CH630926A5 - Procedimento per la preparazione di organo-alluminio immidi e prodotti cosi ottenuti. - Google Patents
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Description
La presente invenzione concerne un procedimento per la preparazione di organo-alluminio-immidi di alta stabilità termica e chimica nei confronti dell'ossigeno e della umidità di formula (I)
[(HAlNR,)n_p(RAlNR')x.(XAlNR')p-x.] (I)
in cui R e R', eguali o diversi, sono radicali alchilici, arilici o cicloalchilici, n è un intero uguale o maggiore di 4, p è compreso fra 1 ed n, x' è compreso fra 1 ed n e X è un alogeno.
E' noto che organo-alluminio immidi di formula (RAlNR')n in cui R e R', eguali o diversi, sono radicali alchilici, cicloalchilici o arilici ed n indica il numero di unità ripetute, possono essere ottenute facendo reagire composti organo-metallici dell'alluminio di formula A1R3 con ammine primarie.
Tuttavia, i metodi fin qui conosciuti consentono solo l'ottenimento di tetrameri, cioè con n = 4, tranne il caso della metilammina che dà un eptamero e un ottamero per reazione con A1(CH3)3 o A1(C2H5)3 rispettivamente.
Ora noi abbiamo trovato un nuovo metodo di preparazione che consente l'ottenimento di organo-alluminio immidi contenenti unità rispettive del tipo suddetto con n > 4, anche nel caso di ammine primarie omologhe superiori della metilammina. Il procedimento secondo l'invenzione per la preparazione di organo-alluminio immidi di formule (I) e (la) sono caratterizzati nelle rivendicazioni 1 e 2 precedenti.
E' ben noto, di brevetti a nome della stessa richiedente che i poli(N-alchiliminoalani) sono costituiti da unità -HA1NR- legate tra loro a formare strutture a gabbia e che il numero di tali unità n (variabile da 4 a 10) nelle gabbie dipende sia dalla natura dell'ammina di partenza, che dal metodo di preparazione.
Nella reazione di scambio con alluminio alchili, il grado di oligomerizzazione preesistente del PIA di partenza, rimane invariato.
Pertanto nei composti alchilici ottenuti, (RAlNR')n. il valore di n (uguale o maggiore di 4), è lo stesso del derivato idrurico iniziale.
A seconda del rapporto molare PIA/A1R3 acido alogenidrico messo a reagire, è possibile effettuare la sostituzione completa o solamente parziale degli idrogeni idrurici con radicali alchilici. Così, oltre a derivati imminici completamente alchilati, si possono ottenere derivati che contengono contemporaneamente legami idrurici, Al-H, alchilici, Al-R nella stessa molecola e anche legami alluminio-alogeno. Col procedimento definito nella rivendicazione 1, si perviene alla sintesi di PIA, parzialmente o interamente alchilati, attraverso due stadi e cioè una preliminare sostituzione degli idrogeni idrurici con atomi di alogeno, seguita da un trattamento del prodotto ottenuto con derivati alchilici di metalli alcalini.
Il prodotto finale conserva la tipica struttura a gabbia del PIA di partenza.
La reazione di cui al primo stadio viene effettuata a partire dal PIA cui si è interessati e un alogenuro o acido alogenidrico secondo lo schema
+P(H X)
(HAlNR')n > [(HAlNR')n_p(XAlNR')p]
+P/2(X2)
nella quale R' ed n hanno i significati su riportati, HX è un acido alogenidrico, p è il numero di moli impiegato che può essere uguale o inferiore al grado di oligomerizzazione n del PIA.
Successivamente il prodotto ottenuto viene fatto reagire con un derivato alchilico di un metallo alcalino:
[(HAlNR')n_p(XAlNR')p] + x'MR ->
[(HAlNR')n-p(RAlHR')x,(XAlNR')p_x,]
in cui x' è compreso fra 1 ed n, essendo sempre n la somma delle tre unità imminiche diversamente sostituite.
E' evidente, quindi, la possibilità di ottenere sia prodotti senza alogeno (X' = p), sia prodotti contenenti contemporaneamente legami alluminio-alogeno, alluminio-idrogeno, alluminio-alchile nella stessa molecola.
I prodotti summenzionati mantengono comunque inalterate le strutture del PIA di partenza. Il procedimento secondo l'invenzione può essere eseguito senza l'alogenazione. E' quindi possibile avere derivati a potere riducente (o alchi-lante) controllato che hanno interesse da un punto di vista applicativo.
I suddetti composti senza alogeni rispondono alla formula generale:
[(RAlNR')m(HAlNR')x]
nella quale R ed R' hanno i significati su riportati, la somma (m + x) è eguale ad n con m variabile fra 1 ed n ed x variabile fra (n — 1) e 0.
I nuovi composti così ottenuti sono caratterizzati da una elevata stabilità termica, più alta di quella dei composti al-
s io
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chilici di alluminio noti, e presentano inoltre una stabilità all'aria sorprendente se confrontata alla ben nota alta reattività del legame alluminio-carbonio di altri organo-composti dell'alluminio nei confronti di ossigeno e umidità, che è responsabile delle violenti reazioni osservate quando gli stessi vengono a contatto con l'aria. Si riportano nel seguito alcuni esempi di esecuzione del procedimento definito nella rivendicazione 1.
Esempio 1
Sintesi di (CH3AlN-isoC3H7)6
Ad una soluzione di 82,5 mmoli di A1(CH3)3 in 70 mi di benzolo, scaldata a 50°C ed agitata, si addiziona lentamente una soluzione di 3,3 mmoli di (HAlN-isoC3H7)6 in 30 mi di benzolo in atmosfera di azoto. Si fa bollire a ricadere per 7 ore e quindi si tiene a temperatura ambiente per 18 ore e si forma così un composto cristallino bianco insolubile che viene separato per filtrazione, seccato (10 h, IO-3 mmHg, temperatura ambiente), ed analizzato (resa g 1,7).
Per C4H10A1N
Al%
N%
Calcolato
27,2
14,1
Trovato
26,6
13,3
Lo spettro di massa è caratterizzato dalla presenza di uno ione intenso (N-CH3)+ a m/e = 579, attribuibile al-l'esamero (CH3AlN-isoC3H7)e. Il composto è stabile fino a 375°C.
Esempio 2
Sintesi di un prodotto di cocristalizzazione di (CH3AIN-isoC3Hj)e con [(CHjAlN-isoCß^/HAlN-isoC^HjiJ
Ad una soluzione agitata di 1,7 mmoli di (HA1N-isoC3H,)6 in 25 mi di benzolo è stata lentamente addizionata una soluzione di 10 mmoli di A1(CH3)3 in 25 mi di benzolo a temperatura ambiente, lavorando in atmosfera di azoto.
Si fa bollire a ricadere per 9 ore e si tiene poi in riposo per 18 ore. Si nota la formazione di cristalli prismatici incolori, che si separano indi per filtrazione, dopo di che vengono seccati e analizzati (resa g 0,9).
Per C47HU8A112Nj2
Al%
N%
Calcolato
27,5
14,3
Trovato
26,9
14,1
Lo spettro di massa è caratterizzato dalla presenza di ioni intensi (N-CH3)+ ad m/e 579 - 565, attribuibili rispettivamente agli esameri (CH3A1N-ìsoC3H7)6 e [(CH3Aln-ìsoC3H7)5. • (HAlN-isoCjH,)!]. L'intensità relativa dei due ioni è in accordo con la formazione dei due composti in quantità equimolecolare. Il composto è stabile fino a 340°C.
Esempio 3
Sintesi di [(C2H5AlN-isoC3H7)4(HAlN-isoC3H7)J
Ad una soluzione agitata di 1,7 mmoli di (HA1N-isoC3H,)6 in 25 mi di benzolo è stata lentamente addizionata una soluzione di 10 mmoli di A1(C2H5)3 in 25 mi di benzolo a temperatura ambiente, lavorando in atmosfera di azoto.
Si manda a ricadere per 9 ore e si lascia quindi a temperatura ambiente per 18 ore.
Sulla soluzione di reazione la spettrometria di massa rivela la formazione di
[(C2H5AlN-isoC3H7)4(HAlN-isoC3H7)2].
Cristalli di questo composto si sono separati per raffreddamento a — 5°C della soluzione ottenuta allontanando il benzolo di reazione per evaporazione a pressione ridotta e ridisciogliendo il residuo con 15 mi di esano.
I cristalli sono stati separati per filtrazione, seccati e analizzati.
Per C26H64A16N6
Al%
N%
Calcolato
26,0
13,5
Trovato
26,1
12,6
Lo spettro di massa è caratterizzato dalla presenza di ioni (M-Me)+ ad m/e 607 e (M-Et)+ ad m/e 593, attribuì-. bili all'esamero [(C2H5AlN-isoC3H7)4(HAlN-isoC3H7)2]. Il composto è stabile fino a 335°C.
Esempio 4
Sintesi di (CH3AlN-isoC3H7)4
In autoclave di acciaio inox da 1 litro vengono introdotte nell'ordine una soluzione di 370 mmoli di (A1(CH3)3 in 300 mi di toluolo ed una soluzione di 370 mmoli di isoC3H7NH2 in 50 mi di toluolo sotto azoto. La miscela viene agitata con agitazione meccanica rotante a 210°C per 50 h.
Sulla soluzione di reazione la spettrometria di massa indica la presenza di (CH3A1N-ìsoC3H7)4 come unico prodotto di reazione.
Cristalli lamellari si formano facilmente dalla soluzione esanica del residuo all'evaporazione del solvente di reazione. Essi sono stati separati per filtrazione, seccati e analizzati.
Per C4H10A1N
AI%
N%
Calcolato
27,2
14,1
Trovato
26,8
14,0
Lo spettro di massa è caratterizzato dal un debole ione molecolare M+ a m/e 396 e da un intenso ione (M-Me)+ ad m/e 381, attribuibili al tetrametro (CH3AlN-isoC3H7)4.
In accordo con una struttura cubica, la ^NMR in benzene HNMR' evidenzia la equivalenza sia di gruppi CH3 legati all'alluminio, sia dei gruppi isopropilici legati all'azoto: lo spettro presenta un singoletto a 10,11 x (protoni del CH3 legati ad Al), un doppietto a 8,80 x (CH3 del gruppo isoC3H7), un settetto a 6,37 x (CH del gruppo isoC3H7). Il composto si decompone a 225°C.
Esempio 5
Sintesi di (C2H5AlN-isoC3H7)4
In autoclave di acciaio inox da 1 litro vengono introdotte nell'ordine una soluzione di 300 mmoli di A1(C2H5)3 in 250 mi di toluolo ed una soluzione di 300 mmoli di isoC3H7NH2 in 50 mi di toluolo, sotto azoto. La miscela viene agitata a 210°C per 50 h. Sulla soluzione di reazione la spettrometria di massa indica la formazione esclusiva di (C2H5A1N-ìsoC3H7)4.
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II solvente di reazione è stato allontanato per evaporazione a pressione ridotta, il residuo ridisciolto in 250 cc di esano e la soluzione raffreddata a —78°C.
Si forma un solido bianco che è stato separato per decantazione, lavato con solvente fresco, seccato ed analizzato (resa 3,1 g).
Composto
(M-CH3)+ (M-Et)+ m/e m/e
Per CjHjjAIN
Al%
N%
Calcolato
23,8
12,4
Trovato
23,7
12,5
io
[(C2HbA1N-ÌSO-C3H7)(HA1N--iso-C3H7)5]
[(C2H5A1N-ÌSO-C3H,)2(HA1N--ÌSO-C3H,)4]
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509
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Lo spettro di massa è caratterizzato dal un debole ione molecolare M+ ad m/e 452 e da ioni (M-Me)+ ad m/e 437 ed (M-Et)+ ad m/e 423, attribuibili al tetramero (C2H5AIN-isoC3H7)4.
In accordo con una struttura cubica, la 'HNMR in benzene evidenzia la equivalenza sia di gruppi C2H5 legati all'alluminio, sia dei gruppi isopropilici legati all'azoto; lo spettro presenta un quartetto a 9,57 x (protoni dei CH2 legati all'alluminio), un triplette a 8,54 x (CH3 del C2H5), un doppietto a 8,74 x (CH3 di isoC3H7), un settetto a 6,60x (CH di isoC3H7).
Esempio 7
Ad una sospensione di (ClAlN-iso-C3H7)6, ottenuta me-'5 diante trattamento del corrispondente poli(N-alchilimmino-alano) con acido cloridrico, (V 3,5 mmoli) in etere dietilico (100 cc) si addiziona una soluzione di LiCH3 (42 mmoli) in etere dietilico (50 cc).
La miscela viene tenuta in agitazione alla temperatura 20 di riflusso per 16 ore.
Il prodotto di reazione viene caratterizzato a mezzo della spettrometria di massa che indica la formazione di una miscela di prodotti derivati da (V) per parziale o completa sostituzione di atomi di CI con gruppi metilici:
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Esempio 6
Una miscela di [(ClAlN-iso-C3H7(HAlN-iso-C3H7)5] (III) e [(ClAlN-iso-C3H7)2(HAlN-iso-C3H7)J (IV), ottenuta mediante trattamento dei corrispondenti poli(N-alchilimmino-alani) con acido cloridrico, (complessivi 9,5 mg-atomi di CI) solubilizzata in dietiletere (70 mi) viene addizionata di una soluzione di LiC2H5 (9,6 mmoli) in etere dietilico (30 mi) e la soluzione tenuta in agitazione alla temperatura di ebollizione a ricadere per 1,5 ore.
Si filtra da LiCl formatosi ed il prodotto di reazione viene caratterizzato a mezzo della spettrometria di massa che indica a completa sostituzione in (III) e (IV) degli atomi di cloro con gruppi etilici
Prodotto (M-CH3)+ m/e
[(CH3A1N-ÌSO-C3H7)4-(C1A1N-ÌSO-C3H7)2]
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621
623
[(CH3A1N-ÌSO-C3H,)5-(C1A1N-ìso-C3H,)]
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[(CH3A1N-ÌSO-C3H,)G]
579
Il prodotto (CH3A1N-iso-C3H,)G è di gran lunga preponderante sugli altri.
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Claims (6)
1. Procedimento per la preparazione di organo-alluminio-immidi di alta stabilità termica e chimica nei confronti dell'ossigeno e della umidità di formula (I)
[(HAlNR')n_p(RAlNR')x.(XAlNR')p_x>] (I)
in cui R e R', eguali o diversi, sono radicali alchilici, arilici o cicloalchilici, n è un intero uguale o maggiore di 4, p è compreso fra 1 ed n, x' è compreso fra 1 ed n e X è un alogeno, caratterizzato dal fatto di far reagire poli(N-alchil-imminoalani) di formula (HA1NR')„ dove i simboli hanno i significati su riportati, con un acido alogenidrico e successivamente nel trattare il prodotto ottenuto con un derivato alchilico di un metallo alcalino.
2. Procedimento per la produzione di organo-alluminio immidi di formual (la)
[(RAlNR')m(HAlNR')J (la)
nella quale R' e R, eguali o diversi, sono radicali alchilici, arilici o cicloalchilici, la somma (m + x) è eguale ad n, n essendo un numero maggiore o eguale a 4, con m variabile da 1 ad n, ed x variabile da (n -1) a 0, caratterizzato dal fatto di far reagire un poli(N-alchilimminoalano) di formula (HAlNR')n dove R' ed n hanno i significati su riportati, con un composto dell'alluminio di formula A1R3 con R rispondente ad uno dei significati dati nella rivendicazione 1.
2
RIVENDICAZIONI
3. Organo alluminio immidi di formula (I) prodotto per mezzo del procedimento secondo la rivendicazione 1.
4. Organo alluminio immidi di formula (la) prodotti per mezzo del procedimento secondo la rivendicazione 2.
5. Uso dei composti secondo la rivendicazione 3 in reazioni di polimerizzazione e di alchilazione.
6. Uso secondo la rivendicazione 5, caratterizzato in che la polimerizzazione e l'alchilazione sono eseguite ad alta temperatura.
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