yl, 3-ethyl-3-methylpentyl, 3-ethyl-3-methylpent-2-yl, 2,2,3,3-tetramethylbutyl, n-nonyl, 2-methylnonyl, n-decyl, 2-propylheptyl, 3-propylheptyl and the like. Methyl is a preferred embodiment.
Wenn einer oder mehrere der Reste Ri, R2, R3, R4 und R5 für Cycloalkyl stehen, dann ist es ein gesättigter, gegebenenfalls verzweigter cyclischer Kohlenwasserstoffrest, der typischerweise 3 bis 20, häufig 3 bis 10 und insbesondere 5 oder 6 Kohlenstoffatome aufweist und der beispielsweise für Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl, Cyc- looctyl, Bicyclo[2.2.1 ]hept-1 -yl, Bicyclo[2.2.1 ]hept-2-yl, Bicyclo[2.2.1 ]hept-7-yl, Bicyc- lo[2.2.2]octan-1 -yl, Bicyclo[2.2.2]octan-2-yl, 1 -Adamantyl oder 2-Adamantyl steht. Cyclohexyl ist eine bevorzugte Ausführungsform. If one or more of the radicals Ri, R2, R3, R are 4 and R5 is cycloalkyl, it is a saturated, branched or unbranched cyclic hydrocarbon radical which has typically 3 to 20, often 3 to 10 and especially 5 or 6 carbon atoms and for example, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, bicyclo [2.2.1] hept-1-yl, bicyclo [2.2.1] hept-2-yl, bicyclo [2.2.1] hept- 7-yl, bicyclo [2.2.2] octan-1-yl, bicyclo [2.2.2] octan-2-yl, 1-adamantyl or 2-adamantyl. Cyclohexyl is a preferred embodiment.
Wenn einer oder mehrere der Reste Ri, R2, R3, R4 und R5 für Aryl stehen, dann ist es ein aromatischer, gegebenenfalls substituierter Kohlenwasserstoffrest; Aryl steht für einen aromatischen Kohlenwasserstoffrest wie beispielsweise Phenyl, 1 -Naphthyl oder 2-Naphthyl. Phenyl ist eine bevorzugte Ausführungsform. When one or more of R 1, R 2 , R 3 , R 4 and R 5 is aryl, it is an aromatic, optionally substituted hydrocarbon radical; Aryl is an aromatic hydrocarbon radical such as phenyl, 1-naphthyl or 2-naphthyl. Phenyl is a preferred embodiment.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Reste aus den einzelnen Merkmalen kombiniert, so können aus Alkyl-, Cycloalkyl und Arylresten Kombinationen wie Benzyl, 4-Methylcyclohexyl oder Ethylphenyl zusammengesetzt sein. Die Reste Ri bis R5 können in geringem Umfang noch Heteroatome wie Halogenatome, beispielsweise Chlor oder Fluor, oder inerte funktionelle Gruppen wie Cyanogruppen oder Estergruppen tragen, ohne ihren weitgehenden Kohlenwasserstoff-Charakter zu verlieren. In a further embodiment, the radicals from the individual features are combined, so can be composed of alkyl, cycloalkyl and aryl radicals combinations such as benzyl, 4-methylcyclohexyl or ethylphenyl. The radicals R 1 to R 5 can also carry a small amount of heteroatoms such as halogen atoms, for example chlorine or fluorine, or inert functional groups such as cyano groups or ester groups, without losing their substantial hydrocarbon character.
In einer Ausführungsform steht n für 1 und der Acylrest X für eine Rs-CO-Gruppe, wobei R5 ein Kohlenwasserstoffrest ist, der wie die Reste Ri, R2, R3 und R4 definiert ist. Dabei ist es auch möglich, dass die Reste weiter mit Halogen substituiert sind, beispielsweise CI-C2H4-CO- oder CF3-CO-. In einer anderen Ausführungsform steht n für 2, 3 oder 4 und der Acylrest X für eine Rs-CO- Gruppe, wobei R5 hier ein Rest ist, der wie die Reste R1 , R2, R3 und R4 definiert ist und an (n-1 )- Stelle(n) weiter mit einer oder mehreren Acylgruppierungen substituiert ist, beispielsweise liegt dann ein Phthalyl-, Terphthalyl-, Gallyl-, Malonyl- oder Succinylrest vor. In one embodiment, n is 1 and the acyl group X is an Rs -CO-group, wherein R5 is a hydrocarbon radical such as the radicals Ri, R2, R3 and R 4 are defined. It is also possible that the radicals are further substituted by halogen, for example CI-C2H 4 -CO- or CF 3 -CO-. In another embodiment, n is 2, 3 or 4, and the acyl group X is a group R-CO-, wherein R5 is here a radical such as the radicals R1, R2, R3 and R 4 are defined and (n- 1) - site (s) is further substituted with one or more acyl groups, for example, then there is a phthalyl, terphthalyl, gallyl, malonyl or Succinylrest before.
In einer weiteren Ausführungsform steht X für den Rest einer organischen oder anorganischen Säuregruppe mit dem Zentralatom Z, beispielsweise bei n = 1 für CH3-SO2-, CH3-O-SO2- oder (CH3-0)2PO- und bei n = 2, 3 oder 4 für die Gruppierungen -SO2-, =PO- oder =B-. Soweit das Zentralatom Z aus den Elementen S, P oder N ausgewählt ist, trägt es mindestens ein doppelt gebundenes Sauerstoffatom. Bei Z = B können auch drei einfach gebundene Sauerstoffatome an das Zentralatom Z geknüpft sein, beispielsweise im Falle von Borsäureester-Gruppierungen wie (CH3-0)2B-. In a further embodiment, X is the radical of an organic or inorganic acid group with the central atom Z, for example at n = 1 for CH 3-SO 2, CH 3 -O-SO 2 or (CH 3 -0) 2 PO- and at n = 2, 3 or 4 for the groupings -SO2-, = PO- or = B-. Insofar as the central atom Z is selected from the elements S, P or N, it carries at least one doubly bonded oxygen atom. When Z = B, three singly bound oxygen atoms can also be attached to the central atom Z, for example in the case of boric ester groups such as (CH 3 -O) 2 B-.
Ganz besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel I, in der R1 , R2, R3 und R4 gleich sind und für Methyl stehen. Very particularly preferred are compounds of formula I in which R1, R2, R3 and R4 are the same and stand for methyl.
Die Verbindungen der Formel (I) können durch Ringöffnung von Tetrahydrofuranen der Formel II mit Säurederivaten der Formel III in an sich bekannter Weise hergestellt werden, wie in Rep- pe et al. Ann. Chem. 596, 1 10, beschrieben. The compounds of the formula (I) can be prepared by ring-opening of tetrahydrofurans of the formula II with acid derivatives of the formula III in a manner known per se, as described in Reppe et al. Ann. Chem. 596, 1 10 described.
(II) (IN) (I)  (II) (IN) (I)
Dabei haben X, R1 , R2, R3 und R4 die bereits benannten Bedeutungen. In this case, X, R 1, R 2, R 3 and R 4 have the meanings already mentioned.
Die Tetrahydrofurane (II) können durch Umlagerung und Cyclisierung aus 1 ,3-Diolen der Formel IV hergestellt werden. The tetrahydrofurans (II) can be prepared by rearrangement and cyclization from 1, 3-diols of formula IV.
(iv) (Ii) (iv)
Dabei haben R1 , R2, R3 und R4 die bereits benannten Bedeutungen. R 1, R 2, R 3 and R 4 have the already mentioned meanings.
Die Umsetzung von (IV) zu (II) und weiter die Umsetzung mit (III) zu (I) kann kontinuierlich und diskontinuierlich durchgeführt werden. Insbesondere ist sie geeignet, in kontinuierlicher und/oder diskontinuierlicher Fahrweise technisch den Initiator (I) herzustellen. In diskontinuierli- eher Fahrweise bedeutet dies Batchgrößen über 10 kg, besser >100 kg, noch optimaler >1000 kg oder >5000 kg. In kontinuierlicher Fahrweise bedeutet dies Produktionsmengen über 100 kg/Tag, besser >1000 kg/Tag, noch optimaler >10 t/Tag oder >100 t/Tag. Verbindung (IV) kann zur oben genannten Synthese von (II) gelöst, suspendiert, geschmolzen oder gasförmig eingesetzt werden. Als Lösungsmittel eignen sich hierbei prinzipiell alle Lösungsmittel, die unter Reaktionsbedingungen inert sind. Beispiele sind Kohlenwasserstoffe wie Toluol, Xylol, Solvent Naphtha, verzweigte und lineare Aliphaten, Alkohole oder Wasser. Die Umsetzung von (IV) zu (II) und weiter die Umsetzung mit (III) zu (I) kann durch Säuren beschleunigt werden. Typischerweise setzt man die Säuren in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.- %, insbesondere 0,2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Verbindungen der Formel II, ein. Bevorzugte Säuren sind hierbei Brönstedt-Säuren, beispielsweise organische Carbonsäuren wie z. B. Tri- fluoressigsäure, Oxalsäure oder Milchsäure sowie organische Sulfonsäuren wie Methansulfon- säure, Trifluormethansulfonsäure oder p-Toluolsulfonsäure. Ebenfalls geeignet sind anorganische Brönstedt-Säuren wie HCl, H3PO4, H2SO4 oder HCIO4. Als Lewis-Säure kann zum Beispiel BF3, BC , SnCU, TiCU, oder AICI3 eingesetzt werden. Auch der Einsatz von komplex gebundenen oder in ionischen Flüssigkeiten gelösten Lewis-Säuren ist möglich. Durch Kombination mit Basen wie NaOH können definierte Säurestärken eingestellt werden. Weiterhin ist es möglich, Festkörper mit saurer Oberfläche einzusetzen, beispielsweise Silika, deren Oberfläche weiter mit einer der genannten Säuren aktiviert sein kann. The reaction of (IV) to (II) and further the reaction with (III) to (I) can be carried out continuously and batchwise. In particular, it is suitable for producing the initiator (I) in a continuous and / or batchwise manner. In discontinuous rather driving style this means batch sizes over 10 kg, better> 100 kg, even better> 1000 kg or> 5000 kg. In continuous mode, this means production volumes over 100 kg / day, better> 1000 kg / day, even more optimal> 10 t / day or> 100 t / day. Compound (IV) can be used for the abovementioned synthesis of (II) dissolved, suspended, molten or gaseous. Suitable solvents in this case are in principle all solvents which are inert under reaction conditions. Examples are hydrocarbons such as toluene, xylene, solvent naphtha, branched and linear aliphatics, alcohols or water. The reaction of (IV) to (II) and further the reaction with (III) to (I) can be accelerated by acids. Typically, the acids are used in an amount of from 0.1 to 10% by weight, in particular from 0.2 to 5% by weight, based on the compounds of the formula II. Preferred acids here are Bronsted acids, for example organic carboxylic acids such. As trifluoroacetic acid, oxalic acid or lactic acid and organic sulfonic acids such as methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid or p-toluenesulfonic acid. Also suitable are inorganic Brönstedt acids such as HCl, H3PO4, H2SO4 or HCIO4. As the Lewis acid, for example, BF3, BC, SnCU, TiCU, or AICI3 can be used. The use of complexed or dissolved in ionic liquids Lewis acids is also possible. By combining with bases such as NaOH defined acidity can be adjusted. Furthermore, it is possible to use solids with an acid surface, for example silica, whose surface can be further activated with one of the acids mentioned.
Die Umsetzung von (IV) zu (II) kann in einem weiten Temperaturbereich von ca. 60°C bis ca. 500°C durchgeführt werden. Dabei wird man bei Verfahren mit langer Verweilzeit wie Batchver- fahren vor allem Temperaturen im Bereich von 100°C bis 300°C, bevorzugt 150°C bis 250°C, wählen, während sich für Verfahren mit kurzer Verweilzeit wie kontinuierlichen Verfahren vor allem Temperaturen im Bereich von 200°C bis 400°C anbieten. Die Reaktionszeiten liegen hierbei im Bereich von wenigen Sekunden (zum Beispiel 1 , 2, 5, 10, 20, 100 oder 200 Sekunden), einigen Minuten (zum Beispiel 1 , 2, 5, 10, 20, 30 oder 40 Minuten) bis zu Stunden (zum Beispiel ca. 1 , ca. 2, ca. 3 oder ca. 5 Stunden). The reaction of (IV) to (II) can be carried out in a wide temperature range from about 60 ° C to about 500 ° C. In the case of processes with a long residence time, such as batch processes, especially temperatures in the range from 100 ° C. to 300 ° C., preferably 150 ° C. to 250 ° C., are selected, while for processes with a short residence time, such as continuous processes, especially temperatures ranging from 200 ° C to 400 ° C. The reaction times are in the range of a few seconds (for example 1, 2, 5, 10, 20, 100 or 200 seconds), a few minutes (for example 1, 2, 5, 10, 20, 30 or 40 minutes) up to Hours (for example, about 1, about 2, about 3 or about 5 hours).
Als Lewis-Säure zur Auslösung der Polymerisation gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie es in Anspruch 1 definiert ist, kommen kovalente Metallhalogenide und Halbmetallhalogenide, die eine Elektronenpaarlücke aufweisen, in Betracht. Derartige Verbindungen sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise aus J.P. Kennedy et al. in US 4,946,889, US 4,327,201 , US 5,169,914, EP-A 206 756, EP-A 265 053 sowie umfassend in in der Monographie von J.P. Kennedy und B. Ivan, Designed Polymers by Carbocationic Macromolecular Engineering, Oxford University Press, New York, 1991 . Die Lewis-Säuren sind in der Regel ausgewählt unter Halogen-Verbindungen des Titans, des Zinns, des Aluminiums, des Vanadiums oder des Eisens sowie den Halogeniden des Bors. Bevorzugt sind die Chloride, und im Falle des Aluminiums auch die Monoalkylaluminiumdichloride und die Dialkylaluminiumchloride. Bevorzugte Lewis- Säuren sind Titantetrachlorid, Bortrichlorid, Bortrifluorid, Zinntetrachlorid, Aluminiumtrichlorid, Vanadiumpentachlond, Eisentrichlorid, Alkylaluminiumdichloride und Dialkyl-aluminiumchloride. Besonders bevorzugte Lewis-Säuren sind Titantetrachlorid, Bortrichlorid und Bortrifluorid und insbesondere Titantetrachlorid. Es hat sich bewährt, die Polymerisation gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in Gegenwart eines Elektronendonors durchzuführen. Als Elektronendonoren kommen aprotische organische Verbindungen in Betracht, die ein an einem Stickstoff, Sauerstoff oder Schwefelatom befindliches, freies Elektronenpaar aufweisen. Bevorzugte Donorverbindungen sind ausgewählt unter Pyridinen wie Pyridin selbst, 2,6-Dimethyl-pyridin, sowie sterisch gehinderten Pyridinen wie 2,6-Diisopropylpyridin und 2,6-Di-tert.-butylpyridin; Amiden, insbesondere N,N-As the Lewis acid for initiating the polymerization according to the process of the present invention as defined in claim 1, covalent metal halides and semi-metal halides having an electron pair gap are contemplated. Such compounds are known to the person skilled in the art, for example from JP Kennedy et al. in US 4,946,889, US 4,327,201, US 5,169,914, EP-A 206,756, EP-A 265 053 and comprising in the monograph by JP Kennedy and B. Ivan, Designed Polymers by Carbocationic Macromolecular Engineering, Oxford University Press, New York, 1991 , The Lewis acids are usually selected from halogen compounds of titanium, tin, aluminum, vanadium or iron and the halides of boron. The chlorides are preferred, and in the case of aluminum also the monoalkylaluminum dichlorides and the dialkylaluminum chlorides. Preferred Lewis acids are titanium tetrachloride, boron trichloride, boron trifluoride, tin tetrachloride, aluminum trichloride, Vanadium pentachloride, iron trichloride, alkylaluminum dichlorides and dialkylaluminum chlorides. Particularly preferred Lewis acids are titanium tetrachloride, boron trichloride and boron trifluoride and in particular titanium tetrachloride. It has proven useful to carry out the polymerization according to the inventive method in the presence of an electron donor. Suitable electron donors are aprotic organic compounds which have a free electron pair located on a nitrogen, oxygen or sulfur atom. Preferred donor compounds are selected from pyridines such as pyridine itself, 2,6-dimethyl-pyridine, and sterically hindered pyridines such as 2,6-diisopropylpyridine and 2,6-di-tert-butylpyridine; Amides, especially N, N-
Dialkylamiden von aliphatischen oder aromatischen Carbonsäuren wie N,N-Dimethylacetamid; Lactamen, insbesondere N-Alkyllactamen wie N-Methylpyrrolidon; Ethern, z.B. Dialkylethern wie Diethylether und Diisopropylether, cyclischen Ethern, wie Tetrahydrofuran; Aminen, insbesondere Trialkylaminen wie Triethylamin; Estern, insbesondere Ci-C4-Alkylestern aliphatischer Ci- C6-Carbonsäuren wie Ethylacetat; Thioethern, insbesondere Dialkylthioethern oder Alkylarylthi- oethern, wie Methylphenylsulfid; Sulfoxiden, insbesondere Dialkylsulfoxiden, wie Dimethylsul- foxid; Nitrilen, insbesondere Alkylnitrilen wie Aceton itril und Propionitril; Phosphinen, insbesondere Trialkylphosphinen oder Triarylphosphinen, wie Trimethyl-phosphin, Triethylphosphin, Tri- n-butylphosphin und Triphenylphosphin und nicht polymerisierbaren, aprotischen siliziumorga- nischen Verbindungen, die wenigstens einen über Sauerstoff gebundenen organischen Rest aufweisen. Dialkylamides of aliphatic or aromatic carboxylic acids such as N, N-dimethylacetamide; Lactams, in particular N-alkyl lactams such as N-methylpyrrolidone; Ethers, e.g. Dialkyl ethers such as diethyl ether and diisopropyl ether, cyclic ethers such as tetrahydrofuran; Amines, in particular trialkylamines such as triethylamine; Esters, in particular C 1 -C 4 -alkyl esters of aliphatic C 1 -C 6 -carboxylic acids, such as ethyl acetate; Thioethers, in particular dialkylthioethers or alkylaryl thioethers, such as methylphenylsulfide; Sulfoxides, in particular dialkyl sulfoxides, such as dimethyl sulfoxide; Nitriles, especially alkyl nitriles such as acetone itril and propionitrile; Phosphines, in particular trialkylphosphines or triarylphosphines, such as trimethyl-phosphine, triethylphosphine, tri-n-butylphosphine and triphenylphosphine and non-polymerizable aprotic silicon-organic compounds which have at least one oxygen-bonded organic radical.
Unter den vorgenannten Donoren werden Pyridin und sterisch gehinderte Pyridin-Deri-vate sowie insbesondere siliziumorganische Verbindungen bevorzugt. Among the aforementioned donors, preference is given to pyridine and sterically hindered pyridine derivatives and in particular organosilicon compounds.
Bevorzugte derartige siliziumorganische Verbindungen sind hierbei solche der allgemeinen Formel VI: Preferred organosilicon compounds of this type are those of the general formula VI:
RanSi(ORb)4-r (VI) worin r für 1 , 2 oder 3 steht, R a n Si (OR b ) 4 -r (VI) where r is 1, 2 or 3,
Ra gleich oder verschieden sein können und unabhängig voneinander Ci-C2o-Alkyl, C3-C7- Cycloalkyl, Aryl oder Aryl-Ci-C4-alkyl bedeuten, wobei die drei letztgenannten Reste auch eine oder mehrere Ci-Cio-Alkylgruppen als Substituenten aufweisen können, und R a may be the same or different and independently of one another C 1 -C 20 -alkyl, C 3 -C 7 -cycloalkyl, aryl or aryl-C 1 -C 4 -alkyl, where the last three radicals mentioned also contain one or more C 1 -C 10 -alkyl groups as substituents can have, and
Rb gleich oder verschieden sein können und Ci-C2o-Alkyl bedeuten oder für den Fall, dass r für 1 oder 2 steht, zwei Reste Rb gemeinsam für Alkylen stehen können. In der Formel VI steht r vorzugsweise für 1 oder 2. Ra bedeutet vorzugsweise eine Ci-Cs-R b may be the same or different and are C 1 -C 20 -alkyl or, in the event that r is 1 or 2, two R b together may be alkylene. In the formula VI, r is preferably 1 or 2. R a is preferably a C 1 -C 5.
Alkylgruppe, und insbesondere eine verzweigte oder über ein sekundäres C-Atom gebundene Alkylgruppe, wie Isopropyl, Isobutyl, sec.-Butyl, oder eine 5-, 6- oder 7-glied rige Cycloalkylgrup- pe, oder eine Arylgruppe, insbesondere Phenyl. Die Variable Rb steht vorzugsweise für eine Ci- C4-Alkylgruppe oder für einen Phenyl-, Tolyl- oder Benzylrest. Alkyl group, and in particular a branched or bonded via a secondary carbon atom alkyl group, such as isopropyl, isobutyl, sec-butyl, or a 5-, 6- or 7-membered Cycloalkylgrup- pe, or an aryl group, especially phenyl. The variable R b is preferably a C 1 -C 4 -alkyl group or a phenyl, tolyl or benzyl radical.
Beispiele für derartige bevorzugte Verbindungen sind Dimethoxydiisopropylsilan, Dimethoxy- isobutylisopropylsilan, Dimethoxydiisobutylsilan, Dimethoxydicyclopentylsilan, Dimethoxy- isobutyl-2-butylsilan, Diethoxyisobutylisopropylsilan, Triethoxytoluylsilan, Triethoxybenzylsilan und Triethoxyphenylsilan. Examples of such preferred compounds are dimethoxydiisopropylsilane, dimethoxyisobutylisopropylsilane, dimethoxydiisobutylsilane, dimethoxydicyclopentylsilane, dimethoxyisobutyl-2-butylsilane, diethoxyisobutylisopropylsilane, triethoxytoluylsilane, triethoxybenzylsilane and triethoxyphenylsilane.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung steht Ci-C4-Alkyl für einen verzweigten oder linearen Alkylrest, wie für Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec.-Butyl, Isobutyl oder tert.-Butyl. Ci-Ce-Alkyl steht darüber hinaus insbesondere für Pentyl, Hexyl, Hep-tyl, Octyl und deren Stellungsisomere. Ci-C2o-Alkyl steht darüber hinaus insbesondere für Nonyl, Decyl, Undecyl, Dode- cyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl, Heptadecyl, Octadecyl, Nonadecyl, Eicosyl und deren Stellungsisomere. In the context of the present invention, C 1 -C 4 -alkyl is a branched or linear alkyl radical, such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, isobutyl or tert-butyl. In addition, C 1 -C 6 -alkyl is, in particular, pentyl, hexyl, hepyl, octyl and their positional isomers. In addition, C 1 -C 20 -alkyl is, in particular, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, eicosyl and their positional isomers.
C3-C7-Cycloalkyl steht beispielsweise für Cyclopropyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl und Cyclooctyl. C3-C7-Cycloalkyl is, for example, cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl and cyclooctyl.
Aryl steht insbesondere für Phenyl, Naphthyl oder Tolyl. Aryl is in particular phenyl, naphthyl or tolyl.
Aryl-Ci-C4-alkyl steht insbesondere für Benzyl oder 2-Phenylethyl. Aryl-C 1 -C 4 -alkyl is especially benzyl or 2-phenylethyl.
Alkylen steht beispielsweise für C2-Cs-Alkylen, wie 1 ,2-Ethylen, 1 ,2- und 1 ,3-Propylen, 1 ,4- Butylen und 1 ,5-Pentylen. Alkylene is, for example, C 2 -C 8 -alkylene, such as 1, 2-ethylene, 1, 2 and 1, 3-propylene, 1, 4-butylene and 1, 5-pentylene.
Die Lewis-Säure wird in einer Menge eingesetzt, die zur Bildung des Initiatorkomplexes aus Lewis-Säure und Initiator ausreicht. Das Molverhältnis von Lewis-Säure zu Initiator-Verbindung (I) beträgt im Allgemeinen 10:1 bis 1 :10, insbesondere 1 :1 bis 1 :4 und speziell 1 :1 bis 1 :2,5. Die Lewis-Säure und der Elektronendonor werden vorzugsweise in einem Molverhältnis von 20:1 bis 1 :20, besonders bevorzugt von 5:1 bis 1 :5 und insbesondere von 2:1 bis 1 :2 eingesetzt. The Lewis acid is used in an amount sufficient to form the initiator complex of Lewis acid and initiator. The molar ratio of Lewis acid to initiator compound (I) is generally 10: 1 to 1:10, more preferably 1: 1 to 1: 4, and especially 1: 1 to 1: 2.5. The Lewis acid and the electron donor are preferably used in a molar ratio of from 20: 1 to 1:20, more preferably from 5: 1 to 1: 5 and especially from 2: 1 to 1: 2.
Die Konzentration an Lewis-Säure in der Reaktionsmischung liegt üblicherweise im Bereich von 0,1 bis 200 g/l und insbesondere im Bereich von I bis 50 g/l. The concentration of Lewis acid in the reaction mixture is usually in the range of 0.1 to 200 g / L, and more preferably in the range of I to 50 g / L.
Als Isobuten-Einsatzstoffe für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich sowohl Isobuten selbst als auch isobutenhaltige C4-Kohlenwasserstoffströme, beispielsweise C4-Raffinate, C4- Schnitte aus der Isobuten-Dehydrierung, C4-Schnitte aus Steamcrackern, FCC-Crackern (FCC: Fluid Catalyzed Cracking), sofern sie weitgehend von darin enthaltenem 1 ,3-Butadien befreit sind. Erfindungsgemäß geeignete C4-Kohlenwas-serstoffströme enthalten in der Regel weniger als 500 ppm, vorzugsweise weniger als 200 ppm Butadien. Bei Einsatz von C4-Schnitten als Einsatzmaterial übernehmen die von Isobuten verschiedenen Kohlenwasserstoffe die Rolle eines inerten Lösungsmittels. Suitable isobutene starting materials for the process according to the invention are both isobutene itself and also isobutene-containing C 4 hydrocarbon streams, for example C 4 raffinates, C 4 cuts from isobutene dehydrogenation, C 4 cuts from steam crackers, FCC crackers (FCC: Fluid Catalyzed Cracking), provided they are largely exempt from 1, 3-butadiene contained therein. C 4 hydrocarbon streams suitable according to the invention generally contain less than 500 ppm, preferably less than 200 ppm of butadiene. When using C 4 cuts as Feedstock, the hydrocarbons other than isobutene take on the role of an inert solvent.
Es können auch Monomermischungen des Isobutens mit olefinisch ungesättigten Monomeren, welche mit Isobuten unter kationischen Polymerisationsbedingungen copolymerisierbar sind, umgesetzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist außerdem zur Blockcopolymerisation von Isobuten mit unter kationischen Polymerisationsbedingungen polymerisierbaren ethylenisch ungesättigten Comonomeren geeignet. Sofern Monomermischungen des Isobutens mit geeigneten Comonomeren copolymerisiert werden sollen, enthält die Monomermischung vorzugs- weise mehr als 80 Gew.-%, insbesondere mehr als 90 Gew.-%, und, besonders bevorzugt, mehr als 95 Gew.-% Isobuten, und weniger als 20 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 10 Gew.- %, und insbesondere weniger als 5 Gew.-%, Comonomere. It is also possible to react monomer mixtures of isobutene with olefinically unsaturated monomers which are copolymerizable with isobutene under cationic polymerization conditions. The process according to the invention is also suitable for the block copolymerization of isobutene with ethylenically unsaturated comonomers polymerizable under cationic polymerization conditions. If monomer mixtures of isobutene are to be copolymerized with suitable comonomers, the monomer mixture preferably contains more than 80% by weight, in particular more than 90% by weight, and more preferably more than 95% by weight of isobutene, and less as 20% by weight, preferably less than 10% by weight, and in particular less than 5% by weight, comonomers.
Als copolymerisierbare Monomere kommen Vinylaromaten wie Styrol und α-Methyl-styrol, Ci- C4-Alkylstyrole wie 2-, 3- und 4-Methylstyrol, sowie 4-tert-Butylstyrol, Isoolefine mit 5 bis 10 C- Atomen wie 2-Methylbuten-1 , 2-Methylpenten-1 , 2-Methylhexen-1 , 2-Ethylpenten-1 , 2- Ethylhexen-1 und 2-Propylhepten-1 . Als Comonomere kommen weiterhin Olefine in Betracht, die eine Silylgruppe aufweisen wie 1 -Trimethoxysilyl-ethen, 1 -(Trimethoxysilyl)propen, 1 - (Trimethoxysilyl)-2-methylpropen-2, 1 -[Tri(methoxy-ethoxy)silyl]ethen, 1 - [Tri(methoxyethoxy)silyl]propen, und 1 -[Tri(meth-oxyethoxy)silyl]-2-methylpropen-2. As copolymerizable monomers are vinyl aromatics such as styrene and α-methyl-styrene, Ci- C4-alkylstyrenes such as 2-, 3- and 4-methylstyrene, and 4-tert-butylstyrene, isoolefins having 5 to 10 carbon atoms such as 2-methylbutene 1, 2-methylpentene-1, 2-methylhexene-1, 2-ethyl-pentene-1, 2-ethylhexene-1 and 2-propylheptene-1. Other suitable comonomers are olefins which have a silyl group, such as 1-trimethoxysilyl-ethene, 1- (trimethoxysilyl) propene, 1- (trimethoxysilyl) -2-methyl-propene-2, 1 - [tri (methoxyethoxy) silyl] ethene , 1 - [tri (methoxyethoxy) silyl] propene, and 1 - [tri (methoxyethoxy) silyl] -2-methylpropene-2.
Zur Herstellung von Blockcopolymeren kann das distale Kettenende, d.h. das vom Kettenanfang, welcher sich vom Initiator ableitet, abgewandte Ende des erhaltenen Isobuten-Polymers, mit Comonomeren, wie den oben aufgeführten, z.B. Vinylaromaten umgesetzt werden. So kann man z.B. zuerst Isobuten homopolymerisieren und anschließend das Comonomer zusetzen. Das dabei neu entstehende Comonomer-stämmige reaktive Kettenende wird entweder desakti- viert oder nach einer der nachstehend beschriebenen Ausführungsformen unter Ausbildung einer funktionellen Endgruppe terminiert oder zur Bildung höherer Blockcopolymere erneut mit Isobuten umgesetzt. For the preparation of block copolymers, the distal chain end, i. the end of the resulting isobutene polymer away from the chain beginning, which is derived from the initiator, with comonomers, such as those listed above, e.g. Vinyl aromatics are implemented. So you can, for example first homopolymerize isobutene and then add the comonomer. The newly formed comonomer-derived reactive chain end is either deactivated or terminated according to one of the embodiments described below to form a functional end group or re-reacted with isobutene to form higher block copolymers.
Die Polymerisation wird üblicherweise in einem Lösungsmittel durchgeführt. Als Lösungsmittel kommen alle niedermolekularen, organischen Verbindungen oder deren Gemische in Betracht, die eine geeignete Dielektrizitätskonstante und keine abstrahierbaren Protonen aufweisen und die unter den Polymerisationsbedingungen flüssig sind. Bevorzugte Lösungsmittel sind Kohlen- Wasserstoffe, z.B. acyclische Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 8 und vorzugsweise 3 bis 8 Kohlenstoffatomen wie Ethan, Iso- und n-Propan, n-Butan und seine Isomeren, n-Pentan und seine Isomeren, n-Hexan und seine Isomeren, n-Heptan und seine Isomeren, sowie n-Octan und seine Isomeren, cyclische Alkane mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen wie Cyclopentan, Methylcyclopen- tan, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Cycloheptan, acyclische Alkene mit vorzugsweise 2 bis 8 Kohlenstoffatomen wie Ethen, Iso- und n-Propen, n-Buten, n-Penten, n-Hexen und n-Hepten, cyclische Olefine wie Cyclopenten, Cyclohexen und Cyclohepten, aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol, Xylol, Ethylbenzol, sowie halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe, z.B. wie Chlormethan, Dichlormethan, Trichlormethan, Chlo- rethan, 1 ,2-Dichlorethan und 1 ,1 ,1 -Trichlor-ethan und 1 -Chlorbutan, sowie halogenierte aromatische Kohlenwasserstoffe wie Chlorbenzol und Fluorbenzol. Die als Lösungsmittel verwendeten halogenierten Kohlenwasserstoffe umfassen keine Verbindungen, worin Halogenatome an sekundären oder tertiären Kohlenstoffatomen sitzen. The polymerization is usually carried out in a solvent. Suitable solvents are all low molecular weight, organic compounds or mixtures thereof which have a suitable dielectric constant and no abstractable protons and which are liquid under the polymerization conditions. Preferred solvents are hydrocarbons, for example acyclic hydrocarbons having 2 to 8 and preferably 3 to 8 carbon atoms, such as ethane, iso- and n-propane, n-butane and its isomers, n-pentane and its isomers, n-hexane and its isomers , n-heptane and its isomers, and n-octane and its isomers, cyclic alkanes having 5 to 8 carbon atoms such as cyclopentane, methylcyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, cycloheptane, acyclic alkenes preferably having 2 to 8 carbon atoms such as ethene, iso and n-propene, n-butene, n-pentene, n-hexene and n-heptene, cyclic olefins such as cyclopentene, cyclohexene and cycloheptene, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, ethylbenzene, and halogenated hydrocarbons such as halogenated aliphatic hydrocarbons, for example, such as chloromethane, dichloromethane, trichloromethane, chloroethane, 1, 2-dichloroethane and 1, 1, 1-trichloroethane and 1-chlorobutane, and halogenated aromatic hydrocarbons such as chlorobenzene and fluorobenzene. The halogenated hydrocarbons used as solvents do not include compounds in which halogen atoms are attached to secondary or tertiary carbon atoms.
Bevorzugte Lösungsmittel sind aromatische Kohlenwasserstoffe, wovon Toluol besonders bevorzugt ist. Ebenfalls bevorzugt sind Lösungsmittelgemische, die wenigstens einen halogenierten Kohlenwasserstoff und wenigstens einen aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasser- stoff umfassen. Insbesondere umfasst das Lösungsmittelgemisch Hexan und Chlormethan und/oder Dichlormethan. Das Volumenverhältnis von Kohlenwasserstoff zu halogeniertem Kohlenwasserstoff liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 1 :10 bis 10:1 , besonders bevorzugt im Bereich von 4:1 bis 1 :4 und insbesondere im Bereich von 2:1 bis 1 :2. Bevorzugt sind auch chlorierte Kohlenwasserstoffe, deren Polarität es erlaubt, in einem einheitlichen Lösungsmittel zu polymerisieren. Beispiele sind die Propyl, Butyl- und Pentylchloride wie 1 -Chlorbutan und 2-Chlorpropan. Preferred solvents are aromatic hydrocarbons, of which toluene is particularly preferred. Also preferred are solvent mixtures comprising at least one halogenated hydrocarbon and at least one aliphatic or aromatic hydrocarbon. In particular, the solvent mixture comprises hexane and chloromethane and / or dichloromethane. The volume ratio of hydrocarbon to halogenated hydrocarbon is preferably in the range from 1:10 to 10: 1, particularly preferably in the range from 4: 1 to 1: 4 and in particular in the range from 2: 1 to 1: 2. Also preferred are chlorinated hydrocarbons whose polarity allows them to be polymerized in a uniform solvent. Examples are the propyl, butyl and pentyl chlorides such as 1-chlorobutane and 2-chloropropane.
In der Regel wird man das erfindungsgemäße Verfahren bei Temperaturen unterhalb 0°C, z.B. im Bereich von 0 bis -140°C, vorzugsweise im Bereich von -30 bis -120°C, und besonders bevorzugt im Bereich von -40 bis -1 10°C durchführen. Der Reaktionsdruck ist von untergeordneter Bedeutung. In general, the process according to the invention will be carried out at temperatures below 0 ° C., e.g. in the range of 0 to -140 ° C, preferably in the range of -30 to -120 ° C, and more preferably in the range of -40 to -1 10 ° C perform. The reaction pressure is of secondary importance.
Die Abführung der Reaktionswärme erfolgt in üblicher Weise, beispielsweise durch Wandküh- lung und/oder unter Ausnutzung einer Siedekühlung. The dissipation of the heat of reaction takes place in a customary manner, for example by wall cooling and / or by utilizing boiling-off cooling.
Zum Reaktionsabbruch werden die lebenden distalen Kettenenden desaktiviert, beispielsweise durch Zugabe einer protischen Verbindung, insbesondere durch Zugabe von Wasser, Alkoholen wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, sec.-Butanol oder tert- Butanol, oder deren Mischungen mit Wasser. For termination of the reaction, the living distal chain ends are deactivated, for example by adding a protic compound, in particular by adding water, alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol or tert-butanol, or their mixtures with water.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren erhält man telechele (bifunktionelle) Polyisobutene, die zum einen eine Alkoholfunktion am Kettenanfang aufweisen, die durch den Rest X-O- der Initiator-Verbindung der Formel I eingeführt wird, und zum anderen einen Terminus (distales Ketten- ende, d.h. dem Kettenanfang entgegengesetztes Kettenende) mit einer funktionellen Gruppe enthalten. Bei dieser funktionellen Gruppe handelt es sich vorzugsweise um eine Gruppierung der Formel -CH2-C(CHs)2-Halogen. Diese wird meist beim Reaktionssabbruch mit einem protischen Desaktivierungsmittel gebildet. Das Halogenatom in dieser terminalen Gruppe stammt in der Regel von der zur Polymerisation eingesetzten Lewis-Säure. Vorzugsweise steht Halogen für Chlor. Diese telechelen Polyisobutene sind wertvolle Zwischenprodukte für die Herstellung weiterer bifunktioneller Polyisobuten-Derivate. Als Beispiele für die Derivatisierung seien die Alkylierung von Phenolen und die Eliminierung von Halogenwasserstoff aus der Gruppierung -CH2-C(CHs)2- Halogen unter Bildung einer ethylenisch ungesättigten terminalen Gruppe genannt. The process according to the invention gives telechelic (bifunctional) polyisobutenes, which on the one hand have an alcohol function at the beginning of the chain which is introduced by the radical XO- of the initiator compound of the formula I, and on the other hand a terminus (distal end of the chain, ie Chain end opposite chain end) containing a functional group. This functional group is preferably a moiety of the formula -CH2-C (CHs) 2-halo. This is usually formed during reaction quenching with a protic deactivator. The halogen atom in this terminal group is usually derived from the Lewis acid used for the polymerization. Preferably, halogen is chlorine. These telechelic polyisobutenes are valuable intermediates for the preparation of other bifunctional polyisobutene derivatives. Examples of derivatization include the alkylation of phenols and the elimination of hydrogen halide from the -CH 2 -C (CH 2) 2 -halo group to form an ethylenically unsaturated terminal group.
Die Überführung der terminalen Gruppierung -CH2-C(CHs)2-Halogen in einen ethylenisch ungesättigten Rest (Methyliden-Doppelbindung) kann beispielsweise thermisch, z. B. durch Erwärmen auf eine Temperatur von 70 bis 200°C, oder durch Behandlung mit einer Base erfolgen. Geeignete Basen sind z.B. Alkalimetallalkoxide, wie Natriummethanolat, Natriumethanolat und Kalium-tert.-Butanolat, basisches Aluminiumoxid, Alkalimetallhydroxide wie Natriumhydroxid, und tertiäre Amine wie Pyridin oder Tri-butylamin, vgl. Kennedy et al., Polymer Bulletin 1985, 13, 435-439. Bevorzugt wird Natriumethanolat verwendet. The conversion of the terminal moiety -CH2-C (CHs) 2-halogen into an ethylenically unsaturated radical (methylidene double bond) can be carried out, for example thermally, for. B. by heating to a temperature of 70 to 200 ° C, or by treatment with a base. Suitable bases are e.g. Alkali metal alkoxides such as sodium methoxide, sodium ethoxide and potassium tert-butoxide, basic alumina, alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, and tertiary amines such as pyridine or tri-butylamine, cf. Kennedy et al., Polymer Bulletin 1985, 13, 435-439. Preferably, sodium ethoxide is used.
Es ist jedoch auch möglich, am Kettenende ethylenisch terminierte Polyisobutene zu erhalten, ohne zuvor die Gruppierung -CH2-C(CHs)2-Halogen einzuführen. Hierzu setzt man in geeigneter Weise das lebende Kettenende des Isobutenpolymers mit einem Terminierungsreagenz um, welches an das Kettenende eine ethylenisch ungesättigte Gruppe anfügt. However, it is also possible to obtain ethylenically terminated polyisobutenes at the chain end without first introducing the grouping -CH 2 -C (CH 2) 2 -halo. For this purpose, the living chain end of the isobutene polymer is suitably reacted with a terminating reagent which adds an ethylenically unsaturated group to the end of the chain.
Geeignete Terminierungsreagenzien sind beispielsweise Trialkylallylsilan-Verbindun-gen, z.B. Trimethylallylsilan. Das lebende Kettenende wird dabei durch Zugabe einer Trialkylallylsilan- Verbindung terminiert. Die Verwendung der Allylsilane führt zum Abbruch der Polymerisation unter Einführung eines Allylrestes am Polymerkettenende, vgl. EP 264 214. Suitable termination reagents are, for example, trialkylallylsilane compounds, e.g. Trimethyallylsilane. The living chain end is terminated by adding a trialkylallylsilane compound. The use of allyl silanes leads to the termination of the polymerization with the introduction of an allyl radical at the polymer chain end, cf. EP 264 214.
Ein anderes Beispiel für ein Terminierungsreagenz ist 1 ,1 -Diphenylethylen. Das lebende Ket- tenende wird dabei durch Zugabe von 1 ,1 -Diphenylethylen und einer Base terminiert, wodurch eine diphenylsubstituierte Doppelbindung am Kettenende eingeführt wird, vgl. J. Feldthusen, B. Ivan, A. H. E. Müller und J. Kops, Macromol. Rep. 1995, A32, 639, J. Feldthusen, B. Ivan und A. H. E. Müller, Macromolecules 1997, 30, 6989 und Macromolecules 1998, 31 , 578, DE-A 19648028 und DE-A 19610350. Another example of a termination reagent is 1,1-diphenylethylene. The living chain end is thereby terminated by addition of 1,1-diphenylethylene and a base, whereby a diphenyl-substituted double bond is introduced at the chain end, cf. J. Feldthusen, B. Ivan, A.H.E. Muller and J. Kops, Macromol. Rep. 1995, A32, 639, J. Feldthusen, B. Ivan and A.H.E. Müller, Macromolecules 1997, 30, 6989 and Macromolecules 1998, 31, 578, DE-A 19648028 and DE-A 19610350.
Ferner sind konjugierte Diene, z.B. Butadien, als Terminierungsreagenzien geeignet. Hierbei wird das reaktive Kettenende mit dem konjugierten Dien umgesetzt und anschließend wie zuvor beschrieben desaktiviert, vgl. DE-A 40 25 961 . Außerdem sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren telechele Polyisobutene erhältlich, die an sämtlichen Kettenenden eine Alkoholfunktion aufweisen, die sich vom Rest XO- der Verbindung (I) ableiten. Hierzu werden durch Zusatz eines Kopplungsmittels zwei oder mehrere lebende Polymerketten gekoppelt. Kopplung bedeutet die Ausbildung von chemischen Bindungen zwischen den reaktiven Kettenenden, so dass zwei oder mehrere Polymerketten des erfin- dungsgemäß gebildeten lebenden Polyisobutens über ihre distalen Enden zu einem Molekül verbunden werden. Die durch Kopplung erhaltenen Moleküle sind symmetrische telechele oder sternförmige Moleküle mit Funktionen -OX an den Molekülenden bzw. den Enden der Äste des sternförmigen Moleküls. Auf diese Weise lassen sich auch durch Kopplung von lebenden Copo- lymeren des Typs AB+ Triblockcopolymere des Typs AB-BA herstellen, worin A für einen Poly- isobutenblock und B für einen davon verschiedenen Polymerblock, z.B. einen Polyvinylaroma- tenblock, steht. Furthermore, conjugated dienes, for example butadiene, are suitable as termination reagents. Here, the reactive chain end is reacted with the conjugated diene and then deactivated as described above, cf. DE-A 40 25 961. In addition, telechelic polyisobutenes are obtainable by the process according to the invention which have an alcohol function at all chain ends, which are derived from the radical XO- of the compound (I). For this purpose, two or more living polymer chains are coupled by adding a coupling agent. Coupling means the formation of chemical bonds between the reactive chain ends, so that two or more polymer chains of the living polyisobutene formed according to the invention are connected via their distal ends to form a molecule. The molecules obtained by coupling are symmetric telechelic or star-shaped molecules with functions -OX at the molecular ends or the ends of the branches of the star-shaped molecule. In this way, it is also possible by coupling living copolymers of the type AB + to prepare triblock copolymers of the AB-BA type in which A is a polyisobutene block and B is a different polymer block, for example a polyvinylaromatic block.
Geeignete Kopplungsmittel weisen beispielsweise wenigstens zwei allylständig zur gleichen oder verschiedenen Doppelbindungen angeordnete elektrofuge Austrittsgruppen, z.B. Trialkyl- silylgruppen, auf, so dass sich das kationische Zentrum eines reaktiven Kettenendes in einer konzertierten Reaktion unter Abspaltung der Austrittsgruppe und Verschiebung der Doppelbin- dung anlagern kann. Andere Kopplungsmittel weisen wenigstens ein konjugiertes System auf, an das sich das kationische Zentrum eines reaktiven Kettenendes unter Ausbildung eines stabilisierten Kations elektrophil addieren kann. Durch Abspaltung einer Austrittsgruppe, z.B. eines Protons, entsteht dann unter Rückbildung des konjugierten Systems eine stabile s-Bindung zu der Polymerkette. Mehrere dieser konjugierten Systeme können durch inerte Spacer miteinan- der verbunden sein. Suitable coupling agents include, for example, at least two electrolytic leaving groups, all of which are allylated to the same or different double bonds, e.g. Trialkylsilylgruppen, so that the cationic center of a reactive chain end can attach in a concerted reaction with cleavage of the leaving group and shift of the double bond. Other coupling agents have at least one conjugated system to which the cationic center of a reactive chain end can add electrophilically to form a stabilized cation. By cleavage of a leaving group, e.g. of a proton, then forming a stable s-bond to the polymer chain with reformation of the conjugated system. Several of these conjugated systems can be linked by inert spacers.
Zu den geeigneten Kopplungsmitteln zählen: Suitable coupling agents include:
(i) Verbindungen, die wenigstens zwei 5-glied rige Heterocyclen mit einem unter Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff ausgewählten Heteroatom aufweisen, z.B. organische Verbindungen, die wenigstens zwei Furanringe aufweisen, wie (i) compounds having at least two 5-membered heterocycles having a heteroatom selected from oxygen, sulfur and nitrogen, e.g. organic compounds having at least two furan rings, such as
worin R für Ci-Cio-Alkylen steht, vorzugsweise Methylen oder 2,2-Propandiyl; wherein R is Ci-Cio-alkylene, preferably methylene or 2,2-propanediyl;
(ii) Verbindungen mit wenigstens zwei allylständigen Trialkylsilylgruppen, wie 1 ,1 - Bis(trialkylsilylmethyl)ethylene, z.B. 1 ,1 -Bis(trimethylsilylmethyl)ethylen, oder wie (ii) Compounds having at least two allyl-substituted trialkylsilyl groups, such as 1,1-bis (trialkylsilylmethyl) ethylene, e.g. 1, 1-bis (trimethylsilylmethyl) ethylene, or as
Bis[(trialkylsilyl)-propenyl]benzole, z.B. Bis [(trialkylsilyl) -propenyl] benzenes, e.g.
(worin Me für Methyl steht), (iii) Verbindungen mit wenigstens zwei konjugiert zu jeweils zwei aromatischen Ringen angeordneten Vinylidengruppen, wie Bis-diphenylethylene, z.B. (where Me is methyl), (iii) compounds having at least two vinylidene groups conjugated to each two aromatic rings, such as bis-diphenylethylenes, eg
Eine Beschreibung geeigneter Kopplungsmittel findet sich in folgenden Literaturstellen; die A description of suitable coupling agents can be found in the following references; the
Kopplungsreaktion kann in analoger Weise zu den dort beschriebenen Umsetzungen durchgeführt werden: R. Faust, S. Hadjikyriacou, Macromolecules 2000, 33, 730-733; R. Faust, S. Hadjikyriacou, Macromolecules 1999, 32, 6393-6399; R. Faust, S. Hadjikyriacou, Polym. Bull. 1999, 43, 121 -128; R. Faust, Y. Bae, Macromolecules 1997, 30, 198; R. Faust, Y. Bae, Macromole- cules 1998, 31 , 2480; R. Storey, Maggio, Polymer Preprints 1998, 39, 327-328; WO99/24480; US 5,690,861 und US 5,981 ,785. Coupling reaction can be carried out analogously to the reactions described there: R. Faust, S. Hadjikyriacou, Macromolecules 2000, 33, 730-733; R. Faust, S. Hadjikyriacou, Macromolecules 1999, 32, 6393-6399; R. Faust, S. Hadjikyriacou, Polym. Bull. 1999, 43, 121-128; R. Faust, Y. Bae, Macromolecules 1997, 30, 198; R. Faust, Y. Bae, Macromolecules 1998, 31, 2480; R. Storey, Maggio, Polymer Preprints 1998, 39, 327-328; WO99 / 24480; US 5,690,861 and US 5,981,785.
Die Kopplung erfolgt in der Regel in Gegenwart einer Lewis-Säure, wobei sich solche Lewis- Säuren eignen, die auch zur Durchführung der eigentlichen Polymerisationsreaktion verwend- bar sind. Zur Durchführung der Kopplungsreaktion sind außerdem auch die gleichen Lösungsmittel und Temperaturen geeignet, wie man sie zur Durchführung der eigentlichen Polymerisationsreaktion einsetzt. Zweckmäßigerweise kann man die Kopplung daher als Eintopfreaktion im Anschluss an die Polymerisationsreaktion im gleichen Lösungsmittel in Gegenwart der zur Polymerisation eingesetzten Lewis-Säure durchführen. Üblicherweise verwendet man eine molare Menge des Kopplungsmittels, die etwa dem Quotienten der zur Polymerisation verwendeten molaren Menge des Initiators der Formel I, dividiert durch die Zahl der Kopplungsstellen des Kopplungsmittels, entspricht. The coupling is usually carried out in the presence of a Lewis acid, wherein such Lewis acids are suitable, which are also used to carry out the actual polymerization reaction bar. For carrying out the coupling reaction, the same solvents and temperatures are also suitable as are used for carrying out the actual polymerization reaction. Conveniently, the coupling can therefore be carried out as a one-pot reaction following the polymerization reaction in the same solvent in the presence of the Lewis acid used for the polymerization. Usually, a molar amount of the coupling agent is used which corresponds approximately to the quotient of the molar amount of the initiator of the formula I used for the polymerization, divided by the number of coupling sites of the coupling agent.
Nach der Terminierung (Desaktivierung und/oder Einführung einer ethylenisch ungesättigten terminalen Gruppe) oder Kopplung wird in der Regel das Lösungsmittel in geeigneten Aggregaten wie Rotations-, Fallfilm- oder Dünnschichtverdampfern oder durch Entspannung der Reaktionslösung entfernt. After termination (deactivation and / or introduction of an ethylenically unsaturated terminal group) or coupling, the solvent is usually removed in suitable aggregates such as rotary, falling film or thin film evaporators or by relaxation of the reaction solution.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren wird die Polymerisation diskonti- nuierlich, also als Batchreaktion, durchgeführt. Dazu kann man zum Beispiel Isobuten in einem Lösungsmittel vorlegen, Initiator und ggf. weitere Zusätze wie Siloxane zusetzen und die Reaktion mit einer Lewis-Säure starten. Ebenso ist es möglich, Lösungsmittel, Initiator, Lewis-Säure und ggf. weitere Zusätze wie Siloxane vorzulegen und die Reaktion durch kontinuierliche Zugabe von Isobuten zu steuern. In allen Fällen wird man die Reaktionstemperatur durch geeignete Kühlmaßnahmen im gewünschten Bereich halten. Eine besondere Herausforderung bei der Polymerisation ist durch eine in einem kurzen Zeitraum anfallende hohe Reaktionswärme ge- geben. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das es gestattet, die schnelle Wärmeabgabe der Reaktion zu kontrollieren. Insbesondere im industriellen Maßstab durchgeführte Polymerisationen stellen bei größeren Umsatzmengen eine Herausforderung bezüglich der anfallenden schnellen Wärmeabgabe dar. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren bereitzustellen, das es gestattet, im industriellen Maßstab Polymerisationsreaktionen durchzuführen. In one embodiment of the process according to the invention, the polymerization is carried out batchwise, ie as a batch reaction. For this purpose, it is possible, for example, to introduce isobutene in a solvent, to add initiator and, if appropriate, further additives, such as siloxanes, and to start the reaction with a Lewis acid. It is also possible solvent, initiator, Lewis acid and optionally to provide further additives such as siloxanes and to control the reaction by continuous addition of isobutene. In all cases, the reaction temperature will be maintained in the desired range by suitable cooling measures. A particular challenge in the polymerization is given by a high heat of reaction in a short period of time. A further object of the present invention was therefore to provide a process which makes it possible to control the rapid heat release of the reaction. In particular, polymerizations carried out on an industrial scale present a challenge with regard to the rapid dissipation of heat, which is the case for relatively large amounts of sales. A further object of the present invention was therefore to provide a process which makes it possible to carry out polymerization reactions on an industrial scale.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Polymerisation kontinuierlich durchgeführt. Um in einer lebenden kationischen Polymerisation höhere Molekulargewichte zu erreichen, ist es nötig, eine gute Temperaturkontrolle über die Wärmeabfuhr in kontinuierlichen Polymerisationsverfahren zu erreichen. Entsprechend bieten sich Reaktoren mit hohen Wärmeübertrageflächen bezogen auf das Reaktionsvolumen an. Dies können neben Rohrreaktoren auch Reaktoren mit Rechteckkanälen, Rührkesselreaktoren oder bestimmte Mikro- oder Milli-Reaktoren sein. Mikro- oder Milli-Reaktoren erlauben eine gute Temperaturkontrolle auch bei stark exothermen Reaktionen. Durch das größere Verhältnis von Oberfläche zu Re- aktorvolumen wird beispielsweise eine sehr gute Wärmezufuhr bzw. -abfuhr ermöglicht, weshalb sich auch stark exotherme Reaktionen annähernd isotherm durchführen lassen. Darüber hinaus lassen sich insbesondere Milli-Reaktoren aufgrund ihrer Bauform gut in den industriellen Maßstab hochskalieren. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Polymerisation im kontinuierlichen Verfahren durchgeführt, welches mindestens die folgenden Schritte umfasst: In another embodiment of the process according to the invention, the polymerization is carried out continuously. In order to achieve higher molecular weights in a living cationic polymerization, it is necessary to achieve a good temperature control over the heat removal in continuous polymerization processes. Correspondingly, reactors with high heat transfer surfaces based on the reaction volume are suitable. In addition to tubular reactors, these can also be reactors with rectangular channels, stirred tank reactors or certain micro or milli reactors. Micro- or Milli-reactors allow a good temperature control even with strongly exothermic reactions. Due to the larger ratio of surface area to reactor volume, for example, a very good heat supply or removal is made possible, which is why even highly exothermic reactions can be carried out approximately isothermally. In addition, Milli reactors in particular can be scaled up well to industrial scale due to their design. In a preferred embodiment of the process according to the invention, the polymerization is carried out in a continuous process which comprises at least the following steps:
(I) Kontinuierliches Eindosieren von Isobuten, Lösungsmittel, Initiator, und gewünschtenfalls weiteren Zusätzen in einen Mischer und Vermischen der Edukte in der Mischeinheit; (I) continuous metering of isobutene, solvent, initiator, and if desired further additives in a mixer and mixing the starting materials in the mixing unit;
(II) Start der kontinuierlichen Polymerisation durch kontinuierliches Eindosieren einer Lewis- Säure und Vermischen mit den Edukten bei Reaktionstemperatur; (III) Kontinuierliche Polymerisation, indem man das erhaltene Reaktionsgemisch durch mindestens eine auf Reaktionsbedingungen temperierte Reaktionszone hindurchleitet. (II) starting the continuous polymerization by continuously metering in a Lewis acid and mixing with the reactants at the reaction temperature; (III) Continuous polymerization, by passing the resulting reaction mixture through at least one temperature-controlled reaction zone reaction zone.
Folgende Apparaturen können vorzugsweise verwendet werden: Die Polymerisation wird - insbesondere wenn sie kontinuierlich durchgeführt wird - bevorzugt unter Verwendung von Milli-Reaktoren durchgeführt. Milli-Reaktoren unterscheiden sich von herkömmlichen Apparaturen durch ihre charakteristische Dimension. Unter der charakteristi- sehen Dimension einer durchströmten Einrichtung, z.B. eines Mischers oder eines Reaktors, versteht man im Rahmen der vorliegenden Erfindung die kleinste, zur Strömungsrichtung senkrechte Ausdehnung. Die charakteristische Dimension von Milli-Reaktoren ist deutlich kleiner als die herkömmlicher Apparaturen. Sie kann insbesondere im Millimeterbereich liegen. Im Ver- gleich zu herkömmlichen Reaktoren zeigen daher Milli-Reaktoren in Bezug auf die ablaufenden Wärme- und Stofftransportvorgänge ein signifikant verschiedenes Verhalten. Durch das größere Verhältnis von Oberfläche zu Reaktorvolumen wird beispielsweise eine sehr gute Wärmezufuhr bzw. -abfuhr ermöglicht, weshalb sich auch stark endo-therme oder exotherme Reaktionen annährend isotherm durchführen lassen. Im Vergleich zu Mikro-Reaktoren, deren charakteristi- sehe Dimensionen im Mikrometerbereich liegen, sind Milli-Reaktoren aufgrund der charakteristischen Dimensionen weniger Verstopfungsanfällig und weisen somit eine höhere Robustheit im Hinblick auf eine industrielle Anwendung auf. The following apparatuses may preferably be used: the polymerization is preferably carried out using Milli reactors, in particular if it is carried out continuously. Milli reactors differ from conventional equipment in their characteristic dimension. Under the characteristic see dimension of a device through which flows, for example, a mixer or a reactor, is understood in the context of the present invention, the smallest, perpendicular to the flow direction expansion. The characteristic dimension of Milli reactors is significantly smaller than that of conventional equipment. It can be especially in the millimeter range. Compared to conventional reactors Milli reactors therefore show a significantly different behavior with respect to the heat and mass transfer processes that take place. Due to the larger ratio of surface area to reactor volume, for example, a very good heat supply or removal is made possible, which is why it is also possible to carry out isothermally strongly endo-thermic or exothermic reactions. Compared to micro-reactors whose characteristic dimensions are in the micrometer range, milli-reactors are less susceptible to clogging due to the characteristic dimensions and thus have a higher robustness with regard to an industrial application.
Herkömmliche Reaktoren weisen eine charakteristische Dimension von >30 mm auf, Milli- Reaktoren hingegen von 30 mm oder kleiner. Die charakteristische Dimension eines Milli- Reaktors für die Polymerisation von Isobuten oder eines Isobuten-haltigen Monomerengemi- sches beträgt in der Regel höchstens 30 mm, insbesondere 0,1 bis 30 mm oder vorzugsweise 0,3 bis 30 mm oder besonders bevorzugt 0,5 bis 30 mm; vorzugsweise höchstens 20 mm, z.B. 0,1 bis 20 mm oder vorzugsweise 0,3 bis 20 mm oder besonders bevorzugt 0,5 bis 20 mm; be- sonders bevorzugt höchstens 15 mm, z.B. 0,1 bis 15 mm oder vorzugsweise 0,3 bis 15 mm oder besonders bevorzugt 0,5 bis 15 mm; stärker bevorzugt höchstens 10 mm, z.B. 0,1 bis 10 mm oder vorzugsweise 0,3 bis 10 mm oder besonders bevorzugt 0,5 bis 10 mm; noch stärker bevorzugt höchstens 8 mm, z.B. 0,1 bis 8 mm oder vorzugsweise 0,3 bis 8 mm oder besonders bevorzugt 0,5 bis 8 mm; insbesondere höchstens 6 mm, z.B. 0,1 bis 6 mm oder vorzugsweise 0,3 bis 6 mm oder besonders bevorzugt 0,5 bis 6 mm; und speziell höchstens 4 mm, z.B. 0,1 bis 4 mm oder vorzugsweise 0,3 bis 4 mm oder besonders bevorzugt 0,5 bis 4 mm. Conventional reactors have a characteristic dimension of> 30 mm, milli-reactors, however, of 30 mm or smaller. The characteristic dimension of a milli-reactor for the polymerization of isobutene or of an isobutene-containing monomer mixture is generally at most 30 mm, in particular 0.1 to 30 mm or preferably 0.3 to 30 mm or particularly preferably 0.5 to 30 mm; preferably at most 20 mm, e.g. 0.1 to 20 mm, or preferably 0.3 to 20 mm, or more preferably 0.5 to 20 mm; more preferably at most 15 mm, e.g. 0.1 to 15 mm, or preferably 0.3 to 15 mm, or more preferably 0.5 to 15 mm; more preferably at most 10 mm, e.g. 0.1 to 10 mm, or preferably 0.3 to 10 mm, or more preferably 0.5 to 10 mm; even more preferably at most 8 mm, e.g. 0.1 to 8 mm, or preferably 0.3 to 8 mm, or more preferably 0.5 to 8 mm; in particular at most 6 mm, e.g. 0.1 to 6 mm, or preferably 0.3 to 6 mm, or more preferably 0.5 to 6 mm; and especially at most 4 mm, e.g. 0.1 to 4 mm, or preferably 0.3 to 4 mm, or more preferably 0.5 to 4 mm.
Erfindungsgemäß einzusetzende Milli-Reaktoren sind vorzugsweise ausgewählt unter temperierbaren Rohrreaktoren, Rohrbündelwärmetauschern, Plattenwärmetauschern und temperier- baren Rohrreaktoren mit Einbauten. Erfindungsgemäß einzusetzende Rohrreaktoren, Rohrbündelwärmetauscher und Plattenwärmetauscher weisen als charakteristische Dimensionen Rohrbzw. Kapillardurchmesser im Bereich von vorzugsweise 0,1 mm bis 25 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 mm bis 6 mm, stärker bevorzugt im Bereich von 0,7 bis 5 mm und insbesondere im Bereich von 0,8 mm bis 4 mm, und Schichthöhen bzw. Kanalbreiten im Bereich von vorzugsweise 0,2 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,2 mm bis 6 mm und insbesondere im Bereich von 0,2 mm bis 4 mm auf. Erfindungsgemäß einzusetzende Rohrreaktoren mit Einbauten weisen Rohrdurchmesser im Bereich von 5 mm bis 500 mm, bevorzugt im Bereich von 8 mm bis 200 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 10 mm bis 100 mm auf. Alternativ können auch Plattenapparaten vergleichbare Flachkanäle mit eingelegten Misch- strukturen erfindungsgemäß zum Einsatz kommen. Sie weisen Höhen im Bereich von 1 mm bis 20 mm und Breiten im Bereich von 10 mm bis 1000 mm und insbesondere im Bereich von 10 mm bis 500 mm auf. Optional können die Rohrreaktoren Mischelemente enthalten, welche von Temperierkanälen durchzogen sind. Milli reactors to be used according to the invention are preferably selected from temperature-controllable tubular reactors, shell-and-tube heat exchangers, plate heat exchangers and temperature-controlled tubular reactors with internals. Tube reactors to be used according to the invention, tube bundle heat exchangers and plate heat exchangers have tube dimensions as characteristic dimensions. Capillary diameter in the range of preferably 0.1 mm to 25 mm, more preferably in the range of 0.5 mm to 6 mm, more preferably in the range of 0.7 to 5 mm and in particular in the range of 0.8 mm to 4 mm, and layer heights or channel widths in the range of preferably 0.2 mm to 10 mm, particularly preferably in the range of 0.2 mm to 6 mm and in particular in the range of 0.2 mm to 4 mm. Pipe reactors with internals to be used according to the invention have pipe diameters in the range from 5 mm to 500 mm, preferably in the range from 8 mm to 200 mm and particularly preferably in the range from 10 mm to 100 mm. Alternatively, also comparable plate channels with inserted mixing structures can be used according to the invention. They have heights in the range of 1 mm to 20 mm and widths in the range of 10 mm to 1000 mm and in particular in the range of 10 mm to 500 mm. Optionally, the tube reactors may contain mixing elements, which are traversed by tempering channels.
Die optimale charakteristische Dimension ergibt sich hierbei aus den Anforderungen an die zu- lässige Anisothermie der Reaktionsführung, den maximal zulässigen Druckverlust und die Verstopfungsanfälligkeit des Reaktors. The optimum characteristic dimension results here from the requirements for the permissible anisothermic nature of the reaction regime, the maximum permissible pressure loss and the susceptibility to blockage of the reactor.
Besonders bevorzugte Milli-Reaktoren sind: · Rohrreaktoren aus Kapillaren, Kapillarbündeln mit Rohrquerschnitten von 0,1 bis 25 mm, bevorzugt von 0,5 bis 6 mm, besonders bevorzugt von 0,7 bis 4 mm, mit oder ohne zusätzliche mischende Einbauten, wobei die Rohre bzw. Kapillaren von einem Temperiermedium umspült werden können; »Rohrreaktoren, bei dem der Wärmeträger in den Kapillaren/Rohren geführt wird, und das zu temperierende Produkt um die Rohre geführt und durch Einbauten (Mischelemente) homogenisiert wird; Particularly preferred Milli reactors are: tube reactors made of capillaries, capillary bundles with tube cross sections from 0.1 to 25 mm, preferably from 0.5 to 6 mm, more preferably from 0.7 to 4 mm, with or without additional mixing internals, wherein the tubes or capillaries can be lapped by a tempering medium; »Tubular reactors in which the heat transfer medium is conducted in the capillaries / tubes, and the product to be tempered is guided around the tubes and homogenised by means of components (mixing elements);
• Plattenreaktoren, die wie Plattenwärmetauscher mit isolierten parallelen Kanälen, Netzwerken von Kanälen oder Flächen, welche mit oder ohne strömungsbrechenden Einbauten (Pfosten) ausgerüstet sind, aufgebaut sind, wobei die Platten Produkt und Wärmeträger parallel oder in einer Schichtstruktur, welche abwechselnd Wärmeträger- und Produkt-Lagen aufweist, führen, so dass während der Reaktion die chemische und thermische Homogenität sichergestellt werden kann; • Plate reactors constructed as plate heat exchangers with insulated parallel channels, networks of channels or surfaces equipped with or without flow-breaking internals (posts), the plates product and heat carrier parallel or in a layered structure, which alternately heat carrier and product -Lagen, so that during the reaction, the chemical and thermal homogeneity can be ensured;
• Reaktoren mit "flachen" Kanalstrukturen, welche nur in der Höhe eine "Milli-Dimen-sion" aufweisen und nahezu beliebig breit sein können, deren typische kammförmige Einbauten die Ausbildung eines Strömungsprofils verhindern und zu einer für die definierte Reaktionsführung und Verweilzeit wichtigen, engen Verweilzeitverteilung führen. Reactors with "flat" channel structures, which have a "milli-dimension" only at height and can be almost arbitrarily wide whose typical comb-shaped internals prevent the formation of an airfoil and to an important for the defined reaction and residence time, tight Lead residence time distribution.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird mindestens ein Reaktor eingesetzt, der weitgehend die Verweilzeitcharakteristik einer Pfropfenströmung aufweist. Liegt in einem Rohrreaktor eine Pfropfenströmung ("plug-flow") vor, so kann der Zustand des Reaktionsgemisches (z.B. Temperatur, Zusammensetzung etc.) in Strömungsrichtung variieren, für jeden einzelnen Querschnitt senkrecht zur Fließrichtung hingegen ist der Zustand des Reaktionsgemisches gleich. Damit haben alle in das Rohr eintretenden Volumenelemente die gleiche Verweilzeit im Reaktor. Bildlich gesehen durchströmt die Flüssigkeit das Rohr, als handele es sich um eine Anreihung leicht durch das Rohr gleitender Pfropfen. Zusätzlich kann die Quervermischung durch den intensivierten Stofftransport senkrecht zur Strömungsrichtung den Konzentrations- gradienten senkrecht zur Strömungsrichtung ausgleichen. Trotz der meist laminaren Durchströmung von Apparaturen mit Mikrostrukturen lässt sich also Rückvermischung vermeiden und eine enge Verweilzeitverteilung ähnlich wie bei einem idealen Strömungsrohr erreichen. Die Bodensteinzahl Bo ist eine dimensionslose Kennzahl und beschreibt das Verhältnis des Konvektionsstromes zum Dispersionsstrom (z.B. M. Baerns, H. Hofmann, A. Renken, Chemische Reaktionstechnik, Lehrbuch der Technischen Chemie, Band 1 , 2. Auflage, S. 332 ff), sie charakterisiert also die Rückvermischung innerhalb eines Systems: In a preferred embodiment of the invention, at least one reactor is used which largely has the residence time characteristic of a plug flow. If a plug flow is present in a tubular reactor, the state of the reaction mixture (eg temperature, composition, etc.) can vary in the flow direction, but for each individual cross section perpendicular to the flow direction, the state of the reaction mixture is the same. Thus all volume elements entering the tube have the same residence time in the reactor. Figuratively speaking, the liquid flows through the tube as if it were a series of easily slipping through the tube. In addition, the cross-mixing due to the intensified mass transport perpendicular to the flow direction can compensate for the concentration gradient perpendicular to the flow direction. Despite the mostly laminar flow through apparatuses with microstructures, backmixing can thus be avoided and a narrow residence time distribution similar to that achieved with an ideal flow tube can be achieved. The Bodensteinzahl Bo is a dimensionless index and describes the ratio of the convection current to the dispersion stream (eg M. Baerns, H. Hofmann, A. Renken, Chemical Reaction Engineering, Textbook of Technical Chemistry, Volume 1, 2nd edition, p 332 ff), it thus characterizes the backmixing within a system:
^ax wobei u für die Strömungsgeschwindigkeit [ms-1], L für die Länge des Reaktors [m] und Dax für den axialen Dispersionskoeffizienten [m2rr1] stehen. Eine Bodensteinzahl von Null entspricht der vollständigen Rückvermischung in einem idealen kontinuierlichen Rührkessel. Eine unendlich große Bodensteinzahl hingegen bedeutet absolut keine Rückvermischung, wie bei der kontinuierlichen Durchströmung eines idealen Strömungsrohres. In Kapillarreaktoren kann das gewünschte Rückvermischungsverhalten durch Einstellung des Verhältnisses von Länge zu Durchmesser in Abhängigkeit von den Stoffparametern und dem Strömungszustand eingestellt werden. Die zu Grunde liegenden Berechnungsvorschriften sind dem Fachmann bekannt (z.B. M. Baerns, H. Hofmann, A. Renken: Chemische Reaktionstechnik, Lehrbuch der Technischen Chemie, Band 1 , 2. Auflage, S. 339 ff). Soll ein möglichst rück- vermischungsarmes Verhalten realisiert werden, so wird die oben definierte Bodensteinzahl bevorzugt größer 10, besonders bevorzugt größer 20 und insbesondere größer 50 gewählt. Für eine Bodensteinzahl von größer 100 besitzt der Kapillarreaktor dann weitgehend einen Prop- fenströmungscharakter. Als Materialien für die erfindungsgemäß einzusetzenden Mischer und Reaktoren haben sich im Bereich niedriger Temperaturen austenitische Edelstahle, wie 1 .4541 bzw. 1 .4571 , allgemein als V4A bzw. als V2A bekannt, sowie Edelstahle der US-Typen SS316 und SS317Ti, als vorteilhaft erwiesen. Bei höheren Temperaturen und unter korrosiven Bedingungen sind Polyether- ketone ebenfalls geeignet. Es können aber auch korrosionsresistentere Hastelloy®-Typen, Glas oder Keramik als Materialien und/oder entsprechende Beschichtungen, wie beispielsweise^ ax where u stands for the flow velocity [ms- 1 ], L for the length of the reactor [m] and D ax for the axial dispersion coefficient [m 2 rr 1 ]. A zero number of bottoms equals complete backmixing in an ideal continuous stirred tank. By contrast, an infinite number of bottom stones means absolutely no backmixing, as in the case of continuous flow through an ideal flow tube. In capillary reactors, the desired backmixing behavior can be adjusted by adjusting the ratio of length to diameter as a function of the material parameters and the flow state. The underlying calculation procedures are known to the person skilled in the art (eg M. Baerns, H. Hofmann, A. Renken: Chemical Reaction Engineering, Textbook of Technical Chemistry, Volume 1, 2nd Edition, p. 339 ff). If a behavior which is as low as possible with low back mixing is to be realized, then the groundstone number defined above is preferably chosen to be greater than 10, particularly preferably greater than 20 and in particular greater than 50. For a Bodenstein number of greater than 100, the capillary reactor then has largely a Propfenströmungscharakter. Austenitic stainless steels, such as 1 .4541 or 1 .4571, generally known as V4A or as V2A, as well as stainless steels of the US types SS316 and SS317Ti, have proven advantageous as materials for the mixers and reactors to be used according to the invention , At higher temperatures and under corrosive conditions, polyether ketones are also suitable. But it can also be more resistant to corrosion Hastelloy® types, glass or ceramic as materials and / or corresponding coatings, such as
TiN3, Ni-PTFE, Ni-PFA oder dergleichen, für die erfindungsgemäß einzusetzenden Reaktoren verwendet werden. TiN3, Ni-PTFE, Ni-PFA or the like can be used for the reactors to be used according to the invention.
Die Reaktoren sind so konstruiert, dass die Wärmeübertrageflächen in sehr gutem Kontakt mit einem Temperiermedium steht, so dass ein sehr guter Wärmeübergang zwischen der Reakti- onsmischung in der Reaktionszone sowie dem Temperiermedium möglich ist und eine weitgehend isotherme Reaktionsführung möglich wird. The reactors are designed so that the heat transfer surfaces are in very good contact with a tempering medium, so that a very good heat transfer between the reactants Onsmischung in the reaction zone and the temperature control is possible and a largely isothermal reaction is possible.
Das Temperiermedium sollte eine ausreichend hohe Wärmekapazität aufweisen, intensiv um- gewälzt werden und mit einer Thermostatisiereinheit ausreichender Leistung versehen sein. Der Wärmeübergang zwischen der Reaktionszone und dem Temperiermedium sollte möglichst gut sein, um eine möglichst homogene Temperaturverteilung in der Reaktionszone zu gewährleisten. Hierzu sollte - je nach Exothermie und charakteristischer Reaktionszeit der Polymerisationsreaktion - das Verhältnis von Wärmeaustauschfläche zu Reaktionsvolumen in der Regel zwischen ca. 50 und ca. 5000 m2/m3, bevorzugt zwischen ca.100 und ca. 3000 m2/m3, besonders bevorzugt zwischen ca. 150 und ca. 2000 m2/m3 und insbesondere zwischen ca. 200 und ca. 1300 m2/m3 gewählt werden. Typischerweise liegen die Werte für Reaktoren mit Produktionska- pazitäten von ca. 5000 Tonnen pro Jahr im Bereich von ca. 200 m2/m3, für Reaktoren mit Produktionskapazitäten von ca. 500 Tonnen pro Jahr im Bereich von ca. 500 m2/m3 und für Reaktoren im Labormaßstab bei ca. 600 bis 1300 m2/m3. The temperature control medium should have a sufficiently high heat capacity, be circulated intensively and be provided with a thermostating unit of sufficient capacity. The heat transfer between the reaction zone and the temperature control medium should be as good as possible in order to ensure the most homogeneous possible temperature distribution in the reaction zone. Depending on the exothermicity and the characteristic reaction time of the polymerization reaction, the ratio of heat exchange surface to reaction volume should generally be between about 50 and about 5000 m 2 / m 3 , preferably between about 100 and about 3000 m 2 / m 3 . more preferably between about 150 and about 2000 m 2 / m 3 and in particular between about 200 and about 1300 m 2 / m 3 are selected. Typically, the values for reactors with production capacities of approx. 5000 tonnes per year are in the range of approx. 200 m 2 / m 3 , for reactors with production capacities of approx. 500 tonnes per year in the range of approx. 500 m 2 / m 3 and for reactors on a laboratory scale at about 600 to 1300 m 2 / m 3 .
Weiterhin sollte der Wärmeübergangskoeffizient auf der Seite des Reaktionsmediums in der Regel mehr als 50 W/m2K, bevorzugt mehr als 100 W/m2K, besonders bevorzugt mehr als 200 W/m2K und insbesondere mehr als 400 W/m2K betragen. Furthermore, the heat transfer coefficient on the side of the reaction medium should generally be more than 50 W / m 2 K, preferably more than 100 W / m 2 K, more preferably more than 200 W / m 2 K and in particular more than 400 W / m 2 K amount.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten bifunktionellen Polyisobutene weisen eine enge Molekulargewichtsverteilung auf. Der Polydispersitätsindex PDI = Mw/Mn liegt dabei meist unter 2,0, vorzugsweise unterhalb von 1 ,60, besonders bevorzugt unterhalb von 1 ,40 und insbesondere unterhalb von 1 ,35. The bifunctional polyisobutenes prepared by the process according to the invention have a narrow molecular weight distribution. The polydispersity index PDI = M w / M n is usually below 2.0, preferably below 1.60, more preferably below 1.40 and in particular below 1.35.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von bifunktionellen Poly- isobutenen mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn von 200 bis 100000, besonders be- vorzugt von 400 bis 50000 und insbesondere von 500 bis 15000 eingesetzt. The process according to the invention is preferably used for the preparation of bifunctional polyisobutenes having a number average molecular weight M n of from 200 to 100,000, more preferably from 400 to 50,000 and in particular from 500 to 15,000.
Die erfindungsgemäß hergestellten bifunktionellen Polyisobutene sind an einem Kettenende (Kettenanfang) durch Alkoholfunktion XO- des Initiators der Formel I terminiert. Bei der entgegengesetzten (distalen) Endgruppe handelt es sich vorzugsweise um eine Gruppe -CH2- C(CHs)2-Halogen, besonders bevorzugt um -CH2-C(CHs)2-CI. Alternativ handelt es sich bei der entgegengesetzten Gruppe vorzugsweise um eine ethylenisch ungesättigte Gruppe, die wie oben beschrieben thermisch oder durch Umsetzung des Halogen-substituierten Kettenendes mit einer geeigneten Base oder durch Umsetzung der bei der Polymerisation gebildeten lebenden Polyisobutenketten mit einer Trialkylallylsilanverbindung, mit 1 ,1 -Diphenylethylen oder ei- nem konjugierten Dien erhältlich ist. Außerdem sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Kopplung der lebenden Polyisobutenketten auch Polyisobutene erhältlich, die an allen Kettenenden durch Funktionen -OX terminiert sind. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Polyisobuten, das an wenigstens einem Molekülende durch eine Gruppe der Formel V terminiert ist, The bifunctional polyisobutenes prepared according to the invention are terminated at one end of the chain (chain start) by alcohol function XO- of the initiator of the formula I. The opposite (distal) end group is preferably a group -CH 2 -C (CH 2) 2-halogen, more preferably -CH 2 -C (CH 2) 2 -Cl. Alternatively, the opposite group is preferably an ethylenically unsaturated group, as described above, thermally or by reacting the halogen-substituted chain end with a suitable base or by reacting the living polyisobutene chains formed in the polymerization with a trialkylallylsilane compound having 1, 1 Diphenylethylene or a conjugated diene. In addition, polyisobutenes which are terminated at all chain ends by functions -OX can also be obtained by the process according to the invention by coupling the living polyisobutene chains. A further subject of the present invention is a polyisobutene which is terminated on at least one molecule end by a group of the formula V,
worin X, Ri , R2, R3 und R4 wie vorstehend definiert sind, oder ein Funktionalisierungsprodukt davon, das durch i) Hydrosilylierung, wherein X, Ri, R 2, R 3 and R 4 are as defined above, or a functionalization product thereof obtained by i) hydrosilylation,
ii) Hydrosulforierung, ii) hydrosulforation,
iii) elektrophile Substitution an Aromaten, iii) electrophilic substitution on aromatics,
iv) Epoxidierung und gewünschtenfalls Umsetzung mit Nucleophilen, iv) epoxidation and, if desired, reaction with nucleophiles,
v) Hydroborierung und gewünschtenfalls oxidative Spaltung, v) hydroboration and, if desired, oxidative cleavage,
vi) Umsetzung mit einem Enophil in einer En-Reaktion, vi) reaction with an enophile in an ene reaction,
vii) Addition von Halogenen oder Halogenwasserstoffen oder vii) addition of halogens or hydrogen halides or
viii) Hydroformylierung einer Gruppe der Formel V erhältlich ist. Die genannten Funktionalisierungen können wie folgt erfolgen: i) Hydrosilylierung Zur Funktionalisierung kann ein gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Polyisobuten einer Umsetzung mit einem Silan in Gegenwart eines Silylierungskatalysators unter Erhalt eines wenigstens teilweise mit Silylgruppen funktionalisierten Polyisobutens unterworfen werden. Geeignete Hydrosilylierungskatalysatoren sind z.B. Übergangsmetallkatalysatoren, wobei das Übergangsmetall vorzugsweise ausgewählt ist unter Pt, Pd, Rh, Ru und Ir. Zu den geeigneten Platinkatalysatoren zählt beispielsweise Platin in feinverteilter Form ("Platinmohr"), Platinchlorid und Platinkomplexe wie Hexachloroplatinsäure oder Divinyldisiloxan-Platin-Komplexe, z.B. Tet- ramethyldivinyldisiloxan-Platin-Komplexe. Geeignete Rhodiumkatalysatoren sind beispielsweise (RhCI(P(C6H5)3)3) und RhC . Geeignet sind weiterhin RuC und IrC . Geeignete Katalysatoren sind weiterhin Lewis-Säuren wie AICI3 oder TiCI4 sowie Peroxide. Dabei kann es von Vorteil sein, Kombinationen oder Gemische der zuvor genannten Katalysatoren einzusetzen. Geeignete Silane sind z.B. halogenierte Silane, wie Trichlorsilan, Methyldichlorsilan, Dimethyl- chlorsilan und Trimethylsiloxydichlorsilan; Alkoxysilane, wie Methyldimethoxysilan, Phenyldime- thoxysilan, 1 ,3,3,5,5,7,7-Heptamethyl-1 ,1 -dimethoxytetrasiloxan und Trialkoxysilane, z. B. Tri- methoxysilan und Triethoxysilan, sowie Acyloxysilane. Bevorzugt verwendet man Trialkoxysilane. viii) hydroformylation of a group of formula V is available. The functionalizations mentioned can be carried out as follows: i) Hydrosilylation For functionalization, a polyisobutene prepared by the process according to the invention can be subjected to a reaction with a silane in the presence of a silylation catalyst to give a polyisobutene which is at least partially functionalized with silyl groups. Suitable hydrosilylation catalysts are, for example, transition metal catalysts, wherein the transition metal is preferably selected from Pt, Pd, Rh, Ru and Ir. Suitable platinum catalysts include, for example, platinum in finely divided form ("platinum black"), platinum chloride and platinum complexes such as hexachloroplatinic acid or divinyldisiloxane-platinum complexes, eg tetramethyldivinyldisiloxane-platinum complexes. Suitable rhodium catalysts are, for example, (RhCl (P (C 6 H 5 ) 3) 3) and RhC. Also suitable are RuC and IrC. Suitable catalysts are also Lewis acids such as AICI3 or TiCl 4 and peroxides. It may be advantageous to use combinations or mixtures of the aforementioned catalysts. Suitable silanes are, for example, halogenated silanes, such as trichlorosilane, methyldichlorosilane, dimethylchlorosilane and trimethylsiloxydichlorosilane; Alkoxysilanes, such as methyldimethoxysilane, phenyldimethoxysilane, 1,3,3,5,5,7,7-heptamethyl-1,1-dimethoxytetrasiloxane and trialkoxysilanes, eg. B. trimethoxysilane and triethoxysilane, and acyloxysilanes. Trialkoxysilanes are preferably used.
Die Reaktionstemperatur bei der Silylierung liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0 bis 140°C, besonders bevorzugt 40 bis 120°C. Die Reaktion wird üblicherweise unter Normaldruck durchgeführt, kann jedoch auch bei erhöhten Drücken, wie z.B. im Bereich von etwa 1 ,5 bis 20 bar, oder verringerten Drücken, wie z.B. 200 bis 600 mbar, erfolgen. The reaction temperature in the silylation is preferably in a range of 0 to 140 ° C, more preferably 40 to 120 ° C. The reaction is usually carried out under normal pressure, but may also be carried out at elevated pressures, e.g. in the range of about 1.5 to 20 bar, or reduced pressures, e.g. 200 to 600 mbar.
Die Reaktion kann ohne Lösungsmittel oder in Gegenwart eines geeigneten Lösungsmittels erfolgen. Als Lösungsmittel bevorzugt sind beispielsweise Toluol, Tetrahydrofuran und Chloro- form. ii) Hydrosulfurierung The reaction can be carried out without solvent or in the presence of a suitable solvent. Preferred solvents are, for example, toluene, tetrahydrofuran and chloroform. Ii) Hydrosulfurization
Zur Funktionalisierung kann ein gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Poly- isobuten einer Umsetzung mit Schwefelwasserstoff oder einem Thiol, wie Alkyl- oder Arylthiole, Hydroxymercaptane, Aminomercaptane, Thiocarbonsäuren oder Silanthiole, unter Erhalt eines wenigstens teilweise mit Thiogruppen funktionalisierten Polyisobutens unterzogen werden. Geeignete Hydro-Alkylthio-Additionen sind in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4. Auflage, Verlag John Wiley & Sons, S. 766-767 beschrieben, worauf hier in vollem Umfang Bezug genommen wird. Die Umsetzung kann in der Regel sowohl in Abwesenheit als auch in Anwesenheit von Initiatoren sowie in Anwesenheit von elektromagnetischer Strahlung erfolgen. Bei der Addition von Schwefelwasserstoff werden mit Thiolgruppen funktionalisierte Polyisobutene erhalten. Die Addition von Schwefelwasserstoff erfolgt bevorzugt bei Temperaturen unterhalb von 100°C und einem Druck von 1 bis 50 bar, besonders bevorzugt von etwa 10 bar. Außerdem erfolgt die Addition vorzugsweise in Gegenwart eines Kationenaustauscherharzes, wie Am- berlyst 15. Bei der Umsetzung mit Thiolen in Abwesenheit von Initiatoren werden in der Regel die Markovnikov-Additionsprodukte an die Doppelbindung erhalten. Geeignete Initiatoren der Hydro-Alkylthio-Addition sind beispielsweise Protonen- und Lewis-Säuren, wie konzentrierte Schwefelsäure oder AlC , und saure Kationenaustauscher, wie Amberlyst 15. Geeignete Initia- toren sind weiterhin solche, die zur Ausbildung von freien Radikalen befähigt sind, wie Peroxide oder Azoverbindungen. Bei der Hydro-Alkylthio-Addition in Gegenwart dieser Initiatoren werden in der Regel die Anti-Markovnikov-Additionsprodukte erhalten. Die Reaktion kann weiterhin in Gegenwart von elektromagnetischer Strahlung einer Wellenlänge von 400 bis 10 nm, bevorzugt 200 bis 300 nm, erfolgen. iii) Elektrophile Substitution an Aromaten Zur Derivatisierung kann ein gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Poly- isobuten mit einer Verbindung, die wenigstens eine aromatische oder heteroaromatische Gruppe aufweist, in Gegenwart eines Alkylierungskatalysators umgesetzt werden. Geeignete aromatische und heteroaromatische Verbindungen, Katalysatoren und Reaktionsbedingungen dieser sogenannten Friedel-Crafts-Alkylierung sind beispielsweise in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4. Auflage, Verlag John Wiley & Sons, S. 534-539 beschrieben, worauf hier Bezug genommen wird. For functionalization, a polyisobutene prepared by the process according to the invention can be subjected to a reaction with hydrogen sulfide or a thiol, such as alkyl- or arylthiols, hydroxymercaptans, aminomercaptans, thiocarboxylic acids or silanethiols, to give a polyisobutene which is at least partially functionalized with thio groups. Suitable hydro-alkylthio additions are described in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4th Edition, John Wiley & Sons, pp. 766-767, incorporated herein by reference. The reaction can usually be carried out both in the absence and in the presence of initiators and in the presence of electromagnetic radiation. Upon addition of hydrogen sulfide, functionalized polyisobutenes are obtained with thiol groups. The addition of hydrogen sulfide is preferably carried out at temperatures below 100 ° C and a pressure of 1 to 50 bar, more preferably of about 10 bar. In addition, the addition is preferably carried out in the presence of a cation exchange resin, such as Amberlyst 15. In the reaction with thiols in the absence of initiators are usually obtained the Markovnikov addition products to the double bond. Suitable initiators of the hydro-alkylthio addition are, for example, protic and Lewis acids, such as concentrated sulfuric acid or AlC, and acidic cation exchangers, such as Amberlyst 15. Suitable initiators are furthermore those which are capable of forming free radicals, such as peroxides or azo compounds. Hydro-alkylthio addition in the presence of these initiators usually gives the anti-Markovnikov addition products. The reaction can furthermore be carried out in the presence of electromagnetic radiation having a wavelength of 400 to 10 nm, preferably 200 to 300 nm. iii) Electrophilic substitution on aromatics For derivatization, a polyisobutene prepared according to the process of the invention can be reacted with a compound having at least one aromatic or heteroaromatic group in the presence of an alkylation catalyst. Suitable aromatic and heteroaromatic compounds, catalysts and reaction conditions of this so-called Friedel-Crafts alkylation are described, for example, in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4th Edition, published by John Wiley & Sons, pages 534-539, which is incorporated herein by reference.
Vorzugsweise wird zur Alkylierung eine aktivierte aromatische Verbindung eingesetzt. Geeigne- te aromatische Verbindungen sind beispielsweise Alkylaromaten, Alkoxyaromaten, Hydro- xyaromaten oder aktivierte Heteroaromaten, wie Thiophene oder Furane. Preferably, an activated aromatic compound is used for the alkylation. Suitable aromatic compounds are, for example, alkylaromatics, alkoxyaromatics, hydroxyaromatics or activated heteroaromatics, such as thiophenes or furans.
Die zur Alkylierung eingesetzte aromatische Hydroxyverbindung ist vorzugsweise ausgewählt unter phenolischen Verbindungen mit 1 , 2 oder 3 OH-Gruppen, die gegebenenfalls wenigstens einen weiteren Substituenten aufweisen können. Bevorzugte weitere Substituenten sind Ci-Cs- Alkylgruppen und insbesondere Methyl und Ethyl. Bevorzugt sind insbesondere Verbindungen der allgemeinen Formel, The aromatic hydroxy compound used for the alkylation is preferably selected from phenolic compounds having 1, 2 or 3 OH groups which may optionally have at least one further substituent. Preferred further substituents are C 1 -C 8 -alkyl groups and in particular methyl and ethyl. Particular preference is given to compounds of the general formula
worin R1 und R2 unabhängig voneinander für Wasserstoff, OH oder CH3 stehen. Besonders bevorzugt sind Phenol, die Kresol-Isomere, Katechol, Resorcinol, Pyrogallol, Fluoroglucinol und die Xylenol-Isomere. Insbesondere werden Phenol, o-Kresol und p-Kresol eingesetzt. Ge- wünschtenfalls können auch Gemische der zuvor genannten Verbindungen zur Alkylierung eingesetzt werden. Geeignet sind auch Polyaromaten, wie Polystyrol, Polyphenylenoxid oder Po- lyphenylensulfid, oder Copolymere von Aromaten beispielsweise mit Butadien, Isopren, (Meth)Acrylsäurederivaten, Ethylen oder Propylen. wherein R 1 and R 2 are independently hydrogen, OH or CH 3 . Particularly preferred are phenol, the cresol isomers, catechol, resorcinol, pyrogallol, fluoroglucinol and the xylenol isomers. In particular, phenol, o-cresol and p-cresol are used. If desired, it is also possible to use mixtures of the abovementioned compounds for the alkylation. Also suitable are polyaromatics, such as polystyrene, polyphenylene oxide or polyphenylene sulfide, or copolymers of aromatics, for example with butadiene, isoprene, (meth) acrylic acid derivatives, ethylene or propylene.
Der Katalysator ist vorzugsweise ausgewählt unter Lewis-sauren Alkylierungskatalysatoren, worunter im Rahmen der vorliegenden Anmeldung sowohl einzelne Akzeptor-atome als auch Akzeptor-Ligand-Komplexe, Moleküle, etc. verstanden werden, sofern diese insgesamt (nach außen) Lewis-saure (Elektronenakzeptor-)Eigenschaften aufweisen. Dazu zählen beispielswei- se AICIs, AIBr3, BF3, BF3-2 C6H5OH, BF3[0(C2H5)2]2, TiCU, SnCI4, AIC2H5CI2, FeCI3, SbCI5 und SbF5. Diese Alkylierungskatalysatoren können gemeinsam mit einem Cokatalysator, beispielsweise einem Ether, eingesetzt werden. Geeignete Ether sind Di-(Ci-C8-)alkylether, wie Dime- thylether, Diethylether, Di-n-propylether, sowie Tetrahydrofuran, Di-(C5-C8-)cycloalkylether, wie Dicyclohexylether, und Ether mit mindestens einem aromatischen Kohlenwasserstoffrest, wie Anisol. Wird zur Friedel-Crafts-Alkylierung ein Katalysator-Cokatalysator-Komplex eingesetzt, so liegt das Molmengenverhältnis von Katalysator zu Cokatalysator vorzugsweise in einem Bereich von 1 :10 bis 10:1 . Die Reaktion kann auch mit Protonensäuren wie Schwefelsäure, Phos- phorsäure oder Trifluormethansulfonsäure katalysiert werden. Organische Protonensäuren können auch in polymer gebundener Form vorliegen, beispielsweise als lonenaustauscherharz. Geeignet sind auch Zeolithe sowie anorganische Polysäuren. Die Alkylierung kann lösungsmittelfrei oder in einem Lösungsmittel durchgeführt werden. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise n-Alkane und deren Gemische und Alkylaromaten, wie Toluol, Ethylbenzol und Xylol sowie halogenierte Abkömmlinge davon. The catalyst is preferably selected from Lewis acidic alkylation catalysts, which in the context of the present application is understood as meaning both individual acceptor atoms and acceptor-ligand complexes, molecules, etc., provided that they contain (outwardly) Lewis acid (electron acceptor). ) Have properties. By beispielswei- include se AICIs, AlBr 3, BF 3, BF 3 -2 C 6 H 5 OH, BF 3 [0 (C2H 5) 2] 2, TiCl, SnCl 4, AIC 2 H 5 CI 2, FeCl 3, SbCI 5 and SbF 5 . These alkylation catalysts can be used together with a cocatalyst, for example an ether. Suitable ethers are di- (C 1 -C 8) -alkyl ethers, such as dimethyl ether, diethyl ether, di-n-propyl ether, and tetrahydrofuran, di (C 5 -C 8) -cycloalkyl ethers, such as dicyclohexyl ether, and ethers having at least one aromatic hydrocarbon radical, like anisole. If a catalyst-cocatalyst complex is used for Friedel-Crafts alkylation, the molar ratio of catalyst to cocatalyst is preferably in the range from 1:10 to 10: 1. The reaction can also be carried out with protic acids such as sulfuric acid, phosphoric phosphoric acid or trifluoromethanesulfonic acid are catalyzed. Organic protic acids may also be present in polymer bound form, for example as ion exchange resin. Also suitable are zeolites and inorganic polyacids. The alkylation can be carried out solvent-free or in a solvent. Examples of suitable solvents are n-alkanes and mixtures thereof and alkylaromatics, such as toluene, ethylbenzene and xylene, and halogenated derivatives thereof.
Die Alkylierung wird bevorzugt bei Temperaturen zwischen -10°C und +100°C durchgeführt. Die Reaktion wird üblicherweise bei Atmosphärendruck durchgeführt, kann aber auch bei höheren oder geringeren Drücken durchgeführt werden. The alkylation is preferably carried out at temperatures between -10 ° C and + 100 ° C. The reaction is usually carried out at atmospheric pressure, but can also be carried out at higher or lower pressures.
Durch geeignete Wahl der Molmengenverhältnisse von aromatischer oder heteroaromatischer Verbindung zu Polyisobuten und des Katalysators kann der erzielte Anteil an alkylierten Produk- ten und deren Alkylierungsgrad eingestellt werden. Im Wesentlichen monoalkylierte Polyisobu- tenylphenole werden im Allgemeinen mit einem Überschuss an Phenol oder in Gegenwart eines Lewis-sauren Alkylierungskatalysators erhalten, wenn zusätzlich ein Ether als Cokatalysator eingesetzt wird. Zur weiteren Funktionalisierung kann man das erhaltene Polyisobutenylphenol einer Umsetzung im Sinne einer Mannichreaktion mit wenigstens einem Aldehyd, beispielsweise Formaldehyd, und wenigstens einem Amin, das wenigstens eine primäre oder sekundäre Aminfunktion aufweist, unterziehen, wobei man eine mit Polyisobuten alkylierte und zusätzlich wenigstens teilweise aminoalkylierte Verbindung erhält. Es können auch Reaktions- und/oder Kondensati- onsprodukte von Aldehyd und/oder Amin eingesetzt werden. Die Herstellung solcher Verbindungen sind in WO 01/25 293 und WO 01/25 294 beschrieben, auf die hiermit im vollen Umfang Bezug genommen wird. iv) Epoxidierung By suitable choice of the molar ratios of aromatic or heteroaromatic compound to polyisobutene and the catalyst, the proportion of alkylated products achieved and their degree of alkylation can be adjusted. Substantially monoalkylated polyisobutenylphenols are generally obtained with an excess of phenol or in the presence of a Lewis acidic alkylation catalyst if, in addition, an ether is used as cocatalyst. For further functionalization, the polyisobutenylphenol obtained can be subjected to a reaction in the Mannich reaction with at least one aldehyde, for example formaldehyde, and at least one amine having at least one primary or secondary amine function, to give a compound alkylated with polyisobutene and additionally at least partially aminoalkylated receives. It is also possible to use reaction and / or condensation products of aldehyde and / or amine. The preparation of such compounds are described in WO 01/25293 and WO 01/25294, to which reference is hereby fully made. iv) epoxidation
Zur Funktionalisierung kann ein gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Polyisobuten mit wenigstens einer Peroxidverbindung unter Erhalt eines wenigstens teilweise epo- xidierten Polyisobutens umgesetzt werden. Geeignete Verfahren zur Epoxidierung sind in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4. Auflage, Verlag John Wiley & Sons, S. 826-829 be- schrieben, worauf hier Bezug genommen wird. Vorzugsweise wird als Peroxidverbindung wenigstens eine Persäure, wie m-Chlorperbenzoe-säure, Perameisensäure, Peressigsäure, Triflu- orperessigsäure, Perbenzoesäure und 3,5-Dinitroperbenzoesäure eingesetzt. Die Herstellung der Persäuren kann in situ aus den entsprechenden Säuren und H2O2 gegebenenfalls in Gegenwart von Mineralsäuren erfolgen. Weitere geeignete Epoxidierungsreagenzien sind bei- spielsweise alkalisches Wasserstoffperoxid, molekularer Sauerstoff und Alkylperoxide, wie tert- Butyl-hydroperoxid. Geeignete Lösungsmittel für die Epoxidierung sind beispielsweise übliche, nicht polare Lösungsmittel. Besonders geeignete Lösungsmittel sind Kohlenwasserstoffe wie Toluol, Xylol, Hexan oder Heptan. Das gebildete Epoxid kann anschließend ringöffnend mit Wasser, Säuren, Alkoholen, Thiolen oder primären oder sekundären Aminen umgesetzt werden, wobei man u.a. Diole, Glykolether, Glykolthioether und Amine erhält. v) Hydroborierung For functionalization, a polyisobutene prepared according to the process according to the invention can be reacted with at least one peroxide compound to give an at least partially epoxidized polyisobutene. Suitable methods for epoxidation are described in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4th Edition, John Wiley & Sons, pp. 826-829, which is hereby incorporated by reference. Preferably, the peroxide compound used is at least one peracid, such as m-chloroperbenzoic acid, performic acid, peracetic acid, trifluoroacetic acid, perbenzoic acid and 3,5-dinitroperbenzoic acid. The preparation of the peracids can be carried out in situ from the corresponding acids and H2O2 optionally in the presence of mineral acids. Further suitable epoxidation reagents are, for example, alkaline hydrogen peroxide, molecular oxygen and alkyl peroxides, such as tert-butyl hydroperoxide. Suitable solvents for the epoxidation are, for example, conventional, non-polar solvents. Particularly suitable solvents are hydrocarbons such as Toluene, xylene, hexane or heptane. The epoxide formed can then be reacted ring-opening with water, acids, alcohols, thiols or primary or secondary amines to give, inter alia, diols, glycol ethers, glycol thioethers and amines. v) hydroboration
Zur Funktionalisierung kann man ein gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Polyisobuten einer Umsetzung mit einem (gegebenenfalls in situ erzeugten) Boran unterziehen, wobei ein wenigstens teilweise hydroxyliertes Polyisobuten erhalten wird. Geeignete Verfahren zur Hydroborierung sind in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4. Auflage, Verlag JohnFor functionalization, a polyisobutene prepared according to the process of the invention can be subjected to a reaction with a (optionally generated in situ) borane to give an at least partially hydroxylated polyisobutene. Suitable hydroboration processes are described in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4th Edition, John
Wiley & Sons, S. 783-789 beschrieben, worauf hiermit Bezug genommen wird. Geeignete Hyd- roborierungsreagenzien sind beispielsweise Diboran, das in der Regel in situ durch Umsetzung von Natriumborhydrid mit BF3-Etherat erzeugt wird, Diisamylboran (Bis-[3-methylbut-2-yl]boran), 1 ,1 ,2-Trimethyl-propylboran, 9-Borbicyclo[3.3.1]nonan, Diisocamphenylboran, die durch Hydro- borierung der entsprechenden Alkene mit Diboran erhältlich sind, Chlorboran-Dimethylsulfid, Alkyldichlorborane oder H3B-N(C2H5)2. Wiley & Sons, pp. 783-789, to which reference is hereby made. Suitable hydroboration reagents are, for example, diborane, which is generally generated in situ by reacting sodium borohydride with BF 3 etherate, diisamylborane (bis [3-methylbut-2-yl] borane), 1, 1, 2-trimethyl-propylborane , 9-Borbicyclo [3.3.1] nonane, diisocamphenylborane, which are obtainable by hydroborating the corresponding alkenes with diborane, chloroborane-dimethylsulfide, alkyldichloroboranes or H 3 BN (C 2 H 5 ) 2.
Üblicherweise führt man die Hydroborierung in einem Lösungsmittel durch. Geeignete Lösungsmittel für die Hydroborierung sind beispielsweise acyclische Ether wie Diethylether, Me- thyl-tert.-butylether, Dimethoxyethan, Diethylenglykoldimethylether, Triethylenglykoldimethyl- ether, cyclische Ether wie Tetrahydrofuran oder Dioxan sowie Kohlenwasserstoffe wie Hexan oder Toluol oder Gemische davon. Die Reaktionstemperatur wird in der Regel von der Reaktivität des Hydroborierungsmittels bestimmt und liegt normalerweise zwischen dem Schmelz- und Siedepunkt des Reaktionsgemisches, vorzugsweise im Bereich von 0°C bis 60°C. Usually, the hydroboration is carried out in a solvent. Suitable solvents for hydroboration are, for example, acyclic ethers, such as diethyl ether, methyl tert-butyl ether, dimethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, cyclic ethers, such as tetrahydrofuran or dioxane, and hydrocarbons, such as hexane or toluene, or mixtures thereof. The reaction temperature is usually determined by the reactivity of the hydroboration agent and is normally between the melting and boiling points of the reaction mixture, preferably in the range of 0 ° C to 60 ° C.
Üblicherweise setzt man das Hydroborierungsmittel im Überschuss bezogen auf das Alken ein. Das Boratom addiert sich vorzugsweise an das weniger substituierte und somit sterisch weniger gehinderte Kohlenstoffatom. Üblicherweise werden die gebildeten Alkylborane nicht isoliert, sondern durch nachfolgendeUsually, the hydroborating agent is used in excess with respect to the alkene. The boron atom preferably adds to the less substituted and thus less sterically hindered carbon atom. Usually, the alkyl boranes formed are not isolated, but by subsequent
Umsetzung direkt in die Wertprodukte überführt. Eine sehr bedeutsame Umsetzung der Alkylborane ist die Reaktion mit alkalischen Wasserstoffperoxid unter Erhalt eines Alkohols, der vorzugsweise formal der Anti-Markovnikov-Hydratisierung des Alkens entspricht. Des Weiteren können die erhaltenen Alkylborane einer Umsetzung mit Brom in Gegenwart von Hydroxid- Ionen unter Erhalt des Bromids unterzogen werden. vi) En-Reaktion Conversion converted directly into the value products. A very important implementation of the alkylboranes is the reaction with alkaline hydrogen peroxide to give an alcohol which preferably corresponds formally to the anti-Markovnikov hydration of the alkene. Furthermore, the resulting alkylboranes can be subjected to reaction with bromine in the presence of hydroxide ions to give the bromide. vi) ene reaction
Zur Funktionalisierung kann ein gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Poly- isobuten mit wenigstens einem Alken, das eine elektrophil-substituierte Doppelbindung aufweist, in einer En-Reaktion umgesetzt werden (siehe z.B. DE-A 4 319 672 oder H. Mach und P. Rath in Lubrication Science V (1999), S. 175-185, worauf vollinhaltlich Bezug genommen wird). Bei der En-Reaktion wird ein als En bezeichnetes Alken mit einem Allyl-ständigen Wasserstoffatom mit einem elektrophilen Alken, dem sogenannten Enophil, in einer pericyclischen Reaktion, umfassend eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungsknüpfung, eine Doppelbindungsverschiebung und einen Wasserstofftransfer umgesetzt. Vorliegend reagiert das Polyisobuten als En. Geeignete Enophile sind Verbindungen, wie sie auch als Dienophile in der Diels-Alder-Reaktion eingesetzt werden. Bevorzugt wird als Enophil Maleinsäureanhydrid eingesetzt. Dabei resultieren wenigstens teilweise mit Bernsteinsäureanhydridgruppen (Succinanhydridgruppen) funktio- nalisierte Polyisobutene. Die En-Reaktion kann gegebenenfalls in Gegenwart einer Lewis-Säure als Katalysator durchgeführt werden. Geeignet sind beispielsweise Aluminiumchlorid und Ethylaluminiumchlorid. For functionalization, a polyisobutene prepared according to the process of the invention can be reacted with at least one alkene which has an electrophile-substituted double bond in an ene reaction (see, for example, DE-A 4 319 672 or H. Mach and P. Rath in Chem Lubrication Science V (1999), pp. 175-185, incorporated herein by reference). In the ene reaction, an alkene designated as En having an allyl-standing hydrogen atom is reacted with an electrophilic alkene, so-called enophile, in a pericyclic reaction comprising a carbon-carbon bond, a double bond shift, and a hydrogen transfer. In the present case, the polyisobutene reacts as En. Suitable enophiles are compounds which are also used as dienophiles in the Diels-Alder reaction. Preference is given to using maleic anhydride as the enophile. This results in at least partially functionalized with succinic anhydride (Succinanhydridgruppen) polyisobutenes. The ene reaction may optionally be carried out in the presence of a Lewis acid catalyst. Suitable examples are aluminum chloride and ethylaluminum chloride.
Zur weiteren Funktionalisierung kann man beispielsweise ein mit Bernsteinsäureanhydridgruppen derivatisiertes Polyisobuten einer Folgereaktion unterziehen, die ausgewählt ist unter: a) Umsetzung mit wenigstens einem Amin unter Erhalt eines wenigstens teilweise mit Suc- cinimidgruppen und/oder Succinamidgruppen funktionalisierten Polyisobutens, b) Umsetzung mit wenigstens einem Alkohol unter Erhalt eines wenigstens teilweise mit Succinestergruppen funktionalisierten Polyisobutens, und c) Umsetzung mit wenigstens einem Thiol unter Erhalt eines wenigstens teilweise mit Suc- cinthioestergruppen funktionalisierten Polyisobutens. vii) Addition von Halogen oder Halogenwasserstoffen For further functionalization, it is possible, for example, to subject a polyisobutene derivatized with succinic anhydride groups to a subsequent reaction which is selected from: a) reaction with at least one amine to give a polyisobutene functionalized at least in part with succinimide groups and / or succinamide groups, b) reaction with at least one alcohol to obtain a polyisobutene which is at least partially functionalized with succinic ester groups, and c) reaction with at least one thiol to give a polyisobutene which is at least partially functionalized with sucino-thioester groups. vii) addition of halogen or hydrogen halides
Zur Funktionalisierung kann ein gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Polyisobuten einer Umsetzung mit Halogenwasserstoff oder einem Halogen unter Erhalt eines we- nigstens teilweise mit Halogengruppen funktionalisierten Polyisobutens unterzogen werden. Geeignete Reaktionsbedingungen der Hydro-Halo-Addition werden in J. March, Advanced Or- ganic Chemistry, 4. Auflage, Verlag John Wiley & Sons, S. 758-759 beschrieben, worauf hier Bezug genommen wird. Zur Addition von Halogenwasserstoff eignen sich prinzipiell HF, HCl, HBr und Hl. Die Addition von Hl, HBr und HF kann in der Regel bei Raumtemperatur erfolgen, wohingegen zur Addition von HCl in der Regel erhöhte Temperaturen eingesetzt werden. For functionalization, a polyisobutene prepared by the process according to the invention can be subjected to a reaction with hydrogen halide or a halogen to give a polyisobutene which is at least partially functionalized with halogen groups. Suitable reaction conditions of the hydrohalo addition are described in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4th Edition, John Wiley & Sons, pp. 758-759, which is incorporated herein by reference. In principle, HF, HCl, HBr and Hl are suitable for the addition of hydrogen halide. The addition of Hl, HBr and HF can generally be carried out at room temperature, whereas elevated temperatures are generally used for the addition of HCl.
Die Addition von Halogenwasserstoffen kann prinzipiell in Abwesenheit oder in Anwesenheit von Initiatoren oder von elektromagnetischer Strahlung erfolgen. Bei der Addition in Abwesenheit von Initiatoren, speziell von Peroxiden, werden in der Regel die Markovnikov- Additionsprodukte erhalten. Unter Zusatz von Peroxiden führt die Addition von HBr in der Regel zu Anti-Markovnikov-Produkten. Die Halogenierung von Doppelbindungen wird in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4. Auflage, Verlag John Wiley & Sons, S. 812-814 beschrieben, worauf hier Bezug genommen wird. Zur Addition von Cl, Br und I können die freien Halogene eingesetzt werden. Zum Erhalt von gemischt-halogenierten Verbindungen ist der Einsatz von Interhalogen-Verbindungen be- kannt. Zur Addition von Fluor werden in der Regel fluorhaltige Verbindungen, wie C0F3, XeF2 und Mischungen von PbC"2 und SF4 eingesetzt. Brom addiert in der Regel bei Raumtemperatur in guten Ausbeuten an Doppelbindungen. Zur Addition von Chlor können neben dem freien Halogen auch chlorhaltige Reagenzien, wie SO2CI2, PCI5 etc. eingesetzt werden. Wird zur Halogenierung Chlor oder Brom in Gegenwart von elektromagnetischer Strahlung eingesetzt, so erhält man im Wesentlichen die Produkte der radikalischen Substitution an der Polymerkette und nicht oder nur in untergeordnetem Maß Additionsprodukte an die endständige Doppelbindung. Bevorzugte Funktionalisierungsprodukte sind die Bisepoxide, Dithiole, Diole (Antimarkovnikov- Produkte wie sie z.B. aus der Hydroborierung erhältlich sind und Markovnikov-Produkte, wie sie z.B. aus der Epoxidierung und anschließende Umsetzung des Epoxids mit Wasser und gegebenenfalls einer Säure erhältlich sind) und Bis(trialkoxy-silane). Bestimmte durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältliche Polyisobutene, die an einemThe addition of hydrogen halides can be carried out in principle in the absence or in the presence of initiators or of electromagnetic radiation. When added in the absence of initiators, especially peroxides, the Markovnikov addition products are generally obtained. With the addition of peroxides, the addition of HBr usually leads to anti-Markovnikov products. The halogenation of double bonds is described in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4th Edition, John Wiley & Sons, pp. 812-814, incorporated herein by reference. For the addition of Cl, Br and I, the free halogens can be used. To obtain mixed-halogenated compounds, the use of interhalogen compounds is known. For the addition of fluorine usually fluorine-containing compounds are used, such as C0F3, XeF2 and mixtures of PbC "2 and SF 4. Bromine usually adds at room temperature in good yields of double bonds.For the addition of chlorine in addition to the free halogen and chlorine-containing Reagents such as SO 2 Cl 2, PCI 5, etc. If chlorine or bromine is used for the halogenation in the presence of electromagnetic radiation, essentially the products of the radical substitution on the polymer chain are obtained, and not or only to a limited extent addition products to the terminal double bond. Preferred functionalization products are the bisepoxides, dithiols, diols (Antimarkovnikov products such as those obtainable from hydroboration and Markovnikov products, such as those obtainable from the epoxidation and subsequent reaction of the epoxide with water and optionally an acid) and bis (trialkoxy -silane). Certain through the invent Appropriate method available polyisobutenes, which on a
Kettenende durch eine Gruppe der Formel V terminiert sind und am entgegengesetzten Kettenende eine davon verschiedene, zuvor beschriebene, terminierende Gruppe aufweisen, können aufgrund der unterschiedlichen Reaktivitäten der terminierenden Gruppen unterschiedlich funk- tionalisiert werden. Dies ist insbesondere für die Verwendung des Polyisobutens in Kraft- und Schmierstoffen von Vorteil, da hier hydrophile und hydrophobe Eigenschaften zusammentreffen müssen. Weiterhin ist die einfache Zugänglichkeit der Verbindung der Formel (I) von Vorteil. Da mit der Verbindung der Formel (I) nur eine einseitig wachsende Kette initiiert wird, verringert sich die benötigte Menge an Lewis-Säure und Terminierungsreagenz im Vergleich zu polyfunktionellen Initiatoren. Außerdem unterliegt die aus dem Initiator stammende terminierende Grup- pe nicht den eingangs genannten Nebenreaktionen, die bei Verwendung von polyfunktionellen aromatischen Initiatoren des Standes der Technik auftreten. viii) Hydroformylierung Bezüglich der Hydroformylierung oder Oxosynthese wird auf die Onlineausgabe von 2012 der Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry verwiesen (Online ISBN: 9783527306732). Dort findet sich in den Kapiteln„Oxo Synthesis" (Verfasser H. Bahrmann und H. Bach; Chain ends are terminated by a group of the formula V and at the opposite end of the chain have a different, previously described, terminating group, can be differentially functionalized due to the different reactivities of the terminating groups. This is advantageous, in particular, for the use of the polyisobutene in fuels and lubricants since hydrophilic and hydrophobic properties must coincide here. Furthermore, the easy accessibility of the compound of formula (I) is advantageous. Since only a unilaterally growing chain is initiated with the compound of the formula (I), the required amount of Lewis acid and terminating reagent is reduced in comparison to polyfunctional initiators. In addition, the terminating group derived from the initiator is not subject to the side reactions mentioned above, which occur when using polyfunctional aromatic initiators of the prior art. viii) Hydroformylation With regard to the hydroformylation or oxo synthesis, reference is made to the 2012 edition of Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry (Online ISBN: 9783527306732). There you will find in the chapters "Oxo Synthesis" (author H. Bahrmann and H. Bach;
DOI: 10.1002/14356007. a18_321 ) sowie "Carbonylation" (Verfasser W. Bertleff, M. Roeper, X. Sava; DOI: 10.1002/14356007. a05_217.pub2) eine Beschreibung der Reaktion. Darauf und auf die dort zitierte Literatur wird hier ausdrücklich Bezug genommen. Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen. Beispiele Beispiel 1 : Herstellung von 2,2,4, 4-Tetramethyltetrahydrofuran (TMTHF) DOI: 10.1002 / 14356007. a18_321) and "carbonylation" (author W. Bertleff, M. Roeper, X. Sava, DOI: 10.1002 / 14356007.a05_217.pub2) describe the reaction. This and the literature cited therein are hereby expressly incorporated by reference. The following examples are intended to illustrate the invention in more detail. Examples Example 1: Preparation of 2,2,4,4-tetramethyltetrahydrofuran (TMTHF)
In einem 500ml- Vierhalskolben, der mit Tropftrichter und Destillationsbrücke mit Vorlage ausgestattet war, wurden 150g Silicagel vorgelegt. Dazu gab man eine Lösung, die durch Zugabe von 12 g konz. H2SO4 und 2,4 g NaOH zu 150 ml Wasser hergestellt worden war. Unter IM2- Strom wurde das Wasser bis zu einer Badtemperatur von 170°C abdestilliert. Dann ließ man über 4 h 360g aufgeschmolzenes 2,2,4-Trimethylpentan-diol-(1 ,3) zutropfen, wobei die Badtemperatur auf 190°C erhöht wurde. Es destillierte rohes TMTHF über, welches in der Vorlage über NaHC03-Lösung aufgefangen wurde. Im Scheidetrichter wurde die wässrige Phase abgetrennt und die organische Phase wurde dreimal mit Wasser gewaschen und mit Na2S04 ge- trocknet. In a 500 ml four-necked flask equipped with dropping funnel and distillation bridge with template, 150g of silica gel were presented. To this was added a solution which was concentrated by addition of 12 g. H2SO4 and 2.4 g NaOH to 150 ml water. Under IM2 stream, the water was distilled off to a bath temperature of 170 ° C. Then 360 g of molten 2,2,4-trimethylpentane-diol- (1, 3) was added dropwise over 4 h, wherein the bath temperature was raised to 190 ° C. It distilled crude TMTHF collected in the template over NaHCO 3 solution. In the separating funnel, the aqueous phase was separated and the organic phase was washed three times with water and dried with Na 2 SO 4 .
Die organische Phase wurde destilliert und es wurden 266 g einer Fraktion vom Siedebereich 1 18°C-138°C aufgefangen. Diese bestand nach NMR zu 81 % aus TMTHF:The organic phase was distilled and there were collected 266 g of a fraction of the boiling range 1 18 ° C-138 ° C. This was 81% TMTHF according to NMR:
H-FT-NMR (500 MHz, 16 Scans, CD2CI2):  H-FT NMR (500 MHz, 16 scans, CD2CI2):
1 ,22 ppm, 6H, S; 1 ,38 ppm, 6H, S; 1 ,73 ppm, 2H, S; 3,60 ppm, 2H, S. 1, 22 ppm, 6H, S; 1.38 ppm, 6H, S; 1, 73 ppm, 2H, S; 3.60 ppm, 2H, S.
Beispiel 2: Herstellung von 4-Chlor,2,2,4-trimethylpentylacetat In einem 1000 ml-Vierhalskolben, der mit Tropftrichter, Thermometer und Rührer ausgestattet war, wurden 266 g TMTHF aus Beispiel 1 (81 %) vorgelegt und 2 g Zinkpulver zugesetzt. Unter Eisbadkühlung tropfte man im Bereich von 15°C-25°C 138,5 g Acetylchlorid zu und rührte 45 min bei 45°C nach. Bei Raumtemperatur wurde dreimal mit NaHC03-Lösung gewaschen, mit CH2CI2 verdünnt und mit Wasser gewaschen. Es wurde mit Na2S04 getrocknet, filtriert und am Rotationsverdampfer bei 50°C und 200 mbar das Lösungsmittel abgezogen. 305 g einer leicht beweglichen Flüssigkeit, die nach NMR zu 75% aus 4-Chlor,2,2,4-trimethylpentylacetat bestand (daneben TMTHF und 2,2,4-Trimethylpenten(-4)ylacetat). H-FT-NMR (500 MHz, 16 Scans, CD2CI2): Example 2 Preparation of 4-Chloro, 2,2,4-trimethylpentylacetate In a 1000 ml four-necked flask equipped with dropping funnel, thermometer and stirrer, 266 g of TMTHF from Example 1 (81%) were initially charged and 2 g of zinc powder were added , With ice-bath cooling, 138.5 g of acetyl chloride were added dropwise in the region of 15 ° C.-25 ° C. and the mixture was stirred at 45 ° C. for 45 minutes. At room temperature, washed three times with NaHCO 3 solution, diluted with CH 2 Cl 2 and washed with water. It was dried with Na 2 SO 4 , filtered and the solvent was removed on a rotary evaporator at 50 ° C. and 200 mbar. 305 g of a readily mobile liquid, which according to NMR to 75% of 4-chloro, 2,2,4-trimethylpentyl acetate (besides TMTHF and 2,2,4-trimethylpentene (-4) ylacetat). H-FT NMR (500 MHz, 16 scans, CD2CI2):
1 ,09 ppm, 6H, S; 1 ,66 ppm, 6H, S; 1 ,93 ppm, 2H, S; 2,08 ppm, 3H, S; 3,90 ppm, 2H, S. 1, 09 ppm, 6H, S; 1.66 ppm, 6H, S; 1, 93 ppm, 2H, S; 2.08 ppm, 3H, S; 3.90 ppm, 2H, S.
Beispiel 3: Polymerisation von Isobuten mit 4-Chlor,2,2,4-trimethylpentylacetat In einem 2 I-Vierhalskolben wurden 1000 ml trockenes n-Chlorbutan und 134g Isobuten bei - 10°C vorgelegt. Dann setzte man 81 g 4-Chlor,2,2,4-trimethylpentylacetat aus Beispiel 2 (75%) und 3 g Pyridin zu und startete die Polymerisation mit 40 ml TiCI4. Mittels Kühlbad hielt man über 60 min eine Temperatur von -10°C. Dann wurden 500ml Hexan zugesetzt und mit 300ml Isopropanol abgebrochen. Die Hexan/Polyisobuten-phase wurde abgetrennt, dreimal mit Wasser gewaschen und mit Na2S04 getrocknet. Das Lösungsmittel wurde am Rotationsverdampfer bei 120°C und 50 mbar abgezogen. Man erhielt 160 g eines klaren, hellen Öls. Example 3 Polymerization of isobutene with 4-chloro, 2,2,4-trimethylpentyl acetate In a 2 l four-necked flask, 1000 ml of dry n-chlorobutane and 134 g of isobutene were initially charged at -10.degree. Then 81 g of 4-chloro, 2,2,4-trimethylpentyl acetate from Example 2 (75%) and 3 g of pyridine were added and the polymerization was started with 40 ml of TiCl 4 . By means of cooling bath held a temperature of -10 ° C over 60 minutes. Then 500 ml of hexane were added and quenched with 300 ml of isopropanol. The hexane / polyisobutene phase was separated, washed three times with water and dried with Na 2 S0 4 . The solvent was removed on a rotary evaporator at 120 ° C and 50 mbar. 160 g of a clear, light oil were obtained.
GPC: Mn = 1200; Mw = 1900 H-FT-NMR (500 MHz, 16 Scans, CD2CI2): GPC: Mn = 1200; Mw = 1900 H-FT-NMR (500 MHz, 16 scans, CD 2 Cl 2 ):
3,79 ppm (CH3-CO-CH2-C(CH3)2-); 2,03 ppm (CJ^-CO-CH2-C(CH3)2-); 1 ,52 ppm (CH3-CO-CH2- C(CH3)2-); 1 ,43 ppm (-[CH2-C(CH3)2]n-); 1 ,12 ppm (-[CH2-C(CH3)2]n-); 3.79 ppm (CH 3 -CO-CH 2 -C (CH 3 ) 2 -); 2.03 ppm (CJ? -CO-CH 2 -C (CH 3 ) 2 -); 1.52 ppm (CH 3 -CO-CH 2 -C (CH 3 ) 2 -); 1.43 ppm (- [CH 2 -C (CH 3 ) 2 ] n -); 1, 12 ppm (- [CH 2 -C (CH 3 ) 2 ] n -);
Aus GPC und NMR ergibt sich eine Funktionalität von 70%. GPC and NMR give a functionality of 70%.

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zur Herstellung von bifunktionellen Polyisobutenen, bei dem man Isobuten oder ein Isobuten-haltiges Monomerengemisch in Gegenwart einer Lewis-Säure und einer Verbindung der Formel I Process for the preparation of bifunctional polyisobutenes in which isobutene or an isobutene-containing monomer mixture in the presence of a Lewis acid and a compound of the formula I
X für einen Acylrest der Formel R5CO- oder den Rest einer organischen X is an acyl radical of the formula R 5 CO- or the radical of an organic
oder anorganischen Säuregruppe steht, die mit ihrem Zentralatom Z,  or inorganic acid group which, with its central atom Z,
welches aus S, P, N und B ausgewählt ist und mindestens ein doppelt  which is selected from S, P, N and B and at least one double
gebundenes Sauerstoffatom trägt, an das Sauerstoffatom der Verbindung (I) kovalent gebunden ist und deren möglicherweise vorhandene  carries attached oxygen atom, is covalently bonded to the oxygen atom of the compound (I) and their possibly existing
Hydroxylfunktionen in veresterter Form vorliegen,  Hydroxyl functions are present in esterified form,
R1 bis R4 gleich oder verschieden sind und für Wasserstoff, einen aliphatschen, eye loaliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffrest stehen, der 1 bis 20 Kohlenstoffatome aufweist, und R 1 to R 4 are identical or different and represent hydrogen, a aliphatschen, eye loaliphatischen or aromatic hydrocarbon radical having 1 to 20 carbon atoms, and
R5 die gleichen Bedeutungen wie R1 bis R4 aufweist und zusätzlich im Fall von n = 2 bis 4 an (n-l )-Stelle(n) weiter mit einer oder mehreren weiteren Acyl-gruppierungen substituiert sein kann, polymerisiert. R 5 has the same meanings as R 1 to R 4 and additionally in the case of n = 2 to 4 at (nl) site (s) may be further substituted with one or more further acyl groups polymerized.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Lewis-Säure ausgewählt ist unter Titantetrachlorid, Bortrichlorid, Zinntetrachlorid, Aluminiumtrichlond, Dialkylaluminiumchloriden, Alkylaluminiumdichloriden, Vanadiumpentachlorid, Eisentrichlorid und Bortrifluorid. The process of claim 1, wherein the Lewis acid is selected from titanium tetrachloride, boron trichloride, tin tetrachloride, aluminum trichloride, dialkylaluminum chlorides, alkylaluminum dichlorides, vanadium pentachloride, iron trichloride and boron trifluoride.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polymerisation in Gegenwart eines Elektronendonors erfolgt, welcher ausgewählt ist unter Pyridinen, Amiden, Lactamen, Ethern, Aminen, Estern, Thioethern, Sulfoxiden, Nitrilen, Phosphinen und nicht polymerisierbaren, aprotischen siliziumorganischen Verbindungen, die wenigstens einen über Sauerstoff gebundenen organischen Rest aufweisen. A process according to any one of the preceding claims, wherein the polymerization is carried out in the presence of an electron donor selected from pyridines, amides, lactams, ethers, amines, esters, thioethers, sulfoxides, nitriles, phosphines and non-polymerizable aprotic organosilicon compounds containing at least one have oxygen-bonded organic radical.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das bei der Polymerisation von Isobuten oder des Isobuten-haltigen Monomerengemisches gebildete lebende Polyisobu- ten mit einem Kopplungsmittel umgesetzt wird, wodurch zwei oder mehrere Polymerket- ten über ihre distalen Enden zu einem Molekül verbunden werden. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Kopplungsmittel ausgewählt ist unter A process as claimed in any of claims 1 to 3, wherein the living polyisobutene formed in the polymerization of isobutene or of the isobutene-containing monomer mixture is reacted with a coupling agent, whereby two or more polymer chains are reacted. be connected via their distal ends to form a molecule. The method of claim 4, wherein the coupling agent is selected from
(i) Verbindungen, die wenigstens zwei 5-gliedrige Heterocyclen mit (i) Compounds containing at least two 5-membered heterocycles with
einem unter Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff ausgewählten  one selected from among oxygen, sulfur and nitrogen
Heteroatom aufweisen,  Have heteroatom,
(ii) Verbindungen mit wenigstens zwei allylständigen Trialkylsilylgrup- pen, und (ii) compounds having at least two allyl-containing trialkylsilyl groups, and
(iii) Verbindungen mit wenigstens zwei konjugiert zu jeweils zwei aromatischen Ringen angeordneten Vinylidengruppen. (iii) Compounds having at least two vinylidene groups conjugated to two aromatic rings each.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisation im kontinuierlichen Verfahren durchgeführt wird, welches mindestens die folgenden Schritte umfasst: Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the polymerization is carried out in a continuous process comprising at least the following steps:
(I) Kontinuierliches Eindosieren von Isobuten, Lösungsmittel, Initiator, und gewünsch- tenfalls weiteren Zusätzen in einen Mischer und Vermischen der Edukte in der Mischeinheit; (I) continuous metering of isobutene, solvent, initiator and, if desired, further additives into a mixer and mixing of the starting materials in the mixing unit;
(II) Start der kontinuierlichen Polymerisation durch kontinuierliches Eindosieren einer Lewis-Säure und Vermischen mit den Edukten bei Reaktionstemperatur; (II) starting the continuous polymerization by continuously metering in a Lewis acid and mixing with the reactants at the reaction temperature;
(III) Kontinuierliche Polymerisation, indem man das erhaltene Reaktionsgemisch durch mindestens eine auf Reaktionsbedingungen temperierte Reaktionszone hindurchleitet. (III) Continuous polymerization, by passing the resulting reaction mixture through at least one temperature-controlled reaction zone reaction zone.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die Polymerisation in Milli-Reaktoren mit einer charakteristischen Dimension von 0,1 bis 30 mm durchführt. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that one carries out the polymerization in Milli reactors with a characteristic dimension of 0.1 to 30 mm.
Polyisobuten, an wenigstens einem Molekülende terminiert durch eine Gruppe der Formel V Polyisobutene terminated at at least one molecular end by a group of the formula V.
worin X, R1 , R2, R3 und R4 wie vorstehend definiert sind, oder ein Funktionalisierungsprodukt davon, erhältlich durch i) Hydrosilylierung, wherein X, R1, R2, R3 and R4 are as defined above, or a functionalization product thereof, obtainable by i) hydrosilylation,
ii) Hydrosulfurierung, ii) hydrosulfurization,
iii) elektrophile Substitution an Aromaten, iii) electrophilic substitution on aromatics,
iv) Epoxidierung und gegebenenfalls Umsetzung mit Nucleophilen, v) Hydroborierung und gegebenenfalls oxidative Spaltung, vi) Umsetzung mit einem Enophil in einer En-Reaktion, iv) epoxidation and optionally reaction with nucleophiles, v) hydroboration and optionally oxidative cleavage, vi) reaction with an enophile in an ene reaction,
vii) Addition von Halogenen oder Halogenwasserstoffen oder viii) Hydroformylierung einer Gruppe der Formel V. vii) addition of halogens or hydrogen halides or viii) hydroformylation of a group of formula V.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105062620B (en) * 2015-08-20 2017-12-29 中国科学院新疆理化技术研究所 A kind of method with trimethylborate modification of lubricating oils additive
CN110536945B (en) * 2017-04-21 2022-04-29 3M创新有限公司 Barrier adhesive compositions and articles

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4327201A (en) 1980-10-22 1982-04-27 The University Of Akron Cationically polymerizable macromolecular monomers and graft copolymers therefrom
CA1338541C (en) 1985-06-20 1996-08-20 Joseph P. Kennedy Living catalysts, complexes and polymers therefrom
CA1338520C (en) 1986-08-25 1996-08-13 Joseph P. Kennedy Living polymerization of olefins to end-functionalized polymers
US4758631A (en) 1986-10-16 1988-07-19 Dow Corning Corporation Method of preparing allyl-terminated polyisobutylene
US5169914A (en) 1988-05-03 1992-12-08 Edison Polymer Innovation Corporation Uniform molecular weight polymers
JPH026549A (en) 1988-06-24 1990-01-10 Nippon Penuoruto Kk Coating composition
DE4025961A1 (en) 1990-08-16 1992-02-20 Basf Ag Allylic chloride-contg. hydrocarbon and hydrocarbon polymer prodn.
CN1090586A (en) * 1992-09-09 1994-08-10 英国石油化学品有限公司 Novel derivatives of poly (iso) butene
DE4319672A1 (en) 1993-06-14 1994-12-15 Basf Ag Process for the preparation of polyisobutyl succinic anhydrides
JPH08253531A (en) 1995-01-17 1996-10-01 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd Production of isobutylene polymer, and isobutylene polymer
US5690861A (en) 1995-03-02 1997-11-25 University Of Massachusetts Lowell Coupling of polymers made by cationic polymerization
DE19610350A1 (en) 1996-03-15 1997-09-18 Basf Ag Initiators for the anionically initiated polymerization of monomers having at least one ethylenically unsaturated group
DE19648028A1 (en) 1996-11-20 1997-03-27 Basf Ag Prodn. of new anionic polymerisation initiators
US6046281A (en) 1997-11-06 2000-04-04 University Of Massachusetts Lowell Method for coupling living cationic polymers
US5981785A (en) 1998-12-03 1999-11-09 University Of Massachusetts Silyl-functional initiator for living cationic polymerization
DE19948111A1 (en) 1999-10-06 2001-04-12 Basf Ag Process for the preparation of Mannich adducts containing polyisobutene phenol
DE19948114A1 (en) 1999-10-06 2001-04-12 Basf Ag Process for the preparation of Mannich adducts containing polyisobutene phenol
DE10061727A1 (en) 2000-12-12 2002-06-13 Basf Ag Process for the preparation of polyisobutenes
DE10232157A1 (en) 2002-07-16 2004-02-05 Basf Ag Production of isobutene polymer for use e.g. in production of fuel additives or adhesives, involves reacting isobutene with a halogen-, alkoxy- or acyloxy-substituted cycloalkene in presence of a Lewis acid
DE10328854A1 (en) 2003-06-26 2005-01-13 Basf Ag Process for the preparation of polyisobutenes
US8492491B2 (en) * 2010-06-10 2013-07-23 Chevron Oronite Company Llc Methods for producing telechelic polyolefins from terpene initiators

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