用于制备含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯的方法技术

本发明专利技术涉及用于制备含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯的方法，其中以步骤A)‑D)的顺序A)使卤代烷基烷氧基硅烷与金属氰酸盐和醇反应，得到烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯，B)将烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯除去低沸物、固体、盐负荷和/或高沸物，并任选地纯化，C)将B)后得到的烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯热裂解，释放含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯和副产物，并留下塔底材料，和D)将含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯和副产物彼此分离并与裂解塔底材料分离并收集，其中所述工艺方案至少连续进行步骤C)至D)。

Method for preparing isocyanate containing alkoxysilane group

【技术实现步骤摘要】
用于制备含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯的方法本专利技术涉及用于制备含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯的方法。含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯可以作为杂官能单元（Bausteine）在多方面使用，并且可以例如用于涂层、密封剂、粘合剂和弹性体材料中，但不限于这些应用领域。用于制备含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯的方法是已知的。例如，它们可以通过在叔胺存在下的烷氧基硅烷基烷基胺与光气的反应来获得(DE3544601C2,US9,309,271B2)，但是其中除了光气的毒性以外含氯副产物和盐的形成也是不利的。或者，通过在贵金属催化剂存在下含有烯烃基团的异氰酸酯的氢化硅烷化，也可以获得含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯(EP0709392B1)。这里的缺点通常是选择性不足和催化剂需求高。US5,218,133A描述了一条用于制备烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯的途径，其避免了化学计量量的盐的干扰性形成。为此，使烷氧基硅烷基烷基胺在碱性催化剂存在下，尤其是金属醇盐存在下，与碳酸烷基酯反应，然后中和反应混合物。所得到的烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯可以热裂解成甲硅烷基有机异氰酸酯，并在三聚催化剂存在下进一步转化成异氰脲酸酯。或者，反应混合物中碱性催化剂的失活也可以用含有卤素的中和剂来进行(WO2007/037817A2)。然而，这在下文所述的用于制备异氰酸酯的裂解反应中具有产生强腐蚀性的含有卤素的物质和中和产物的缺点，这对反应器材料提出了非常高的要求，并因此提高了投资成本和维护成本。另一途径通过卤代烷基烷氧基硅烷与金属氰酸盐的反应形成烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯，并且随后热裂解该氨基甲酸酯，释放相应的异氰酸酯，产生含有烷氧基硅烷的异氰酸酯(US3,598,852A,US3,821,218A)。尽管盐的形成在这里原则上是不利的，但基于所用卤代烷基烷氧基硅烷的好的可使用性的优点占优势。通过N-甲硅烷基丙基-N'-酰基脲的合成相对更复杂（DE3524215A1）。US5,393,910A描述了一种用于在气相中在高温下热裂解优选根据US5,218,133A制备的烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯的方法。该方法的缺点是需要耐高温的且因此成本高的特殊设备。此外，在没有具体提及硅烷基异氰酸酯的专利中，报道了所需的高温导致反应器焦化。这是不利的，因为装置的可使用性受到损害。替代在气相中的氨基甲酸酯裂解，含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯的热诱导释放也可以稀释在惰性溶剂中进行(参见US5,886,205A，US6,008,396A)。在此，将烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯加入惰性溶剂中并选择如此高的溶剂温度，以至于一方面促进氨基甲酸酯裂解，但另一方面尽可能避免不希望的副反应。US5,886,205A公开了，对于该可间歇或连续进行的反应，pH值小于8，温度不高于350℃和催化剂包含至少一种选自Sn、Sb、Fe、Co、Ni、Cu、Cr、Ti和Pb的金属或至少一种包含所述金属的金属化合物。缺点是，与气相裂解相比需要的用于溶剂纯化的花费和不可避免的溶剂损失。US9,663,539B2记载了一种用于制备烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯并随后将其热裂解的方法，目的是获得具有高储存稳定性的浅色的含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯。公开了一种制备异氰酸根合有机硅烷的方法，其中a)在碱性催化剂存在下，使氨基有机硅烷与有机碳酸酯反应，生成甲硅烷基有机氨基甲酸酯，b)用有机羧酸将混合物的pH值调节至大于或等于6.0的pH值，c)在80-130℃的温度下汽提所得到的混合物，以分离所形成的醇，并且以调节碳酸酯含量小于约5.0重量％，d)过滤得自c)的混合物，e)任选加入有机羧酸，以将pH值调节至大于或等于6.0，f)热裂解在d)或e)中获得的混合物，以获得异氰酸根合有机硅烷和相应的副产物，g)将异氰酸根合有机硅烷与在f)中得到的副产物分离，和h)收集在g)中得到的异氰酸根合有机硅烷。步骤a）至c）可以各自间歇或连续进行。然而，对于步骤f），没有公开连续的工艺方案。所述方法的缺点尤其是选择性不足，因此原料利用无效率。因此，本专利技术的目的是避免现有技术的上述缺点。本专利技术的目的尤其是提供一种选择性的、保护资源的并且简单的用于由易得的前体化合物以高产率制备含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯的方法。令人惊奇地现已发现，本专利技术的目的可以通过根据本专利技术的用于制备含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯的方法得以实现，其中以步骤A)-D)的顺序A)使卤代烷基烷氧基硅烷与金属氰酸盐和醇反应（并释放低沸物、固体、盐负荷和/或高沸物），得到烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯，B)将烷氧基硅烷氨基甲酸酯除去低沸物、固体、盐负荷和/或高沸物，并任选地纯化，C)将B)后得到的烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯热裂解，释放含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯和副产物，并留下底部材料，和D)将含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯和副产物彼此分离并与裂解底部材料分离并收集，其中所述工艺方案至少连续进行步骤C)至D)。在此处和下文中，应将用于由卤代烷基烷氧基硅烷、金属氰酸盐和醇制备含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯的方法理解为是指这样的方法，其中首先由一种或多种卤代烷基烷氧基硅烷和一种或多种金属氰酸盐在一种或多种醇存在下制备一种或多种烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯，随后将其热转化成一种或多种含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯和一种或多种副产物，特别是用作反应物的醇。优选地，根据本专利技术的方法是这样的方法，其中首先由一种卤代烷基烷氧基硅烷、一种金属氰酸盐和一种醇来制备一种烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯，随后将其热转化为一种含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯和副产物，尤其是最初使用的醇。根据本专利技术的方法与现有技术中公开的方法的核心差异在于，至少方法步骤C）和D）连续进行。迄今为止，仅能够连续地进行步骤A)和B)，但尤其不能连续地进行裂解步骤C)。因此，可以如此进行所述方法，使得步骤A)和B)不连续地进行，且步骤C)和D)连续地进行。也可以连续地进行所有步骤A)至D)。也可以想到的是，仅不连续地进行步骤A)或B)之一，然后连续地进行步骤C)和D)。优选地，步骤C)至D)的连续工艺方案在此可通过如下得以实现，即在步骤C)中，将底部材料完全或部分地从裂解装置中排出，然后经受热处理和/或纯化和/或在醇存在下的后处理(再氨基甲酸酯化)，并又供入步骤A)、B)或C)中。通过将底部材料引离，热处理和/或纯化和/或将存在于底部材料中的异氰酸酯重新用醇热氨基甲酸酯化，降低了底部材料中的高沸物比例和/或提高了有价值物质比例（Wertstoffanteil）。将引离的，经热处理和/或纯化和/或再氨基甲酸酯化的料流再循环到该工艺的步骤A)、B)或C)中。优选地，也连续进行底部材料的排出、热处理和/或纯化和/或用醇后处理和供入。特别优选地，将底部材料引离、纯化，并且重新用醇处理存在于底部材料中的异氰酸酯，并将纯化的底部材料又供入步骤A)、B)或C)中。非常特别优选地，将底部材料引离、热处理、纯化并将纯化的底部材料又供入步骤A)、B)或C)中。因此，优选的是用于制备含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯的方法，其中，以步骤A）至D）的顺序，A)使卤代烷基烷氧基硅烷与金属氰酸盐和醇反应（并释放低沸物、固体、盐负荷和/或高沸物），得到烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯，B)将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于制备含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯的方法，其中以步骤A)‑D)的顺序A) 使卤代烷基烷氧基硅烷与金属氰酸盐和醇反应，得到烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯，B) 将烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯除去低沸物、固体、盐负荷和/或高沸物，并任选地纯化，C) 将B)后得到的烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯热裂解，释放含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯和副产物，并留下底部材料，和D) 将含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯和副产物彼此分离并与裂解底部材料分离并收集，其特征在于，所述工艺方案至少连续进行步骤C)至D)。

【技术特征摘要】
2018.03.28 EP 18164576.31.用于制备含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯的方法，其中以步骤A)-D)的顺序A)使卤代烷基烷氧基硅烷与金属氰酸盐和醇反应，得到烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯，B)将烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯除去低沸物、固体、盐负荷和/或高沸物，并任选地纯化，C)将B)后得到的烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯热裂解，释放含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯和副产物，并留下底部材料，和D)将含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯和副产物彼此分离并与裂解底部材料分离并收集，其特征在于，所述工艺方案至少连续进行步骤C)至D)。2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤C)中将B)后得到的纯化的烷氧基硅烷基烷基氨基甲酸酯热裂解，释放含有烷氧基硅烷基团的异氰酸酯和副产物，并留下底部材料，同时i)将底部材料完全或部分地从裂解装置中排出，ii)经受热处理和/或纯化和/或在醇存在下的后处理，和iii)将热处理和/或纯化和/或后处理之后取出的材料重新供入步骤A)、B)或C)中。3.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述卤代烷基烷氧基硅烷具有式(1)R3m(OR2)3-mSi-R1-X(1)其中R3、R2和R1各自彼此独立地是具有1-6个C-原子的直链、支链或环状的烃基，m等于0-2，和X=F、Cl、Br或I。4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所使用的金属氰酸盐是碱金属-或碱土金属氰酸盐。5.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述反应在非质子溶剂存在下进行。6.根据前述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：M克雷青斯基，S科尔施特鲁克，E斯皮劳，D霍佩，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE