Способ получения полимочевин Советский патент 1978 года по МПК C08G71/02 

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения органических полимочевин. В органических полимочевинах карбо диимидные фрагменты через один и более атомов углерода связаны с алифати ческими, ароматическими, элементоорга ническими заместителями. Такие соединения могут быть использованы для получения покрытий, эластомерных пленок биологически активных соединений. Известен способ получения полимочевин взаимодействием диизрцианатов с диаьшнами в растворе l. согласно этому способу в качестве исходного сырья применяют дИизоцианаты, синтез и выделение которых представляет собой трудоемкую операцию.. Известен также синтез полимочевин путем межфазной конденсации аминов с фосгеном, который требует употребления строго определенных количеств токсичного фосгена 2, Наиболее близким к изобретению является процесс синтеза полимочевин ре цией пОлиаминов с двуокисью углерогда. Однако этот процесс требует высоких давлений (500 атм и выше), температуры i50-390 c и дорогостояще оборудования (реакцию проводят в посеребренных реакторах) З. С целью упрощения процесса, предложен способ получения полимочевин общей формулы: -f(ШкНг-к)г -N- C-N- L1 Wffl гдеQ - фенилен, тетраметилен, кремнийорганический радикал , алкил:1 Н,&4 Н„(СНд)з.,; н,а Н„(СН- )д.„ ; kil,2 Е 1-3; 11 0,1;т« 10 - 100, а в качестве полИамина использутот органосилилзамещенные полиамины и процесс ведут при 20-230С, предпочтительно при l6o-230 c. Процесс можно проводить в одну стадию, либо в две. iВзаимодействие предварительно защищенных кремнийорганическими фрагментами диаминов протекает при пониженных и умеренных температурах (20-.), при этом происхседит количественное внедрение СО по б -N связям. При нагревании образующихся силил-; уретанов выше температуры кипения (плавления.) происходит обратный процесс частичного выделения C0j с обраэованием исходных силилалшнов. Одновременно находящиеся в реакционной смеси продукты реагируют между собой с элиминированием алкилдисилоксана и образованием соответствующих полимочевин. Если карбоксилирование ведут при несколько повышенных температурах {80-150 с), то Образующиеся силилур таны без разложения сразу реагируют с исходными силиламинами. В том случае, .когда берут Ч,И-.те ракис (триалкилсилил)диамииы, внедре CQg происходит при более шясоких температурах .(. Концевые кремнийорганические фрагменты легко снимаются действием гидроксилсодержащих соединений с образованием свободных полимочевин. В качестве силиламинов могут &лть использованы ди- и полиамины или другие сложные органические соединения, содержащие две или несколько группировок - СТ,(Й) 5.Д где Т , Т ,1 - водороц или органическийрадикал. Защитные силильные группы, которы ми могут быть триалкилсилильные, триаллилсилильные и содержащие при кремние атомы водорода или кислородсодержащие фрагменты, вводятся в ами ны действием хлорсиланом, силазанами и т.д. Карбокоилирование силиламинов осу ществляют при нормальном давлении/ используя газообразный COj или тв ердую сухую углекислоту. Для -NH-. производных реакция экзртермична и практически количественно протекает при простом пропускании газообразного СО2 в жидкий силиламин или его раствор в инертных органических раст ворителях. Аналогично протекает реакция при прибавлении.к силиламину твердой сухой углекислоты. Процесс носит необратимый характе практически количественно выделяющие ся силоксаны известными способами мо гут быть превращены в хлорсиланы и возвращены в синтетический цикл. Проведение процесса таким образом позволяет исключить давление, а след тельно упростить аппаратурное оформление процесса. Пример 1. а) О, о - бис (триме тилсилил)ксилилендикарбамат (,H,j,iO СНгИНС 0$«(Нз)з в четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром помещают 17 г (0,061 мол V,N-6Hc (триметилсилил) ксилилендиамина (смесь мета -я паранэомероэ 75:25) в бензола. В pactBOp через Оарботер пропускают сухой углекислый гаэ со скбррстью 55-60 мп/мин в течение 4 ч при температуре не выше . Образовавшуюся суспензию- упаривают в вакууме от бензола, по.пучают 21,4 г (95,5%) силилуретана в виде бесцветного порошка, плохо растворимого в обычных органических растворителях и гидролизующегося на воздухе. Т.пл. 165-170с. Найдено,%: N 7,48 ST 14,09. ,4j,0t& . вычислено,%J k 7,б1}д4 15,23 . В ИК-спектре данного соединения имеются полосы поглощения, характерные для фрагментов: N -Н (3340 см), С-0 (1670 CMS.Si -0-С (1082 см). б) О, о , N , N -тетракнс(триметилсилил)ксилнлендикарбамат. :. ;|t-HUHg iHrM-d-o i(uH,), (lH,),«i-e . #l(UH,), iu«H,), По методике примера 1 (а) из 77 г (0,275 моль) бис-(триметилсилил)ксилнлендиамина в 700 мл бензола получают соответствующий дикарбамат. Затем к суспензии добавляют 60,5 г (0,6 моль) триэтиламина и постепенно приливают 65 г (0,6 моль) триметилхлорсилана в 100 мл бензола. Реакционную массу перемешивают при 1 ч, охлаждают, отфильтровывают выпавший солянокислый триэтиламин, растворитель упаривают и куб вакуумируют. В остатке 131 г (93%) прозрачного светло-желтого масла, застывающего при хранении, т, разм. . Найдено,%: Ц 5,67. Мол.вес -483. С„Н44«а04& 4 . вычислено,%: N 5,46. Мол.вес -512,9 В ИК-спёктре соединения отсутствует полоса поглощения N - Я (3340 см) и присутствует интенсивная полоса колебания С-О- (1715 см) наряду cSi - О - С (1046 см-) и Si - Я (862 см). в) поли(N - триметнлсилил) ксилиленмочевиНаtHj-N-l-N Я(еи,),(сн,), 22,5 г (0,044 моль) 0,0,К / V - тет- . ракис(триметилсилил)ксилилендикарбамата нагревают в колбе Кляйзена при 180200 0 1 ч. Выделяется 3 г (0,0136 гюль) продукта. Пример2. Поликсилиленмочеви -1-нн - CHjNH в раствор 17 г (0,061 ,И-бис(триметилсилил)ксилнлендиамина (смесь мета и пapaиэo 4epoa 75:25) а 200 мл хлорбензола продувают СО в течение 2 ч со скоростью 55-60 мп/ми при 140-150 С, затем кипятят 1 ч. От фильтровывают 13 г белого аморфного порошка, разлагающегося свыше 250с. Продукт содержит,%: V 14,30; ИК-спек N - Н (3350 см ) . (1640 ), слабое поглощение для остальных (СН фрагментов в области 1260, 1070 и 855 см . В фильтрате методом ГЖХ опр деляют 4,5 г (0,028 моль) гексаметил дисилоксана. Хорошо растертую полимочевину кипятят в 30%-ном этаноле 1 ч, После фильтрации и сушки получают 8,8 (90% пл. (с раз поликсилиленмочевины . Т, 315-320 С. 5,30; N Найдено,%: С 65,17; Н C Hj jlljO . Вычислено,%: с 66,65; Н 6,22;W 17 Поликсилиленмочевина, полученная встречным синтезом взаимодействием э вимолярных количеств ксилилендиизоцианата и соответствующего диамина в бензоле, представляет собой белый порошок с т. пл. 315-320°С (с разл.) Пример 3. Поли-(Х -диметилсилйл)ксилиленмочевина .-Ъ1- J-NSHcHj jH $iWHj)j,H: 21 г (0,057 моль)К , V - тетракис (диметилсилил ксилилендиамина нагревают ДО 150 С и пропускают СОд, в течение 1 ч. Отгоняют 3,2 г (0,0239 моль) тетра(иетилдисилоксана с т.кип 69-72 С ,«2 1,3740 (по литературным данным т. кип. 73с,И 1,3702 Вязкость реакционной массы постепенно повышается. При охлаждении -, пара финообразное вещество, размягчающеес вмие 90С. Найдено,%: С 55, 10,00. 13 22 Z OSHj, Вычислено,,%; С 56,07; К 10,06. После нагревания в вакууме до ост.ается 14,5 г (92%) поли ( N -диметчлсилил)ксилиленмочевины в вид аморфной массы, размягчающейся выше 210С. В ИК-спектре четко проявляются п лосы колебания S( - Н (2130 см) и С а О (1650 см ). Продукт хорошо растворяется в ацетоне, диметилформамиде. При водно-спиртовом гидролизе образует свободную поликсилиленмочеПоли( М - диметнлсилил)кснлиленмочевина, полученная встречным синтезом путем нагревания эквимолярных количеств ксилилендиизоцианата и - тетракис Сдиметилсилил)ксилилендиамина при 115-120 с представляет собой белый .аморфный порошок, размягчается выше 200°С. ИК-спектр продукта идентичен образцу, полученному карбоксилированием силиламина. П р и м е р 4. Поли {N - диметилсилил)ксилиленмочевина йНг-if-Cl-NH UtH5),H В раствор 10,4 г (0,033 моль)И,М- трис(диметилсилил)ксилилендиамина в 30 мл О-кс.илола пропускают при перемешивании С02 в течение 30 мин. Появление частоты 1710 см в ИК-спектре указывает на образованное to силйлОбразовав1чуюся суспензию нагуретанапри 70 С снова образуется ревают, в который барботируют СО2 раствор, при 145 С в течение 1 ч. В результате термического десилилирования образуется полимочевина, частично выпадающая при охлаждении. Все вещество высаживают гексаном,- фильтруют и сушат. Получают 6,55 г (90,3%) поли(W -диметилсилил)ксилиленмочевины) в виде белого порошка, т.пл. 152-155 С. Найдено,%: N 12,98. С ц . Вычислено,%: N 12,71. Поли(N -диметилсилил)мочевина указанного строения, полученная с количественным выходом встречным синтезом путем смешивания в бензоле эквимолярных количеств ксилилендиизоцианата и К , N -(бис-(диметилсилил)ксилилендиамина представляет собой белый порошок, т. пл. 208-212 С, ИК-спектр продукта идентичен образцу, полученному карбоксилированием силиламина. Пример 5. Полигексаметиленмочевина4-(СНги- - Ь в 14 г (0,0346 моль) М, -тетра- кис (триметилсилил) гексаметилендиамина при 190-200с пропускают Cpj в течение 1 ч. Отгоняют 2 г (О ,0124 моль) гексаметилдисилоксана, кубовый остаток охлаждают до и вакуумируют. Получают 10,4 г (90,5%) силилированной полимочевйны, в виде желтоватой пористой массы, размягчающейся выше и содержащей 7-8% азота.