НОВЫЕ МОНОНАТРИЕВЫЕ СОЛИ ОРГАНОАЛКОКСИСИЛАНОВ И СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2020 года по МПК C07F7/18 C07F7/10 C07F7/12 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области химии кремнийорганических соединений.

Конкретнее, изобретение относится к созданию и способу получения новых мононатриевых солей органоалкоксисиланов, в частности 3-азидопропил- и 3-хлоропропилдиалкоксисиланолятов - новых функциональных кремнийорганических мономеров.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Азид- и хлор- содержащие алкоксисиланоляты натрия, представленные настоящим изобретением, могут использоваться в качестве исходных мономерных реагентов и инициаторов в различных поликонденсационных процессах, в том числе и в контролируемом синтезе функциональных полиорганосилоксанов регулярного строения, а также для создания функциональных матриц различного назначения, в том числе каталитически и оптически активных систем, различных связующих и адсорбентов, функциональных мембран и пр.

К основным способам получения органоалкоксисиланолятов относится их синтез непосредственно из органоалкоксисиланолов, при их непосредственном взаимодействии с щелочными металлами [Wojnowski, W.; Bochenska, W.; Peters, K.; Eva, M.; VonSchnering. Z.AnorgAllgChem 1986, 533, 165-174)]. Многостадийность такого способа, обусловленная необходимостью предварительного получения соответствующего органоалкоксисиланола, а также использование химически неустойчивых щелочных металлов делают данный метод практически малопригодным и неэффективным. В то же время, органоалкоксисиланоляты могут быть получены значительно более технологичным способом в ходе реакции органоалкоксисиланов с гидроксидами щелочных металлов [Andrianov, K.A.; Chananashvili, L.M.; Minakov, V.T.; Gashnikova, N.P. Izv.Akad.Nauk SSSR SerKhim 1970, 10, 2276-2280; Yoshimoto, A.; Ichiro K. Bull.Chem.Soc.Japan 1969, 42(4), 1118-1123; Matukhina, E.V.; Shchegolikhina, O.I.; Molodtsova, Yu.A.; Pozdnyakova, Yu.A.; Lyssenko, K.A.; Vasilev, V.G.; Buzin, M.I. Liq.Cryst. 2004, 31(3), 401-420]. Однако использование в вышеприведенных работах в качестве реакционной среды водно-спиртовых растворов делает такой процесс плохо контролируемым и зачастую приводит к образованию, наряду с целевыми мономерными продуктами, ряда побочных силоксановых гомологов.

Литературные данные по получению конкретно 3-хлоро- и 3-азидопропилалкоксисиланолятов натрия отсутствуют.

Наиболее близкими и по химическому строению, и по способу получения заявляемых соединений являются результаты работ [Rebrov Е.А., Muzafarov A.M., Zhdanov A.A., Dokl. Akademii Nauk SSSR, 1988, 302(2), 346-348] и [D. Migulin, S. Milenin, G. Cherkaev, E. Svidchenko, N. Surin, A.Muzafarov, Journal of Organometallic Chemistry, 2017, 859, 24-32], где описаны мононатриевые соли органоалкоксисиланов, а также метод их получения взаимодействием избытка органоалкоксисиланов с гидроксидом натрия или при взаимодействии алкоксисиланов с гидроксидом натрия в эквимолярном соотношении в среде органических растворителей.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технической проблемой, решаемой заявляемым изобретением, является создание новых функциональных кремнийорганических мономеров - мононатриевых солей органоалкоксисиланов, в частности, индивидуальных мононатриевых солей 3-хлоро- и 3-азидопропилалкоксисиланов и способа их получения, пригодного к применению и в промышленных условиях.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в расширении номенклатуры функциональных кремнийорганических мономеров за счет создания новых мононатриевых солей органоалкоксисиланов, в частности, индивидуальных мононатриевых солей 3-хлоро- и 3-азидопропилалкоксисиланов, используемых в различных поликонденсационных процессах, а также в создании технологичного способа их получения в приемлемых условиях, дающих высокий выход продукта заданного строения.

Заявляемый технический результат достигается за счет создания новых мононатриевых солей органоалкоксисиланов общей формулы (1):

где Alk - означает углеводородный радикал из ряда: -СН₃, -С₂Н₅, -СН₂СН₂СН₃, -СН₂СН₂СН₂СН₃;

R означает заместитель из ряда: -Cl, -N₃.

Заявляемый технический результат достигается также за счет создания способа получения новых мононатриевых солей органоалкоксисиланов, заключающегося в том, что проводят взаимодействие в среде безводного органического растворителя гидроксида натрия с алкоксисиланами формулы (АlkO)₃Si(СН₂)₃R, где Alk означает углеводородный радикал С₁-С₄; R означает заместитель из ряда: -Сl, -N₃.

Кроме того, в предпочтительном варианте реализации заявляемого изобретения, исходные реагенты: гидроксид натрия и органоалкосисиланы используют в соотношении 1:1.

Кроме того, в предпочтительном варианте реализации заявляемого изобретения, в качестве безводного органического растворителя используют растворитель из ряда: толуол, тетрагидрофуран, этилацетат, метилтретбутиловый эфир, гексан.

Кроме того, в предпочтительном варианте реализации заявляемого изобретения, взаимодействие реагентов осуществляют при соотношении параметров температура/продолжительность, необходимом для полного растворения гидроксида натрия, в частном случае при температуре кипения органического растворителя.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где:

на фиг. 1 приведен 1H ЯМР (THF) спектр натрийокси-3-хлоропропилдиэтоксисилана, полученный по примеру 1;

на фиг. 2 приведен 29Si ЯМР (THF) спектр натрийокси-3-хлоропропилдиэтоксисилана, полученный по примеру 1;

на фиг. 3 приведен 1Н ЯМР спектр натрийокси-3-азидопропилдиэтоксисилана, полученный по примеру 3;

на фиг. 4 приведен 29Si ЯМР (THF) спектр натрийокси-3-азидопропилдиэтоксисилана, полученный по примеру 3;

на фиг. 5 приведен масс-спектр натрийокси-3-азидопропилдиэтоксисилана, полученный по примеру 3;

на фиг. 6 приведен 1H спектр 1-[3-азидопропил]-1,1-диэтокси-3,3-диметилдисилоксана, полученный по примеру 3;

на фиг. 7 приведен 29Si ЯМР (CDCl₃) спектр 1-[3-азидопропил]-1,1-диэтокси-3,3-диметилдисилоксана, полученный по примеру 3;

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Общая схема реакции имеет следующий вид (2):

где Alk - означает углеводородный радикал из ряда: -СН₃, -С₂Н₅, -СН₂СН₂СН₃, -СН₂СН₂СН₂СН₃;

R означает заместитель из ряда: -Cl, -N₃.

Строение синтезированных соединений анализировались с использованием ¹Н и ²⁹Si ЯМР- и масс-спектроскопии. Результаты анализов полностью подтверждали строение соединений.

Индивидуальность полученных соединений доказывалась анализом блокированных триметилхлорсиланом образцов синтезированных солей методами ГЖХ, 1Н ЯМР и ²⁹ Si ЯМР спектроскопии.

Достоинствами данного метода являются высокий выход целевого продукта, достигающий 95-97%, а также отсутствие необходимости использования избытка одного из реагентов, что делает процесс получения продуктов более технологичным. Также большим преимуществом данного процесса является скорость протекания реакции, которая завершается уже после 15-20 минут кипения реакционного раствора. Приведенные примеры использования изобретения являются частной иллюстрацией и не ограничивают возможные области его применения.

Изобретение может быть проиллюстрировано следующими примерами.

Пример 1.

Синтез натрийокси-3-хлоропропилдиэтоксисилана

Смесь, состоящую из 12.04 г (0.05 моль) 3-хлоропропилтрииэтоксисилана в 25 мл любого из вышеуказанных безводных растворителей и 2.00 г (0.05) гидроксида натрия, кипятили до полного растворения гидроксида натрия. Летучие компоненты удаляли в вакууме. Выход 96%.

Пример 2.

Синтез натрийокси-3-хлоропропилдиметоксисилана

Смесь, состоящую из 9.93 г (0.05 моль) 3-хлоропропилтрииэтоксисилана в 25 мл любого из вышеуказанных безводных растворителей и 2.00 г (0.05) гидроксида натрия, кипятили до полного растворения гидроксида натрия. Летучие компоненты удаляли в вакууме. Выход 95%.

Пример 3.

Синтез натрийокси-3-азидопропилдиэтоксисилана

Смесь, состоящую из 12.42 г (0.05 моль) 3-азидопропилтриметоксисилана в 25 мл любого из вышеуказанных безводных растворителей и 2.00 г (0.05) гидроксида натрия, кипятили до полного растворения гидроксида натрия. Летучие компоненты удаляли в вакууме. Выход 98%.

Пример 4.

Синтез натрийокси-3-азидопропилдиметоксисилана

Смесь, состоящую из 10.26 г (0.05 моль) 3-азидопропилдиметоксисилана в 25 мл любого из вышеуказанных безводных растворителей и 2.00 г (0.05) гидроксида натрия, кипятили до полного растворения гидроксида натрия. Летучие компоненты удаляли в вакууме. Выход 95%.

Изобретение относится к области химии кремнийорганических соединений. Предложены новые мононатриевые соли органоалкоксисиланов общей формулы (1), где Alk означает углеводородный радикал из ряда: -СН₃, -С₂Н₅, -СН₂СН₂СН₃, -СН₂СН₂СН₂СН₃; R означает заместитель из ряда: -Cl, -N₃. Предложен также способ их получения взаимодействием в среде безводного органического растворителя гидроксида натрия с органоалкоксисиланом формулы (AlkO)₃Si[(CH₂)₃R], где Alk и R имеют вышеуказанные значения. Технический результат - созданы новые функциональные мономеры, мононатриевые соли органоалкоксисиланов, используемые в различных поликонденсационных процессах, а также разработан технологичный способ их получения. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил., 4 пр.

1. Новые мононатриевые соли органоалкоксисиланов общей формулы

где Alk означает углеводородный радикал из ряда: -СН₃, -С₂Н₅, -СН₂СН₂СН₃, -СН₂СН₂СН₂СН₃;

R означает заместитель из ряда: -Cl, -N₃.

2. Способ получения новых мононатриевых солей органоалкоксисиланов по п. 1, заключающийся в том, что проводят взаимодействие в среде безводного органического растворителя гидроксида натрия с органоалкоксисиланами формулы (AlkO)₃Si(CH₂)₃Cl и (AlkO)₃Si(CH₂)₃N₃, где Alk означает углеводородный радикал С₁-С₄.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что исходные реагенты: гидроксид натрия и органоалкосисиланы используют в соотношении 1:1.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют растворитель из ряда: толуол, тетрагидрофуран, этилацетат, метилтретбутиловый эфир, гексан.

5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что взаимодействие реагентов осуществляют при соотношении параметров температура/продолжительность, необходимом для полного растворения гидроксида натрия.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что взаимодействие реагентов осуществляют при температуре кипения органического растворителя.