JP2002363287A - Method for producing novel silsesquioxane having protected catechol group - Google Patents

Method for producing novel silsesquioxane having protected catechol group

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JP2002363287A
JP2002363287A JP2001166478A JP2001166478A JP2002363287A JP 2002363287 A JP2002363287 A JP 2002363287A JP 2001166478 A JP2001166478 A JP 2001166478A JP 2001166478 A JP2001166478 A JP 2001166478A JP 2002363287 A JP2002363287 A JP 2002363287A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a silsesquioxane having a catechol group protected with an organic substituent. SOLUTION: This method for producing a novel silsesquioxane having a protected catechol group is to carry out reactions of hydrolysis and dehydration- condensation by using a compound expressed by formula [1] (wherein, R1 , R2 and R3 represent each a 1-6C alkoxy or chlorine and may be the same or different; R4 represents a 2-6C alkylene; R5 and R6 represent each a 1-6C alkyl or phenyl and may be the same or different).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、分子中に3個のア
ルコキシ基を有する有機珪素化合物を原料として、加水
分解・脱水縮合反応を行う製造方法に関する。本発明に
より得られる化合物は、保護されたカテコール基を有す
る新規なシルセスキオキサンである。
[0001] The present invention relates to a production method for carrying out a hydrolysis / dehydration condensation reaction using an organic silicon compound having three alkoxy groups in a molecule as a raw material. The compound obtained according to the present invention is a novel silsesquioxane having a protected catechol group.

【0002】[0002]

【従来の技術】シルセスキオキサンは、ランダム構造、
ラダー構造、籠構造(T8,T10,T12等)等の種々の
構造を有するネットワーク状ポリシロキサンの総称であ
り(例えば、R. H. Baney, et al. Chem. Rev., 95,140
9(1995))、これまでに種々の官能基をシルセスキオキ
サンに導入した例が幾つか知られている。極性官能基を
導入した例として、保護されたフェノールを有するシル
セスキオキサンが知られている[特開平6−18431
1]。保護されたカテコール基を有するシルセスキオキ
サンは、その化学構造式からアルカリ可溶性、化学反応
性及び水素結合性等において優れた特性を発揮すること
が期待されるが、未だ製造例は知られていない。
2. Description of the Related Art Silsesquioxane has a random structure,
It is a general term for network-like polysiloxanes having various structures such as a ladder structure and a cage structure (T8, T10, T12, etc.) (for example, RH Baney, et al. Chem. Rev., 95, 140).
9 (1995)) and several examples of introducing various functional groups into silsesquioxane have been known so far. As an example of introducing a polar functional group, silsesquioxane having a protected phenol is known [JP-A-6-18431.
1]. Silsesquioxane having a protected catechol group is expected to exhibit excellent properties such as alkali solubility, chemical reactivity and hydrogen bonding from its chemical structural formula, but production examples are still unknown. Absent.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、有機
置換基により保護されたカテコール基を有するシルセス
キオキサンの製造方法を提供し、そのことによって、ア
ルカリ可溶性、化学反応性又は水素結合性を発現する有
機−無機ハイブリッド材料の製造に資することにある。
It is an object of the present invention to provide a process for the preparation of silsesquioxanes having a catechol group protected by an organic substituent, whereby alkali-soluble, chemically reactive or hydrogen-bonded compounds are obtained. It is intended to contribute to the production of an organic-inorganic hybrid material exhibiting properties.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

【0005】本発明者は、保護されたカテコール基を有
するシルセスキオキサンの製法について鋭意検討した結
果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は、下記
構造式(1)に示す化合物を原料として、加水分解と脱
水縮合の反応を行うことを特徴とする新規なシルセスキ
オキサンの製造方法である。
The present inventors have conducted intensive studies on a method for producing silsesquioxane having a protected catechol group, and as a result, have completed the present invention. That is, the present invention is a novel method for producing silsesquioxane, which comprises performing a hydrolysis and dehydration condensation reaction using a compound represented by the following structural formula (1) as a raw material.

【0006】[0006]

【化3】 Embedded image

【0007】(式中、R1、R2およびR3は炭素数1か
ら6のアルコキシ基又は塩素であり、互いに同じであっ
ても異なっていても良く、R4は炭素数2から6のアル
キレン基であり、R5およびR6は炭素数1から6のアル
キル基またはフェニル基であり、互いに同じであっても
異なっていても良い。)
Wherein R 1 , R 2 and R 3 are an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms or chlorine, which may be the same or different, and R 4 is a group having 2 to 6 carbon atoms. An alkylene group, and R 5 and R 6 are an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group, which may be the same or different.)

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳述する。
本発明の製造方法は、上記一般式[1]で表される新規
な有機珪素化合物(以下、有機珪素化合物[1]と略
す。)を原料として、加水分解及び脱水縮合反応を行う
ものである。 ○原料 上記一般式[1]において、R1、R2およびR3は炭素
数1から6のアルコキシ基又は塩素であり、アルコキシ
基の好ましい具体例として、メトキシ基、エトキシ基、
プロピルオキシ基、ブチルオキシ基、ペンチルオキシ
基、ヘキシルオキシ基が挙げられ、直鎖状でも分岐状で
も差し支えない。上記一般式[1]において、R4は炭
素数2から6のアルキレン基で、直鎖状、分岐状のいず
れでもよく、具体例として、ジメチレン基、トリメチレ
ン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメ
チレン基、2−メチルトリメチレン基、3−メチルトリ
メチレン基等がある。R5およびR6は、炭素数1から6
のアルキル基またはフェニル基であり、その好ましい具
体例として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル
基、ペンチル基、ヘキシル基、フェニル基が挙げられ、
直鎖状でも分岐状でも差し支えない。R5およびR6につ
いては環状であっても差し支えない。R1〜R6において
好ましいものは、上記一般式[1]で表される化合物の
合成が容易なことから、R1、R2およびR3については
エトキシ基であり、R4については炭素数が3の直鎖状
炭化水素であり、R5およびR6についてはメチル基であ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the production method of the present invention, hydrolysis and dehydration condensation are carried out using a novel organosilicon compound represented by the general formula [1] (hereinafter abbreviated as organosilicon compound [1]) as a raw material. . In the above general formula [1], R 1 , R 2 and R 3 are an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms or chlorine, and preferred specific examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group,
Examples thereof include a propyloxy group, a butyloxy group, a pentyloxy group, and a hexyloxy group, which may be linear or branched. In the general formula [1], R 4 is an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, which may be linear or branched. Specific examples include a dimethylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, a pentamethylene group, There are a hexamethylene group, a 2-methyltrimethylene group and a 3-methyltrimethylene group. R 5 and R 6 have 1 to 6 carbon atoms
Preferred specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, and a phenyl group.
It may be linear or branched. R 5 and R 6 may be cyclic. R 1 to R 6 are preferably an ethoxy group for R 1 , R 2 and R 3 , and a carbon number for R 4 because R 1 to R 6 are easy to synthesize the compound represented by the general formula [1]. Is a linear hydrocarbon of 3, and R 5 and R 6 are methyl groups.

【0009】また、アルコキシシリル基の存在位置とし
ては、 有機置換基により保護されたカテコール基に対
して、オルト位、メタ位のいずれでも構わない。本発明
における好ましい有機珪素化合物[1]は、以下の構造
式で示される化合物[2]である(以下、TESCAとす
る)。
The position of the alkoxysilyl group may be either the ortho position or the meta position with respect to the catechol group protected by the organic substituent. The preferred organosilicon compound [1] in the present invention is a compound [2] represented by the following structural formula (hereinafter referred to as TESCA).

【0010】[0010]

【化4】 Embedded image

【0011】○有機珪素化合物[1]の製造方法 本発明における有機珪素化合物[1]は新規な化合物で
あり、この化合物は、例えば以下の反応工程(1)〜
(3)により容易に製造することができる。 工程(1):少なくとも2個の水酸基がオルト位にある
トリヒドロキシベンゼンとカテコール基の保護用化合物
とを反応させて下記式[3]で表される化合物[3]を
得る。
The method for producing the organosilicon compound [1] The organosilicon compound [1] in the present invention is a novel compound.
(3) It can be easily manufactured. Step (1): A compound [3] represented by the following formula [3] is obtained by reacting trihydroxybenzene having at least two hydroxyl groups at the ortho position with a compound for protecting a catechol group.

【0012】[0012]

【化5】 Embedded image

【0013】(式中においてR5およびR6は上記一般式
[1]における意味と同義である。)
(In the formula, R 5 and R 6 have the same meanings as in the above general formula [1].)

【0014】工程(2):上記化合物[3]とハロゲン
化アルケン(但し、一方の分子末端に炭素炭素二重結合
を有する以外は上記一般式[1]におけるR4と同じ炭
素骨格を有し、他方の分子末端にハロゲンを有する。)
とを反応させて下記式[4]で表される化合物[4]を
得る。
Step (2): The above compound [3] and a halogenated alkene (provided that they have the same carbon skeleton as R 4 in the above general formula [1] except for having a carbon-carbon double bond at one molecular terminal) Has a halogen at the other molecular end.)
To obtain a compound [4] represented by the following formula [4].

【0015】[0015]

【化6】 Embedded image

【0016】(式中、R7は、ハロゲン化アルケンにお
けるハロゲンを除いた残基であり、末端に炭素炭素二重
結合を有する。)
(In the formula, R 7 is a residue obtained by removing a halogen in a halogenated alkene, and has a carbon-carbon double bond at a terminal.)

【0017】工程(3):上記化合物[4]とシラン化
合物R123SiH(但し、R1、R 2およびR3は上記
一般式[1]における意味と同義である。)とをヒドロ
シリレーション反応させて上記一般式[1]の化合物を
得る。
Step (3): silanization with the above compound [4]
Compound R1RTwoRThreeSiH (however, R1, R TwoAnd RThreeIs above
It has the same meaning as in general formula [1]. ) And the hydro
The compound of the above general formula [1] is reacted by a silylation reaction.
obtain.

【0018】以下に(1)〜(3)の各反応工程につい
て更に詳しく説明する。 [工程(1)]工程(1)におけるトリヒドロキシベン
ゼンは、少なくとも2個の水酸基がオルト位にあるもの
であり、好ましい例として、ピロガロール、1,2,4-トリ
ヒドロキシベンゼンがある。カテコール基の保護用化合
物は、分子中に、R5、R6及びカテコール基に対する反
応性基を有する化合物である(但し、R5、R6は上記一
般式[1]における意味と同義。以下同じ。)。R5
びR6がアルキル基である場合、カテコール基に対する
好ましい反応性基はアルコキシ基であり、より好ましい
反応性基はメトキシ基である。R5又はR6がフェニル基
である場合、カテコール基に対する好ましい反応性基は
ハロゲンであり、より好ましくは塩素である。カテコー
ル基の保護用化合物として以下の化合物が好ましく、
Hereinafter, the respective reaction steps (1) to (3) will be described in more detail. [Step (1)] Trihydroxybenzene in the step (1) has at least two hydroxyl groups at the ortho position, and preferable examples include pyrogallol and 1,2,4-trihydroxybenzene. The compound for protecting a catechol group is a compound having a reactive group for R 5 , R 6 and a catechol group in a molecule (provided that R 5 and R 6 have the same meanings as in the above formula [1]. the same.). When R 5 and R 6 are alkyl groups, a preferred reactive group for the catechol group is an alkoxy group, and a more preferred reactive group is a methoxy group. When R 5 or R 6 is a phenyl group, the preferred reactive group for the catechol group is halogen, more preferably chlorine. The following compounds are preferable as the compound for protecting the catechol group,

【0019】[0019]

【化7】 Embedded image

【0020】[0020]

【化8】 Embedded image

【0021】その例として、2,2-ジメトキシブタン、3,
3-ジメトキシペンタン、5,5-ジメトキシノナン、ジフェ
ニルジクロロメタン等がある。
Examples are 2,2-dimethoxybutane, 3,2
Examples include 3-dimethoxypentane, 5,5-dimethoxynonane, diphenyldichloromethane, and the like.

【0022】工程(1)の反応は、トリヒドロキシベン
ゼンに溶媒を加え、加熱還流下でカテコール基の保護用
化合物を滴下することにより行う。この反応はトリヒド
ロキシベンゼンとカテコール基の保護用化合物との等モ
ル反応であるが、副生するアルコールと共に反応系外へ
一部溜出するため、通常後者を過剰に供給して反応を行
う。反応系内で副生するアルコール又はハロゲン化水素
を反応系外へ流出させ、反応を完結させる。好ましい溶
媒として、n−ペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサ
ン、石油エーテル、トルエン、キシレン、ガソリン、リ
グロインのような炭化水素類;ジエチルエーテル、ジイ
ソプロピルエーテル、テトラヒドロフランのようなエー
テル類がある。上記の反応が終了後、溶媒および揮発成
分を減圧下留去することにより下記化合物[3]を得
る。この化合物[3]において、カテコール基は有機置
換基[(R5)(R6)C=]により保護されている。
The reaction in the step (1) is carried out by adding a solvent to trihydroxybenzene and dropping a compound for protecting a catechol group under reflux with heating. Although this reaction is an equimolar reaction between trihydroxybenzene and a compound for protecting a catechol group, a part thereof is distilled out of the reaction system together with a by-produced alcohol, so that the latter is usually supplied in excess to carry out the reaction. Alcohol or hydrogen halide by-produced in the reaction system is allowed to flow out of the reaction system to complete the reaction. Preferred solvents include hydrocarbons such as n-pentane, n-hexane, cyclohexane, petroleum ether, toluene, xylene, gasoline and ligroin; ethers such as diethyl ether, diisopropyl ether and tetrahydrofuran. After the completion of the above reaction, the solvent and volatile components are distilled off under reduced pressure to obtain the following compound [3]. In this compound [3], the catechol group is protected by an organic substituent [(R 5 ) (R 6 ) C =].

【0023】[0023]

【化9】 Embedded image

【0024】[工程(2)]工程(2)におけるハロゲ
ン化アルケンは、一方の分子末端に炭素炭素二重結合を
有する以外は上記一般式[1]におけるR4と同じ炭素
骨格を有し、他方の分子末端にハロゲンを有する化合物
である。好ましいハロゲン化アルケンは、2−クロロ−
1−エテン、4−ブロモ−1−ブテン、5−クロロ−1
−ペンテン、6−クロロ−1−ヘキセン等である。工程
(2)の反応は、工程(1)で得た化合物[3]に溶
媒、塩基を加え、加熱還流下、ハロゲン化アルケンを滴
下することにより行う。
[Step (2)] The alkene halide in the step (2) has the same carbon skeleton as R 4 in the above general formula [1] except that it has a carbon-carbon double bond at one molecular terminal. It is a compound having a halogen at the other molecular terminal. Preferred halogenated alkenes are 2-chloro-
1-ethene, 4-bromo-1-butene, 5-chloro-1
-Pentene, 6-chloro-1-hexene and the like. The reaction of the step (2) is performed by adding a solvent and a base to the compound [3] obtained in the step (1), and dropwise adding an alkene halide under reflux with heating.

【0025】好ましい溶媒は、メタノール、エタノー
ル、イソプロパノール、ブタノールのようなアルコール
類、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テト
ラヒドロフランのようなエーテル類、水、アセトン、ジ
メチルホルムアミドのような極性溶媒である。好ましい
塩基は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリ
ウム等である。化合物[3]とハロゲン化アルケンとの
反応が終了後、溶媒および揮発成分を減圧下留去し、減
圧蒸留によって下記化合物[4]を単離する。
Preferred solvents are alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol and butanol, ethers such as diethyl ether, diisopropyl ether and tetrahydrofuran, and polar solvents such as water, acetone and dimethylformamide. Preferred bases are sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium carbonate and the like. After the reaction of the compound [3] with the halogenated alkene is completed, the solvent and volatile components are distilled off under reduced pressure, and the following compound [4] is isolated by distillation under reduced pressure.

【0026】[0026]

【化10】 Embedded image

【0027】[工程(3)]工程(2)で得た上記化合
物[4]とシラン化合物(R123SiH)との反応
は、通常、触媒の存在下で行う。好ましい触媒として、
コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウ
ム、イリジウム、白金等の第8属から第10属金属の単
体、有機金属錯体、金属塩、金属酸化物等がある。これ
らの中で、白金系の触媒が特に好ましい。白金系触媒と
しては、塩化白金酸六水和物(H2PtCl6・6H2O)、cis-
PtCl2(PhCN)2、白金カーボン、ジビニルテトラメチルジ
シロキサンが配位した白金錯体(PtDVTMDS)等がある。な
お、Phはフェニル基を表わす。触媒の好ましい使用量
は、化合物[4]の量に対して、0.1ppmから1,000p
pmである。
[Step (3)] The reaction of the compound [4] obtained in the step (2) with the silane compound (R 1 R 2 R 3 SiH) is usually carried out in the presence of a catalyst. As a preferred catalyst,
There is a simple substance of Group 8 to Group 10 metals such as cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, iridium, platinum and the like, organometallic complexes, metal salts, metal oxides and the like. Of these, platinum-based catalysts are particularly preferred. The platinum-based catalyst, chloroplatinic acid hexahydrate (H 2 PtCl 6 · 6H 2 O), cis-
Examples include PtCl 2 (PhCN) 2 , platinum carbon, a platinum complex coordinated with divinyltetramethyldisiloxane (PtDVTMDS), and the like. Ph represents a phenyl group. The preferred amount of the catalyst used is 0.1 ppm to 1,000 p based on the amount of the compound [4].
pm.

【0028】また、反応温度の制御操作は、外部からの
加熱およびシラン化合物の供給速度に依存するため、一
概に決められないが、通常、反応温度を室温〜110℃
の範囲に保持することで、ヒドロシリレーション反応を
円滑に継続させることができる。反応終了後、溶媒およ
び揮発成分を減圧下留去することにより上記一般式
[1]の化合物を得る。
The control operation of the reaction temperature depends on the external heating and the supply rate of the silane compound, and therefore cannot be unconditionally determined.
By keeping in the range, the hydrosilylation reaction can be smoothly continued. After completion of the reaction, the solvent and volatile components are distilled off under reduced pressure to obtain the compound of the above general formula [1].

【0029】○加水分解・脱水縮合 有機珪素化合物[1]に対して、公知の加水分解・脱水
縮合反応を行うことにより目的化合物を得ることができ
る。加水分解・脱水縮合反応は、好ましくは塩基性また
は酸性の触媒存在下で行う。好ましい塩基性触媒とし
て、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム等があり、好ましい酸性触媒とし
て、塩酸、硫酸、硝酸等がある。加水分解時に使用する
好ましい溶媒として、メタノール、エタノール、イソプ
ロピルアルコールなどのアルコール類;アセトン、エチ
ルメチルケトンなどのケトン類がある。反応温度は触媒
の種類によって異なり、定法に従って適宜設定すること
ができる。具体的には、塩基性触媒を用いる場合の温度
は、10℃〜溶媒の沸点であり、酸性触媒を用いる場合
の温度は、室温以上の適当な温度範囲で選択することが
できる。但し、酸性触媒を用いる場合、反応温度を高く
しすぎると保護されたカテコール基が脱離する恐れがあ
るので、そのような高温は避ける必要がある。なお、反
応時間は、通常、0.5〜40時間である。加水分解反
応に用いる水の好ましい添加割合は、有機珪素化合物
[1]のSi1当量当たり1.5〜9当量である。加水
分解反応時の好ましいPHは、1〜5(酸性触媒使用
時)又は8〜14(塩基性触媒使用時)である。シルセ
スキオキサンの数平均分子量や分子構造は、反応容器内
における有機珪素化合物[1]の濃度を適宜調整するこ
とにより制御することができ、好ましい有機珪素化合物
[1]の濃度は、5〜50重量%である。
Hydrolysis and dehydration condensation The target compound can be obtained by subjecting the organosilicon compound [1] to a known hydrolysis and dehydration condensation reaction. The hydrolysis / dehydration condensation reaction is preferably performed in the presence of a basic or acidic catalyst. Preferred basic catalysts include tetramethylammonium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like, and preferred acidic catalysts include hydrochloric acid, sulfuric acid and nitric acid. Preferred solvents used in the hydrolysis include alcohols such as methanol, ethanol, and isopropyl alcohol; and ketones such as acetone and ethyl methyl ketone. The reaction temperature differs depending on the type of the catalyst, and can be appropriately set according to a standard method. Specifically, the temperature when using a basic catalyst is from 10 ° C. to the boiling point of the solvent, and the temperature when using an acidic catalyst can be selected in an appropriate temperature range of room temperature or higher. However, when an acidic catalyst is used, if the reaction temperature is too high, the protected catechol group may be eliminated, so that such a high temperature must be avoided. The reaction time is generally 0.5 to 40 hours. A preferable addition ratio of water used for the hydrolysis reaction is 1.5 to 9 equivalents per equivalent of Si of the organosilicon compound [1]. The preferred pH at the time of the hydrolysis reaction is 1 to 5 (when an acidic catalyst is used) or 8 to 14 (when a basic catalyst is used). The number average molecular weight and the molecular structure of the silsesquioxane can be controlled by appropriately adjusting the concentration of the organosilicon compound [1] in the reaction vessel. 50% by weight.

【0030】○シルセスキオキサンの特徴 本発明により得られる新規なシルセスキオキサンは、以
下の特徴を有している。 ・下記の繰り返し単位により3次元ネットワークを形成
し、ランダム構造、ラダー構造、籠構造(T8,T10,
T12等)等の構造を有するポリマーである。シルセスキ
オキサンの好ましい数平均分子量は、1,000〜5
0,000であり、好ましい構造は、籠構造(T8)であ
る。
The features of the silsesquioxane The novel silsesquioxane obtained by the present invention has the following features. -A three-dimensional network is formed by the following repeating units, and a random structure, a ladder structure, and a cage structure (T8, T10,
T12). The preferred number average molecular weight of the silsesquioxane is from 1,000 to 5
The preferred structure is a cage structure (T8).

【0031】[0031]

【化11】 Embedded image

【0032】・汎用溶媒に可溶であり、各種化学反応用
原料としての取扱いが容易である。 ・保護されたカテコール基を有しているため、オニウム
塩等の酸発生剤等を潜在的に用いることにより、耐熱
性、耐分解性を有する反応性有機−無機ハイブリッド材
料へ利用できる。 ・カテコール基の水酸基に置換している有機基は、酸性
条件下で、加水分解の条件を選ぶ(例えば、温度を80℃
以上にする)ことにより、容易に脱離し、フリーのカテ
コールを発現し、アルカリ可溶性のシルセスキオキサン
として機能する。フリーのカテコールは、フェノールの
2倍の水酸基を有するため、アルカリ可溶性は、保護さ
れたフェノールを有するシルセスキオキサンと比較して
格段に優れている。 ・フリーのカテコールは、極性官能基と強い水素結合を
形成するので、水素結合を利用した架橋構造を形成する
ことができ、耐熱性、耐分解性を有する有機−無機ハイ
ブリッド材料へも利用できる。フリーのカテコールは、
フェノールの2倍の水酸基を有するため、水素結合を利
用した架橋の密度は、保護されたフェノールを有するシ
ルセスキオキサンと比較して格段に大きい。
It is soluble in general-purpose solvents and is easy to handle as a raw material for various chemical reactions. Since it has a protected catechol group, it can be used for a reactive organic-inorganic hybrid material having heat resistance and decomposition resistance by potentially using an acid generator such as an onium salt. -For the organic group substituted for the hydroxyl group of the catechol group, select the hydrolysis conditions under acidic conditions (for example, if the temperature is 80 ° C).
As described above, the compound is easily eliminated, expresses free catechol, and functions as an alkali-soluble silsesquioxane. Free catechol is phenolic
Because it has twice as many hydroxyl groups, its alkali solubility is much better than silsesquioxane with protected phenol. -Free catechol forms a strong hydrogen bond with a polar functional group, so that it can form a crosslinked structure utilizing a hydrogen bond, and can be used for an organic-inorganic hybrid material having heat resistance and decomposition resistance. Free catechol is
Because it has twice as many hydroxyl groups as phenol, the density of crosslinks using hydrogen bonds is much higher than silsesquioxane with protected phenol.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明によって、保護されたカテコール
基を有する新規なシルセスキオキサンを容易に得ること
ができる。本発明によって得られるシルセスキオキサン
は、アルカリ可溶性、化学反応性又は水素結合性を発現
する有機−無機ハイブリッド材料の製造用原料として利
用することができる。また、樹脂の改質剤、アルカリ可
溶性付与剤、樹脂への耐熱性付与剤、水素結合を利用し
た架橋剤等への利用が可能である。
According to the present invention, a novel silsesquioxane having a protected catechol group can be easily obtained. The silsesquioxane obtained by the present invention can be used as a raw material for producing an organic-inorganic hybrid material exhibiting alkali solubility, chemical reactivity, or hydrogen bonding. Further, it can be used as a modifier for a resin, an agent for imparting alkali solubility, an agent for imparting heat resistance to a resin, a crosslinking agent utilizing hydrogen bonding, and the like.

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。
The present invention will be specifically described below with reference to examples.

【0035】実施例1 (酸性触媒による加水分解)以下のように、TESCAを酸
性条件下で加水分解して、シルセスキオキサンを得た。 攪拌機及び温度計を備えた反応器に、イソプロピルア
ルコール6.5ml、TESCA(5.0g,13mmol)を仕込んだ
後、35%塩化水素「以下HClと表す」の水溶液(0.034
g)、水(0.68g)を徐々に加え、室温で24時間攪拌
放置した。このとき、反応系のpHは1.0であり、塩化水
素と水の濃度は各々[HCl:0.325mmol,H2O:39mmol]であっ
た。 反応終了後、系内にトルエン30mlを加え、無水硫酸
ナトリウムで脱水した。 減圧下で揮発成分を留去させることで目的のシルセス
キオキサンを得た。このシルセスキオキサンの数平均分
子量は1500であり、分子量分布は1.16であった。得られ
たシルセスキオキサンの1H-NMRスペクトルを図1、帰属
を表1に示す。IRスペクトルを図2、帰属を表2に示
す。
Example 1 (Hydrolysis by acidic catalyst) TESCA was hydrolyzed under acidic conditions to obtain silsesquioxane as follows. After charging 6.5 ml of isopropyl alcohol and TESCA (5.0 g, 13 mmol) into a reactor equipped with a stirrer and a thermometer, a 35% aqueous solution of hydrogen chloride (hereinafter referred to as HCl) (0.034
g) and water (0.68 g) were gradually added, and the mixture was stirred and left at room temperature for 24 hours. At this time, the pH of the reaction system was 1.0, and the concentrations of hydrogen chloride and water were [HCl: 0.325 mmol, H 2 O: 39 mmol], respectively. After the reaction was completed, 30 ml of toluene was added to the system, and the system was dehydrated with anhydrous sodium sulfate. The desired silsesquioxane was obtained by distilling off volatile components under reduced pressure. The number average molecular weight of this silsesquioxane was 1500 and the molecular weight distribution was 1.16. The 1 H-NMR spectrum of the obtained silsesquioxane is shown in FIG. FIG. 2 shows the IR spectrum and Table 2 shows the assignment.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】[0037]

【化12】 Embedded image

【0038】[0038]

【表2】 [Table 2]

【0039】実施例2(塩基性触媒による加水分解) 以下のように、TESCAを塩基性条件下、加水分解して、
シルセスキオキサンを得た。 攪拌機及び温度計を備えた反応器に、イソプロピルア
ルコール6.5ml、TESCA(5.0g,13mmol)を仕込んだ
後、25%水酸化テトラメチルアンモニウム「以下Me4N
OHと表す」の水溶液(0.12g)、水(0.61g)[Me4NOH:
0.325mmol,H2O:39mmol]を徐々に加え、室温で24時間
攪拌放置した。このとき、反応系のpHは9.0であり、Me4
NOHと水の濃度は各々[Me4NOH:0.325mmol,H2O:39mmol]で
あった。 反応終了後、系内にトルエン30mLを加え、分液ロー
トを用いて反応溶液を飽和食塩水により水洗した。 分液ロートの水層が中性になるまで水洗を繰り返した
後、有機層を分取し、無水硫酸ナトリウムで脱水した
後、減圧下で揮発成分を留去させることで目的のシルセ
スキオキサンを得た。このシルセスキオキサンの数平均
分子量は2500であり、分子量分布は1.25であった。
Example 2 (Hydrolysis with basic catalyst) TESCA was hydrolyzed under basic conditions as follows.
Silsesquioxane was obtained. After 6.5 ml of isopropyl alcohol and TESCA (5.0 g, 13 mmol) were charged into a reactor equipped with a stirrer and a thermometer, 25% tetramethylammonium hydroxide “Me 4 N
Aqueous solution (0.12 g), water (0.61 g) [Me 4 NOH:
0.325 mmol, H 2 O: 39 mmol] was gradually added, and the mixture was stirred and left at room temperature for 24 hours. At this time, the pH of the reaction system was 9.0 and Me 4
The concentrations of NOH and water were [Me 4 NOH: 0.325 mmol, H 2 O: 39 mmol], respectively. After the completion of the reaction, 30 mL of toluene was added to the system, and the reaction solution was washed with saturated saline using a separating funnel. After repeatedly washing with water until the aqueous layer of the separating funnel becomes neutral, the organic layer is separated, dehydrated with anhydrous sodium sulfate, and the desired silsesquioxane is distilled off under reduced pressure to remove volatile components. I got The number average molecular weight of this silsesquioxane was 2500 and the molecular weight distribution was 1.25.

【0040】実施例3 (塩基性触媒による加水分解)25%Me4NOHの水溶液
(0.24g)、水(0.52g)とした以外は、実施例2と同
一条件で行った。このとき、反応系のpHは9.0であり、M
e4NOHと水の濃度は各々[Me4NOH:0.650mmol,H2O:39mmol]
であった。このシルセスキオキサンの数平均分子量は29
00、分子量分布は1.29であった。
Example 3 (Hydrolysis by Basic Catalyst) The same procedure as in Example 2 was carried out except that an aqueous solution (0.24 g) of 25% Me 4 NOH and water (0.52 g) were used. At this time, the pH of the reaction system was 9.0 and M
The concentrations of e 4 NOH and water are respectively [Me 4 NOH: 0.650 mmol, H 2 O: 39 mmol]
Met. The number average molecular weight of this silsesquioxane is 29
00, molecular weight distribution was 1.29.

【0041】実施例4 (酸性触媒による加水分解)加水分解性官能基が塩素で
ある以下の構造式で示される化合物(以下、TCSCAと略
す)を原料として用いて、以下のように酸性条件下で加
水分解して、シルセスキオキサンを得た。
Example 4 (Hydrolysis by an acidic catalyst) Using a compound represented by the following structural formula in which the hydrolyzable functional group is chlorine (hereinafter abbreviated as TCSCA) as a raw material, the following acidic conditions were used. To give silsesquioxane.

【0042】[0042]

【化13】 Embedded image

【0043】攪拌機及び温度計を備えた反応器に、イ
ソプロピルアルコール6.5mL、TCSCA(5.0g,15mmol)
を仕込んだ後、35%塩化水素「以下HClと表す」の水
溶液(0.034g)、水(0.68g)を徐々に加え、室温で
24時間攪拌放置した。このとき、反応系のpHは1.0で
あり、塩化水素と水の濃度は各々[HCl:0.325mmol,H2O:3
9mmol]であった。 反応終了後、系内にトルエン30mLを加え、無水硫酸
ナトリウムで脱水した。 減圧下で揮発成分を留去させることで目的のシルセス
キオキサン化合物を得た。このシルセスキオキサン化合
物の数平均分子量は1800、分子量分布は1.18であった。
In a reactor equipped with a stirrer and a thermometer, 6.5 mL of isopropyl alcohol and TCSCA (5.0 g, 15 mmol) were added.
Was added, an aqueous solution (0.034 g) of 35% hydrogen chloride (hereinafter referred to as HCl) (0.034 g) and water (0.68 g) were gradually added, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. At this time, the pH of the reaction system was 1.0, and the concentrations of hydrogen chloride and water were respectively [HCl: 0.325 mmol, H 2 O: 3
9 mmol]. After the completion of the reaction, 30 mL of toluene was added to the system, and the system was dehydrated with anhydrous sodium sulfate. The desired silsesquioxane compound was obtained by distilling off volatile components under reduced pressure. The number average molecular weight of this silsesquioxane compound was 1,800, and the molecular weight distribution was 1.18.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、実施例1で得られた生成物の1H-NMRス
ペクトルを示す。
FIG. 1 shows the 1 H-NMR spectrum of the product obtained in Example 1.

【図2】図2は実施例1で得られた生成物のIRスペクト
ルを示す。
FIG. 2 shows an IR spectrum of the product obtained in Example 1.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4H049 VN01 VQ57 VQ79 VR21 VR33 VR43 VS01 VT03 VT16 VT17 VT23 VU16 VV05 VV07 4J035 BA12 CA07N CA071 EA01 EB02 LA05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4H049 VN01 VQ57 VQ79 VR21 VR33 VR43 VS01 VT03 VT16 VT17 VT23 VU16 VV05 VV07 4J035 BA12 CA07N CA071 EA01 EB02 LA05

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】下記構造式[1]に示す化合物を原料とし
て、加水分解と脱水縮合の反応を行うことを特徴とする
新規なシルセスキオキサンの製造方法。 【化1】 (式中、R1、R2およびR3は炭素数1から6のアルコ
キシ基又は塩素であり、互いに同じであっても異なって
いても良く、R4は炭素数2から6のアルキレン基であ
り、R5およびR6は炭素数1から6のアルキル基または
フェニル基であり、互いに同じであっても異なっていて
も良い。)
1. A novel method for producing silsesquioxane, which comprises subjecting a compound represented by the following structural formula [1] to a hydrolysis and dehydration condensation reaction as a raw material. Embedded image (Wherein R 1 , R 2 and R 3 are an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms or chlorine, which may be the same or different, and R 4 is an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms) R 5 and R 6 are an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group, which may be the same or different from each other.)
【請求項2】 請求項1記載の一般式[1]において、
1、R2およびR3がエトキシ基であり、R4が炭素数3
の直鎖状のアルキル基であり、R5およびR6がメチル基
である、下記構造式[2]に示す化合物を原料とするこ
とを特徴とする請求項1記載の新規なシルセスキオキサ
ンの製造方法。 【化2】
2. In the general formula [1] according to claim 1,
R 1 , R 2 and R 3 are ethoxy groups, and R 4 has 3 carbon atoms.
2. The novel silsesquioxane according to claim 1, wherein a compound represented by the following structural formula [2] is used as a raw material, wherein R 5 and R 6 are methyl groups. Manufacturing method. Embedded image
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