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DE60116576T2 - Thexylchlorsilane, deren Herstellung und Verwendung - Google Patents

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DE60116576T2
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DE
Germany
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aluminum chloride
thexylchlorosilane
dimethyl
butene
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Specialty Chem. Res. Center Yoichi Kubiki-mura Nakakubiki-gun Tonomura
Specialty Chem. Res. Center Tohru Kubiki-mura Nakakubiki-gun Kubota
Specialty Chem. Res. Center Yasufumi Kubiki-mura Nakakubiki-gun Kubota
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02Silicon compounds
    • C07F7/08Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/12Organo silicon halides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
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    • C07F7/02Silicon compounds
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    • C07F7/1804Compounds having Si-O-C linkages
    • C07F7/1872Preparation; Treatments not provided for in C07F7/20
    • C07F7/188Preparation; Treatments not provided for in C07F7/20 by reactions involving the formation of Si-O linkages

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft neuartige Chlorsilanverbindungen mit einer Thexylgruppe sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben. Diese neuen Verbindungen eignen sich als Silylierungsmittel, da ihre sperrige Substituentengruppe die Stabilität silylierter Produkte verbessert.
  • HINTERGRUND
  • Silylierungsmittel werden in Verbindung mit Alkoholen und Carbonsäuren zum Schutz von aktiven Wasserstoff tragenden Substituentengruppen darauf verwendet. Die silylierten Verbindungen sind für verschiedenste Anwendungen, üblicherweise als Intermediate pharmazeutischer Arzneimittel und Pestizide, geeignet.
  • Unter den gebräuchlichsten Silylierungsmitteln finden sich Verbindungen mit einer Silicium-Chlor-Bindung im Molekül, die als Chlorsilanverbindungen bekannt sind. Silylierung erfolgt durch Umsetzung der Chlorsilanverbindungen mit Alkoholen oder Carbonsäuren. Die Silylierungsmittel vom gegenwärtig nach dem Stand der Technik verwendeten Chlorsilantyp umfassen Trimethylchlorsilan, Triethylchlorsilan, t-Butyldimethylchlorsilan und Triisopropylchlorsilan. Mit diesen Silylierungsmitteln silylierte Produkte sind jedoch in manchen Situationen nach wie vor hydrolyseanfällig und nicht zufrieden stellend stabil.
  • In der EP-A-0.488.759 sind Thexyl-(C1-C4-)Alkyldialkoxysilane zusammen mit mehreren verschiedenen Herstellungsverfahren offenbart. In einem offenbarten Verfahren ist Thexylmethylphenylchlorsilan ein Zwischenprodukt.
  • In der JP-A-09-316086 ist ein Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Thexyldimethylchlorsilan und eines Triorganochlorsilans offenbart.
  • Oertle, K. et al. offenbaren in zwei Artikeln in Tetrahedron Letters 26, 45, 5511–5518, die Hydrosilylierung von tetrasubstituierten Olefinen unter Verwendung von Dimethyl- oder Butylmethylchlorsilan und Aluminiumchlorid als Katalysator.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung neuer und nützlicher Chlorsilanverbindungen mit einer sperrigen Substituentengruppe, die sich als Silylierungsmittel eignen, das stabilere silylierte Produkte ergeben kann. Damit in Zusammenhang stehende Aspekte sind praktische Verfahren zur Herstellung solcher Chlorsilanverbindungen und die deren Verwendung zur Silylierung von z.B. Alkohol- und Carboxylgruppen.
  • Es wurde herausgefunden, dass eine Thexylchlorsilanverbindung der nachstehenden allgemeinen Formel (1)
    Figure 00020001
    worin R1 und R2 jeweils eine einwertige verzweigte Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, die eine Kohlenwasserstoffgruppe an der gleichen oder an unterschiedlichen α- oder β-Positionen aufweist, oder eine einwertige zyklische Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen sind,
    hergestellt werden kann, indem 2,3-Dimethyl-2-buten mit einer Hydrogenchlorsilanverbindung der nachstehenden allgemeinen Formel (2) HSiR1R2Cl (2)worin R1 und R2 wie oben definiert sind,
    in Gegenwart von Aluminiumchlorid umgesetzt wird. Diese Chlorsilanverbindung mit einer Thexylgruppe, die einfach als Thexylchlorsilanverbindung bezeichnet wird, ist neu. Bei Verwendung als Silylierungsmittel liefert sie ein hochstabiles silyliertes Produkt.
  • Folglich stellt die Erfindung eine Thexylchlorsilanverbindung der Formel (1) bereit. Die Erfindung stellt zudem ein Verfahren zur Herstellung einer Thexylchlorsilanver bindung der Formel (1) durch Umsetzung von 2,3-Dimethyl-2-buten mit einer Hydrogenchlorsilanverbindung der Formel (2) in Gegenwart von Aluminiumchlorid bereit.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die 1 und 2 zeigen das 1H-NMR- bzw. das IR-Spektrum von in Beispiel 1 erhaltenem Thexyldiisopropylchlorsilan.
  • Die 3 und 4 zeigen das 1H-NMR- bzw. das IR-Spektrum von in Beispiel 2 erhaltenem Thexyldiisobutylchlorsilan.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Die erfindungsgemäße Thexylchlorsilanverbindung weist nachstehende allgemeine Formel (1) auf:
  • Figure 00030001
  • Darin sind R1 und R2 jeweils eine einwertige verzweigte Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, die eine Kohlenwasserstoffgruppe an der gleichen oder an unterschiedlichen α- oder β-Positionen aufweist, oder eine einwertige zyklische Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen.
  • Die durch R1 und R2 dargestellten verzweigten und zyklischen Kohlenwasserstoffgruppen mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen sind vorzugsweise verzweigte Alkylgruppen und Cycloalkylgruppen, wie beispielsweise Isopropyl, Isobutyl, s-Butyl, 1-Methylbutyl, 1-Ethylpropyl, 2-Ethylhexyl, Cyclopentyl und Cyclohexyl.
  • Veranschaulichende, nicht einschränkende Beispiele für die Thexylchlorsilanverbindung der Formel (1) umfassen Thexyldiisopropylchlorsilan, Thexyldiisobutylchlorsilan, Thexyldi-s-butylchlorsilan, Thexyldi(1-methylbutyl)chlorsilan, Thexyldi(1-ethylpropyl)chlorsilan, Thexyldi(2-ethylhexyl)chlorsilan, Thexyldicyclopentylchlorsilan, Thexyldicyclohexylchlorsilan, Thexylisopropylisobutylchlorsilan und Thexylisopropyl-s-butylchlorsilan. Davon werden aufgrund der einfachen Herstellung und Nützlichkeit ihrer silylierter Produkte Thexyldiisopropylchlorsilan und Thexyldiisobutylchlorsilan bevorzugt.
  • Die Thexylchlorsilanverbindung der Formel (1) wird gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt, indem beispielsweise 2,3-Dimethyl-2-buten mit einer Hydrogenchlorsilanverbindung der nachstehenden allgemeinen Formel (2) HSiR1R2Cl (2)in Gegenwart von Aluminiumchlorid umgesetzt wird.
  • Darin sind R1 und R2 wie oben definiert.
  • Veranschaulichende, nicht einschränkende Beispiele für die Hydrogenchlorsilanverbindung der Formel (2) umfassen Diisopropylchlorsilan, Diisobutylchlorsilan, Di-s-butylchlorsilan, Di(1-methylbutyl)chlorsilan, Di(1-ethylpropyl)chlorsilan, Di(2-ethylhexyl)chlorsilan, Dicyclopentylchlorsilan, Dicyclohexylchlorsilan, Isopropylisobutylchlorsilan und Isopropyl-s-butylchlorsilan.
  • Das Verhältnis zwischen 2-3-Dimethyl-2-buten und der Hydrogenchlorsilanverbindung der Formel (2) ist nicht entscheidend, wobei im Hinblick auf Reaktivität und Produktivität bevorzugt wird, dass 0,5 bis 2,0 mol, insbesondere 0,8 bis 1,2 mol, der Hydrogenchlorsilanverbindung pro mol 2,3-Dimethyl-2-buten eingesetzt werden.
  • Die Menge des in der obigen Reaktion als Katalysator zugesetzten Aluminiumchlorids ist nicht entscheidend, wobei im Hinblick auf Reaktivität und Produktivität bevor zugt wird, dass 0,001 bis 0,5 mol, insbesondere 0,01 bis 0,2 mol, Aluminiumchlorid pro mol 2,3-Dimethyl-2-buten eingesetzt werden. Weniger als 0,001 mol Aluminiumchlorid führt mitunter nicht zur gewünschten Katalyse, während mehr als 0,5 mol Aluminiumchlorid die Reaktionsbeschleunigungswirkung dieser Katalysatormenge bisweilen nicht erzielen.
  • Andere Reaktionsbedingungen sind nicht entscheidend, obwohl die Reaktion vorzugsweise bei einer Temperatur von –20°C bis 150°C, insbesondere 0°C bis 100°C, sowie bei Atmosphärendruck oder ausreichendem Druck durchgeführt wird.
  • Es wird angemerkt, dass die Reaktion sogar in einem lösungsmittelfreien System abläuft, obwohl gegebenenfalls ein Lösungsmittel eingesetzt wird. Beispiele für das hierin zu verwendende Lösungsmittel umfassen aliphatische Kohlenwasserstoffe als Lösungsmittel, wie z.B. Pentan, Hexan, Isooctan und Cyclohexan, aprotische polare Lösungsmittel, wie z.B. Acetonitril, und chlorierte Kohlenwasserstoffe als Lösungsmittel, wie z.B. Dichlormethan und Chloroform.
  • Die obige Reaktion kann auf unterschiedliche Weise durchgeführt werden, beispielsweise indem Aluminiumchlorid zu einem Gemisch aus 2,3-Dimethyl-2-buten und der Hydrogenchlorsilanverbindung zugesetzt wird, die Hydrogenchlorsilanverbindung zu einem Gemisch aus 2,3-Dimethyl-2-buten und Aluminiumchlorid zugesetzt wird, 2,3-Dimethyl-2-buten zu einem Gemisch aus Hydrogenchlorsilanverbindung und Aluminiumchlorid zugesetzt wird und sowohl 2,3-Dimethyl-2-buten als auch die Hydrogenchlorsilanverbindung zu einem Gemisch aus Aluminiumchlorid und einem Lösungsmittel zugesetzt werden. Nach Beendigung der Reaktion kann die Endverbindung auf herkömmliche Weise gewonnen werden.
  • BEISPIELE
  • Beispiele für die vorliegende Erfindung werden im Folgenden zur Veranschaulichung und nicht als Einschränkung angeführt.
  • Beispiel 1: Thexyldiisopropylchlorsilan
  • Ein mit einem Rührer, Rückflusskühler, Tropftrichter und Thermometer ausgestatteter Kolben wurde mit 30,1 g (0,2 mol) Diisopropylchlorsilan und 2,7 g (0,02 mol) Aluminiumchlorid befüllt und auf 50°C erhitzt. Nachdem die Innentemperatur einen konstanten Wert erreicht hatte, wurden 16,8 g (0,2 mol) 2,3-Dimethyl-2-buten innerhalb 1 Stunde zugetropft. Nach Beendigung des Zutropfens wurde die Reaktionslösung 1 Stunde lang bei 50°C gerührt. Das Aluminiumchlorid wurde durch Zugabe von 4,3 g (0,04 mol) Anisol deaktiviert. Die Reaktionslösung wurde destilliert, wobei 28,3 g einer Fraktion mit einem Siedepunkt von 79°C/133 Pa abgenommen wurden.
  • Diese Fraktion wurde mittels Massenspektroskopie, 1H-NMR- sowie IR-Spektroskopie analysiert, und die Ergebnisse waren wie folgt:
    Massenspektrum:
    m/s 234 (M+), 149, 121, 93, 84, 43.
    1H-NMR-Spektrum (Deuterochloroform als Lösungsmittel)
    1
    IR-Spektrum
    2
  • Anhand dieser Analysenergebnisse wurde die erhaltene Verbindung als Thexyldiisopropylchlorsilan (Ausbeute 60%) identifiziert.
  • Beispiel 2: Thexyldiisobutylchlorsilan
  • Ein mit einem Rührer, Rückflusskühler, Tropftrichter und Thermometer ausgestatteter Kolben wurde mit 35,8 g (0,2 mol) Diisobutylchlorsilan und 2,7 g (0,02 mol) Aluminiumchlorid befüllt und auf 50°C erhitzt. Nachdem die Innentemperatur einen kon stanten Wert erreicht hatte; wurden 16,8 g (0,2 mol) 2,3-Dimethyl-2-buten innerhalb 1 Stunde zugetropft. Nach Beendigung des Zutropfens wurde die Reaktionslösung 1 Stunde lang bei 50°C gerührt. Das Aluminiumchlorid wurde durch Zugabe von 4,3 g (0,04 mol) Anisol deaktiviert. Die Reaktionslösung wurde destilliert, wobei 32,5 g einer Fraktion mit einem Siedepunkt von 83°C/133 Pa abgenommen wurden.
  • Diese Fraktion wurde mittels Massenspektroskopie, 1H-NMR- sowie IR-Spektroskopie analysiert, und die Ergebnisse waren wie folgt:
    Massenspektrum:
    m/s 262 (M+), 177, 135, 95, 84, 43.
    1H-NMR-Spektrum (Deuterochloroform als Lösungsmittel)
    3
    IR-Spektrum
    4
  • Anhand dieser Analysenergebnisse wurde die erhaltene Verbindung als Thexyldiisobutylchlorsilan (Ausbeute 62%) identifiziert.
  • Es wurden Thexylchlorsilanverbindungen oder Chlorsilanverbindungen mit einer Thexylgruppe, die eine sperrige Substituentengruppe darstellt, beschrieben. Die Verbindungen eignen sich als Silylierungsmittel, da aufgrund der sperrigen Substituentengruppe stabile silylierte Produkte erhalten werden.

Claims (5)

  1. Thexylchlorsilanverbindung der folgenden allgemeinen Formel (1):
    Figure 00080001
    dadurch gekennzeichnet, dass R1 und R2 jeweils eine einwertige verzweigte Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, die eine Kohlenwasserstoffgruppe an der gleichen oder an unterschiedlichen α- oder β-Positionen aufweist, oder eine einwertige zyklische Kohlenwasserstoffgruppe mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen sind.
  2. Thexylchlorsilanverbindung nach Anspruch 1, die Thexyldiisopropylchlorsilan oder Thexyldiisobutylchlorsilan ist.
  3. Verfahren zur Herstellung der Thexylchlorsilanverbindung der allgemeinen Formel (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren den Schritt des Umsetzens von 2,3-Dimethyl-2-buten mit einer Hydrogenchlorsilanverbindung der folgenden allgemeinen Formel (2) umfasst: HSiR1R2Cl (2)worin R1 und R2 wie oben definiert sind, in Gegenwart von Aluminiumchlorid.
  4. Verwendung einer Thexylchlorsilanverbindung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 zur Silylierung.
  5. Verwendung nach Anspruch 4 zur Silylierung von Carboxyl- oder Alkoholgruppen.
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