制备金属化合物的方法

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查; 申请权转移; 授权; 未缴年费;
专利有效性 失效专利 当前状态 权利终止
申请号 CN201080047777.3 申请日 2010-10-29
公开(公告)号 CN102803272A 公开(公告)日 2012-11-28
申请人 拜尔材料科学股份公司; 申请人类型 企业
发明人 F·莱曼; U·基特尔曼; 第一发明人 F·莱曼
权利人 拜尔材料科学股份公司 权利人类型 企业
当前权利人 拜尔材料科学股份公司 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份: 城市 当前专利权人所在城市:
具体地址 当前专利权人所在详细地址:德国莱沃库森 邮编 当前专利权人邮编:
主IPC国际分类 C07F7/00 所有IPC国际分类 C07F7/00C08G18/24C07C215/10B01J31/02
专利引用数量 3 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 16 专利文献类型 A
专利代理机构 北京市中咨律师事务所 专利代理人 刘金辉; 林柏楠;
摘要 本 发明 涉及一种制备金属(IV)化合物的方法,所述尤其适于作为制备聚酯、聚 氨 酯和聚 硅 氧 烷的催化剂,还涉及所述 金属化 合物在制备聚酯、聚氨酯或聚硅氧烷中的用途。
权利要求

1.一种制备通式(I)、(II)或(III)且具有至少一个含至少一个氮且经由至少一个或硫原子键接的配体的金属化合物的方法,
1 2 3 4
[(L)n1(L)n2(L)n3(L)n4(M)(IV)] (I)
1 2 3
[(L)n1(L)n2(L)n3(M)(IV)]2O (II)
1 2
[(L)n1(L)n2(M)(IV)]n (III)
其中
M=Sn、Ti、Zr或Hf;
n1,n2,n3,n4各自为0或1,且
n大于或等于2,
1 2 3 4
L,L,L,L 各自为单价、二价、三价或四价配体,其中基于每个M至少一个配体定义如下:
-X-Y
其中
X=O、S、OC(O)、OC(S)、O(O)S(O)、O(O)S(O);
1 2 3 1 4 2
Y=-R-N(R)(R)或-R-C(R)=NR,
1 2 3 4
其中R,R,R,R 各自独立地为饱和或不饱和、环状或非环状、支化或非支化、取代或未
2 3 4 1 3 2 1
取代且任选间隔有杂原子的基;或者R,R,R 各自独立地为氢、R-X,或者R 或R 与R、
3 1 4 1 4 2
或R 与R、或R 与R、或R 与R 形成环;
其中剩余配体各自独立地为如上所定义的-X-Y或如下所定义:
饱和或不饱和、环状或非环状、支化或非支化、取代或未取代且任选间隔有杂原子的烃
2 2
基,或卤离子、氢氧根、酰胺基、氧、硫、R 或XR ;
其包括如下步骤:
(a)提供式ML4的化合物,其中L独立地为R、OR或Hal,其中R=C1-C8烷基,Hal=Cl、Br或I且M=Sn、Ti、Zr或Hf;和
1
(b)使工艺步骤(a)中所提供的化合物与至少一种式H-X-Y和/或M-X-Y的化合物反
1 +
应,其中X和Y各自如上所定义,且M =Li、Na、K、Ca、Mg或NH4 ;
2
其特征在于工艺步骤(b)中的反应在一种或多种选自NH3、伯胺、仲胺和叔胺、MOH和
2 5 5 2 + + + 2+
MO-R 的化合物存在下进行,其中R 为具有1-6个原子的烃基,且M 为Li、Na、K、Ca
2+
或Mg 。
2.如权利要求1的方法,其特征在于工艺步骤(b)中的反应在选自如下组的溶剂中进行:聚乙二醇,聚丙二醇,甘油,碳酸甘油酯,C1-C5醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、乙二醇、二甘醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇,二甘醇单甲醚、根据权利要求1的式H-X-Y溶剂、二丙二醇以及上述溶剂中2种、3种、
4种或5种的混合物。
3.如权利要求1或2的方法,其特征在于工艺步骤(b)中的反应在40-120℃的温度下进行0.5-3小时。
4.如权利要求1-3中任一项的方法,其特征在于工艺步骤(b)中的反应在一种或多种选自如下组的化合物存在下进行:NH3、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、1,8-二氮杂双环[5.4.0]壬-5-烯、三乙胺、三乙基二胺、N-甲基咪唑、N,N-二甲基乙醇胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、2,2-二吗啉代二乙基醚、双(2-二甲基乙基)醚、N-苄基二甲胺、N,N’-二
2 2 5 5 2 + + + 2+
甲基环己胺、MOH和MO-R,其中R 为具有1-4个碳原子的烃基且M 为Li、Na、K、Ca 或
2+
Mg 。
5.如权利要求4的方法,其特征在于工艺步骤(b)中的反应在NH3、NaOCH3、NaOC2H5、KOCH3或KOC2H5存在下进行。
6.如权利要求5的方法,其特征在于工艺步骤(b)中的反应在NaOCH3或NH3存在下进行。
7.如权利要求1-6中任一项的方法,其特征在于所述至少一种H-X-Y化合物选自N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺和三乙醇胺。
8.如权利要求1-7中任一项的方法,其特征在于步骤(a)的化合物ML4中的金属与所述至少一种选自NH3、伯胺、仲胺和叔胺、M2OH和M2OR的化合物的摩尔比为1∶0.7-1.3。
9.如权利要求1-8中任一项的方法,其特征在于金属(M)与配体XY的化学计量比为
1∶0.8-1.2。
10.如权利要求1-9中任一项的方法,其特征在于式(I)-(III)中的M为Sn。
11.如权利要求10的方法,其特征在于在工艺步骤(a)中所提供的化合物M(Hal)4为SnCl4。
1 2
12.如权利要求10或11的方法,其特征在于制备通式[(L)n1(L)n2(Cl)2(Sn)(IV)]的金属化合物。
13.如权利要求1-12中任一项的金属化合物在制备多异氰酸酯加聚产物中的用途。
14.如权利要求1-12中任一项的金属化合物在实施酯化和酯交换反应中的用途。
15.如权利要求1-12中任一项的金属化合物在实施加聚或缩聚反应中的用途。
16.如权利要求1-12中任一项的金属化合物在制备聚酯、聚氨酯或聚氧烷中的用途。

说明书全文

制备金属化合物的方法

[0001] 本发明涉及一种制备金属化合物的方法,所述金属化合物更特别地适于作为用于制备聚酯、聚酯或聚烷的催化剂;还涉及所述金属化合物在制备聚酯、聚氨酯或聚硅氧烷中的用途。
[0002] 聚氨酯已为人所知很长时间了且用于各个领域中。在聚氨酯的制备中,实际的聚氨酯反应通常必须使用催化剂进行,因为否则的话该反应进行得太慢且可能导致聚氨酯产物具有差的机械性能。在大多数情况下,羟基组分与NCO组分之间的反应必须催化进行。
[0003] 常用的催化剂一般分为金属催化剂和非金属催化剂。典型的常用催化剂例如为胺催化剂,如1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一-7-烯(DBU)、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)或三乙醇胺。金属催化剂通常为路易斯酸化合物,如二丁基或二辛基锡化合物、辛酸锌、辛酸铅、辛酸锡、配合物和锆配合物,以及镉化合物、铋化合物(如新癸酸铋)和化合物。
[0004] 对催化剂的一个要求是其能以非常确定的方式催化多个聚氨酯反应中的仅仅一个,例如仅催化OH与NCO基团之间的反应。同时应不催化副反应,如异氰酸酯的二聚或三聚、脲基甲酸酯化反应、缩二脲化反应、反应或成脲反应。该要求是为了获得如下效果:最优催化剂精确催化在特定情况下所需的反应,例如仅水反应,从而获得确定的泡沫性能;或者在使用乙酸的情况下,优选催化多异氰酸酯反应。
[0005] 然而,目前几乎不存在任何仅催化一种确定反应的催化剂。然而尤其就聚氨酯制备的各种可能反应而言,这又是极其需要的。因此,特别感兴趣的不仅为以确定方式催化仅一种反应的催化剂,而且还有额外以可控方式活化并仅在特定条件下催化特定反应的催化剂。在这些情况下,称为可转化催化剂。这些可转化催化剂又可分为可热转化、光化学转化和光转化的催化剂。此时,通常也可称为潜催化剂,并且在热转化的情况下称为热潜催化剂。这些催化剂在反应混合物达到特定温度之前呈惰性。当高于该温度时,其然后变得具有活性。这些潜催化剂能具有长贮存期和快速的脱模时间。
[0006] 迄今为止可使用的一类最佳已知潜催化剂由汞化合物构成。此处,其最突出的代表为新癸酸苯汞(Thorcat 535和Cucore 44)。该催化剂具有潜在的反应性能,其中该催化剂首先基本无活性,且仅在将混合物逐步加热后,通常由于NCO与OH基团的非催化反应的放热性而在特定温度下(通常为约70℃)突然具有活性。在使用该催化剂的情况下,可获得极长的贮存期,且具有极短的固化时间。在必须排出极大量的物质(例如必须填充大模具)且在排出之后反应必须快速结束并因此具有经济性的情况下,这是特别有利的。
[0007] 在使用潜催化剂的情况下,当额外满足如下条件时是特别有利的:
[0008] (a)提高催化剂的量可促进反应而不导致催化剂潜的损失;
[0009] (b)降低催化剂的量可减缓反应而不导致催化剂潜力的损失;
[0010] (c)催化剂量的变化(体现为混合比、生产率和/或聚氨酯中的硬段含量)不损害催化剂的潜力;
[0011] (d)在所有上述变化中,所述催化剂确保反应物基本完全转化而不残留发粘部位。
[0012] 据认为潜催化剂的特别优点在于与常规催化剂相比,由于在温度下降时其催化作用下降,其在成品聚氨酯材料中仅稍微促进氨基甲酸酯基的断裂(例如在室温下)。因此,其对有利的聚氨酯的延长使用寿命是有帮助的。
[0013] 此外,在使用催化剂的情况下,通常应确保产物的物理性能以尽可能小的程度受到负面影响。这也是为什么特定反应的受控催化如此重要的原因。尤其是在使用弹性体,尤其是浇铸弹性体的情况下,汞催化剂的使用极其广泛,这是因为其可广泛使用而不需与额外催化剂组合,且能以非常可控的方式催化OH与NCO基团之间的反应。其唯一的缺点,然而是严重的缺点是汞化合物具有高毒性,因此人们付出了巨大的努力以寻找其替代品。
[0014] 现有技术的综述例如公开于WO2005/058996A1中。该文描述了如何使用钛催化剂和锆催化剂。还提及各种催化剂的许多可能的组合。
[0015] 市场上已知存在毒性至少比汞催化剂更小且例如基于锡、锌、铋、钛或锆的体系以及脒和胺催化剂,但迄今为止仍不具备汞化合物操作的鲁棒性和简便性。
[0016] 催化剂的特定组合物具有使胶凝反应基本与固化反应分开进行的效果,这是因为这些催化剂中许多仅选择性地起作用。例如将新癸酸铋(III)与新癸酸锌和新癸酸组合。通常额外添加1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯。尽管该组合是已知最好的催化剂中的一种,但不幸的是其不能像例如Thorcat 535(获自Thor Especialidades S.A.)那样广泛且普遍地应用,此外对配方的变化敏感。这些催化剂的用途例如描述于DE1020040113481A1中。
[0017] 由Air Products Chemicals Europe B.V.市购的DABCO DC-2产品是1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)与二乙酸二丁基锡的催化剂混合物。该混合物的缺点在于所述胺立即具有活化作用。可选体系例如还有Polycat SA-1/10(获自Air Products Chemicals Europe B.V.)。这包含酸封闭的DABCO。尽管该体系为热潜型的,但该体系没有付诸实施,这是因为其在固化反应中具有差的催化作用。在这些体系存在下制备的弹性体在反应结束时发粘;这也称为反应“不充分”。
[0018] 本发明的目的是提供一种制备催化剂的方法,该方法可用于获得能制备具有良好机械性能的多异氰酸酯加聚产物、聚酯或聚硅氧烷的催化剂。通过本发明方法制备的催化剂应额外不含有毒重金属,如镉、汞和铅,且自身具有更低的固有潜力。
[0019] 该目的由本发明通过一种制备通式(I)、(II)或(III)金属化合物的方法实现。通式(I)的金属化合物为(IV)价氧化态金属与至少一个含有至少一个氮且经由至少一个氧或硫原子键接的配体的单核金属化合物:
[0020] [(L1)n1(L2)n2(L3)n3(L4)n4(M)(IV)] (I)
[0021] 其中
[0022] M=Sn、Ti、Zr或Hf;
[0023] n1,n2,n3,n4各自为0或1,且
[0024] L1,L2,L3,L4各自为单价、二价、三价或四价配体,其中基于每个M至少一个配体定义如下:
[0025] -X-Y
[0026] 其中
[0027] X=O、S、OC(O)、OC(S)、O(O)S(O)、O(O)S(O);
[0028] Y=-R1-N(R2)(R3)或-R1-C(R4)=NR2,
[0029] 其中R1,R2,R3,R4各自独立地为饱和或不饱和、环状或非环状、支化或非支化、取代2 3 4 1 2 3
或未取代且任选间隔有杂原子的基;或者R,R,R 各自独立地为氢、R-X,或者R 与R、
2 1 3 1 4 1 4 2
或R 与R、或R 与R、或R 与R、或R 与R 形成环;
[0030] 其中其他配体各自独立地为如上所定义的-X-Y或如下所定义:
[0031] 饱和或不饱和、环状或非环状、支化或非支化、取代或未取代且任选间隔有杂原子2 2
的烃基,或卤离子、氢氧根、酰胺基、氧、硫、R 或XR,更优选氧、硫、醇盐、硫醇盐或羧酸根。
[0032] 通式(II)的金属化合物为(IV)价氧化态金属与基于每金属原子为至少一个含至少一个氮且经由至少一个氧或硫原子键接的配体的双核金属化合物:
[0033] [(L1)n1(L2)n2(L3)n3(M)(IV)]2O (II)
[0034] 其中
[0035] M=Sn、Ti、Zr或Hf;
[0036] n1,n2,n3各自为0或1;且
[0037] L1,L2,L3各自为单价、二价或三价配体,其中基于每金属原子的至少一个配体如下所定义:
[0038] -X-Y
[0039] 其中
[0040] X=O、S、OC(O)、OC(S)、O(O)S(O)、O(O)S(O);
[0041] Y=-R1-N(R2)(R3)或-R1-C(R4)=NR2;
[0042] 其中R1,R2,R3,R4各自独立地为饱和或不饱和、环状或非环状、支化或非支化、取代2 3 4 1 2 3
或未取代且任选间隔有杂原子的烃基;或者R,R,R 各自独立地为氢、R-X,或者R 与R、
2 1 3 1 4 1 4 2
或R 与R、或R 与R、或R 与R、或R 与R 形成环;
[0043] 其中其他配体各自独立地为如上所定义的-X-Y或者如下所定义:
[0044] 饱和或不饱和、环状或非环状、支化或非支化、取代或未取代且任选间隔有杂原子2 2
的烃基,或卤离子、氢氧根、酰胺基、氧、硫、R 或XR,更优选氧、硫、醇盐、硫醇盐或羧酸根。
[0045] 通式(III)的金属化合物为(IV)价氧化态金属与基于每金属原子为至少一个含至少一个氮且经由至少一个氧或硫原子键接的配体的双核或多核四价金属化合物:
[0046] [(L1)n1(L2)n2(M)(IV)]n (III)
[0047] 其中
[0048] M=Sn、Ti、Zr或Hf;
[0049] n1,n2各自为0或1,
[0050] n大于或等于2,且
[0051] L1,L2各自为单价或二价配体,其中基于每个M原子的至少一个配体定义如下:
[0052] -X-Y
[0053] 其中
[0054] X=O、S、OC(O)、OC(S)、O(O)S(O)、O(O)S(O);
[0055] Y=-R1-N(R2)(R3)或-R1-C(R4)=NR2,
[0056] 其中R1,R2,R3,R4各自独立地为饱和或不饱和、环状或非环状、支化或非支化、取代2 3 4 1 2 3
或未取代且任选间隔有杂原子的烃基;或者R,R,R 各自独立地为氢、R-X,或者R 与R、
2 1 3 1 4 1 4 2
或R 与R、或R 与R、或R 与R、或R 与R 形成环;
[0057] 其中其他配体各自独立地为如上所定义的-X-Y或者如下所定义:
[0058] 饱和或不饱和、环状或非环状、支化或非支化、取代或未取代且任选间隔有杂原子2 2
的烃基,或卤离子、氢氧根、酰胺基、氧、硫、R 或XR,更优选氧、硫、醇盐、硫醇盐或羧酸根。
[0059] 在本发明上下文中,“烃基”或“烷基”通常优选意指可为直链或支化的且链中可具有1-30个碳原子的饱和脂族烃基。优选的烃基可为直链或支化的且链中具有1-12个碳原子。“支化的”意指线性烷基链上连接有具有1-7个碳原子的低级烷基如甲基、乙基或丙基。烃基和烷基例如为甲基、乙基、1-丙基、2-丙基、1-丁基、2-丁基、2-甲基-1-丙基(异丁基)、2-甲基-2-丙基(叔丁基)、1-戊基、2-戊基、3-戊基、2-甲基-1-丁基、3-甲基-1-丁基、2-甲基-2-丁基、3-甲基-2-丁基、2,2-二甲基-1-丙基、1-己基、2-己基、3-己基、2-甲基-1-戊基、3-甲基-1-戊基、4-甲基-1-戊基、2-甲基-2-戊基、3-甲基-2-戊基、4-甲基-2-戊基、2-甲基-3-戊基、3-甲基-3-戊基、2,2-二甲基-1-丁基、2,3-二甲基-1-丁基、3,3-二甲基-1-丁基、2-乙基-1-丁基、2,3-二甲基-2-丁基、3,3-二甲基-2-丁基、
1-庚基、1-辛基、2-乙基己基、1-壬基、1-癸基、1-十一烷基、1-十二烷基、1-十四烷基、
1-十六烷基和1-十八烷基。
[0060] 当化学上可能时,类似的优选方案也适用于定义为亚烷基、链烯基、亚链烯基、炔基、亚炔基、环烷基、亚环烷基、环烯基或亚环烯基的烃基。
[0061] “取代烷基”优选意指该烷基被一个或多个选自烷基、任选取代的芳基、任选取代的芳烷基、烷氧基、硝基、烷氧羰基、氰基、卤、烷硫基、三卤代烷基或羧烷基的取代基取代。这同样适用于其他可能的烃基。
[0062] “环烷基”意指环中具有3-约10个碳原子的脂族环。优选的环烷基在环中具有4-约7个碳原子。
[0063] “烷氧基”意指烷基-O-基团,其中“烷基”如上所定义。优选低级烷氧基。示例性的基团包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、仲丁氧基、叔丁氧基和正丁氧基。
[0064] “低级烷基”意指具有1-约7个碳原子的烷基。
[0065] “烷氧基烷基”意指被如上所定义的烷氧基取代的如上所定义的烷基。
[0066] “卤素”(或“卤”)意指氯、氟、溴或碘。
[0067] 本发明的制备如上所定义的通式(I)、(II)或(III)金属化合物的方法包括如下步骤:
[0068] (a)提供式ML4的化合物,其中L独立地为R、OR或Hal,其中R=C1-C8烷基,Hal=Cl、Br或I且M=Sn、Ti、Zr或Hf;和
[0069] (b)使工艺步骤(a)中所提供的化合物与至少一种式H-X-Y和/或M1-X-Y化合物1 +
优选在至少一种溶剂中反应,其中X和Y各自如上所定义,且M =Li、Na、K、Ca、Mg或NH4。
[0070] 本发明方法的特征在于,工艺步骤(b)中的反应在一种或多种选自NH3、伯胺、仲胺2 2 5 5 2
和叔胺、MOH和MO-R 的化合物存在下进行,其中R 为具有1-6个碳原子的烃基,且M 为+ + + 2+ 2+
Li、Na、K、Ca 或Mg 。
[0071] 在本发明的优选实施方案中,工艺步骤(b)中的反应在一种或多种选自如下组的化合物存在下进行:NH3、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、1,8-二氮杂双环[5.4.0]壬-5-烯、三乙胺、三乙基二胺、N-甲基咪唑、N,N-二甲基乙醇胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、2,2-二吗啉代二乙基醚、双(2-二甲氨基乙基)醚、N-苄基二甲胺、N,N’-二甲基环己2 2 5 5 2 + + + 2+ 2+
胺、MOH和MO-R,其中R 为具有1-4个碳原子的烃基且M 为Li、Na、K、Ca 或Mg 。
[0072] 在本发明的优选实施方案中,在其存在下实施工艺步骤(b)中反应的化合物选自NH3、NaOC2H5、KOC2H5、NaOCH3(甲醇钠)和KOCH3。在本发明的特别优选的实施方案中,所述化合物为NaOCH3或KOCH3。
[0073] 工艺步骤(a)中所提供的式ML4化合物更优选为SnCl4。
[0074] 在其存在下实施工艺步骤(b)的如上所定义的化合物的量可在宽范围内变化,且通常为0.7-1.3∶1,优选0.9-1.1∶1,基于该化合物与所述金属的摩尔比。特别优选以相对于所述金属为等摩尔的量使用在其存在下实施工艺步骤(b)的如上所定义的化合物。
[0075] 本发明方法能以高纯度,例如以低反应物污染,如氯化物含量且以高收率制备通式(I)、(II)或(III)的金属化合物。尤其是当制备通式(I)金属化合物时,可以以低比例的二聚或低聚副产物制备目标结构。例如,当制备锡金属化合物时,获得的收率基于所用锡为>97%。通过本发明方法制备的金属化合物为无色至浅黄色的、透明且在数个月内储存稳定。
[0076] 根据本发明,在制备通式(I)金属化合物的情况下,有利的是采用水含量<0.1重量%的无水原料实施本发明方法。额外优选地,工艺步骤(b)中的反应在惰性气体气氛下,优选在氮气气氛下,更优选在干燥的氮气气氛下进行。
[0077] 通式(I)、(II)或(III)金属化合物的金属通常选自锡、钛、锆和铪,其中所有前述金属均以+IV价氧化态存在。在本发明的优选实施方案中,所述金属为锡或钛;在本发明的特别优选实施方案中,所述金属为锡。
[0078] 除特定配体之外的配体(L)通常是金属化学中所已知的配体。这些配体可独立地部分或仅仅经由碳键接至相应金属(有机金属化合物/金属有机基)。与所述金属直接键接的烃基优选为具有1-30个碳原子,更优选具有1-8个碳原子的饱和烷基。所述配体也可独立地仅仅经由非碳原子键接至所述金属(无机金属化合物)。由于其具有低毒性,因此优选无机金属化合物—即不具有金属-碳键的金属化合物。
[0079] 除所述特定配体之外的配体优选为氧桥、氢氧根、醇盐、磺酸根、膦酸根、羧酸根、硫醇盐(在每种情况下优选具有1-30个碳原子,更优选具有1-12个碳原子)和卤离子(优选氯离子和溴离子);更优选所述配体经由氧,例如作为氧桥、作为氢氧根或以烷氧基(醇盐)形式或作为羧酸根键接至所述金属。
[0080] 优选的醇盐配体为MeO-、EtO-、PrO-、iPrO-、BuO-、tBuO-、iBuO-、PhO-和[0081]
[0082] 其中Me=甲基,Et=乙基,Pr=丙基,iPr=异丙基,Bu=正丁基,tBu=叔丁基,iBu=异丁基,Ph=苯基。
[0083] 优选的羧酸根配体为甲酸根、乙酸根、丙酸根、丁酸根、戊酸根、己酸根、新癸酸根、乙基己酸根、月桂酸根、乳酸根、苯甲酸根,以及一种或多种不同的天然脂肪酸,尤其优选乙基己酸根、月桂酸根、新癸酸根和苯甲酸根。
[0084] 如上所定义的通式的金属化合物,尤其是其锡化合物,倾向于低聚(这是公知常识),且因此通常存在多核金属化合物,尤其是多核锡化合物或单-与多核金属化合物的混合物。在多核金属化合物中,金属原子优选经由氧原子彼此连接。
[0085] 典型的低聚配合物如多核锡化合物例如由于锡原子经由氧或硫的缩合而形成,例1 2 1
如[OSn(O-R-N(R)-R-O)]n,其中n>1。在低低聚速率下,通常形成环状低聚物,且在高低聚速率下,通常形成具有OH端基的低聚物。
[0086] 就特定的-X-Y配体而言,X优选为氧、硫或-OC(O)-。
[0087] 优选-X-Y配体为其中X为硫或氧且Y为-CH2CH2N(R)CH2CH2S或-CH2CH2N(R)CH2CH2O的配体,其中R优选为Me、Et、Bu、tBu、Pr、iPr或Ph。
[0088] 同样优选-X-Y配体为其中X为-O-C(O)-且Y为-CH2-N(R)CH2C(O)的配体,其中R优选为Me、Et、Bu、tBu、Pr、iPr、Ph。
[0089] 另一优选的特定配体为:
[0090]
[0091] 其他优选的特定配体-X-Y为:Me2NCH2CH2O-、Et2NCH2CH2O-、Me2NCH2CH(Me)O-、Bu2NCH2CH2O-、Me2NCH2CH2O-、PhN(H)CH2CH2O-、PhN(Et)CH2CH2O-、HN[CH2CH2O-]2、-OCH2CH2N(H)CH2CH2CH2O-、HN[CH2CH(Me)O-]2、MeN[CH2CH2O-]2、BuN[CH2CH2O-]2、PhN[CH2CH2O-]2、MeN[CH2,CH(Me)O-]2、BuN[CH2CH(Me)O-]2、PhN[CH2CH(Me)O-]2、N[CH2CH2O-]3、N[CH2CH(Me)O-]3、[0092]
[0093] 在优选实施方案中,本发明涉及一种制备式(R’O)(R”O)Sn(X-R1-N-R1-X锡化合物的方法,其中X=O、S、OC(O),优选为O和OC(O),更优选为O,其中R’和R”基团可相同或1 2
不同。R 基团可不同或相同且各自如上文所定义。R 基团如上所定义。在特别优选的实施
1 2
方案中,R’和R”基团相同,如同存在两个R 基团一样。R’和R”以及R 基团优选为烷基。
1 2
R 基团优选为-(CH2)n-,其中n优选为2。R 以及R’和R”优选为甲基、丁基、丙基或异丙基。R’O和R”O基团也可被氧原子代替,此时获得经由两个氧桥键接的双核锡化合物。这
1 2 1
是所述低聚锡(IV)化合物[OSn(O-R-N(R)-R-O]n(其中n>1)的特例。
[0094] 下式Ia至Ij示意了根据本发明制备的金属化合物的一些实例:
[0095]
[0096]
[0097] 式Ik至In显示了低聚的(例如二聚的)化合物。
[0098]
[0099] 在本发明的优选实施方案中,本发明方法用于制备式[(L1)n1(Cl)2(Sn)(IV)]的催化剂,更优选N-甲基二乙醇氨基二氯化锡或N-乙基二乙醇氨基二氯化锡。
[0100] 金属与配体的化学计量比通常为1∶0.8-1∶1.2;在优选实施方案中,在工艺步骤(b)中转化的所述至少一种式HXY和/或M1XY化合物以化学计量比转化成所用金属。
[0101] 金属卤化物与如上所定义的所述至少一种式-X-HXY和/或M1XY化合物的反应通常在至少一种溶剂中进行。在其中实施工艺步骤(b)中反应的溶剂通常选自如下组:聚乙二醇,聚丙二醇,甘油,碳酸甘油酯,C1-C5醇如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇,1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、乙二醇、二甘醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇,二甘醇单甲醚和二甘醇。所述溶剂也可为两种、三种、四种或五种上述溶剂的混合物。在本发明的优选实施方案中,工艺步骤(b)中的反应在如上所定义的式H-X-Y溶剂中进行。
[0102] 工艺步骤(b)中的反应通常在40-120℃,优选60-80℃的温度下进行。所述反应进行约0.5-约3小时。根据本发明制备的金属化合物可用于制备软质和硬质聚氨酯泡沫、涂料、胶粘剂和密封剂、半硬质泡沫、整体泡沫、喷雾和浇铸弹性体、热塑性聚氨酯、树脂粘合剂。此外,根据本发明制备的金属化合物可用于制备多异氰酸酯、加聚产物、用于实施酯化和酯交换反应、用于实施加聚和缩聚反应、用于制备聚酯和醇酸树脂,以及用于固化环氧树脂和聚硅氧烷组合物。
[0103] 以下实施例阐述本发明:实施例
[0104] 实施例1 N-甲基二乙醇氨基二异丙醇锡的制备
[0105] 将约360g氨引入处于6650g异丙醇中的1000g四氯化锡溶液中。随后滤除氯化铵。获得处于异丙醇中的约16%四异丙醇锡的溶液。在70℃的温度下,将352g N-甲基二乙醇胺加入6208g的该溶液中,并将该混合物在70℃下保持1.5小时。获得处于异丙醇中的约20%目标化合物的溶液。在1,4-丁二醇中再沉淀,并在减压下蒸馏除去异丙醇,获得处于1,4-丁二醇中的20%部分溶液
[0106] 元素分析:Sn=7.0% N=0.8% Cl<01%
[0107] 119Sn NMR:δ-454ppm
[0108] 实施例2 双(N-甲基二乙醇氨基)锡的制备
[0109] 将450g甲基二乙醇胺计量加入处于3110g聚乙二醇中的500g四氯化锡溶液中。然后引入约125g氨。随后滤除氯化铵。获得处于聚乙二醇中的约16%双(N-甲基二乙醇氨基)锡溶液。
[0110] 元素分析:Sn=5.8% N=1.3%
[0111] 119Sn NMR:δ-450ppm
[0112] 实施例3 N-甲基二乙醇氨基二氯化锡的制备
[0113] 将165g四氯化锡计量加入1335g根据方法实施例2的溶液中,然后将该混合物加热至100℃并在该温度下保持2小时。获得1500g处于聚乙二醇中的约26%N-甲基二乙醇氨基二氯化锡溶液,通过加入400g聚乙二醇将其稀释至约20%。除了所述二氯化物,所述溶液还包含显著比例的单氯化物或三氯化物。
[0114] 元素分析:Sn=7.6% N=0.8% Cl=4.5%
[0115] 119Sn NMR:δ-494ppm(杂质-490和-496ppm)
[0116] 实施例4 N-甲基二乙醇氨基二氯化锡的制备
[0117] 将93.8g N-甲基二乙醇胺锡计量加入处于980g聚乙二醇中的205g四氯化锡溶液中,然后将该混合物加热至80℃。然后,计量加入283.4g 30%的甲醇钠的甲醇溶液,在此期间将温度保持为80℃。随后将该混合物再在该温度下保持1小时。然后滤除氯化钠沉淀,并在减压下蒸馏除去甲醇。获得1220g处于聚乙二醇中的约20%N-甲基二乙醇氨基二氯化锡溶液。
[0118] 元素分析:Sn=7.4% N=0.9% Cl=4.4%
[0119] 119Sn NMR:δ-494ppm
[0120] 实施例5 二甘醇二氯化锡的制备
[0121] 将27.8g二甘醇计量加入处于635g异丙醇中的68.3g四氯化锡溶液中,然后将该混合物加热至60℃。然后计量加入94.5g 30%甲醇钠的甲醇溶液,在此期间将温度保持为60℃。随后将该混合物再在该温度下保持1小时。获得795g处于异丙醇/甲醇混合物中的约10%二甘醇二氯化锡溶液。
[0122] 元素分析:Sn=4.1% N=2.4%
[0123] 实施例6 N-甲基二乙醇氨基氯化锡二聚体的制备
[0124] 将93.8g N-甲基二乙醇氨基氯化锡计量加入处于980g聚乙二醇中的205g四氯化锡溶液中。然后计量加入283.4g 30%甲醇钠的甲醇溶液,在此期间将温度升至约50℃。然后将该混合物加热至60℃。其后计量加入70.9g10%水的甲醇溶液,随后将该混合物再在60℃下保持1小时。然后滤除氯化钠沉淀,并在减压下蒸馏除去甲醇。获得1200g处于聚乙二醇中的约20%N-甲基二乙醇氨基氯化锡二聚体溶液。
[0125] 元素分析:Sn=7.6% N=0.9% Cl=2.3%
[0126] 实施例7 N-甲基二乙醇氨基氯化锡低聚物的制备
[0127] 将93.8g N-甲基二乙醇胺计量加入处于980g聚乙二醇中的205g四氯化锡溶液中。然后计量加入283.4g 30%甲醇钠的甲醇溶液,在此期间将温度升至约50℃。然后将该混合物加热至60℃。其后计量加入83.0g 10%水的甲醇溶液,随后将该混合物再在60℃下保持1小时。然后滤除氯化钠沉淀,并在减压下蒸馏除去甲醇。获得1200g处于聚乙二醇中的约20%N-甲基二乙醇氨基氯化锡低聚物溶液。
[0128] 元素分析:Sn=7.7% N=0.9% Cl=2.2%
[0129] 实施例8 N-丁基二乙醇氨基二氯化锡的制备
[0130] 将63.4g N-丁基二乙醇胺计量加入处于500g聚乙二醇中的102.5g四氯化锡溶液中。随后,计量加入141.7g 30%甲醇钠的甲醇溶液,在此期间将温度限制为60℃。随后,将该混合物再在60℃下保持1小时。然后除去氯化钠沉淀,并在减压下蒸馏除去甲醇。获得635g处于聚乙二醇中的约20%N-丁基二乙醇氨基二氯化锡溶液。
[0131] 元素分析:Sn=7.0% Cl=4.5 AN=48
[0132] (AN意指胺值,即对应于1g物质中胺含量的以mg计的KOH量。胺值可根据DIN53176测定。)
[0133] 119Sn NMR:δ-496ppm
[0134] 实施例9 N-对甲苯基二乙醇氨基氯化锡的制备
[0135] 将76.8g N-甲苯二乙醇胺计量加入处于500g聚乙二醇中的102.5g四氯化锡溶液中。随后计量加入141.7g 30%甲醇钠的甲醇溶液,在此期间将温度限制为60℃。随后将温度再在60℃下保持1小时。然后除去氯化钠沉淀,并在减压下蒸馏除去甲醇。获得650g处于聚乙二醇中的约20%N-甲苯二乙醇氨基二氯化锡溶液。
[0136] 元素分析:Sn=6.9% Cl=4.6 AN=47
[0137] 应用实施例1
[0138] 在1L具有搅拌器、温度控制、氮气供应和冷凝器的四颈烧瓶中,将667.4g大豆油、148.8g季戊四醇和0.5g根据方法实施例4的催化剂加热至240℃。1小时后,酯交换基本完全,并将该混合物冷却至160℃。然后加入247g邻苯二甲酸酐、2.4g来酸酐和作为夹带剂的足量二甲苯,并在230℃下进行共沸酯化。在3小时的反应时间后,获得的酸值为5,且粘度(50%,于二甲苯中)为150mPas。
[0139] 应用实施例2
[0140] 在1L具有搅拌器、温度控制、氮气供应和柱顶温度不超过102℃的柱的四颈烧瓶中,将624g新戊二醇、102g己二酸、680g间苯二甲酸和0.8g根据方法实施例4的催化剂溶液加热至230℃。在6小时的反应时间后,酸值低于5。
[0141] 应用实施例3
[0142] 将100g聚硅氧烷树脂(100%,OH含量3.5-7.0%,熔点约65℃)与2.5g本发明
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