ES2271009T3 - Preparacion de aminoisobutilalcoxisilanos secundarios. - Google Patents

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ES2271009T3 ES01933055T ES01933055T ES2271009T3 ES 2271009 T3 ES2271009 T3 ES 2271009T3 ES 01933055 T ES01933055 T ES 01933055T ES 01933055 T ES01933055 T ES 01933055T ES 2271009 T3 ES2271009 T3 ES 2271009T3
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R. Shawn Childress
Michelle A. Filipkowski
Curtis L. Schilling, Jr.
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Abstract

Método para preparar un aminoisobutilalcoxisilano secundario, que comprende hidrosilar una metalilamina secundaria con un hidridoalcoxisilano en presencia de una cantidad eficaz de un catalizador de hidrosilación que comprende platino, en el que dicha cantidad eficaz está comprendida entre 5 y 500 partes por millón en peso de metal noble en relación a los pesos combinados del hidridoalcoxisilano y la metalilamina secundaria, la relación molar de hidridoalcoxisilano a metalilamina secundaria está en el intervalo comprendido entre 0, 2 y 5; (B.I) el hidridoalcoxisilano se selecciona de entre el grupo constituido por: trietoxisilano, metildimetoxisilano, dimetilmetoxisilano, tripropoxisilano, dimetiletoxisilano, metildipropoxisilano, dimetilpropoxisilano, butoxisilanos, pentoxisilanos, hexoxisilanos y fenoxisilanos; y/o (B.II) la metalilamina secundaria se selecciona de entre el grupo constituido por: CH2=CMeCH2NHMe, CH2=CMeCH2NHPr, CH2=CMeCH2NHBu, CH2=CMeCH2NHC6H5, CH2=CMeCH2NHCH2C6H5, CH2=CMeCH2NHCH2CH2OR3, CH2=CMeCH2NHCH2CHMeOR3, CH2=CMeCH2NH(CH2CH2O)b(CH2CHMeO)cR3, CH2=CMeCH2NHCHCO2R3(CH2CO2R3), (CH2=CMeCH2)2NH y (CH2=CMeCH2OCH2CH2)2NH, en las que Me es metilo, Pr y Bu son propilo y butilo lineal o ramificado, R3 representa un grupo alquilo de 1 a 6 átomos de carbono, o un grupo arilo, alcarilo o aralquilo que tiene 6 a 10 átomos de carbono, b y c son números enteros de 1 a 10, y b + c son por lo menos 2; y en el que la etapa de hidrosilación se realiza a una temperatura elevada en el intervalo comprendido entre 50 y 150ºC, y a presión atmosférica.

Description

Preparación de aminoisobutilalcoxisilanos secundarios.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un método altamente eficaz para preparar aminoisobutilalcoxisilanos secundarios mediante reacciones de hidrosilación, catalizadas por metales nobles, entre metalilaminas secundarias e hidridoalcoxisilanos.
Antecedentes de la invención
Se ha tenido acceso a los aminoisobutilalcoxisilanos secundarios desde hace mucho tiempo mediante diversos enfoques químicos, y han demostrado recientemente un comportamiento comercialmente útil en sellantes poliuretánicos proporcionando sitios de reticulación para poliuretanos alcoxisilano funcionales (véase el documento EP 676.403). Sin embargo, la preparación de tales silanos se ha logrado con cierto grado de complejidad.
La preparación de Me(MeO_{2})SiCH_{2}CHMeCH_{2}NHMe se da a conocer (Journal of Organic Chemistry, vol. 36, 3120 (1971)) vía una serie de reacciones que incluyen la hidrosilación de cloruro de metalilo con MeSiHCl_{2}, la reacción de ese producto con un gran exceso de MeNH_{2}, y la reacción del silazano cíclico así formado con MeOH. Se obtuvo una versión trialcoxisilánica similar mediante una secuencia ligeramente diferente de reacciones, como se describe en el documento Brit. 994.044, mediante el cual se hidrosila cloruro de metalilo con triclorosilano, seguido de la reacción de ese producto con etanol para formar (EtO)_{3}SiCH_{2}CHMeCH_{2}Cl, y la reacción de ese producto con un exceso de MeNH_{2} para formar (EtO)_{3}SiCH_{2}CHMeCH_{2}NHMe. Estos dos procesos implican ambos tres etapas, a saber, la hidrosilación, la esterificación y la aminación, más una purificación final, por ejemplo mediante destilación, de forma que estos procesos no son comercial o económicamente atractivos. Aunque las bis(alcoxisililisobutil)aminas, los productos putativos de las hidrosilaciones de dimetalilamina con hidridoalcoxisilanos o hidridoalquilalcoxisilanos, serían muy difíciles de preparar mediante el procedimiento anterior que implica intermedios silazánicos cíclicos, se afirma que son subproductos de bajo rendimiento del último procedimiento, implicando reacciones de cloroisobutilalcoxisilanos con amoníaco. También se da a conocer una molécula similar como un subproducto a partir de la reducción de 2-cianopropiltrietoxisilano (documento US nº 2.930.809), y como un material bruto de resina de aminosiloxano reticulado, preparado haciendo reaccionar cloroisobutiltrietoxisilano con amoníaco (documentos US nº 4.410.669 y nº 4.455.415). El producto del documento EP 676.403, a saber, Me(MeO)_{2}SiCH_{2}CHMeCH_{2}NHC_{6}H_{5}, se preparó haciendo reaccionar un exceso de anilina con Me(MeO)_{2}SiCH_{2}CHMeCH_{2}Cl, e implica las tres etapas mencionadas anteriormente, más la destilación.
De este modo, existe una necesidad continua, en la técnica de adhesivos y sellantes, de aminoisobutilalcoxisilanos secundarios, incluyendo bis(alcoxisililisobutil)aminas secundarias, que se pueden preparar con rendimientos elevados y purezas elevadas mediante procedimientos que son eficaces en términos tanto de tiempo de reacción como de producción por unidad de volumen de equipo usado, que generen cantidades mínimas de desecho y subproductos, y que sean simples en términos de número de etapas de proceso y número de materiales de partida, aditivos, o promotores que sean necesarios cargar a dicho equipo.
La metalilamina se describe y/o reivindica en un número de patentes que implican la hidrosilación de aminas alílicas usando hidridosiloxanos, pero no existe ningún ejemplo de trabajo de tal reacción, y no ha habido ninguna sugerencia para hidrosilar metalilamina usando un hidridosilano. En particular, existe una descripción de hidrosilación de una metalilamina secundaria con un hidridosiloxano (documento US nº 5.486.634) y la técnica limitada sobre hidrosilaciones de metalilaminas terciarias, que podrían producir productos que no tienen ningún uso para tapar los extremos de cadenas de poliuretanos. No existe tampoco ningún ejemplo de trabajo de hidrosilación de dimetalilamina, aunque esa amina se describe en al menos una patente de hidrosilación que implica también hidridosiloxanos (documento US nº 5.840.951).
Históricamente, las hidrosilaciones de aminas alílicas no han tenido notoriamente ningún éxito. La alilamina se excluye específicamente en una patente general más temprana sobre la hidrosilación (documento US nº 2.970.150), preparándose los productos de la hidrosilación haciendo terminar los extremos de la alilamina con grupos trimetilsililo, hidrosilando el grupo alilo, y eliminando los grupos trimetilsililo (véase Journal of Organic Chemistry, Vol. 24, 119 (1959)). Como alternativa, los aminopropilalcoxisilanos se han preparado haciendo reaccionar cloropropilalcoxisilanos con grandes excesos de amoníaco o aminas primarias, produciendo los aminopropilalcoxisilanos primarios o secundarios respectivos. Estas rutas sufren de bajos rendimientos por unidad de volumen de equipo usado, niveles elevados de desecho o exceso de materiales de partida, y la formación de grandes cantidades de sales de hidrocloruro sólidas difíciles de manipular. Los aminopropilalcoxisilanos también se han preparado reduciendo cianoalquilalcoxisilanos, que se preparan mediante hidrosilación de acrilonitrilo con clorosilanos, seguido de la esterificación con el alcohol apropiado. Estos son procedimientos de múltiples etapas, seguido de la purificación, por ejemplo mediante destilación.
Un número de desarrollos posteriores ha permitido las hidrosilaciones catalizadas por metales nobles de alilamina con diversos agentes reaccionantes que contienen SiH, aunque las reacciones han sido impracticablemente lentas y/o incompletas, excepto que se lleven a cabo a una temperatura superior, habitualmente bajo presión, en presencia de un promotor de la hidrosilación (documento US nº 4.481.364). Se han obtenido mejoras adicionales en los rendimientos con catalizadores de rodio en lugar de con catalizadores de paladio, siendo necesarios aditivos o promotores tanto para dichos rendimientos mejorados como para proporcionar productos con contenidos más bajos de aductos isoméricos internos indeseados (documentos US nº 4.556.722; US nº 4.888.436; US nº 4.897.501; US nº 4.921.988; US nº 4.927.953).
La situación con respecto a la dialilamina se complica aún más por la formación de subproductos de desproporción, lo que no ocurre con la propia alilamina (Zhur. Obshch. Khim., Vol. 44, 1484 (1974), en inglés como Journal of General Chemistry, USSR, Vol. 44, 1456 (1974)).
Con estos antecedentes, hasta ahora no ha habido ninguna razón para esperar que se pudiesen preparar aminoisobutilalcoxisilanos secundarios con gran rendimiento mediante una reacción de hidrosilación directa de un alcoxihidridosilano y un compuesto de metalilamina. El documento EP-A-0.135.813 describe una adición, catalizada por platino, de alquilamina a trialcoxisilonas, a presión y a 110-210ºC.
Sumario de la invención
La presente invención proporciona un método altamente eficaz y simple para preparar aminoisobutilalcoxisilanos secundarios mediante la hidrosilación, catalizada por metales nobles, de metalilaminas secundarias con hidridoalcoxisilanos o hidridoalquilalcoxisilanos. Las reacciones transcurren con rendimientos y conversiones elevados, para producir productos isoméricamente puros en ausencia de aditivos o promotores normalmente requeridos para hidrosilaciones de aminas alílicas. El procedimiento no implica ni la modificación de las metalilaminas secundarias ni el uso de promotores o disolventes de la hidrosilación añadidos. Se pueden usar catalizadores de metales nobles normales.
La invención, según se reivindica, se expone con más detalle en las reivindicaciones anejas.
Descripción detallada de la invención
El procedimiento de la presente invención dentro de los límites de la reivindicación adjunta se representa mediante la ecuación general:
HSiR^{3}{}_{8}(R^{2})_{3-a} + R^{1}NH-(U-O_{m})_{u-}CH_{2}C(CH_{3})=CH_{2}\rightarrow R^{1}NH-T-SiR^{3a}(R^{2})_{3-a}
\hskip2.8cm
(I)
\hskip3.7cm
(II)
\hskip4.3cm
(III)
que representa las reacciones entre hidridoalcoxisilanos o hidridoalquilalcoxisilanos de Fórmula I con metalilaminas secundarias de Fórmula II, en presencia de un catalizador de metal noble, para producir aminoisobutilalcoxisilanos secundarios de Fórmula III, esencialmente en ausencia de cualquier aditivo o promotor para las reacciones de hidrosilación. En la ecuación, R^{2} representa un grupo alcoxi que tiene 1 a 6 átomos de carbono, o un grupo ariloxi, alcariloxi o aralquiloxi que tiene 6 a 10 átomos de carbono, R^{3} representa un grupo alquilo de 1 a 6 átomos de carbono, o un grupo arilo, alcarilo o aralquilo que tiene 6 a 10 átomos de carbono; a es 0, 1 ó 2; U representa un grupo hidrocarbonado lineal, cíclico o ramificado, divalente, de 1-6 átomos de carbono, que puede estar opcionalmente interrumpido con uno o más átomos de oxígeno de tipo éter, y/o puede estar sustituido con un átomo de oxígeno carbonílico; m es 0 ó 1; u es 0 ó 1; T es
-(U-O_{m})_{u}-CH_{2}-CH(CH_{3})-CH_{2}-;
X es un grupo alquileno de 3 a 11 átomos de carbono, o T; y Cat representa una cantidad eficaz de un catalizador de la hidrosilación que contiene un metal noble.
Los ejemplos de compuestos de fórmula I incluyen (MeO)_{3}SiH, Me(MeO)_{2}SiH, Me_{2}(MeO)SiH, (EtO)_{3}SiH, Me(EtO)_{2}SiH, Me_{2}(EtO)SiH, (PrO)_{3}SiH, Me(PrO)_{2}SiH, y Me_{2}(PrO)SiH, en los que Me es metilo, Et es etilo, y Pr es n-propilo o i-propilo; los correspondientes butoxi-, pentoxi-, o hexoxisilanos; fenoxisilanos tales como Me(C_{6}H_{5}O)_{2}
SiH, C_{6}H_{5}(MeO)_{2}SiH; y similares. Se prefieren los metoxi- y etoxisilanos, particularmente los trialcoxisilanos según se preparan mediante las reacciones directas de silicio metálico con el alcohol correspondiente. También se prefieren los metildialcoxisilanos, preparados normalmente mediante esterificación del hidridodiclorosilano respectivo con el alcohol correspondiente.
En general, los compuestos de Fórmula II comprenderán al menos un grupo metalilo y un grupo amina secundaria, y pueden contener otras funcionalidades hidrocarbonadas y de oxígeno, con la condición de que dichas funcionalidades no interfieran con las reacciones de hidrosilación. Los ejemplos de compuestos de Fórmula II incluyen CH_{2}=CMeCH_{2}NHMe, CH_{2}=CMeCH_{2}NHEt, CH_{2}=CMeCH_{2}NHPr, CH_{2}=CMeCH_{2}NHBu, en las que Et es etilo, y Pr y Bu son propilo y butilo lineal o ramificado, CH_{2}=CMeCH_{2}NHC_{6}H_{5}, CH_{2}=CMeCH_{2}NHCH_{2}C_{6}H_{5}, CH_{2}=CMeCH_{2}
NHCH_{2}CH_{2}OR^{3}, CH_{2}=CMeCH_{2}NHCH_{2}CHMeOR^{3}, CH_{2}=CMeCH_{2}NH(CH_{2}CH_{2}O)_{b}(CH_{2}CHMeO)_{c}R^{3}, en las que R^{3} es como se define anteriormente, y b y c son números enteros de 0 a 10, y b + c son al menos 2, CH_{2}=CMeCH_{2}NHCH
CO_{2}R^{3}(CH_{2}CO_{2}R^{3}), en la que R^{3} es como se define anteriormente, (CH_{2}=CMeCH_{2})_{2}NH, (CH_{2}=CMeCH_{2}OH_{2}CH_{2})_{2}
NH, y similares. Se prefieren CH_{2}=CMeCH_{2} NHC_{6}H_{5}, CH_{2}=CMeCH_{2}NHCH_{2}C_{6}H_{5}, CH_{2=}CMeCH_{2}NHCH_{2}CH_{2}OR^{3}, CH_{2}=CMeCH_{2}NHCH_{2}CHMeOR^{3}, CH_{2}=CMeCH_{2}NH(CH_{2}CH_{2}O)_{b}(CH_{2}CHMeO)_{c}R^{3}, en las que R^{3} es como se define anteriormente, y b y c son números enteros de 0 a 10, y b + c son al menos 2, CH_{2}=CMeCH_{2}NHCHCO_{2}R^{3}(CH_{2}CO_{2}R^{3}) en la que R^{3} es como se define anteriormente, (CH_{2}=CMeCH_{2})_{2}NH, (CH_{2}=CMeCH_{2}OCH_{2}CH_{2})_{2}NH, y similares. Un compuesto preferido de Fórmula II es N-etilmetalilamina; otro es N-fenilmetalilamina; y un tercero es dimetalilamina.
El catalizador de la hidrosilación es un catalizador de hidrosilación que contiene platino. El catalizador de hidrosilación que contiene platino de la presente invención se puede emplear en cualquier forma catalíticamente eficaz, incluyendo en sus compuestos o disoluciones, y como depósitos sobre diversos soportes orgánicos o inorgánicos. Los catalizadores preferidos son ácido cloroplatínico y sus disoluciones, y el complejo de diviniltetrametildisiloxano-platino y sus disoluciones. La cantidad de catalizador es una cantidad eficaz para catalizar la reacción, y oscila desde alrededor de 5 hasta alrededor de 500 partes por millón de metal noble con relación a los pesos combinados de los agentes reaccionantes de las Fórmulas I y II, prefiriéndose 10 a 100 partes por millón.
Las condiciones de reacción no son estrechamente críticas con respecto a la temperatura, presión, relaciones de agentes reaccionantes, u orden de combinación de los agentes reaccionantes. La temperatura de la reacción es elevada, en el intervalo de 50 hasta 150ºC, prefiriéndose 60 hasta 120ºC. Las reacciones se llevaron a cabo a presión atmosférica. La relación de agentes reaccionantes, es decir, la relación molar del agente reaccionante de Fórmula I a la del de Fórmula II oscila desde 0,2:1 hasta 5:1, pero generalmente está próxima a 1:1 para metalilaminas secundarias con un grupo metalilo, y próxima a 2:1 para dimetalilaminas. Por razones económicas, se prefiere un ligero exceso del agente reaccionante de Fórmula I, por ejemplo una relación de 1,2:1 para monometalilaminas, o 2,4:1 para dimetalilaminas.
Estas reacciones de hidrosilación también se pueden llevar a cabo de manera continua en un equipo diseñado para ese fin (véase, por ejemplo, el documento US nº 6.015.920). Los tiempos de reacción son relativamente cortos para estas reacciones, las cuales son exotérmicas. Este último punto implica que, desde el punto de vista de la seguridad, es menos deseable la catálisis de una mezcla total de compuestos de Fórmulas I y II.
Una característica imprevista de la presente invención consiste en que no es necesario añadir aditivos o promotores más allá del catalizador de la hidrosilación. No hay ningún problema en la formación de isómeros de aductos internos, y no hay ningún problema de reacciones de deshidrocondensación entre grupos hidridosililo y grupos de amina secundaria que conduzcan a la formación de un enlace Si-N y a la generación de hidrógeno. Esto es particularmente sorprendente a la vista de la mala reactividad de la metalilamina primaria, CH_{2}=CMeCH_{2}NH_{2}, en las mismas condiciones de reacción. La reactividad eficaz de las metalilaminas secundarias se extiende a la dimetalilamina, que no muestra problemas serios de formación de subproductos, a saber, el aducto interno, ni la formación de productos de desproporción, adscritos a la dialilamina. De este modo, aunque se pueden usar con las metalilaminas secundarias los diversos aditivos y promotores y temperaturas y presiones de reacción elevados que se han usado para la alilamina, no es necesario hacer tal cosa, ni es necesario modificar las metalilaminas secundarias, como con los grupos trimetilsililo, para permitir su hidrosilación. De este modo, aunque muchas patentes de procedimiento que tratan de la hidrosilación de alquilamina requieren el uso de aditivos, promotores, temperaturas elevadas, o presiones elevadas, y tienen descripciones de reivindicaciones que incluyen metalilaminas, se ha encontrado sorprendentemente que las metalilaminas secundarias se hidrosilan eficazmente con hidridoalcoxisilanos o hidridoalquilalcoxisilanos sin llevar a cabo ninguno de dichos procedimientos.
Existe una reacción secundaria que quizás sea más predominante, a la hora de obtener aminoisobutilalcoxisilanos secundarios, que a la hora de obtener aminopropilalcoxisilanos primarios o secundarios. Esa reacción secundaria, que produce finalmente el mismo producto deseado que la reacción de hidrosilación, es la formación de silazanos cíclicos mediante la reacción del grupo amina secundaria con el grupo alcoxisilano. En términos generales, el producto de Fórmula III se cicla a un silazano cíclico de Fórmula IV, con la generación de un equivalente molar de alcohol, R^{2}H, en el que R^{2} es como se define anteriormente. Esta reacción se representa a continuación:
1
La formación de silazano cíclico es una reacción de equilibrio, que se desplaza hacia la derecha mediante la eliminación del alcohol, R^{2}H. La adición simple del equivalente apropiado de alcohol, R^{2}H, al producto que contiene el silazano cíclico IV, regenerará el producto III deseado. La eliminación de las impurezas de silazano cíclico es una parte necesaria para asegurar la pureza del producto para los cálculos estequiométricos usados para preparar poliuretanos sililados.
Se debería observar también que los productos de la presente invención, después de su extracción para eliminar los agentes reaccionantes en exceso y el alcohol en exceso, si se usa para eliminar las impurezas de silazano cíclico, tienen una pureza suficiente para ser usados sin una purificación adicional (por ejemplo, mediante destilación) en muchas aplicaciones. Esto deriva del hecho de que no hay ningún mecanismo para generar subproductos bis-silílicos de mayor punto de ebullición, como ocurre tanto en las reacciones de cloroisobutilalcoxisilanos con amoníaco como con las reducciones de 2-cianopropilalcoxisilanos con hidrógeno. Sin embargo, la destilación puede ser deseable en algunos casos, para proporcionar un incremento mayor de la pureza, y/o para eliminar color y restos del catalizador.
Parece que la reacción de intercambio del grupo metil/alcoxi, recientemente observada para otras hidrosilaciones de metildialcoxisilanos (véase, la solicitud nº serie 09/481.144, Filipkowski et al., en trámite junto con la presente solicitud, incorporada en la presente memoria como referencia), no se produce en un grado significativo durante las hidrosilaciones de metalilaminas secundarias.
Los siguientes ejemplos específicos ilustran ciertos aspectos de la presente invención y, más particularmente, señalan diversos aspectos del método para evaluar la misma. Sin embargo, los ejemplos se exponen únicamente a título ilustrativo, y no se deben de interpretar como limitaciones de la presente invención.
Ejemplos
Las abreviaturas g, ml, l, mm, mol, mmol, ppm, \mul, h, kg, kmol, GC, y MS, respectivamente, representan gramo, mililitro, litro, milímetro, equivalente molar, equivalente milimolar, partes por millón, microlitro, hora, kilogramo, equivalente kilomolar, cromatografía de gases, y espectrometría de masas. Todas las temperaturas se proporcionan en grados centígrados, y todas las reacciones se llevaron a cabo en material de vidrio de laboratorio estándar o unidades de producción o a escala piloto a presión atmosférica en una atmósfera inerte de nitrógeno, y todas las partes y porcentajes están en peso.
Ejemplo 1
(No dentro del alcance de las reivindicaciones)
Hidrosilación de N-etilmetalilamina con trimetoxisilano
Se equipó un matraz de fondo redondo de tres bocas, de un litro, con una barra de agitación magnética, un manto calefactor estándar, un termopar, un embudo de adición, un condensador y una entrada/burbujeador de N_{2}. El matraz se cargó con 220 g (1,80 moles) de trimetoxisilano, y se calentó hasta 60ºC, temperatura a la cual se añadieron 0,25 ml de platino tris(diviniltetrametildisiloxano)diplatino (0) (5% de contenido de Pt en tolueno - referido como catalizador de Pt a lo largo de estos ejemplos). La disolución se calentó adicionalmente hasta 68ºC, y después se realizó una adición gota a gota de 150 g (1,52 moles) de N-etilmetalilamina, durante un período de 45 minutos. Después de la adición, los contenidos se calentaron hasta 90ºC, y se mantuvieron a esta temperatura durante 1 h. La temperatura se incrementó entonces hasta 105ºC, y se mantuvo durante 4,5 h. Al terminar la reacción, la mezcla se enfrió hasta la temperatura ambiente, y se añadieron 16 g (0,5 moles) de metanol, y se calentaron suavemente antes de la destilación. La purificación final vía una destilación a vacío produjo 273 g (1,24 moles) de N-etil-3-trimetoxisilil-2-metilpropanamina. El producto (p.e. 98-100ºC a 12 mm Hg) se caracterizó vía GC/MS. El rendimiento aislado fue 82%. La estructura del producto fue apoyada por el análisis de GC/MS.
Ejemplo 2 Hidrosilación de N-etilmetalilamina con metildietoxisilano
Con la excepción de una cabeza de destilación que sustituye al condensador, el equipo fue similar al del Ejemplo 1. El matraz se cargó con 381 g (2,84 moles) de metildietoxisilano y 0,65 ml de catalizador de platino. Los contenidos se calentaron hasta 90ºC, y se añadieron 260 g (2,63 moles) de N-etilmetalilamina durante 30 minutos, vía un embudo de adición. Inmediatamente después de que se terminó la adición, los contenidos se calentaron hasta 110ºC, y se mantuvieron durante una hora. El producto se aisló mediante destilación a vacío, para dar 485 g (2,08 moles) de N-etil-(3-dietoximetilsilil)-2-metilpropanamina. El producto (p.e. 88-90ºC a 27 mm Hg) se caracterizó vía GC/MS. El rendimiento aislado fue 79%.
Ejemplo 3
(No dentro del alcance de las reivindicaciones)
Hidrosilación de N-etilmetalilamina con trimetoxisilano
A un reactor de vidrio encamisado, de 50 l, equipado con una columna en la parte superior, se añadieron 16,8 kg (167 moles) de N-etilmetalilamina y 42 ml de catalizador de platino. Los contenidos se calentaron entonces hasta 93ºC, y se añadieron lentamente 24,9 kg (204 moles) de trimetoxisilano durante 4 h. Después de terminar la adición, la mezcla de reacción se calentó hasta 105ºC, y se mantuvo durante 2 h. Después del período de cocción, los contenidos se enfriaron hasta una temperatura por debajo de 50ºC, y se añadieron 1,5 l de metanol. El material bruto se destiló para dar 28,9 kg (131 moles) de material, con una pureza de 99%. El rendimiento aislado de N-etil-3-trimetoxisilil-2-metilpropanamina fue 78%, basado en N-etilmetalilamina.
Ejemplo 4
(No dentro del alcance de las reivindicaciones)
Hidrosilación de N-etilmetalilamina con trimetoxisilano
A un reactor de 500 galones se añadieron 484 kg (4,94 kmoles) de N-etilmetalilamina y 1425 g de catalizador de paladio. La disolución resultante se calentó hasta 88ºC, y se añadieron 725 kg (5,94 kmoles) de trimetoxisilano, a una velocidad tal para mantener la temperatura por debajo de 105ºC. Después de terminar la adición, los contenidos se calentaron hasta 110ºC durante 1 hora. Después se eliminaron los subproductos de bajo punto de ebullición mediante una extracción por la parte superior. La mezcla se enfrió entonces, y se añadieron aproximadamente 60 l de metanol, y la mezcla de reacción se agitó a 50ºC durante 1 hora antes de extraer el metanol en exceso. El material bruto resultante (pureza > 97%) se transfirió entonces desde el reactor. El procedimiento se repitió sin limpiar el reactor, para producir un total combinado de 1638 kg (7,41 kmoles) de N-etil-3-trimetoxisilil-2-metilpropanamina.
Ejemplo 5 Hidrosilación de dimetalilamina con trimetoxisilano
A un matraz de cuatro bocas, equipado con un condensador de reflujo, un embudo de adición, un manto calefactor, un termopar, y un agitador magnético, se añadieron 12,0 g (0,10 moles) de trimetoxisilano y 17 \mul de catalizador de platino. Esta mezcla se calentó hasta 85ºC, y se añadieron gota a gota 5,0 g (0,04 moles) de dimetalilamina. Después de terminar la adición, la mezcla de reacción se calentó hasta 110ºC durante 3,5 horas. La mezcla resultante se analizó mediante cromatografía de gases y GC/MS. La cromatografía de gases reveló que se había formado el diaducto, con un rendimiento de 81% basado en la dimetalilamina.
Ejemplo 6 Hidrosilación de dimetalilamina con metildietoxisilano
La reacción se llevó a cabo de forma similar al Ejemplo 5, excepto que se cargaron al matraz 13,5 g (0,10 moles) de metildietoxisilano y 18,5 \mul de catalizador de platino. Esta disolución se calentó hasta 90ºC, y se añadieron gota a gota 5,0 g (0,04 moles) de dimetalilamina. Después de terminar la adición, la reacción se calentó hasta 105ºC, y se mantuvo durante 6 h. La mezcla resultante se analizó mediante cromatografía de gases y GC/MS. La cromatografía de gases indicó que el rendimiento del diaducto fue 97%, basado en la dimetalilamina.
Ejemplo 7 Hidrosilación de N-etilmetalilamina con trietoxisilano
La reacción se llevó a cabo de forma similar al Ejemplo 5, excepto que se cargaron al matraz 5,0 g (0,03 moles) de trietoxisilano y 5 \mul de catalizador de platino. Esta disolución se calentó hasta 100ºC, y se añadieron gota a gota 3,0 g (0,03 moles) de N-etilmetalilamina. Después de terminar la adición, la reacción se calentó hasta 130ºC durante 3 h. La mezcla resultante se analizó mediante cromatografía de gases y GC/MS. La cromatografía de gases indicó que el rendimiento de la N-etil-3-trietoxisilil-2-metilpropanamina fue 85%, basado en el trietoxisilano.
Ejemplo 8 Hidrosilación de dimetalilamina con metildimetoxisilano
La reacción se llevó a cabo de forma similar al Ejemplo 5, excepto que se cargaron al matraz 15,0 g (0,12 moles) de dimetalilamina y 44 \mul de catalizador de platino. Esta disolución se calentó hasta 85ºC, y se añadieron gota a gota 28,9 g de metildimetoxisilano (93,8% de pureza, 0,26 moles). Después de terminar la adición, la mezcla se calentó hasta 122ºC durante dos horas. La reacción se enfrió entonces, y se añadieron 2 ml de metanol. La mezcla resultante se analizó mediante cromatografía de gases y GC/MS. La cromatografía de gases indicó que el rendimiento del diaducto fue 92%, basado en la dimetalilamina.
Ejemplo 9 Hidrosilación de N-etilmetalilamina con metildimetoxisilano
La reacción se llevó a cabo de forma similar al Ejemplo 5, excepto que se cargaron al matraz 18 g (0,18 moles) de N-etilmetalilamina y 40 \mul de catalizador de platino. Esta disolución se calentó hasta 85ºC, y se añadieron gota a gota 22 g de metildimetoxisilano (95,2% de pureza, 0,2 moles). Después de terminar la adición, la mezcla se calentó a 110ºC durante 1,5 h. La mezcla resultante se analizó mediante cromatografía de gases y GC/MS. La cromatografía de gases indicó que el rendimiento de N-etil-(3-dimetoximetil-silil)-2-metilpropanamina fue 95%, basado en N-etilmetalilamina.
Ejemplo 1 comparativo
Intento de hidrosilación de metalilamina con trimetoxisilano
La reacción se llevó a cabo de forma similar al Ejemplo 5, excepto que se cargaron al matraz 10,5 g (0,09 moles) de trimetoxisilano y 16 \mul de catalizador de platino. La disolución se calentó hasta 85ºC, y se añadieron gota a gota 5,0 g (0,07 moles) de metalilamina. La reacción se llevó a reflujo durante 3,5 horas. El análisis mediante cromatografía de gases y GC/MS no indicó ningún producto de hidrosilación.
Ejemplo 10 Hidrosilación de N-fenilmetalilamina con trimetoxisilano
A un matraz de fondo redondo de 4 bocas, de 100 ml, equipado con una barra de agitación, con una sonda termopar, un condensador, un embudo de adición y una entrada/salida de nitrógeno, se añadieron 12,0 ml (88,3 mmoles, 1,2 equivalentes) de trimetoxisilano (TMS). Después se añadió al TMS, en la vasija de reacción, una disolución de catalizador de dimetilvinilsiloxano-platino(0) al 5% en tolueno (Pt(0)M*M*, 23 \mul, 20 ppm Pt). Después se añadió gota a gota, lentamente, a la mezcla, a temperatura ambiente, la olefina, N-fenilmetalilamina, (67,0 g, 0,52 moles), que se había cargado al embudo de adición. Después de terminar la adición de la olefina, la reacción perezosa se calentó entonces lentamente hasta un máximo de 80ºC durante un período de 10+ horas. Se añadieron 30 ppm adicionales de catalizador de Pt(0) a lo largo de este período, para hacer que la carga total de catalizador sea de 50 ppm de platino. El análisis mediante GC final mostró, además de TMS y N-fenilmetalilamina sin reaccionar, un 74,3% de producto deseado, N-fenil-3-(trimetoxisilil)-2-metilpropanamina. Los datos de GC/MS de la mezcla anterior apoyan la estructura del producto.
Los ejemplos y descripción anteriores están destinados a ilustrar, y no son exhaustivos. Estos ejemplos y la descripción sugerirán muchas variaciones y alternativas a la persona experta en la técnica. Se pretende que todas estas alternativas y variaciones estén incluidas dentro del alcance de las reivindicaciones anejas. Aquellos familiarizados con la técnica pueden reconocer otros equivalentes de las realizaciones específicas descritas aquí, equivalentes los cuales también se pretende que estén englobados por las reivindicaciones anejas aquí. Además, las características específicas citadas en las reivindicaciones dependientes y respectivas se pueden combinar en cualquier otra manera con las características de las reivindicaciones independientes y cualesquiera otras reivindicaciones dependientes, y todas las citadas combinaciones se contemplan expresamente dentro del alcance de la invención.
En la totalidad de la memoria descriptiva y en las reivindicaciones, el término "comprende" hace referencia a "incluye", es decir, sin limitar la materia objeto adicional que se puede añadir a la misma, y los derivados diversos del término (por ejemplo "que comprende") se definen de forma correspondiente.

Claims (8)

1. Método para preparar un aminoisobutilalcoxisilano secundario, que comprende hidrosilar una metalilamina secundaria con un hidridoalcoxisilano en presencia de una cantidad eficaz de un catalizador de hidrosilación que comprende platino, en el que
dicha cantidad eficaz está comprendida entre 5 y 500 partes por millón en peso de metal noble en relación a los pesos combinados del hidridoalcoxisilano y la metalilamina secundaria, la relación molar de hidridoalcoxisilano a metalilamina secundaria está en el intervalo comprendido entre 0,2 y 5;
(B.I) el hidridoalcoxisilano se selecciona de entre el grupo constituido por: trietoxisilano, metildimetoxisilano, dimetilmetoxisilano, tripropoxisilano, dimetiletoxisilano, metildipropoxisilano, dimetilpropoxisilano, butoxisilanos, pentoxisilanos, hexoxisilanos y fenoxisilanos; y/o
(B.II) la metalilamina secundaria se selecciona de entre el grupo constituido por: CH_{2}=CMeCH_{2}NHMe, CH_{2}=CMe
CH_{2}NHPr, CH_{2}=CMeCH_{2}NHBu, CH_{2}=CMeCH_{2}NHC_{6}H_{5}, CH_{2}=CMeCH_{2}NHCH_{2}C_{6}H_{5}, CH_{2}=CMeCH_{2}NHCH_{2}CH_{2}
OR^{3}, CH_{2}=CMeCH_{2}NHCH_{2}CHMeOR^{3}, CH_{2}=CMeCH_{2}NH(CH_{2}CH_{2}O)_{b}(CH_{2}CHMeO)_{c}R^{3}, CH_{2}=CMeCH_{2}NHCH
CO_{2}R^{3}(CH_{2}CO_{2}R^{3}), (CH_{2}=CMeCH_{2})_{2}NH y (CH_{2}=CMeCH_{2}OCH_{2}CH_{2})_{2}NH, en las que Me es metilo, Pr y Bu son propilo y butilo lineal o ramificado, R^{3} representa un grupo alquilo de 1 a 6 átomos de carbono, o un grupo arilo, alcarilo o aralquilo que tiene 6 a 10 átomos de carbono, b y c son números enteros de 1 a 10, y b + c son por lo menos 2; y
en el que la etapa de hidrosilación se realiza a una temperatura elevada en el intervalo comprendido entre 50 y 150ºC, y a presión atmosférica.
2. Método según la reivindicación 1, en el que el aminoisobutilalcoxisilano secundario es
R^{1}NH-T-SiR^{3}{}_{a}(R^{2})_{3-a},
el hidridoalcoxisilano es
HSiR^{3}{}_{a}(R^{2})_{3-a},
y la metalilamina secundaria es
R^{1}NH-(U-O_{m})_{u}-CH_{2}CH(CH_{3})=CH_{2},
en la que R^{1} representa un grupo alquilo que tiene 1 a 30 átomos de carbono, opcionalmente interrumpido con uno o más átomos de oxígeno del éter, y/o sustituido con un átomo de oxígeno carbonílico, un grupo arilo, alcarilo o aralquilo que tiene 6 a 10 átomos de carbono, o un grupo de la fórmula
-X-SiR^{3}{}_{a}(R^{2})_{3-a},
R^{2} representa un grupo alcoxi que tiene 1 a 6 átomos de carbono, o un grupo ariloxi, alcariloxi o aralquiloxi que tiene 6 a 10 átomos de carbono, R^{3} representa un grupo alquilo que tiene 1 a 6 átomos de carbono, o un grupo arilo, alcarilo o aralquilo que tiene 6 a 10 átomos de carbono; a es 0, 1 ó 2; U representa un grupo hidrocarbonado lineal, cíclico o ramificado, divalente, de 1-6 átomos de carbono, que puede estar opcionalmente interrumpido con uno o más átomos de oxígeno del éter, y/o sustituido con un átomo de oxígeno carbonílico; m es 0 ó 1; u es 0 ó 1; T es
-(U-O_{m})_{u}-CH_{2}CH(CH_{3})-CH_{2}-,
y X es un grupo alquileno de 3 a 11 átomos de carbono, o T.
3. Método según la reivindicación 2, en el que R^{1} representa un grupo alquilo de 1 a 4 átomos de carbono, un grupo arilo de 6 a 10 átomos de carbono, o un grupo de la fórmula
-X-SiR^{3}{}_{a}(R^{2})_{3-a},
R^{2} representa un grupo alcoxi de 1 a 3 átomos de carbono, R^{3} representa un grupo alquilo de 1 a 4 átomos de carbono, T representa un radical alquilénico ramificado de 4 a 8 átomos de carbono, que comprende por lo menos un grupo isobutilo, U representa un grupo hidrocarbonado terminalmente insaturado de 1 a 4 átomos de carbono, X representa un radical alquilénico de 3 a 6 átomos de carbono, o T, a es 0 ó 1, y m es 0.
4. Método según la reivindicación 1, en el que el hidridoalcoxisilano se selecciona de entre el grupo constituido por trietoxisilano y metildimetoxisilano; y la metalilamina secundaria se selecciona de entre el grupo constituido por N-fenilmetalilamina y dimetalilamina.
5. Método según la reivindicación 1, en el que la metalilamina secundaria es un compuesto que tiene un grupo metalilo único o dimetalilamina, la temperatura elevada está en el intervalo comprendido entre 60 y 120ºC, y la relación molar de hidridoalcoxisilano a metalilamina secundaria es 1 a 1,2 para las metalilaminas secundarias con un grupo metalilo, y 2 a 2,4 para la dimetalilamina.
6. Método según la reivindicación 1, en el que el catalizador de platino se selecciona de entre el grupo de disoluciones homogéneas de ácido cloroplatínico, y disoluciones homogéneas de complejos vinilsiloxánicos de platino, y la cantidad eficaz representa 10 a 100 partes por millón en peso de platino, en relación a los pesos combinados del hidridoalcoxisilano y la metalilamina secundaria.
7. Método según la reivindicación 1, que comprende además añadir un alcohol al producto de la reacción de la etapa de hidrosilación.
8. Método según la reivindicación 1, que comprende además purificar a continuación el aminoisobutilalcoxisilano secundario.
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