DE4034612A1 - Verfahren zur herstellung von methacryloxy- oder acryloxygruppen enthaltenden organosilanen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von methacryloxy- oder acryloxygruppen enthaltenden organosilanenInfo
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- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
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Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Herstellung von Methacryloxy- oder Acryloxygruppen enthaltenden
Organosilanen, die im folgenden auch als Acrylsilane
bezeichnet werden. Das Verfahren basiert auf der bekannten
Umsetzung von Alkalimethacrylaten oder Alkaliacrylaten mit
Chloralkylsilanen in Gegenwart von Phasentransfer-Katalysatoren.
Diese Umsetzung ist in der japanischen Patentanmeldung
51 348/65 beschrieben; dort wird ausgesagt, daß Acrylsilane
der allgemeinen Formel I
in der R¹ ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest, R²
einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen, R³ Alkylgruppen mit
1 bis 4 C-Atomen, m entweder 0 oder 1 oder 2 und n eine
Zahl von 1 bis 4 bedeuten, durch Umsetzung von festen Alkalisalzen
der Methacrylsäure oder Acrylsäure mit Chloralkylsilanen
der allgemeinen Formel II
in der R² und R³=C₁- bis C₄-Alkylgruppen, m=0 bis 2
und n=1 bis 4 bedeuten, in Gegenwart von quaternären
Ammoniumsalzen als Fest-Flüssig-Phasentransfer-Katalysatoren
hergestellt werden können.
Als Phasentransfer-Katalysatoren werden in der japanischen
Anmeldung Triethylamin, Dimethylanilin, Tetramethylammoniumchlorid
und Benzyltrimethylammoniumchlorid genannt. Die
beiden zuletzt genannten Verbindungen werden in den Beispielen
der japanischen Patentanmeldung für die Umsetzung zwischen
der festen Phase, bestehend aus dem Alkalisalz der
Methacryl- oder Acrylsäure, und der flüssigen Phase, bestehend
aus dem Chloralkylsilan, als Phasentransfer-Katalysatoren
verwendet.
Zur Durchführung der Umsetzung sind bei Anwendung dieser
Katalysatoren hohe Reaktionstemperaturen von 140°C bis
180°C erforderlich, wobei die Reaktionszeit teilweise
bis zu 10 Stunden beträgt. Es sind außerdem hohe Überschüsse
an Chloralkylsilanen, die bis zum 100fachen der
Molmenge an Alkalimethacrylat oder -acrylat betragen können,
erforderlich. Weiterhin müssen zusätzliche Lösungsmittel,
wie z. B. Dimethylformamid, Toluol oder Xylol,
eingesetzt werden.
Die Ausbeuten an Organosilanen liegen bei diesem bekannten
Verfahren deutlich unter 90% und erreichen häufig nur
Werte von 70%. Bei einem Molverhältnis von Alkali(meth)-
acrylat/Chloralkylsilan von 1 : 1 beträgt die Ausbeute sogar
nur 65%, und als Begleitprodukt entstehen große Mengen
polymeren Materials. Außerdem stellen die großen Überschüsse
an Chloralkylsilanen, das zusätzliche Lösungsmittel,
die langen Reaktionszeiten und die anzuwendenden hohen
Reaktionstemperaturen entscheidende Nachteile dar. Lange
Reaktionszeiten und hohe Überschüsse an Chlorsilanen führen
zu einer erheblichen Minderung der Raum-Zeit-Ausbeute.
Außerdem verschlechtern die hohen Überschüsse an Chloralkylsilanen
und die Verwendung eines zusätzlichen Lösungsmittels
die Energiebilanz bei der destillativen Reindarstellung
der Organosilane. Ferner wirkt sich die Verwendung
eines zusätzlichen Lösungsmittels nachteilig auf die Ausbeute
an Organosilanen aus.
Hohe Temperaturen begünstigen nicht nur die Ausbildung unerwünschter
polymerer Produkte, sondern führen auch zu einem
nahezu quantitativen Zerfall der quaternären Ammoniumsalze.
Dem Fachmann ist bekannt, daß quaternäre Ammoniumsalze
oberhalb 110-120°C schnell zerfallen. Infolge Anionenaustausches
von Halogenid gegen (Meth)acrylat entstehen
beim thermischen Zerfall der quaternären Ammoniumsalze
siliciumfreie Methacrylsäure- oder Acrylsäureester und
tertiäre Amine. Aus Trimethylbenzylammoniummethacrylat
oder -acrylat können als Zerfallprodukte die entsprechenden
hochsiedenden Methacrylsäure- oder Acrylsäurebenzylester
und Dimethylbenzylamin entstehen, die durch Destillation
nur schwer von den Acrylsilanen abzutrennen sind.
Dem Fachmann ist bekannt, daß diese Verunreinigungen die
Anwendung der Acrylsilane der allgemeinen Formel I erheblich
stören oder sogar verhindern können. So bilden die
Benzylsäureester auf wäßrigen Lösungen der Acrylsilane
ölartige Filme und verhindern den Einsatz solcher Lösungen
als Schlichten für Glasfasern. Andererseits können
tertiäre Amine den Einsatz von Acrylsilanen in peroxydisch
initiierten Polymerisationsreaktionen beeinträchtigen, da
sie die Polymerisationsgeschwindigkeit in unerwünschter
Weise steigern können.
Es bestand deshalb das Problem, die Umsetzung zwischen Alkali(meth)acrylaten
und Chloralkylsilanen unter Bildung
von Acrylsilanen so zu führen, daß man bei niedrigen Reaktionstemperaturen
arbeiten kann, eine höhere Raum-Zeit-
Ausbeute erhält und der Anteil an polymeren Reaktionsprodukten,
siliciumfreien Methacrylsäure- oder Acrylsäureestern
und tertiären Aminen möglichst gering ist.
Als Lösung dieses Problems wurde ein Verfahren zur Herstellung
von Acrylsilanen der allgemeinen Formel I
in der R¹ für ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe,
R² für einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen, R³ für Alkylgruppen
mit 1 bis 4 C-Atomen oder Alkoxyalkylgruppen mit
einer Gesamt-C-Zahl von 2 bis 4, m für 0 oder 1 oder 2 und
n für 1 oder 3 oder 4 stehen, durch Umsetzung von Alkalisalzen
der Methacrylsäure oder Acrylsäure mit Halogenalkylsilanen
der allgemeinen Formel II
in der R², R³, m und n wie oben definiert sind und Hal für
Chlor oder Brom steht, in Gegenwart eines Phasentransfer-
Katalysators gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
man als Phasentransfer-Katalysator Pyridiniumsalze der
allgemeinen Formel III verwendet,
in der Y(-) für ein Halogenid-Ion und R⁴, R⁵ und R⁶ für
gleiche oder ungleiche aliphatische Reste mit 1 bis 12 C-
Atomen und/oder cycloaliphatische Reste mit 5 bis 7 C-
Atomen und/oder Benzylreste stehen, oder R⁴ und R⁵ gemeinsamer
Bestandteil einer Gruppierung CH₂ a sein können,
worin a für 4, 5 oder 6 steht und der Ring zwischen zwei
C-Atomen durch ein Sauerstoffatom unterbrochen sein kann,
oder R⁶ ein Organosilanrest der um Hal verminderten Verbindung
der allgemeinen Formel II sein kann und die Umsetzung
bei Temperaturen von 80 bis 150°C durchgeführt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise kann man bei erheblich
niedrigeren Temperaturen als bei dem in der japansichen
Veröffentlichung beschriebenen Verfahren arbeiten
und erhält dennoch Ausbeuten, die weit höher sind als bei
der bekannten Verfahrensweise. Insbesondere ist der Anteil
an polymeren Produkten, siliciumfreien Methacrylsäure-
oder Acrylsäureestern und tertiären Aminen äußerst gering,
da die erfindungsgemäß verwendeten Pyridiniumsalze eine
deutlich höhere Thermostabilität aufweisen als die Phasentransfer-
Katalysatoren auf Basis von quaternären Ammoniumsalzen.
Die erfindungsgemäß geeigneten Pyridiniumsalze sind solche,
die der vorgenannten Formel III entsprechen. Als Beispiele
werden genannt:
1-(2′-Ethyl-hexyl)-4-dimethylamino-pyridinium-bromid,
1-(2′-Ethyl-hexyl)-4-di-n-butylamino-pyridinium-chlorid,
1-(2′-Ethyl-hexyl)-4-di-n-hexylamino-pyridinium-chlorid,
1-Neopentyl-4-(4′-methyl-piperidinyl)-pyridinium-chlorid,
1-n-Octyl-4-dimethylamino-pyridinium-bromid,
1-Neopentyl-4-di-n-butylamino-pyridinium-chlorid,
1-(2′-Ethyl-hexyl)-4-(4′-methyl-piperidinyl)-pyridinium- chlorid,
1-(2′-Ethyl-hexyl)-4-morpholinyl-pyridinium-chlorid,
1-(3′-Trimethoxysilyl-propyl)-4-dimethylamino-pyridinium- chlorid,
1-(3′-Triethoxysilyl-propyl)-4-dimethylamino-pyridinium- chlorid,
1-(3′-Trimethoxysilyl-propyl)-4-di-n-butylamino-pyridinium- chlorid,
1-(3′-Trimethoxysilyl-propyl)-4-(4′-methyl-piperidinyl)- pyridinium-chlorid,
1-Trimethoxysilyl-methyl-4-di-n-hexylamino-pyridinium- chlorid,
1-(4′-Trimethoxysilyl-butyl)-4-di-n-butylamino-pyridinium- chlorid,
1-(3′-Trimethoxysilyl-propyl)-4-di-cyclohexylamino-pyridinium- chlorid, oder
1-(3′-Triethoxysilyl-propyl)-4-di-benzylamino-pyridinium- chlorid.
1-(2′-Ethyl-hexyl)-4-dimethylamino-pyridinium-bromid,
1-(2′-Ethyl-hexyl)-4-di-n-butylamino-pyridinium-chlorid,
1-(2′-Ethyl-hexyl)-4-di-n-hexylamino-pyridinium-chlorid,
1-Neopentyl-4-(4′-methyl-piperidinyl)-pyridinium-chlorid,
1-n-Octyl-4-dimethylamino-pyridinium-bromid,
1-Neopentyl-4-di-n-butylamino-pyridinium-chlorid,
1-(2′-Ethyl-hexyl)-4-(4′-methyl-piperidinyl)-pyridinium- chlorid,
1-(2′-Ethyl-hexyl)-4-morpholinyl-pyridinium-chlorid,
1-(3′-Trimethoxysilyl-propyl)-4-dimethylamino-pyridinium- chlorid,
1-(3′-Triethoxysilyl-propyl)-4-dimethylamino-pyridinium- chlorid,
1-(3′-Trimethoxysilyl-propyl)-4-di-n-butylamino-pyridinium- chlorid,
1-(3′-Trimethoxysilyl-propyl)-4-(4′-methyl-piperidinyl)- pyridinium-chlorid,
1-Trimethoxysilyl-methyl-4-di-n-hexylamino-pyridinium- chlorid,
1-(4′-Trimethoxysilyl-butyl)-4-di-n-butylamino-pyridinium- chlorid,
1-(3′-Trimethoxysilyl-propyl)-4-di-cyclohexylamino-pyridinium- chlorid, oder
1-(3′-Triethoxysilyl-propyl)-4-di-benzylamino-pyridinium- chlorid.
Auch Bis-Salze, wie das 1,10-Bis-(4-dihexylamino-pyridinium)-
decan-dibromid, sind geeignet.
Besonders geeignet sind 1-(3′-Trimethoxysilyl-propyl)-4-
dimethylamino-pyridinium-chlorid und 1-(3′-Triethoxysilyl-
propyl)-4-dimethylamino-pyridinium-chlorid.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Pyridiniumsalze können
durch gemeinsames Erhitzen der Basispyridine mit einem Teil
oder der Gesamtmenge des Halogenalkylsilans vor der Umsetzung
mit dem Alkalisalz der (Meth)acrylsäure in situ hergestellt
werden.
Aufgrund des Einsatzes der beschriebenen Pyridiniumsalze
als Katalysatoren wird die Reaktionsgeschwindigkeit der
Umsetzung von Alkalisalzen der Methacrylsäure oder Acrylsäure
mit Halogenalkylsilanen der allgemeinen Formel II
im Vergleich zu den bekannten Verfahren erheblich gesteigert,
wobei gleichzeitig die Reaktionstemperatur erniedrigt
und die Reaktionsdauer verkürzt werden. So beträgt
die Reaktionstemperatur in dem erfindungsgemäßen Verfahren
80°C bis 150°C, vorzugsweise 100°C bis 140°C, und
die Reaktionsdauer zwischen 15 und 180 Minuten, vorzugsweise
zwischen 30 und 120 Minuten.
Der Katalysator wird in Mengen von 0,001 Molen bis 0,05
Molen, bevorzugt in Mengen von 0,005 Molen bis 0,03 Molen,
bezogen auf 1 Mol Alkalimethacrylat oder -acrylat, verwendet.
Die Reaktionspartner werden im allgemeinen im stöchiometrischen
Verhältnis zueinander eingesetzt. Ein geringer Überschuß
sowohl von Halogenalkylsilanen als auch des Alkali
(meth)acrylats ist möglich, so daß das Molverhältnis des
eingesetzten Alkali(meth)acrylats zu dem Halogensilan bevorzugt
1,2 : 1 bis 1 : 1,2 beträgt.
Vorzugsweise wird die Reaktion in Abwesenheit von zusätzlichen
Lösungsmitteln durchgeführt. Es ist jedoch auch möglich,
die Umsetzung in Gegenwart von organischen wasserfreien
Lösungsmitteln (z. B. Alkoholen), die beispielsweise
mit einem Reaktionspartner zusammen in das Reaktionssystem
eingeführt werden, zu beginnen. Solche Lösungsmittel sollen
jedoch dann im Verlauf der Umsetzung, vorzugsweise bereits
zu Beginn der Umsetzung, weitgehend aus dem Reaktionsgemisch
entfernt werden.
Durch die Vermeidung von hohen Überschüssen an Halogenalkylsilanen
und durch den Verzicht auf zusätzliche Lösungsmittel
bei der Umsetzung werden sowohl hohe Raum-Zeit-Ausbeuten als
auch eine günstige Energiebilanz erreicht, da das Abdestillieren
von nicht reaktiv genutzten Chloralkylsilanen und von
Lösungsmitteln entfällt. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden im Vergleich zu bekannten Verfahren ohne aufwendige
Kolonnendestillationen Acrylsilane von hoher Reinheit
erhalten.
Als Alkalimethacrylate oder Alkaliacrylate werden erfindungsgemäß
die entsprechenden Kalium- oder Natriumsalze verwendet.
Sie können sowohl in fester Form, aber auch in Form
von Lösungen oder Dispersionen in einem geeigneten Lösungsmittel
in die Reaktion eingesetzt werden. Eine bevorzugte
Durchführungsform besteht darin, solche Methacrylate oder
Acrylate einzusetzen, die durch Neutralisation von Methacrylsäure
oder Acrylsäure mit alkoholischen Lösungen von
Kaliumalkoholaten oder Natriumalkoholaten hergestellt wurden.
Die dabei erhaltenen Lösungen oder Dispersionen werden
mit den Halogenalkylsilanen und dem Phasentransfer-Katalysator
vermischt, und anschließend werden die Alkohole abdestilliert,
wobei mit der Entfernung der Alkohole die Reaktion
zwischen Alkalimethacrylaten oder -acrylaten mit den
Halogenalkylsilanen einsetzt.
Beispiele für die erfindungsgemäß verwendbaren Halogenalkylsilane
der allgemeinen Formel II sind:
Chlormethyldimethylmethoxysilan,
3-Chlorpropyltrimethoxysilan,
3-Chlorpropyltriethoxysilan,
3-Chlorpropyl-tris-(methoxyethoxy)silan,
3-Chlorpropyl-methyl-dimethoxysilan,
3-Chlorpropyl-butyl-dimethoxysilan,
4-Chlorbutyltrimethoxysilan,
4-Chlorbutyl-methyl-dimethoxysilan,
4-Chlorbutyl-tris-(methoxyethoxy)silan.
Chlormethyldimethylmethoxysilan,
3-Chlorpropyltrimethoxysilan,
3-Chlorpropyltriethoxysilan,
3-Chlorpropyl-tris-(methoxyethoxy)silan,
3-Chlorpropyl-methyl-dimethoxysilan,
3-Chlorpropyl-butyl-dimethoxysilan,
4-Chlorbutyltrimethoxysilan,
4-Chlorbutyl-methyl-dimethoxysilan,
4-Chlorbutyl-tris-(methoxyethoxy)silan.
Die Umsetzung der Alkalimethacrylate oder -acrylate mit
Halogenalkylsilanen der allgemeinen Formel II erfolgt durch
Abmischung der Reaktanden und des Phasentransfer-Katalysators
im gewählten Molverhältnis. Anschließend wird die dabei
erhaltene Reaktionsmischung unter ständiger Durchmischung
auf die Reaktionstemperatur gebracht; dabei werden
ggf. anwesende zusätzliche Lösungsmittel abdestilliert.
Nach Beendigung der Umsetzung werden die gebildeten Acrylsilane
in an sich bekannter Weise isoliert. Zweckmäßigerweise
werden sie abdestilliert, entweder nach Abtrennung
von ausgefallenem Alkalichlorid oder direkt aus dem erhaltenen
Reaktionsgemisch. Zur Schonung der Acrylsilane ist
es im allgemeinen zweckmäßig, die Destillation unter reduziertem
Druck durchzuführen.
Es ist von Vorteil, bereits während der Umsetzung dem Reaktionsgemisch
an sich bekannte Polymerisationsinhibitoren
zuzusetzen. Dazu geeignete Substanzen sind z. B.
Hydrochinon,
Hydrochinonmonomethylether,
N,N′-Diphenyl-p-phenylendiamin,
Phenyl-2-naphthylamin,
2,6-Di-tert.-butyl-4-methyl-phenol,
Hydrochinonmonomethylether,
N,N′-Diphenyl-p-phenylendiamin,
Phenyl-2-naphthylamin,
2,6-Di-tert.-butyl-4-methyl-phenol,
die in Mengen von 0,001 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Acrylsilan,
hinzugefügt werden. Die Polymerisationsinhibitoren
können für sich allein oder in Abmischungen verwendet werden.
Auch das destillierte oder auf andere Weise isolierte
Reinprodukt wird vorteilhafterweise mit den gleichen Inhibitoren
versetzt.
Die erfindungsgemäß hergestellten Acrylsilane werden beispielsweise
als Haftvermittler in Schlichten für Glasfasern
verwendet.
86 g (1 Mol) Methacrylsäure werden unter Rühren mit 280 g
einer 25%igen Kaliummethylatlösung in Methanol neutralisiert.
Anschließend werden unter fortgesetztem Rühren 0,6 g
N,N′-Diphenyl-p-phenylendiamin, 2,8 g (0,009 Mole) 1-(2′-
Ethyl-hexyl)-4-dimethylamino-pyridinium-chlorid und 198,5 g
(1 Mol) 3-Chlorpropyltrimethoxysilan hinzugeführt und das
Methanol abdestilliert. Die Reaktionsmischung wird für
1,5 Stunden bei 125°C gehalten und nach Kühlung vom entstandenen
KCl filtriert. Das KCl wird mit Methanol gewaschen.
Aus den vereinigten Filtraten wird das Methanol abgedampft
und der Rückstand unter reduziertem Druck destilliert.
Es werden 230 g 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan
vom Siedepunkt 82°C (0,4 mbar) erhalten, was einer
Ausbeute von 92,7%, bezogen auf die eingesetzte Methacrylsäure,
entspricht. Die Reinheit beträgt 98,5%. Im Gaschromatogramm
sind nur Spuren von 4-Dimethylaminopyridin und
0,01% 2-Ethylhexylmethacrylat nachweisbar.
110,2 g (1 Mol) Kaliumacrylat werden mit 198,5 g (1 Mol)
3-Chlorpropyltrimethoxysilan, 2,8 g (0,01 Mole) 1-Neopentyl-
4-(4′-methyl-piperidinyl)-pyridinium-chlorid und 0,3 g
N,N′-Diphenyl-p-phenylendiamin gemischt und unter Rühren
auf 128°C erhitzt. Nach 2 Stunden wird abgekühlt und das
als Nebenprodukt entstandene KCl filtriert. Das KCl wird
mit 50 g Methanol gewaschen. Aus den vereinigten Filtraten
wird das Methanol abgedampft und der Rückstand unter reduziertem
Druck destilliert, wobei 108,5 g 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan
vom Siedepunkt 80°C (0,5 mbar) erhalten
werden. Bezogen auf eingesetztes Kaliumacrylat beträgt die
Ausbeute 92,7%. Die Reinheit beträgt 98,8%. Im Gaschromatogramm
sind nur Spuren von Neopentylacrylat und 4-(4′-
Methyl-piperidinyl)-pyridin nachweisbar.
54 g (0,5 Mole) Natriummethacrylat werden mit 99,3 g
(0,5 Mole) 3-Chlorpropyltrimethoxysilan, 1,6 g (0,006 Mole)
1-(2′-Ethyl-hexyl)-4-dimethylamino-pyridinium-
chlorid und 0,4 g N,N′-Diphenyl-p-phenylendiamin gemischt
und unter Rühren 1,5 Stunden auf 120°C erhitzt. Das als
Nebenprodukt gebildete Natriumchlorid wird abfiltriert
und mit 80 g Methanol gewaschen. Aus den vereinigten Filtraten
wird das Methanol abgedampft und der Rückstand
unter reduziertem Druck destilliert, wobei 112 g 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan
vom Siedepunkt 82°C
(0,4 mbar) erhalten werden. Bezogen auf eingesetztes Natriummethacrylat
beträgt die Ausbeute 90,3%. Die Reinheit beträgt
98,5%. Im Gaschromatogramm sind nur Spuren
von 2-Ethylhexylmethacrylat und 4-Dimethylamino-pyridin
nachweisbar.
124 g (1 Mol) Kaliummethacrylat werden mit 198,5 g (1 Mol)
3-Chlorpropyltrimethoxysilan, 2,7 g 1-(3′-Trimethoxysilylpropyl)-
4-dimethylamino-pyridinium-chlorid und 0,5 g N,N′-
Diphenyl-p-phenylendiamin gemischt und unter Rühren auf
135°C erhitzt. Nach 1 Stunde wird abgekühlt, das entstandene
Kaliumchlorid abfiltriert und mit 60 g Methanol gewaschen.
Aus den vereinigten Filtraten wird das Methanol
abgedampft und der Rückstand unter vermindertem Druck destilliert.
Es werden 225 g 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan
vom Siedepunkt 82°C (0,4 mbar) erhalten. Bezogen
auf eingesetztes Kaliummethacrylat beträgt die Ausbeute
90,7%. Die Reinheit beträgt 99,0%. Im Gaschromatogramm
sind nur Spuren von 4-Dimethylamino-pyridin nachweisbar.
Eine 2%ige Lösung in Wasser vom pH 4 enthält keinerlei
ölige Abscheidung.
In Abänderung von Beispiel 4 werden anstelle von 3-Chlorpropyltrimethoxysilan
und des Phasentransfer-Katalysators
1-(3′-Trimethoxysilyl-propyl)-4-dimethylamino-pyridinium-
chlorid die in Tabelle 1 angegebenen Chloralkylsilane und
die Katalysatoren A bis D verwendet, bei sonst gleicher
Verfahrensweise wie in Beispiel 4. In Tabelle 1 sind die
erhaltenen Ausbeuten und die Siedepunkte der entsprechenden
Methyacryloxysilane aufgeführt.
1,74 g (0,015 Mole) 4-Dimethylaminopyridin werden in
201,5 g (1,015 Mole) 3-Chlorpropyltrimethoxysilan gelöst,
unter Rühren auf 135°C erhitzt und 15 Minuten bei dieser
Temperatur belassen. Nach Abkühlung auf 60°C werden
124,2 g (1 Mol) Kaliummethacrylat und 0,6 g N,N′-Diphenyl-
p-phenylendiamin hinzugeführt. Die Mischung wird wieder auf
135°C gebracht. Nach 1 Stunde wird abgekühlt, das entstandene
Kaliumchlorid abfiltriert und mit 80 g Methanol gewaschen.
Aus den vereinigten Filtraten wird das Methanol
abgedampft und der Rückstand unter vermindertem Druck destilliert.
Es werden 228,1 g 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan
vom Siedepunkt 83°C (0,4 mbar) erhalten. Bezogen
auf eingesetztes Kaliummethacrylat beträgt die Ausbeute
92%. Die Reinheit beträgt 99,0%. Im Gaschromatogramm
sind nur Spuren von 4-Dimethylamino-pyridin nachweisbar.
Es wird das Beispiel 4 wiederholt, jedoch anstelle von
1-(3′-Trimethoxysilylpropyl)-4-dimethylamino-pyridinium-
chlorid wird als Phasentransfer-Katalysator Trimethylbenzylammoniumchlorid
in einer Menge von 3,0 g (0,016 Mole)
eingesetzt. Bei der Destillation des Filtrats unter
reduziertem Druck werden 195 g Destillat vom Siedebereich
60 bis 86°C (0,3 mbar) erhalten. Die gaschromatographische
Analyse ergibt einen Anteil von 35,0 g
3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, was einer Ausbeute
von 14,1%, bezogen auf eingesetztes Kaliummethacrylat,
entspricht. Das Destillat enthält 0,37% Dimethylbenzylamin
und 0,48% Benzylmethacrylat. Durch Destillation
über eine Füllkörperkolonne (Füllmaterial Raschig-Ringe)
unter reduziertem Druck werden 28,5 g 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan
vom Kp. 90°C (1 mbar) erhalten.
Die Reinheit beträgt nach gaschromatographischer Analyse
97,1%. Eine 2%ige Lösung in Wasser vom pH 4 enthält
auf der Oberfläche einen deutlich wahrnehmbaren
Ölfilm. Dieser wurde nach Extraktion mit n-Hexan durch
massenspektroskopische Analyse als Gemisch aus Dimethylbenzylamin
und Benzylmethacrylat identifiziert.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von Methacryloxy- oder Acryloxygruppen
enthaltenden Organosilanen der allgemeinen
Formel I
in der R¹ für ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe,
R² für einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen, R³ für Alkylgruppen
mit 1 bis 4 C-Atomen oder Alkoxyalkylgruppen mit
einer Gesamt-C-Zahl von 2 bis 4, m für 0 oder 1 oder 2 und
n für 1, 3 oder 4 stehen, durch Umsetzung von Alkalimethacrylaten
oder -acrylaten mit Halogenalkylsilanen der allgemeinen
Formel II
in der R², R³, m und n wie oben definiert sind und Hal für
Chlor oder Brom steht, in Anwesenheit von Phasentransfer-
Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung
bei Temperaturen von 80°C bis 150°C durchgeführt wird
und als Katalysatoren Pyridiniumsalze der allgemeinen Formel
III verwendet werden
in der Y(-) für ein Halogenid-Ion und R⁴, R⁵ und R⁶ für
gleiche oder ungleiche aliphatische Reste mit 1 bis 12 C-
Atomen und/oder cycloaliphatische Reste mit 5 bis 7 C-
Atomen und/oder Benzylreste stehen, oder R⁴ und R⁵ gemeinsamer
Bestandteil einer Gruppierung CH₂ a sein
können, worin a für 4, 5 oder 6 steht und der Ring zwischen
zwei C-Atomen durch ein Sauerstoffatom unterbrochen
sein kann, oder R⁶ ein Organosilanrest der um Hal
verminderten Verbindung der allgemeinen Formel II sein
kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Pyridiniumsalze 1-(3′-Trialkoxysilylpropyl)-4-
dimethylamino-pyridiniumchloride verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Molverhältnis des eingesetzten Alkalimethacrylats
oder -acrylats zu dem Halogenalkylsilan der
Formel II 1,2 : 1 bis 1 : 1,2 beträgt.
Priority Applications (8)
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