PL174810B1 - Sposób otrzymywania 3-chloropropylotrichlorosilanu - Google Patents

Abstract

posób otrzymywania 3-chloropropylotrichlorosilanu na drodze reakcjiaddycjitrichlorosilanu do hhlozCu nllilu, wobeh Cntnlientorn otrecmnaego poprzez roztworzenie Cwnsu heCinhhloroplntyaowego w hcCOoheCsnnonie i nnstępną modcfiCnhję silnnem, prey hecm prohes prowndei się w tempernturee poCojowej, w środowisCu snmchh rengentów, znamienny tym, że w renChji nddchji stosuje się Catalientoz emodcfiCownnc trialCoCscsilaaem o ogólnym weozee (RO)3 SiH, w którym R oennhen grupę metylową lub etylową.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania 3-chloropropylotrichlorosilanu na drodze katalitycznej reakcji addycji trichlorosilanu do chlorku allilu. Otrzymywany związek znajduje szerokie zastosowanie jako substrat do syntezy wielu promotorów adhezji, zwłaszcza w przemyśle tworzyw sztucznych, odlewnictwie i oponiarstwie.

3-chloropropylotrichlorosilan jest otrzymywany najczęściej na drodze katalitycznego hydrosililowania chlorku allilu [Comprehensive Handbook on Hydrosilylation (B. Marciniec, ed.), Pergamon Press, Oxford, 1992]. W reakcji tej jako katalizatory stosuje się kompleksy platyny(IV), a szczególnie kwas heksachloroplatynowy, zwłaszcza roztworzony w izopropanolu, tetrahydrofuranie Iub cykloheksanonie (opisy patentowe CSRS nr 176909 i 176910, opis patentowy RFN 2851456). Reakcję w obecności tych katalizatorów prowadzi się w temperaturze wrzenia, w czasie kilku do kilkunastu godzin, a produkt otrzymuje się z wydajnością od 40 do 80%. W celu uzyskania lepszej selektywności procesu i podwyższenia jego wydajności stosuje się kokatalizatory takie jak aminy, fosfiny i kwasy organiczne (opisy patentowe CSRS nr 176909 i 187167).

Znana jest także addycja trichlorosilanu do chlorku allilu prowadzona w obecności kwasu heksachloroplatynowego roztworzonego w cykloheksanonie, w której 3-chloropropylotrichlorosilan otrzymuje się z wydajnością 78%, przy zawartości 6% produktów ubocznych (opis patentowy francuski nr 1385096 oraz opis patentowy RFN nr 2131741). Reakcję addycji w tym rozwiązaniu prowadzi się w temperaturze wrzenia mieszaniny substratów i produktów, co jest jedną z przyczyn powstawania dużej ilości produktów ubocznych. Z polskiego opisu patentowego nr 145 670 znana jest addycja trichlorosilanu do chlorku allilu prowadzona w obecności kwasu heksachloroplatynowego roztworzonego w cykloheksanonie i winylotrialkoksysilanie. Rozwiązanie to pozwala na prowadzenie procesu otrzymywania 3-chloropropylotrichlorosilanu w temperaturze pokojowej, co wpływa na znaczne zmniejszenie ilości produktów ubocznych (2-3%), przy zachowaniu wysokiej wydajności głównego produktu reakcji (75 - 80%). Uzyskano to dzięki modyfikacji znanego katalizatora winylotrialkoksysilanem, który dodatkowo wzmocnił stabilizację zawartego w nim kompleksu platyny(O), a przez to chronił przed wypadaniem z niego nieaktywnej platyny.

Celem wynalazku jest opracowanie nowego sposobu otrzymywania 3-chloropropylotrichlorosilanu, zawierającego jak najmniejszą ilość produktów ubocznych oraz zapewniającego wysoką wydajność procesu.

Cel ten osiągnięto stosując w reakcji addycji trichlorosilanu do chlorku allilu nowy układ katalityczny otrzymany w wyniku roztworzenia kwasu heksachloroplatynowego w cykloheksanonie i następnie, zgodnie z wynalazkiem, w trialkoksysilanie o ogólnym wzorze (RO)3SiH, w którym R oznacza grupę metylową lub etylową.

Proces hydrosililowania prowadzi się w temperaturze pokojowej, w środowisku samych reagentów. Ponieważ proces ma charakter egzotermiczny, konieczne jest odbieranie ciepła od mieszaniny reakcyjnej.

174 810

Zastosowany w wynalazku katalizator, w którym kwas heksachloroplatynowy po roztworzeniu w cykloheksanonie jest modyfikowany trialkoksysilanem jest nowym układem katalitycznym, zawierającym bardzo efektywny czynnik katalityczny - platynę(O) w postaci koloidalnej. Koloid platyny(O) utworzony jest w wyniku redukcji platyny(IV) przez trialkoksysilan, który jednocześnie wraz z cykloheksanonem stabilizuje katalizator. Zastosowanie tego układu katalitycznego w wynalazku pozwalana otrzymywanie 3-chloropropylotrichlorosilanu z wydajnością porównywalną, a często wyższą niż w dotychczas znanych sposobach. Ilość powstających w procesie produktów ubocznych również nie przekracza 2-3%. Dodatkową zaletą wynalazku jest znacznie mniejsze zużycie platyny. Do prowadzenia reakcji addycji wystarcza katalizator zawierający (0,8-1)-10'⁵ mola Pt, co jest korzystne tak ze względów technicznych jak i ekonomicznych, ponieważ odzyskiwanie platyny ze zdeaktywowanego katalizatora jest niezmiernie trudne i nieopłacalne.

Wynalazek ilustrują poniższe przykłady.

Przykład I.

1,167 cm uwodnionego kwasu heksachloroplatynowego (o zawartości 0,1 Pt/cm i 10 cm cykloheksanonu ogrzewano w temperaturze 373 K na łaźni olejowej przez 1,5 godziny pod ciśnieniem atmosferycznym. Po ochłodzeniu mieszaninę suszono 24 godziny nad bezwodnym siarczanem sodu. Ciecz zdekantowano, osad przemyto cykloheksanonem, połączono razem i uzupełniono cykloheksanonem do objętości 10 cm³. Otrzymano kompleks platyny z cykloheksanonem rozpuszczony w cykloheksanonie, o stężeniu 10 mg Pt (5 -10'$ mola) w 1 cm³ cykloheksanonu. Następnie w kolbie o pojemności 100 cm3, zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną, umieszczono 10 cm3 tak otrzymanego kompleksu oraz 4 cm3 (0,02 mola) trietoksysilanu. Zawartość kolby mieszano mieszadłem mechanicznym w temperaturze 293 K przez 24 godziny, po czym uzupełniono cykloheksanonem do objętości 20 cm . Otrzymano katalizator platynowy o stężeniu 5 mg Pt (2,5-10’5 mola) w 1 cm3 mieszaniny rozpuszczalników.

Następnie w kolbie trójszyjnej o pojemności 250 cm , zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną, termometr i wkraplacz, umieszczono 0,4 cm3 roztworu katalizatora (2 mg Pt/10’5 mola), otrzymanego powyżej, oraz wkroplono do niej ekwimołamą mieszaninę trichlorosilanu (133,5 g/l mol) i chlorku allilu (76,4 g/l mol). Mieszaninę reakcyjną utrzymywano w temperaturze pokojowej przez okres 4 godzin. Otrzymano 3-chloropropylotrichlorosilan z wydajnością 76% oznaczoną chromatograficznie.

Przykład II.

Postępując jak w przykładzie I zastosowano w reakcji addycji 0,32 cm3 roztworu katalizatora zawierającego 1,6 mg Pt (0,8-10'5 mola). Produkt reakcji otrzymano z wydajnością 75% oznaczoną chromatograficznie.

Przykład III.

Postępowano jak w przykładzie I z tym, że przy wytwarzaniu katalizatora w miejsce trietoksysilanu zastosowano trimetoksysilan. Produkt reakcji otrzymano z wydajnością 74% oznaczoną chromatograficznie.

Przykład IV.

Postępując jak w przykładzie I, zastosowano w reakcji addycji 0,80 cm3 roztworu katalizatora zawierającego 4 mg Pt (2- 10'5 mola) i prowadzono ją przez okres 2 godzin. Produkt reakcji otrzymano z wydajnością 78% oznaczoną chromatograficznie.

174 810

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób otrzymywania 3-chloropropylotrichlorosilanu na drodze reakcji addycji trichlorosilanu do chlorku allilu, wobec katalizatora otrzymanego poprzez roztworzenie kwasu heksachloroplatynowego w cykloheksanonie i następną modyfikację silanem, przy czym proces prowadzi się w temperaturze pokojowej, w środowisku samych reagentów, znamienny tym, że w reakcji addycji stosuje się katalizator zmodyfikowany trialkoksysilanem o ogólnym wzorze (RO)3SiH, w którym R oznacza grupę metylową lub etylową.