DE19603242A1 - Functional carbosilane dendrimers, organic-inorganic carbosilane hybrid materials, in each case a process for their preparation, a process for the preparation of paints from the functional carbosilane dendrimers and their use - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft neue funktionelle Carbosilan-Dendrimere, organisch-anorganische Carbosilan-Hybridmaterialien, jeweils Verfahren zu deren Herstellung, Verfahren zur Herstellung von Lacken aus den funktionellen Carbosilan-Dendrimeren sowie deren Verwendung.The present invention relates to new functional carbosilane dendrimers, organic-inorganic carbosilane hybrid materials, in each case processes for their Manufacture, process for the production of paints from the functional Carbosilane dendrimers and their use.
Als Dendrimere bezeichnet man stark verzweigte Moleküle mit hochgeordneter meist dreidimensionaler Struktur, deren Molmasse im Bereich derer von Oligo- oder Polymeren liegt.Dendrimers are highly branched molecules with a highly ordered structure mostly three-dimensional structure, the molecular weight of which is in the range of that of oligo- or polymers.
Dendrimere haben jedoch den Vorteil, daß sie mit exakt einheitlicher Molmasse gezielt aufgebaut werden können, während die üblichen Polymere stets eine bestimmte Molmassenverteilung zeigen. Zudem sind bestimmte funktionelle Dendrimere, wie z. B. solche mit Vinylendgruppen, mit einer definierten Anzahl solcher reaktiver Gruppen herstellbar.However, dendrimers have the advantage that they have an exactly uniform molecular weight can be built up specifically, while the usual polymers always one show certain molecular weight distribution. In addition, certain are functional Dendrimers such as e.g. B. those with vinyl end groups, with a defined number such reactive groups can be produced.
Die bisher bekannten Carbosilan-Dendrimere werden ausgehend von einem Initia torkern durch alternierende Hydrosilylierung und Grignard-Reaktion aufgebaut (US-A-5,276,110, Adv. Mater. 1993, 5, 466-468, Macromolecules 1993, 26, 963- 968, J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1994, 2575-2576 und Organometallics 1994, 13, 2682-2690). Zum Beispiel wird das Initiatormolekül Tetravinylsilan in THF unter Pt-Katalyse mit HSiCl₂CH₃ zur Reaktion gebracht. Durch Umsetzung mit Vinylmagnesiumhalogenid wird wiederum ein Vinylsilan aufgebaut, welches erneut für eine Hydrosilylierung zur Verfügung steht.The previously known carbosilane dendrimers are based on an initia gate core built up by alternating hydrosilylation and Grignard reaction (US-A-5,276,110, Adv. Mater. 1993, 5, 466-468, Macromolecules 1993, 26, 963- 968, J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1994, 2575-2576 and Organometallics 1994, 13, 2682-2690). For example, the initiator molecule is tetravinylsilane in THF brought under reaction with Pt catalysis with HSiCl₂CH₃. By implementing with Vinyl magnesium halide is in turn a vinyl silane, which is again available for hydrosilylation.
Es war jedoch bisher unmöglich höhermolekulare Carbosilan-Dendrimere mit einer definierten Anzahl an funktionellen Endgruppen Si-OH bereitzustellen.However, it has so far been impossible to use a higher molecular weight carbosilane dendrimer to provide a defined number of functional end groups Si-OH.
Si-OH-funktionelle Carbosilan-Dendrimere ermöglichen jedoch eine Vielzahl von Reaktionen, wie z. B. die Anbindung an Metallverbindungen, gemäß Gleichung 1However, Si-OH-functional carbosilane dendrimers enable a large number of Reactions such as B. the connection to metal connections, according to equation 1
mit M = Metall und X = Alkyl, Alkoxy, Halogeno oder Hydrido
und sind daher von großem Interesse. So ist beispielsweise die Anbindung
katalytisch aktiver Metallverbindungen, z. B. zu deren Immobilisierung oder aber
die Herstellung von organisch-anorganischen Hybridmaterialien, überaus wichtig.
Es ist bereits aus WO 94/06807 bekannt, daß organisch-anorganische Hybrid
materialien hergestellt werden können, indem man Carbosilane mit Trialkoxysilan
gruppen mit Wasser und einem Katalysator oder einer Carbonsäure in einem
geeigneten Lösungsmittel zur Reaktion bringt. Durch Eintauchen geeigneter
Substrate in diese Lösungen (dip coating) sind sehr dünne, transparente Filme
rißfrei erhältlich. Diese Carbosilan-Dendrimere mit Si-O-Alkyl-Endgruppen
unterliegen in Gegenwart von Feuchtigkeit langsam der Hydrolyse. Die Reaktivität
von Metallalkoxiden gegenüber Hydrolyse und Kondensation ist sehr verschieden.
Alkoxide von Titan, Zirkonium oder Aluminium reagieren mit Wasser sehr viel
rascher als die entsprechenden Siliciumalkoxide. Eine Cokondensation der genann
ten Alkoxide ist sehr schwierig, da die reaktiven Species so rasch mit Wasser rea
gieren, daß sie oft nicht in ein homogenes Netzwerk eingebettet werden, sondern
vielmehr Niederschläge aus den entsprechenden Metall(hydroxy)oxiden bilden. Um
dies zu verhindern muß die Konzentration von Wasser in der Reaktionslösung
möglichst klein sein.with M = metal and X = alkyl, alkoxy, halogeno or hydrido
and are therefore of great interest. For example, the connection of catalytically active metal compounds, e.g. B. for their immobilization or the production of organic-inorganic hybrid materials, extremely important. It is already known from WO 94/06807 that organic-inorganic hybrid materials can be produced by reacting carbosilanes with trialkoxysilane groups with water and a catalyst or a carboxylic acid in a suitable solvent. By immersing suitable substrates in these solutions (dip coating), very thin, transparent films can be obtained without cracks. These carbosilane dendrimers with Si-O-alkyl end groups are slowly subject to hydrolysis in the presence of moisture. The reactivity of metal alkoxides towards hydrolysis and condensation is very different. Alkoxides of titanium, zirconium or aluminum react with water much faster than the corresponding silicon alkoxides. A co-condensation of the above-mentioned alkoxides is very difficult, since the reactive species react so quickly with water that they are often not embedded in a homogeneous network, but rather form precipitates from the corresponding metal (hydroxy) oxides. To prevent this, the concentration of water in the reaction solution must be as small as possible.
Es bestand daher ein großer Bedarf an Si-OH-funktionellen Carbosilan-Dendri meren, die mit reaktiven Metallalkoxiden umgesetzt werden können, ohne daß das System zusätzlich Wasser enthalten muß.There was therefore a great need for Si-OH-functional carbosilane dendri mers that can be reacted with reactive metal alkoxides without the System must also contain water.
Besonders für die Anwendung als Lackrohstoff ist darüberhinaus eine ausreichende Lagerstabilität von funktionellen Carbosilan-Dendrimeren wünschenswert.In addition, it is particularly sufficient for use as a paint raw material Storage stability of functional carbosilane dendrimers is desirable.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher die Bereitstellung von hochmole kularen funktionellen Carbosilan-Dendrimeren, die über eine definierte Anzahl an endständigen Si-OH-Gruppen verfügen, somit ohne die Anwesenheit von Wasser mit Metallalkoxiden, wie z. B. Ti(OR)₄, Zr(OR)₄, Al(OR)₃ oder auch Si(OR)₄, zu Carbosilan-Dendrimeren mit O-Metall-Bindungen umgesetzt werden können, die bei der Hydrolyse mit Wasser die zuvor beschriebenen Nachteile der Niederschlagsbildung durch Metall(hydroxy)oxide nicht aufweisen und die homogenen Netzwerke ausbilden. Zudem sollen die Carbosilan-Dendrimere eine unbegrenzte Lagerstabilität aufweisen. Zudem sollten die Verbindungen einfach herstellbar sein.The object of the present invention was therefore to provide high moles kular functional carbosilane dendrimers that have a defined number of have terminal Si-OH groups, thus without the presence of water with metal alkoxides, such as. B. Ti (OR) ₄, Zr (OR) ₄, Al (OR) ₃ or Si (OR) ₄, too Carbosilane dendrimers with O-metal bonds can be implemented in the hydrolysis with water the disadvantages described above Precipitation formation by metal (hydroxy) oxides do not have and form homogeneous networks. In addition, the carbosilane dendrimers should have unlimited storage stability. The connections should also be simple be producible.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß Carbosilan-Dendrimere mit endständigen Si-OH-Resten, die mit Alkyl- und/oder Arylgruppen stabilisiert sind, diese Anforderungen erfüllen.Surprisingly, it has now been found that carbosilane dendrimers with terminal Si-OH residues which are stabilized with alkyl and / or aryl groups, meet these requirements.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher funktionelle Carbosilan-Den drimere der FormelThe present invention therefore relates to functional carbosilane den drimere of the formula
R4-iSi[(CH₂)nSiXaR3-a]i (I)R 4-i Si [(CH₂) n SiX a R 3-a ] i (I)
mit i = 3,4, bevorzugt i = 4, n = 2-6, bevorzugt n = 2 und R = Alkyl und/oder Aryl, wobei n innerhalb des Moleküls gleich oder ungleich sein kann und wobei die weiteren Reste die folgende Bedeutung haben:with i = 3.4, preferably i = 4, n = 2-6, preferably n = 2 and R = alkyl and / or Aryl, where n can be the same or different within the molecule and where the other residues have the following meaning:
- a) X=OH mit a = 1a) X = OH with a = 1
oderor
- b) X = [(CH₂)nSi(OH)R₂] mit a = 1 bis 3, bevorzugt a = 3b) X = [(CH₂) n Si (OH) R₂] with a = 1 to 3, preferably a = 3
oderor
- c) X = [(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSi(OH)R₂]a] mit a = 1-3, bevorzugt a = 3c) X = [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n Si (OH) R₂] a ] with a = 1-3, preferably a = 3
oderor
- d) X = [(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSi(OH)R₂]a]a] mit a = 1-3, bevorzugt a = 3.d) X = [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n Si (OH) R₂] a ] a ] with a = 1-3, preferably a = 3.
Die Alkylreste R im Sinne der Erfindung sind vorzugsweise lineare oder ver zweigte, gegebenenfalls substituierte C₁-C₅-Alkylreste.The alkyl radicals R in the sense of the invention are preferably linear or ver branched, optionally substituted C₁-C₅ alkyl radicals.
Der Begriff substituiert im Sinne der Erfindung umfaßt alle gängigen Substituenten, wie z. B. Halogen, Alkyl, Amin usw.The term substituted in the sense of the invention includes all common Substituents such as B. halogen, alkyl, amine, etc.
Die Arylreste R im Sinne der Erfindung sind vorzugsweise gegebenenfalls sub stituierte C₆-Ringe.The aryl radicals R in the sense of the invention are preferably optionally sub substituted C₆ rings.
Ausformuliert entsprechen die erfindungsgemäßen Carbosilan-Dendrimere den Formeln (Ia-d)Formulated, the carbosilane dendrimers according to the invention correspond to the Formulas (Ia-d)
R4-iSi[(CH₂)nSi(OH)R₂]i oder (Ia)R 4-i Si [(CH₂) n Si (OH) R₂] i or (Ia)
R4-1Si[(CH2)nSiR3-a[(CH2)nSi(OH)R2]a]i oder (Ib)R 4-1 Si [(CH 2 ) n SiR 3-a [(CH 2 ) n Si (OH) R 2 ] a ] i or (Ib)
R4-iSi[(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSi(OH)R₂]a]a]i oder (Ic)R 4-i Si [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n Si (OH) R₂] a ] a ] i or (Ic)
R4-iSi[(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSi(OH)R₂]a]a]a]i (Id).R 4-i Si [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n Si (OH) R₂] a ] a ] a ] i (Id).
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Werte der Indizes n innerhalb des Moleküls gleich.In a preferred embodiment of the present invention, the values are of indices n within the molecule.
Besonders bevorzugt sind Carbosilan-Dendrimere der FormelnCarbosilane dendrimers of the formulas are particularly preferred
Si[(CH₂)₂Si(OH)Me₂]₄, Si[(CH₂)₂Si(CH₂)₂Si(OH)Me₂]₃]₄ oderSi [(CH₂) ₂Si (OH) Me₂] ₄, Si [(CH₂) ₂Si (CH₂) ₂Si (OH) Me₂] ₃] ₄ or
Si[(CH₂)₃Si(OH)Me₂]₄.Si [(CH₂) ₃Si (OH) Me₂] ₄.
Bemerkenswert ist ebenfalls die ausgezeichnete Lagerstabilität der erfindungs gemäßen Carbosilan-Dendrimere. Die farblosen Pulver können auch an feuchter Luft monatelang unverändert aufbewahrt werden. Im Gegensatz zu bereits bekannten Carbosilan-Dendrimeren mit funktionellen Endgruppen, wie z. B. Si- Vinyl, Si-O-Alkyl oder Si-Cl, steht nur für die neue Carbosilan-Dendrimere ein effektiver Reinigungsschritt zur Verfügung, welcher im Unterschied zu chromatographischen Methoden auch im technischen Maßstab durchführbar ist. Also noteworthy is the excellent storage stability of the invention according carbosilane dendrimers. The colorless powders can also be wet Air is kept unchanged for months. In contrast to already known carbosilane dendrimers with functional end groups, such as. B. Si Vinyl, Si-O-alkyl or Si-Cl is only available for the new carbosilane dendrimers effective cleaning step is available, which in contrast to chromatographic methods can also be carried out on an industrial scale.
Herausragend feine und somit einheitliche Carbosilan-Dendrimere können in großen Mengen zur Verfügung gestellt werden. Aus diesen Si-OH-funktionellen Carbosilan-Dendrimeren sind durch Umsetzung mit Metallalkoxiden in Gegenwart eines Katalysators Carbosilan-Dendrimere mit O-Metall-Bindungen erhältlich. Zudem wurden gefunden, daß diese nach der Hydrolyse mit Wasser und Vernetzung durch Kondensation über einen Sol-Gel-Prozeß organisch-anorganische Hybridmaterialien mit überragenden Eigenschaften ergeben. Diese finden Verwendung als Lack zur transparenten Beschichtung von Oberflächen. Besonders erwähnt seien dabei die hohe Kratzfestigkeit bei gleichzeitiger Flexibilität, Transparenz, gute thermische Stabilität und chemische Resistenz.Outstandingly fine and therefore uniform carbosilane dendrimers can be found in large quantities are made available. From these Si-OH functional Carbosilane dendrimers are present in the presence of metal alkoxides of a catalyst carbosilane dendrimers with O-metal bonds available. In addition, it was found that after hydrolysis with water and Crosslinking by condensation via a sol-gel process organic-inorganic Hybrid materials with outstanding properties result. Find this Use as a varnish for the transparent coating of surfaces. Especially mention should be made of the high scratch resistance combined with flexibility, Transparency, good thermal stability and chemical resistance.
Gegenstand dem vorliegenden Erfindung ist zudem ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Carbosilan-Dendrimere nach Formel (I), wonach die Den drimere der Formeln (II)The present invention also relates to a method for the production the carbosilane dendrimers according to formula (I) according to the invention, after which the den drimere of the formulas (II)
R4-i[Si(CH₂)nSiZcR3-c]i (II)R 4-i [Si (CH₂) n SiZ c R 3-c ] i (II)
mit i = 3,4, bevorzugt i = 4, n = 2 bis 6, bevorzugt n = 2 und R = Alkyl und/oder Aryl, worin n innerhalb des Moleküls gleich oder ungleich sein kann und wobei die weiteren Reste die folgende Bedeutung haben:with i = 3.4, preferably i = 4, n = 2 to 6, preferably n = 2 and R = alkyl and / or Aryl, wherein n can be the same or different within the molecule and where the other residues have the following meaning:
- a) Z = Cl, Br, I, OR mit c = 1,a) Z = Cl, Br, I, OR with c = 1,
oderor
-
b) Z = [(CH₂)nSiWR₂]
mit c = 1 bis 3, bevorzugt c = 3 und
W im folgenden die Bedeutung von Cl, Br, I oder OR hatb) Z = [(CH₂) n SiWR₂] with c = 1 to 3, preferably c = 3 and
W in the following has the meaning of Cl, Br, I or OR
oderor
- c) Z = [(CH₂)nSiR3-c[(CH₂)nSiWR₂]c] mit c = 1 bis 3, bevorzugt c = 3,c) Z = [(CH₂) n SiR 3-c [(CH₂) n SiWR₂] c ] with c = 1 to 3, preferably c = 3,
oderor
- d) Z = [(CH₂)nSiR3-c[(CH₂)nSiR3-c[(CH₂)nSiWR₂]c]c] mit c = 1 bis 3, bevorzugt c = 3,d) Z = [(CH₂) n SiR 3-c [(CH₂) n SiR 3-c [(CH₂) n SiWR₂] c ] c ] with c = 1 to 3, preferably c = 3,
in Gegenwart einer Base mit Wasser in einem unpolaren Lösungsmittel hydro lysiert werden.hydro in the presence of a base with water in a non-polar solvent be lysed.
Basen im Sinne der Erfindung sind bevorzugt Triorganoamine, wobei die Organo reste alle gängigen Alkyl, Aryl und Phenylreste, linear oder verzweigt und gegebe nenfalls substituiert umfassen, bevorzugt Trialkylamine, besonders bevorzugt ent spricht Alkyl einem C₁-C₃-Rest. Bevorzugt werden Wasser und auch Trialkylamin im Überschuß eingesetzt.Bases in the sense of the invention are preferably triorganoamines, the organo residues all common alkyl, aryl and phenyl residues, linear or branched and given optionally substituted, preferably trialkylamines, particularly preferably ent alkyl speaks a C₁-C₃ radical. Water and trialkylamine are preferred used in excess.
Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren bei Temperaturen Raumtem peratur, besonders bevorzugt bei 25 bis 50°C, ganz besonders bevorzugt bei 30°C durchgeführt. Unpolare Lösungsmittel im Sinne der Erfindung sind aliphatische Ether, bevorzugt tert.-Butylmethylether.The process according to the invention is preferred at room temperature temperatures temperature, particularly preferably at 25 to 50 ° C, very particularly preferably at 30 ° C. carried out. Non-polar solvents in the sense of the invention are aliphatic Ethers, preferably tert-butyl methyl ether.
Die Edukte können in einer beliebigen Reihenfolge gemischt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Verbindung der Formeln (IIa-d) gelöst in einem unpolaren Lösungsmittel zu einer Mischung, bestehend aus Base, Wasser und unpolarem Lösemittel bei Temperaturen Raumtemperatur unter Rühren zugetropft und danach noch mindestens 1 Stunde weitergerührt.The starting materials can be mixed in any order. In a preferred embodiment of the present invention becomes a compound of the formulas (IIa-d) dissolved in a non-polar solvent to give a mixture, consisting of base, water and non-polar solvent at temperatures Dripped room temperature dropwise with stirring and then at least 1 hour continued stirring.
Die Verbindungen der Formel (IIa) können nach gängigen Methoden durch die Umsetzung eines geeigneten ungesättigten Silans mit einem Hydridosilan, wie z. B. eines Alkoxy- oder Halogenosilans, in Gegenwart eines Katalysators, z. B. Hexa chloroplatinsäure in Isopropanol, in einem unpolaren Lösungsmittel hergestellt werden.The compounds of formula (IIa) can by conventional methods by Reaction of a suitable unsaturated silane with a hydridosilane, such as. B. an alkoxy or halosilane, in the presence of a catalyst, e.g. B. Hexa chloroplatinic acid in isopropanol, made in a non-polar solvent will.
Die auf diese Weise erhaltenen Silane der Formel (IIa) können in einem weiteren Schritt in einer Grignard-Reaktion mit einem Alkenylmagnesiumhalogenid in ali phatischem Ether zu Verbindungen mit Alkenylsilanfunktionalität umgesetzt werden. Zur Herstellung der Verbindungen der Formeln (IIb), (IIc) und (IId) können die obengenannten Schritte wiederholt werden.The silanes of the formula (IIa) obtained in this way can be used in a further Step in a Grignard reaction with an alkenyl magnesium halide in ali phatic ether converted to compounds with alkenylsilane functionality will. The compounds of the formulas (IIb), (IIc) and (IId) can be prepared the above steps are repeated.
Allgemeine Herstellvorschriften der Verbindungen IIa bis IId sind zudem in US-A- 5,276,110, Adv. Mater. 1993, 5, 466-468, Macromolecules 1993, 26, 963-968, J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1994, 2575-2576 und Organometallics 1994, 13, 2682-2690 beschrieben.General preparation instructions for the compounds IIa to IId are also described in US Pat. 5,276,110, Adv. Mater. 1993, 5, 466-468, Macromolecules 1993, 26, 963-968, J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1994, 2575-2576 and Organometallics 1994, 13, 2682-2690.
Zur Herstellung von Verbindungen der Formel (III) durch Hydrosilylierung von Alkenylsilanen der Formel (IV) mit Hydridosilanen der Formel (V) sind u. a. in der obengenannten Literatur Hexachloroplatinsäure und ein Bis[divinyltetramethyl siloxan]platin(0)-Komplex (Karstedt-Katalysator) als homogene Katalysatoren beschrieben. Diese werden gelöst, z. B. in Alkoholen bzw. in Xylol, eingesetzt.For the preparation of compounds of formula (III) by hydrosilylation of Alkenylsilanes of the formula (IV) with hydridosilanes of the formula (V) are u. a. in the above-mentioned literature hexachloroplatinic acid and a bis [divinyltetramethyl siloxane] platinum (0) complex (Karstedt catalyst) as homogeneous catalysts described. These are solved, e.g. B. in alcohols or in xylene.
Bei vielen Hydrosilylierungen liefern diese Katalysatoren sehr gute Ergebnisse be züglich Regioselektivität und Ausbeute, jedoch hat sich gezeigt, daß mit ihnen auch Nachteile verbunden sind. Dies wird vor allem dann deutlich, wenn Reaktionen vom Labormaßstab in den technischen Maßstab übertragen werden sollen.In many hydrosilylations, these catalysts give very good results Regioselectivity and yield, however, has been shown to with them disadvantages are also associated. This becomes particularly clear when Reactions are transferred from the laboratory scale to the technical scale should.
Als Beispiel sei hier die Umsetzung von Tetravinylsilan mit Chlordimethylsilan, wie in DE-A-197 17 839 und Organometallics 1995, 28, 6657-6661 beschrieben, genannt. Die Katalyse mit Hexachloroplatinsäure in Isopropanol bzw. mit dem Karstedt-Katalysator liefert dabei das gewünschte Si[(CH₂)₂SiClMe₂]₄ in guter Ausbeute. Die Addition erfolgt regioselektiv und die Bildung von Markoffnikov- Produkten findet, wenn überhaupt, nur in vernachlässigbaren Mengen statt.An example is the reaction of tetravinylsilane with chlorodimethylsilane, as described in DE-A-197 17 839 and Organometallics 1995, 28, 6657-6661, called. Catalysis with hexachloroplatinic acid in isopropanol or with the Karstedt catalyst provides the desired Si [(CH₂) ₂SiClMe₂] ₄ in good Yield. The addition takes place regioselectively and the formation of Markoffnikov Products take place, if at all, only in negligible quantities.
Die Umsetzungen von Tetravinylsilan mit HSiCl₃, HSiCl₂Me oder HSiClMe₂, bei welchen jeweils vier Si-C-Bindungen geknüpft werden, sind allesamt stark exo therm. Wie in Macromolecules 1993, 26, 963-968 beschrieben, ist es oft schon bei Ansätzen von einigen Gramm notwendig, das Reaktionsgefäß mit einem Kältebad abzukühlen, da ein Rückflußkühler allein das niedrigsiedende Chlorsilan nicht mehr zurückkondensieren kann.The reactions of tetravinylsilane with HSiCl₃, HSiCl₂Me or HSiClMe₂, at which four Si-C bonds are formed are all strongly exo therm. As described in Macromolecules 1993, 26, 963-968, it is often already for batches of a few grams, the reaction vessel with a Cool the cooling bath, because a reflux condenser alone low-boiling chlorosilane can no longer condense back.
Neben der starken Wärmeentwicklung ist es darüber hinaus sehr schwierig abzu schätzen, wann genau die Reaktion einsetzt. Wurden alle Edukte gründlichst gereinigt und der Katalysator unmittelbar vor der Reaktion frisch angesetzt so kommt die Reaktion zuweilen ohne zusätzliches Erwärmen selbst in Gang. In den meisten Fällen jedoch bedarf es der Zufuhr von Wärme. Beim Einsetzen der Reaktion ist die vorgewärmte Mischung dann umso schwerer etwa durch Kühlen unter Kontrolle zu bringen. Sowohl Spuren von Verunreinigungen in den Edukten (Wasser, HCl), als auch eine veränderte Katalysatoraktivität könnten hierfür als Ursache angesehen werden.In addition to the strong heat development, it is also very difficult to take off estimate exactly when the reaction starts. All of the starting materials were thoroughly cleaned and the catalyst freshly prepared immediately before the reaction the reaction sometimes gets underway without additional heating. In the in most cases, however, heat is required. When inserting the The preheated mixture is then all the more difficult to react due to cooling, for example to get under control. Both traces of impurities in the educts (Water, HCl), as well as an altered catalyst activity could be used for this Cause.
In Adv. Organometallic Chem. 1979, 17, 407-409 ist dieses Reaktionsverhalten als "Induction Period" beschrieben, und wird auf die Bildung der eigentlich katalytisch aktiven Species während dieser "Induktionsperiode" zurückgerührt.In Adv. Organometallic Chem. 1979, 17, 407-409 this reaction behavior is considered "Induction Period" is described, and is based on the formation of the actually catalytically active species stirred during this "induction period".
Solch ein wenig vorhersehbarer Reaktionsverlauf ist für eine technische Durch führung ungünstig. Die rasche Wärmeabfuhr nach dem Einsetzen der exothermen Reaktion ist nur mit einem großen technischen Aufwand, wenn überhaupt, realisierbar.Such a somewhat unpredictable course of the reaction is necessary for a technical through leadership unfavorable. The rapid heat dissipation after the onset of the exothermic Reaction is only with great technical effort, if at all, realizable.
Ein weiterer Nachteil der homogenen Katalyse besteht darin, daß der Katalysator, wenn auch nur in geringer Konzentration, im Produkt verbleibt. Neben der Tat sache, daß wertvolles Edelmetall verloren geht, resultieren aus dem Einbau meist schädigende Einflüsse auf nachfolgende Produkte.Another disadvantage of homogeneous catalysis is that the catalyst, if only in low concentration, remains in the product. Besides the fact The fact that valuable precious metal is lost usually results from the installation harmful influences on subsequent products.
Es wurde nun gefunden, daß die regioselektive Addition von Hydridosilanen an Alkenylsilane unter Bildung der gewünschten anti-Markoffnikov-Produkte ohne die obengenannten Nachteile und in hoher Ausbeute (typischerweise um 90% (Rein heit des eingesetzten Alkenylsilans unberücksichtigt)) erfolgt, wenn diese Reaktion heterogen katalysiert wird.It has now been found that the regioselective addition of hydridosilanes to Alkenylsilanes to form the desired anti-Markoffnikov products without that disadvantages mentioned above and in high yield (typically around 90% (pure of the alkenylsilane used is not taken into account)) if this reaction is catalyzed heterogeneously.
Diese heterogene Katalyse hat zudem den Vorteil, daß Teilsubstitutionsprodukte (verbleibende Alkenylgruppen) sowie Markoffnikov-Produkte gar nicht oder, wenn überhaupt, nur in geringsten Mengen gefunden werden.This heterogeneous catalysis also has the advantage that partial substitution products (remaining alkenyl groups) and Markoffnikov products not at all or if at all, can only be found in very small quantities.
Es läßt sich mit den im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten heterogenen Katalysatoren der Reaktionsverlauf der Hydrosilylierung und auch die Wärme entwicklung zuverlässig über den Katalysatorgehalt steuern. Eine verminderte Katalysatorkonzentration führt unmittelbar zu einer verringerten Wärmeent wicklung. Damit ist eine einfache großtechnische Realisierung des Verfahrens möglich.It can be used with the heterogeneous ones used in the process according to the invention Catalysts the course of the hydrosilylation reaction and also the heat Control development reliably via the catalyst content. A diminished one Catalyst concentration leads directly to reduced heat winding. This is a simple, large-scale implementation of the method possible.
Zudem erübrigt sich durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Katalysators häufig die Vorreinigung der Edukte.In addition, the use of the catalyst according to the invention often makes it unnecessary the pre-cleaning of the starting materials.
Ein weiterer Vorteil der in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte hetero gene Katalysatoren bei einer technischen Durchführung ist, daß die Hydrosilylie rung gegebenenfalls im kontinuierlichen Betrieb geführt werden kann, was die Raum-Zeit-Ausbeute erheblich steigert.Another advantage of the hetero used in the method according to the invention gene catalysts in an industrial implementation is that the hydrosilylie tion can be carried out in continuous operation if necessary, which the Space-time yield increases significantly.
Im kontinuierlichen und diskontinuierlichen Betrieb ist die Abtrennung des geträ gerten Katalysators, z. B. durch Filtration, problemlos möglich.In continuous and discontinuous operation, the separation of the dr gerten catalyst, for. B. by filtration, easily possible.
Sowohl im kontinuierlichen als auch im diskontinuierlichen Betrieb erhält man Produkte, die frei von Katalysatorresten sind.One obtains in both continuous and discontinuous operation Products that are free of catalyst residues.
Zudem können die geträgerten Katalysatoren, im Gegensatz zu den nach dem Stand der Technik bekannten homogenen Katalysatoren, wie z. B. Hexachloro platinsäure in Isopropanol, ohne Aktivitätsverlust und ohne spezielle Maßnahmen gelagert werden.In addition, the supported catalysts, in contrast to the after State of the art homogeneous catalysts, such as. B. Hexachloro platinic acid in isopropanol, without loss of activity and without special measures be stored.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Carbosilan- Dendrimeren der Formel (III),The invention therefore relates to a process for the preparation of carbosilane Dendrimers of the formula (III),
R4-iSi[(CH₂)pSiZeR3-e]i (III)R 4-i Si [(CH₂) p SiZ e R 3-e ] i (III)
mit p = 2-10, e = 1-3, i = 3, 4 und R = Alkyl und/oder Aryl, wobei p innerhalb des Moleküls gleich oder ungleich, bevorzugt gleich, sein kann und wobei die weiteren Reste die folgende Bedeutung haben:with p = 2-10, e = 1-3, i = 3, 4 and R = alkyl and / or aryl, where p within the Molecule may be the same or different, preferably the same, and the other residues have the following meaning:
- a) Z = Halogen, OR, bevorzugt Z = Cla) Z = halogen, OR, preferably Z = Cl
oderor
- b) Z = [(CH₂)pSiWeR3-e] mit W = Halogen, OR, bevorzugt W = Cl,b) Z = [(CH₂) p SiW e R 3-e ] with W = halogen, OR, preferably W = Cl,
oderor
- c) Z = [(CH₂)pSiR3-e[(CH₂)pSiWeR3-e]e] mit W = Halogen, OR, bevorzugt W = Cl,c) Z = [(CH₂) p SiR 3-e [(CH₂) p SiW e R 3-e ] e ] with W = halogen, OR, preferably W = Cl,
dadurch gekennzeichnet, daß Alkenylsilane der Formel (IV)characterized in that alkenylsilanes of the formula (IV)
R4-iSi[(CH₂)p-2Q]i R 4-i Si [(CH₂) p-2 Q] i
mit p = 2-10, i = 3, 4, R = Alkyl und/oder Aryl undwith p = 2-10, i = 3, 4, R = alkyl and / or aryl and
- a) Q = C₂H₃ odera) Q = C₂H₃ or
- b) Q = [(CH₂)pSi(C₂H₃)eR3-e] mit e = 1-3 oderb) Q = [(CH₂) p Si (C₂H₃) e R 3-e ] with e = 1-3 or
- c) Q = [(CH₂)pSiR3-e[(CH₂)pSi(C₂H₃)eR3-e]e] mit e = 1-3 mit Hydridosilanen der Formel (V)HSiPeR3-emit e = 1-3, P = Halogen, OR, bevorzugt P = Cl, und R = Alkyl und/oder Aryl in Gegenwart von heterogenen Katalysatoren umgesetzt werden.c) Q = [(CH₂) p SiR 3-e [(CH₂) p Si (C₂H₃) e R 3-e ] e ] with e = 1-3 with hydridosilanes of the formula (V) HSiP e R 3-e with e = 1-3, P = halogen, OR, preferably P = Cl, and R = alkyl and / or aryl in the presence of heterogeneous catalysts.
Als Alkenylsilan werden dabei vorzugsweise Tetravinylsilan und als Hydridosilane HSiCl₃, HSiCl₂Me oder HSiClMe₂ eingesetzt.Tetravinylsilane is preferred as the alkenylsilane and hydridosilanes as the HSiCl₃, HSiCl₂Me or HSiClMe₂ used.
Besonders bevorzugt werden Tetravinylsilan und HSiClMe₂ eingesetzt.Tetravinylsilane and HSiClMe₂ are particularly preferably used.
Der heterogene Katalysator besteht vorzugsweise aus Platin oder einer Platinver bindung, welche auf die verschiedensten Trägermaterialien aufgebracht werden kann. Als Trägermaterialien seien Stoffe basierend auf Kohle oder Metalloxiden bzw. Metalloxidgemischen beispielhaft genannt. Die Tägermaterialien können syn thetischen oder natürlichen Ursprungs sein, d. h. z. B. aus Tonmineralien, Bims stein, Kaolin, Bleicherden, Bauxite, Bentonite, Kieselgur, Asbest oder Zeolith bestehen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der katalytisch aktive Bestandteil auf einem kohlehaltigen Träger, wie z. B. Aktivkohle, Ruß, Graphit oder Koks aufgebracht, eingesetzt, wobei Aktivkohle bevorzugt ist.The heterogeneous catalyst preferably consists of platinum or a platinum ver bond, which are applied to a wide variety of substrates can. Substances based on coal or metal oxides are considered as carrier materials or metal oxide mixtures mentioned as examples. The day materials can syn be of theoretical or natural origin, d. H. e.g. B. from clay minerals, pumice stone, kaolin, bleaching earth, bauxite, bentonite, diatomaceous earth, asbestos or zeolite consist. In a preferred embodiment of the invention, the catalytically active ingredient on a carbonaceous support, such as. B. activated carbon, Carbon black, graphite or coke applied, with activated carbon being preferred.
Der geträgerte Katalysator kann sowohl pulverförmig, als auch stückig, z. B. als Kugeln, Zylinder, Stäbchen, Hohlzylinder oder Ringe, eingesetzt werden.The supported catalyst can be both in powder form and in pieces, e.g. B. as Balls, cylinders, rods, hollow cylinders or rings can be used.
Der in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Katalysator ist vorzugsweise auf einen geeigneten Träger aufgebracht. Seine Reaktivkomponente besteht vorzugsweise im reaktionsbereiten Zustand aus einem Platin-Halogenid oder einer Platin-Halogenid enthaltenden Komplexverbindung, die außerdem beispielsweise Olefine, Amine, Phosphine, Nitrile, Kohlenmonoxid oder Wasser enthalten kann, wie A₂PtCl₆, wobei A beispielsweise für H, Li, Na, K, NH₄, Rb, Cs, NR₄ mit R: organischer Rest C₆- bis C₁₀-Aryl-, C₇- bis C₁₂-Aralkyl- und/oder C₁- bis C₂₀- Alkyl-Rest, und Hal für ein Halogen, wie beispielsweise F, Cl, Br, I steht. Solche Halogen enthaltenden Platin-Komplexverbindungen sind grundsätzlich bekannt.The catalyst used in the process according to the invention is preferred applied to a suitable carrier. Its reactive component exists preferably in the reactive state from a platinum halide or one Platinum halide-containing complex compound, which also, for example Can contain olefins, amines, phosphines, nitriles, carbon monoxide or water, like A₂PtCl₆, where A is, for example, for H, Li, Na, K, NH₄, Rb, Cs, NR₄ with R: organic radical C₆ to C₁₀ aryl, C₇ to C₁₂ aralkyl and / or C₁ to C₂₀- Alkyl radical, and Hal is a halogen, such as F, Cl, Br, I. Such Halogen-containing platinum complex compounds are generally known.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der in dem erfindungs gemäßen Verfahren eingesetzte Katalysator in situ erzeugt. Dafür wird das Platin- Halogenid bzw. die das Platin-Halogenid enthaltende Komplexverbindung während der Präparation aus einer geeigneten halogenfreien Platinmetall-Verbindung und einer Halogenid- enthaltenden Verbindung auf dem Träger in situ hergestellt. Als halogenfreie Platinmetall-Verbindungen kommen z. B. Platinnitrat, -oxid, -hy droxid, -acetylacetonat und andere dem Fachmann geläufige Verbindungen in Frage. Als Halogenid enthaltende Verbindungen kommen halogenhaltige Salze und Komplexverbindungen der Elemente der ersten bis dritten Hauptgruppe und der ersten bis achten Nebengruppe des Periodensystems der Elemente (Mendelejew) sowie der Seltenerdmetalle (Atomnummern 58-71) in Frage. Beispiele sind NaBr, NaCl, MgBr₂, AlCl₃, NaPF₆, MnCl₂, CoBr₂, CeCl₃, SmI₂, CuCl₂, Na₂ZnCl₄, TiCl₄.In a preferred embodiment of the invention, the invention in the used catalyst generated in situ. For that the platinum Halide or the complex compound containing the platinum halide during the preparation from a suitable halogen-free platinum metal compound and a halide-containing compound prepared on the support in situ. As Halogen-free platinum metal compounds come e.g. B. platinum nitrate, oxide, hy hydroxide, acetylacetonate and other compounds familiar to the expert in Question. Halogen-containing compounds are halogen-containing salts and Complex compounds of the elements of the first to third main group and the first to eighth subgroup of the Periodic Table of the Elements (Mendeleev) and the rare earth metals (atomic numbers 58-71) in question. Examples are NaBr, NaCl, MgBr₂, AlCl₃, NaPF₆, MnCl₂, CoBr₂, CeCl₃, SmI₂, CuCl₂, Na₂ZnCl₄, TiCl₄.
Die Menge des Platin-Halogenids oder der des Platin-Halogenids enthaltende Komplexverbindung im reaktionsbereiten Zustand beträgt bevorzugt 0,01 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,05 bis 10 Gew.-%, gerechnet als Platinmetall und bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators. The amount of the platinum halide or that containing the platinum halide Complex compound in the reactive state is preferably 0.01 to 15% by weight, particularly preferably 0.05 to 10% by weight, calculated as platinum metal and based on the total weight of the catalyst.
Bevorzugte Lösungsmittel für die Herstellung von erfindungsgemäßen Träger- Katalysatoren sind z. B. Wasser, aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Pentan, n-Hexan, Cyclohexan usw., aliphatische halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Dichlormethan, Trichlormethan, usw., aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Xylol usw., halogenierte aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Chlorbenzol, Dichlorbenzol, usw., primäre, sekundäre oder tertiäre Alkohole, wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol, iso-Butanol, t-Butanol, Cumylalkohol, iso-Amylalkohol, Diethylenglykol, usw., Ketone, wie Aceton, 2-Butanon, Methylisobutylketon, Acetylaceton usw., Ether, wie Diethylether, Diisopropylether, Methyl-t-butylether, Dioxan, Tetrahydrofuran, usw., Ester, wie Methylacetat, Ethylacetat, usw., Nitrile, wie Acetonitril, Benzonitril, usw., Carbonate, wie Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Diphenylcarbonat, usw., Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidinon und Tetramethylharnstoff genannt. Selbstverständlich können auch Mischungen solcher Lösungsmittel eingesetzt werden.Preferred solvents for the preparation of carriers according to the invention Catalysts are e.g. B. water, aliphatic hydrocarbons, such as pentane, n-hexane, cyclohexane, etc., aliphatic halogenated hydrocarbons, such as Dichloromethane, trichloromethane, etc., aromatic hydrocarbons, such as Benzene, toluene, xylene, etc., halogenated aromatic hydrocarbons such as Chlorobenzene, dichlorobenzene, etc., primary, secondary or tertiary alcohols, such as Methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, t-butanol, Cumyl alcohol, iso-amyl alcohol, diethylene glycol, etc., ketones, such as acetone, 2-butanone, methyl isobutyl ketone, acetylacetone etc., ethers such as diethyl ether, Diisopropyl ether, methyl t-butyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, etc., esters such as Methyl acetate, ethyl acetate, etc., nitriles such as acetonitrile, benzonitrile, etc., Carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, diphenyl carbonate, etc., Dimethylacetamide, N-methylpyrrolidinone and tetramethyl urea called. Mixtures of such solvents can of course also be used will.
Die Herstellung eines erfindungsgemäß einzusetzenden Katalysators erfolgt nach Methoden, die dem Fachmann grundsätzlich bekannt sind. So können Platin haltige Lösungen und die genannten halogenidhaltigen Verbindungen durch Tränken, Adsorption, Tauchen, Sprühen, Imprägnieren und Ionenaustausch auf den erfindungsgemäß einzusetzenden Katalysatorträger gebracht werden. Es ist weiterhin möglich, Platin und die genannten halogenidhaltigen Verbindungen mit einer Base auf dem Träger zu fixieren. Als Base kommen z. B. NaOH, Li₂CO₃ und Kaliumphenolat in Frage. Platin und die halogenidhaltige Verbindung können sowohl in beliebiger Reihenfolge nacheinander als auch gleichzeitig auf den Träger gebracht werden.A catalyst to be used according to the invention is produced after Methods that are generally known to the person skilled in the art. So can platinum containing solutions and the halide-containing compounds mentioned Soaking, adsorption, dipping, spraying, impregnation and ion exchange on the Be brought according to the invention catalyst support. It is still possible to use platinum and the halide-containing compounds mentioned to fix a base on the carrier. As a base come e.g. B. NaOH, Li₂CO₃ and Potassium phenolate in question. Platinum and the halide compound can both in succession in any order and simultaneously on the Carrier brought.
Im Falle der Aufbringung des Platins durch Tränkung mit einer platinhaltigen Lösung hängt die Dauer der Tränkung geringfügig von der verwendeten Platinver bindung, der Form und Porosität des verwendeten Trägers und vom Lösungsmittel ab. Sie beträgt vorzugsweise wenige Minuten bis einige Stunden, beispielsweise 0,01 bis 30 h, besonders bevorzugt 0,05 bis 20 h, ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 15 h.In the case of application of the platinum by impregnation with a platinum-containing one Solution, the duration of the impregnation depends slightly on the platinum level used Binding, the shape and porosity of the carrier used and of the solvent from. It is preferably a few minutes to a few hours, for example 0.01 to 30 h, particularly preferably 0.05 to 20 h, very particularly preferably 0.1 until 15 h.
Während der Tränkung kann die Mischung gerührt werden. Es kann aber auch vorteilhaft sein, die Mischung stehenzulassen oder zu schütteln, damit gegebenen falls verwendete Formkörper nicht durch einen Rührer beschädigt werden. The mixture can be stirred during the impregnation. But it can also be advantageous to allow the mixture to stand or to shake with it if the molded body used is not damaged by a stirrer.
Nach der Tränkung sollte der Träger-Katalysator z. B. durch Filtrieren, Sedimentie ren oder Zentrifugieren abgetrennt werden. Überschüssiges Lösungsmittel kann dabei durch Abdestillieren abgetrennt werden.After the impregnation, the supported catalyst should, for. B. by filtration, sedimentation ren or centrifugation are separated. Excess solvent can be separated off by distillation.
Nach der Tränkung werden die so erhaltenen Träger-Katalysatoren getrocknet. Dies kann an der Luft, im Vakuum oder im Gasstrom geschehen. Geeignete Gase für die Trocknung des Träger-Katalysators im Gasstrom sind z. B. Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid oder Edelgase sowie beliebige Mischungen der genannten Gase, bevorzugt z. B. Luft. Die Trocknung erfolgt bei vorzugsweise 20 bis 200°C, besonders bevorzugt bei 40 bis 180°C, ganz besonders bevorzugt bei 60 bis 150°C.After the impregnation, the supported catalysts thus obtained are dried. This can be done in air, in a vacuum or in a gas stream. Suitable gases for drying the supported catalyst in the gas stream z. B. nitrogen, Oxygen, carbon dioxide or noble gases as well as any mixtures of mentioned gases, preferably z. B. air. Drying is preferably at 20 to 200 ° C, particularly preferably at 40 to 180 ° C, very particularly preferably at 60 to 150 ° C.
Die Trockenzeit hängt z. B. von der Porösität des verwendeten Träger und vom verwendeten Lösungsmittel ab. Sie beträgt vorzugsweise einige Stunden, beispiels weise 0,5 bis 50 h, besonders bevorzugt 1 bis 40 h, ganz besonders bevorzugt 1 bis 30 h.The drying time depends e.g. B. from the porosity of the carrier used and from used solvents. It is preferably a few hours, for example 0.5 to 50 h, particularly preferably 1 to 40 h, very particularly preferably 1 up to 30 h.
Nach der Trocknung können die getrockneten Träger-Katalysatoren calziniert werden. Dies kann an der Luft, im Vakuum oder im Gasstrom geschehen. Geeignete Gase für die Calzinierung des Träger-Katalysators im Gasstrom sind z. B. Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid oder Edelgase sowie beliebige Mischungen der genannten Gase, bevorzugt z. B. Luft. Die Calzinierung erfolgt vorzugsweise bei 100 bis 800°C, besonders bevorzugt bei 100 bis 700°C, ganz besonders bevorzugt bei 100 bis 600°C.After drying, the dried supported catalysts can be calcined will. This can be done in air, in a vacuum or in a gas stream. Suitable gases for the calcination of the supported catalyst in the gas stream are e.g. B. nitrogen, oxygen, carbon dioxide or noble gases and any Mixtures of the gases mentioned, preferably z. B. air. The calcination takes place preferably at 100 to 800 ° C, particularly preferably at 100 to 700 ° C, entirely particularly preferably at 100 to 600 ° C.
Die Calzinierungszeit beträgt vorzugsweise einige Stunden, beispielsweise 0,5 bis 50 h, bevorzugt 1 bis 40 h, besonders bevorzugt 1 bis 30 h.The calcination time is preferably a few hours, for example 0.5 to 50 h, preferably 1 to 40 h, particularly preferably 1 to 30 h.
Die Träger-Katalysatoren können als Pulver oder Formkörper eingesetzt werden und aus der Reaktionsmischung z. B. durch Filtration, Sedimentation oder Zentri fugieren abgetrennt werden.The supported catalysts can be used as powders or moldings and from the reaction mixture z. B. by filtration, sedimentation or centri fugieren be separated.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind zudem organisch-anorganische Hybridmaterialien, erhältlich durch die Umsetzung der erfindungsgemäßen Carbo silan-Dendrimere gemäß Formel IThe present invention also relates to organic-inorganic Hybrid materials obtainable by the implementation of the carbo according to the invention silane dendrimers according to formula I.
R4-iSi[(CH₂)nSiXaR3-a]i (I)R 4-i Si [(CH₂) n SiX a R 3-a ] i (I)
mit i = 3, 4, bevorzugt i = 4, n = 2-6, bevorzugt n = 2 und R = Alkyl und/oder Aryl, wobei n innerhalb des Moleküls gleich oder ungleich sein kann und wobei die weiteren Reste die folgende Bedeutung haben:with i = 3, 4, preferably i = 4, n = 2-6, preferably n = 2 and R = alkyl and / or Aryl, where n can be the same or different within the molecule and where the other residues have the following meaning:
- a) X = OH mit a = 1a) X = OH with a = 1
oderor
- b) X = [(CH₂)nSi(OH)R₂] mit a = 1 bis 3, bevorzugt a = 3b) X = [(CH₂) n Si (OH) R₂] with a = 1 to 3, preferably a = 3
oderor
- c) X = [(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSi(OH)R₂]a] mit a = 1-3, bevorzugt a = 3,c) X = [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n Si (OH) R₂] a ] with a = 1-3, preferably a = 3,
oderor
- d) X = [(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSi(OH)R₂]a]a] mit a = 1-3, bevorzugt a = 3,d) X = [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n Si (OH) R₂] a ] a ] with a = 1-3, preferably a = 3,
mit Metallalkoxiden der Formelwith metal alkoxides of the formula
M(OR′)x M (OR ′) x
mit M = Si, Ge, Sn, B, Al, Ga, In, Ti, Zr, Hf, V, Nb oder Ta, R′ = ein unver zweigter oder verzweigter C₁-C₅-Alkylrest und x, entsprechend der Oxidationsstufe von M, 3 oder 4 bedeutet, mit Wasser und in Gegenwart eines Katalysators.with M = Si, Ge, Sn, B, Al, Ga, In, Ti, Zr, Hf, V, Nb or Ta, R ′ = an un branched or branched C₁-C₅ alkyl radical and x, corresponding to the oxidation state of M, 3 or 4 means with water and in the presence of a catalyst.
Die Alkylreste R im Sinne der Erfindung sind vorzugsweise lineare oder verzweigte, gegebenenfalls substituierte C₁-C₅-Alkylreste. The alkyl radicals R in the sense of the invention are preferably linear or branched, optionally substituted C₁-C₅ alkyl radicals.
Die Arylreste im Sinne der Erfindung sind vorzugsweise gegebenenfalls substituierte C₆-Ringe.The aryl radicals for the purposes of the invention are preferably, if appropriate substituted C₆ rings.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Werte an der Indicis n innerhalb des Moleküls gleich. Besonders bevorzugt ist n = 2 und i = 4.In a preferred embodiment of the present invention, the values are equal to the indicis n within the molecule. N = 2 and is particularly preferred i = 4.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist M = Si, Al, Ti oder Zr, R′ ein unverzweigter oder verzweigter Alkylrest und x, entsprechend der Oxidationsstufe von M, 3 oder 4.In a preferred embodiment of the present invention, M = Si, Al, Ti or Zr, R 'is an unbranched or branched alkyl radical and x, accordingly the oxidation state of M, 3 or 4.
Besonders bevorzugt entspricht das Metallalkoxid der Formel Si(OEt)₄.The metal alkoxide particularly preferably corresponds to the formula Si (OEt) ₄.
Katalysatoren im Sinne der Erfindung sind anorganische oder organische Säuren, bevorzugt organische Säuren oder metallorganische Verbindungen, wie z. B. Zinkoctat.Catalysts in the sense of the invention are inorganic or organic acids, preferably organic acids or organometallic compounds, such as. B. Zinc octate.
Die Konzentration des Katalysators in der Gesamtmischung beträgt vorzugsweise 0, 1 bis 5 mol/l, besonders bevorzugt 0,1 bis 1,0 mol/l.The concentration of the catalyst in the total mixture is preferably 0.1 to 5 mol / l, particularly preferably 0.1 to 1.0 mol / l.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Um setzung der funktionellen Carbosilan-Dendrimere der Formeln Ia bis Id mit dem Metallalkoxid in Gegenwart eines Katalysators in einem Lösungsmittel.In a preferred embodiment of the present invention, the Um setting of the functional carbosilane dendrimers of the formulas Ia to Id with the Metal alkoxide in the presence of a catalyst in a solvent.
Das Verhältnis von Carbosilan-Dendrimer zu Metallalkoxid ist durch die Anzahl der Silanolgruppen bestimmt. Je Mol Silanolgruppe können 1 bis 4 Mol, bevorzugt ein Mol des Metallalkoxids eingesetzt werden.The ratio of carbosilane dendrimer to metal alkoxide is by number of the silanol groups. 1 to 4 moles per mole of silanol group are preferred one mole of the metal alkoxide can be used.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist zudem ein Verfahren zur Herstellung von Lacken, dadurch gekennzeichnet, daß Carbosilan-Dendrimere der Formel (I)The present invention also relates to a method for the production of paints, characterized in that carbosilane dendrimers of the formula (I)
R4-iSi[(CH₂)nSiXaR3-a]i (I)R 4-i Si [(CH₂) n SiX a R 3-a ] i (I)
mit i = 3, 4, bevorzugt i = 4, n = 2-6, bevorzugt n = 2 und R = Alkyl und/oder Aryl, wobei n innerhalb des Moleküls gleich oder ungleich sein kann und wobei die weiteren Reste die folgende Bedeutung haben:with i = 3, 4, preferably i = 4, n = 2-6, preferably n = 2 and R = alkyl and / or Aryl, where n can be the same or different within the molecule and where the other residues have the following meaning:
- a) X = OH mit a = 1a) X = OH with a = 1
oderor
- b) X = [(CH₂)nSi(OH)R₂] mit a = i bis 3, bevorzugt a = 3b) X = [(CH₂) n Si (OH) R₂] with a = i to 3, preferably a = 3
oderor
- c) X = [(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSi(OH)R₂]a] mit a = 1-3, bevorzugt a = 3c) X = [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n Si (OH) R₂] a ] with a = 1-3, preferably a = 3
oderor
- d) X = [(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSi(OH)R₂]a]a] mit a = 1-3, bevorzugt a = 3,d) X = [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n Si (OH) R₂] a ] a ] with a = 1-3, preferably a = 3,
mit Metallalkoxiden der Formelwith metal alkoxides of the formula
M(OR′)x M (OR ′) x
mit M = Si, Ge, Sn, B, Al, Ga, In, Ti, Zr, Hf, V, Nb oder Ta, besonders bevorzugt Si, Al, Ti, R′ = ein unverzweigter oder verzweigter C₁-C₅-Alkylrest und x, ent sprechend der Oxidationsstufe von M, 3 oder 4 bedeutet, mit Wasser und in Gegenwart eines Katalysators in einem Lösungsmittel umgesetzt werden.with M = Si, Ge, Sn, B, Al, Ga, In, Ti, Zr, Hf, V, Nb or Ta, particularly preferred Si, Al, Ti, R '= an unbranched or branched C₁-C₅ alkyl radical and x, ent speaking of the oxidation state of M, 3 or 4 means with water and in The presence of a catalyst can be reacted in a solvent.
Die Alkylreste R im Sinne der Erfindung sind vorzugsweise lineare oder ver zweigte, gegebenenfalls substituierte C₁-C₅-Alkylreste.The alkyl radicals R in the sense of the invention are preferably linear or ver branched, optionally substituted C₁-C₅ alkyl radicals.
Die Arylreste im Sinne der Erfindung sind vorzugsweise gegebenenfalls substi tuierte C₆-Ringe. The aryl radicals in the sense of the invention are preferably optionally substi tuated C₆ rings.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Werte an der Indicis n innerhalb des Moleküls gleich. Besonders bevorzugt ist n = 2 und i = 4.In a further preferred embodiment of the present invention the values on the indicator n are the same within the molecule. Is particularly preferred n = 2 and i = 4.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist M = Si, Al, Ti oder Zr, R′; ein unverzweigter oder verzweigter Alkylrest und x, entsprechend der Oxidationsstufe von M, 3 oder 4.In a preferred embodiment of the present invention, M = Si, Al, Ti or Zr, R ′; an unbranched or branched alkyl radical and x, accordingly the oxidation state of M, 3 or 4.
Besonders bevorzugt entspricht das Metallalkoxid der Formel Si(OEt)₄.The metal alkoxide particularly preferably corresponds to the formula Si (OEt) ₄.
Katalysatoren im Sinne der Erfindung sind vorzugsweise anorganische oder organische Säuren, bevorzugt organische Säuren oder metallorganische Verbin dungen, wie z. B. Zinkoctat.Catalysts in the sense of the invention are preferably inorganic or organic acids, preferably organic acids or organometallic compounds applications such as B. zinc octate.
Die Konzentration des Katalysators in der Gesamtmischung beträgt vorzugsweise 0,1 bis 5 mol/l, besonders bevorzugt 0,1 bis 1,0 mol/l.The concentration of the catalyst in the total mixture is preferably 0.1 to 5 mol / l, particularly preferably 0.1 to 1.0 mol / l.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Um setzung der funktionellen Carbosilan-Dendrimere der Formeln Ia bis Id mit dem Metallalkoxid in Gegenwart eines Katalysators in einem Lösungsmittel.In a preferred embodiment of the present invention, the Um setting of the functional carbosilane dendrimers of the formulas Ia to Id with the Metal alkoxide in the presence of a catalyst in a solvent.
Das Lösungsmittel sorgt nicht nur für eine homogene Lösung, sondern kann in erheblichem Maße auch Einfluß auf die Reaktionsgeschwindigkeit haben. Die Gelbildung sollte genügend langsam sein, um die Lacklösung einige Stunden verarbeiten zu können. Lösungsmittel im Sinne der Erfindung sind z. B. Alkohole. Bevorzugt sind wäßrige Alkohole. Besonders bevorzugt seien Ethanol oder Isopropanol mit einem Wassergehalt von 5 bis 25%, bevorzugt 20%, genannt.The solvent not only ensures a homogeneous solution, but can also also have a significant influence on the reaction rate. The Gelation should be slow enough to take the varnish solution a few hours to be able to process. Solvents in the sense of the invention are e.g. B. alcohols. Aqueous alcohols are preferred. Ethanol or Isopropanol with a water content of 5 to 25%, preferably 20%.
Das Verhältnis von Carbosilan-Dendrimer zu Metallalkoxid ist durch die Anzahl der Silanolgruppen bestimmt. Je Mol Silanolgruppe können 1 bis 4 Mol, bevorzugt ein Mol des Metallalkoxids eingesetzt werden.The ratio of carbosilane dendrimer to metal alkoxide is by number of the silanol groups. 1 to 4 moles per mole of silanol group are preferred one mole of the metal alkoxide can be used.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise so durchgeführt, daß das Carbosilan-Dendrimer gemäß einer der Formeln Ia bis Id in der geeigneten Menge wäßrigen Alkohols gelöst oder suspendiert und mit dem Metallalkoxid versetzt wird. Anschließend wird der Katalysator zugegeben, woraufhin eine gegebenen falls vorliegende Suspension in wenigen Minuten homogen wird. Durch Verteilen eines Tropfens der Lacklösung auf einem Objektträger kann nun festgestellt wer den wann die Viskosität für eine gute Verarbeitung hoch genug ist.The inventive method is preferably carried out so that the Carbosilane dendrimer according to one of the formulas Ia to Id in the appropriate amount aqueous alcohol dissolved or suspended and mixed with the metal alkoxide becomes. Then the catalyst is added, whereupon a given if the present suspension becomes homogeneous in a few minutes. By distributing a drop of the lacquer solution on a slide can now be determined when the viscosity is high enough for good processing.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist zudem die Verwendung der erfin dungsgemäßen Si-OH-funktionellen Carbosilan-Dendrimere als Träger zur Anbin dung von katalytisch aktiven Metallverbindungen.The present invention also relates to the use of the invention Si-OH-functional carbosilane dendrimers according to the invention as a carrier for tannins formation of catalytically active metal compounds.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung der erfindungs gemäßen funktionellen Carbosilan-Dendrimere mit O-Metallbindung als Lacke.The present invention also relates to the use of the invention functional carbosilane dendrimers with O-metal bond as paints.
Der Lack kann nach den üblichen Methoden auf die verschiedensten Oberflächen aufgetragen werden. Beispielsweise kann er mittels eines Rakels aufgetragen oder durch Eintauchen (dip coating) in die Lacklösung, woraus sehr dünne Schichten (einige µm) resultieren.The varnish can be applied to a wide variety of surfaces using standard methods be applied. For example, it can be applied using a squeegee or by immersion (dip coating) in the paint solution, resulting in very thin layers (a few µm) result.
Die auf die Oberfläche aufgebrachte Lacklösung wird bevorzugt bei geeigneter Temperatur an der Luft ausgehärtet.The paint solution applied to the surface is preferred if it is suitable Air cured temperature.
Bevor eine forcierte Trocknung bei höherer Temperatur erfolgt, wird vorzugsweise der Hauptanteil der flüchtigen Bestandteile bei Raumtemperatur evaporiert.Before forced drying at higher temperatures is preferred the majority of the volatile components evaporated at room temperature.
Geeignete Temperaturen zur Aushärtung der Lackfilme liegen im Temperatur bereich von 15°C bis 250°C. Bei Naßfilmdicken von 120 µm und mehr wird eine vollständige Aushärtung bei Raumtemperatur erst nach Tagen erreicht. Bevorzugt ist hier ein Temperaturbereich von 50°C bis 120°C, der eine Aushärtung in wenigen Stunden gewährleistet.Suitable temperatures for curing the paint films are in the temperature range from 15 ° C to 250 ° C. With wet film thicknesses of 120 µm and more one Complete curing at room temperature takes days. Prefers Here is a temperature range from 50 ° C to 120 ° C, which is a hardening in guaranteed within a few hours.
Das Eigenschaftsprofil wird im folgenden anhand eines Lacks aus Si[(CH₂)₂Si(OH)Me₂]₄ und Si(OEt)₄ (1 : 4) genauer beschrieben.The property profile is based on a paint Si [(CH₂) ₂Si (OH) Me₂] ₄ and Si (OEt) ₄ (1: 4) described in more detail.
Die so hergestellten Lackfilme sind absolut transparent und haben einen hohen Glanz. Die Extinktion ist im Bereich von 360 bis 560 nm kleiner 0,002 und im Bereich von 560 bis 810 nm etwa 0,03.The paint films produced in this way are absolutely transparent and have a high level Shine. The extinction is in the range from 360 to 560 nm less than 0.002 and in Range from 560 to 810 nm about 0.03.
Die Bestimmung der Kratzfestigkeit via Bleistifthärte nach ASTM 3363 zeigt, daß ein 27 µm Film auf einer Glasoberfläche, der 24 h bei 20°C ausgehärtet wurde, nicht durch einen Bleistift der Härte 5H geritzt werden kann. Zum gleichen Ergebnis kommt man bei einer entsprechend beschichteten Stahlplatte.The determination of the scratch resistance via pencil hardness according to ASTM 3363 shows that a 27 µm film on a glass surface which has been cured for 24 hours at 20 ° C, cannot be scratched with a pencil of hardness 5H. At the same The result is obtained with an appropriately coated steel plate.
Die Haftung der Beschichtungen wurde gemäß ISO 2409 überprüft. Sowohl auf Glas als auch auf Stahl, Eisen, Aluminium oder Silicium wurde dabei die bestmögliche Klassifikation "0" erreicht.The adhesion of the coatings was checked according to ISO 2409. Both on Glass as well as steel, iron, aluminum or silicon became the best possible classification "0" reached.
Die Lösungsmittelbeständigkeit wurde durch fünfminütiges, kräftiges Reiben der Beschichtung mit einem lösungsmittelgetränkten Wattebausch geprüft. Durch keine der verwendeten Lösungsmittel Ethanol, Aceton, Dimethylformamid, Toluol, Chloroform oder n-Butylacetat wurde der Lack in irgendeiner Art und Weise verändert.Solvent resistance was achieved by vigorously rubbing the Coating tested with a cotton swab soaked in solvent. By none the solvents used ethanol, acetone, dimethylformamide, toluene, The paint was chloroform or n-butyl acetate in some way changed.
Die thermogravimetrische Analyse (TGA) unter Luft zeigt keinen Masseverlust bis 210°C, d. h. der Film ist zumindest für kurze Zeit bis zu dieser Temperatur thermisch stabil. Oberhalb von 210°C beobachtet man einen Masseverlust von ca. 10%, der hauptsächlich von austretendem Lösungsmittel oder einer Nachvernet zung herrührt. Erst zwischen 230°C und 450°C erfolgt die Zersetzung (Oxidation) des organischen Anteils.The thermogravimetric analysis (TGA) under air shows no mass loss up to 210 ° C, i.e. H. the film is at this temperature at least for a short time thermally stable. Above 210 ° C a mass loss of approx. 10%, mainly from solvent leakage or post-crosslinking tongue comes from. Decomposition takes place between 230 ° C and 450 ° C (oxidation) of the organic part.
Wie die TGA unter Stickstoff zeigt, erfolgt bis 235°C ein Masseverlust von ca. 4%, zwischen 235°C und 490°C lediglich von ca. 3%. Dieser Masseverlust kann nur auf Bestandteile zurückgeführt werden, die im Lack eingeschlossen sind (z. B. Lösungsmittel) oder durch Nachvernetzung bei dieser Temperatur gebildet werden. Herausragend ist, daß der Film selbst zumindest kurzfristig unzersetzt bis 490°C thermisch belastet werden kann. Oberhalb 490°C wird der organische Anteil in der Beschichtung abgebaut.As the TGA shows under nitrogen, there is a loss of mass of approx. 235 ° C 4%, between 235 ° C and 490 ° C only about 3%. This loss of mass can can only be traced back to components that are included in the paint (e.g. Solvent) or by post-crosslinking at this temperature. It is outstanding that the film itself, at least briefly, does not decompose up to 490 ° C can be thermally stressed. Above 490 ° C the organic content in the Coating removed.
Überraschend ist auch die aus Randwinkelmessungen bestimmte Oberflächen spannung von 28,5 mN/m, wobei der unpolare Anteil 25,0 mN/m und der polare Anteil 3,4 mN/m beträgt. Der unpolare Anteil überwiegt stark, was bei einem System mit vielen Siloxan- und Silanolgruppen ungewöhnlich ist. Das Carbosilan gerüst hat demnach großen Einfluß auf diese Parameter.The surface determined from wetting angle measurements is also surprising tension of 28.5 mN / m, the non-polar portion 25.0 mN / m and the polar Share is 3.4 mN / m. The non-polar portion predominates strongly, what with one System with many siloxane and silanol groups is unusual. The carbosilane Accordingly, scaffold has a great influence on these parameters.
Auch der thermische Ausdehnungskoeffizient ist mit 63 × 10-6/K überraschend hoch. Herkömmliche Gele ergeben selbst bei Verwendung von Silanen mit hohem orga nischen Anteil, wie z. B. N-Octylgruppen, nur Ausdehnungskoeffizienten im Be reich von 1 bis 22 × 10-6/K, wie in Mat. Res. Symp. Proc. 1988, 121, 811-816 be schrieben.The thermal expansion coefficient is also surprisingly high at 63 × 10 -6 / K. Conventional gels result even when using silanes with a high organic content, such as. B. N-octyl groups, only expansion coefficients in the range Be from 1 to 22 × 10 -6 / K, as in Mat. Res. Symp. Proc. 1988, 121, 811-816.
Der bei dem erfindungsgemäßen Lackfilm ermittelte Ausdehnungskoeffizient stimmt mit dem von z. B. Polycarbonat (ca. 60 × 10-6/K) sehr gut überein. Aus der Oberflächenspannung folgt, daß auch die Benetzung von Kunststoffen zufrieden stellend gelingen sollte.The coefficient of expansion determined in the paint film according to the invention agrees with that of z. B. polycarbonate (approx. 60 × 10 -6 / K) match very well. It follows from the surface tension that the wetting of plastics should also be satisfactory.
Die mechanische Prüfung eines auf ein Eisenblech aufgetragenen Lackfilms ergibt einen Wert vom 11 mm für eine langsame Deformation (Tiefungsprüfung gemäß ISO 1520). Dieser ausgezeichnete Wert ist ein Beleg für die Elastizität des Lackfilms.The mechanical test of a paint film applied to an iron sheet reveals a value of 11 mm for a slow deformation (depth test according to ISO 1520). This excellent value is proof of the elasticity of the Paint film.
Bei schneller Deformation (Kugelschlag gemäß ASTM D 2794-93) wird ein Wert von 20 inch-pound erreicht.With rapid deformation (ball impact according to ASTM D 2794-93) a value becomes reached by 20 inch-pound.
Das erfindungsgemaße Verfahren wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.The process according to the invention is illustrated by the examples below explained.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Beispiele beschränkt.However, the invention is not limited to the examples.
Alle Reaktionen wurden mittels Schlenk-Technik unter Argon oder im Vakuum durchgeführt. Alle verwendeten Lösungsmittel wurden nach den üblichen Labormethoden vor Gebrauch getrocknet und unter Argon destilliert eingesetzt. Käufliche Edukte wurden keiner weiteren Reinigung unterzogen.All reactions were carried out using Schlenk technology under argon or in vacuo carried out. All solvents used were made according to the usual Laboratory methods dried before use and used distilled under argon. Commercial educts were not subjected to any further purification.
¹H-NMR-Spektren wurden bei 400 bzw. 500 MHz, protonenentkoppelte ¹³C-Spektren bei 100 MHz mit dem AMX 500 der Firma Bruker aufgenommen. Das Spektrometer Varian XR 300 der Firma Varian wurde bei 60 MHz für die Aufnahme protonenentkoppelter ²⁹Si-Spektren benutzt. Die Massenspektren wurden bei Maldi-Messungen mit Krat os Maldi 3 der Firma Shimatzu und bei CI-Messungen mit MAT 800/230 der Firma Finnigan angefertigt.1 H NMR spectra were proton decoupled at 400 and 500 MHz, respectively 13 C spectra recorded at 100 MHz with the AMX 500 from Bruker. The Varian XR 300 spectrometer from Varian was used at 60 MHz for the Recording of proton decoupled ²⁹Si spectra used. The mass spectra were used in Maldi measurements with Krat os Maldi 3 from Shimatzu and at CI measurements made with Finnigan's MAT 800/230.
Käufliche Edukte, wie Chlordimethylsilan und Tetravinylsilan, wurden ohne weitere Reinigung eingesetzt. Die Reinheit des eingesetzten Tetravinylsilans betrug 96%.Commercially available starting materials, such as chlorodimethylsilane and tetravinylsilane, were without further cleaning used. The purity of the tetravinyl silane used was 96%.
Die Synthese von Si[(CH₂)₂Si[(CH₂)₂Si(C₂H₃)₃]₃]₄ wurde vorgenommen, wie sie in Organometallics 1994, 13, 2682 beschrieben ist.The synthesis of Si [(CH₂) ₂Si [(CH₂) ₂Si (C₂H₃) ₃] ₃] ₄ was carried out as they are in Organometallics 1994, 13, 2682.
Die Synthese von Phenyltrivinylsilan aus Phenyltrichlorsilan und Vinylmagnesium chlorid wurde vorgenommen, wie sie in J. Org. Chem. 1957, 22, 1200-1202 beschrieben ist.The synthesis of phenyltrivinylsilane from phenyltrichlorosilane and vinyl magnesium Chloride was made as described in J. Org. Chem. 1957, 22, 1200-1202 is described.
Als Hydrosilylierungskatalysator wurde eine 0,1%ige Lösung von Hexachloro platinsäure in absolutem Isopropanol eingesetzt.A 0.1% solution of hexachloro was used as the hydrosilylation catalyst platinic acid used in absolute isopropanol.
Zu einer Mischung aus 5 g (36,7 mmol) Tetravinylsilan, 20,8 g (220,1 mmol)
Chlorodimethylsilan und 20 ml THF wurden bei Raumtemperatur 5 Tropfen des
Platin-Katalysators gegeben. Man rührte nun zunächst 30 min bei Raumtemperatur
und erwärmte auf 45°C bis 50°C. Nach einigen Minuten setzte eine heftige
exotherme Reaktion ein, wobei das Heizbad unter Umständen entfernt werden
mußte. Bei sinkender Temperatur, wurde noch weitere 2 h auf 45°C bis 50°C
erwärmt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurden weitere 20 h gerührt
und alle flüchtigen Bestandteile im Vakuum entfernt. Man erhielt das Produkt als
farbloses Wachs.
NMR: (CDCl₃)
¹H: δ = 0,42 ppm (s, 6H, SiCH₃); 0,59 ppm und 0,68 ppm (m, je 2H, SiCH₂).
¹³C{¹H}: δ = 0,93 ppm (s, SiCH₃); 2,06 ppm (s, SiCH₂); 11,26 ppm (s,
Cl SiCH₂).5 drops of the platinum catalyst were added at room temperature to a mixture of 5 g (36.7 mmol) of tetravinylsilane, 20.8 g (220.1 mmol) of chlorodimethylsilane and 20 ml of THF. The mixture was then stirred for 30 min at room temperature and heated to 45 ° C to 50 ° C. A violent exothermic reaction started after a few minutes, and the heating bath might have to be removed. As the temperature dropped, the mixture was heated to 45 ° C. to 50 ° C. for a further 2 hours. After cooling to room temperature, the mixture was stirred for a further 20 h and all volatile constituents were removed in vacuo. The product was obtained as a colorless wax.
NMR: (CDCl₃)
1 H: δ = 0.42 ppm (s, 6H, SiCH₃); 0.59 ppm and 0.68 ppm (m, each 2H, SiCH₂).
13 C {1 H}: δ = 0.93 ppm (s, SiCH₃); 2.06 ppm (s, SiCH₂); 11.26 ppm (s, Cl SiCH₂).
Zu der Reaktionsmischung bestehend aus 3 g (5,20 mmol) Si[(CH₂)₂Si(C₂H₃)₃]₄, 7,8 g Chlorodimethylsilan und 20 ml THF gab man 5 Tropfen des Platin- Katalysators und rührte zunächst 30 min bei Raumtemperatur. Man erwärmte dann auf 45°C bis 50°C; die nach einigen Minuten einsetzende Reaktion war wesentlich weniger exotherm als die in Beispiel 1 beschriebene. Danach erwärmte man 2 h auf 45°C, kühlte dann erneut auf Raumtemperatur ab und rührte weitere 20 h. Nach dem Entfernen der flüchtigen Bestandteile im Vakuum erhielt man das Produkt als farblosen Feststoff.To the reaction mixture consisting of 3 g (5.20 mmol) Si [(CH₂) ₂Si (C₂H₃) ₃] ₄, 7.8 g of chlorodimethylsilane and 20 ml of THF were added to 5 drops of the platinum Catalyst and initially stirred at room temperature for 30 min. Then you warmed up to 45 ° C to 50 ° C; the reaction that started after a few minutes was essential less exothermic than that described in Example 1. Then it was warmed up for 2 hours 45 ° C, then cooled again to room temperature and stirred for a further 20 h. To removing the volatiles in vacuo gave the product as colorless solid.
C₅₆H₁₃₆Cl₁₂Si₁₇
M = 1712,580 g/mol
NMR: (CDCl₃)
¹H: δ = 0,39 ppm (s, 22H, Si(CH₃)₂ und Si(CH₂)₂Si); 0,60 ppm (m, 12H,
Si(CH₂)₂SiCl).
¹³C{¹H}: δ = 1,00 ppm (s, SiCH₃); 1,97 ppm, 2,29 ppm und 2,82 ppm (s, SiCH₂);
11,47 ppm (s, ClSiCH₂).
C₅₆H₁₃₆Cl₁₂Si₁₇
M = 1712.580 g / mol
NMR: (CDCl₃)
1 H: δ = 0.39 ppm (s, 22H, Si (CH₃) ₂ and Si (CH₂) ₂Si); 0.60 ppm (m, 12H, Si (CH₂) ₂SiCl).
13 C {1 H}: δ = 1.00 ppm (s, SiCH₃); 1.97 ppm, 2.29 ppm and 2.82 ppm (s, SiCH₂); 11.47 ppm (s, ClSiCH₂).
Zu 8,5 g (84,0 mmol) Triethylamin und 1,62 g (90,0 mmol) Wasser in 300 ml Diethylether tropfte man innerhalb von 30 min eine Lösung von 10,0 g (19,5 mmol) Si[(CH₂)₂SiClMe₂]₄ aus Beispiel 1 in 20 ml Diethylether. Das ge bildete Triethylaminhydrochlorid fiel dabei als weißer Niederschlag an. Nach der Zugabe rührte man noch 1 h und filtrierte dann den Feststoff ab. Das Filtrat wurde im Vakuum vom Lösungsmittel befreit. Der so erhaltene farblose Feststoff wurde in THF gelöst und langsam unter kräftigem Rühren in 500 ml Hexan getropft. Das Produkt fiel dabei als feiner, weißer Niederschlag an, welcher nach Abfiltrieren und einmaligem Waschen mit Hexan nicht mehr weiter gereinigt werden mußte.To 8.5 g (84.0 mmol) of triethylamine and 1.62 g (90.0 mmol) of water in 300 ml A solution of 10.0 g was added dropwise to diethyl ether within 30 minutes (19.5 mmol) Si [(CH₂) ₂SiClMe₂] ₄ from Example 1 in 20 ml diethyl ether. The ge triethylamine hydrochloride formed as a white precipitate. After The addition was stirred for a further 1 h and then the solid was filtered off. The filtrate was freed from solvent in vacuo. The colorless solid thus obtained was dissolved in THF and slowly added dropwise to 500 ml of hexane with vigorous stirring. The Product was obtained as a fine, white precipitate, which after filtering off and once washing with hexane no longer needed to be cleaned.
Es wurde ein stabiler Feststoff erhalten.
Schmp.: 144°C.A stable solid was obtained.
Mp: 144 ° C.
C₁₆H₄₄O₄Si₅
M = 440,951 g/mol
NMR: (DMSO-d₆)
¹H: δ = 0,0 ppm (s, 6H, SiCH₃); 0,39 ppm (m, 4H, Si(CH₂)₂Si); 5,21 ppm (s, 1H,
SiOH).
¹³C{¹H}: δ = -0,63 ppm (s, SiCH₃); 1,93 ppm (s, Si(CH₂)₄); 9,77 ppm (s,
Si(OH)CH₂).
²⁹Si{¹H}: δ = 14,26 ppm (s, Si(CH₂)₄); 16,33 ppm (s, SiOH).
MS: (CI)
m/e = 337 (Si[(CH₂)₂Si(OH)Me₂]₃⁺)
IR: (Nujol-Verreibung)
3160 cm-1, sehr breit (νO-H).
C₁₆H₄₄O₄Si₅
M = 440.951 g / mol
NMR: (DMSO-d₆)
1 H: δ = 0.0 ppm (s, 6H, SiCH₃); 0.39 ppm (m, 4H, Si (CH₂) ₂Si); 5.21 ppm (s, 1H, SiOH).
13 C {1 H}: δ = -0.63 ppm (s, SiCH₃); 1.93 ppm (s, Si (CH₂) ₄); 9.77 ppm (s, Si (OH) CH₂).
²⁹Si {¹H}: δ = 14.26 ppm (s, Si (CH₂) ₄); 16.33 ppm (s, SiOH).
MS: (CI)
m / e = 337 (Si [(CH₂) ₂Si (OH) Me₂] ₃⁺)
IR: (Nujol trituration)
3160 cm -1 , very wide (νO-H).
Zu einer Mischung von 20,7 g (30,4 mmol) Triethylamin, 3,65 g (32,7 mmol) Wasser und 700 ml Diethylether wurden innerhalb von 30 min 4 g (2,34 mmol) Si[(CH₂)₂Si[(CH₂)₂SiClMe₂]₃]₄ aus Beispiel 2 in 40 ml Diethylether getropft. Nach vollständiger Zugabe rührte man die Reaktionsmischung noch 1 h und filtrierte dann den Niederschlag von Triethylaminhydrochlorid ab. Das Filtrat wurde im Vakuum von flüchtigen Bestandteilen befreit und der teilkristalline farblose Rückstand in THF aufgenommen. Diese Lösung wurde in 300 ml Hexan getropft. So erhielt man das Produkt als farblosen Niederschlag. Als dieser beim Stehenlassen ölige wurde, dekantierte man das Lösungsmittel ab und rührte das ölige Produkt mit etwas Diethylether. Das nachgereinigte feinkristalline Produkt wurde abfiltriert und im Vakuum getrocknet.To a mixture of 20.7 g (30.4 mmol) triethylamine, 3.65 g (32.7 mmol) Water and 700 ml of diethyl ether were 4 g (2.34 mmol) within 30 min. Si [(CH₂) ₂Si [(CH₂) ₂SiClMe₂] ₃] ₄ from Example 2 was added dropwise in 40 ml of diethyl ether. After the addition was complete, the reaction mixture was stirred for a further 1 h and then filtered the precipitate of triethylamine hydrochloride. The filtrate was freed from volatile constituents in vacuo and the semi-crystalline colorless residue taken up in THF. This solution was dissolved in 300 ml of hexane dripped. The product was thus obtained as a colorless precipitate. When this at When it was left to become oily, the solvent was decanted off and stirred oily product with some diethyl ether. The cleaned fine crystalline product was filtered off and dried in vacuo.
Es wurde ein stabiler Feststoff erhalten.A stable solid was obtained.
C₅₆H₁₄₈O₁₂Si₁₇
M = 1491,239 g/mol
NMR: (DMSO-d₆)
¹H: δ = 0,06 ppm (s, 18H, SiCH₃); 0,46 ppm (m, 16H, SiCH₂); 5,31 ppm (s, 3H,
SiOH).
¹³C{¹H}: δ = -0,42 ppm (s, SiCH₃); 1,89 ppm (s, Si(OH)CH₂CH₂Si); 2,23 ppm
und 2,43 ppm (s, Si(CH₂)₂Si), 9,99 ppm (s, Si(OH)CH₂CH₂Si).C₅₆H₁₄₈O₁₂Si₁₇
M = 1491.239 g / mol
NMR: (DMSO-d₆)
1 H: δ = 0.06 ppm (s, 18H, SiCH₃); 0.46 ppm (m, 16H, SiCH₂); 5.31 ppm (s, 3H, SiOH).
13 C {1 H}: δ = -0.42 ppm (s, SiCH₃); 1.89 ppm (s, Si (OH) CH₂CH₂Si); 2.23 ppm and 2.43 ppm (s, Si (CH₂) ₂Si), 9.99 ppm (s, Si (OH) CH₂CH₂Si).
Zu 12,3 g (66,1 mmol) Phenyltrivinylsilan in 50 ml THF gab man 25,0 g (264,5 mmol) Chlordimethylsilan und einige Tropfen des Pt-Katalysators. Man erwärmte die Reaktionsmischung 20 h auf 45-50°C, kühlte dann auf Raumtem peratur ab und entfernte alle flüchtigen Bestandteile im Vakuum. Man erhielt ein farbloses Öl, welches ohne weitere Reinigung nach Beispiel 6 weiter umgesetzt wurde.25.0 g were added to 12.3 g (66.1 mmol) of phenyltrivinylsilane in 50 ml of THF (264.5 mmol) chlorodimethylsilane and a few drops of the Pt catalyst. Man warmed the reaction mixture to 45-50 ° C for 20 h, then cooled to room temperature temperature and removed all volatile components in vacuo. You got one colorless oil, which is reacted according to Example 6 without further purification has been.
Zu einer Lösung von 34,5 ml (247,7 mmol) Triethylamin und 4,8 ml (264,9 mmol) Wasser in 1,2 l tert. Butylmethylether tropfte man innerhalb von 2 h 26,9 g (57,4 mmol) C₆H₅Si[(CH₂)₂SiClMe₂]₃ aus Beispiel 5 in 30 ml Diethylether. Nach der Zugabe rührte man noch eine Stunde bei Raumtemperatur und filtrierte dann den weißen Niederschlag von Triethylaminhydrochlorid ab. Das farblose Filtrat wurde am Rotationsverdampfer von flüchtigen Bestandteilen befreit. Der so erhaltene weiße Feststoff wurde in 30 ml THF gelöst und unter Rühren in 400 ml Hexan getropft. Das Produkt fiel als feiner weißer Niederschlag aus. Dieser wurde abgesaugt, zweimal mit 50 ml Hexan gewaschen und schließlich 20 h im dyna mischen Vakuum getrocknet. Es wurde ein stabiler Feststoff erhalten.To a solution of 34.5 ml (247.7 mmol) of triethylamine and 4.8 ml (264.9 mmol) water in 1.2 l tert. Butyl methyl ether was added dropwise within 2 h 26.9 g (57.4 mmol) of C₆H₅Si [(CH₂) ₂SiClMe₂] ₃ from Example 5 in 30 ml of diethyl ether. After the addition, the mixture was stirred at room temperature for another hour and filtered then the white precipitate of triethylamine hydrochloride. The colorless The filtrate was freed of volatile components on a rotary evaporator. The way The white solid obtained was dissolved in 30 ml of THF and, with stirring, in 400 ml Dropped hexane. The product precipitated out as a fine white precipitate. This was suction filtered, washed twice with 50 ml of hexane and finally in dyna for 20 h mix vacuum dried. A stable solid was obtained.
C₁₈H₃₈O₂Si₄
M = 414,840 g/Mol
NMR: (DMSO-d₆)
¹H: δ = -0,11 ppm (s, 18H, SiCH₃); 0,32 ppm und 0,70 ppm (m, je 6H, SiCH₂);
5,27 ppm (s, 3H, SiOH); 7,35 ppm und 7,44 ppm (m, 5H, SiC₆H₅).
¹³CC{¹H}: δ = -0,43 ppm (s, SiCH₃); 2,52 ppm (s, Si(CH₂)₄); 9,91 ppm (s,
Si(OH)CH₂); 127,85 ppm, 128,84 ppm, 134,19 ppm und 137,32 ppm (s, SiC₆H₅).C₁₈H₃₈O₂Si₄
M = 414.840 g / mol
NMR: (DMSO-d₆)
1 H: δ = -0.11 ppm (s, 18H, SiCH₃); 0.32 ppm and 0.70 ppm (m, each 6H, SiCH₂); 5.27 ppm (s, 3H, SiOH); 7.35 ppm and 7.44 ppm (m, 5H, SiC₆H₅).
13 CC {1 H}: δ = -0.43 ppm (s, SiCH₃); 2.52 ppm (s, Si (CH₂) ₄); 9.91 ppm (s, Si (OH) CH₂); 127.85 ppm, 128.84 ppm, 134.19 ppm and 137.32 ppm (s, SiC₆H₅).
94,3 g (183,4 mmol) Si[(CH₂)₂SiClMe₂]₄ wurden in 100 ml Diethylether gelöst und bei Raumtemperatur unter kräftigem Rühren zu einer Lösung von 110,3 ml (792,3 mmol) Triethylamin, 15,3 ml (850 mmol) Wasser und 3 630 ml tert. Butylmethylether getropft. Das sich bildende Triethylaminhydrochlorid fiel sofort als weißer Feststoff aus. Das Zutropfen erfolgte so rasch, daß die Reaktions temperatur zwischen 25°C und 30°C lag. Nach vollständiger Zugabe wurde noch eine Stunde weitergerührt und dann der Niederschlag über eine Fritte abfiltriert. Nach dem Entfernen der flüchtigen Bestandteile im Vakuum bei ca. 35°C erhielt man das Rohprodukt als weißen Feststoff. Dieser wurde in so wenig wie möglich THF aufgenommen und unter kraftigem Rühren in 3 l Hexan getropft. Der so erhaltene feine, weiße Niederschlag wurde abfiltriert, einmal mit Hexan gewaschen und dann im Vakuum getrocknet.94.3 g (183.4 mmol) Si [(CH₂) ₂SiClMe₂] ₄ were dissolved in 100 ml diethyl ether and at room temperature with vigorous stirring to a solution of 110.3 ml (792.3 mmol) triethylamine, 15.3 ml (850 mmol) water and 3 630 ml tert. Dropped butyl methyl ether. The triethylamine hydrochloride that formed immediately fell as a white solid. The dropping took place so quickly that the reaction temperature was between 25 ° C and 30 ° C. After the addition was complete stirred for an hour and then the precipitate was filtered off through a frit. After removing the volatile constituents in vacuo at about 35 ° C the crude product as a white solid. This was done in as little as possible THF was taken up and added dropwise to 3 l of hexane with vigorous stirring. The way The fine white precipitate obtained was filtered off and washed once with hexane and then dried in vacuo.
Der nach obiger Umsetzung anfallende tert. Butylmethylether wurde ohne weitere Reinigung für eine zweite, analoge Reaktion eingesetzt. Der Reaktionsverlauf, sowie die Qualität des Feinproduktes blieben dabei unverändert.The resulting tert implementation. Butyl methyl ether was used without further ado Cleaning used for a second, analog reaction. The course of the reaction, and the quality of the fine product remained unchanged.
Zu den Carbosilan-Dendrimeren Si[(CH₂)₂Si(OH)Me₂]₄, Ph-Si[(CH₂)₂Si(OH)Me₂]₃ oder Si[(CH₂)₂Si[(CH₂)₂Si(OH)Me₂]₃]₄ in dem entsprechenden Lösungsmittel gab man Tetraethoxysilan (TEOS) und schließlich den Katalysator Ameisensäure. Die Reaktionsmischung wurde solange gerührt bis sie absolut klar war, und dann stehengelassen bis eine gute Verarbeitbarkeit gegeben ist. Die genauen Versuchsdaten zur Herstellung der Lacklösungen 1 bis 6 sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt. Die Mol-, Volumenverhältnisse und Konzentrationen der verwendeten Stoffe sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.To the carbosilane dendrimers Si [(CH₂) ₂Si (OH) Me₂] ₄, Ph-Si [(CH₂) ₂Si (OH) Me₂] ₃ or Si [(CH₂) ₂Si [(CH₂) ₂Si (OH) Me₂] ₃] ₄ in the corresponding solvent one tetraethoxysilane (TEOS) and finally the catalyst formic acid. The The reaction mixture was stirred until it was absolutely clear, and then left until good workability is given. The exact Experimental data for the preparation of the coating solutions 1 to 6 are in Table 1 summarized. The molar, volume ratios and concentrations of the The substances used are summarized in Table 2.
Vor der Beschichtung wurden alle Oberflächen sorgfältig durch Abreiben mit Aceton gereinigt. Die ungefähr notwendige Menge der jeweiligen Lacklösung 1 bis 6 wurde dahin mit einem Vierfach-Filmziehrahmen der Firma Erichsen, Modell 360, auf die Oberfläche aufgetragen. Die verwendeten Oberflächen hatten die folgenden Maße:Before coating, all surfaces were carefully rubbed off with Acetone cleaned. The approximate amount of each paint solution 1 until 6 was used with a four-fold film drawing frame from Erichsen, model 360, applied to the surface. The surfaces used had the following dimensions:
Die Angaben über die Art der Oberflächen, Filmdicken und Trocknungsbedingun gen sind in Tabelle 4 zusammengefaßt. Die Ergebnisse der Prüfungen der Blei stifthärte, des Gitterschnittests und der Lösungsmittelbeständigkeit finden sich in Tabelle 5. Physikalisch-chemische Eigenschaften von aus der Lacklösung 1 prä parierten Filme sind in Tabelle 6 angegeben, während die mechanischen Eigen schaften des Lackfilms 1/5 in Tabelle 7 gezeigt sind. The information about the type of surface, film thickness and drying conditions conditions are summarized in Table 4. The results of the lead tests Pen hardness, cross hatch test and solvent resistance can be found in Table 5. Physico-chemical properties of the paint solution 1 pre parried films are given in Table 6, while the mechanical eigen properties of the lacquer film 1/5 are shown in Table 7.
49,5 g Aktivkohle Norit CN 1 wurden in 300 ml bidestilliertem Wasser aufge schlämmt und mit 200 ml einer wäßrigen H₂PtCl₆-Lösung, die 0,5 g Pt - gerech net als Metall - enthielt, versetzt. Man rührte 10 Minuten nach und saugte den Katalysator auf einer Filternutsche ab. Das wasserfeuchte Rohprodukt (153 g) wurde bei 0,1 Pa und 110°C getrocknet und unter Argon gelagert. Der Katalysator Kat I enthielt 1% Pt.49.5 g of activated carbon Norit CN 1 were placed in 300 ml of double-distilled water slurries and with 200 ml of an aqueous H₂PtCl₆ solution, the 0.5 g Pt - just net as metal - contained, offset. The mixture was stirred for 10 minutes and sucked Catalyst on a filter. The water-moist raw product (153 g) was dried at 0.1 Pa and 110 ° C and stored under argon. The catalyst Cat I contained 1% Pt.
49,5 g (= 114,6 ml) Aktivkohle-Extrudate Norit ROX 0,8 wurden mit 33,9 ml einer wäßrigen H₂PtCl₆-Lösung, die 0,5 g Pt - gerechnet als Metall - enthielt, getränkt. Das Rohprodukt wurde zunächst bei 110°C im Stickstoffstrom getrocknet, anschließend bei 0,1 Pa und 110°C getrocknet und unter Argon gelagert. Der Katalysator enthielt 1% Pt.49.5 g (= 114.6 ml) of activated carbon extrudates Norit ROX 0.8 were mixed with 33.9 ml an aqueous H₂PtCl₆ solution containing 0.5 g Pt - calculated as metal - soaked. The crude product was first at 110 ° C in a stream of nitrogen dried, then dried at 0.1 Pa and 110 ° C and under argon stored. The catalyst contained 1% Pt.
49,5 g SiO₂ (Merck 657) wurden mit 132 ml einer wäßrigen H₂PtCl₆-Lösung, die 0,5 g Pt - gerechnet als Metall - enthielt, angeteigt. Das wasserfeuchte Rohprodukt wurde zunächst bei 110°C im Trockenschrank getrocknet, anschließend bei 0,1 Pa und 110°C getrocknet und unter Argon gelagert. Der Katalysator enthielt 1% Pt.49.5 g SiO₂ (Merck 657) were mixed with 132 ml of an aqueous H₂PtCl₆ solution Contained 0.5 g Pt - calculated as metal - pasted. The water-moist raw product was first dried at 110 ° C in a drying cabinet, then at 0.1 Pa and dried at 110 ° C and stored under argon. The catalyst contained 1% Pt.
49,5 g γ-Al₂O₃ (Rhone-Poulenc, SPH 509) wurden mit 40 ml einer wäßrigen H₂PtCl₆-Lösung, die 0,5 g Pt - gerechnet als Metall - enthielt, angeteigt. Das was serfeuchte Rohprodukt wurde zunächst bei 110°C im Trockenschrank getrocknet, anschließend bei 0,1 Pa und 110°C getrocknet und unter Argon gelagert. Der Katalysator enthielt 1% Pt. 49.5 g of γ-Al₂O₃ (Rhone-Poulenc, SPH 509) were mixed with 40 ml of an aqueous H₂PtCl₆ solution containing 0.5 g Pt - calculated as metal - pasted. The what The raw, moist product was first dried in a drying cabinet at 110 ° C. then dried at 0.1 Pa and 110 ° C and stored under argon. Of the Catalyst contained 1% Pt.
49,5 g TiO₂ (Bayer) wurden mit 70 ml einer wäßrigen H₂PtCl₆-Lösung, die 0,5 g Pt - gerechnet als Metall - enthielt, angeteigt. Das wasserfeuchte Rohprodukt wurde zunächst bei 110°C im Trockenschrank getrocknet, anschließend bei 0,1 Pa und 110°C getrocknet und unter Argon gelagert. Der Katalysator enthielt 1% Pt.49.5 g of TiO₂ (Bayer) were mixed with 70 ml of an aqueous H₂PtCl₆ solution containing 0.5 g Pt - calculated as metal - contained, pasted. The water-moist raw product was first dried at 110 ° C in a drying cabinet, then at 0.1 Pa and dried at 110 ° C and stored under argon. The catalyst contained 1% Pt.
Zu 250 g (1,84 mol) Tetravinylsilan in 600 ml THF wurden 867 g (9,17 mol)
Chlordimethylsilan und 5 g des getrockneten Katalysators Kat I gegeben. Unter
kräftigem Rühren erwärmte man nun solange auf ca. 40°C, bis die deutlich
exotherme Reaktion nach einigen Minuten einsetzte und entfernte dann die äußere
Wärmequelle. Die Reaktion unterhielt sich ca. 30 min unter kräftigem Rückfluß
selbst. Bei schwächer werdendem Rückfluß wurde nur noch 15 h auf 55 bis 60°C
erwärmt und anschließend auf Raumtemperatur abkühlt. Der geträgerte Katalysator
wurde über eine Fritte abfiltriert. Die farblose Lösung wurde im Vakuum
eingeengt. Das Produkt kristallisierte dabei spontan als farbloser Feststoff aus.
Dieser wurde dann noch 20 h im Vakuum getrocknet.
Ausbeute: 861,5 g entsprechend 92% d. Th.867 g (9.17 mol) of chlorodimethylsilane and 5 g of the dried catalyst I were added to 250 g (1.84 mol) of tetravinylsilane in 600 ml of THF. With vigorous stirring, the mixture was then heated to about 40 ° C. until the clearly exothermic reaction started after a few minutes and then the external heat source was removed. The reaction was maintained for about 30 minutes with vigorous reflux. With the reflux becoming weaker, the reaction was heated to 55 to 60 ° C. for only 15 h and then cooled to room temperature. The supported catalyst was filtered off through a frit. The colorless solution was concentrated in vacuo. The product spontaneously crystallized out as a colorless solid. This was then dried in vacuo for a further 20 h.
Yield: 861.5 g corresponding to 92% of theory. Th.
Die Umsetzung erfolgte analog Beispiel 2, jedoch nur mit 4 g des geträgerten
Katalysators Kat I. Das nach der Filtration abkondensierte Gemisch aus THF und
überschüssigem Chlordimethylsilan wurde in Beispiel 3 erneut eingesetzt.
Ausbeute: 854,3 g entsprechend 91% d. Th.The reaction was carried out analogously to Example 2, but only with 4 g of the supported catalyst Cat I. The mixture of THF and excess chlorodimethylsilane which had been condensed off after the filtration was used again in Example 3.
Yield: 854.3 g corresponding to 91% of theory. Th.
Zu 250 g (1,84 mol) Tetravinylsilan und dem Kondensat aus Beispiel 3, bestehend
aus THF und Chlordimethylsilan gab man 729 g (7,71 mol) Chlordimethylsilan
und 4 g des getrockneten Katalysators Kat I. Unter kräftigem Rühren erwärmte
man nun solange auf ca. 40°C, bis die deutlich exotherme Reaktion nach einigen
Minuten einsetzte und entfernte dann die äußere Wärmequelle. Die Reaktion
unterhielt sich ca. 60 min unter kräftigem Rückfluß selbst. Bei schwächer
werdendem Rückfluß erwärmte man noch 15 h auf 55 bis 60°C und kühlte dann
auf Raumtemperatur ab. Jetzt filtrierte man den geträgerten Katalysator über eine
Fritte ab und engte die farblose Lösung im Vakuum ein. Das Produkt kristallisierte
dabei spontan als farbloser Feststoff aus. Dieser wurde dann noch 20 h im Vakuum
getrocknet.
Ausbeute: 849,0 g; entsprechend 90% d. Th.To 250 g (1.84 mol) of tetravinylsilane and the condensate from Example 3, consisting of THF and chlorodimethylsilane, 729 g (7.71 mol) of chlorodimethylsilane and 4 g of the dried catalyst I were added. With vigorous stirring, the mixture was then warmed up approx. 40 ° C until the clearly exothermic reaction started after a few minutes and then removed the external heat source. The reaction was maintained for about 60 minutes with vigorous reflux. When the reflux became weaker, the mixture was heated to 55 to 60 ° C. for a further 15 h and then cooled to room temperature. Now the supported catalyst was filtered off over a frit and the colorless solution was concentrated in vacuo. The product spontaneously crystallized out as a colorless solid. This was then dried in vacuo for a further 20 h.
Yield: 849.0 g; corresponding to 90% of theory Th.
Zu 10 g (73,3 mmol) Tetravinylsilan in 30 ml THF gab man 34,7 g (366,7 mmol)
Chlordimethylsilan und 200 mg des geträgerten Katalysators Kat II. Man erwärmte
die Reaktionsmischung auf 40°C und entfernte nach dem Einsetzen der exother
men Reaktion die externe Wärmequelle. Die Temperatur stieg dann von selbst auf
ca. 60°C an; nach Beendigung der exothermen Reaktion, erwärmte man noch 15 h
auf 40°C und kühlte dann auf Raumtemperatur ab. Der Katalysator wurde
abfiltriert und die farblose Lösung im Vakuum von flüchtigen Bestandteilen
befreit. Man erhielt das Produkt als weißen Feststoff.
Ausbeute: 32,5 g entsprechend 86% d.Th.34.7 g (366.7 mmol) of chlorodimethylsilane and 200 mg of the supported catalyst Cat II were added to 10 g (73.3 mmol) of tetravinylsilane in 30 ml of THF. The reaction mixture was warmed to 40 ° C. and, after the onset, the mixture was removed exother men reaction the external heat source. The temperature then rose automatically to approx. 60 ° C; after the exothermic reaction had ended, the mixture was heated to 40 ° C. for a further 15 h and then cooled to room temperature. The catalyst was filtered off and the colorless solution was freed from volatile constituents in vacuo. The product was obtained as a white solid.
Yield: 32.5 g corresponding to 86% of theory
Zu 10 g (73,3 mmol) Tetravinylsilan in 30 ml THF gab man 34,7 g (366,7 mmol)
Chlordimethylsilan und 200 mg des geträgerten Katalysators Kat III. Man
erwärmte die Reaktionsmischung auf 40°C und entfernte nach dem Einsetzen der
exothermen Reaktion die externe Wärmequelle. Die Temperatur stieg dann von
selbst auf ca. 65°C an; nach Beendigung der exothermen Reaktion, erwärmte man
noch 2 h auf 50°C und kühlte dann auf Raumtemperatur ab. Der Katalysator
wurde abfiltriert und die farblose Lösung im Vakuum von flüchtigen Bestandteilen
befreit. Man erhielt das Produkt als weißen Feststoff.
Ausbeute: 34,6 g entsprechend 92% d.Th.34.7 g (366.7 mmol) of chlorodimethylsilane and 200 mg of the supported catalyst Cat III were added to 10 g (73.3 mmol) of tetravinylsilane in 30 ml of THF. The reaction mixture was heated to 40 ° C and, after the onset of the exothermic reaction, the external heat source was removed. The temperature then rose automatically to approx. 65 ° C; after the exothermic reaction had ended, the mixture was heated to 50 ° C. for a further 2 h and then cooled to room temperature. The catalyst was filtered off and the colorless solution was freed from volatile constituents in vacuo. The product was obtained as a white solid.
Yield: 34.6 g corresponding to 92% of theory
Zu 25 g (183,4 mmol) Tetravinylsilan in 60 ml THF gab man 86,8 g
(917,0 mmol) Chlordimethylsilan und 0,5 g des Katalysators Kat IV. Man
erwärmte langsam auf 40°C, wobei nach ca. 30 min eine starke exotherme
Reaktion einsetzte. Die Reaktionsmischung erwärmte sich dabei auf 65°C und
mußte zwischenzeitlich mit einem Kältebad (Aceton/Trockeneis) gekühlt werden.
Nach dem Ende der exothermen Reaktion erwärmte man noch 2 h auf 50°C und
rührte dann noch 20 h bei Raumtemperatur. Der Katalysator wurde dann über eine
Fritte abfiltriert und das Filtrat im Vakuum von flüchtigen Bestandteilen befreit.
Ausbeute: 80,8 g entsprechend 86% d. Th.86.8 g (917.0 mmol) of chlorodimethylsilane and 0.5 g of the catalyst Cat IV were added to 25 g (183.4 mmol) of tetravinylsilane in 60 ml of THF. The mixture was slowly warmed to 40 ° C., after about 30 min started a strong exothermic reaction. The reaction mixture heated up to 65 ° C and had to be cooled in the meantime with a cold bath (acetone / dry ice). After the end of the exothermic reaction, the mixture was heated at 50 ° C. for a further 2 h and then stirred at room temperature for a further 20 h. The catalyst was then filtered off via a frit and the filtrate was freed of volatile constituents in vacuo.
Yield: 80.8 g corresponding to 86% of theory. Th.
Zu 25 g (183,4 mmol) Tetravinylsilan in 60 ml THF gab man 86,8 g
(917,0 mmol) Chlordimethylsilan und 0,2 g des Katalysators Kat V. Man
erwärmte langsam auf 40°C und entfernte die externe Wärmequelle sobald die
exotherme Reaktion einsetzte. Die Reaktionsmischung erwärmte sich dabei schnell
bis 60°C. Nach dem Ende der exothermen Reaktion erwärmte man noch 2 h auf
50°C und rührte dann noch 20 h bei Raumtemperatur. Der Katalysator wurde dann
über eine Fritte abfiltriert und das Filtrat im Vakuum von flüchtigen Bestandteilen
befreit.
Ausbeute: 70 g entsprechend 74% d. Th.To 25 g (183.4 mmol) of tetravinylsilane in 60 ml of THF were added 86.8 g (917.0 mmol) of chlorodimethylsilane and 0.2 g of the catalyst V. It was slowly warmed to 40 ° C. and the external heat source was removed as soon as possible the exothermic reaction started. The reaction mixture quickly warmed up to 60 ° C. After the end of the exothermic reaction, the mixture was heated at 50 ° C. for a further 2 h and then stirred at room temperature for a further 20 h. The catalyst was then filtered off via a frit and the filtrate was freed of volatile constituents in vacuo.
Yield: 70 g corresponding to 74% of theory. Th.
Zu 125 g (0,92 mol) Tetravinylsilan in 300 ml tert. Butylmethylether gab man 509
ml (433,7 g; 4,59 mol) Chlordimethylsilan und 2 g des Katalysators Kat I. Man
erwärmte auf 40 bis 45°C und entfernte die externe Wärmequelle, sobald die exo
therme Reaktion einsetzte. Die Temperatur stieg durch den Verbrauch des Leicht
sieders (Chlordimethylsilan) langsam auf 55°C und fiel nach ca. 30 min mit Ende
der exothermen Reaktion wieder ab. Man erwärmte nun noch 2 h auf 50°C, kühlte
dann auf Raumtemperatur ab und entfernte den Katalysator durch Filtration über
eine Fritte. (In der Fritte kristallisiertes Produkt wurde durch Erwärmen mit einem
Fön leicht überführt). Das farblose Filtrat wurde im Vakuum von flüchtigen
Bestandteilen befreit und man erhielt das Produkt als farblose Kristalle.
Ausbeute: 435 g entsprechend 92% d. Th.To 125 g (0.92 mol) of tetravinylsilane in 300 ml of tert. Butyl methyl ether was added to 509 ml (433.7 g; 4.59 mol) of chlorodimethylsilane and 2 g of the catalyst I. The mixture was heated to 40 to 45 ° C. and the external heat source was removed as soon as the exothermic reaction started. The temperature rose slowly to 55 ° C due to the consumption of the low boilers (chlorodimethylsilane) and fell again after about 30 minutes with the end of the exothermic reaction. The mixture was then heated to 50 ° C. for a further 2 hours, then cooled to room temperature and the catalyst was removed by filtration through a frit. (Product crystallized in the frit was easily transferred by heating with a hair dryer). The colorless filtrate was freed from volatile constituents in vacuo and the product was obtained as colorless crystals.
Yield: 435 g corresponding to 92% of theory. Th.
Claims (31)
- a) X = OH mit a = 1
- a) X = OH with a = 1
- b) X = [(CH₂)nSi(OH)R₂] mit a = 1 bis 3
- b) X = [(CH₂) n Si (OH) R₂] with a = 1 to 3
- c) X = [(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSi(OH)R₂]a] mit a = 1 bis 3
- c) X = [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n Si (OH) R₂] a ] with a = 1 to 3
- d) X = [(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSi(OH)R₂]a]a] mit a = 1 bis 3.
- d) X = [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n Si (OH) R₂] a ] a ] with a = 1 to 3.
- a) Z = Cl, Br, I, OR
- a) Z = Cl, Br, I, OR
oder
- b) Z = [(CH₂)nSiWR₂]
or
- b) Z = [(CH₂) n SiWR₂]
W im folgenden die Bedeutung von Cl, Br, I oder OR hat
oder
- c) Z = [(CH₂)nSiR3-c[(CH₂)nSiWR₂]c] mit c = 1 bis 3,
W in the following has the meaning of Cl, Br, I or OR
or
- c) Z = [(CH₂) n SiR 3-c [(CH₂) n SiWR₂] c ] with c = 1 to 3,
- d) Z = [(CH₂)nSiR3-c[(CH₂)nSiR3-c[(CH₂)nSiWR₂]c]c] mit c = 1 bis 3,
- d) Z = [(CH₂) n SiR 3-c [(CH₂) n SiR 3-c [(CH₂) n SiWR₂] c ] c ] with c = 1 to 3,
- a) Z = Halogen, OR
- a) Z = halogen, OR
- b) Z = [(CH₂)pSiWeR3-e] mit W = Halogen, OR oder
- c) Z = [(CH₂)pSiR3-e[(CH₂)pSiWeR3-e]e] mit W = Halogen, OR, dadurch gekennzeichnet, daß Alkenylsilane der FormelR4-iSi[(CH₂)p-2Q]imit p = 2-10, i = 3, 4, R = Alkyl und/oder Aryl und
- a) Q = C₂H₃ oder
- b) Q = [(CH₂)pSi(C₂H₃)eR3-e] mit e = 1-3 oder
- c) Q = [(CH₂)pSiR3-e[(CH₂)pSi(C₂H₃)eR3-e]e] mit e = 1-3 mit Hydridosilanen der FormelHSiPeR3-emit e = 1-3, P = Halogen, OR und R = Alkyl und/oder Aryl in Gegenwart von heterogenen Katalysatoren umgesetzt werden.
- b) Z = [(CH₂) p SiW e R 3-e ] with W = halogen, OR or
- c) Z = [(CH₂) p SiR 3-e [(CH₂) p SiW e R 3-e ] e ] with W = halogen, OR, characterized in that alkenylsilanes of the formula R 4-i Si [(CH₂) p -2 Q] i with p = 2-10, i = 3, 4, R = alkyl and / or aryl and
- a) Q = C₂H₃ or
- b) Q = [(CH₂) p Si (C₂H₃) e R 3-e ] with e = 1-3 or
- c) Q = [(CH₂) p SiR 3-e [(CH₂) p Si (C₂H₃) e R 3-e ] e ] with e = 1-3 with hydridosilanes of the formula HSiP e R 3-e with e = 1- 3, P = halogen, OR and R = alkyl and / or aryl in the presence of heterogeneous catalysts.
- a) X = OH mit a = 1
- a) X = OH with a = 1
- b) X = [(CH₂)nSi(OH)R₂] mit a = 1 bis 3,
- b) X = [(CH₂) n Si (OH) R₂] with a = 1 to 3,
- c) X = [(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSi(OH)R₂]a] mit a = 1-3,
- c) X = [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n Si (OH) R₂] a ] with a = 1-3,
- d) X = [(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSi(OH)R₂]a]a] mit a = 1-3,
- d) X = [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n Si (OH) R₂] a ] a ] with a = 1-3,
- a) X = OH
- a) X = OH
oder
- b) X = [(CH₂)nSi(OH)R₂] mit a = 1 bis 3, bevorzugt a = 3
or
- b) X = [(CH₂) n Si (OH) R₂] with a = 1 to 3, preferably a = 3
- c) X = [(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSi(OH)R₂]a] mit a = 1-3,
- c) X = [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n Si (OH) R₂] a ] with a = 1-3,
- d) X = [(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSiR3-a[(CH₂)nSi(OH)R₂]a]a] mit a = 1-3,
- d) X = [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n SiR 3-a [(CH₂) n Si (OH) R₂] a ] a ] with a = 1-3,
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JP8141110A JPH08311205A (en) | 1995-05-16 | 1996-05-13 | Carbosilane-dendrimer,carbosilane-hybrid material,productionthereof,and production of coating material from the carbosilane-dendrimer |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |