Verfahren zur Herstellung von Siloxanen enthaltend Glycerinsubstituenten

Gebiet der Erfindung Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Siloxanen, welche Glycerin-

Modifikationen sowie gleichzeitig hydrophobe Substituenten aufweisen. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Siloxan, welches Glycerin-Modifikationen und auch hydrophobe Seitenketten aufweist, wobei die Glycerin-Modifikationen mindestens teilweise Ketalgruppen tragen, sowie die Verwendung dieser neuen Siloxane.

Stand der Technik

Organomodifizierte Siloxane werden in den verschiedensten Applikationen eingesetzt. Ihre Eigenschaften lassen sich durch die Art der Modifikation sowie durch die Modifikationsdichte gezielt einstellen.

Die Edelmetall-katalysierte Hydrosilylierungsreaktion stellt eine universelle Methodik zur SiC- verknüpfenden Modifizierung SiH-Gruppen aufweisender Siloxangerüste dar.

So können auf diese Weise zum Beispiel mit Allylpolyethern organophile oder nichtionische hydrophile Gruppen an ein Siloxangerüst gebunden werden. Derartige Verbindungen finden ihren Einsatz zum Beispiel als Polyurethan-Schaum-Stabilisatoren und als Entschäumer in Treibstoffen. Durch Umsetzung mit α-Olefinen kann dagegen das Siloxan mit lipophilen Gruppen verknüpft werden. Die somit erhältlichen Siliconwachse dienen zum Beispiel als Additive in kosmetischen Anwendungen.

Da polyetherhaltige Verbindungen in letzter Zeit zunehmend in Kritik geraten sind, besteht Bedarf an siloxanbasierten Emulgatoren, die keine Polyethergruppen tragen, gleichzeitig aber über gute Emulgier- und Dispergiereigenschaften verfügen.

Hierfür wurden Glycerin- oder Polyglycerin-Derivate genutzt, um als hydrophile Komponente die Polyethergruppen zu ersetzen. Solche polyglycerinmodifizierten Siloxane werden beispielsweise in EP 1213316 beschrieben. In der Anmeldung EP 1550687 werden glycerinmodifizierte Siloxane für die Anwendung in Emulsionen eingesetzt.

Die EP 1550687 offenbart, dass man glycerinmodifizierte, insbesondere polyglycerinmodifizierte Siloxane direkt durch Hexachloroplatinsäure-katalysierte SiC-Verknüpfung seitständiger

Wasserstoffsiloxane mit Polyglycerinmono- respektive Polyglycerindiallylether in Isopropanol als Reaktionsmedium herstellen kann. Hierbei entstehen zwangsläufig SiOC-verknüpfte,

hydrolyselabile Nebenprodukte.

Die EP2243799 widmet sich dieser Problematik und lehrt, dass man die Schwächen bis dato bekannter Systeme dadurch vermeiden kann, indem man die Anknüpfung des Glycerinderivats nicht kammständig, sondern an den Termini des zu modifizierenden Siloxangerüstes vornimmt. Dennoch stellt die in dieser Schrift vorgestellte Lehre keine technische Lösung für die Herstellung hochreiner glycerinmodifizierter Siloxane dar. Der dort beschriebenen allgemeinen Arbeitsvorschrift zur Herstellung von Alkyl/Glycerin-modifizierten Siloxanen folgend, werden stöchiometrische Überschüsse an α-Olefin und Glycerinmonoallylether sowie 10 ppm Karstedt-Katalysator in ca. 30% Toluol (bezogen auf die Gesamteinwaage) unter Rühren vorgelegt und auf 95 °C erhitzt. Das Wasserstoffsiloxan wird dann innerhalb von 2 Stunden bei 95°C zugetropft. Nach destillativer Aufarbeitung des vollständigen SiH-Umsatz aufweisenden Reaktionsansatzes (Abziehen flüchtiger Anteile bei 1 10°C und einem angelegten Hilfsvakuuum von ca. 1 mbar) wird ein viskoses, leicht trübes, fast farbloses Produkt erhalten.

Die Verwendung des aromatischen Lösungsmittels gereicht diesem Verfahren zum Nachteil, wenn das erhaltene Siloxan als kosmetisches Additiv eingesetzt werden soll. Zusätzlich entstehen durch die Reaktionsführung, bei der ein ambidentes Substrat wie der Glycerinmonoallylether mit dem SiH-Siloxan in Gegenwart eines Platinkatalysators zusammengebracht wird, hydrolytisch instabile SiOC-verknüpfte Nebenprodukte. Diese Nebenprodukte sind aufgrund ihrer chemischen

Verwandtschaft zu den Hauptprodukten und ihrer Nichtflüchtigkeit nicht vom Produkt abtrennbar und verbleiben somit darin. Immerhin macht bis zu ca. 25 Val-% des eingesetzten

Glycerinmonoallylethers Nebenproduktbildung aus.

Als Folge bleibt die erzielbare Selektivität der SiC-Verknüpfung immer weit hinter der theoretisch erwarteten zurück.

Die Schwierigkeit, die aus der Präsenz des ambidenten Substrates resultiert, erkennend, stellt die Lehre der WO 201 1 134869 auf die Verwendung von 1 ,2-0-lsopropyliden-3-allyloxy-1 ,2-propandiol als Modifizierungsreagenz kammartig strukturierter SiH-Siloxane ab (Beispiele 1 a, 2a, 3a). Obwohl nur der Ketalkörper an das jeweilige Wasserstoffsiloxan als einziger Substituent anzulagern ist, ist der Einsatz einer großen Menge an Dioxan notwendig (ca. 78% in Beispiel 1a, ca. 71 % in Beispiel 2a und ca. 57% in Beispiel 3a), um nach mehr als 24 Stunden Ausbeuten von 88 bis 92% des noch zu entschützenden glycerinmodifizierten Siloxans zu isolieren.

Der Aufgabe gewidmet, diacrylatgruppentragende Siloxane für den Einsatz in strahlenhärtenden Systemen bereitzustellen, geht die US 4.908.228 auf die Reaktion von 1 ,2-0-lsopropyliden-3- allyloxy-1 ,2-propandiol mit Wasserstoffsilanen und -siloxanen ein und beschränkt sich dabei auf die Betrachtung rein binärer Stoffsysteme. Die erhaltenen glycerinketalmodifizierten Silane bzw. Siloxane werden anschließend einer Hydrolyse bzw. Alkoholyse unterworfen und die freigesetzten diolmodifizierten Siloxane werden acryliert.

Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem sich ohne Einsatz von größeren Mengen an Lösungsmittel glycerinmodifizierte Siloxane herstellen lassen, welche zusätzlich hydrophobe Substituenten aufweisen. Beschreibung der Erfindung

Überraschenderweise wurde gefunden, dass das im Folgenden beschriebene Verfahren zur Herstellung von Siloxanen, welche Glycerin-Modifikationen sowie gleichzeitig hydrophobe Substituenten aufweisen, ohne große Lösungsmittelmengen durchgeführt werden kann. Völlig überraschend ergibt sich bei den im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Edukten eine unvorhersehbar hohe Phasenkompatibilität. Üblicherweise sind lösemittelfrei durchgeführte Hydrosilylierungsreaktionen von einer substratabhängigen Inkompatibilität geprägt, die dazu führt, dass die SiC-Verknüpfungsreaktion aus der Mehrphasigkeit, im Regelfall aus einer Zweiphasigkeit, startet. Die SiH-Gruppen aufweisende Silikonphase und die anzulagernden olefinischen

Reaktionspartner sind durch ihre unterschiedlichen Polaritäten zueinander nicht affin und zudem noch durch Dichteunterschiede separiert. So ist beispielhaft die lösemittelfreie SiC- Verknüpfungsreaktion zwischen SiH-Siloxanen und ungesättigten (Poly)ethern anzuführen, die stets zweiphasig beginnt. Mit der einsetzenden Bildung des SiC-verknüpften Copolymers entsteht dann ein phasenkompatibilisierendes Tensid, das an der Phasengrenze zur Dispergierung der Reaktionspartner beiträgt. Mit der im Reaktionsverlauf steigenden Produktkonzentration sinkt die Konzentration inkompatibler Edukte, die in Form kleiner Tröpfchen die Reaktionsmatrix durchsetzen. Am sogenannten Klarpunkt hat der Durchmesser der individuellen Tröpfchen der inkompatiblen dispergierten Phase die Wellenlänge sichtbaren Lichts unterschritten und die zuvor trübe Reaktionsmatrix erscheint dem unbewaffneten Auge als eine klare Phase.

Die praktischen Erfahrungen bei der SiC-verknüpfenden (Poly)ether-Modifizierung von Siloxanen kennend, stellt die bei der Herstellung der erfindungsgemäß beanspruchten, gleichzeitig Glycerin- , Glycerinketal und hydrophobe Substituenten tragenden Siloxane beobachtete Phasenkompatibilität der Addenden im Hydrosilylierungsschritt eine Überraschung für den Fachmann dar, denn formal kann man Glycerinmonoallyletherketal - losgelöst von seiner Herstellung und von

Nomenklaturfragen - als eine ungesättigte (Poly)etherverbindung betrachten, die 3

Ethersauerstoffatome aufweist. An die Stelle der sonst bei (Poly)etheranlagerungen beobachteten Zweiphasigkeit der Reaktionsmatrix tritt - und das von Beginn der Hydrosilylierung an - eine klare, mit bloßem Auge nicht zu differenzierende einheitliche Phase. Für die betriebliche Praxis ist dieses Systemverhalten von außerordentlicher Bedeutung, da es die Notwendigkeit vermeidet, Lösemittel einzusetzen und/ oder die Reaktionspartner aufwendig sequenziert an das Polymergerüst anzulagern, wie es zum Beispiel im Production Example 1 der WO2013103147 , Seite 49 ff.

beschrieben wird.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von modifizierten Siloxanen umfassend die Verfahrensschritte

A) Bereitstellen eines Wasserstoffsiloxans aufweisend pro Molekül mindestens drei

SiH-Gruppen;

B) Hydrosilylierung des Wasserstoffsiloxans mit

mindestens einem α-olefinischen Kohlenwasserstoff aufweisend 2 bis 36, insbesondere 8 bis 28, Kohlenstoffatome und

mindestens einem ketalisierten Glycerinderivat, welches umfasst:

ein Glyceringerüst und

eine α-olefinischen Kopplungsgruppe; und gegebenenfalls

C) Aufreinigung des hydrosilylierten Siloxans; und gegebenenfalls D) mindestens teilweise saure Hydrolyse der in den mit dem Wasserstoffsiloxan reagierten ketalisierten Glycerinderivaten enthaltenen Ketale.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein modifiziertes Siloxan erhältlich nach dem vorgenannten Verfahren, sowie die Verwendung desselben als Emulgator.

Ein Vorteil des vorliegenden, erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass sich die

glycerinmodifizierten Siloxane in Blick auf SiOC-verknüpfte Nebenprodukte hochrein darstellen lassen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, es dass die erhältlichen

glycerinmodifizierten Siloxane hervorragend Emulsionen und Dispersionen zu stabilisieren vermögen. Solche Formulierungen sind lagerstabil, und die Emulsionen oder Dispersionen zeigen über eine Zeit von mehreren Monaten und bei unterschiedlichen Temperaturen eine konstant stabile Zusammensetzung und Homogenität ohne Öl- oder Wasser- oder Feststoff-Separation. Insbesondere vorteilhaft erweisen sich die die erhältlichen glycerinmodifizierten Siloxane speziell bei kosmetischen Emulsionspräparaten für Make-Up und Sonnenschutzanwendungen, die zusätzlich anorganische Pigmente wie zum Beispiel Titandioxid oder Eisenoxide enthalten weil die erhältlichen glycerinmodifizierten Siloxane diesen Formulierungen eine gute Langzeitstabilität und eine sehr gute Pigmentdispergierung verleihen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, es dass es eine konstante und reproduzierbare Qualität des Endprodukts liefert, welche nach den bisher bekannten technischen Verfahren zur Herstellung glycerinmodifizierter Siloxane nur schwer, wenn überhaupt, zu erreichen war. Das erfindungsgemäße Herstellverfahren sowie die erfindungsgemäßen glycerinmodifizierten Siloxane werden nachfolgend beispielhaft beschrieben, ohne dass die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein soll. Sind nachfolgend Bereiche, allgemeine Formeln oder Verbindungsklassen angegeben, so sollen diese nicht nur die entsprechenden Bereiche oder Gruppen von Verbindungen umfassen, die explizit erwähnt sind, sondern auch alle Teilbereiche und Teilgruppen von Verbindungen, die durch Herausnahme von einzelnen Werten (Bereichen) oder Verbindungen erhalten werden können. Werden im Rahmen der vorliegenden Beschreibung Dokumente zitiert, so soll deren Inhalt vollständig zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung gehören. Werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Verbindungen, wie z. B. Siloxane, beschrieben, die verschiedene Einheiten mehrfach aufweisen können, so können diese statistisch verteilt (statistisches Oligomer) oder geordnet (Blockoligomer) in diesen Verbindungen vorkommen. Angaben zu Anzahl von Einheiten in solchen Verbindungen sind als Mittelwert, gemittelt über alle entsprechenden zu verstehen, da in der Regel insbesondere Siloxane als Mischungen vorliegen.

Alle angegebenen Prozent (%) sind, wenn nicht anders angegeben, Massenprozent. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von modifizierten Siloxanen ist insbesondere gerichtet auf die Herstellung von Siloxanen, welche mindestens eine längerkettige

Kohlenwasserstoff-Gruppe sowie mindestens eine Glycerin aufweisende Gruppe aufweisen. Unter dem Begriff„Wasserstoffsiloxan" oder„H-Siloxan" im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist immer SiH-funktionelles Siloxan zu verstehen. Die erfindungsgemäß eingesetzten Wasserstoffsiloxane sind durch die dem Fachmann bekannten Verfahren, etwa der Equilibrierung, wie zum Beispiel in US7196153 beschrieben, erhältlich.

Unter dem Begriff„ketalisierte" Glycerinderivate im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist zu verstehen, dass zum Glycerinanteil gehörige OH-Gruppen des Glycerinderivates formal durch Reaktion mit mindesten einem Keton in ein Ketal überführt worden sind. Bei den ketalisierten Glycerinderivaten ist in diesem Zusammenhang mindestens ein Teil der OH-Gruppen ketalisiert; bevorzugt sind mindestens 5%, insbesondere mindestens 15% der OH-Gruppen ketalisiert.

Die Struktur des Siloxangrundgerüstes des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren

herzustellenden modifizierten Siloxans wird offensichtlich durch das in Verfahrensschritt A) eingesetzte Wasserstoffsiloxan bestimmt.

Das modifizierte Siloxan weist bevorzugt 20 bis 300, besonders bevorzugt 50 bis 150 Si-Atome pro Molekül auf.

Es können im Siloxangerüst lineare, verzweigte und auch dendritische Siloxane mit dem erfindungsgemäßen Verfahren modifiziert werden.

Entsprechende dendritische Siloxane, welche durch partielle Hydrosilylierung von

Wasserstoffsiloxanen mit Olefingruppen tragenden, verzweigenden Siloxanen wie z.B Vinyl- tris(trimethylsiloxy)silan gewonnen und in Verfahrensschritt B) eingesetzt werden können, sind beispielsweise in der WO2013103147 beschrieben.

So kann man in Analogie zur Lehre der WO2013103147 ein monoglycerinmodifiziertes dendritisches Siloxan gemäß vorliegender Erfindung gewinnen, indem man Vinyl- tris(trimethylsiloxy)silan, ein α-Olefin und Glycerinketalmonoallylether hydrosilylierend

beispielsweise an ein seitständiges Wasserstoffsiloxan anlagert und das Anlagerungsprodukt danach einer partiellen Deketalisierung unterwirft.

Die Anlagerung der olefinischen Reaktionspartner im Verfahrensschritt B) kann in beliebiger Reihenfolge sequenziert oder aber bevorzugt konzertiert erfolgen.

Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren dient zur Herstellung von modifizierten Siloxanen der allgemeinen Formel I)

M2+h+2i-a b c M'a M"b M"'c Dd D'e D"f D"'g Th Qi allgemeine Formel I) mit

M' = (R ₂ R ² Si O1/2),

wobei

R = unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene lineare oder verzweigte, gegebenenfalls aromatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 16, bevorzugt 1 bis 7,

Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls OH- oder Esterfunktionen tragen, oder

Tris(trimethylsiloxy)silanethyl, bevorzugt Methyl, Phenyl oder Tris(trimethylsiloxy)silanethyl, insbesondere Methyl oder Tris(trimethylsiloxy)silanethyl,

R ² = unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene lineare oder verzweigte, gegebenenfalls aromatische Kohlenwasserstoffreste mit 2 bis 36, bevorzugt 8 bis 28,

Kohlenstoffatomen, bevorzugt lineare Alkylreste mit 8 bis 28 Kohlenstoffatomen, insbesondere n- Dodecyl oder n-Hexadecyl, und

R ³ = unabhängig voneinander gleich oder verschieden, ausgewählt aus glycerinhaltiger Rest,

R ⁴ = unabhängig voneinander gleich oder verschieden, ausgewählt aus ketalisierter glycerinhaltiger Rest,

ist,

mit

a = 0 bis 7 , insbesondere 0 bis 3,

b = 0 bis 7, insbesondere 0 bis 3,

c = 0 bis 7, insbesondere 0 bis 3,

d = 10 bis 200, bevorzugt 20 bis 150, insbesondere 50 bis 130,

e = 1 bis 130, bevorzugt 5 bis 80, insbesondere 8 bis 40,

f = 0 bis 75, bevorzugt 1 bis 45, insbesondere 1 bis 25,

g = 0 bis 75, bevorzugt 1 bis 45, insbesondere 4 bis 25,

h = 0 bis 10, bevorzugt 0 bis 5, insbesondere 0

i = 0 bis 5, bevorzugt 0 bis 2, insbesondere 0,

mit der Maßgabe, dass c + g > 0.

Daraus ergibt sich für das erfindungsgemäße Verfahren, wie oben bereits erläutert, dass in Verfahrensschritt A) bevorzugt solche Wasserstoffsiloxan bereitgestellt werden, die der oben genannten allgemeinen Formel I) entsprechen, bei denen R ² , R ³ und R ⁴ = H bedeuten. Es ist offenbar, dass der in Verfahrensschritt B) eingesetzte α-olefinische Kohlenwasserstoff die Struktur des Restes R ² und das in Verfahrensschritt B) eingesetzte ketalisierte Glycerinderivat die Struktur des Restes R ³ und R ⁴ bestimmt.

Somit werden beispielsweise in Verfahrensschritt B) als α-olefinische Kohlenwasserstoffe bevorzugt lineare α-Alkene mit 8 bis 28 Kohlenstoffatomen, insbesondere n-Dodecene oder n- Hexadecene eingesetzt.

Es ist offenbar, dass im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung der Rest R ³ ein glycerinhaltiger Rest ist, der - klar abgrenzbar zu R ⁴ - nicht ketalisiert ist. Unter dem Begriff„glycerinhaltiger Rest" im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist ein Substituent zu verstehen, der die Struktur -OCH2CH(0-)CH20- umfasst.

Analoge Strukturen sind unter dem Begriff„Glyceringerüst" im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zu verstehen. In Verfahrensschritt B) kann die Hydrosilylierung des Wasserstoffsiloxans mit dem a-olefinischen Kohlenwasserstoff und dem ketalisierten Glycerinderivat gleichzeitig oder getrennt voneinander, d.h. in beliebiger Reihenfolge hintereinander, durchgeführt werden, wobei es erfindungsgemäß bevorzugt ist, wenn in Verfahrensschritt B) die Hydrosilylierung des Wasserstoffsiloxans mit einer Mischung enthaltend den α-olefinischen Kohlenwasserstoff und das ketalisierte Glycerinderivat durchgeführt wird.

In Verfahrensschritt B) kann die Hydrosilylierung nach etablierten Methoden in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt werden. Dabei können beispielsweise Katalysatoren eingesetzt werden wie Platin-, Rhodium-, Osmium-, Ruthenium-, Palladium-, Iridium-Komplexe oder ähnliche Verbindungen bzw. die entsprechenden reinen Elemente oder deren auf Silica, Aluminiumoxid oder Aktivkohle oder ähnlichen Trägermaterialien immobilisierten Derivate. Bevorzugt wird die Hydrosilylierung mit Hilfe von Platinkomplexen wie cis-(NH3)2PtCl2-(Cis-Platin), Di^-[chloro-bis chloro(cyclohexen)platin(ll)] oder [Tris(divinyltetramethyldisiloxan)bis-platin(0)] (Karstedt- Katalysator) und besonders bevorzugt mit Olefin-aktivierten Platin(0)-Komplexkatalysatoren (sog. WK-Katalysatoren) gemäß der Lehre der EP1520870 durchgeführt. Die Katalysatormenge wird hierbei so bemessen, dass die Gesamtkonzentration an Platin von 1 bis 100 wppm bezogen auf das gesamte Reaktionsgemisch beträgt. Für den Fachmann ersichtlich, wird die minimale

Platinkonzentration so gewählt, dass sie eine sicher-zügige SiC-Verknüpfungsreaktion gestattet, ohne die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens durch zu hohen Edelmetalleinsatz zu beinträchtigen oder darüber hinaus auch noch nachteilige Produktverfärbungen hervorzurufen. Die

Hydrosilylierung kann bei Temperaturen zwischen 0 und 200 °C, bevorzugt zwischen 50 und 140 °C, durchgeführt werden. Die Reaktion kann in geeigneten Lösungsmitteln wie aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, cyclischen Oligosiloxanen, Alkoholen, Carbonaten oder Estern durchgeführt werden. Geeignete Verfahren zur Hydrosilylierung werden zum Beispiel im Buch "Chemie und Technologie der Silicone", Verlag Chemie, 1960, Seite 43, sowie in US3775452 und EP1520870 beschrieben, auf weiche ausdrücklich verwiesen wird.

Im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren kann in Verfahrensschritt B) auf den Einsatz eines Lösungsmittels verzichtet werden. Somit ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass in

Verfahrensschritt B) maximal 20 Gew.-%, bevorzugt maximal 10 Gew.-%, insbesondere maximal 5 Gew.-%, Lösungsmittel eingesetzt wird, wobei sich die Gewichtsprozente auf die Summe von Wasserstoffs! loxan, α-olefinischem Kohlenwasserstoff, ketalisiertem Glycerinderivat sowie Lösungsmittel beziehen. Das in Verfahrensschritt B) bevorzugt eingesetzte ketalisierte Glycerinderivat leitet sich bevorzugt strukturell durch Ketalisierung mit Substanzen ausgewählt aus der Gruppe

R'-(CO)-R" mit R' und R" gleiche oder verschiedene Kohlenwasserstoffreste, insbesondere Alkylgruppen, mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Benzaldehyd, Cyclopentanon, Cyclohexanon und Cycloheptanon,

ab.

Die Siedepunktsdifferenzen der eingesetzten Ketalisierungsreagenzien und von deren

Folgeprodukten berücksichtigend, hat es sich in der Praxis als vorteilhaft erwiesen, wenn man die Herstellung des ketalisierten Glycerinderivates mit dem entsprechenden Keton selber, sondern mit dessen entsprechenden Ketalen vollzieht. Hierbei sind bevorzugt Dimethoxy- oder Diethoxy-Ketale einzusetzen.

Verfahren zur Herstellung von zyklischen Acetalen und Ketalen werden in der DE19648960 und in der DE19647395 offenbart. Anleitungen zur Durchführung der Ketalisierung an

Feststoffkatalysatoren werden beispielsweise in der DE102008015756 offenbart. Die

WO2009010527 stellt auf ein Verfahren zur Herstellung von zyklischen Glycerinacetalen oder zyklischen Glycerinketalen oder Gemischen derselben ab.

In Verfahrensschritt B) wird bevorzugt ein ketalisiertes Glycerinderivat eingesetzt, welches die allgemeine Formel II) aufweist:

allgemeine Formel II)

mit R' und R" gleiche oder verschiedene Kohlenwasserstoffreste, insbesondere Alkylgruppen, mit 1 bis 20 insbesondere 1 bis 4, Kohlenstoffatomen, wobei R' und R" kovalent über eine C-C-Bindung miteinander verbunden sein können, und

X ausgewählt aus zweibindigen Kohlenwasserstoffresten, insbesondere Alkylengruppen, mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, wobei X = CH2 besonders bevorzugt ist. In dem Fall, dass R' und R" kovalent über eine C-C-Bindung miteinander verbunden sind, beträgt die Summe der Kohlenstoffatome von R' und R" bevorzugt 4 bis 7 C-Atome, ganz besonders bevorzugt 4 C-Atome, insbesondere bevorzugt liegt R' und R" zusammen in Form einer

Alkylengruppe mit 4 bis 7 C-Atomen vor.

Ganz besonders bevorzugt wird in Verfahrensschritt B) ein ketalisiertes Glycerinderivat der allgemeinen Formel II) mit X = CH2 und R' und R" = CH3 eingesetzt.

Insbesondere bevorzugt wird vorgenanntes, bevorzugtes ketalisiertes Glycerinderivat in

Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Siloxanen der allgemeinen Formel I) mit

R = Methyl,

R ² = insbesondere n-Dodecyl oder n-Hexadecyl,

und

a = 0 bis 3,

b = 0 bis 3,

c = 0 bis 3,

d = 50 bis 130,

e = 8 bis 40,

f = 1 bis 25,

g = 0,5 bis 25, bevorzugt 1 bis 25,

h = 0, und

i = 0.

eingesetzt.

Es kann von Vorteil sein, wenn nach dem Verfahrensschritt B) das modifizierte Siloxan aufgereinigt wird. Dies wird bevorzugt durch Abdestillation von überschüssigen a-olefinischen

Kohlenwasserstoffen und ketalisierten Glycerinderivaten und gegebenenfalls Lösungsmittel erreicht.

In Verfahrensschritt C) werden die in dem modifizierten Siloxan enthaltenen Ketale gegebenenfalls mindestens teilweise sauer hydrolysiert. Entsprechende Anleitungen zur Durchführung der sauren Hydrolyse werden beispielsweise in der WO201 1 134869 offenbart.

Die Hydrolyse erfolgt bevorzugt durch Zugabe einer wässrigen, sauren Lösung, insbesondere einer Toluolsulfonsäurelösung. Es ist vorteilhaft und daher erfindungsgemäß bevorzugt, wenn

Verfahrensschritt C) bei einer Temperatur von 40 °C bis 100 °C durchgeführt wird.

Erfindungsgemäß aller möglichen bevorzugt wird Verfahrensschritt C) derart ausgeführt, dass der Ketalisierungsgrad zwischen 5 % und 70%, bevorzugt 10 % und 40 %, besonders bevorzugt 15 % und 25 % liegt, wobei sich die Prozente auf alle im Siloxan vorhandenen, zur Ketalisierung geeigneten Diole beziehen. Der Ketalisierungsgrad lässt sich mit Hilfe der H-NMR-Spektroskopie bestimmen. Erfindungsgemäß bevorzugt kann das erfindungsgemäße Verfahren einen weiteren

Verfahrensschritt D) umfassen, in dem das modifizierte Siloxan aufgereinigt wird.

Verfahrensschritt D) umfasst erfindungsgemäß bevorzugt eine Neutralisation der in

Verfahrensschritt C) zur sauren Hydrolyse eingesetzten Säure, gefolgt von einer Abtrennung des somit gebildeten Salzes. Dies erfolgt erfindungsgemäß bevorzugt in Form einer Abfiltration des Salzes. Zusätzlich ist erfindungsgemäß bevorzugt eine destillative Abtrennung der weiteren in Verfahrensschritt C) hinzugefügten Substanzen und gebildeten Nebenprodukte vorgesehen. Diese umfassen insbesondere Wasser und Ketone.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Siloxane erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie mindestens einen ketalisierten glycerinhaltigen Rest aufweisen.

Insbesondere erfindungsgemäß bevorzugt werden modifizierte Siloxane der allgemeinen Formel I) M2+h+2i-a b c M'a M"b M"'c Dd D'e D"f D"'g Th Qi allgemeine Formel I) mit

wobei

R = unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene lineare oder verzweigte, gegebenenfalls aromatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 16, bevorzugt 1 bis 7,

Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls OH- oder Esterfunktionen tragen, oder

Tris(trimethylsiloxy)silanethyl, bevorzugt Methyl, Phenyl oder Tris(trimethylsiloxy)silanethyl, insbesondere Methyl oder Tris(trimethylsiloxy)silanethyl,

R ² = unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene lineare oder verzweigte, gegebenenfalls aromatische Kohlenwasserstoff reste mit 2 bis 36, bevorzugt 8 bis 28,

Kohlenstoffatomen, bevorzugt lineare Alkylreste mit 8 bis 28 Kohlenstoffatomen, insbesondere n- Dodecyl oder n-Hexadecyl, und

R ³ = unabhängig voneinander gleich oder verschieden, ausgewählt aus glycerinhaltiger Rest, R ⁴ = unabhängig voneinander gleich oder verschieden, ausgewählt aus ketalisierter glycerinhaltiger Rest,

ist,

mit

a = 0 bis 7 , insbesondere 0 bis 3,

b = 0 bis 7, insbesondere 0 bis 3,

c = 0 bis 7, insbesondere 0 bis 3,

d = 10 bis 200, bevorzugt 20 bis 150, insbesondere 50 bis 130,

e = 1 bis 130, bevorzugt 5 bis 80, insbesondere 8 bis 40,

f = 0 bis 75, bevorzugt 1 bis 45, insbesondere 1 bis 25,

g = 0 bis 75, bevorzugt 1 bis 45, insbesondere 4 bis 25,

h = 0 bis 10, bevorzugt 0 bis 5, insbesondere 0

i = 0 bis 5, bevorzugt 0 bis 2, insbesondere 0,

mit der Maßgabe, dass c + g > 0.

Insbesondere bevorzugte erfindungsgemäße Siloxane sind dadurch gekennzeichnet, dass in der allgemeinen Formel I)

R = Methyl,

R ² = insbesondere n-Dodec l oder n-Hexadec l und

R ³ mit Y = [CH2]s, wobei s = 1 bis 5, insbesondere 1 ,

R ⁴ = mit X = [CH ₂ ] _r , wobei r = 1 bis 5, insbesondere 1 , und R' und R" = unabhängig voneinander gleich oder verschieden, linear Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wobei R' und R" kovalent über eine C-C-Bindung miteinander verbunden sein können, insbesondere CH3,

und

a = 0 bis 3,

b = 0 bis 3,

c = 0 bis 3,

d = 50 bis 130,

e = 8 bis 40,

f = 1 bis 25, g = 0,5 bis 25, bevorzugt 1 bis 25,

h = 0, und

i = 0.

ist.

Die erfindungsgemäßen modifizierten Siloxane lassen sich vorteilhaft als Emulgator verwenden, da sie hervorragende oberflächenaktive Eigenschaften aufweisen.

Daher ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung der

erfindungsgemäßen modifizierten Siloxane als Emulgator. Oben als erfindungsgemäß bevorzugt dargestellte modifizierte Siloxane der vorliegenden Erfindung werden entsprechend ihrer

Bevorzugung erfindungsgemäß bevorzugt verwendet.

Die erfindungsgemäße Verwendung findet bevorzugt in pharmazeutischen oder kosmetischen Formulierungen statt. Dies ist insbesondere daher von Vorteil, da die erfindungsgemäßen modifizierten Siloxane sich frei von reizenden, organischen Lösungsmitteln darstellen lassen und daher am Ende der Herstellung eine hohe Reinheit aufweisen.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung als Emulgator ist es insbesondere bevorzugt, dass das erfindungsgemäße modifizierte Siloxan der allgemeinen Formel I) die Maßgabe erfüllt, dass N = 2 + d + e + f + g+ 2h + 3i = 51 bis 350, bevorzugt 60 bis 250, insbesondere 65 bis 180, y =(a + c + e + g)/ (b + f) = 0,5 bis 25, bevorzugt 2 bis 20, insbesondere3 bis 10, und z = a + b +c + e + f + g = größer/gleich 10, bevorzugt größer 12, insbesondere größer 14, ist.

Das vorgenannt erfindungsgemäß insbesondere bevorzugt verwendete modifizierte Siloxan ist ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Siloxan der vorliegenden Erfindung.

In den nachfolgend aufgeführten Beispielen wird die vorliegende Erfindung beispielhaft beschrieben, ohne dass die Erfindung, deren Anwendungsbreite sich aus der gesamten

Beschreibung und den Ansprüchen ergibt, auf die in den Beispielen genannten Ausführungsformen beschränkt sein soll.

Beispiele:

Beispiel 1: Ketalisierung von Glycerinmonoallylether In einem 1-1- Mehrhalskolben mit KPG-Rührer, Innenthermometer und aufgesetztem

Rückflusskühler werden 300g Glycerinmonoallylether GAE (MG: 132, 16 g/mol) zusammen mit 354,6g 2,2-Dimethoxypropan DMP (MG: 104,15g/mol; Sdp.: 83°C; 50 % Überschuss) bei 20°C vorgelegt und dann mit 0,33g p-Toluolsulfonsäure p-TSA (0,05% bez. auf GAE und DMP) versetzt und für eine Stunde auf Rückflusstemperatur erhitzt. Der Rückflusskühler wird dann durch eine Destillationsbrücke ersetzt. Es erfolgt im Laufe von 4 Stunden eine langsame Destillatabnahme, wobei die Destillattemperatur bis auf 80°C ansteigt. Nach Erkalten des Sumpfes werden im Laufe von 30 Minuten zur Neutralisation der Säure 13 g Natriumhydrogencarbonat hinzugefügt. Das Salz wird über einen Faltenfilter (MN 615 1/4) abgetrennt und das Filtrat wird am Rotationsverdampfer bei 60°C und einem Druck < I mbar von Flüchtigen befreit. Das H-NMR-Spektrum der farblos klaren Flüssigkeit belegt quantitative Ketalisierung.

Beispiel 2: Hydrosilylierung eines Wasserstoffsiloxans mit 1-Dodecen und

Glycerinmonoallyletherketal In einem 1-1- Mehrhalskolben mit KPG-Rührer, Innenthermometer und aufgesetztem

Rückflusskühler werden 96,6 g des in Beispiel 1 hergestellten Glycerinmonoallyletherketals 28Val- %; MG: 172,2 g/mol; 30% Überschuss) gemeinsam mit 243,9 g Dodecen (72Val-%; MG: 168,9 g/mol; 30% Überschuss)

bei 20°C unter Rühren vorgelegt und auf 60°C erwärmt. Die Mischung beider Komponenten bildet eine klare Phase. 237,2 mg eines mit Ethylen aktivierten Karstedt-Katalysators gelöst in

Dekamethylcyclopentasiloxan gemäß der Lehre der EP 1520870 B1 (1 % Pt gelöst in Ds, ethylen- begast entsprechend 3 ppm Pt bezogen auf den Gesamtansatz) werden hinzugegeben und dann werden 450g eines Wasserstoffsiloxans, das sowohl kettenständige als auch terminale SiH- Funktionen besitzt und eine mittlere Kettenlänge N = 120 (SiH-Wert: 3,43 mmol SiH/g) aufweist innerhalb von 30 Minuten hinzugetropft. Die einsetzende Exothermie erwärmt den über die gesamte Zeit der Zudosierung hinweg klar bleibenden Reaktionsansatz auf 90°C. Man lässt 4 Stunden bei 90°C nachreagieren. Die gasvolu metrische SiH-Bestimmung (Zersetzung einer aliquot abgewogenen Probe an einer Gasbürette durch Zugabe von Natriumbutylatlösung und Messung des freigesetzten Wasserstoffvolumens) belegt einen SiH-Umsatz von 99,1 %. Das Rohprodukt wird am Rotationsverdampfer bei 130°C und bei einem angelegten Hilfsvakuum von < 1 mbar von Flüchtigen befreit. Es wird eine klare, leicht gelbliche Flüssigkeit isoliert. Ein H-NMR-Spektrum sichert die angestrebte Struktur ab.

Beispiel 3: Deketalisierung/ Partielle Hydrolyse der in Beispiel 2 hergestellten Vorstufe

In einem 250-ml-Mehrhalskolben mit Innenthermometer und aufgesetztem Rückflusskühler werden 100 g der in Beispiel 2 hergestellten Vorstufe unter Rühren mit 5 g einer 5%igen, wässrigen Toluolsulfonsäurelösung versetzt und unter weiterem, ständigen Rühren für 6 Stunden auf 80°C erwärmt. Nach Abkühlen des Reaktionsgemisches auf 20°C werden zur Neutralisation der Säure 5 g Natriumhydrogencarbonat hinzugefügt. Man lässt diese Mischung ca. 30 Minuten reagieren bevor man mit Hilfe einer Filterpresse (Filterplatte Seitz K300) das Salz abtrennt und das Filtrat bei 80°C und einem angelegten Hilfsvakuum von < 1 mbar von flüchtigen Bestandteilen befreit.

Das H-NMR-Spektrum weist dem farblos klaren Produkt einen Deketalisierungsgrad von ca. 83% zu. In Analogie zu der in den Beispielen 1 bis 3 vorgezeichneten Reaktionsabfolge umfassend die Ketalisierung, die Hydrosilylierung und die Deketalisierung werden die Beispiele 4 bis 8 ausgeführt, wobei jedes Beispiel in der beigefügten Tabelle stellvertretend für die gesamte Reaktionsabfolge steht.

Die Abkürzung Dk kennzeichnet den für den individuellen Strukturtyp eingestellten

Deketalisierungsgrad, das heißt, das Verhältnis von geöffneter zu ungeöffneter Ketalstruktur in Prozent, wie es sich aus dem jeweils zugehörigen H-NMR-Spektrum bestimmen lässt.

²⁾ zur Ketalisierung wurde in Beispiel 5 Cyclohexanon eingesetzt

³⁾ TTMSS steht für den Tris(trimethylsiloxy)silanethyl-Rest, dessen Präsenz im dendritischen Siloxangerüst als Prozentanteil aller R -Reste im Beispiel 6 angegeben ist.