FR2569701A1 - Silylation process - Google Patents
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Abstract
Description
Antérieurement à la présente invention, comme le montre Yamamoto et al, dans Tetrahydron Letters, 1653 (1980), on savait que l'on pouvait transformer un halogénure d'acyle aromatique activé comme le chlorure de p-nitrobenzoyle en silane aromatique correspondant avec départ de monoxyde de carbone résultant d'une réaction de décarbonylation en utilisant de I'hexaméthyldisi lane comme agent de silylation. Toutefois, on a également trouvé que la silylation du noyau aromatique n'était pas un succès total, dans la mesure où on obtenait principalement comme produit par la réaction de Yamamoto et al, la silylcétone aromatique correspondante. Prior to the present invention, as shown by Yamamoto et al. In Tetrahydron Letters, 1653 (1980), it was known that an activated aromatic acyl halide such as p-nitrobenzoyl chloride could be converted to the corresponding aromatic silane with starting of carbon monoxide resulting from a decarbonylation reaction using hexamethyldisilane as a silylating agent. However, it has also been found that the silylation of the aromatic nucleus is not a total success, since Yamamoto et al., The corresponding aromatic silylketone, was obtained mainly as product.
La présente invention repose sur la découverte que si on utilise, à la place de l'hexaméthyldisilane employé par Yamamoto et al, un polysilane halogéné répondant à la formule,
en réaction avec un halogénure d'acyle aromatique répondant à la formule
en présence d'une quantité efficace d'un catalyseur contenant un métal de transition, tel qu'on le définira ci-après, on obtient, en un rendement quantitatif, un silane organique répondant à la formule
(3) Rl[-SitR2)2X]m sachant que, dans les formules, X représente un radical halogène, R est choisi parmi X, l'hydrogène, des radicaux hydrocarbonés monovalents en C(1 13)' des radicaux hydrocarbonés monovalents en C(1-13) substitués, et des radicaux -O-, -S-divalents et leurs mélanges, qui peuvent former des groupes de liaison -SiOsI- et=-SiSSi--
R1 représente un radical organique aromatique monovalent ou polyvalent en C(620) choisi dans le groupe constitué par des radicaux hydrocarbonés et des radicaux hydrocarbonés substitués, R2 est choisi parmi des radicaux organiques monovalents en C(120) > n représente un nombre entier compris entre 1 et 50 inclus, et m représente un nombre entier compris entre 1 et 4 inclus.The present invention is based on the discovery that if instead of hexamethyldisilane employed by Yamamoto et al, a halogenated polysilane of the formula is used,
in reaction with an aromatic acyl halide having the formula
in the presence of an effective amount of a transition metal-containing catalyst, as will be defined hereinafter, an organic silane having the formula is obtained in quantitative yield
(3) Rl [-SitR2) 2X] m knowing that, in the formulas, X represents a halogen radical, R is chosen from X, hydrogen, monovalent hydrocarbon radicals of C (1 13) 'monovalent hydrocarbon radicals in C (1-13) substituted, and -O-, -S-divalent radicals and mixtures thereof which can form linking groups -SiOsI- and = -SiSSi--
R1 represents a monovalent or polyvalent C (620) aromatic organic radical selected from the group consisting of hydrocarbon radicals and substituted hydrocarbon radicals, R2 is chosen from C (120) monovalent organic radicals> n represents an integer between 1 and 50 inclusive, and m represents an integer between 1 and 4 inclusive.
La présente invention fournit un procédé de préparation de silanes organiques répondant à la formule (3) qui comprend
(A) La mise en réaction d'un halogénure d'acyle aromatique répondant à la formule (2) et d'un polysilane halogéné répondant à la formule (1) en présence d'une quantité efficace d'un catalyseur contenant un métal de transition et
(B) la récupération ultérieure du silane organique répondant à la formule (3) du mélange résultant de (A).The present invention provides a process for preparing organic silanes of formula (3) which comprises
(A) reacting an aromatic acyl halide of formula (2) and a halogenated polysilane of formula (1) in the presence of an effective amount of a metal-containing catalyst; transition and
(B) the subsequent recovery of the organic silane having formula (3) of the resulting mixture of (A).
On peut citer, par exemple, parmi certains des halogénures d'acyles aromatiques répondant à la formule (2), un halogénure d'acyle aromatique monofonctionnel comme le chlorure de benzoyle, le chlorure d'acide de l'anhydride trimellitique, le chlorure de chlorobenzoyle, le chlorure d'anisoylbenzoyle, le chlorure de nitrobenzoyle, le chlorure de toluoyle, le chlorure de cyanobenzoyle, le chlorure de bromobenzoyle, le chlorure de diméthylaeinobenzoyle, le chlorure d'acide de l'imide N-n butyl triméllitique, etc. For example, among certain aromatic acyl halides of formula (2), there may be mentioned a monofunctional aromatic acyl halide such as benzoyl chloride, trimellitic anhydride acid chloride, chlorobenzoyl, anisoylbenzoyl chloride, nitrobenzoyl chloride, toluoyl chloride, cyanobenzoyl chloride, bromobenzoyl chloride, dimethylazinobenzoyl chloride, N-butyl trimellitic imide acid chloride, and the like.
On peut citer, par exemple, parmi les polyhalogénures d'acyles aromatiques polyfonctionnels répondant à la formule (-2), le chlorure de téréphtaloyle, le chlorure de phtaloyle, le chlorure dtisophtaloyle, etc. Examples of polyfunctional aromatic acyl polyhalides having the formula (-2) include terephthaloyl chloride, phthaloyl chloride, isophthaloyl chloride, and the like.
On peut citer, par exemple, parmi certains des silanes aromatiques qui répondent à la formule (3), le phényldiméthylchlorosilane, le phénylméthyldichlorosilane, le chlorophényldiméthylchlorosilane, l'anisyldiméthyl- chlorosilane, le nitrophényldiméthylchlorosilane, le tolyl diméthylchlorosilane, le cyanophényldiméthylchlorosilane, l'anhydride diméthylchlorosilyl-4 phtalique, le N,n-butyl diméthylchlorosi lyl-4 phtalimide, le bromophényldiméthylchlorosilane, etc. There may be mentioned, for example, among certain aromatic silanes which correspond to formula (3), phenyldimethylchlorosilane, phenylmethyldichlorosilane, chlorophenyldimethylchlorosilane, anisyldimethylchlorosilane, nitrophenyldimethylchlorosilane, tolyl dimethylchlorosilane, cyanophenyldimethylchlorosilane, dimethylchlorosilyl anhydride. Phthalic acid, N, n-butyl dimethylchlorosyl-4-phthalimide, bromophenyldimethylchlorosilane, etc.
On peut citer, par exemple, parmi les polysilanes répondant à la formule (i) le chloropentaméthyldisilane, le dichloro-1,2-tétraméthyldisilane, le dichloro-l,l tétraméthyldisilane, le triméthyl-1,1,2 trichlorodisilane, le tétrachloro-1,1,2,2 diméthyldisilane, l'hexachlorodisilane, le dibromo-1,2 tétraséthyldisilane, le difluoro-1,2 tétraméthyldisilane, ltoctamethyl, 1,2,2,4,4,5,5 tétrasila -1,2,4,5-cyclohexasiloxane, le chloro-l nonaméthyltétrasiloxa-3 ane, le dichloro-1,2 diphenyldiméthyldisilane 1,2, etc. For example, among the polysilanes of formula (i) are chloropentamethyldisilane, dichloro-1,2-tetramethyldisilane, dichloro-1,1-tetramethyldisilane, trimethyl-1,1,2-trichlorodisilane, tetrachlorobenzene, 1,1,2,2-dimethyldisilane, hexachlorodisilane, 1,2-dibromethyltetrasethyldisilane, 1,2-difluoro-tetramethyldisilane, 1-octamethyl, 1,2,2,4,4,5,5 tetrasila -1,2, 4,5-cyclohexasiloxane, chloro-1 nonamethyltetrasiloxa-3 ane, 1,2-dichloro-diphenyldimethyldisilane 1,2, etc.
On peut citer, par exemple, parmi les radicaux que peuvent représenter R et R2 dans les formules (1) et (3), des radicaux alkyles en C(1 g), et par exemple , les radicaux méthyle, éthyle, propyle, butyle, pentyle, etc. For example, radicals which can represent R and R2 in the formulas (1) and (3) include C (1 g) alkyl radicals, and for example methyl, ethyl, propyl or butyl radicals. , pentyl, etc.
chlorobutyle, trifluoropropyle, cyanopropyle ainsi que des radicaux aryles monovalents et des radicaux aryles monovalents substitués comme ceux que l'on définit pour R1 ci-dessous.chlorobutyl, trifluoropropyl, cyanopropyl as well as monovalent aryl radicals and substituted monovalent aryl radicals such as those defined for R 1 below.
On peut citer, par exemple, parmi certains des radicaux aromatiques monovalents et des radicaux aromatiques substitués que peut représenter R1 dans les formules (2) et (3), les radicaux phényle, xylyle, tolyle, naphtyle, des radicaux aromatiques halogénés comme les radicaux chlorophényle, dichlorophényle, trichlorophényle, etc., fluorophényle, difluorophényle, etc., bromophényle, dibromophényle, etc. ; des radicaux nitro et polynitro aromatiques ainsi que des radicaux oxyde d'alkyle et par exemple, les radicaux anisoyle, éthoxyphényle, propoxyphényle, oxyde de diphényle. There may be mentioned, for example, among certain monovalent aromatic radicals and substituted aromatic radicals that can represent R 1 in the formulas (2) and (3), phenyl, xylyl, tolyl, naphthyl radicals, halogenated aromatic radicals such as radicals chlorophenyl, dichlorophenyl, trichlorophenyl, etc., fluorophenyl, difluorophenyl, etc., bromophenyl, dibromophenyl, etc. ; aromatic nitro and polynitro radicals as well as alkyl oxide radicals and, for example, anisoyl, ethoxyphenyl, propoxyphenyl and diphenyl ether radicals.
On peut encore citer, par exemple, parmi les radicaux aromatiques substitués que peut représenter R1, les radicaux cyanophényle, polycyanophényle, ainsi que phtalimido.There may also be mentioned, for example, among the substituted aromatic radicals that may represent R 1, cyanophenyl, polycyanophenyl and phthalimido radicals.
Certains des silanes organiques recommandés répondant à la formule (3) sont des halogénures de silarylène répondant à la formule suivante,
dans laquelle R3 peut représenter des radicaux monovalents et des radicaux monovalents substitués identiques ou différents, choisis parmi ceux que peuvent représenter R et R plus haut, et R4 peut représenter des radicaux choisis parmi des radicaux aromatiques divalents en C(6 13) et des radicaux aromatiques divalents en C(613) substitués, comme les radicaux phénylène, xylylène, tolylène, naphtylène et leurs dérivés halogénés et X est tel qu'on l'a défini précédemment. On recommande particulièrement parmi les halogénures de silarylène, un chlorure de silphénylène ou le bis (chlorodiméthylsilyl)-1,4 benzène.On peut synthétiser ce composé de silphénylène à partir de chlorure de téréphtaloyle et de dichloro-1,2 tétraméthyldisilane, comme le montre l'équation suivante
Some of the recommended organic silanes of formula (3) are silarylene halides of the following formula,
in which R 3 may represent monovalent radicals and identical or different substituted monovalent radicals selected from those which may be R and R above, and R 4 may represent radicals selected from divalent C (6-13) aromatic radicals and radicals. Substituted C (613) divalent aromatics, such as phenylene, xylylene, tolylene, naphthylene and their halogenated derivatives and X is as previously defined. Particularly preferred among the silarylene halides, a silphenylene chloride or bis (chlorodimethylsilyl) -1,4 benzene. This silphenylene compound can be synthesized from terephthaloyl chloride and 1,2-dichlorotetramethyldisilane, as shown in FIG. the following equation
On peut citer parmi les catalyseurs contenant des métaux de transition que l'on peut utiliser dans la mise en pratique de la présente invention, le dichlorure de bisbenzonitrilepalladium, le dichlorure de bisacétonitrilepalladium, le dimère de chlorure d'allylpalladium, le dibromure de bis(triphénylphosphine)palîadium, l'iodure de bis (triphénylphosphine)palladium, le tetrakis (triphénylphosphine) palladium, le dichlorure de palladium, le dichlorure de bis(diphénylméthyl) phosphine palladium, du palladium sur du carbone, du palladium sur de la silice. On peut également utiliser d'autres complexes de métaux, comme des complexes de rhodium, d'iridium, de cobalt, de platine et d'autres métaux du groupe VI Il. On recommande, parmi les catalyseurs contenant des métaux de transition, le dichlorure de bisbenzonitrile palladium. Among the transition metal-containing catalysts which can be used in the practice of the present invention are bisbenzonitrilepalladium dichloride, bisacetonitrilepalladium dichloride, allylpalladium chloride dimer, bis (dibromide), triphenylphosphine) palladium, bis (triphenylphosphine) palladium iodide, tetrakis (triphenylphosphine) palladium, palladium dichloride, bis (diphenylmethyl) phosphine palladium dichloride, palladium on carbon, palladium on silica. Other metal complexes such as rhodium, iridium, cobalt, platinum and other Group VI II complexes can also be used. Among catalysts containing transition metals, bisbenzonitrile palladium dichloride is recommended.
On peut utiliser un cocatalyseur contenant une amine ou une phosphine comme la triméthylamine, la triéthyl amine,- la tributylamine, la pyridine, le tétraméthyl-N,N, N' ,N'éthylènediamine, la triphénylphosphine, la tri-p-tolylphosphine, la tri-o-anisylphosphine,. la triméthyl ou la tributylphosphine, la tricyclohexylphosphine pour faciliter la décarbonylation. It is possible to use a cocatalyst containing an amine or a phosphine such as trimethylamine, triethylamine, tributylamine, pyridine, tetramethyl-N, N, N ', N'-ethylenediamine, triphenylphosphine, tri-p-tolylphosphine, tri-o-anisylphosphine ,. trimethyl or tributylphosphine, tricyclohexylphosphine to facilitate decarbonylation.
On utilisera une quantité efficace de catalyseur contenant un métal de transition comprise entre 0,05% en poids et 0,15% en poids, exprimés par rapport au poids de l'halogénure d'acyle aromatique répondant à la formule (2). An effective amount of a transition metal-containing catalyst of from 0.05 wt.% To 0.15 wt.%, Based on the weight of the aromatic acyl halide of formula (2), will be used.
On utilisera une quantité efficace de cocatalyseur comprise entre 0,10% et 0,30% en poids exprimés par rapport au poids de l'halogénure d'acyle aromatique.An effective amount of cocatalyst of between 0.10% and 0.30% by weight, based on the weight of the aromatic acyl halide, will be used.
Dans la mise en pratique de la présente invention, on initie la réaction entre le polysilane halogéné répondant à la formule (1) et l'halogénure d'acide organique répondant à la formule (2) en présence d'une quantité efficace d'un catalyseur contenant un métal de transition. On peut mettre en oeuvre la réaction sous des conditions très diverses.On peut, par exemple, chauffer les réactifs à la température voulue en l'absence de solvant en les agitant dans une atmosphère inerte ou en présence d'un solvant non réactif présentant un point d'ébullition supérieur à environ 100 à 300 C. On peut, par exemple, utiliser l'o-xylène, l'anisole, le mésitylène, ou des solvants aliphatiques ou aromatique non halogénés. I1 peut aussi être possible de mettre en oeuvre la réaction en phase gazeuse en faisant passer les réactifs sur un lit contenant le catalyseur contenant un métal de transition lié à un matériau support de polymère. In the practice of the present invention, the reaction is initiated between the halogenated polysilane of formula (1) and the organic acid halide of formula (2) in the presence of an effective amount of catalyst containing a transition metal. The reaction can be carried out under a wide variety of conditions. For example, the reactants can be heated to the desired temperature in the absence of a solvent by stirring them in an inert atmosphere or in the presence of a non-reactive solvent having a low temperature. boiling point greater than about 100 to 300 ° C. For example, o-xylene, anisole, mesitylene, or non-halogenated aliphatic or aromatic solvents may be used. It may also be possible to carry out the gas phase reaction by passing the reactants over a bed containing the transition metal-containing catalyst bound to a polymer support material.
On peut encore utiliser, pour mettre en oeuvre la réaction, un système d'écoulement liquide dans lequel on dissout les réactifs dans un solvant chaud non-réactif ou si les réactifs sont compatibles, on peut les faire passer sur un catalyseur lié à un polymère.It is also possible to use, for carrying out the reaction, a liquid flow system in which the reactants are dissolved in a hot non-reactive solvent or if the reactants are compatible, they can be passed over a polymer-bound catalyst. .
Selon la valeur de m dans la formule (2) de l'halogénure d'acyle organique et selon que le polysilane halogéné est un halopolysilane monofonctionnel ou polyfonctionnel, les proportions molaires du polysilane halogéné et de l'halogénure d'acide organique peuvent beaucoup varier. According to the value of m in the formula (2) of the organic acyl halide and depending on whether the halogenated polysilane is a monofunctional or polyfunctional halopolysilane, the molar proportions of the halogenated polysilane and the organic acid halide can vary widely. .
I1 faut utiliser suffisamment de polysilane halogéné pour avoir au moins deux atomes grammes de silicium du polysilane halogéné par mole de l'halogénure d'acyle organique. It is necessary to use sufficient halogenated polysilane to have at least two gram atoms of silicon of the halogenated polysilane per mole of the organic acyl halide.
Pour mettre en oeuvre la réaction entre le poly silane halogéné et l'halogénure d'acyle organique, on peut utiliser, par exemple, des températures de 110 à 300 C, et de préférence, de 135 à 145 C selon la nature des réactifs et les conditions utilisées, comme la présence ou non d'un solvant organique, etc. comme on l'a dit précédemment. To carry out the reaction between the halogenated poly silane and the organic acyl halide, it is possible to use, for example, temperatures of 110 to 300 ° C., and preferably of 135 to 145 ° C. depending on the nature of the reactants and the conditions used, such as the presence or absence of an organic solvent, etc. as we said before.
On peut hydrolyser les silanes organiques halogénés préparés conformément à la mise en pratique de la présente invention en divers intermédiaires intéressants comme des silarylène silane diols et des polymères de silarylène siloxane obtenus à partir de ceux-ci, des bisanhydrides dérivés de siloxanes, des bisimides dérivés de siloxanes, etc. The halogenated organic silanes prepared in accordance with the practice of the present invention can be hydrolyzed to various useful intermediates such as silarylene silane diols and silarylene siloxane polymers obtained therefrom, siloxane-derived bisanhydrides, bisimides derived therefrom. siloxanes, etc.
Pour que l'homme de l'art soit mieux à même de mettre la présente invention en pratique, on donne les exemples suivants dans le but d'illustrer l'invention et non dans celui de la limiter. Toutes les parties sont exprimées en poids. In order for those skilled in the art to be better able to practice the present invention, the following examples are given in order to illustrate the invention and not to limit it. All parts are by weight.
Exemple 1.Example 1
On a chauffé un -mélange de 20 grammes (9,5 102 moles) de chlorure d'acide de l'anhydride trimetellique et de 23 grammes (0,1 mole) de tétrachloro-1,1,2,2 diméthyldisilane en agitant sous une atmosphère d'azote sec jusqu'à ce qu'on obtienne une solution homogène qui était à une température d'environ 135oC. On a ensuite introduit un mélange de cocatalyseurs composé de 123 milligrammes (0,5 mole pour cent) de chlorure de bis(benzonitrile) palladium et de 250 milligrammes (1 mole pour cent) de triphénylphosphine, ce qui a entraîné la formation d'une solution rouge et la production de monoxyde de carbone qu'on a laissé se dégager du mélange de réaction. On maintenait la température de réaction entre 140-150 C et on enlevait continuellement le méthyltrichlorosilane de la réaction.Au bout de 2 heures on a obtenu le méthyltrichlorosilane en un rendement quantitatif (14,1 grammes). On a ensuite distillé le mélange de réaction et on a obtenu 10 grammes d'anhydride dichlorométhylsilyl-4-phtalique (soit un rendement de 41%) présen tant un point d'ébullition de 170-174"C, sous 1,33 Pa. A mixture of 20 grams (9.5-102 moles) of acid chloride of trimetellic anhydride and 23 grams (0.1 mole) of 1,1,2,2-tetrachloro dimethyldisilane was heated with stirring under stirring. a dry nitrogen atmosphere until a homogeneous solution was obtained which was at a temperature of about 135oC. A mixture of cocatalysts composed of 123 milligrams (0.5 mole percent) of bis (benzonitrile) palladium chloride and 250 milligrams (1 mole percent) of triphenylphosphine was then introduced, resulting in the formation of a red solution and the production of carbon monoxide which was allowed to escape from the reaction mixture. The reaction temperature was maintained between 140-150 ° C. and the methyltrichlorosilane was continuously removed from the reaction. After 2 hours, methyltrichlorosilane was obtained in quantitative yield (14.1 grams). The reaction mixture was then distilled and 10 grams of dichloromethylsilyl-4-phthalic anhydride (41% yield) was obtained having a boiling point of 170 ° -174 ° C., at 1.33 Pa.
Tétait une huile transparente visqueuse. On a encore confirmé l'identité du produit par ses spectres IR et de RMN. It was a viscous transparent oil. The identity of the product was further confirmed by its IR and NMR spectra.
Analyse élémentaire: calculé: C9H6 3SiC12 259,9463, trouvé : 259,9464.Elemental Analysis: Calculated: C9H36SiCl2 259.9463, Found: 259.9464.
On a dissout 2 grammes de l'anhydride dichlorométhylsily-4 phtalique dans 20 ml de chlorure de méthylène et on a ajouté la solution résultante à 20 ml d'eau. On a agité rapidement le mélange résultant pendant 2 heures. On a obtenu un solide vitreux transparent après avoir recueilli la phase organique et éliminé le solvant organique du matériau résultant pendant 30 minutes à 1200C. Le produit résultant était une résine de méthylsiloxane portant des groupes anhydride phtalique combinés chimiquement liés au silicium, d'après l'analyse IR. La résine de méthylsiloxane est utile comme agent de couplage pour la fabrication de composites. 2 grams of dichloromethylsilyl phthalic anhydride were dissolved in 20 ml of methylene chloride and the resulting solution was added to 20 ml of water. The resulting mixture was stirred rapidly for 2 hours. A clear glassy solid was obtained after collecting the organic phase and removing the organic solvent from the resulting material for 30 minutes at 1200C. The resulting product was a methylsiloxane resin bearing chemically bonded phthalic anhydride groups bound to silicon, according to IR analysis. Methylsiloxane resin is useful as a coupling agent for the manufacture of composites.
Exemple 2.Example 2
On a chauffé un mélange de 10 grammes (4,76 x 10 2 mole) de chlorure d'acide de l'anhydride trimelliti- que et 9 grammes (5 x 102 mole) de dichloro-1,2 tétraméthyldisilane sous une atmosphère d'azote sec jusqu a ce que l'on obtienne une solution homogène à environ 135"C. On a ensuite introduit un cocatalyseur constitué par 91 milligrammes (0,5 mole pour cent) de chlorure de bis(benzonitrile)palladium et 124 milligrammes (1,0 mole pour cent) de triphénylphosphine. La solution résultant était rouge vif et du monoxyde de carbone s'est séparé du mélange lorsque l'on a ajouté le catalyseur. On a continuellement retiré du diméthyldichlorosilane présentant un point d'ébullition de 70"C jusqu'à ce qu'on en ait recueilli 5,8 grammes. On a obtenu un rendement en produit de 97 %. D'après ce procédé de préparation, le produit était l'anhydride diméthylchlorosilylphtalique. On a encore confirmé son identité par ses spectres IR et de RMN. A mixture of 10 grams (4.76 x 10 -2 moles) of trimellitic anhydride acid chloride and 9 grams (5 x 102 moles) of 1,2-dichloro-tetramethyldisilane was heated under an atmosphere of dry nitrogen until a homogeneous solution is obtained at about 135 ° C. A cocatalyst consisting of 91 milligrams (0.5 mole percent) of bis (benzonitrile) palladium chloride and 124 milligrams (1 The resulting solution was bright red and carbon monoxide separated from the mixture when the catalyst was added.) Dimethyldichlorosilane having a boiling point of 70 ° C. was continuously removed. C until 5.8 grams have been collected. A product yield of 97% was obtained. According to this method of preparation, the product was dimethylchlorosilylphthalic anhydride. Its identity was further confirmed by its IR and NMR spectra.
On a ajouté 50 ml de solution de tétrahydrofuranne contenant 0,43 ml d'eau à l'anhydride diméthylchlorosilylphtalique. On a agité la solution résultante à température ambiante pendant 3 heures sous pression réduite pour éliminer HC1 au fur et à mesure de sa formation. On a fait évaporer le tétrahydrofuranne et on l'a remplacé par 100 ml d'une solution toluène/nonane 1:1. Lors du chauffage, un solide cristallin s'est formé. On a séparé la solution résultante par décantation du matériau huileux coloré qui contenait le catalyseur.On a obtenu par recristallisation 8,1 grammes, soit un rendement de 80% de dianhydride bis(dicarboxy-1',2' phényl-4')-1,3-tétraméthyldisiloxane sous la forme d'aiguilles incolores présentant un point de fusion de 134-135"C. Le bisanhydride dérivé de siloxane résultant est un intermédiaire intéressant de fabrication de polymères séquencés silicone-polyimide qui constituent des matériaux isolants et diélectriques intéressants. 50 ml of tetrahydrofuran solution containing 0.43 ml of water was added to dimethylchlorosilylphthalic anhydride. The resulting solution was stirred at room temperature for 3 hours under reduced pressure to remove HC1 as it was formed. The tetrahydrofuran was evaporated and replaced with 100 ml of a 1: 1 toluene / nonane solution. During heating, a crystalline solid was formed. The resulting solution was separated by decantation from the colored oily material which contained the catalyst. 8.1 grams, a yield of 80% bis (dicarboxy-1 ', 2'-phenyl-4') dianhydride, was obtained by recrystallization. 1,3-tetramethyldisiloxane as colorless needles having a melting point of 134-135 ° C. The resulting siloxane-derived bisanhydride is an interesting intermediate for the production of silicone-polyimide block polymers which constitute interesting insulating and dielectric materials .
Selon le procédé décrit ci-dessus, on a agité, en l'absence d'eau, un mélange de réaction contenant 1500 g (7,13 moles) de chlorure d'acide de l'anhydride trimellitique et 1490 g (7,48 moles) de dichloro-1,2 tétraméthyldisilane à 1450 sous une atmosphère d'azote. Lorsque le mélange est devenu homogène, on a introduit 1,65 g (4,3 x moles, 600 ppm) de chlorure de bis(benzonitrile)palladium et 2,24 g (8,54 x 10 3 moles, 1200 ppm) de triphénylphosphi- ne. I1 s'en est suivi un fort dégagement de monoxyde de carbone accompagné d'une réaction exothermique.On a diminué la chaleur externe pour maintenir une température de réaction constante comprise entre 10-1500C. On enlevait continuellement du mélange le diméthyldichlorosilane présentant un point d'ébullition de 60-70 C à mesure de sa formation. According to the process described above, a reaction mixture containing 1500 g (7.13 moles) of trimellitic anhydride acid chloride and 1490 g (7.48 g) was stirred in the absence of water. moles) of 1,2-dichlorotetramethyldisilane at 1450 under a nitrogen atmosphere. When the mixture became homogeneous, 1.65 g (4.3 x moles, 600 ppm) of bis (benzonitrile) palladium chloride and 2.24 g (8.54 x 10 3 moles, 1200 ppm) of triphenylphosphine. This resulted in a large release of carbon monoxide accompanied by an exothermic reaction. External heat was reduced to maintain a constant reaction temperature of 10-1500C. Dimethyldichlorosilane having a boiling point of 60-70 ° C. was continuously removed from the mixture as it was formed.
Après 15 heures à 145-150"C, le dégagement de gaz a cessé et l'analyse par chromatographie en phase gazeuse a montré un taux de conversion de 93 % d'anhydride diméthyldichlorosilyl-4 phtalique. L'échantillon brut contenait aussi une quantité importante de diméthyldichlorosilane que l'on a en levé sous pression réduite et condensé dans un piège carboglace/acétone.After 15 hours at 145-150 ° C, gas evolution ceased and gas chromatographic analysis showed a conversion of 93% dimethyldichlorosilyl-4-phthalic anhydride. of dimethyldichlorosilane which was lifted under reduced pressure and condensed in a dry ice / acetone trap.
Lorsque l'analyse par chromatographie en phase gazeuse a indiqué la disparition complète des chlorosilanes volatils, on a ajouté 2 litres de tétrahydrofuranne sec pour dissoudre le produit huileux et ensuite 64,2 ml d'eau ont au goutte-à-goutte pendant 3 heures tandis que la solution était maintenue à 25 C. On a éliminé du système HC1 gazeux sous pression réduite. Après avoir agité à température ambiante pendant 5 heures, on a fait précipiter le produit résultant. On a filtré le produit brut et la solution de filtrage a été éliminée sous vide en donnant une deuxième fraction de produit. On a combiné les deux parties et on les a dissoutes dans du toluène chaud. Le refroidissement a fourni 1185 g (78 % de rendement en produit isolé) de bis (anhydride phtalique-4') 1,3-tétraméthyldisiloxane cristallin. When gas chromatographic analysis indicated the complete disappearance of the volatile chlorosilanes, 2 liters of dry tetrahydrofuran were added to dissolve the oily product and then 64.2 ml of water were dripped for 3 hours. while the solution was maintained at 25 C. Gaseous HC1 system was removed under reduced pressure. After stirring at room temperature for 5 hours, the resulting product was precipitated. The crude product was filtered and the filter solution was removed in vacuo to give a second product fraction. The two parts were combined and dissolved in hot toluene. Cooling yielded 1185 g (78% yield of isolated product) of crystalline bis (crystalline phthalic anhydride) 1,3-tetramethyldisiloxane.
Exemple 3
On a chauffé un mélange de 1,0 gramme (4,9 millimoles) de chlorure de téréphtaloyle, 3,7 grammes (19,6 millimoles) de dichloro-1,2 tétraméthyldisilane, 187 milligramme (5 moles pour cent) de dichlorure de bis(benzonitrile)palladium et 256 milligrammes (10 moles pourcent) de triphénylphosphine, à 1400C sous une atmosphère d'azote sec. Le mélange qui était initialement une solution jaune est devenu rouge foncé. Au bout de 4 heures de chauffage, on a obtenu, en un rendement quantitatif, du bis(diméthylchlorosilyl)-1,4 benzène, comme l'a montré l'analyse par chromatographie en phase gazeuse. On a vérifié l'identité du bis(diméthylchlorosilyl)-1,4 benzène en le comparant à un échantillon authentique préparé par chloration du bis(diméthylsilyl)-1,4 benzène avec du triphénylchlorométhane conformément au procédé de Corey et al, JACS, 85, 2430 (1963).Example 3
A mixture of 1.0 gram (4.9 millimoles) of terephthaloyl chloride, 3.7 grams (19.6 millimoles) of 1,2-dichloro tetramethyldisilane, 187 milligrams (5 mole percent) of sodium dichloride, was added. bis (benzonitrile) palladium and 256 milligrams (10 mole percent) of triphenylphosphine at 1400C under a dry nitrogen atmosphere. The mixture that was initially a yellow solution became dark red. After heating for 4 hours, 1,4-bis (dimethylchlorosilyl) benzene was obtained in quantitative yield, as shown by gas chromatographic analysis. The identity of 1,4-bis (dimethylchlorosilyl) benzene was verified by comparison with an authentic sample prepared by chlorinating 1,4-bis (dimethylsilyl) benzene with triphenylchloromethane according to the method of Corey et al., JACS, 85. , 2430 (1963).
Exemple 4
On a chauffé un mélange de réaction contenant 10 grammes (6x 10 mole) de chlorure de p-cyanobenzoyle et 15 grammes (1,25 équivalent mol.) de dichloro-1,2 tétraméthyldisilane à 1350C et pendant ce temps la solution est devenue homogène. On a ensuite introduit un mélange de cocatalyseurs contenant 200 mg de dichlorure de bis(benzonitrile)palladium (1 mole pourcent) et 274 mg de triphénylphosphine 2 moles pourcent). Le degagement gazeux de monoxyde de carbone a immédiatement commencé et on a chauffé le mélange de réaction à 1400C pendant 12 heures en enlevant continuellement le diméthyldichlorosilane.On a obtenu par distillation sous vide 7 grammes (soit un rendement en produit isolé de 60%3 de chlorodiméthylsilyl-4 benzonitrile, présentant un point d'ébullition de 93 C sous 13,3 Pa et un point de fusion de 40-43"C. On a hydrolysé le chlorodiméthylsilylbenzonitrile résultant, sous la forme d'un solide très sensible à l'humidité, de po-int de fusion peu élevé, pour obtenir le bis (cyano-4'phényl)-1,3-tetraméthyldisiloxane sous forme d'un liquide incolore. On a encore confirmé l'identité du disiloxane par ses spectres IR et de RMN.Example 4
A reaction mixture containing 10 grams (6x10 mole) of p-cyanobenzoyl chloride and 15 grams (1.25 mole equivalent) of 1,2-dichloro-tetramethyldisilane was heated to 1350 ° C and during this time the solution became homogeneous. . A mixture of cocatalysts containing 200 mg of bis (benzonitrile) palladium dichloride (1 mole percent) and 274 mg of triphenylphosphine 2 mole percent was then introduced. The gaseous release of carbon monoxide was immediately started and the reaction mixture was heated at 1400C for 12 hours with continuous removal of dimethyldichlorosilane. Vacuum distillation of 7 grams (60% isolated product yield) was obtained. 4-chlorodimethylsilyl benzonitrile, having a boiling point of 93 ° C at 13.3 Pa and a melting point of 40 ° -43 ° C. The resulting chlorodimethylsilylbenzonitrile was hydrolyzed as a highly sensitive solid. Moisture content, low melting point, to obtain bis (cyano-4'-phenyl) -1,3-tetramethyldisiloxane in the form of a colorless liquid The identity of the disiloxane was further confirmed by its IR spectra and NMR.
Exemple 5
On a utilisé un réacteur à écoulement continu par gravité, constitué par une ampoule d'introduction chauffée et dont on agitait le contenu, un lit de catalyseur sur un support chauffé, contenant 2 grammes d'un catalyseur de palladium sur du carbone activé (4,5 % de palladium total), une extrémité ouverte, et un réservoir permettant de recueillir respectivement le monoxyde de carbone et les silanes monomériques volatils et un récipient permettant de recueillir le matériau aromatique silylé. On a placé 10 grammes (4,8 x 102 moles) de chlorure d'acide de l'anhydride trimétellique et 13 grammes (6,9 x 10 2 moles) de dichloro-1,2 tétraméthyldisilane dans l'ampoule d'introduction dont on a agité le contenu et que l'on a chauffée à 140"C, et pendant ce temps la solution est devenue homogène.On a ensuite introduit le mélange dans le lit catalytique, que l'on a chauffé à 210 C, à la vitesse de 1 ml/5 mn. On a observé un dégagement de CO gazeux et on a recueilli 3,5 g (soit 57% du rendement théorique) de diméthyldichlorosilane dans le réservoir latéral. L'analyse du matériau recueilli dans le récipient inférieur a montré qu'il contenait du diméthyldichlorosilane, 77% d'anhydride chlorodiméthylsilyl-4 phtalique, et 12% de chlorure d'acide de l'anhydride trimétellique n'ayant pas réagi. On a obtenu un taux de conversion total de 89%.Example 5
A gravity continuous flow reactor, consisting of a heated introduction flask, whose contents were agitated, a catalyst bed on a heated support, containing 2 grams of a palladium catalyst over activated carbon (4), was used. , 5% of total palladium), an open end, and a reservoir for respectively collecting carbon monoxide and volatile monomeric silanes and a container for collecting the silylated aromatic material. 10 grams (4.8 x 102 moles) of acid chloride of trimetellic anhydride and 13 grams (6.9 x 10 -2 moles) of 1,2-dichlorotetramethyldisilane were placed in the introduction funnel of which the contents were stirred and heated to 140 ° C, during which time the solution became homogeneous. The mixture was then introduced into the catalyst bed, which was heated to 210 ° C, at room temperature. 1 ml / 5 min., evolution of gaseous CO was observed and 3.5 g (ie 57% of the theoretical yield) of dimethyldichlorosilane were collected in the side tank Analysis of the material collected in the bottom container found to contain dimethyldichlorosilane, 77% 4-chlorodimethylsilyl phthalic anhydride, and 12% acid chloride of unreacted trimetellic anhydride, resulting in a total conversion of 89%.
Exemple 6
On a chauffé un mélange de 2,93 g (2,1 x 10 2 moles) de chlorure de benzoyle et 5 g (2,2 x 10-2 moles) de dichloro-1,2 tétraméthyldisilane sous une atmosphère d'azote sec à 140"C. Un mélange de catalyseur contenant 8 mg (2,08 x 10 5 moles, 1270 ppm) de chlorure de bis (benzo- nitrile) palladium et de 11 mg (4,2 x 10 5, 250 ppm) de triphénylphosphine a été introduit avec pour résultat le dégagement de monoxyde de carbone. On a chauffé le mélange de réaction à 1400C pendant 20 heures. On a ensuite distillé le mélange ce qui a fourni 2,46 g (91 % de rendement) de diméthyldichlorosilane présentant un point d-'ébullition de 68-720C et 3,12 g (87 % de rendement) de phényldiméthyl chlorosilane présentant un point d'ébullition de 850C sous 2,66 kPa.Example 6
A mixture of 2.93 g (2.1 x 10 -2 moles) of benzoyl chloride and 5 g (2.2 x 10 -2 moles) of 1,2-dichlorotetramethyldisilane was heated under a dry nitrogen atmosphere. at 140 ° C. A catalyst mixture containing 8 mg (2.08 × 10 5 mol, 1270 ppm) of bis (benzonitrile) palladium chloride and 11 mg (4.2 × 10 5, 250 ppm) of triphenylphosphine was introduced resulting in the release of carbon monoxide The reaction mixture was heated at 1400C for 20 hours The mixture was then distilled to yield 2.46 g (91% yield) of dimethyldichlorosilane having a boiling point of 68-720C and 3.12 g (87% yield) of phenyldimethyl chlorosilane having a boiling point of 850C at 2.66 kPa.
Exemple 7
En suivant la procédure de l'exemple 6, on a préparé plusieurs matériaux organiques aromatiques silylés supplémentaires provenant de la décarbonylation du chlorure d'arylacyl comme le montre l'équation suivante
dans laquelle R5 et a sont définis ci-dessous
R5 a Taux de rendement en
conversion produit isolé 8
H 1 85 89 o-CH3 1 17 13 m-CH3 1 100 47 p-CH3 1 100 58 o-Cl 1 50 25 m-Cl 1 83 73 p-Cl 1 75 86 o-OMe 1 100 32 m-OMe 1 87 71 p-OMe 1 61 52
1 (1 eq.) 44 19 m-COCl 1 (1 eq.) 86 61
1 t1 eq.) 91 83 o-COCl 1 (2 eq.) ND ND m-COCl 1 (2 eq.) b 66 p-COCl 1 (2 eq.) b 63
m-NO2 1 100 74
P-NO2 1 100 72
p-CN 1 87 77 3,4 acide anhydride
(trimellitique) 1 100 83
R5 a Taux de rendement en
conversion produit isolé % 3,4 acide anhydride
N-butylimide (trimellitimide) 1 100 81* b essai jusqu'à conversion complète * rendement déterminé par chromatographie en phase gazeuse.Example 7
Following the procedure of Example 6, several additional silylated aromatic organic materials from the decarbonylation of arylacyl chloride were prepared as shown by the following equation
in which R5 and a are defined below
R5 a Rate of return in
isolated product conversion 8
## STR5 ## 87 71 p-OMe 1 61 52
1 (1 eq.) 44 19 m-COCl 1 (1 eq.) 86 61
1 t1 eq.) 91 83 o-COCl 1 (2 eq.) ND ND m-COCl 1 (2 eq.) B 66 p-COCl 1 (2 eq.) B 63
m-NO2 1 100 74
P-NO2 1 100 72
p-CN 1 87 77 3,4 anhydrous acid
(trimellitic) 1 100 83
R5 a Rate of return in
conversion product isolated 3.4% anhydride
N-butylimide (trimellitimide) 1,100 81 * b test until complete conversion * yield determined by gas chromatography.
Exemple 8
On a chauffé un mélange de 100 g (0,49 moles) de chlorure de téréphtaloyl et de 116 g (0,51 moles) de tétrachlorodiméthyldisilane symétrique à 1450C sous une atmosphère d'azote sec. On a introduit, après que la solution soit devenue homogène 5,3 g (0,1 mole pour cent) de palladium (grains de carbone 12-30 mesh, 1 % du pourcentage de la charge) qui a entraîné un dégagement de monoxyde de carbone.Example 8
A mixture of 100 g (0.49 moles) of terephthaloyl chloride and 116 g (0.51 moles) of symmetrical tetrachlorodimethyldisilane was heated to 1450C under a dry nitrogen atmosphere. After the solution had become homogeneous, 5.3 g (0.1 mole percent) of palladium (12-30 mesh carbon grains, 1% of the filler percentage) which resulted in a release of carbon.
On a enlevé de manière continue le méthyîtrichlorosiîane en maintenant le mélange à une température de 68-710C. Après 24 heures à 1450C on a introduit une deuxième quantité de catalyseur égale à 5,3 g suivi d'une charge similaire après 48 heures. On a ensuite chauffé le mélange pendant 72 heures à 1450C. Une distillation fractionnée du mélange a fourni 62 g (50 % de rendement en produit isolé) de chlorure de p-di chlorométhylsilylbenzoyle présentant un point d'ébullation de 126"C sous forme d'un liquide incolore. L'identité du produit a été confirmée par ses spectres IR et RMN.Methyltrichlorosilane was continuously removed while maintaining the mixture at 68-7 ° C. After 24 hours at 1450C a second amount of catalyst equal to 5.3 g followed by a similar charge after 48 hours was introduced. The mixture was then heated for 72 hours at 1450C. Fractional distillation of the mixture afforded 62 g (50% isolated product yield) of p-di chloromethylsilylbenzoyl chloride having a boiling point of 126 ° C as a colorless liquid. confirmed by its IR and NMR spectra.
On a agité à température ambiante une solution dans l'éther contenant 5 g (1,97 x 10 2 moles) de chlorure de p-dichlorométhylbenzoyle et 50 ml de solvant à laquelle on avait ajouté 0,4 ml d'eau. Le mélange a été agité 15 mi nutes a température ambiante. L'élimination du solvant a fourni 3,54 g (92 % de rendement en produit isolé) d'un fluide de silicone contenant du chlorure de benzoyle incomplet et des groupes méthyles. On a confirmé ensuite l'iden- tité du produit par son spectre infrarouge. A solution in ether containing 5 g (1.97 x 10 -2 mol) of p-dichloromethylbenzoyl chloride and 50 ml of solvent to which 0.4 ml of water was added was stirred at room temperature. The mixture was stirred for 15 minutes at room temperature. Removal of the solvent provided 3.54 g (92% isolated product yield) of a silicone fluid containing incomplete benzoyl chloride and methyl groups. The identity of the product was then confirmed by its infrared spectrum.
Exemple 9
On a chauffé un mélange de 50 g (0,25 mole) de chlorure de térephtaloyle et 116 g (0,51 mole) de tétrachlorodiméthyldisilane à 1450C sous une atmosphère d'azote sec. Après homogénéisation du mélange on a introduit 10,6 g (1 mole pourcent) de palladium sur charbon de bois activé à la vapeur !4-8 mesh, charge 5%) provoquant un dégagement de monoxyde de carbone. Du méthyltrichlorosilane présentant un point d'ébullition de 68-71- C s'est formé que l'on a éliminé continuellement par distillation. On a déterminé par analyse par chromatographie en phase gazeuse la fin de la réaction.Example 9
A mixture of 50 g (0.25 moles) of terephthaloyl chloride and 116 g (0.51 moles) of tetrachlorodimethyldisilane was heated at 1450C under a dry nitrogen atmosphere. After homogenization of the mixture, 10.6 g (1 mole percent) of palladium on steam-activated charcoal (4-8 mesh, 5% filler) was charged causing carbon monoxide evolution. Methyltrichlorosilane having a boiling point of 68-71 ° C was formed which was removed continuously by distillation. The end of the reaction was determined by gas chromatography analysis.
La distillation fractionnée a fourni du 1,4-bis-dichlorométhylsilylbenzène.Fractional distillation provided 1,4-bis-dichloromethylsilylbenzene.
Exemple 10
On a chauffé un mélange de réaction contenant 20 g (7,43 xlO 2 moles) dthexachlorodisilane et 15,7 g (7,43 x 10'2 moles) de chlorure d'acide de l'anhydride trimétellique à 145"C sous une atmosphère d'azote sec. Lorsque le mélange est devenu homogène, on a introduit 1,58 g (1 mole pourcent) de palladium sur charbon de bois activé à la vapeur (grains de 4-8 mesh, charge 5 %) provoquant un dégagement de monoxyde de carbone. On a chauffé ensuite la totalité du mélange à 145-150eC pendant 10 heures.Example 10
A reaction mixture containing 20 g (7.43 x 10 mol) of the hexachlorodisilane and 15.7 g (7.43 x 10 -2 mol) of the acid chloride of the trimetellic anhydride was heated to 145 ° C. under When the mixture became homogeneous, 1.58 g (1 mole percent) of palladium on steam-activated charcoal (4-8 mesh grains, 5% charge) was introduced, causing a clearing. The total mixture was then heated to 145-150 ° C. for 10 hours.
Après refroidissement on a éliminé le catalyseur par filtration et la distillation du filtrat a fourni une quantité notable d'anhydride trichlorosilyl-4 phtalique. After cooling, the catalyst was removed by filtration and distillation of the filtrate gave a significant amount of 4-trichlorosilyl phthalic anhydride.
L'identité du composé a été confirmé ensuite par ses spectres IR et de masse.The identity of the compound was subsequently confirmed by its IR and mass spectra.
Bien que les exemples ci-dessus ne concernent que quelques unes des très nombreuses variantes que l'on peut utiliser dans la mise en pratique du procédé de silylation de la présente invention, il faut comprendre que la présente invention concerne l'utilisation d'une beaucoup plus grande diversité de polysilanes halogénés répondant à la formule (1), d'halogénures d'acyles organiques répondant à la formule (2) et de catalyseurs contenant un métal de transition comme le montre la description précédent ces exemples. Although the above examples relate to only a few of the many variations that can be used in practicing the silylation process of the present invention, it is to be understood that the present invention relates to the use of a much greater diversity of halogenated polysilanes of formula (1), organic acyl halides of formula (2) and transition metal-containing catalysts as shown in the description above.
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