JP2000044582A - 有機ケイ素ジスルファンの高い割合を含有する有機ケイ素オリゴスルファン混合物の製造方法 - Google Patents
有機ケイ素ジスルファンの高い割合を含有する有機ケイ素オリゴスルファン混合物の製造方法Info
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Abstract
素オリゴスルファンの混合物の製造方法を提供する。 【解決手段】 1.微細に分散させたナトリウムの懸濁
液を、不活性有機溶剤中、98℃を越える温度で不活性
ガス下に、製造するべきNa2Sxの化学量論に相応する
量の硫黄と反応させ、Na2Sxを濾別し、場合により洗
浄し、乾燥させ、 2.このNa2Sxを一部または完全に不活性有機溶剤中
に溶解または懸濁させ、一般式IIの化合物と反応さ
せ、一般式Iの有機ケイ素オリゴスルファン混合物を単
離する。 Z−Alk−Sx−Alk−Z (I) (Zは基 のいずれかであり、x=1.5〜3.0である。) Z−Alk−Hal (II) 一般式Iの化合物の具体例には[(EtO)3SiCH
2CH2CH2]2Sxがある。
Description
い割合を有する有機ケイ素オリゴスルファンの製造に関
する。
から公知である。
S384211号)は、相応するハロゲンアルキルアル
コキシシランとアルカリ金属オリゴスルフィドとから
の、有利にはアルコール性の溶液中でのビス(アルコキ
シシリルアルキル)オリゴスルファンの製造方法を記載
している。しかし、この措置では、異なった鎖長のスル
ファン混合物が得られるのみである。
4129585号)に記載されている方法では、アルカ
リ金属アルコラートを、ハロゲンアルキルアルコキシシ
ラン、金属または硫化水素アンモニウムおよび硫黄とを
有機溶剤の存在下で反応させている。しかしアルカリ金
属アルコラート溶液の製造は、極めて時間がかかり、こ
の方法の工業的な実施を不可能にしている。
素をアルコキシドと反応させ、かつ反応生成物を元素の
硫黄で処理し、かつ次いでハロゲンアルキルアルコキシ
シランで処理して所望の有機ケイ素ポリスルファンが得
られている。
方法は、アルコキシドおよび硫化水素を用いた作業に関
し、これは取り扱いが極めて不快な化合物であることが
公知である。
化ナトリウムおよび硫黄とハロゲンアルコキシシランと
の反応を記載している。この措置により、実験が示した
ように、ポリスルファンの混合物が得られる。珪素−有
機ポリスルファン、特にビス(トリエトキシシリルプロ
ピル)テトラスルファンが、高活性の珪酸充填剤と組み
合わされて、加硫ゴム製品、特にタイヤの製造で使用さ
れている。
5580919号)およびパンツァー(L. Panzer, Amer
ican Chem. Soc., Rubber Div. Meeting 1997)は、加硫
製品の製造および特性に関して高純度のジスルファンの
有利な使用を記載している。
Sxが、硫黄とナトリウムとを溶融させた形で反応させ
ることにより得られることが公知である(DE−PS3
803243号)。ここではポリスルフィドの融点がそ
の硫黄含有量に反比例することを考慮に入れなくてはな
らない。従って例えば高いジスルファン含有量のオリゴ
スルファン混合物を製造するために必要なNa2S2は、
すでに474℃の融点を有する。このような高温のため
に適切な唯一の反応器材料はグラファイトである。しか
し、工業的な実現は、必要な寸法の反応器部材を入手す
るのが困難であるために役に立たない。
から製造されるNa2Sxをベースとする有機ケイ素ジス
ルファンの製造方法を提供することである。
(I): Z−Alk−Sx−Alk−Z (I) [式中、Zは、基:
原子を有する直鎖状または分枝鎖状のアルキル基、5〜
8個の炭素原子を有するシクロアルキル基、メチル、エ
チルまたは塩素で置換されていてもよいベンジル基また
はフェニル基であり、R2は、1〜6個の炭素原子を有
する直鎖状または分枝鎖状の炭素鎖を有するアルコキシ
基、5〜8個の炭素原子を有するシクロアルコキシ基、
フェノキシ基またはベンジルオキシ基であり、この場
合、いずれの場合でもR1およびR2は同一または異なっ
た意味を有していてもよく、Alkは、有利には1〜1
0個の炭素原子を有する2価の直鎖状または分枝鎖状の
飽和炭化水素基、有利にはメチレンならびに有利にはエ
チレン、i−プロピレン、n−プロピレン、i−ブチレ
ンまたはn−ブチレン、あるいはまたn−ペンチレン、
2−メチルブチレン、3−メチルブチレン、n−ペンチ
レン、1,3−ジメチルプロピレンおよび2,3−ジメ
チルプロピレン、n−プロピレンが特に適切であり、あ
るいは基:
つx=1.5〜3.0である]の有機ケイ素ジスルファ
ンを2工程の反応で製造するための方法において、 1.微細に分散させたナトリウムの懸濁液を、不活性有
機溶剤中、98℃を上まわる温度でほぼ等モル量の硫黄
と反応させ、場合により洗浄し、かつ乾燥させ、かつ 2.該Na2Sxを一部または完全に不活性有機溶剤中に
溶解させるか、または懸濁させ、該溶液または懸濁液
を、一般式(II): Z−Alk−Hal (II) [式中、ZおよびAlkは、前記のものを表し、かつH
alは、塩素原子または臭素原子を表す]の有機ケイ素
化合物と、製造するべきNa2Sxの化学量論に相応する
量で反応させ、かつ所望のオルガノスルファン混合物を
単離することを特徴とする、有機ケイ素ジスルファンの
製造方法を提供する。ジスルファンの割合は、有利には
55〜100重量%、特に55〜75重量%である。
物を濾別し、かつ溶剤を蒸留により除去する。
個、特に7〜9個の炭素原子の炭素鎖長を有する公知の
脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、例えばトルエン、キ
シレン、エチルベンゼン、メシチレン、ナフタレンおよ
びテトラヒドロナフタレン、または高沸点エーテル、例
えばエチレングリコールジエチルエーテル、ジブチルエ
ーテル、ジペンチルエーテルおよびアニソール、または
これらの溶剤の混合物である。これらの溶剤に共通の特
徴は、該溶剤が有利には98℃以上で沸騰し、かつ少な
くとも部分的に硫黄を溶解することである。
形で存在しているので、硫黄との反応による表面の不動
態化は起こらない。
低い沸点を有する溶剤を使用することも可能である。後
者の変法はもちろん高沸点の化合物にも適用可能であ
る。有利な実施態様では、硫黄の懸濁液と同一の溶剤中
に微細に分散されたナトリウムの懸濁液を、硫黄の懸濁
液に滴加する。
散液に計量供給することもまた可能である。いずれの場
合でも、これらの元素の反応は強発熱性であることに注
意しなくてはならないが、しかしこれは当業者により制
御される。
〜150℃で行われる。もう1つの有利な実施態様は、
同一の溶剤中での懸濁液の形のナトリウムと硫黄とを、
空間的に離れた地点で同時に円筒型反応器に導入するも
のであり、その際、硫黄をナトリウム/硫黄反応帯域の
外側で、かつ撹拌流にして、できる限りナトリウムの添
加地点の上流で添加する。
出発物質は、公知の方法により製造することができ、か
つ一般に入手可能である。
にその中でNa2Sxが少なくとも部分的に可溶であり、
かつ式(II)の有機ケイ素化合物と反応しない全ての
極性溶剤である。
分枝鎖状のアルコール、例えばメチル、エチル、プロピ
ル、ブチルまたはペンチルアルコールが有機溶剤として
有利に使用される。
ルアルコール、フェノールまたはベンジルアルコールも
また適切である。
R2に相応するアルコールを使用することは有意義であ
る。例えば式(I)の化合物中のR2が異なったものを
表す場合、適切であるならば、これらのアルコールの混
合物を使用するが有利な場合もある。
06の平均硫黄鎖長を有する極めて純粋なジスルファン
が得られ、このことはジスルフィド含有量に関して、従
来技術により製造される製品よりもはるかに優れてお
り、それ以上の精製工程はない。
えた500mlの三口フラスコ中でキシレン100ml
中に微細に分散させたナトリウム11.5g(0.50
モル)の懸濁液を、撹拌しながらキシレン100ml中
の硫黄16.8g(0.52モル)の懸濁液に140℃
で滴加した。反応は強発熱性である。発熱反応が滴加後
に静まった後で灰黄色の不均質な反応混合物が得られた
が、これを140℃でさらに30分間保持した。冷却
後、固体を濾別し、かつ低沸点の石油エーテルで洗浄し
た。乾燥窒素を吹き込むことによりフィルターケークを
乾燥させた。
下漏斗および還流冷却器を備えた500mlの三口フラ
スコ中のエタノール220mlに装入した。黄色の溶液
が形成され、これは65℃に温度が上がった。80℃に
加熱後、3−クロロプロピルトリエトキシシラン11
4.4g(0.48モル)を沸騰している溶液に滴加し
た。滴加が終了後、反応混合物を撹拌しながらさらに
2.5時間反応させ、かつ冷却し、かつ不溶性の物質を
濾別した。フィルターケークをエタノール50mlで4
回洗浄し、かつ濾液をバルク溶液と合した。最終的な真
空が40ミリバールでの真空下に120℃で蒸発させた
後、褐色の液体109.9gが得られ、これはその1H
NMR分光によれば、平均的な硫黄の鎖長2.06を
有する一般式[(EtO)3SiCH2CH2CH2]2Sx
のオリゴスルファン混合物からなっていた。収率は、使
用されたナトリウムに対して92%であった。
-Turrax)および撹拌機を備えた250mlの三口フラス
コ中のキシレン100mlにナトリウム11.5g
(0.5モル)を装入した。110℃に加熱後、ナトリ
ウムをウルトラツラックスを用いて微細に分散させた。
次いで硫黄16.0g(0.5モル)を固体計量装置を
介して添加し、その際、Na懸濁液と接触すると直ちに
炎を伴う激しい反応が生じた。硫黄を計量供給している
間、ナトリウムを再分散させるためにウルトラツラック
スを1分間、12回運転した。計量供給が終了後、該混
合物を撹拌しながらさらに1時間、140〜142℃で
放置した。冷却後、形成された黄色の固体を濾別し、か
つ乾燥窒素を吹き込むことにより乾燥させた。
下漏斗および還流冷却器を備えた500mlの三口フラ
スコ中のエタノール220mlに装入した。黄色の溶液
が形成され、これは40℃に温度が上がった。80℃に
加熱後、3−クロロプロピルトリエトキシシラン12
0.4g(0.50モル)を沸騰している溶液に滴加し
た。滴加が終了後、反応混合物を撹拌しながらさらに2
時間反応させ、かつ冷却し、かつ不溶性の物質を濾別し
た。フィルターケークをエタノール50mlで4回洗浄
し、かつ濾液をバルク溶液と合した。最終的な真空が4
0ミリバールの真空下に120℃で蒸発させた後、褐色
の液体110.0gが得られ、これはその 1H NMR
分光によれば、平均的な硫黄の鎖長1.97を有する一
般式[(EtO)3SiCH2CH2CH2]2Sxのオリゴ
スルファン混合物からなっていた。収率は、使用された
ナトリウムに対して93%であった。
Claims (4)
- 【請求項1】 一般式: Z−Alk−Sx−Alk−Z (I) [式中、 Zは、基: 【化1】 であり、その際、R1は、1〜6個の炭素原子を有する
直鎖状または分枝鎖状のアルキル基、5〜8個の炭素原
子を有するシクロアルキル基、メチル、エチルまたは塩
素で置換されていてもよいベンジル基またはフェニル基
であり、かつR2は、1〜6個の炭素原子を有する直鎖
状または分枝鎖状の炭素鎖を有するアルコキシ基、5〜
8個の炭素原子を有するシクロアルコキシ基、フェノキ
シ基またはベンジルオキシ基であり、その際、いずれの
場合でもR1およびR2が、同一または異なった意味を有
していてもよく、 Alkは、1〜10個の炭素原子を有する2価の直鎖状
または分枝鎖状の飽和炭化水素基、または基: 【化2】 であり、その際、n=1〜4であり、かつx=1.5〜
3.0である]のジスルファンの高い割合を含有する有
機ケイ素オリゴスルファン混合物を2工程の反応で製造
するための方法において、 1.微細に分散させたナトリウムの懸濁液を、不活性有
機溶剤中、98℃を上まわる温度で不活性ガス下に、製
造するべきNa2Sxの化学量論に相応する量の硫黄と反
応させ、かつ生じたNa2Sxを濾別し、場合により洗浄
し、かつ乾燥させ、かつ 2.このNa2Sxを一部または完全に不活性有機溶剤中
に溶解させるか、または懸濁させ、かつ一般式(I
I): Z−Alk−Hal (II) [式中、ZおよびAlkは、前記のものを表し、かつH
alは、塩素原子または臭素原子を表す]の化合物と反
応させ、かつ所望のオルガノスルファン混合物を単離す
ることを特徴とする、ジスルファンの高い割合を含有す
る有機ケイ素オリゴスルファン混合物の製造方法。 - 【請求項2】 >98℃で沸騰し、硫黄がその中で少な
くとも部分的に可溶である有機溶剤を使用する、請求項
1に記載の方法。 - 【請求項3】 加圧下で反応を実施する、請求項1また
は2に記載の方法。 - 【請求項4】 同一の溶剤中での懸濁液の形のナトリウ
ムおよび硫黄を、空間的に離れた地点で円筒型反応器へ
同時に導入する、請求項1から3までのいずれか1項に
記載の方法。
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