СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИЛАЛКОКСИСИЛАНОВ Российский патент 1996 года по МПК C07F7/18 B01J23/46 

Описание патента на изобретение RU2053232C1

Изобретение относится к химии кремнийорганических соединений, к усовершенствованию способа получения алкилалкоксисиланов общей формулы R4-nSi(OR')n, где R алкил, циклоалкил, аминопропил; R' этил или метил; n 2 или 3. Эти соединения широко используются при синтезе кремнийорганических полимеров, которые в свою очередь находят применение в народном хозяйстве как гидрофобизаторы.

Известен способ получения органических производных алкоксисиланов при взаимодействии алкоксисиланов с алкенами в присутствии катализаторов карбонилов кобальта [1] или родия [2] при 30-70оС.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения алкилалкоксисиланов взаимодействием триэтоксисилана с непредельными соединениями в присутствии карбонила родия [3] В колбу, снабженную холодильником, мешалкой и термометром добавляют 21,05 г (0,25 моль) гексена-1; 41,08 г (0,25 моль) триэтоксисилана и 0,062 г Rh4(CO)12, смесь перемешивают в течение 1 ч при 35-40оС. Выход гексилтриэтоксисилана составляет 56,1 г (80%).

К недостаткам этого способа относится потеря дорогостоящего катализатора после одного цикла. Данный способ принят за прототип.

Задача изобретения снижение расхода катализатора при сохранении его активности.

Активность катализатора оценивают по выводу продуктов гидросилилирования алкилалкоксисиланов.

Поставленная задача достигается способом получения алкилалкоксисиланов взаимодействием соответствующих алкоксисиланов и алкенов в присутствии нанесенного гетерогенного родиевого катализатора при 50-120оС.

Отличием предлагаемого способа является использование в качестве катализатора сольватированного органическим растворителем дисперсного родия, закрепленного на подложке из неорганического материала.

Атомы родия (0,05 г) получают в вакууме по известной методике [4] конденсируют совместно с парами тетрагидрофурана (100 мл) на поверхности реактора, охлаждаемой жидким азотом, в течение 2 ч. При нагревании конденсата до комнатной температуры образуется суспензия сольванированного родия в тетрагидрофуране, которой обрабатывают окись алюминия или силикагель (используемые в хроматографии) (2 ч), встряхивая смесь в течение 0,5 ч.

Избыток растворителя удаляют, полученный катализатор сушат под вакуумом 5 ч. Катализатор содержит 1-2% родия.

Опыты проводят для определения возможности многократного использования катализатора на примере гидросилилирования гексена-1 триэтоксисиланом.

П р и м е р 1. В колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой и термометром добавляют 25 г (0,3 моль) гексена-1, 50 г (0,3 моль) триэтоксисилана и 0,075 г Rh4(CO)12. Смесь перемешивают при 40оС в течение 1 ч. Перегонкой выделяют 66,5 г (89%) гекситриэтоксисилана.

П р и м е р 2. В колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой и термометром добавляют 25 г (0,3 моль) гексена-1, 50 г (0,3 моль) триэтоксисилана и 0,75 г Со2(СО)8. Смесь перемешивают при 40оС в течение 1 ч. Перегонкой выделяют 52 г (70%) гексилтриэтоксисилана.

П р и м е р 3. В колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой и термометром добавляют 25 г (0,3 моль) гексена-1, 50 г (0,3 моль) триэтоксисилана и 0,5 г нанесенного родиевого катализатора Rh/Al2O3. Смесь перемешивают в течение 1 ч при 50-70оС. После чего катализатор отделяют фильтрованием, промывают гексаном и сушат. Перегонкой выделяют 68 г (92%) гексилтриэтоксисилана.

П р и м е р 4. В колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой и термометром добавляют 25 г гексена-1; 50 г триэтоксисилана и кубовый остаток из опыта 1 (или опыта 2), содержащий отработанный катализатор. Смесь перемешивают в течение 1 ч. Перегонкой выделяют только исходные реагенты.

П р и м е р 5. В колбу, снабженную холодильником, мешалкой и термометром, добавляют 25 г гексена-1; 50 г триэтоксисилана и катализатор из примера 3. Смесь перемешивают при 70оС в течение 1 ч. После чего катализатор отделяют фильтрованием, промывают гексаном и сушат. Перегонкой выделяют 67 г (90%) гексилтриэтоксисилана.

П р и м е р 6. Последовательность операций как в примере 5. Выход гексилтриэтоксисилана составляет 67 г (90%). После двадцати каталитических циклов, аналогичных описанному в примерах 5 и 6 уменьшения каталитической активности нанесенного родиевого катализатора не происходит. Во всех случаях хроматографическое исследование подтверждает образование одного продукта, температура кипения 210-211оС, η 1,4168.

Найдено, C 58,37; H 10,23; Si 11,04.

C12H28SiO3.

Вычислено, C 58,01; H 11,36; Si 11,30.

ИК спектр (жидкая пленка): 2990с, 2900с, 2750сл, 1450, 1400с, 1300, 1100с, 970с, 800с, 680сл, 480 см-1.

ИК спектры продуктов реакции не содержат полосу поглощения валентных колебаний винильных групп в области 1650 см-1, но имеют интенсивную полосу вблизи 1090 см-1, характерную для валентных колебаний связи Si-O. Дополнительную информацию о структуре продуктов реакции дают ЯМР спектры. В 1Н ЯМР спектре C6H13Si(OC2H5)3 имеются пять сигналов от различных групп протонов при соотношении интенсивностей 3:2:8:9:6 (δ m, g): триплет 0,9(СН3-), триплет 0,7(-СН2-Si), мультиплет 1,3(-СН2- в гексильной группе), триплет 1,4 (-СН3 в С2Н5О-), квартет 3,9 (-СН2-О-), что подтверждает образование продуктов неразветвленного строения. Для алкильных производных алкоксисиланов, полученных из α-олефинов и описанных ниже, ЯМР спектры аналогично подтверждают нормальное строение.

Каталитическую активность нанесенного родиевого катализатора в процессе гидросилилирования алкенов алкоксисиланами подтверждают примеры, приведенные ниже.

П р и м е р 7. Синтез метилдецилдиэтоксисилана.

В колбу, снабженную мешалкой, холодильником и термометром помещают смесь 42 г (0,3 моль) децена-1; 40 г (0,3 моль) метилдиэтоксисилана; 0,8 г нанесенного родиевого катализатора Rh/SiO2 (1% от массы реагентов). Реакционную смесь перемешивают в течение 1 ч при 60-120оС. Вакуумной перегонкой выделяют 70 г (85%) бесцветного жидкого метилдецилдиэтоксисилана, так как 130оС/5 мм рт.ст. η 1,4250.

Найдено, C 65,87; H 12,11; Si 10,56.

C15H34SiO2.

Вычислено, C 65,63; H 12,48; Si 10,23.

ИК-спектр (жидкая пленка): 2990с, 2900с, 2750сл, 1450, 1400с, 1260с, 1100с, 970с, 800с, 680сл, 480 см-1.

П р и м е р 8. Синтез 3-аминопропилтриэтоксисилана.

В колбу, снабженную мешалкой, холодильником и термометром добавляют смесь 17 г (0,3 моль) алкиламина; 50 г (0,3 моль) триэтоксисилана; 0,67 г родиевого катализатора Rh/Al2O3. Реакционную смесь перемешивают в течение 1 ч при 60-80оС.

Перегонка в вакууме дает 60 г (90%) бесцветного жидкого 3-аминопропилтриэтоксисилана, так как 90-95оС/7 мм рт.ст. η 1,4220.

Найдено, C 48,83; H 10,61; Si 12,43.

C9H23O3SiN.

Вычислено, C 48,83; H 10,47; Si 12,69.

ИК спектр (жидкая пленка) 3400, 3200, 2990с, 2940с, 2900с, 2750, 1450, 1400с, 1300, 1200, 1100с, 950с, 780с, 680сл, 480 см-1.

П р и м е р 9. Синтез октилтриэтоксисилана.

В колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром помещают смесь 40 г (0,3 моль) октена-1; 50 г (0,3 моль) триэтоксисилана и 0,9 г родиевого катализатора Rh/SiO2. Реакционную смесь перемешивают в течение 1 ч при 80оС. Перегонкой выделяют 86 г (95%) бесцветного жидкого октилтриэтоксисилана, так как 96оС/10 мм рт.ст. η 1,4176.

Найдено, C 60,94; H 11,65; Si 10,02.

C14H32SiO3.

Вычислено, C 60,82; H 11,67; Si 10,67; O 17,36.

ИК спектр, (жидкая пленка): 2990с, 2900с, 2750сл, 1450, 1400с, 1300, 1100с, 970с, 800с, 680сл, 480 см-1.

П р и м е р 10. Синтез метилциклогексилдиметоксисилана.

В колбу, снабженную мешалкой, холодильником и термометром помещают смесь 46 г (0,3 моль) циклогексена; 32 г (0,3 моль) метилдиметоксисилана и 0,8 г родиевого катализатора Rh/Al2O3. Реакционную смесь перемешивают в течение 1 ч при 60-70оС. В результате перегонки получают 50 г (88%) бесцветного жидкого метилциклогексилдиметоксисилана, так как 196оС, η 1,4354.

Найдено, C 57,46; H 10,70; Si 14,83.

C9H20SiO2.

Вычислено, C 57,39; H 10,70; Si 14,91; O 16,99.

ИК спектр (жидкая пленка): 2990, 2900с, 2750сл, 1450, 1400с, 1260с, 1100с, 970с, 800с, 680сл, 480 см-1.

П р и м е р 11. Синтез метилциклопенпилдиметоксисилана.

Смесь 38,5 г (0,3 моль) циклопентена; 32 г (0,3 моль) метилдиметоксисилана и 0,7 г родиевого катализатора Rh/Al2O3 перемешивают при 50оС. Синтез завершают за 1 ч. После перегонки получают 43 мл (82%) бесцветного, жидкого метилциклопентилдиметоксисилана, так как 70о/20 мм рт.ст. η 1,4320.

Найдено, C 55,43; H 10,31; Si 16,02.

C8H18SiO2.

Вычислено, C 55,12; H 10,41; Si 16,11; O 18,36.

ИК-спектр (жидкая пленка): 2990с, 2900с, 2750сл, 1450, 1400с, 1100с, 970с, 800с, 680сл, 480 см-1.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет многократно использовать высокоактивный нанесенный на подложку родиевый катализатор в процессах гидросилилирования алкенов алкоксисиланами, что значительно сокращает расход дорогостоящего родия без снижения скорости процесса. Заметного уменьшения активности нанесенного родиевого катализатора не происходит, по крайней мере, в течение двадцати каталитических циклов.

Похожие патенты RU2053232C1

название год авторы номер документа
Способ получения кремнийорганических алканов 1978
  • Магомедов Гусейн-Курбан Исмаилович
  • Андрианов Кузьма Андрианович
  • Школьник Ольга Васильевна
  • Измайлов Борис Александрович
  • Сыркин Виталий Григорьевич
  • Сигачев Сергей Андреевич
SU734210A1
Способ получения триэтоксисилилал-KAHOB 1979
  • Магомедов Гусейн Курбан Исмаилович
  • Школьник Ольга Васильевна
  • Измайлов Борис Александрович
  • Чернышев Евгений Андреевич
  • Сыркин Виталий Григорьевич
SU810705A1
КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКАЯ ГЕЛЕОБРАЗНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 1997
  • Илларионов В.Н.
  • Киреева Л.В.
  • Нанушьян С.Р.
  • Полеес А.Б.
  • Чернышев Е.А.
RU2127746C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКОКСИСИЛАНОВ 1999
  • Горшков А.С.
  • Копылов В.М.
  • Маркачева А.А.
  • Поливанов А.Н.
RU2157375C1
Способ получения кремнийорганических алканов 1981
  • Магомедов Гусейн Курбан-Исмаилович
  • Школьник Ольга Васильевна
  • Дружкова Галина Васильевна
  • Пузанкова Антонина Владимировна
SU1027169A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИЛСИЛАНОВ 1999
  • Корнеев Н.Н.
  • Белов Е.П.
  • Говоров Н.Н.
  • Герливанов В.Г.
  • Коробков Е.И.
  • Кондратьев А.Г.
  • Лебедев Е.Н.
RU2155189C1
УФ-ОТВЕРЖДАЕМАЯ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ 1994
  • Алексеева Е.И.
  • Рускол И.Ю.
  • Милявский Ю.С.
  • Нанушьян С.Р.
  • Исаева Н.П.
  • Киреева Л.В.
  • Рясин Г.В.
RU2085524C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКОКСИСИЛАНОВ 2005
  • Горшков Александр Сергеевич
  • Стороженко Павел Аркадьевич
RU2277537C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕТАЛЛОКАРБОСИЛАНОВ 1990
  • Цирлин А.М.
  • Попова Н.А.
  • Родионов Ю.М.
  • Флорина Е.К.
RU1697403C
ПОЛИМЕТАЛЛОКСАНЭЛЕМЕНТОКСАНЫ И СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ 1992
  • Гершкохен С.Л.
  • Корнеев Н.Н.
  • Рабинович Р.А.
  • Выговский Н.А.
  • Балагурова Н.М.
RU2032697C1

Реферат патента 1996 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИЛАЛКОКСИСИЛАНОВ

Сущность изобретения: продукт R4-nSi(OR′)n, где R - алкил, циклоалкил, аминопропил; R′- - этил, метил, n-2 или 3. Реагент 1: алкен. Реагент 2: H4-nSi(OR′)n. Условия реакции: катализатор - сольватированный органическим растворителем дисперсный Rh на неорганическом носителе.

Формула изобретения RU 2 053 232 C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИЛАЛКОКСИСИЛАНОВ взаимодействием соответствующих алкенов и алкоксисиланов при повышенной температуре в присутствии родиевого катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют сольватированный органическим растворителем дисперсный родий, нанесенный на неорганический носитель.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1996 года RU2053232C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Способ получения триэтоксисилилал-KAHOB 1979
  • Магомедов Гусейн Курбан Исмаилович
  • Школьник Ольга Васильевна
  • Измайлов Борис Александрович
  • Чернышев Евгений Андреевич
  • Сыркин Виталий Григорьевич
SU810705A1
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов 1921
  • Ланговой С.П.
  • Рейзнек А.Р.
SU7A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Планшайба для точной расточки лекал и выработок 1922
  • Кушников Н.В.
SU1976A1
Приспособление для нагрузки тендеров дровами 1920
  • Томашевский А.А.
  • Федоров В.С.
SU228A1
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
J
Organomet
Chem., 1978, 149, 1, p.29-36
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды 1921
  • Богач Б.И.
SU4A1
J
Catalysis., 1982, 73, p.216.

RU 2 053 232 C1

Авторы

Кочев С.Ю.

Морозова Л.В.

Магомедов Г.К.И.

Даты

1996-01-27Публикация

1992-06-11Подача