RU2424244C2 - Method of producing organosilicon dendrons - Google Patents
Method of producing organosilicon dendrons Download PDFInfo
- Publication number
- RU2424244C2 RU2424244C2 RU2009134004/04A RU2009134004A RU2424244C2 RU 2424244 C2 RU2424244 C2 RU 2424244C2 RU 2009134004/04 A RU2009134004/04 A RU 2009134004/04A RU 2009134004 A RU2009134004 A RU 2009134004A RU 2424244 C2 RU2424244 C2 RU 2424244C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- acetylacetonate
- dendrons
- reaction
- chloride
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способу получения многофункциональных кремнийорганических металлсодержащих дендронов, которые находят применение в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, здравоохранения и других благодаря наличию у них реакционноспособных концевых групп.The invention relates to a method for producing multifunctional organosilicon metal-containing dendrons, which are used in various industries, agriculture, healthcare and others due to the presence of reactive end groups.
Под дендронами понимают сильно разветвленные молекулы со сложной, чаще всего трехмерной, структурой, молекулярная масса которых лежит в области молекулярных масс олигомеров или полимеров. Однако преимуществом дендронов является возможность получать их с одной и той же постоянной молекулярной массой и с заданным количеством функциональных концевых групп, что отличает их от обычных полимеров, в которых всегда имеется распределение по молекулярным массам.Dendrons are understood to mean highly branched molecules with a complex, most often three-dimensional, structure, the molecular weight of which lies in the molecular weight region of oligomers or polymers. However, the advantage of dendrons is the ability to obtain them with the same constant molecular weight and with a given number of functional end groups, which distinguishes them from ordinary polymers in which there is always a distribution of molecular weights.
Благодаря наличию у дендронов многофункциональных концевых групп они находят широкое применение в различных наукоемких отраслях. Так, дендроны представляют собой наноблоки для получения наногибридных полимерных материалов (Neumann D, Fisher M, Tran L, Matisons JG / J. Am. Chem. Soc. 2002. Vol.124. p.13998). Строго определенная пространственная структура дендронов позволяет получать материалы с заданным пространственным строением (Pielichowski K., Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes (POSS)-Containing Nanohybrid Polymers / K.Pielichowski 1, J.Njuguna, B.Janowskil, J.Pielichowskil // Adv. Polym. Sci. - 2006. - Vol.201. - p.225-296). Использование дендронов позволяет управлять поверхностными свойствами и морфологией поверхности материалов (Liicke S., Polyhedral oligosilsesquioxanes (POSS)-building blocks for the development of nanostructured materials / S.Liicke, K.Stoppek-Langner // Appl. Surf. Sci. - 1999. - April. - Vol.144-145, - p.713-715); (Strachota A., Chitosan-Oligo(silsesquioxane) Blend Membranes: Preparation, Morphology, and Diffusion Permeability / A.Strachota, G.Tishchenko, L.Matejka, M.Bleha // Journal of Inorganic and Organometallic Polymers. - 2001. - Sept. - Vol. - 11, No. 3. - p.165-182). Поэтому дендроны являются исключительно важными соединениями для получения различных пленок и мембран.Due to the presence of multifunctional end groups in dendrons, they are widely used in various high-tech industries. Thus, dendrons are nanoblocks for the production of nanohybrid polymer materials (Neumann D, Fisher M, Tran L, Matisons JG / J. Am. Chem. Soc. 2002. Vol.124. P.13998). The strictly defined spatial structure of dendrons allows one to obtain materials with a given spatial structure (Pielichowski K., Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes (POSS) -Containing Nanohybrid Polymers / K. Pielichowski 1, J. Njuguna, B. Janowskil, J. Pielichowskil // Adv. Polym. Sci. - 2006 .-- Vol. 201 - p. 225-296). The use of dendrons makes it possible to control the surface properties and surface morphology of materials (Liicke S., Polyhedral oligosilsesquioxanes (POSS) -building blocks for the development of nanostructured materials / S.Liicke, K.Stoppek-Langner // Appl. Surf. Sci. - 1999. - April .-- Vol. 144-145, - p. 713-715); (Strachota A., Chitosan-Oligo (silsesquioxane) Blend Membranes: Preparation, Morphology, and Diffusion Permeability / A. Strachota, G. Tishchenko, L. Matejka, M. Bleha // Journal of Inorganic and Organometallic Polymers. - 2001. - Sept. - Vol. - 11, No. 3. - p. 165-182). Therefore, dendrons are extremely important compounds for the production of various films and membranes.
В литературе описаны различные способы получения кремнийорганических дендронов.The literature describes various methods for producing organosilicon dendrons.
Известен способ получения кремнийорганических дендронов с функциональностью 6, 8, 10 в зависимости от взятого для синтеза исходного циклосилсесквиоксана (R.M.Laine, Nanobuilding blocks based on the [OSiO1.5]x (x=6, 8, 10) octasilsesquioxanes / Laine R.M. // J. Mater. Chem. - 2005. - Vol.15. - p.3725-3744). Согласно данному способу образование дендронов проходит по реакции обмена между циклосилсесквиоксаном и галоидными алкилом и кремнийалкилом в присутствии третичного алкиламина. В результате осуществления способа образуются побочные продукты реакции (соли алкиламмония), которые существенно усложняют процесс выделения целевых дендронов. Выход целевого продукта в подобных реакциях невысокий и составляет от 2 до 50%. Причем большего выхода удается достичь лишь при достаточно высоких температурах, порядка 80°C.A known method for producing organosilicon dendrons with a functionality of 6, 8, 10, depending on the initial cyclosylsesquioxane (RMLaine, Nanobuilding blocks based on the [OSiO 1.5 ] x (x = 6, 8, 10) octasilsesquioxanes / Laine RM // J. Mater. Chem. - 2005 .-- Vol.15. - p. 3725-3744). According to this method, the formation of dendrons proceeds according to the exchange reaction between cyclosylsesquioxoxane and halide alkyl and silicon alkyl in the presence of tertiary alkylamine. As a result of the method, reaction by-products (alkyl ammonium salts) are formed, which significantly complicate the process of isolating the desired dendrons. The yield of the target product in such reactions is low and ranges from 2 to 50%. Moreover, a greater yield can only be achieved at sufficiently high temperatures, of the order of 80 ° C.
Известен способ получения 36- и 108-функциональных кремнийорганических дендронов на основе тетраалкилсиланов (J.W.Kriesel, Dendrimers as Building Blocks for Nanostructured Materials: Micro- and Mesoporosity in Dendrimer-Based Xerogels / Kriesel J.W., Tilley T.D. // Chem. Mater. - 1999. - Vol.11. - p.1190-1193). В основе способа получения указанных дендронов лежат многостадийные реакции гидросилилирования, проводимые при достаточно высокой температуре (60°C) с использованием дорогостоящих платиновых катализаторов и растворителей, что удорожает стоимость целевого продукта.A known method for producing 36- and 108-functional organosilicon dendrons based on tetraalkylsilanes (JW Kriesel, Dendrimers as Building Blocks for Nanostructured Materials: Micro- and Mesoporosity in Dendrimer-Based Xerogels / Kriesel JW, Tilley TD // Chem. Mater. - 1999. - Vol.11. - p.1190-1193). The method of obtaining these dendrons is based on multistage hydrosilylation reactions carried out at a rather high temperature (60 ° C) using expensive platinum catalysts and solvents, which increases the cost of the target product.
В работе (Z.Xiao, The First Organosiloxane Thin Films Derived from SiCl3-Terminated Dendrons. Thickness-Dependent Nano- and Mesoscopic Structures of the Films Deposited on Mica by Spin-Coating / Xiao Z., Cai C, Mayeux A., Milenkovic A. // Langmuir. - 2002. - Vol.18. - p.7728-7739) описан способ получения 81-функционального кремнийорганического дендрона (функциональная группа Si-Cl). Способ получения осуществляют в четыре стадии, из которых первая и третья стадии являются реакцией Гриньяра между соответствующими алкилхлорсиланом и аллилмагнийбромидом, а вторая и четвертая стадии являются реакцией гидросилилирования соответствующего аллилсилана трихлорсиланом. Недостатки описанного способа заключаются в многостадийности и большой трудоемкости вследствие необходимости выделения и очистки промежуточных легко гидролизующихся продуктов, что приводит к низкому выходу дендронов и соответственно нерентабельности данного способа.In work (Z. Xiao, The First Organosiloxane Thin Films Derived from SiCl3-Terminated Dendrons. Thickness-Dependent Nano- and Mesoscopic Structures of the Films Deposited on Mica by Spin-Coating / Xiao Z., Cai C, Mayeux A., Milenkovic A. // Langmuir. - 2002. - Vol. 18. - p.7728-7739) describes a method for producing 81-functional organosilicon dendron (functional group Si-Cl). The production method is carried out in four stages, of which the first and third stages are the Grignard reaction between the corresponding alkylchlorosilane and allyl magnesium bromide, and the second and fourth stages are the hydrosilylation reaction of the corresponding allyl silane with trichlorosilane. The disadvantages of the described method are multistage and high complexity due to the need to isolate and purify intermediate easily hydrolyzed products, which leads to a low yield of dendrons and, accordingly, unprofitability of this method.
Ни один из рассмотренных выше способов получения кремнийорганических дендронов не предусматривает введения в дендроны ионов металлов, которые могут существенно менять свойства материалов, полученных на основе таких дендронов (K.Wada, Preparation of novel materials for catalysts utilizing metal-containing silsesquioxanes / Wada K., Mitsudo T. // Catalysts Surveys from Asia. - 2005. - Vol.9, №4. - p.229-241).None of the above methods for producing organosilicon dendrons provides for the introduction of metal ions into dendrons, which can significantly change the properties of materials obtained on the basis of such dendrons (K. Wada, Preparation of novel materials for catalysts utilizing metal-containing silsesquioxanes / Wada K., Mitsudo T. // Catalysts Surveys from Asia. - 2005. - Vol. 9, No. 4. - p.229-241).
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ получения кремнийорганических металлсодержащих 9-функциональных дендронов, представляющих собой алкоксисилилпроизводные β-дикетонатов трехвалентных металлов, в частности хрома (III), кобальта (III), алюминия (III), взаимодействием сульфенилхлоридов ацетилацетонатов трехвалентных металлов с непредельными кремнийорганическими соединениями, а именно с винилалкоксисиланами. Данным способом были получены трис(триалкокси-β-хлорэтил-тио-2,4-пентандионат) хрома (III), трис(триалкокси-β-хлорэтил-тио-2,4-пентандионат) кобальта (III) и трис(триалкокси-β-хлорэтил-тио-2,4-пентандионат) алюминия (III) (функциональная группа -OR). (Шапкин Н.П. Синтез алкоксисилилпроизводных β-дикетонатов металлов и изучение процесса гидролитической поликонденсации этих комплексов / Н.П.Шапкин, А.С.Скобун, И.В.Свистунова, С.В.Старостина, И.В.Козлова // Химия и химическая технология. - 2003. - Т.46, вып.2. - с.143-146).The closest analogue to the claimed method is a method for producing organosilicon metal-containing 9-functional dendrons, which are alkoxysilyl derivatives of β-diketonates of trivalent metals, in particular chromium (III), cobalt (III), aluminum (III), the interaction of sulfonyl chloride of trivalent metal acetylacetonates with unsaturated silicon compounds, namely with vinylalkoxysilanes. Using this method, tris (trialkoxy-β-chloroethyl-thio-2,4-pentanedionate) chromium (III), tris (trialkoxy-β-chloroethyl-thio-2,4-pentanedionate) cobalt (III) and tris (trialkoxy- β-chloroethyl-thio-2,4-pentanedionate) aluminum (III) (functional group -OR). (Shapkin N.P. Synthesis of alkoxysilyl derivatives of β-diketonates of metals and study of the process of hydrolytic polycondensation of these complexes / N.P. Shapkin, A.S. Skobun, I.V. Svistunova, S.V. Starostina, I.V. Kozlova / / Chemistry and chemical technology. - 2003. - T.46, issue 2. - p.143-146).
Синтез указанных соединений основан на реакции присоединения винилтриэтоксисилана или винилтрибутоксисилана к сульфенилхлоридам ацетилацетонатов перечисленных трехвалентных металлов:The synthesis of these compounds is based on the reaction of addition of vinyltriethoxysilane or vinyltributoxysilane to sulfonyl chloride acetylacetonates of the above trivalent metals:
M(AcAcSCl)3+3ViSi(OR)3→M(AcAcSCH2CH(Cl)Si(OR)3)3,M (AcAcSCl) 3 + 3ViSi (OR) 3 → M (AcAcSCH 2 CH (Cl) Si (OR) 3 ) 3 ,
где M=Cr(III), Co (III), Al (III); R=-C2H5, -C4H9; Vi=-C2H3, AcAc - ацетилацетонатное кольцо .where M = Cr (III), Co (III), Al (III); R = -C 2 H 5 , -C 4 H 9 ; Vi = -C 2 H 3 , AcAc - acetylacetonate ring .
Синтез кремнийорганических дендронов по известному способу ведут в среде органического растворителя - в толуоле. Последующие выделение и очистку образовавшихся дендронов осуществляют экстракцией смесью бензол-гексан, взятых соответственно в отношении 1:10. Данный способ получения кремнийорганических металлсодержащих 9-функциональных дендронов характеризуется достаточно высоким выходом целевых продуктов (от 60 до 85%), а также простотой синтеза и выделения целевых продуктов.The synthesis of organosilicon dendrons by a known method is carried out in an organic solvent - in toluene. Subsequent isolation and purification of the formed dendrons is carried out by extraction with a benzene-hexane mixture taken respectively in a ratio of 1:10. This method of obtaining organosilicon metal-containing 9-functional dendrons is characterized by a sufficiently high yield of target products (from 60 to 85%), as well as the simplicity of synthesis and isolation of target products.
Однако известный способ не позволяет увеличивать функциональность и размер молекул дендронов, что является существенным недостатком при получении дендронов подобного рода. Кроме того, используемый в способе в качестве органической среды толуол относится к легковоспламеняющимся жидкостям, что небезопасно в условиях производства.However, the known method does not allow to increase the functionality and size of the molecules of dendrons, which is a significant disadvantage in obtaining dendrons of this kind. In addition, the toluene used in the method as an organic medium refers to flammable liquids, which is unsafe in the production environment.
Задачей изобретения является разработка способа получения новых кремнийорганических металлсодержащих многофункциональных дендронов, обеспечивающего в сравнении с известным способом получение дендронов с более высокой функциональностью, а именно с 12- и 24-функциональными группами, что способствует более плотному заполнению пространства в полимере на основе дендрона и получению, в частности, пленок с более устойчивыми механическими свойствами и более высокой термостабильностью.The objective of the invention is to develop a method for producing new organosilicon metal-containing multifunctional dendrons, which provides, in comparison with the known method, the production of dendrons with higher functionality, namely with 12- and 24-functional groups, which contributes to a more dense filling of the space in the polymer based on dendron and obtaining in particular, films with more stable mechanical properties and higher thermal stability.
Поставленная задача решается предлагаемым способом получения новых кремнийорганических металлсодержащих 12- и 24-функциональных дендронов общей формулы T8Vi4(CH(Cl)CH2SAcAcMn(AcAcSCH2CH(Cl)Si(OR)3)(n-1))4 (1), в которой T8Vi4 - фрагмент октавинилсилсесквиоксана с оставшимися четырьмя свободными винильными группами; M - ион металла; n - валентность металла, равная 2, 3; R - любой органический радикал, химически инертный к компонентам реакционной системы при проведении синтеза, АсАс - ацетилацетонатное кольцо .The problem is solved by the proposed method for producing new organosilicon metal-containing 12- and 24-functional dendrons of the general formula T 8 Vi 4 (CH (Cl) CH 2 SAcAcM n (AcAcSCH 2 CH (Cl) Si (OR) 3 ) (n-1) ) 4 (1), in which T 8 Vi 4 is a fragment of octavinylsilsesquioxoxane with the remaining four free vinyl groups; M is a metal ion; n is the valency of the metal, equal to 2, 3; R - any organic radical chemically inert to the components of the reaction system during the synthesis, AcAc - acetylacetonate ring .
Сущность изобретения поясняется графическими изображениями, на которых представлены структурные формулы новых кремнийорганических металлсодержащих многофункциональных дендронов - с 24 функциональными группами, с трехвалентным металлом (фиг.1) и с 12 функциональными группами, с двухвалентным металлом (фиг.2).The invention is illustrated by graphic images that show the structural formulas of the new organosilicon metal-containing multifunctional dendrons - with 24 functional groups, with a trivalent metal (Fig. 1) and with 12 functional groups, with a divalent metal (Fig. 2).
Способ включает взаимодействие в среде органического растворителя сульфенилхлорида ацетилацетоната металла с непредельным кремнийорганическим соединением, в качестве которого используют октавинилсилсесквиоксан общей формулы T8Vi8, при мольном отношении сульфенилхлорида ацетилацетоната металла к октавинилсилсесквиоксану, равном (4-10) к 1, в течение времени, достаточного для полного прохождения реакции присоединения; последующее добавление к образовавшемуся на первой стадии продукту рассчитанного по сульфенилхлориду ацетилацетоната металла количества винилтриорганилоксисилана общей формулы ViSi(OR)3, где R - любой органический радикал, химически инертный к остальным компонентам системы; выдержку реакционной системы в течение времени, достаточного для полного прохождения взаимодействия реагирующих веществ с образованием целевого продукта, и выделение образовавшегося целевого продукта.The method involves reacting in an organic solvent medium a metal acetylacetonate sulfonyl chloride with an unsaturated organosilicon compound, which is octavinylsilsesquioxane of the general formula T 8 Vi 8 , with a molar ratio of metal acetylacetonate sulfonyl chloride to octavinylsilsesquioxane equal to (4-10) to 1 for a time sufficient for the complete passage of the reaction of accession; the subsequent addition to the product of the metal sulfonyl chloride acetylacetonate calculated in the first step of the product of an amount of vinyltriorganyloxysilane of the general formula ViSi (OR) 3 , where R is any organic radical chemically inert to the other components of the system; holding the reaction system for a time sufficient to completely undergo the interaction of the reacting substances with the formation of the target product, and isolating the resulting target product.
В качестве сульфенилхлоридов ацетилацетонатов металлов берут любые сульфенилхлориды ацетилацетонатов двух- или трехвалентных металлов, например хрома (III), кобальта (III), алюминия (III), Be (II).As sulfenyl chloride metal acetylacetonates take any sulfonyl chloride acetylacetonates of divalent or trivalent metals, such as chromium (III), cobalt (III), aluminum (III), Be (II).
В качестве винилтриорганилоксисилана предпочтительно берут винилтриалкоксисиланы с алифатическими радикалами, инертными к остальным компонентам реакционной системы, например винилтриэтоксисилан (ViSi(OEt)3, где Vi=-C2H3, Et=-C2H5), винилтриметоксисилан (ViSi(OMe)3, где Me-СН3) и винилтрибутоксисилан (ViSi(OBu)3, где Bu=-С4Н9).As vinyltriorganyloxysilane, vinyltrialkoxysilanes with aliphatic radicals inert to the other components of the reaction system, for example vinyltriethoxysilane (ViSi (OEt) 3 , where Vi = -C 2 H 3 , Et = -C 2 H 5 ), vinyltrimethoxysilane (Vi) 3 , where Me is CH 3 ) and vinyltributoxysilane (ViSi (OBu) 3 , where Bu = —C 4 H 9 ).
Способ получения новых кремнийорганических металлсодержащих многофункциональных дендронов общей формулы T8Vi4(CH(Cl)CH2SAcAcMn(AcAcSCH2CH(Cl)Si(OR)3)(n-1))4 осуществляют в две стадии.The method for producing new organosilicon metal-containing multifunctional dendrons of the general formula T 8 Vi 4 (CH (Cl) CH 2 SAcAcM n (AcAcSCH 2 CH (Cl) Si (OR) 3 ) (n-1) ) 4 is carried out in two stages.
Соответственно предлагаемый способ получения кремнийорганических металлсодержащих многофункциональных дендронов общей формулы (1) основан на двух реакциях присоединения:Accordingly, the proposed method for the production of organosilicon metal-containing multifunctional dendrons of the general formula (1) is based on two addition reactions:
первая реакция - присоединение сульфенилхлорида ацетилацетоната металла к непредельному кремнийорганическому соединению, представляющему собой октавинилсилсесквиоксан по уравнению:the first reaction is the addition of sulfonyl chloride of metal acetylacetonate to an unsaturated organosilicon compound, which is octavinylsilsesquioxane according to the equation:
T8Vi8+4 Mn(AcAcSCl)n→T8Vi4(CH(Cl)CH2SAcAcMn(AcAcSCl)(n-1))4;T 8 Vi 8 + 4 M n (AcAcSCl) n → T 8 Vi 4 (CH (Cl) CH 2 SAcAcM n (AcAcSCl) (n-1) ) 4 ;
вторая реакция - присоединение к продукту, образовавшемуся в результате первой реакции, винилтриорганилоксисилана с получением целевого продукта по уравнению:the second reaction is the addition of vinyltriorganyloxysilane to the product resulting from the first reaction to obtain the target product according to the equation:
T8Vi4(CH(Cl)CH2SAcAcMn(AcAcSCl)(n-1))4+4(n-l)ViSi(OR)3→T 8 Vi 4 (CH (Cl) CH 2 SAcAcM n (AcAcSCl) (n-1) ) 4 +4 (nl) ViSi (OR) 3 →
T8Vi4(CH(Cl)CH2SAcAcMn(AcAcSCH2CH(Cl)Si(OR)3)(n-1))4 T 8 Vi 4 (CH (Cl) CH 2 SAcAcM n (AcAcSCH 2 CH (Cl) Si (OR) 3 ) (n-1) ) 4
На первой стадии способа осуществляют взаимодействие сульфенилхлорида ацетилацетоната двух- или трехвалентных металлов с октавинилсилсесквиоксаном, взятых в мольном отношении (4-10) к 1, в среде подходящего органического растворителя, в течение времени, достаточного для полного прохождения реакции присоединения. Опытным путем было установлено, что по завершении взаимодействия взятых исходных веществ вязкость реакционного раствора начинает возрастать, что может быть использовано в качестве средства контроля полноты прохождения реакции.In the first stage of the process, divalent or trivalent metal sulfonyl chloride acetylacetonate is reacted with octavinylsilsesesquioxane taken in a molar ratio of (4-10) to 1 in a suitable organic solvent for a time sufficient to completely complete the addition reaction. It was experimentally established that upon completion of the interaction of the taken starting materials, the viscosity of the reaction solution begins to increase, which can be used as a means of controlling the completeness of the reaction.
Установлено, что в общем случае время взаимодействия реагентов на первой стадии составляет 10-30 минут.It was found that in the General case, the interaction time of the reagents in the first stage is 10-30 minutes.
В качестве растворителя в рамках настоящего изобретения пригодны любые органические растворители и/или их смеси, в которых полностью растворяются и с которыми химически не взаимодействуют все участвующие в реакции вещества. Однако предпочтительно использование в качестве органических растворителей более безопасных, чем толуол, галоидных алканов, например хлороформа, четыреххлористого углерода, дихлорметана.As the solvent in the framework of the present invention, any organic solvents and / or mixtures thereof are suitable in which they completely dissolve and with which all substances involved in the reaction do not chemically interact. However, it is preferable to use, as organic solvents, safer than toluene, halide alkanes, for example chloroform, carbon tetrachloride, dichloromethane.
Присоединение сульфенилхлоридов ацетилацетонатов металлов к октавинилсилсесквиоксану на первой стадии осуществления способа проходит строго по четырем винильным группам октавинилсилсесквиоксана из восьми. Четыре винильные группы остаются свободными. Поэтому в предлагаемом изобретении количественное прохождение реакции присоединения сульфенилхлоридов ацетилацетонатов металлов к октавинилсилсесквиоксану означает полное присоединение четырех молекул сульфенилхлорида ацетилацетоната металла к одной молекуле октавинилсилсесквиоксана.The addition of sulfonyl chlorides of metal acetylacetonates to octavinylsilsesesquioxane in the first stage of the process is carried out strictly according to four of the eight vinyl groups of octavinylsilsesquioxoxane. Four vinyl groups remain free. Therefore, in the present invention, the quantitative passage of the reaction of addition of sulfenyl chloride of metal acetylacetonates to octavinylsilsesquioxane means the complete addition of four molecules of sulfonyl chloride of metal acetylacetonate to one molecule of octavinylsilsesquioxane.
Затем к полученному на первой стадии продукту добавляют рассчитанное по сульфенилхлориду ацетилацетоната металла количество винилтриорганилоксисилана общей формулы ViSi(OR)3 и выдерживают реакционную систему в течение 4-6 часов.Then, the amount of vinyltriorganyloxysilane of the general formula ViSi (OR) 3 calculated according to metal sulfonyl chloride of the metal acetylacetonate obtained in the first stage is added and the reaction system is maintained for 4-6 hours.
Экспериментально установлено, что выдерживание на второй стадии реакционной массы менее 4 часов недостаточно для полного прохождения взаимодействия реагирующих веществ, что сказывается на выходе целевого продукта. С другой стороны, увеличение времени выдерживания реакционной массы более 6 часов нецелесообразно, т.к. в указанном интервале времени выход целевых продуктов приближается к 100%.It was experimentally established that keeping in the second stage of the reaction mass for less than 4 hours is not enough for the complete passage of the interaction of the reacting substances, which affects the yield of the target product. On the other hand, an increase in the aging time of the reaction mass of more than 6 hours is impractical because in the indicated time interval, the yield of the target products approaches 100%.
Опытным путем также показана возможность осуществлять способ получения новых кремнийорганических металлсодержащих многофункциональных дендронов общей формулы (1) на основе реакций присоединения на обеих стадиях в широком диапазоне концентраций и температур, определяемом растворимостью исходных соединений и продуктов реакции. Однако наиболее предпочтительно осуществление способа при нормальных условиях.It has also been shown experimentally that it is possible to carry out a method for producing new organosilicon metal-containing multifunctional dendrons of the general formula (1) based on addition reactions at both stages in a wide range of concentrations and temperatures, determined by the solubility of the starting compounds and reaction products. However, it is most preferable to carry out the method under normal conditions.
После окончания двухстадийного процесса получения целевых продуктов проводят их выделение.After the two-stage process for obtaining the target products is completed, they are isolated.
Предлагаемый способ получения новых кремнийорганических металлсодержащих многофункциональных дендронов может быть реализован при количественном соотношении сульфенилхлорида ацетилацетоната металла и октавинилсилсесквиоксана, равном соответственно 4:1, т.е. без избытка сульфенилхлорида ацетилацетоната металла, а также с его избытком. Необходимость введения избытка сульфенилхлорида ацетилацетоната металла в частном случае осуществления изобретения обосновывается следующим.The proposed method for producing new organosilicon metal-containing multifunctional dendrons can be implemented with a quantitative ratio of metal sulfonyl chloride acetylacetonate and octavinyl silsesesquioxane equal to 4: 1, i.e. without an excess of sulfenyl chloride of metal acetylacetonate, as well as with its excess. The need to introduce an excess of sulfenyl chloride of metal acetylacetonate in the particular case of the invention is justified by the following.
При увеличении объемов синтеза (например, в производственном процессе) становится возможным протекание в реакционной системе побочной реакции между октавинилсилсесквиоксаном и сульфенилхлоридом ацетилацетоната металла с образованием пространственного полимера. Использование избытка сульфенилхлорида ацетилацетоната металла позволяет избежать протекания побочной реакции образования пространственного полимера, без использования для этой цели таких приемов, как сильное разбавление реакционной системы или применение более интенсивного перемешивания. Введение в реакционную систему избытка более чем 2,5-кратного экономически нецелесообразно.With an increase in synthesis volumes (for example, in the production process), it becomes possible for a side reaction between octavinylsilsesquioxane and sulfonyl chloride of metal acetylacetonate to form a spatial polymer. The use of an excess of sulfonyl chloride of metal acetylacetonate avoids the occurrence of a side reaction of the formation of a spatial polymer without the use of such methods as strong dilution of the reaction system or the use of more intensive mixing. The introduction of an excess of more than 2.5-fold into the reaction system is not economically feasible.
В частном случае осуществления изобретения синтез 12- и 24-функциональных кремнийорганических металлсодержащих дендронов на первой стадии проводят при мольном отношении сульфенилхлорида ацетилацетоната металла и октавинилсилсесквиоксана, равном соответственно 4:1, т.е. без избытка сульфенилхлорида ацетилацетоната металла (присоединение сульфенилхлорида ацетилацетоната металла к октавинилсилсесквиоксану проходит с количественным выходом). В этом случае при осуществлении предлагаемого способа в результате реакции образуется только целевой продукт - 12- или 24-функциональный кремнийорганический дендрон. Это позволяет выделить целевой дендрон отгонкой органического растворителя на роторном испарителе при пониженном давлении и температуре не выше 45°C.In the particular case of the invention, the synthesis of 12- and 24-functional organosilicon metal-containing dendrons in the first stage is carried out with a molar ratio of metal acetylacetonate sulfonyl chloride and octavinyl silsesesquioxane equal to 4: 1, i.e. without an excess of sulfonyl chloride of metal acetylacetonate (addition of sulfonyl chloride of metal acetylacetonate to octavinylsilsesquioxane occurs in quantitative yield). In this case, when implementing the proposed method, the reaction produces only the target product — a 12- or 24-functional organosilicon dendron. This allows you to select the target dendron by distillation of the organic solvent on a rotary evaporator under reduced pressure and a temperature of not higher than 45 ° C.
При необходимости для достижения большей чистоты продукта рекомендуется проведение переосаждения, которое осуществляется добавлением малыми порциями в раствор дендрона осадителя - предельного алкана, предпочтительно гексана, с последующей фильтрацией.If necessary, to achieve greater purity of the product, re-precipitation is recommended, which is carried out by adding small portions of the precipitator dendron, a limiting alkane, preferably hexane, to the solution, followed by filtration.
В другом случае осуществления заявляемого изобретения синтез 12- и 24-функциональных кремнийорганических металлсодержащих дендронов на первой стадии проводят с избытком сульфенилхлорида ацетилацетоната металла (не более чем 2,5-кратный избыток от стехиометрического количества). При этом в результате синтеза образуются не только целевые 12- или 24-функциональные кремнийорганические металлсодержащие дендроны, но и побочный 9-функциональный дендрон - продукт взаимодействия избытка сульфенилхлорида ацетилацетоната металла и винилтриорганилоксисилана. Разделение образовавшихся продуктов проводят методом гельпроникающей хроматографии на колонке с любым подходящим органическим сорбентом (полимером или сополимером), после предварительного концентрирования раствора на роторном испарителе при пониженном давлении и температуре не выше 45°C.In another embodiment of the invention, the synthesis of 12- and 24-functional organosilicon metal-containing dendrons in the first stage is carried out with an excess of metal acetylacetonate sulfenyl chloride (no more than 2.5-fold excess of the stoichiometric amount). Moreover, as a result of the synthesis, not only the target 12- or 24-functional organosilicon metal-containing dendrons are formed, but also the secondary 9-functional dendron, the product of the interaction of an excess of sulfenyl chloride of metal acetylacetonate and vinyltriorganorganoxysilane. The separation of the resulting products is carried out by gel permeation chromatography on a column with any suitable organic sorbent (polymer or copolymer), after preliminary concentration of the solution on a rotary evaporator under reduced pressure and a temperature of no higher than 45 ° C.
Целевой дендрон отделяется первым, так как обладает гораздо большей молекулярной массой по сравнению с побочным продуктом. Детектирование продуктов на выходе из колонки можно проводить любым методом, в том числе визуально при введении в реакцию окрашенных сульфенилхлоридов ацетилацетонатов металлов, так как цвет продуктов реакции определяется цветом исходного сульфенилхлорида ацетилацетоната металла и отличается от него незначительно.The target dendron is separated first, as it has a much higher molecular weight compared to the by-product. Detection of products at the outlet of the column can be carried out by any method, including visually when colored metal sulfonyl chlorides are introduced into the reaction, since the color of the reaction products is determined by the color of the initial metal acetylacetonate sulfenyl chloride and differs slightly from it.
После разделения целевой продукт находится в растворе элюента, который использовался при хроматографии. Выделение целевого дендрона также осуществляют отгонкой растворителя на роторном испарителе. Для достижения большей чистоты продукта дополнительно возможно проведение переосаждения, которое проводят добавлением малыми порциями в раствор дендрона осадителя - предельного алкана, предпочтительно гексана, с последующей фильтрацией.After separation, the target product is in an eluent solution, which was used in chromatography. The selection of the target dendron is also carried out by distillation of the solvent on a rotary evaporator. To achieve greater purity of the product, it is additionally possible to carry out reprecipitation, which is carried out by adding small portions to the solution of the dendron of the precipitating agent — a limiting alkane, preferably hexane, followed by filtration.
В результате осуществления заявляемого способа получают многофункциональные кремнийорганические металлсодержащие дендроны общей формулы T8Vi4(CH(Cl)CH2SAcAcMn(AcAcSCH2CH(Cl)Si(OR)3)(n-1))4, в которой T8Vi4 - фрагмент октавинилсилсесквиоксана с оставшимися четырьмя свободными винильными группами, M - ион металла, n - валентность металла, равная 2, 3, R - любой органический радикал, химически инертный к компонентам системы при проведении синтеза, АсАс - ацетилацетонатное кольцо .As a result of the implementation of the proposed method receive multifunctional organosilicon metal-containing dendrons of the General formula T 8 Vi 4 (CH (Cl) CH 2 SAcAcM n (AcAcSCH 2 CH (Cl) Si (OR) 3 ) (n-1) ) 4 , in which T 8 Vi 4 is a fragment of octavinylsilsesesquioxane with the remaining four free vinyl groups, M is a metal ion, n is a metal valency of 2, 3, R is any organic radical chemically inert to the system components during synthesis, AcAc is an acetylacetonate ring .
Таким образом, техническим результатом заявляемого изобретения является разработка способа получения ранее неизвестных кремнийорганических металлсодержащих многофункциональных дендронов общей формулы T8Vi4(CH(Cl)CH2SAcAcMn(AcAcSCH2CH(Cl)Si(OR)3)(n-1))4 с 12-и 24-функциональными группами, обеспечивающего получение целевых продуктов практически со 100%-ным выходом.Thus, the technical result of the claimed invention is the development of a method for producing previously unknown organosilicon metal-containing multifunctional dendrons of the general formula T 8 Vi 4 (CH (Cl) CH 2 SAcAcM n (AcAcSCH 2 CH (Cl) Si (OR) 3 ) (n-1) ) 4 with 12- and 24-functional groups, providing the target products with almost 100% yield.
Сведений об известности новых кремнийорганических металлсодержащих многофункциональных дендронов указанного выше состава из уровня техники не выявлено.Information on the fame of the new organosilicon metal-containing multifunctional dendrons of the above composition from the prior art is not revealed.
Дополнительными преимуществами разработанного способа являются простота проведения синтеза при достижении количественного прохождения реакций присоединения на обеих стадиях, простота выделения и разделения получаемых продуктов, а также использование менее опасных органических растворителей. Обе стадии способа осуществляют в одном технологическом объеме, при осуществлении способа перемешивание ведут только с целью гомогенизации реакционной системы, что позволяет снизить затраты на осуществление способа.Additional advantages of the developed method are the simplicity of the synthesis when quantifying the addition reactions at both stages, the ease of isolation and separation of the resulting products, and the use of less hazardous organic solvents. Both stages of the method are carried out in one technological volume; during the implementation of the method, mixing is carried out only for the purpose of homogenizing the reaction system, which allows to reduce the cost of the method.
Для реализации способа используется выпускаемое промышленностью химическое оборудование.To implement the method, chemical equipment manufactured by industry is used.
Полученные согласно заявляемому способу кремнийорганические металлсодержащие 12- и 24-функциональные дендроны были исследованы следующими физико-химическими методами.Obtained according to the claimed method, organosilicon metal-containing 12- and 24-functional dendrons were investigated by the following physicochemical methods.
ИК-спектры, в области 4000-400 см-1, записаны на приборе Spectrum 1000 ВХ-11 (Perkin-Elmer) в бромиде калия, хлороформе и тонком слое.IR spectra in the region of 4000-400 cm -1 were recorded on a Spectrum 1000 BX-11 instrument (Perkin-Elmer) in potassium bromide, chloroform and a thin layer.
Спектры ЯМР были записаны на спектрометре Bruker Avance AV-300 с частотой протонного резонанса 300 МГц. Использовались методики кросс-поляризации, подавления диполь-дипольных взаимодействий и вращения под магическим углом (ВМУ). Длительность 90° импульса для протонов составляла 4 мкс, время переноса поляризации - 500-3000 мс, скорость вращения - 3, 5, 7 кГц, диаметр образца - 4 мм, время между импульсами - 2-5 с, количество накоплений 500-2000. В качестве стандарта по ядрам углерода и кремния использовался тетраметилсилан, установка нуля химического сдвига (ХС) производилась в отдельном эксперименте. Ошибка определения ХС не превышала 1-2 м.д. в зависимости от разрешенности пика. Спектры записывались при температуре 300 K.NMR spectra were recorded on a Bruker Avance AV-300 spectrometer with a proton resonance frequency of 300 MHz. The methods used were cross-polarization, suppression of dipole-dipole interactions, and rotation at a magic angle (VMU). The duration of the 90 ° pulse for protons was 4 μs, the polarization transfer time was 500–3000 ms, the rotation speed was 3, 5, 7 kHz, the diameter of the sample was 4 mm, the time between pulses was 2–5 s, and the number of accumulations was 500–2000. Tetramethylsilane was used as the standard for carbon and silicon nuclei, and the chemical shift zero (CS) was set in a separate experiment. The error in the determination of cholesterol did not exceed 1-2 ppm. depending on the resolution of the peak. Spectra were recorded at a temperature of 300 K.
Возможность осуществления изобретения подтверждается следующими примерами. Примеры 1 и 2 относятся к получению исходных октавинилсилсесквиоксана и сульфенилхлоридов ацетилацетонатов Сr(III), Al (III) и Be (II).The possibility of carrying out the invention is confirmed by the following examples. Examples 1 and 2 relate to the preparation of the starting octavinylsilsesquioxane and sulfonyl chlorides of acetylacetonates Cr (III), Al (III) and Be (II).
Пример 1.Example 1
Получение исходного октавинилсилсесквиоксана.Obtaining the original octavinylsilsesquioxane.
Синтез осуществляли по методике, описанной в работе (Konig, H.J.Silsesquioxane mit oligomeren Kafigstrukturen: Diss…: abgabetermin 29.05.2002: priifungstermin 05.07.2002 / H.J.Konig. - Lugde, 2002, - 114 p.).The synthesis was carried out according to the procedure described in (Konig, H.J.Silsesquioxane mit oligomeren Kafigstrukturen: Diss ...: abgabetermin 05/29/2002: priifungstermin 07/05/2002 / H.J. Konig. - Lugde, 2002, 114 p.).
В литровую одногорлую круглодонную колбу помещали 650 мл 95% этилового спирта (EtOH) (ρ=0,8042 г/мл, n(EtOH)=9,6 моль, n(H2O)=1,5 моль) и при перемешивании по каплям прибавляли 0,5 моль винилтрихлорсилана. Образовавшийся гомогенный раствор оставляли перемешиваться на трое суток. Выпадал белый кристаллический осадок, который отфильтровывался, промывался абсолютным этиловым спиртом и сушился в эксикаторе под вакуумом. Выход 4,6 г октавинилсилсесквиоксана, η=11,64%. Чистота продукта подтверждалась ИК-, 29Si-ЯМР и 13C-ЯМР спектрами, данными элементного и рентгенофазового анализа.650 ml of 95% ethanol (EtOH) (ρ = 0.8042 g / ml, n (EtOH) = 9.6 mol, n (H 2 O) = 1.5 mol) were placed in a one-necked round-bottom flask with stirring 0.5 mol of vinyl trichlorosilane was added dropwise. The resulting homogeneous solution was left to mix for three days. A white crystalline precipitate precipitated, which was filtered off, washed with absolute ethyl alcohol and dried in a desiccator under vacuum. Yield 4.6 g of octavinylsilsesquioxane, η = 11.64%. The purity of the product was confirmed by IR, 29 Si-NMR and 13 C-NMR spectra, data of elemental and x-ray phase analysis.
В ИК-спектре наблюдаются хорошо разрешенные полосы поглощения ν(C=C) 1604 см-1, δ(C-H) 1410 см-1, 1277 см-1, ν(Si-O) 1111 см-1, ν(Si-C) 780 см-1, δ(O-Si-O) 584 см-1, ν(Si-O) 465 см-1, ν(C-H) 3067 см-1, 2962 см-1, которые соответствуют литературным данным (Воронков М.Г. Октавинилсилсесквиоксан / М.Г. Воронков, Мартынова Т.Н. // ЖОХ, - 1979. - Т.49. - P.1522-1525).In the IR spectrum, well-resolved absorption bands are observed ν (C = C) 1604 cm -1 , δ (CH) 1410 cm -1 , 1277 cm -1 , ν (Si-O) 1111 cm -1 , ν (Si-C ) 780 cm -1 , δ (O-Si-O) 584 cm -1 , ν (Si-O) 465 cm -1 , ν (CH) 3067 cm -1 , 2962 cm -1 , which correspond to the literature data (Voronkov M.G. Octavinylsilsesquioxane / M.G. Voronkov, Martynova T.N. // Zhokh, - 1979.- T. 49. - P.1522-1525).
Спектры 29Si-ЯМР и 13C-ЯМР хорошо согласуются с литературными данными в указанной в начале данного примера работе автора Konig, H.J. В спектре твердотельного 29Si-ЯМР октавинилсилсесквиоксана присутствуют два сигнала в области -80,04 и -80,48 м.д., с соотношением интенсивностей сигналов 1:3. В спектре твердотельного 13C-NMR циклооктавинилсилсесквиоксана присутствуют два сигнала в области 129,67 (CH) и 138,92 м.д. (CH2).The 29 Si-NMR and 13 C-NMR spectra are in good agreement with the literature data in the work of Konig, HJ, indicated at the beginning of this example. Two signals in the range of -80.04 and -80.48 m are present in the spectrum of solid-state 29 Si-NMR of octavinylsilsesquioxoxane. d., with a ratio of signal intensities 1: 3. The spectrum of solid-state 13 C-NMR cyclooctavinylsilsesquioxane contains two signals in the region of 129.67 (CH) and 138.92 ppm. (CH 2 ).
Пример 2.Example 2
Получение исходных сульфенилхлоридов ацетилацетонатов Cr (III), Al (III) и Be (II). Синтез осуществляли по методике, описанной в работе (Kluiber R. Inner complexes. IV. Chelate Sulfenil Clorides and Tiocianates / R.Kluiber // J. Am. Cem. Soc. - 1961. - Vol.83., N 14. - P.3030-3033).Preparation of the starting sulfenyl chlorides of acetylacetonates Cr (III), Al (III) and Be (II). The synthesis was carried out according to the method described in (Kluiber R. Inner complexes. IV. Chelate Sulfenil Clorides and Tiocianates / R. Kluiber // J. Am. Cem. Soc. - 1961. - Vol. 83., N 14. - P .3030-3033).
Синтез Cr(AcAcSCl)3.Synthesis of Cr (AcAcSCl) 3 .
К 2 г тонкорастертого Cr(АсАс)3, суспендированного в 10 мл сухого гексана, при перемешивании на магнитной мешалке добавляли по каплям 2 мл двухлористой серы. Образовавшийся коричневый осадок отфильтровывали, промывали сухим гексаном от двухлористой серы и высушивали. Получено 2,81 г, η=90%.To 2 g of finely ground Cr (AcAc) 3 suspended in 10 ml of dry hexane, 2 ml of sulfur dichloride was added dropwise with stirring on a magnetic stirrer. The resulting brown precipitate was filtered off, washed with dry hexane from sulfur dichloride and dried. Received 2.81 g, η = 90%.
Синтез Be(AcAcSCl)2.Synthesis of Be (AcAcSCl) 2 .
К 2 г тонкорастертого Be(АсАс)2, суспендированного в 15 мл сухого гексана, при перемешивании на магнитной мешалке добавляли по каплям 2 мл двухлористой серы. Образовавшийся ярко-желтый раствор оставляли на одни сутки при температуре -20°C. Затем отфильтровывали выпавшие желтые кристаллы, промывали холодным сухим гексаном от двухлористой серы и высушивали. Получено 3,28 г, η=64%.To 2 g of finely ground Be (AcAc) 2 suspended in 15 ml of dry hexane, 2 ml of sulfur dichloride was added dropwise with stirring on a magnetic stirrer. The resulting bright yellow solution was left for one day at a temperature of -20 ° C. Then the precipitated yellow crystals were filtered off, washed with cold dry hexane from sulfur dioxide and dried. Obtained 3.28 g, η = 64%.
Синтез Al(AcAcSCl)3.Synthesis of Al (AcAcSCl) 3 .
К 2 г тонкорастертого Al(АсАс)3, суспендированного в 10 мл сухого гексана, при перемешивании на магнитной мешалке добавляли по каплям 2 мл двухлористой серы. Образовавшийся желтый кристаллический осадок отфильтровывали, промывали сухим гексаном от двухлористой серы и высушивали. Получено 2,66 г, η=82,4%.To 2 g of finely ground Al (AcAc) 3 suspended in 10 ml of dry hexane, 2 ml of sulfur dichloride was added dropwise with stirring on a magnetic stirrer. The resulting yellow crystalline precipitate was filtered off, washed with dry hexane from sulfur dioxide and dried. Received 2.66 g, η = 82.4%.
Пример 3.Example 3
Синтез 24-функционального кремнийорганического дендрона T8Vi4(CH(Cl)CH2SAcAcCr(AcAcSCH2CH(Cl)Si(OEt)3)2)4 в избытке сульфенилхлорида ацетилацетоната хрома (III).Synthesis of a 24-functional organosilicon dendron T 8 Vi 4 (CH (Cl) CH 2 SAcAcCr (AcAcSCH 2 CH (Cl) Si (OEt) 3 ) 2 ) 4 in an excess of chromium (III) acetylacetonate sulfenyl chloride.
Смесь 0,84 г (1,53 ммоль, n(Cr(AcAcSCl)3):n(T8Vi8)=10:1) Cr(AcAcSCl)3 и 0,0910 г (144 мкмоль) октавинилсилсесквиоксана растворяли в 6,1 мл осушенного хлороформа (объем растворителя рассчитывался, исходя из необходимой концентрации винильных групп, в данном примере 0,19 ммоль/мл). Через 30 минут к раствору добавляли 0,97 мл (0,872 г, 4,6 ммоль) ViSi(OEt)3, после чего раствор оставляли стоять в течение 6 часов. Затем хлороформ и избыточную часть ViSi(OEt)3 удаляли на роторном испарителе (температура бани 40°C, P=10-15 мм рт.ст.). Полученную стеклообразную смесь продуктов растворяли в осушенном толуоле (в данном примере толуол использовался в качестве элюента для гельхроматографии). Необходимая аликвота полученного раствора вводилась в гельхроматографическую колонку. Выход целевого продукта составил 0,6264 г (100%). Молекулярная масса полученного дендрона составляет 4346 г/моль.A mixture of 0.84 g (1.53 mmol, n (Cr (AcAcSCl) 3 ): n (T 8 Vi 8 ) = 10: 1) Cr (AcAcSCl) 3 and 0.0910 g (144 μmol) octavinylsilsesquioxoxane was dissolved in 6 , 1 ml of dried chloroform (the solvent volume was calculated based on the required concentration of vinyl groups, in this example 0.19 mmol / ml). After 30 minutes, 0.97 ml (0.872 g, 4.6 mmol) of ViSi (OEt) 3 was added to the solution, after which the solution was left to stand for 6 hours. Then, chloroform and the excess part of ViSi (OEt) 3 were removed on a rotary evaporator (bath temperature 40 ° C, P = 10-15 mm Hg). The resulting glassy mixture of products was dissolved in dried toluene (in this example, toluene was used as eluent for gel chromatography). The necessary aliquot of the resulting solution was introduced into the gel chromatography column. The yield of the target product was 0.6264 g (100%). The molecular weight of the obtained dendron is 4346 g / mol.
В ИК-спектре полученного дендрона присутствуют полосы поглощения как замещенного хелатного кольца 1552 см-1, так и связи Si-O в октасилсесквиоксановом фрагменте 1104 см-1. Также присутствует группа полос поглощения C-H связей триэтоксисилильной группы - Si(OCH2CH3)3, 2976 см-1.In the IR spectrum of the obtained dendron there are absorption bands of both the substituted chelate ring 1552 cm -1 and the Si-O bond in the 1104 cm -1 octasilsesquioxane fragment. There is also a group of absorption bands of CH bonds of the triethoxysilyl group — Si (OCH 2 CH 3 ) 3 , 2976 cm −1 .
Пример 4.Example 4
Синтез 24-функционального кремнийорганического дендрона T8Vi4(CH(Cl)CH2SAcAcAl(AcAcSCH2CH(Cl)Si(OEt)3)2)4 в избытке сульфенилхлорида ацетилацетоната алюминия (III).Synthesis of a 24-functional organosilicon dendron T 8 Vi 4 (CH (Cl) CH 2 SAcAcAl (AcAcSCH 2 CH (Cl) Si (OEt) 3 ) 2 ) 4 in an excess of aluminum (III) sulfenyl chloride.
Смесь 0,90 г (1,72 ммоль, n(Al(AcAcSCl)3):n(T8Vi8)=10:1) Al(AcAcSCl)3 и 0,1019 г (161,2 мкмоль) октавинилсилсесквиоксана растворяли в 6,8 мл осушенного хлороформа (объем растворителя рассчитывался, исходя из необходимой концентрации винильных групп, в данном примере 0,19 ммоль/мл). Через 30 минут к раствору добавляли 1,09 мл (0,98 г, 5,16 ммоль) ViSi(OEt)3, после чего раствор оставляли стоять в течение 5 часов. Затем хлороформ и избыточную часть ViSi(OEt)3 удаляли на роторном испарителе (температура бани 40°C, P=10-15 мм рт.ст.). Полученную стеклообразную смесь продуктов растворяли в осушенном толуоле (в данном примере толуол использовался в качестве элюента для гельхроматографии). Необходимая аликвота полученного раствора вводилась в гельхроматографическую колонку. Выход целевого продукта составил 0,6816 г (99,56%). Молекулярная масса полученного дендрона составляет 4246 г/моль.A mixture of 0.90 g (1.72 mmol, n (Al (AcAcSCl) 3 ): n (T 8 Vi 8 ) = 10: 1) Al (AcAcSCl) 3 and 0.1019 g (161.2 mmol) octavinylsilsesquioxoxane was dissolved in 6.8 ml of dried chloroform (the solvent volume was calculated based on the required concentration of vinyl groups, in this example 0.19 mmol / ml). After 30 minutes, 1.09 ml (0.98 g, 5.16 mmol) of ViSi (OEt) 3 was added to the solution, after which the solution was left to stand for 5 hours. Then, chloroform and the excess part of ViSi (OEt) 3 were removed on a rotary evaporator (bath temperature 40 ° C, P = 10-15 mm Hg). The resulting glassy mixture of products was dissolved in dried toluene (in this example, toluene was used as eluent for gel chromatography). The necessary aliquot of the resulting solution was introduced into the gel chromatography column. The yield of the target product was 0.6816 g (99.56%). The molecular weight of the obtained dendron is 4246 g / mol.
В ИК-спектре присутствуют полосы поглощения как замещенного хелатного кольца 1570 см-1, так и связи Si-O в октасилсесквиоксановом фрагменте 1104 см-1. Также присутствует группа полос поглощения C-H связей триэтоксисилильной группы -Si(OCH2CH3)3, 2927 см-1.The IR spectrum contains absorption bands of both a substituted chelate ring of 1570 cm -1 and Si-O bonds in the 1104 cm -1 octasilsesquioxane fragment. There is also a group of absorption bands of CH bonds of the triethoxysilyl group-Si (OCH 2 CH 3 ) 3 , 2927 cm -1 .
В 29Si-ЯМР спектре полученного дендрона имеется сигнал в области - 57,68 мд, относящийся к атомам кремния во фрагменте - Si(OEt)3, а также два сигнала - 73,86 мд, - 78,21 мд, относящиеся к атомам кремния в октасилсесквиоксановом фрагменте. Сигнал - 78,21 мд относится к атомам кремния при незатронутой винильной группе, а в области - 73,86 мд к атомам кремния во фрагменте SCH2CH(Cl)SiO1,5.In the 29 Si-NMR spectrum of the obtained dendron there is a signal in the region of 57.68 ppm related to silicon atoms in the fragment - Si (OEt) 3 , as well as two signals - 73.86 ppm, 78.21 ppm related to atoms silicon in the octasilsesquioxane fragment. The signal - 78.21 ppm refers to silicon atoms with an unaffected vinyl group, and in the region - 73.86 ppm to silicon atoms in the SCH 2 CH (Cl) SiO 1.5 fragment.
В 13C-ЯМР спектре присутствует сигнал 138,38 мд, относящийся к СН2 атомам углерода, и 129,94 мд, относящийся к СН атомам углерода в оставшихся винильных группах при атомах кремния. Присутствуют сигналы атомов углерода хелатных колец: 197,44 мд (-С=O), 104,06 мд (C-S), 28,13 мд (-СН3). Также присутствуют сигналы атомов углерода, относящиеся к фрагменту - CH2CH(Cl)Si(OCH2CH3)3: 19,13 мд (ОСН2 СН3), 60,19 мд (ОСН2СН3), 39,94 мд (-SCH2CH(Cl)-), 44,44 мд (-SCH2 CH(Cl)-).In the 13 C-NMR spectrum, there is a signal of 138.38 ppm related to CH 2 carbon atoms and 129.94 ppm related to CH carbon atoms in the remaining vinyl groups at silicon atoms. Signals of carbon atoms of chelate rings are present: 197.44 ppm (-C = O), 104.06 ppm (CS), 28.13 ppm (-CH 3 ). There are also signals of carbon atoms related to the fragment - CH 2 CH (Cl) Si (OCH 2 CH 3 ) 3 : 19.13 ppm (OCH 2 C H 3 ), 60.19 ppm (O C H 2 CH 3 ), 39.94 ppm (-S C H 2 CH (Cl) -), 44.44 ppm (-SCH 2 C H (Cl) -).
Пример 5.Example 5
Синтез 12-функционального кремнийорганического дендрона T8Vi4(CH(Cl)CH2SAcAcBe(AcAcSCH2CH(Cl)Si(OEt)3))4 в избытке сульфенилхлорида ацетилацетоната бериллия (II).Synthesis of 12-functional organosilicon dendron T 8 Vi 4 (CH (Cl) CH 2 SAcAcBe (AcAcSCH 2 CH (Cl) Si (OEt) 3 )) 4 in an excess of beryllium (II) acetylacetonate sulfenyl chloride.
Смесь 0,67 г (1,96 ммоль, n(Be(AcAcSCl)2):n(T8Vi8)=10:1) Be(AcAcSCl)2 и 0,1161 г (183,8 мкмоль) октавинилсилсесквиоксана растворяли в 7,7 мл осушенного хлороформа (объем растворителя рассчитывался, исходя из необходимой концентрации винильных групп, в данном примере 0,19 ммоль/мл). Через 30 минут к раствору добавляли 0,83 мл (0,745 г, 3,92 ммоль) ViSi(OEt)3, после чего раствор оставляли стоять в течение 6 часов. Затем хлороформ и избыточную часть ViSi(OEt)3 удаляли на роторном испарителе (температура бани 40°C, P=10-15 мм рт.ст.). Полученную стеклообразную смесь продуктов растворяли в осушенном толуоле (в данном примере толуол использовался в качестве элюента для гельхроматографии). Необходимая аликвота полученного раствора вводилась в гельхроматографическую колонку. Выход целевого продукта составил 0,5042 г (99,73%). Молекулярная масса полученного дендрона составляет 2752 г/моль.A mixture of 0.67 g (1.96 mmol, n (Be (AcAcSCl) 2 ): n (T 8 Vi 8 ) = 10: 1) Be (AcAcSCl) 2 and 0.1161 g (183.8 μmol) octavinylsilsesquioxoxane was dissolved in 7.7 ml of dried chloroform (the solvent volume was calculated based on the required concentration of vinyl groups, in this example 0.19 mmol / ml). After 30 minutes, 0.83 ml (0.745 g, 3.92 mmol) of ViSi (OEt) 3 was added to the solution, after which the solution was left to stand for 6 hours. Then, chloroform and the excess part of ViSi (OEt) 3 were removed on a rotary evaporator (bath temperature 40 ° C, P = 10-15 mm Hg). The resulting glassy mixture of products was dissolved in dried toluene (in this example, toluene was used as eluent for gel chromatography). The necessary aliquot of the resulting solution was introduced into the gel chromatography column. The yield of the target product was 0.5042 g (99.73%). The molecular weight of the obtained dendron is 2752 g / mol.
В ИК-спектре присутствуют полосы поглощения как замещенного хелатного кольца 1560 см-1, так и связи Si-O в октасилсесквиоксановом фрагменте 1104 см-1. Также присутствует группа полос поглощения C-H связей триэтоксисилильной группы -Si(OCH2CH3)3, 2894 см-1.The IR spectrum contains absorption bands of both a substituted chelate ring of 1560 cm -1 and Si-O bonds in the 1104 cm -1 octasilsesquioxane fragment. There is also a group of absorption bands of CH bonds of the triethoxysilyl group-Si (OCH 2 CH 3 ) 3 , 2894 cm -1 .
В 29Si-ЯМР спектре полученного дендрона имеется сигнал в области - 57,92 мд, относящийся к атомам кремния во фрагменте -Si(OEt)3, а также два сигнала -74,33 мд, -78,45 мд, относящиеся к атомам кремния в октасилсесквиоксановом фрагменте. Сигнал -78,45 мд относится к атомам кремния при незатронутой винильной группе, а в области -74,33 мд к атомам кремния во фрагменте SCH2CH(Cl)SiO1,5.In the 29 Si-NMR spectrum of the obtained dendron, there is a signal in the region of 57.92 ppm related to silicon atoms in the -Si (OEt) 3 fragment, as well as two signals -74.33 ppm, -78.45 ppm related to atoms silicon in the octasilsesquioxane fragment. The -78.45 ppm signal refers to silicon atoms with an unaffected vinyl group, and in the -74.33 ppm region to silicon atoms in the SCH 2 CH (Cl) SiO 1.5 fragment.
В 13С-ЯМР спектре присутствует сигнал 139,92 мд, относящийся к СН2 атомам углерода, и 129,11 мд, относящийся к СН атомам углерода в оставшихся винильных группах при атомах кремния. Присутствуют сигналы атомов углерода хелатных колец: 198,18 мд (-C=O), 105,58 мд (C-S), 27,26 мд (-СН3). Также присутствуют сигналы атомов углерода, относящиеся к фрагменту -CH2CH(Cl)Si(OCH2CH3)3: 19,04 мд (ОСН2 СН3), 60,15 мд (ОСН2СН3), 39,38 мд (-SCH2CH(C1)-), 46,30 мд (-SCH2 CH(C1)-).In the 13 C-NMR spectrum, a signal of 139.92 ppm related to CH 2 carbon atoms and 129.11 ppm related to CH carbon atoms in the remaining vinyl groups at silicon atoms is present. Signals of carbon atoms of chelate rings are present: 198.18 ppm (-C = O), 105.58 ppm (CS), 27.26 ppm (-CH 3 ). There are also signals of carbon atoms related to the —CH 2 CH (Cl) Si (OCH 2 CH3) 3 fragment: 19.04 ppm (OCH 2 C H 3 ), 60.15 ppm (O C H 2 CH 3 ), 39 , 38 ppm (-S C H 2 CH (C1) -), 46.30 ppm (-SCH 2 C H (C1) -).
Пример 6.Example 6
Синтез 24-функционального кремнийорганического дендрона T8Vi4(CH(Cl)CH2SAcAcCr(AcAcSCH2CH(Cl)Si(OEt)3)2)4.Synthesis of a 24-functional organosilicon dendron T 8 Vi 4 (CH (Cl) CH 2 SAcAcCr (AcAcSCH 2 CH (Cl) Si (OEt) 3 ) 2 ) 4 .
Смесь 3,475 г (6,33 ммоль, n(Cr(AcAcSCl)3):n(T8Vi8)=4:l) Cr(AcAcSCl)3 и 1,0000 г (1,58 ммоль) октавинилсилсесквиоксана растворяли в 66,6 мл осушенного хлороформа (объем растворителя рассчитывался, исходя из необходимой концентрации винильных групп, в данном примере 0,19 ммоль/мл). Через 30 минут к раствору добавляли 2,66 мл (2,405 г, 12,7 ммоль) ViSi(OEt)3, после чего раствор оставляли стоять в течение 4 часов. Затем хлороформ и избыточную часть ViSi(OEt)3 удаляли на роторном испарителе (температура бани 40°C, P=10-15 мм рт.ст.). После переосаждения гексаном из раствора хлороформа выход целевого продукта составил 6,8601 г (99,73%).A mixture of 3.475 g (6.33 mmol, n (Cr (AcAcSCl) 3 ): n (T 8 Vi 8 ) = 4: l) Cr (AcAcSCl) 3 and 1.0000 g (1.58 mmol) octavinylsilsesquioxoxane was dissolved in 66 , 6 ml of dried chloroform (the volume of solvent was calculated based on the required concentration of vinyl groups, in this example 0.19 mmol / ml). After 30 minutes, 2.66 ml (2.405 g, 12.7 mmol) of ViSi (OEt) 3 was added to the solution, after which the solution was left to stand for 4 hours. Then, chloroform and the excess part of ViSi (OEt) 3 were removed on a rotary evaporator (bath temperature 40 ° C, P = 10-15 mm Hg). After reprecipitation with hexane from a solution of chloroform, the yield of the target product was 6.8601 g (99.73%).
Данные ИК-спектроскопии аналогичны представленным в примере 3.The data of IR spectroscopy are similar to those presented in example 3.
Пример 7.Example 7
Синтез 24-функционального кремнийорганического дендрона T8Vi4(CH(Cl)CH2SAcAcAl(AcAcSCH2CH(Cl)Si(OEt)3)2)4.Synthesis of a 24-functional organosilicon dendron T 8 Vi 4 (CH (Cl) CH 2 SAcAcAl (AcAcSCH 2 CH (Cl) Si (OEt) 3 ) 2 ) 4 .
Смесь 3,313 г (6,33 ммоль, n(Al(AcAcSCl)3):n(T8Vi8)=4:l) Al(AcAcSCl)3 и 1,0000 г (1,58 ммоль) октавинилсилсесквиоксана растворяли в 66,6 мл осушенного хлороформа (объем растворителя рассчитывали, исходя из необходимой концентрации винильных групп, в данном примере 0,19 ммоль/мл). Через 30 минут к раствору добавляли 2,66 мл (2,405 г, 12,7 ммоль) ViSi(OEt)3, после чего раствор оставляли стоять в течение 5 часов. Затем хлороформ и избыточную часть ViSi(OEt)3 удаляли на роторном испарителе (температура бани 40°C, P=10-15 мм рт.ст.). После переосаждения гексаном из раствора хлороформа выход целевого продукта составил 6,6958 г (99,66%).A mixture of 3.313 g (6.33 mmol, n (Al (AcAcSCl) 3 ): n (T 8 Vi 8 ) = 4: l) Al (AcAcSCl) 3 and 1.0000 g (1.58 mmol) octavinylsilsesquioxoxane was dissolved in 66 6 ml of dried chloroform (the volume of solvent was calculated based on the required concentration of vinyl groups, in this example 0.19 mmol / ml). After 30 minutes, 2.66 ml (2.405 g, 12.7 mmol) of ViSi (OEt) 3 was added to the solution, after which the solution was left to stand for 5 hours. Then, chloroform and the excess part of ViSi (OEt) 3 were removed on a rotary evaporator (bath temperature 40 ° C, P = 10-15 mm Hg). After reprecipitation with hexane from a solution of chloroform, the yield of the target product was 6.6958 g (99.66%).
Данные ИК-, 29Si-ЯМР- и 13C-ЯМР-спектроскопий аналогичны представленным в примере 4.The data of IR, 29 Si-NMR and 13 C-NMR spectroscopy are similar to those presented in example 4.
Пример 8.Example 8
Синтез 24-функционального кремнийорганического дендрона T8Vi4(CH(Cl)CH2SAcAcAl(AcAcSCH2CH(Cl)Si(OEt)3)2)4.Synthesis of a 24-functional organosilicon dendron T 8 Vi 4 (CH (Cl) CH 2 SAcAcAl (AcAcSCH 2 CH (Cl) Si (OEt) 3 ) 2 ) 4 .
Смесь 2,152 г (6,33 ммоль, n(Be(AcAcSCl)2):n(T8Vi8)=4:l) Be(AcAcSCl)2 и 1,0000 г (1,58 ммоль) октавинилсилсесквиоксана растворялась в 66,6 мл осушенного хлороформа (объем растворителя рассчитывался, исходя из необходимой концентрации винильных групп, в данном примере 0,19 ммоль/мл). Через 30 минут к раствору добавляли 1,33 мл (1,203 г, 6,33 ммоль) ViSi(OEt)3, после чего раствор оставляли стоять в течение 6 часов. Затем хлороформ и избыточную часть ViSi(OEt)3 удаляли на роторном испарителе (температура бани 40°C, P=10-15 мм рт.ст.). После переосаждения гексаном из раствора хлороформа выход целевого продукта составил 4,3489 г (99,87%).A mixture of 2.152 g (6.33 mmol, n (Be (AcAcSCl) 2 ): n (T 8 Vi 8 ) = 4: l) Be (AcAcSCl) 2 and 1.0000 g (1.58 mmol) octavinylsilsesquioxoxane was dissolved in 66 , 6 ml of dried chloroform (the volume of solvent was calculated based on the required concentration of vinyl groups, in this example 0.19 mmol / ml). After 30 minutes, 1.33 ml (1.203 g, 6.33 mmol) of ViSi (OEt) 3 was added to the solution, after which the solution was left to stand for 6 hours. Then, chloroform and the excess part of ViSi (OEt) 3 were removed on a rotary evaporator (bath temperature 40 ° C, P = 10-15 mm Hg). After reprecipitation with hexane from a solution of chloroform, the yield of the target product was 4.3489 g (99.87%).
Данные ИК-, 29Si-ЯМР- и 13C-ЯМР-спектроскопий аналогичны представленным в примере 5.The data of IR, 29 Si-NMR and 13 C-NMR spectroscopy are similar to those presented in example 5.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009134004/04A RU2424244C2 (en) | 2009-09-10 | 2009-09-10 | Method of producing organosilicon dendrons |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009134004/04A RU2424244C2 (en) | 2009-09-10 | 2009-09-10 | Method of producing organosilicon dendrons |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009134004A RU2009134004A (en) | 2011-03-20 |
RU2424244C2 true RU2424244C2 (en) | 2011-07-20 |
Family
ID=44053392
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009134004/04A RU2424244C2 (en) | 2009-09-10 | 2009-09-10 | Method of producing organosilicon dendrons |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2424244C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116462974B (en) * | 2023-04-29 | 2023-09-29 | 先锋导电材料工业(苏州)有限公司 | Heat-conducting silica gel sheet and preparation method thereof |
-
2009
- 2009-09-10 RU RU2009134004/04A patent/RU2424244C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Шапкин Н.П. и др. Синтез алкоксисилилпроизводных β-дикетонатов металлов и изучение процесса гидролитической поликонденсации этих комплексов. Химия и химическая технология, 2003, т.46, вып.2, с.143-147. K.Wada, T.Mitsudo. Preparation of novel materials for catalysts utilizing metal-containing silsesquioxanes. - Catalysis Surveys from Asia, * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009134004A (en) | 2011-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1650214B1 (en) | Silicon compound | |
WO2007090676A1 (en) | Subtituted organopolysiloxanes and use thereof | |
TWI782028B (en) | Novel halogermanides and methods for the preparation thereof | |
CN114929784B (en) | Functionalized Q-T-siloxane-based polymer materials with low siloxane ring content and methods of making | |
EP3259278B1 (en) | Processes for preparing functionalized f-poss monomers | |
JP4655790B2 (en) | Silicon compounds | |
Guillory et al. | Glycidyl alkoxysilane reactivities towards simple nucleophiles in organic media for improved molecular structure definition in hybrid materials | |
Sugiyama et al. | Synthesis of polycyclic and cage siloxanes by hydrolysis and intramolecular condensation of alkoxysilylated cyclosiloxanes | |
US20100210808A1 (en) | Method for preparing polysilazane solution with reducing ammonia substitution of si-h bond | |
JP6434388B2 (en) | Monofunctional branched organosiloxane compound and method for producing the same | |
RU2424244C2 (en) | Method of producing organosilicon dendrons | |
Kholodkov et al. | Stereoregular cyclic p-tolyl-siloxanes with alkyl, O-and N-containing groups as promising reagents for the synthesis of functionalized organosiloxanes | |
JP2007015977A (en) | Silicon compound | |
JP5996091B2 (en) | Process for the production of (meth) acrylamide functional silanes by reaction of aminoalkylalkoxysilanes with acrylic anhydride | |
Besson et al. | Self-assembly of layered organosilicas based on weak intermolecular interactions | |
TWI433871B (en) | Process for assembly of poss monomers | |
US9255112B1 (en) | (Dimethylvinylgermoxy)heptasubstituted silsesquioxanes and the method of their synthesis | |
Liu et al. | Tricyclic 6–8–6 laddersiloxanes derived from all-cis-tetravinylcyclotetrasiloxanolate: Synthesis, characterization and reactivity | |
Carré et al. | Influence of the solvent and of the counteranion on the structure of silyl cations stabilized by a terdentate aryldiamine ligand | |
JPH082911B2 (en) | 1,3-Bis (p-hydroxybenzyl) -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane and method for producing the same | |
RU2679633C1 (en) | Carbosilan-siloxane dendrymers of the first generation | |
KR101097570B1 (en) | Method for Producing Cyclic Organic Silicon Compound | |
PL235670B1 (en) | New trisubstituted trisiloxysilsesquioksanes with the structure of incompletely closed cage and the method for obtaining trisubstituted trisiloxysilsesquioksanes with the structure of incompletely closed cage | |
TWI851483B (en) | High purity liquid composition and uses of the same | |
RU2624442C1 (en) | Method of obtaining oligoborsilazanes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180911 |