JP2005187381A - Method for refining silicon compound - Google Patents

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Hisanari Yoneda
久成 米田
Hideo Saito
齋藤  秀夫
Masanori Ikeda
池田  正紀
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a refining method for obtaining a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane in high yield by effectively separating and removing an alkali metal compound by a simple operation. <P>SOLUTION: The refining method comprises the following practice: A composition comprising a polyhedral oligosilsesquioxane and an alkali metal compound is contacted with a hydrophobic organic solvent to dissolve the polyhedral oligosilsesquioxane in the hydrophobic organic solvent followed by treating the resultant solution with a hydrophobic membrane filter or the like. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&amp;NCIPI

Description

本発明は、多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法、およびこの精製方法を用いた高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法に関するものである。更に詳しくは、本発明は、トリシラノール構造を有する籠状シルセスキオキサンの部分開裂構造体の精製方法、およびこの精製方法を用いた高純度のトリシラノール構造を有する籠状シルセスキオキサンの部分開裂構造体の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for purifying polyhedral oligosilsesquioxane and a method for producing high-purity polyhedral oligosilsesquioxane using this purification method. More specifically, the present invention relates to a method for purifying a partially cleaved structure of a cage silsesquioxane having a trisilanol structure, and a method for purifying a cage silsesquioxane having a highly pure trisilanol structure using this purification method. The present invention relates to a method for producing a partially cleaved structure.

多面体オリゴシルセスキオキサンは、新タイプのケイ素原子含有モノマーあるいはその調製原料として有用である(例えば、非特許文献1参照)。また、籠状シルセスキオキサンや籠状シルセスキオキサンの部分開裂構造体等の各種の多面体オリゴシルセスキオキサンは、ポリフェニレンエーテル樹脂の溶融流動性と難燃性を同時に改良する添加剤として有効であることが報告されている。(例えば、特許文献1参照)
これらの用途に使用される多面体オリゴシルセスキオキサンは、高純度が要求される。特に、電子材料分野の用途においては、イオン性不純物、特にアルカリ金属イオンあるいはアルカリ金属塩の含有量を極めて低くする必要がある。
Polyhedral oligosilsesquioxane is useful as a new type of silicon atom-containing monomer or a preparation raw material thereof (for example, see Non-Patent Document 1). In addition, various polyhedral oligosilsesquioxanes such as cage silsesquioxane and cage silsesquioxane partially cleaved structures are used as additives to simultaneously improve the melt fluidity and flame retardancy of polyphenylene ether resins. It has been reported to be effective. (For example, see Patent Document 1)
Polyhedral oligosilsesquioxanes used for these applications are required to have high purity. In particular, in applications in the field of electronic materials, the content of ionic impurities, particularly alkali metal ions or alkali metal salts, must be extremely low.

多面体オリゴシルセスキオキサンの合成法としては、各種の方法が知られている。例えば、初期の籠状シルセスキオキサンの合成法としては、メチルトリクロロシランから酸を用いてメタノール中で分解縮合させる方法が報告されている(例えば、非特許文献2参照。)。
籠状シルセスキオキサンの部分開裂構造体を合成する先行技術としては、シクロヘキシルトリクロロシランをアセトン中で加水分解、縮合させ、トリシラノール構造を有する籠状シルセスキオキサンの部分開裂構造体を得る方法(例えば、非特許文献3参照)、あるいはシクロペンチルトリクロロシランをアセトン溶媒中で加水分解、縮合させる方法(例えば、非特許文献4参照)が報告されている。
Various methods are known as a synthesis method of polyhedral oligosilsesquioxane. For example, as a method for synthesizing an initial cage-like silsesquioxane, a method of decomposing and condensing in methanol using an acid from methyltrichlorosilane has been reported (for example, see Non-Patent Document 2).
As a prior art for synthesizing a caged silsesquioxane partial cleavage structure, cyclohexyltrichlorosilane is hydrolyzed and condensed in acetone to obtain a caged silsesquioxane partial cleavage structure having a trisilanol structure. A method (for example, see Non-Patent Document 3) or a method for hydrolyzing and condensing cyclopentyltrichlorosilane in an acetone solvent (for example, see Non-Patent Document 4) has been reported.

また、籠状シルセスキオキサンあるいはその部分開裂構造体等の種々の多面体オリゴシルセスキオキサンを、ポリシルセスキオキサン樹脂、ポリシルセスキオキサンの部分断片構造体等と各種の塩基との反応により合成する方法が報告されている(例えば、特許文献2参照)。これらの各種合成法の中では、特許文献2に記載の塩基との反応による合成法が、反応速度が早く、かつ、収率も高いので好ましい。
先に述べたように、多面体オリゴシルセスキオキサンを工業的に使用する場合には、イオン性不純物、特にアルカリ金属イオンあるいはアルカリ金属塩の含有量が低い高純度品が求められているが、上記の文献には、そのようなイオン性不純物の含有量やその有効な除去方法については記載されていない。
In addition, various polyhedral oligosilsesquioxanes such as rod-shaped silsesquioxanes or partially cleaved structures thereof can be obtained by combining polysilsesquioxane resin, polysilsesquioxane partial fragment structures, etc. with various bases. A method of synthesis by reaction has been reported (for example, see Patent Document 2). Among these various synthesis methods, the synthesis method by reaction with a base described in Patent Document 2 is preferable because the reaction rate is high and the yield is high.
As mentioned above, when polyhedral oligosilsesquioxane is used industrially, a high-purity product having a low content of ionic impurities, particularly alkali metal ions or alkali metal salts, is required. The above document does not describe the content of such ionic impurities or an effective removal method thereof.

例えば、上記の特許文献2には、代表的な製造法として、各種のケイ素化合物とアルカリ金属水酸化物等の塩基性アルカリ金属化合物の反応による各種の多面体オリゴシルセスキオキサンの製造法が記載されている。この方法においては、反応後に必要に応じて反応系に酸が添加されて塩基性アルカリ金属化合物はアルカリ金属塩に変換される。しかしながら、特許文献2には、この方法により得られた各種の多面体オリゴシルセスキオキサン中のアルカリ金属化合物の含有量については何も記載されていない。
そこで、本発明者等が特許文献2に記載の方法で、籠状シルセスキオキサンやシラノール構造を有する籠状シルセスキオキサンの部分開裂構造体等の各種の構造の多面体オリゴシルセスキオキサンを製造したところ、アルカリ金属塩やアルカリ金属水酸化物等のアルカリ金属化合物を多量に含有した多面体オリゴシルセスキオキサンしか得ることができなかった。また、これらの籠状シルセスキオキサンやシラノール構造を有する籠状シルセスキオキサンの部分開裂構造体等の多面体オリゴシルセスキオキサンに混入したアルカリ金属化合物は、再結晶法や昇華法等の精製法では効率的に除去することはできず、これらの精製法ではアルカリ金属化合含有量の低い高純度の多面体オリゴシルセスキオキサンを得ることはできなかった。
For example, Patent Document 2 described above describes, as a typical production method, methods for producing various polyhedral oligosilsesquioxanes by reacting various silicon compounds with basic alkali metal compounds such as alkali metal hydroxides. Has been. In this method, an acid is added to the reaction system as necessary after the reaction to convert the basic alkali metal compound into an alkali metal salt. However, Patent Document 2 does not describe anything about the content of alkali metal compounds in various polyhedral oligosilsesquioxanes obtained by this method.
Therefore, the present inventors have used the method described in Patent Document 2 to form polyhedral oligosilsesquioxanes having various structures such as cage-shaped silsesquioxane and partially-cleaved structures of cage-shaped silsesquioxane having a silanol structure. As a result, only polyhedral oligosilsesquioxane containing a large amount of alkali metal compounds such as alkali metal salts and alkali metal hydroxides could be obtained. In addition, alkali metal compounds mixed in polyhedral oligosilsesquioxanes such as the partially cleaved structure of caged silsesquioxanes or caged silsesquioxanes having silanol structures can be used for recrystallization, sublimation, etc. It was not possible to remove efficiently by the purification methods, and these purification methods could not obtain a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane having a low alkali metal compound content.

これらの多面体オリゴシルセスキオキサン(特にトリシラノール基含有構造体)からのアルカリ金属化合物の除去が困難な理由は明らかではないが、例えば、これらの籠状シロキサン構造、特にシラノール基含有構造とアルカリ金属イオンの間に何らかの相互作用がある可能性がある。
したがって、各種の多面体オリゴシルセスキオキサンを電子材料分野に利用しようとする場合には、アルカリ金属化合物を経済的に、かつ、効果的に除去する多面体オリゴシルセスキオキサンの精製法の開発が必要である。
The reason why it is difficult to remove alkali metal compounds from these polyhedral oligosilsesquioxanes (especially trisilanol group-containing structures) is not clear, but for example, these cage-like siloxane structures, especially silanol group-containing structures and alkali There may be some interaction between the metal ions.
Therefore, when various polyhedral oligosilsesquioxanes are to be used in the field of electronic materials, the development of a purification method for polyhedral oligosilsesquioxanes that economically and effectively removes alkali metal compounds has been developed. is necessary.

J.D.Lichtenhan et.al.,Polymer Preprints,36,511(1995),ibid 36,513(1995)J.D.Lichtenhan et.al., Polymer Preprints, 36,511 (1995), ibid 36,513 (1995) K.Olsson,Arkiv Kemi、13,p.p.367−378(1958)K. Olsson, Arkiv Kemi, 13, p. p. 367-378 (1958) Brown & Vogt, J.Amer. Chem. Soc.,(1965), 4313Brown & Vogt, J.A. Amer. Chem. Soc. , (1965), 4313 Feher et. al., Organometallics,1991,2526Feher et. al. , Organometallics, 1991, 526 国際公開第02/059208号パンフレットWO02 / 059208 pamphlet 国際公開第01/010871号パンフレットInternational Publication No. 01/010871 Pamphlet

本発明の目的の一つは、塩基性アルカリ金属化合物を用いて多面体オリゴシルセスキオキサンを製造するにあたり、簡単な操作で効果的にアルカリ金属化合物を分離除去し、高収率で高純度な多面体オリゴシルセスキオキサンを得る、経済的に有利な製造方法を提供することである。
本発明の他の目的は、電子材料等の高機能性材料分野での用途に不都合な、アルカリ金属化合物を不純物として含有する粗多面体オリゴシルセスキオキサンから、効率的にアルカリ金属化合物を除去して、高品質の多面体オリゴシルセスキオキサンを製造する精製方法を提供することである。
One of the objects of the present invention is to separate and remove an alkali metal compound effectively by a simple operation in producing a polyhedral oligosilsesquioxane using a basic alkali metal compound, and to achieve high yield and high purity. To provide an economically advantageous production method for obtaining polyhedral oligosilsesquioxanes.
Another object of the present invention is to efficiently remove an alkali metal compound from a rough polyhedral oligosilsesquioxane containing an alkali metal compound as an impurity, which is inconvenient for use in the field of highly functional materials such as electronic materials. It is another object of the present invention to provide a purification method for producing a high-quality polyhedral oligosilsesquioxane.

本発明は、また、この精製工程を含む多面体オリゴシルセスキオキサンの新規な製造方法を提供することを目的とする。
更に詳しくは、本発明は、トリシラノール構造を有する籠状シルセスキオキサンの部分開裂構造体からアルカリ金属化合物を分離除去する精製方法、およびこの精製工程を含む高純度のトリシラノール構造を有する籠状シルセスキオキサンの部分開裂構造体の製造方法を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a novel method for producing a polyhedral oligosilsesquioxane including this purification step.
More specifically, the present invention relates to a purification method for separating and removing an alkali metal compound from a partially cleaved structure of caged silsesquioxane having a trisilanol structure, and a kit having a highly pure trisilanol structure including this purification step. An object of the present invention is to provide a method for producing a partially-cleavage structure of silsesquioxane.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、疎水性溶媒を用いる多面体オリゴシルセスキオキサンの効率的な精製法を見出し、本発明を完成した。
以下に、簡単にその経緯を説明する。
最初に、本発明者等は、少なくとも多面体オリゴシルセスキオキサンとアルカリ金属化合物の両方を含有する組成物を疎水性有機溶媒と接触させると、多面体オリゴシルセスキオキサンを溶解し、かつ、微粒子分散物を含む有機相が形成されることを見出した。なお、上記組成物中のアルカリ金属化合物含有量が多い場合には、上記有機相と同様組成の有機相と沈殿部が形成される。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found an efficient method for purifying polyhedral oligosilsesquioxane using a hydrophobic solvent, and have completed the present invention.
The process will be briefly described below.
First, when the present inventors contact a composition containing at least both a polyhedral oligosilsesquioxane and an alkali metal compound with a hydrophobic organic solvent, the polyhedral oligosilsesquioxane is dissolved and fine particles It has been found that an organic phase containing the dispersion is formed. In addition, when there is much alkali metal compound content in the said composition, the organic phase and precipitation part of a composition similar to the said organic phase are formed.

有機相中の微粒子分散物は極めて細かな微粒子からなるものであるため、有機相の外観は透明感があるが、本発明者等がその組成を調べたところ、その有機相中には数百ppm以上、あるいは数千ppm以上のアルカリ金属化合物が混入していることが判明した。
次に、本発明者等が、有機相からアルカリ金属化合物を除去する方法を鋭意検討した結果、驚くべきことに、有機相から疎水性メンブレンフイルターによるろ過等に代表される各種の分離方法により微粒子分散物を分離すると、極めて効果的にアルカリ金属化合物をほとんど含まない高品質の多面体オリゴシルセスキオキサンが得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
Since the fine particle dispersion in the organic phase is composed of extremely fine fine particles, the appearance of the organic phase is transparent, but when the present inventors investigated its composition, several hundreds of particles were found in the organic phase. It turned out that the alkali metal compound of ppm or more, or several thousand ppm or more was mixed.
Next, as a result of intensive studies on the method for removing the alkali metal compound from the organic phase, the present inventors have surprisingly found that the fine particles are separated from the organic phase by various separation methods typified by filtration with a hydrophobic membrane filter. When the dispersion was separated, it was found that a high-quality polyhedral oligosilsesquioxane containing almost no alkali metal compound can be obtained very effectively, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は以下のとおりである。
(1) アルカリ金属化合物を含有する一般式(1)または(2)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法であって、
(RSiO3/2 (1)
(RSiO3/2(RXaSiO) (2)
(一般式(1)および(2)において、Rは水素原子、炭素原子数1から12の置換または非置換の炭化水素基、およびケイ素原子数1から3のケイ素原子含有基から選ばれ、複数のRは同一でも異なっていてもよく、一般式(2)において、XaはOHおよび上記Rで定義された基の中から選ばれる基であり、複数のXaは同じであっても異なっていてもよく、(RXaSiO)中の複数のXaが互いに連結して連結構造を形成してもよく、nは6から14の整数、lは2から10の整数、kは2から4の整数であり、一般式(1)中の炭素原子数の総和はn〜n×12の範囲内であり、一般式(2)中の炭素原子数の総和は(l+k)〜(l+k)×12の範囲内である。)
(1)少なくとも多面体オリゴシルセスキオキサンとアルカリ金属化合物の両方を含有する組成物を、20℃における水の溶解度が1.0重量%以下である疎水性有機溶媒と接触させて、疎水性有機溶媒に多面体オリゴシルセスキオキサンを溶解させるとともに、微粒子分散物を含む有機相を取得する工程と、(2)前工程で得られた多面体オリゴシルセスキオキサンと微粒子分散物を含有する有機相から微粒子分散物を分離する工程とを含むことを特徴とする多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。
That is, the present invention is as follows.
(1) A method for purifying a polyhedral oligosilsesquioxane represented by the general formula (1) or (2) containing an alkali metal compound,
(RSiO 3/2 ) n (1)
(RSiO 3/2 ) l (RXaSiO) k (2)
(In the general formulas (1) and (2), R is selected from a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, and a silicon atom-containing group having 1 to 3 silicon atoms. R may be the same or different. In general formula (2), Xa is a group selected from OH and the group defined by R, and a plurality of Xa may be the same or different. A plurality of Xa in (RXaSiO) k may be connected to each other to form a connection structure, n is an integer from 6 to 14, l is an integer from 2 to 10, and k is an integer from 2 to 4. Yes, the total number of carbon atoms in general formula (1) is in the range of n to n × 12, and the total number of carbon atoms in general formula (2) is in the range of (l + k) to (l + k) × 12. Within.)
(1) A composition containing both at least a polyhedral oligosilsesquioxane and an alkali metal compound is brought into contact with a hydrophobic organic solvent having a water solubility at 20 ° C. of 1.0% by weight or less to form a hydrophobic organic A step of dissolving polyhedral oligosilsesquioxane in a solvent and obtaining an organic phase containing a fine particle dispersion; and (2) an organic phase containing the polyhedral oligosilsesquioxane obtained in the previous step and the fine particle dispersion. And a step of separating the fine particle dispersion from the polyhedral oligosilsesquioxane.

(2) 微粒子分散物を分離する工程(2)が、ろ過処理工程であることを特徴とする(1)に記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。
(3) ろ過処理工程が、疎水性フィルターによるろ過処理工程であることを特徴とする(2)に記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。
(4) 疎水性フィルターは、平均孔径0.005μm以上、100μm以下の疎水性メンブレンフィルターであることを特徴とする(3)に記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。
(5) 工程(1)で使用する疎水性有機溶媒は、20℃における水の溶解度が0.5重量%以下の有機溶媒であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれか1つに記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法
(2) The method for purifying a polyhedral oligosilsesquioxane according to (1), wherein the step (2) of separating the fine particle dispersion is a filtration treatment step.
(3) The method for purifying a polyhedral oligosilsesquioxane according to (2), wherein the filtration treatment step is a filtration treatment step using a hydrophobic filter.
(4) The method for purifying polyhedral oligosilsesquioxane according to (3), wherein the hydrophobic filter is a hydrophobic membrane filter having an average pore size of 0.005 μm or more and 100 μm or less.
(5) Any one of (1) to (4), wherein the hydrophobic organic solvent used in the step (1) is an organic solvent having a water solubility at 20 ° C. of 0.5% by weight or less. For purification of polyhedral oligosilsesquioxane according to claim 1

(6) 多面体オリゴシルセスキオキサンが、一般式(3)で表されるシラノール化合物であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれか1つに記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。
(RSiO3/2(R(OH)SiO) (3)
(一般式(3)において、Rは水素原子、および炭素原子数1から12の置換または非置換の炭化水素基から選ばれ、複数のRは同一でも異なっていてもよく、lは2から10の整数、kは2から4の整数であり、一般式(3)中の炭素原子数の総和は(l+k)〜(l+k)×12の範囲内である。)
(6) The polyhedral oligosilsesquioxane according to any one of (1) to (5), wherein the polyhedral oligosilsesquioxane is a silanol compound represented by the general formula (3) Purification method.
(R 1 SiO 3/2 ) l (R 1 (OH) SiO) k (3)
(In the general formula (3), R 1 is selected from a hydrogen atom and a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a plurality of R 1 may be the same or different, and l is 2 The integer of from 10 to 10 and k is the integer of from 2 to 4, and the total number of carbon atoms in the general formula (3) is in the range of (l + k) to (l + k) × 12.)

(7) 一般式(3)で表されるシラノール化合物が、一般式(4)または(5)で表される構造であることを特徴とする(6)に記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。
(RSiO3/2(R(OH)SiO) (4)
(7) The polyhedral oligosilsesquioxane according to (6), wherein the silanol compound represented by the general formula (3) has a structure represented by the general formula (4) or (5) Purification method.
(R 1 SiO 3/2 ) 4 (R 1 (OH) SiO) 3 (4)

Figure 2005187381
(一般式(4)および(5)中のRは、一般式(3)中のRと同じであり、一般式
(5)において、同一のケイ素原子に結合しているR基とOH基はそれぞれお互いの位置を交換したものでもよい。)
Figure 2005187381
(R 1 in general formulas (4) and (5) is the same as R 1 in general formula (3). In general formula (5), R 1 group bonded to the same silicon atom is OH groups may be exchanged for each other.)

(8) RおよびRが、炭素原子数2〜10の炭化水素基から選ばれる基であることを特徴とする(1)〜(7)のいずれか1つに記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。
(9) 炭化水素基が、炭素原子数3〜10の分岐構造炭化水素基であることを特徴とする(8)に記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。
(10) 分岐構造炭化水素基が、イソブチル基であることを特徴とする(9)に記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。
(11) 工程(1)に使用される組成物は、多面体オリゴシルセスキオキサンを80重量%以上含有することを特徴とする(1)〜(10)のいずれか1つに記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。
(8) The polyhedral oligosilsesquioxy according to any one of (1) to (7), wherein R and R 1 are groups selected from hydrocarbon groups having 2 to 10 carbon atoms. Sun purification method.
(9) The method for purifying a polyhedral oligosilsesquioxane according to (8), wherein the hydrocarbon group is a branched hydrocarbon group having 3 to 10 carbon atoms.
(10) The method for purifying a polyhedral oligosilsesquioxane according to (9), wherein the branched hydrocarbon group is an isobutyl group.
(11) The polyhedral oligo described in any one of (1) to (10), wherein the composition used in step (1) contains 80% by weight or more of polyhedral oligosilsesquioxane. A method for purifying silsesquioxane.

(12) 工程(1)が、少なくとも多面体オリゴシルセスキオキサンとアルカリ金属化合物の両方を含有する水性分散液組成物を疎水性有機溶媒に接触させて、疎水性有機溶媒に多面体オリゴシルセスキオキサンを抽出させた後に、有機相と水相に相分離させて有機相を取得する工程であることを特徴とする(1)〜(10)のいずれか1つに記載の多面体オリゴシルセスキオキサン精製方法。
(13) (1)〜(12)のいずれか1つに記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法において、工程(2)で得られた多面体オリゴシルセスキオキサンを含有する溶液に、更に多面体オリゴシルセスキオキサンの貧溶媒を添加することによって、多面体オリゴシルセスキオキサンを析出させる工程が付加されていることを特徴とする多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。
(12) In the step (1), the aqueous dispersion composition containing at least both the polyhedral oligosilsesquioxane and the alkali metal compound is brought into contact with a hydrophobic organic solvent, and the polyhedral oligosilsesquioxy is brought into contact with the hydrophobic organic solvent. The polyhedral oligosilsesquioxide according to any one of (1) to (10), which is a step of obtaining the organic phase by extracting the sun and then separating the organic phase and the aqueous phase. Sun purification method.
(13) In the purification method of the polyhedral oligosilsesquioxane according to any one of (1) to (12), the solution containing the polyhedral oligosilsesquioxane obtained in step (2) is further added. A method for purifying polyhedral oligosilsesquioxane, wherein a step of precipitating polyhedral oligosilsesquioxane is added by adding a poor solvent for polyhedral oligosilsesquioxane.

(14) A)一般式(6)で表される化合物およびその縮合体から選ばれる少なくとも一種類のケイ素化合物を原料として、塩基性アルカリ金属化合物との反応により、一般式(1)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンを製造する工程と、B)前記(1)〜(5)および(8)〜(13)のいずれか1つに記載の一般式(1)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンの精製工程とが組み合わされていることを特徴とする高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法。
RSiXb (6)
(RSiO3/2 (1)
(一般式(6)において、Rは一般式(1)における定義と同じであり、XbはOH基、ハロゲン原子および−OQ基(Qは炭素数1から10の炭化水素基)から選ばれる基であり、複数のXbは同じであっても異なっていてもよく、一般式(1)において、Rは水素原子、炭素原子数1から12の置換または非置換の炭化水素基、およびケイ素原子数1から3のケイ素原子含有基から選ばれ、複数のRは同一でも異なっていてもよく、nは6から14の整数であり、一般式(1)中の炭素原子数の総和はn〜n×12の範囲内である。)
(14) A) It is represented by the general formula (1) by reaction with a basic alkali metal compound using at least one silicon compound selected from the compound represented by the general formula (6) and the condensate thereof as a raw material. A step of producing a polyhedral oligosilsesquioxane, and B) a polyhedral oligo represented by the general formula (1) according to any one of (1) to (5) and (8) to (13) A method for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane, which is combined with a purification step of silsesquioxane.
RSiXb 3 (6)
(RSiO 3/2 ) n (1)
(In General Formula (6), R is the same as defined in General Formula (1), and Xb is a group selected from an OH group, a halogen atom, and an —OQ group (Q is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms). A plurality of Xb may be the same or different, and in general formula (1), R represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, and the number of silicon atoms; Selected from 1 to 3 silicon atom-containing groups, a plurality of Rs may be the same or different, n is an integer from 6 to 14, and the total number of carbon atoms in general formula (1) is n to n Within the range of x12.)

(15) A’)一般式(6)で表される化合物およびその縮合体から選ばれる少なくとも一種類のケイ素化合物を原料として、塩基性アルカリ金属化合物との反応により、一般式(2)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンを製造する工程と(ただし、一般式(2)中のXaの少なくとも1個がOH基である多面体オリゴシルセスキオキサンを製造する場合には、当該反応にさらに酸処理操作を加えて一般式(2)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンを製造する工程と)、B’)前記(1)〜(13)のいずれか1つに記載の一般式(2)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンの精製工程とが組み合わされていることを特徴とする高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法。
RSiXb (6)
(RSiO3/2(RXaSiO) (2)
(一般式(6)において、Rは一般式(2)における定義と同じであり、XbはOH基、ハロゲン原子および−OQ基(Qは炭素数1から10の炭化水素基)から選ばれる基であり、複数のXbは同じであっても異なっていてもよく、一般式(2)において、Rは水素原子、炭素原子数1から12の置換または非置換の炭化水素基、およびケイ素原子数1から3のケイ素原子含有基から選ばれ、複数のRは同一でも異なっていてもよく、一般式(2)のXaはOHおよび上記Rで定義された基の中から選ばれる基であり、複数のXaは同じであっても異なっていてもよく、(RXaSiO)中の複数のXaは、互いに連結して連結構造を形成してもよく、lは2から10の整数、kは2から4の整数であり、一般式(2)中の炭素原子数の総和は(l+k)〜(l+k)×12の範囲内である。)
(15) A ′) represented by the general formula (2) by reaction with a basic alkali metal compound using at least one silicon compound selected from the compound represented by the general formula (6) and the condensate thereof as a raw material. A process for producing a polyhedral oligosilsesquioxane to be produced (provided that, when producing a polyhedral oligosilsesquioxane in which at least one of Xa in the general formula (2) is an OH group, A step of producing a polyhedral oligosilsesquioxane represented by the general formula (2) by applying an acid treatment operation), and B ′) the general formula (1) to the general formula (1) described in any one of the above (1) to (13) ( A method for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane, which is combined with a purification step of the polyhedral oligosilsesquioxane represented by 2).
RSiXb 3 (6)
(RSiO 3/2 ) l (RXaSiO) k (2)
(In General Formula (6), R is the same as defined in General Formula (2), and Xb is a group selected from an OH group, a halogen atom, and an —OQ group (Q is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms). A plurality of Xb may be the same or different, and in general formula (2), R is a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, and the number of silicon atoms; Selected from 1 to 3 silicon atom-containing groups, a plurality of R may be the same or different, and Xa in the general formula (2) is a group selected from OH and the group defined by R; A plurality of Xa may be the same or different, and a plurality of Xa in (RXaSiO) k may be connected to each other to form a connection structure, l is an integer of 2 to 10, and k is 2 To an integer from 4 to the total number of carbon atoms in general formula (2) (L + k) ~ (l + k) is in the range of × 12.)

(16) 一般式(6)で表される化合物が、一般式(7)で表される化合物であり、製造および精製される多面体オリゴシルセスキオキサンが、一般式(8)で表されるシラノール化合物であることを特徴とする(15)に記載の高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法。
SiXc (7)
(RSiO3/2(R(OH)SiO) (8)
(一般式(7)および(8)におけるRは、炭素数2〜10の炭化水素基であり、一般式(8)における複数のRは同一でも異なっていてもよく、一般式(7)におけるXcは、炭素数1〜4のアルコキシル基または塩素原子であり、Xcはこれらの基から選ばれる複数の基から構成されていてもよく、lは2から10の整数、kは2から4の整数である。)
(16) The compound represented by the general formula (6) is the compound represented by the general formula (7), and the polyhedral oligosilsesquioxane to be produced and purified is represented by the general formula (8). The method for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane according to (15), which is a silanol compound.
R 2 SiXc 3 (7)
(R 2 SiO 3/2 ) l (R 2 (OH) SiO) k (8)
(R 2 in the general formulas (7) and (8) is a hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms, and a plurality of R 2 in the general formula (8) may be the same or different. Xc in C) is an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms or a chlorine atom, Xc may be composed of a plurality of groups selected from these groups, l is an integer of 2 to 10, and k is from 2 It is an integer of 4.)

(17) 一般式(8)で表される化合物が、一般式(9)または一般式(10)で表される構造であることを特徴とする(16)に記載の高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法。
(RSiO3/2(R(OH)SiO) (9)
(17) The high purity polyhedral oligosilsesqui described in (16), wherein the compound represented by the general formula (8) has a structure represented by the general formula (9) or the general formula (10) Oxane production method.
(R 3 SiO 3/2 ) 4 (R 3 (OH) SiO) 3 (9)

Figure 2005187381
(一般式(9)および(10)中のRは、一般式(8)中のRと同じであり、一般式(10)において、同一のケイ素原子に結合しているR基とOH基はそれぞれお互いの位置を交換したものでもよい。)
Figure 2005187381
(R 3 in general formulas (9) and (10) is the same as R 2 in general formula (8). In general formula (10), R 3 group bonded to the same silicon atom and OH groups may be exchanged for each other.)

(18) Rがイソブチル基であることを特徴とする(17)に記載の高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法。
(19) 多面体オリゴシルセスキオキサンを製造する工程A’)が、A’−1)原料であるケイ素化合物とアルカリ金属水酸化物を水存在下で、30〜300℃の範囲で反応させる工程、およびA’−2)前工程で生成した反応混合物を酸で処理する工程を含むことを特徴とする(15)〜(18)のいずれか1つに記載の高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法。
(20) 工程A’−1)の反応温度が70〜200℃であることを特徴とする(19)に記載の高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法。
(18) The method for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane according to (17), wherein R 3 is an isobutyl group.
(19) Step A ′) for producing a polyhedral oligosilsesquioxane is a step of reacting A′-1) raw material silicon compound and alkali metal hydroxide in the range of 30 to 300 ° C. in the presence of water. And A′-2) a high purity polyhedral oligosilsesquioxane according to any one of (15) to (18), which comprises a step of treating the reaction mixture produced in the previous step with an acid. Manufacturing method.
(20) The method for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane according to (19), wherein the reaction temperature in step A′-1) is 70 to 200 ° C.

(21) 工程A’−1)で使用されるアルカリ金属水酸化物が水酸化リチウムであることを特徴とする(19)または(20)に記載の高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法。
(22) 工程A’)あるいは工程A’−2)で使用される酸が、水溶液中の25℃でのpKa(酸解離定数の逆数の対数値)が−2.0〜+5.5の範囲内の酸であることを特徴とする(15)〜(21)のいずれか1つに記載の高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法。
(23) 酸が酢酸であることを特徴とする(22)に記載の高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法
(21) The method for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane according to (19) or (20), wherein the alkali metal hydroxide used in step A′-1) is lithium hydroxide. .
(22) The acid used in Step A ′) or Step A′-2) is a pKa (logarithm of the reciprocal of acid dissociation constant) in an aqueous solution at 25 ° C. in the range of −2.0 to +5.5. (15)-(21) The manufacturing method of the high purity polyhedral oligosilsesquioxane as described in any one of (15)-(21) characterized by the above-mentioned.
(23) The method for producing a high purity polyhedral oligosilsesquioxane according to (22), wherein the acid is acetic acid

本発明により、塩基性アルカリ金属化合物を用いて多面体オリゴシルセスキオキサンを製造するにあたり、簡単な操作で効果的にアルカリ金属化合物を分離除去し、高収率で高純度な多面体オリゴシルセスキオキサンを得る実用的な製造方法が可能になった。
また、本発明の方法により、電子材料等の高機能性材料分野における用途に不都合な、アルカリ金属化合物を不純物として含有する粗多面体オリゴシルセスキオキサンから、効率的にアルカリ金属化合物を除去して、電子材料等の高機能性材料分野での用途に適した高品質の多面体オリゴシルセスキオキサンを製造する精製方法が可能になった。
さらに詳しくは、本発明の方法により、この製造工程あるいはこの精製工程を利用した高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの実用的な製造法が可能になった。
According to the present invention, when a polyhedral oligosilsesquioxane is produced using a basic alkali metal compound, the alkali metal compound is effectively separated and removed by a simple operation, and the polyhedral oligosilsesquioxane having high yield and high purity is obtained. A practical manufacturing method for obtaining sun has become possible.
In addition, the method of the present invention efficiently removes an alkali metal compound from a rough polyhedral oligosilsesquioxane containing an alkali metal compound as an impurity, which is inconvenient for use in the field of highly functional materials such as electronic materials. A purification method for producing a high-quality polyhedral oligosilsesquioxane suitable for use in the field of high-functional materials such as electronic materials has become possible.
More specifically, the method of the present invention has enabled a practical production method of high-purity polyhedral oligosilsesquioxane using this production process or this purification process.

以下に本発明の実施の形態を説明する。
先ず、本発明に使用される物質について説明する。
a−1)多面体オリゴシルセスキオキサン
本発明における多面体オリゴシルセスキオキサンとは、シルセスキオキサンの多面体オリゴマー化合物あるいはその部分開裂構造体である。シルセスキオキサンとは、ポリシルセスキオキサン、Tレジンとも呼ばれるもので、通常のシリカがSiO単位で表されるのに対し、[R’SiO3/2]で表される単位からなる化合物である。
シルセスキオキサンは、通常はR’SiX(R’=水素原子、有機基、シロキシ基、X=ハロゲン原子、アルコキシ基)型化合物の加水分解―重縮合で合成されるポリシロキサンであり、分子配列の形状として、代表的には無定形構造、ラダー状構造、籠状(完全縮合ケージ状)構造あるいはその部分開裂構造体(籠状構造からケイ素原子が数原子欠けた構造や、籠状構造の一部ケイ素−酸素結合が切断された構造)等が知られている。
Embodiments of the present invention will be described below.
First, the substance used in the present invention will be described.
a-1) Polyhedral oligosilsesquioxane The polyhedral oligosilsesquioxane in the present invention is a polyhedral oligomeric compound of silsesquioxane or a partial cleavage structure thereof. Silsesquioxane is also called polysilsesquioxane or T-resin, and consists of units represented by [R′SiO 3/2 ], whereas ordinary silica is represented by SiO 2 units. A compound.
Silsesquioxane is a polysiloxane usually synthesized by hydrolysis-polycondensation of R′SiX 3 (R ′ = hydrogen atom, organic group, siloxy group, X = halogen atom, alkoxy group) type compound, The shape of the molecular arrangement is typically an amorphous structure, a ladder structure, a cage structure (fully condensed cage structure) or a partially cleaved structure (a structure in which several atoms are missing from the cage structure, or a cage shape A structure in which a silicon-oxygen bond is partially broken) is known.

本実施形態における多面体オリゴシルセスキオキサンの分子配列の形態としては、以下に示す一般式(1)で表される籠状シルセスキオキサンおよび一般式(2)で表される籠状シルセスキオキサンの部分開裂構造体である。
(RSiO3/2 (1)
(RSiO3/2(RXaSiO) (2)
(一般式(1)および(2)において、Rは水素原子、炭素原子数1から12の置換または非置換の炭化水素基、およびケイ素原子数1から3のケイ素原子含有基から選ばれ、複数のRは同一でも異なっていてもよく、一般式(2)において、XaはOHおよび上記Rで定義された基の中から選ばれる基であり、複数のXaは同じであっても異なっていてもよく、(RXaSiO)中の複数のXaが互いに連結して連結構造を形成してもよく、nは6から14の整数、lは2から10の整数、kは2から4の整数であり、一般式(1)中の炭素原子数の総和は、n〜n×12の範囲内であり、一般式(2)中の炭素原子数の総和は(l+k)〜(l+k)×12の範囲内である。)
The molecular arrangement of the polyhedral oligosilsesquioxane in the present embodiment includes a cage silsesquioxane represented by the following general formula (1) and a cage silsesquioxane represented by the general formula (2). It is a partial cleavage structure of oxane.
(RSiO 3/2 ) n (1)
(RSiO 3/2 ) l (RXaSiO) k (2)
(In the general formulas (1) and (2), R is selected from a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, and a silicon atom-containing group having 1 to 3 silicon atoms. R may be the same or different. In general formula (2), Xa is a group selected from OH and the group defined by R, and a plurality of Xa may be the same or different. A plurality of Xa in (RXaSiO) k may be connected to each other to form a connection structure, n is an integer from 6 to 14, l is an integer from 2 to 10, and k is an integer from 2 to 4. Yes, the total number of carbon atoms in the general formula (1) is in the range of n to n × 12, and the total number of carbon atoms in the general formula (2) is (l + k) to (l + k) × 12. Within range.)

一般式(1)および(2)において、Rは水素原子、炭素原子数1から12の置換または非置換の炭化水素基、およびケイ素原子数1から3のケイ素原子含有基から選ばれるが、合成の容易さや取り扱いの容易さ、および疎水性有機溶媒への溶解性の点で、置換または非置換の炭化水素基が好ましく、非置換の炭化水素基がより好ましい。なお、一般式(1)および(2)における複数のRは同一でも異なっていてもよい。
一般式(1)および(2)のRが置換または非置換の炭化水素基である場合には、R中の炭素原子数の範囲は1〜12であり、好ましくは2〜10であり、より好ましくは3〜10であり、さらに好ましくは4〜8である。
In the general formulas (1) and (2), R is selected from a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, and a silicon atom-containing group having 1 to 3 silicon atoms. In view of ease of handling, ease of handling, and solubility in a hydrophobic organic solvent, a substituted or unsubstituted hydrocarbon group is preferred, and an unsubstituted hydrocarbon group is more preferred. In the general formulas (1) and (2), a plurality of R may be the same or different.
When R in the general formulas (1) and (2) is a substituted or unsubstituted hydrocarbon group, the range of the number of carbon atoms in R is 1 to 12, preferably 2 to 10, more Preferably it is 3-10, More preferably, it is 4-8.

一般式(1)および(2)に含まれる炭素原子数の総和は、一般式(1)においてはn〜n×12の範囲内であり、好ましくはn×2〜n×10、より好ましくはn×3〜n×10、さらに好ましくはn×4〜n×8、最も好ましくはn×4である。一般式(2)においては(l+k)〜(l+k)×12の範囲内であり、好ましくは(l+k)×2〜(l+k)×10、より好ましくはn(l+k)3〜(l+k)×10、さらに好ましくは(l+k)×4〜(l+k)×8、最も好ましくは(l+k)×4である。   The total number of carbon atoms contained in the general formulas (1) and (2) is in the range of n to n × 12 in the general formula (1), preferably n × 2 to n × 10, more preferably n × 3 to n × 10, more preferably n × 4 to n × 8, and most preferably n × 4. In the general formula (2), it is within the range of (l + k) to (l + k) × 12, preferably (l + k) × 2 to (l + k) × 10, more preferably n (l + k) 3 to (l + k) × 10. More preferably, it is (l + k) × 4 to (l + k) × 8, and most preferably (l + k) × 4.

一般式(1)および(2)のRとしての炭化水素基の具体例としては、直鎖飽和炭化水素基(例えば、メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、n−ウンデシル、n−ドデシル)、直鎖不飽和炭化水素基(例えば、ビニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、ウンデセニル、ドデセニル等)、分枝飽和炭化水素基(例えば、i−プロピル、i−ブチル、t−ブチル、sec−ブチル、i−ペンチル、ネオペンチル、i−ヘキシル、i−ヘプチル、i−オクチル、t−オクチル、i−ノニル、i−デシル、i−ウンデシル、i−ドデシル等)、分枝不飽和炭化水素基(例えば、2−メチルプロペニル等)、飽和環状炭化水素基(例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル等)、不飽和環状炭化水素基(例えば、シクロヘキセニル、シクロヘキセニルエチル等)、芳香族核含有炭化水素基(例えば、ベンジル、フェネチル、2−メチルベンジル、3−メチルベンジル、4−メチルベンジル等のアラルキル基、PhCH=CH−基やCH2=CHC6-基のような芳香族アルケニル基、フェニル基、トリル基あるいはキシリル基のようなアリール基等)等が挙げられる。 Specific examples of the hydrocarbon group as R in the general formulas (1) and (2) include linear saturated hydrocarbon groups (for example, methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, n-pentyl, n-hexyl). , N-heptyl, n-octyl, n-nonyl, n-decyl, n-undecyl, n-dodecyl), a straight chain unsaturated hydrocarbon group (eg, vinyl, propenyl, butenyl, pentenyl, hexenyl, heptenyl, octenyl, Nonenyl, decenyl, undecenyl, dodecenyl, etc.), branched saturated hydrocarbon groups (eg, i-propyl, i-butyl, t-butyl, sec-butyl, i-pentyl, neopentyl, i-hexyl, i-heptyl, i -Octyl, t-octyl, i-nonyl, i-decyl, i-undecyl, i-dodecyl, etc.), a branched unsaturated hydrocarbon group (for example, 2-methyl) Propenyl, etc.), saturated cyclic hydrocarbon groups (eg, cyclopentyl, cyclohexyl, etc.), unsaturated cyclic hydrocarbon groups (eg, cyclohexenyl, cyclohexenylethyl, etc.), aromatic nucleus-containing hydrocarbon groups (eg, benzyl, phenethyl, Aralkyl groups such as 2-methylbenzyl, 3-methylbenzyl and 4-methylbenzyl, aromatic alkenyl groups such as PhCH═CH— group and CH 2 ═CHC 6 H 4 — group, phenyl group, tolyl group or xylyl group Aryl group and the like.

これらの炭化水素基の中でも、多面体シルセスキオキサンの合成の容易さからは、各種の非直鎖構造の嵩高い(バルキーな)構造炭化水素基が好ましく、その例としては、分岐飽和炭化水素基、分岐不飽和炭化水素基、環状構造含有飽和炭化水素基、環状構造含有不飽和炭化水素基等の分岐構造炭化水素基、芳香環含有炭化水素基等が挙げられる。その中でも、分岐飽和炭化水素基や環状飽和炭化水素基等の飽和分岐構造炭化水素基および芳香族炭化水素基が好ましく、分岐飽和炭化水素基が最も好ましい。
本発明に使用される非直鎖構造の嵩高い(バルキーな)構造の炭化水素基の好ましい例としては、炭素原子数3〜10個の範囲の各種のバルキー炭化水素基が挙げられ、その具体例としては、i−プロピル基、i−ブチル基、i−オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基、フェニル基等が挙げられ、より好ましい具体例としてはi−ブチル基、i−オクチル基、シクロペンチル基、およびシクロヘキシル基が挙げられ、最も好ましい例としてはi−ブチル基が挙げられる。
Among these hydrocarbon groups, bulky (bulky) structure hydrocarbon groups of various non-linear structures are preferable from the viewpoint of ease of synthesis of polyhedral silsesquioxane, and examples thereof include branched saturated hydrocarbons. A branched structure hydrocarbon group such as a group, a branched unsaturated hydrocarbon group, a cyclic structure-containing saturated hydrocarbon group, a cyclic structure-containing unsaturated hydrocarbon group, and an aromatic ring-containing hydrocarbon group. Of these, saturated branched hydrocarbon groups such as branched saturated hydrocarbon groups and cyclic saturated hydrocarbon groups, and aromatic hydrocarbon groups are preferred, and branched saturated hydrocarbon groups are most preferred.
Preferred examples of the non-linear bulky (bulky) structure hydrocarbon group used in the present invention include various bulky hydrocarbon groups having 3 to 10 carbon atoms. Examples include i-propyl group, i-butyl group, i-octyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclohexenyl group, phenyl group and the like, and more preferred specific examples are i-butyl group, i-octyl. Group, cyclopentyl group, and cyclohexyl group, and the most preferred example is i-butyl group.

本発明における置換炭化水素基の例としては、上記炭化水素基の水素原子または主鎖骨格の一部がエーテル結合、水酸基、チオール基、チオエーテル基、カルボニル基、カルボキシル基、チオール基、チオエーテル結合、スルホン基、アルデヒド基、エポキシ基、アミノ基、置換アミノ基、アミド基(結合)、イミド基(結合)、イミノ基、ウレア基(結合)、ウレタン基(結合)、イソシアネート基、シアノ基等の極性基(極性結合)、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子等の置換基で部分置換されたものが挙げられる。   Examples of the substituted hydrocarbon group in the present invention include an ether bond, a hydroxyl group, a thiol group, a thioether group, a carbonyl group, a carboxyl group, a thiol group, a thioether bond, and a hydrogen atom of the hydrocarbon group or a part of the main chain skeleton. Sulfone group, aldehyde group, epoxy group, amino group, substituted amino group, amide group (bond), imide group (bond), imino group, urea group (bond), urethane group (bond), isocyanate group, cyano group, etc. Examples thereof include those partially substituted with a substituent such as a polar group (polar bond), a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom.

一般式(1)および(2)が前記極性基(極性結合基)含有基を含む場合には、その極性基(極性結合基)含有基の数の総和は、好ましくは3以内であり、より好ましくは2以内であり、さらに好ましくは1である。
一般式(1)および(2)におけるRとして採用される、ケイ素原子数1から3のケイ素原子含有基としては、広範な構造のものが採用されるが、例えば、一般式(11)、あるいは一般式(12)の構造の基が挙げられる。
When the general formulas (1) and (2) include the polar group (polar bonding group) -containing group, the total number of the polar group (polar bonding group) -containing groups is preferably within 3; Preferably it is within 2, more preferably 1.
As the silicon atom-containing group having 1 to 3 silicon atoms, which is adopted as R in the general formulas (1) and (2), those having a wide range of structures are adopted. For example, the general formula (11) or Examples include a group having the structure of the general formula (12).

Figure 2005187381
Figure 2005187381

一般式(11)中のn’は1、2または3である。一般式(11)中のR、RおよびRは、水素原子、塩素原子、または炭素数1から12の炭化水素基、好ましく、炭素数1から6の炭化水素基である。一般式(11)中の炭素原子数の総和は10以下が好ましく、5以下がより好ましく、3がさらに好ましい。R、RおよびRの例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、シクロヘキシル基等の脂肪族炭化水素基、ビニル基、プロペニル基等の不飽和炭化水素結合含有基、フェニル基、ベンジル基やフェネチル基のような芳香族炭化水素基等が挙げられるが、特に好ましくはメチル基である。なお、一般式(11)において、同一のケイ素原子に2個以上の水素原子が同一に連結することはない。
一般式(11)で表されるケイ素原子含有基の具体例としては、トリメチルシロキシ基(Me3SiO-)、ジメチルシロキシ基(HMeSiO-)ジメチルフェニルシロキシ基(MePhSiO−)、フェネチルジメチルシロキシ基、ジメチル−n−ヘキシルシロキシ基、ジメチルシクロヘキシルシロキシ基、ビニルジメチルシロキシ基等が挙げられる。
N ′ in the general formula (11) is 1, 2 or 3. R a , R b and R c in the general formula (11) are a hydrogen atom, a chlorine atom, or a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, preferably a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. The total number of carbon atoms in the general formula (11) is preferably 10 or less, more preferably 5 or less, and even more preferably 3. Examples of R a , R b and R c include aliphatic hydrocarbon groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group and cyclohexyl group, unsaturated hydrocarbon bond-containing groups such as vinyl group and propenyl group, An aromatic hydrocarbon group such as a phenyl group, a benzyl group or a phenethyl group is exemplified, and a methyl group is particularly preferable. In general formula (11), two or more hydrogen atoms are not linked to the same silicon atom.
Specific examples of the silicon atom-containing group represented by the general formula (11) include a trimethylsiloxy group (Me 3 SiO-), a dimethylsiloxy group (HMe 2 SiO-), a dimethylphenylsiloxy group (Me 2 PhSiO-), and phenethyl. Examples include dimethylsiloxy group, dimethyl-n-hexylsiloxy group, dimethylcyclohexylsiloxy group, vinyldimethylsiloxy group and the like.

Figure 2005187381
Figure 2005187381

一般式(12)において、n’’は0、1または2である。Raは炭素数1から9の二価の炭化水素基である。Ra基の具体例としては、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-等が挙げられる。R、R、R、RおよびRは一般式(11)中のR、RおよびRと同じ基から選ばれる。一般式(12)における炭素原子数の総和は12以下が好ましく、より好ましくは8以下であり、さらに好ましくは5である。
本発明における多面体オリゴシルセスキオキサンのうち、一般式(1)で表される籠状シルセスキオキサンついてさらに詳しく説明する。
(RSiO3/2 (1)
In the general formula (12), n ″ is 0, 1 or 2. Ra is a divalent hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms. Specific examples of the Ra group include —CH 2 CH 2 —, —CH 2 CH 2 CH 2 — and the like. R a , R b , R c , R d and R e are selected from the same groups as R a , R b and R c in the general formula (11). The total number of carbon atoms in the general formula (12) is preferably 12 or less, more preferably 8 or less, and even more preferably 5.
Of the polyhedral oligosilsesquioxane in the present invention, the cage silsesquioxane represented by the general formula (1) will be described in more detail.
(RSiO 3/2 ) n (1)

一般式(1)で表される籠状シルセスキオキサンの例としては、(RSiO3/2あるいは下記一般式(13)の化学式で表されるタイプ、(RSiO3/210、下記一般式(14)の化学式で表されるタイプ、(RSiO3/212あるいは下記一般式(15)で表されるタイプ等が挙げられる。
本発明の一般式(1)(RSiO3/2で表される籠状シルセスキオキサンにおけるnの値としては、6から14の整数であり、好ましくは6,8,10,12であり、より好ましくは8,10であり、更に好ましくは8である。
Examples of the cage silsesquioxane represented by the general formula (1) include (RSiO 3/2 ) 8 or a type represented by a chemical formula of the following general formula (13), (RSiO 3/2 ) 10 , Examples thereof include a type represented by the chemical formula of the following general formula (14), (RSiO 3/2 ) 12 or a type represented by the following general formula (15).
The value of n in the caged silsesquioxane represented by the general formula (1) (RSiO 3/2 ) n of the present invention is an integer of 6 to 14, preferably 6, 8, 10, 12. Yes, more preferably 8, 10, even more preferably 8.

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次に、本発明で用いられる一般式(2)で表される籠状シルセスキオキサンの部分開裂構造体について更に詳しく説明する。
(RSiO3/2(RXaSiO) (2)
一般式(2)において、XaはOHおよび上記Rで定義された基の中から選ばれる基であり、複数のXaは同じであっても異なっていてもよい。(RXaSiO)中の複数のXaが互いに連結してケイ素原子を含んでもよく、連結構造を形成してもよい。lは2から10の整数、好ましくは4から8の整数、さらに好ましくは4である。kは2から4の整数であり、好ましくは3である。
Next, the cage-shaped silsesquioxane partial cleavage structure represented by the general formula (2) used in the present invention will be described in more detail.
(RSiO 3/2 ) l (RXaSiO) k (2)
In the general formula (2), Xa is a group selected from OH and the group defined by R, and a plurality of Xa may be the same or different. (RXaSiO) A plurality of Xa's in k may be linked to each other to contain a silicon atom, or may form a linked structure. l is an integer of 2 to 10, preferably an integer of 4 to 8, and more preferably 4. k is an integer of 2 to 4, preferably 3.

本発明で用いられる一般式(2)で表される籠状シルセスキオキサンの部分開裂構造体のうち、好ましくは一般式(3)で表されるシラノール化合物である。
(RSiO3/2(R(OH)SiO) (3)
一般式(3)において、Rは水素原子、炭素原子数1から12の置換、および非置換の炭化水素基から選ばれ、複数のRは同一でも異なっていてもよい。
一般式(3)のRにおける炭素原子数1から12の置換または非置換の炭化水素基は、一般式(2)のRにおける炭素原子数1から12の置換または非置換の炭化水素基と同じであり、好ましい種類も同じである。lは2から10の整数、kは2から4の整数である。一般式(3)中の炭素原子数の総和およびその好ましい範囲は、一般式(2)と同じである。
Of the partially cleaved silsesquioxane structure represented by the general formula (2) used in the present invention, a silanol compound represented by the general formula (3) is preferable.
(R 1 SiO 3/2 ) l (R 1 (OH) SiO) k (3)
In the general formula (3), R 1 is selected from a hydrogen atom, a substituted group having 1 to 12 carbon atoms, and an unsubstituted hydrocarbon group, and a plurality of R 1 may be the same or different.
The substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms in R 1 of the general formula (3) is a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms in R of the general formula (2). The same and preferred types are also the same. l is an integer from 2 to 10, and k is an integer from 2 to 4. The total number of carbon atoms in general formula (3) and its preferred range are the same as in general formula (2).

一般式(3)で表されるシラノール化合物の例としては、一般式(4)あるいは一般式(5)で表されるタイプ、または一般式(16)あるいは一般式(17)で表されるタイプ等が挙げられる。
(RSiO3/2(R(OH)SiO) (4)
(RSiO3/2(R(OH)SiO)(16)
Examples of the silanol compound represented by the general formula (3) include a type represented by the general formula (4) or the general formula (5), or a type represented by the general formula (16) or the general formula (17). Etc.
(R 1 SiO 3/2 ) 4 (R 1 (OH) SiO) 3 (4)
(R 1 SiO 3/2 ) 6 (R 1 (OH) SiO) 3 (16)

Figure 2005187381
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Figure 2005187381
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一般式(5)および一般式(17)において、同一のケイ素原子に結合しているR基とOH基はそれぞれお互いの位置を交換したものでもよい。一般式(3)で表されるシラノール化合物のなかでも、特に一般式(4)あるいは(5)で表されるトリシラノール化合物が好ましい。一般式(4)、(5)、(16)および(17)におけるRは一般式(3)におけるRと同じであり、その好ましい範囲と種類も同じである。 In the general formula (5) and the general formula (17), the R 1 group and the OH group bonded to the same silicon atom may be exchanged with each other. Among the silanol compounds represented by the general formula (3), a trisilanol compound represented by the general formula (4) or (5) is particularly preferable. Formula (4), (5), (16) and (17) R 1 in is the same as R 1 in the general formula (3), the preferred range and type is also the same.

a−2)アルカリ金属化合物
本発明におけるアルカリ金属化合物とは、アルカリ金属原子を有する化合物の総称である。アルカリ金属原子は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウムから選ばれる金属原子であり、なかでもリチウム、ナトリウムおよびカリウムが好ましく、リチウムがより好ましい。
本発明に使用されるアルカリ金属化合物の例としては、アルカリ金属塩(有機酸塩、および無機酸塩)、塩基性アルカリ金属化合物(アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ金属アルコキシド等)等が挙げられるが、好ましくはアルカリ金属塩であり、より好ましくはアルカリ金属の酢酸塩、リン酸塩、塩酸塩、硫酸塩および硝酸塩であり、さらに好ましいのは酢酸塩および燐酸塩である。
多面体オリゴシルセスキオキサン中に、一種類のアルカリ金属化合物が含有されていてもよいし、複数の化合物が含まれていてもよい。
a-2) Alkali Metal Compound The alkali metal compound in the present invention is a general term for compounds having an alkali metal atom. The alkali metal atom is a metal atom selected from lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium, and among them, lithium, sodium and potassium are preferable, and lithium is more preferable.
Examples of alkali metal compounds used in the present invention include alkali metal salts (organic acid salts and inorganic acid salts), basic alkali metal compounds (alkali metal hydroxides, alkali metal carbonates, alkali metal hydrogen carbonates). , Alkali metal alkoxides, etc.), preferably alkali metal salts, more preferably alkali metal acetates, phosphates, hydrochlorides, sulfates and nitrates, and more preferably acetates and Phosphate.
In the polyhedral oligosilsesquioxane, one kind of alkali metal compound may be contained, or a plurality of compounds may be contained.

本発明に使用されるアルカリ金属塩を形成する有機酸塩の例としては、有機カルボン酸塩、有機スルホン酸塩、有機ホスホン酸塩等の広範な種類の有機酸塩が挙げられる。有機カルボン酸塩の例としては、ギ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩等の飽和カルボン酸塩や、クロトン酸、アクリル酸塩等の不飽和カルボン酸塩、安息香酸塩等の芳香族カルボン酸塩、蓚酸塩、トリクロロ酢酸塩やトリフルオロ酢酸塩等のハロゲン原子含有カルボン酸塩が挙げられる。これらの有機酸塩中の炭素原子数としては、好ましくは10以内、より好ましくは6以内、さらに好ましくは3以内、最も好ましくは2である。   Examples of the organic acid salt forming the alkali metal salt used in the present invention include a wide variety of organic acid salts such as organic carboxylate, organic sulfonate, and organic phosphonate. Examples of organic carboxylates include saturated carboxylates such as formate, acetate and propionate, unsaturated carboxylates such as crotonic acid and acrylate, and aromatic carboxylates such as benzoate And halogen atom-containing carboxylates such as oxalate, trichloroacetate and trifluoroacetate. The number of carbon atoms in these organic acid salts is preferably 10 or less, more preferably 6 or less, still more preferably 3 or less, and most preferably 2.

本発明に使用されるアルカリ金属塩を形成する無機酸塩としては、広範な種類の無機酸塩が使用可能であるが、無機酸塩の例としては、炭酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、硫酸水素塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、燐酸塩、亜燐酸塩、次亜燐酸塩、硝酸塩、ホウ酸塩、シアン酸塩、チオシアン酸塩、ケイ酸塩、沃素酸塩、ハロゲン化水素酸塩(例えば、フッ酸化水素酸塩、塩酸塩、臭化水素酸塩、沃化水素酸塩)等が挙げられる。
本発明におけるアルカリ金属化合物は、多面体オリゴシルセスキオキサンの合成に使用した塩基性アルカリ金属化合物、それが合成反応中あるいはその後に変性したもの、あるいは多面体オリゴシルセスキオキサンの合成工程での酸処理によりアルカリ金属塩に変性したものでもよい。
A wide variety of inorganic acid salts can be used as the inorganic acid salt forming the alkali metal salt used in the present invention. Examples of inorganic acid salts include carbonates, hydrogen carbonates, sulfates, Hydrogen sulfate, sulfite, thiosulfate, phosphate, phosphite, hypophosphite, nitrate, borate, cyanate, thiocyanate, silicate, iodate, hydrohalide (For example, hydrofluoric acid salt, hydrochloride, hydrobromide, hydroiodide) and the like.
The alkali metal compound in the present invention is a basic alkali metal compound used for the synthesis of polyhedral oligosilsesquioxane, a compound obtained by modification during or after the synthesis reaction, or an acid in the synthesis process of polyhedral oligosilsesquioxane. It may be modified to an alkali metal salt by treatment.

a−3)疎水性有機溶媒
本発明の精製に用いられる疎水性有機溶媒としては、20℃における水の溶解度が1.0重量%以下、好ましくは0.5重量%以下、より好ましくは0.3重量%以下、最も好ましくは0.1重量%以下の有機溶媒が使用される。疎水性有機溶媒に対する水の溶解度が少ない有機溶媒ほど、アルカリ金属化合物を除去する精製操作が容易となるので好ましい。
本発明で使用される疎水性有機溶媒としては、精製を目的とする多面体オリゴシルセスキオキサンを20℃において1重量%以上、好ましくは5重量%以上、さらに好ましくは10重量%以上、最も好ましくは20重量%以上溶解する有機溶媒が使用される。
a-3) Hydrophobic Organic Solvent The hydrophobic organic solvent used for the purification of the present invention has a water solubility at 20 ° C. of 1.0% by weight or less, preferably 0.5% by weight or less, more preferably 0.8%. An organic solvent of 3% by weight or less, most preferably 0.1% by weight or less is used. An organic solvent having a low water solubility in a hydrophobic organic solvent is preferable because a purification operation for removing the alkali metal compound is facilitated.
As the hydrophobic organic solvent used in the present invention, polyhedral oligosilsesquioxane for purification purposes is 1% by weight or more, preferably 5% by weight or more, more preferably 10% by weight or more, most preferably at 20 ° C. An organic solvent that dissolves 20% by weight or more is used.

本発明に使用される疎水性有機溶媒の具体例としては、ヘキサン、2−メチルペンタン、2,2−ジメチルブタン、ヘプタン、n−オクタン、イソオクタン、ノナン、2,2,5−トリチルヘキサン、デカン等の脂肪族炭化水素系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ビフェニル、スチレン等の芳香族炭化水素系溶媒、塩化メチル、クロロホルム、四塩化炭素、塩化エチル、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、1,1,1,2−テトラクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、ペンタクロロエタン、1,1−ジクロロエチレン、塩化アリル、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、ジブチルエーテル、ジヘキシルエーテル等の疎水性エーテル系溶媒等が挙げられる。   Specific examples of the hydrophobic organic solvent used in the present invention include hexane, 2-methylpentane, 2,2-dimethylbutane, heptane, n-octane, isooctane, nonane, 2,2,5-tritylhexane, decane. Aliphatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, diethylbenzene, biphenyl, styrene, etc., methyl chloride, chloroform, carbon tetrachloride, ethyl chloride, 1,1-dichloroethane, 1 , 2-dichloroethane, 1,1,1-trichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, 1,1,1,2-tetrachloroethane, 1,1,2,2-tetrachloroethane, pentachloroethane, 1,1- Halogenated hydrocarbon solvents such as dichloroethylene, allyl chloride and chlorobenzene, dibutyl ether Le, hydrophobic ether solvents such as dihexyl ether.

これらの各種の疎水性有機溶媒の中でも、脂肪族炭化水素系溶媒および芳香族炭化水素系溶媒が、操作性と精製効果の点でより好ましい。これらの疎水性有機溶媒は2種類以上の複数の溶媒を混合したものでもよい。
以下に、本発明の多面体シルセスキオキサンの精製工程について説明する。
本発明の精製工程に関する主な実施形態は、
「(1)少なくとも多面体オリゴシルセスキオキサンとアルカリ金属化合物の両方を含有する組成物を、20℃における水の溶解度が1.0重量%以下である疎水性有機溶媒と接触させて疎水性有機溶媒に多面体オリゴシルセスキオキサンを溶解させるとともに、微粒子分散物を含む有機相を取得する工程と、(2)前工程で得られた多面体オリゴシルセスキオキサンと微粒子分散物を含有する有機相から微粒子分散物を分離する工程とを含むことを特徴とする多面体シルセスキオキサンの精製方法」、
「前記の微粒子分散物を分離する工程(2)がろ過処理工程であることを特徴とする多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法」、
および「アルカリ金属化合物を含有する一般式(1)または(2)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法であって、(1’)少なくとも多面体オリゴシルセスキオキサンとアルカリ金属化合物の両方を含有する組成物を、20℃における水の溶解度が1.0重量%以下である疎水性有機溶媒と接触させて疎水性有機溶媒に多面体オリゴシルセスキオキサンを溶解する工程と、(2’)前工程で得られた有機相をろ過処理する工程とを含むことを特徴とする多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法」、
である。
Among these various hydrophobic organic solvents, aliphatic hydrocarbon solvents and aromatic hydrocarbon solvents are more preferable in terms of operability and purification effects. These hydrophobic organic solvents may be a mixture of two or more types of solvents.
Below, the refinement | purification process of the polyhedral silsesquioxane of this invention is demonstrated.
The main embodiments relating to the purification process of the present invention are:
“(1) A composition containing at least a polyhedral oligosilsesquioxane and an alkali metal compound is brought into contact with a hydrophobic organic solvent having a water solubility at 20 ° C. of 1.0% by weight or less to form a hydrophobic organic A step of dissolving polyhedral oligosilsesquioxane in a solvent and obtaining an organic phase containing a fine particle dispersion; and (2) an organic phase containing the polyhedral oligosilsesquioxane obtained in the previous step and the fine particle dispersion. Separating the fine particle dispersion from the polyhedral silsesquioxane, ”
“A method for purifying a polyhedral oligosilsesquioxane, wherein the step (2) of separating the fine particle dispersion is a filtration step”,
And “a method for purifying a polyhedral oligosilsesquioxane represented by the general formula (1) or (2) containing an alkali metal compound, wherein (1 ′) at least a polyhedral oligosilsesquioxane and an alkali metal compound Contacting the composition containing both with a hydrophobic organic solvent having a water solubility at 20 ° C. of 1.0% by weight or less to dissolve the polyhedral oligosilsesquioxane in the hydrophobic organic solvent; ') A process for purifying the polyhedral oligosilsesquioxane, characterized by comprising a step of filtering the organic phase obtained in the previous step ",
It is.

以下に上記精製方法の工程(1)、(1’)、(2)および(2’)について説明する。
b−1)多面体シルセスキオキサンの精製工程(1)および(1’)
本発明の工程(1)および(1’)に使用される「少なくとも多面体オリゴシルセスキオキサンとアルカリ金属化合物の両方を含有する組成物」は、多面体オリゴシルセスキオキサンとアルカリ金属化合物を含んだものであればよく、それ以外に、各種の化合物、物質、溶媒等を含んでいてもよい。
例えば、当該組成物は、アルカリ金属化合物以外の各種の有機化合物、無機化合物、有機・無機複合化合物や塩類を含んでいてもよいし、シルセスキオキサンポリマーやケイ素原子含有オリゴマー等の多面体オリゴシルセスキオキサン以外のケイ素化合物を含有してもよいし、ケイ素原子を含有しない各種のポリマーやオリゴマーを含んでもよいし、さらには水やそれ以外の溶媒を含んでいてもよい。したがって、本発明の工程(1)および(1’)に使用される「少なくとも多面体オリゴシルセスキオキサンとアルカリ金属化合物の両方を含有する組成物」は、固体状でも、液体状でも、分散液状でもよい。
The steps (1), (1 ′), (2) and (2 ′) of the purification method will be described below.
b-1) Steps for purification of polyhedral silsesquioxane (1) and (1 ′)
The “composition containing both at least the polyhedral oligosilsesquioxane and the alkali metal compound” used in the steps (1) and (1 ′) of the present invention includes the polyhedral oligosilsesquioxane and the alkali metal compound. Other than that, various compounds, substances, solvents and the like may be included.
For example, the composition may contain various organic compounds other than alkali metal compounds, inorganic compounds, organic / inorganic composite compounds and salts, and polyhedral oligosyl such as silsesquioxane polymers and silicon atom-containing oligomers. A silicon compound other than sesquioxane may be contained, various polymers and oligomers not containing a silicon atom may be contained, and further, water and other solvents may be contained. Therefore, the “composition containing both at least the polyhedral oligosilsesquioxane and the alkali metal compound” used in the steps (1) and (1 ′) of the present invention is solid, liquid, dispersed liquid But you can.

本発明の工程(1)および(1’)に使用される「少なくとも多面体オリゴシルセスキオキサンとアルカリ金属化合物の両方を含有する組成物」の好ましい形態の一つは、多面体オリゴシルセスキオキサンの含有量が80重量%以上の組成物である。この場合の工程(1)および(1’)に使用される組成物における多面体オリゴシルセスキオキサンの含有量は、当該工程の操作性および効率性の点から、好ましくは80重量%以上であり、より好ましくは90重量%以上、さらに好ましくは95重量%以上、最も好ましくは99重量%以上である。多面体オリゴシルセスキオキサンの含有量が低すぎると操作効率が低下する。   One of preferred forms of the “composition containing both at least a polyhedral oligosilsesquioxane and an alkali metal compound” used in the steps (1) and (1 ′) of the present invention is a polyhedral oligosilsesquioxane. Is a composition having a content of 80% by weight or more. In this case, the content of the polyhedral oligosilsesquioxane in the composition used in the steps (1) and (1 ′) is preferably 80% by weight or more from the viewpoint of the operability and efficiency of the step. More preferably, it is 90 weight% or more, More preferably, it is 95 weight% or more, Most preferably, it is 99 weight% or more. If the content of the polyhedral oligosilsesquioxane is too low, the operation efficiency decreases.

本発明の工程(1)および(1’)のもう一つの好ましい実施形態は、「工程(1)および(1’)が、少なくとも多面体オリゴシルセスキオキサンとアルカリ金属化合物の両方を含有する水性分散液組成物を疎水性有機溶媒に接触させて疎水性有機溶媒に多面体オリゴシルセスキオキサンを抽出させた後に相分離させて、疎水性有機溶媒に多面体オリゴシルセスキオキサンが溶解させるとともに、微粒子分散物を含む有機相を取得する工程であることを特徴とする多面体オリゴシルセスキオキサン精製方法」である。
上記の水性分散液組成物とは、水媒体あるいは少なくとも水を含む混合媒体中に、多面体オリゴシルセスキオキサンが分散し、アルカリ金属化合物が溶解および/または分散した組成物である。水性分散液組成物の具体例としては、多面体オリゴシルセスキオキサンを製造する工程で生じた「水含有媒体に多面体オリゴシルセスキオキサンが分散し、かつ、アルカリ金属化合物が溶解あるいは懸濁した組成物」が挙げられるが、これに限定されるものではない。
Another preferred embodiment of the steps (1) and (1 ′) of the present invention is “an aqueous solution in which steps (1) and (1 ′) contain at least both a polyhedral oligosilsesquioxane and an alkali metal compound. The dispersion composition is contacted with a hydrophobic organic solvent to extract polyhedral oligosilsesquioxane in the hydrophobic organic solvent and then phase-separated to dissolve the polyhedral oligosilsesquioxane in the hydrophobic organic solvent. A method for purifying a polyhedral oligosilsesquioxane, which is a step of obtaining an organic phase containing a fine particle dispersion.
The aqueous dispersion composition is a composition in which a polyhedral oligosilsesquioxane is dispersed and an alkali metal compound is dissolved and / or dispersed in an aqueous medium or a mixed medium containing at least water. As a specific example of the aqueous dispersion composition, “polyhedral oligosilsesquioxane was dispersed in a water-containing medium and an alkali metal compound was dissolved or suspended in a process for producing polyhedral oligosilsesquioxane”. Composition ", but is not limited thereto.

水性分散液組成物を疎水性有機溶媒に接触させることにより、疎水性有機溶媒に多面体オリゴシルセスキオキサンを抽出される。この操作の後、水相と疎水性有機溶媒相を相分離させて疎水性有機溶媒相を分離すると、疎水性有機溶媒に多面体オリゴシルセスキオキサンが溶解し、かつ、微量の微粒子分散物を含んだ有機相が得られる。
上記の水性分散液組成物における水の含有量は、水性分散液組成物を疎水性有機溶媒と接触させた場合に、水相と有機相の二相系を形成するのに十分な水があればよい。しかしながら、実用的な操作性を得る為には、水性分散液組成物中の水の含有量の下限は、好ましくは1重量%、より好ましくは10重量%、さらに好ましくは20重量%、最も好ましくは30重量%である。一方、水含有量の上限は、好ましくは99重量%、より好ましくは95重量%、さらに好ましくは90重量%、最も好ましくは85重量%である。水含有量が少なすぎると有機相と水相の二相系を形成しにくくなり、水含有量が多すぎると多面体シルセスキオキサンの生産効率が悪くなる。なお、水含有量が少なくて有機相と水相の二相系を形成しにくくなる場合でも、多面体オリゴシルセスキオキサンを溶解した均一溶液と微粒子分散物を含むそれ以外の不溶成分を分離することにより本発明の精製方法を遂行できる。
Polyhedral oligosilsesquioxane is extracted into the hydrophobic organic solvent by bringing the aqueous dispersion composition into contact with the hydrophobic organic solvent. After this operation, the aqueous phase and the hydrophobic organic solvent phase are phase-separated to separate the hydrophobic organic solvent phase, and the polyhedral oligosilsesquioxane is dissolved in the hydrophobic organic solvent, and a minute amount of the fine particle dispersion is formed. A contained organic phase is obtained.
The water content in the aqueous dispersion composition should be sufficient to form a two-phase system of an aqueous phase and an organic phase when the aqueous dispersion composition is contacted with a hydrophobic organic solvent. That's fine. However, in order to obtain practical operability, the lower limit of the water content in the aqueous dispersion composition is preferably 1% by weight, more preferably 10% by weight, still more preferably 20% by weight, most preferably. Is 30% by weight. On the other hand, the upper limit of the water content is preferably 99% by weight, more preferably 95% by weight, still more preferably 90% by weight, and most preferably 85% by weight. When the water content is too small, it becomes difficult to form a two-phase system of an organic phase and an aqueous phase, and when the water content is too large, the production efficiency of polyhedral silsesquioxane is deteriorated. Even when the water content is low and it becomes difficult to form a two-phase system of an organic phase and an aqueous phase, the insoluble component including the homogeneous solution in which the polyhedral oligosilsesquioxane is dissolved and the fine particle dispersion are separated. Thus, the purification method of the present invention can be performed.

b−2)多面体シルセスキオキサンの精製工程(2)および(2’)
本発明の精製工程(2)における微粒子分散物と多面体オリゴシルセスキオキサンとの分離する方法としては、各種の分離法が採用可能である。その分離法の具体例としては、ろ過法、遠心分離法、吸着法(例えば、極性物質に対する吸着剤による処理)、カラム分離法等が挙げられるが、これらに限定されるものではないし、複数の方法を組み合わせてもよい。これらの分離法の中では、操作の簡便性と分離の効率性からろ過処理法が好ましい。
本発明の精製工程(2)および(2’)に用いられるろ過処理法としては、フィルターによるろ過がより好ましい。ろ過法と吸着法の組み合わせのように、ろ過処理方法とそれ以外の処理方法を組み合わせて実施してもよい。
b-2) Steps for purifying polyhedral silsesquioxanes (2) and (2 ′)
As a method for separating the fine particle dispersion and the polyhedral oligosilsesquioxane in the purification step (2) of the present invention, various separation methods can be employed. Specific examples of the separation method include a filtration method, a centrifugal separation method, an adsorption method (for example, treatment with an adsorbent for polar substances), a column separation method, and the like, but are not limited thereto, You may combine methods. Among these separation methods, a filtration treatment method is preferred from the viewpoint of simplicity of operation and separation efficiency.
As the filtration treatment method used in the purification steps (2) and (2 ′) of the present invention, filtration with a filter is more preferable. You may implement combining a filtration processing method and other processing methods like the combination of the filtration method and an adsorption method.

ろ過に使用するフィルター材料としては、天然高分子、合成高分子、セラミックス、金属等の様々な材料が使用可能であり、その形態は、各種の多孔質膜状構造体(平膜状、プリーツ状膜や中空糸膜状等)、焼結体構造等の各種の多孔質構造体、布状や不織繊維状構造体あるいは微粒子状物質充填構造体が挙げられる。さらには、ろ過助剤を用いたフィルターによるろ過であってもよい。
多孔質フィルターの平均孔径は0.005μ以上、100μm以下が好ましいが、操作の簡便性から、より好ましくは0.01μm以上、10.0μm以下、さらに好ましくは0.01μm以上5.0μm以下、最も好ましくは0.01μm以上、3.0μm以下のものである。
フィルターの形状は、操作上の利便性からは、メンブレンフィルターが好ましい。メンブレンフィルターの形態は、平膜状、プリーツ状膜や中空糸膜状等の各種の形態をとりうる。これらのメンブレンフィルターの中でも操作性と精製効率の点からはメンブレンフィルターがより好ましい。
Various materials such as natural polymers, synthetic polymers, ceramics, and metals can be used as filter materials for filtration, and the forms thereof are various porous membrane structures (flat membranes, pleats). Membranes, hollow fiber membranes, etc.), various porous structures such as sintered body structures, cloth-like or non-woven fibrous structures, or particulate matter-filled structures. Furthermore, filtration by a filter using a filter aid may be used.
The average pore diameter of the porous filter is preferably 0.005 μm or more and 100 μm or less, but from the viewpoint of simplicity of operation, it is preferably 0.01 μm or more and 10.0 μm or less, more preferably 0.01 μm or more and 5.0 μm or less Preferably it is 0.01 micrometer or more and 3.0 micrometers or less.
As the shape of the filter, a membrane filter is preferable in terms of operational convenience. The form of the membrane filter can take various forms such as a flat membrane, a pleated membrane, and a hollow fiber membrane. Among these membrane filters, the membrane filter is more preferable in terms of operability and purification efficiency.

疎水性メンブレンフィルターの構成材料としては、25℃〜35℃における水との接触角が好ましくは40度以上、より好ましくは60度以上、さらに好ましくは70度、最も好ましくは85度以上の疎水性の材料が使用される。
疎水性メンブレンフィルターの具体例としては、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリスルホン等を材料としたメンブレンフィルターが挙げられる。その中でも、使用可能な溶剤の範囲の広さと精製効率の点から、PTFEからなる疎水性メンブレンフィルターが特に好ましく用いられる。
As a constituent material of the hydrophobic membrane filter, the contact angle with water at 25 ° C. to 35 ° C. is preferably 40 degrees or more, more preferably 60 degrees or more, further preferably 70 degrees, and most preferably 85 degrees or more. Materials are used.
Specific examples of the hydrophobic membrane filter include membrane filters made of polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polysulfone, or the like. Among them, a hydrophobic membrane filter made of PTFE is particularly preferably used from the viewpoint of the wide range of usable solvents and the purification efficiency.

これらの疎水性メンブレンフィルターは、各種の形態で使用され、例えば、平膜状、プリーツ状膜、中空糸膜状等の各種の形態が挙げられる。
本発明の方法に使用される疎水性メンブレンフィルターの平均孔径は0.005μ以上、100μm以下が好ましく、より好ましくは孔径0.01μm以上、10.0μm以下、さらに好ましくは0.01μm以上5.0μm以下、最も好ましくは0.01μm以上、3.0μm以下である。
本発明において、多面体オリゴシルセスキオキサンからのアルカリ金属化合物の除去は、例えば、陰イオンまたは陽イオンによるイオンクロマトグラフィー、ICP(誘電結合プラズマ発光分析)、IR等を用いることによって容易に確認できるが、測定限界能の良さから、ICPが好ましい。
These hydrophobic membrane filters are used in various forms, and examples thereof include various forms such as a flat membrane, a pleated membrane, and a hollow fiber membrane.
The average pore size of the hydrophobic membrane filter used in the method of the present invention is preferably 0.005 μm to 100 μm, more preferably 0.01 μm to 10.0 μm, and still more preferably 0.01 μm to 5.0 μm. Hereinafter, it is most preferably 0.01 μm or more and 3.0 μm or less.
In the present invention, the removal of the alkali metal compound from the polyhedral oligosilsesquioxane can be easily confirmed by using, for example, ion chromatography with an anion or cation, ICP (dielectric coupling plasma emission analysis), IR or the like. However, ICP is preferable because of its good measurement limitability.

工程(2)あるいは(2’)で得られた多面体オリゴシルセスキオキサンを含有する溶液から各種の方法で溶媒を除去すると、多面体シルセスキオキサンが得られるが、本発明の好ましい実施形態の一つは、「工程(2)あるいは(2’)で得られた多面体オリゴシルセスキオキサンを含有する溶液に、更に多面体オリゴシルセスキオキサンの貧溶媒を添加することによって、多面体オリゴシルセスキオキサンを析出させる工程を付加することを特徴とする多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法」が挙げられる。
この方法の活用例を以下に説明する。例えば、塩基性アルカリ金属化合物を用いた多面体オリゴシルセスキオキサンの製造法においては、目的の多面体オリゴシルセスキオキサン以外にオリゴマー状のシルセスキオキサン化合物が生成する場合がある。そのような場合でも、貧溶媒添加処理を施すと、多面体オリゴシルセスキオキサンのみが選択的に析出し、オリゴマー状のシルセスキオキサン化合物は溶液中に残存するので、この操作により簡単に多面体オリゴシルセスキオキサンとオリゴマー状のシルセスキオキサン化合物が分離できる。
When the solvent is removed by various methods from the solution containing the polyhedral oligosilsesquioxane obtained in the step (2) or (2 ′), polyhedral silsesquioxane is obtained, which is a preferred embodiment of the present invention. One is that a polyhedral oligosilsesquioxane is further added to the solution containing the polyhedral oligosilsesquioxane obtained in step (2) or (2 ′) by adding a poor solvent of the polyhedral oligosilsesquioxane. A purification method of polyhedral oligosilsesquioxane, which is characterized by adding a step of precipitating oxane ”.
An application example of this method will be described below. For example, in a method for producing a polyhedral oligosilsesquioxane using a basic alkali metal compound, an oligomeric silsesquioxane compound may be produced in addition to the target polyhedral oligosilsesquioxane. Even in such a case, when the poor solvent addition treatment is performed, only the polyhedral oligosilsesquioxane is selectively precipitated, and the oligomeric silsesquioxane compound remains in the solution. Oligosilsesquioxane and oligomeric silsesquioxane compounds can be separated.

このようにして分離されたオリゴマー状のシルセスキオキサン化合物は、再び塩基性アルカリ金属化合物との反応に使用するケイ素化合物原料として使用することができる。
この操作に使用される貧溶媒は、上記工程に使用される疎水性有機溶媒に混和しうる溶媒であり、かつ、多面体オリゴシルセスキオキサンの溶解度が低い溶媒であればよい。具体的には、貧溶媒としては、20℃における多面体オリゴシルセスキオキサンの溶解度が好ましくは10重量%未満、より好ましくは5重量%未満、さらに好ましくは1重量%未満であるものが使用される。
貧溶媒の具体例としては、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒が挙げられるが、それに限定されるものではない。
The oligomeric silsesquioxane compound thus separated can be used again as a silicon compound raw material used for the reaction with the basic alkali metal compound.
The poor solvent used in this operation may be a solvent that is miscible with the hydrophobic organic solvent used in the above step and has a low solubility of the polyhedral oligosilsesquioxane. Specifically, as the poor solvent, those having a polyhedral oligosilsesquioxane solubility at 20 ° C. of preferably less than 10% by weight, more preferably less than 5% by weight, and even more preferably less than 1% by weight are used. The
Specific examples of the poor solvent include nitrile solvents such as acetonitrile and propionitrile, but are not limited thereto.

以下に、上記の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製法と多面体オリゴシルセスキオキサンの製造法を組み合わせた高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法について説明する。
本発明の好ましい実施形態の一つは、「A)一般式(6)で表される化合物およびその縮合体から選ばれる少なくとも一種類のケイ素化合物を原料として、塩基性アルカリ金属化合物との反応により、下記一般式(1)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンを製造する工程と、B)請求項1〜4および7〜14のいずれか1項に記載の一般式(1)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンの精製工程とが組み合わされていることを特徴とする高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法」である。
Below, the manufacturing method of the high purity polyhedral oligosilsesquioxane which combined the purification method of said polyhedral oligosilsesquioxane and the manufacturing method of polyhedral oligosilsesquioxane is demonstrated.
One of the preferred embodiments of the present invention is a reaction of a basic alkali metal compound with at least one silicon compound selected from “A) a compound represented by the general formula (6) and a condensate thereof as a raw material. A process for producing a polyhedral oligosilsesquioxane represented by the following general formula (1), and B) represented by the general formula (1) according to any one of claims 1 to 4 and 7 to 14. And a method for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane, which is combined with a purification step of polyhedral oligosilsesquioxane.

RSiXb (6)
(RSiO3/2 (1)
本発明のもう一つの好ましい実施形態は、「A’)一般式(6)で表される化合物およびその縮合体から選ばれる少なくとも一種類のケイ素化合物を原料として、塩基性アルカリ金属化合物との反応により、下記一般式(2)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンを製造する工程と(ただし、下記一般式(2)中のXaの少なくとも1個がOH基である多面体オリゴシルセスキオキサンを製造する場合には、当該反応にさらに酸処理操作を加えて下記一般式(2)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンを製造する工程と)、B’)請求項1〜14のいずれか1項に記載の一般式(2)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンの精製工程とが組み合わされていることを特徴とする高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法」である。
RSiXb 3 (6)
(RSiO 3/2 ) n (1)
Another preferred embodiment of the present invention is a reaction with a basic alkali metal compound using, as a raw material, at least one silicon compound selected from “A ′) a compound represented by general formula (6) and a condensate thereof” A process for producing a polyhedral oligosilsesquioxane represented by the following general formula (2) (wherein at least one Xa in the following general formula (2) is an OH group) In the case of producing a polyhedral oligosilsesquioxane represented by the following general formula (2) by further applying an acid treatment operation to the reaction, and B ′) any one of claims 1 to 14 A method for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane, which is combined with a purification step of a polyhedral oligosilsesquioxane represented by the general formula (2) according to claim 1 It is.

RSiXb (6)
(RSiO3/2(RXaSiO) (2)
上記の二つの製造方法における、一般式(1)および(2)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンは、前記の精製方法における一般式(1)および(2)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンと同じである。
一般式(6)において、Rは一般式(1)および(2)における定義と同じである。Xbは好ましくはOH基、ハロゲン原子、および−OQ基(Qは炭素原子数1から10の炭化水素基)の中から選ばれる基であり、より好ましくはOH基、塩素原子および炭素原子数1〜4個のアルコキシ基であり、最も好ましくは炭素原子数1〜2個のアルコキシ基である。複数のXbは同じであっても異なっていてもよい。
RSiXb 3 (6)
(RSiO 3/2 ) l (RXaSiO) k (2)
In the above two production methods, the polyhedral oligosilsesquioxane represented by the general formulas (1) and (2) is the polyhedral oligosil represented by the general formulas (1) and (2) in the purification method. Same as sesquioxane.
In general formula (6), R has the same definition as in general formulas (1) and (2). Xb is preferably a group selected from an OH group, a halogen atom, and an —OQ group (Q is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms), and more preferably an OH group, a chlorine atom, and a carbon atom number of 1 ˜4 alkoxy groups, most preferably an alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms. The plurality of Xb may be the same or different.

一般式(6)で表される化合物の例としては、RSiClやRSiBrで表されるトリハロシラン、RSi(OMe)やRSi(OEt)で表されるトリアルコキシシラン等が挙げられる。
上記A)およびA’)の工程においては、一般式(6)で表される化合物およびその縮合体から選ばれる少なくとも一種類のケイ素化合物が原料として使用されるが、一般式(6)で表される化合物を使用した場合の方が原料の入手が容易であり、収率が良好な場合が多いのでより好ましい。
一般式(6)で表される化合物の縮合体は、複数個の一般式(6)で表される化合物がSi−O−Si結合を介して縮合したものであればよい。このSi−O−Si結合は、一般式(6)で表される化合物から、加水分解反応、脱水反応、脱アルコール反応、脱塩化水素反応等の反応によって形成される。
Examples of the compound represented by the general formula (6) include trihalosilane represented by RSiCl 3 and RSiBr 3 , trialkoxysilane represented by RSi (OMe) 3 and RSi (OEt) 3 , and the like.
In the steps A) and A ′), at least one kind of silicon compound selected from the compound represented by the general formula (6) and the condensate thereof is used as a raw material, but represented by the general formula (6). When the compound is used, it is more preferable because the raw material is easily obtained and the yield is often good.
The condensate of the compound represented by the general formula (6) may be any compound obtained by condensing a plurality of compounds represented by the general formula (6) via Si—O—Si bonds. This Si—O—Si bond is formed from the compound represented by the general formula (6) by a reaction such as a hydrolysis reaction, a dehydration reaction, a dealcoholization reaction, or a dehydrochlorination reaction.

一般式(6)で表される化合物の縮合体の例としては、不定形のポリシルセスキオキサン、ラダー状ポリシルセスキオキサン、籠状シルセスキオキサンあるいはその部分開裂構造体、一般式(6)で表される化合物が数分子から数十分子連結して形成されるシルセスキオキサンオリゴマー等のSi−O−Si結合で連結した各種の縮合体が挙げられる。ただし、一般式(6)で表される化合物およびその縮合体の中では、一般式(6)で表される化合物が一般に操作性と収率が良好であるのでより好ましい。
高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法の好ましい実施の形態は、「一般式(6)で表される化合物が下記一般式(7)で表される化合物であり、製造および精製される一般式(2)の多面体オリゴシルセスキオキサンが下記一般式(8)で表される化合物である製造方法」である。
Examples of the condensate of the compound represented by the general formula (6) include an amorphous polysilsesquioxane, a ladder-like polysilsesquioxane, a cage-like silsesquioxane or a partial cleavage structure thereof, a general formula Examples include various condensates linked by Si—O—Si bonds, such as silsesquioxane oligomers, which are formed by connecting the compound represented by (6) from several molecules to several tens of thousands of molecules. However, among the compounds represented by the general formula (6) and the condensates thereof, the compounds represented by the general formula (6) are more preferable because they generally have good operability and yield.
A preferred embodiment of a method for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane is “a compound represented by the general formula (6) is a compound represented by the following general formula (7), and is generally produced and purified. “The production method wherein the polyhedral oligosilsesquioxane of the formula (2) is a compound represented by the following general formula (8)”.

SiXc (7)
(RSiO3/2(R(OH)SiO) (8)
一般式(7)および(8)におけるRは、炭素原子数2〜10の炭化水素基であり、炭化水素基は、一般式(1)および(2)におけるRとしての炭素原子数2〜10の炭化水素基と同じであり、好ましい種類も同じである。一般式(8)における炭素原子数の総和は、好ましくは(l+k)×2〜(l+k)×10、より好ましくは(l+k)3〜(l+k)×10、さらに好ましくは(l+k)×4〜(l+k)×8、最も好ましくは(l+k)×4である。
R 2 SiXc 3 (7)
(R 2 SiO 3/2 ) l (R 2 (OH) SiO) k (8)
R 2 in the general formulas (7) and (8) is a hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms, and the hydrocarbon group has 2 to 2 carbon atoms as R in the general formulas (1) and (2). 10 hydrocarbon groups are the same, and the preferred types are also the same. The total number of carbon atoms in the general formula (8) is preferably (l + k) × 2 to (l + k) × 10, more preferably (l + k) 3 to (l + k) × 10, and further preferably (l + k) × 4 to (L + k) × 8, most preferably (l + k) × 4.

一般式(7)におけるXは、炭素原子数1〜4のアルコキシル基または塩素原子であり、Xはこれらの基から選ばれる複数の基から構成されていてもよい。炭素原子数1〜4のアルコキシル基の具体例としては、MeO−基、EtO−基、nPrO−基、iPrO−基,nBuO−基、iBuO−基、sBuO―基、tBuO−基が挙げられる。この中でも、入手性と操作性の点で、MeO−基とEtO−基が特に好ましい。lは2から10の整数、kは2から4の整数である。
高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法のより好ましい実施の形態は、「上記製造法における一般式(8)で表される化合物が一般式(9)あるいは(10)で表される構造であることを特徴とする高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法」である。
(RSiO3/2(R(OH)SiO) (9)
Xc in General formula (7) is a C1-C4 alkoxyl group or a chlorine atom, and Xc may be comprised from the some group chosen from these groups. Specific examples of the alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms include MeO- group, EtO- group, nPrO- group, iPrO- group, nBuO- group, iBuO- group, sBuO- group, and tBuO- group. Among these, MeO-group and EtO-group are particularly preferable in view of availability and operability. l is an integer from 2 to 10, and k is an integer from 2 to 4.
A more preferred embodiment of the method for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane is “a structure in which the compound represented by the general formula (8) in the above production method is represented by the general formula (9) or (10)”. A method for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane, which is characterized in that
(R 3 SiO 3/2 ) 4 (R 3 (OH) SiO) 3 (9)

Figure 2005187381
Figure 2005187381

一般式(9)および(10)中のRの構造およびその好ましい種類は、一般式(8)中のRと同じであるが、より好ましくはイソブチル基である。一般式(10)において、同一のケイ素原子に結合しているR基とOH基はそれぞれお互いの位置を交換したものでもよい。
以下に、上記の高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法における工程A)およびA’)についてさらに詳細に説明する。
上記の工程A)およびA’)の反応に使用される溶媒としては、好ましくは一般式(6)で表される化合物あるいはその縮合体を溶解する広範な種類の溶媒が使用される。溶媒の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、MIBK等のケトン系溶媒、エーテル系溶媒等の各種の極性溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類等の非極性溶媒が挙げられる。その中でも、好ましくはアセトン、メチルエチルケトン、MIBK等のケトン系溶媒が挙げられるが、これらの溶媒に限定されるものではない。また、上記1)の工程は、反応溶媒なしのバルク反応でも実施することができる。
The structure of R 3 in the general formulas (9) and (10) and the preferred type thereof are the same as those of R 2 in the general formula (8), but more preferably an isobutyl group. In the general formula (10), the R 3 group and the OH group bonded to the same silicon atom may be exchanged for each other.
Hereinafter, steps A) and A ′) in the method for producing the high-purity polyhedral oligosilsesquioxane will be described in more detail.
As the solvent used in the reaction of the above steps A) and A ′), a wide variety of solvents that dissolve the compound represented by the general formula (6) or its condensate are preferably used. Specific examples of the solvent include ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone and MIBK, various polar solvents such as ether solvents, and nonpolar solvents such as aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene. Of these, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, MIBK and the like are preferable, but are not limited to these solvents. The step 1) can also be carried out in a bulk reaction without a reaction solvent.

上記の工程A)およびA’)の反応に使用される塩基性アルカリ金属化合物は、塩基性を示し、一般式(6)で表される化合物およびその縮合体の縮合反応や再配列反応により一般式(1)または(2)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンを形成することができるものであればよい。その具体例としては、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ金属アルコキシド等が挙げられるが、操作性および反応性の点からアルカリ金属水酸化物が特に好ましい。
アルカリ金属原子としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウムが挙げられ、好ましくはリチウム、ナトリウムおよびカリウムであり、より好ましくはリチウムである。特に、一般式(8)、(9)あるいは(10)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンを製造する場合には水酸化リチウムが好ましい。
The basic alkali metal compound used for the reaction in the above steps A) and A ′) exhibits basicity, and is generally obtained by condensation reaction or rearrangement reaction of the compound represented by the general formula (6) and its condensate. What is necessary is just to be able to form the polyhedral oligosilsesquioxane represented by the formula (1) or (2). Specific examples thereof include alkali metal hydroxides, alkali metal carbonates, alkali metal hydrogen carbonates, alkali metal alkoxides and the like, and alkali metal hydroxides are particularly preferable from the viewpoint of operability and reactivity.
Examples of the alkali metal atom include lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium, preferably lithium, sodium and potassium, and more preferably lithium. In particular, when producing a polyhedral oligosilsesquioxane represented by the general formula (8), (9) or (10), lithium hydroxide is preferable.

上記の工程A)およびA’)の反応は、塩基性アルカリ金属化合物とケイ素化合物原料の組み合わせの反応速度に応じて、広範な温度で行うことができるが、好ましくは30℃から300℃、より好ましくは50℃から250℃、さらに好ましくは70℃から200℃、最も好ましくは80℃から180℃の範囲である。反応温度が低すぎると実用的な反応速度が得られず、反応温度が高すぎると副反応が顕著となるので、反応系に応じて適宜反応温度が選択される。
上記の工程A)およびA’)の反応は、減圧下でも、常圧下でも、あるいは加圧容器等を用いて加圧下で行ってもよい。反応原料、反応溶媒、あるいは反応系に添加された水等からなる反応混合物の沸点より反応温度を高く設定する場合は、加圧条件下で反応が実施される。
The reaction in the above steps A) and A ′) can be carried out at a wide range of temperatures depending on the reaction rate of the combination of the basic alkali metal compound and the silicon compound raw material, but preferably from 30 ° C. to 300 ° C. Preferably it is in the range of 50 ° C to 250 ° C, more preferably 70 ° C to 200 ° C, most preferably 80 ° C to 180 ° C. If the reaction temperature is too low, a practical reaction rate cannot be obtained, and if the reaction temperature is too high, side reactions become prominent. Therefore, the reaction temperature is appropriately selected according to the reaction system.
The reaction in the above steps A) and A ′) may be performed under reduced pressure, normal pressure, or under pressure using a pressure vessel or the like. When the reaction temperature is set higher than the boiling point of the reaction mixture consisting of the reaction raw material, reaction solvent, water added to the reaction system, etc., the reaction is carried out under pressurized conditions.

加圧反応は、反応容器の耐圧性能や操作性および反応成績を考慮すると内部圧力の上限としては、ゲージ圧として好ましくは5MPaであり、より好ましくは2MPa、さらに好ましくは0.5MPa、最も好ましくは0.2MPaである。一般的に、上記の圧力範囲内での高温・加圧条件下で反応を実施すると、高い反応速度と高い選択率が両立されるので好ましい。加圧反応の、圧力の下限はないが、実質的な高温・加圧反応の効果を実現するためには、ゲージ圧として、好ましくは0.01MPa、より好ましくは0.05MPaである。
上記の工程A’)において、シラノール基含有化合物を製造する場合には、ケイ素化合物原料と塩基性アルカリ金属化合物の反応の後に、酸処理操作が必要となる。例えば、一般式(7)で表される化合物と塩基性アルカリ金属化合物との反応を利用して、一般式(8)で表されるシラノール化合物を製造する場合には、一般式(7)で表される化合物と塩基性アルカリ金属化合物との反応の後に酸処理操作が加えられる。
In the pressure reaction, the upper limit of the internal pressure is preferably 5 MPa, more preferably 2 MPa, more preferably 0.5 MPa, most preferably 0, considering the pressure resistance performance, operability and reaction results of the reaction vessel. .2 MPa. In general, it is preferable to carry out the reaction under high temperature and pressure conditions within the above pressure range, since both a high reaction rate and a high selectivity can be achieved. Although there is no lower limit of the pressure of the pressure reaction, the gauge pressure is preferably 0.01 MPa, more preferably 0.05 MPa, in order to realize a substantially high temperature / pressure reaction effect.
In the above step A ′), when a silanol group-containing compound is produced, an acid treatment operation is required after the reaction between the silicon compound raw material and the basic alkali metal compound. For example, when the silanol compound represented by the general formula (8) is produced by utilizing the reaction between the compound represented by the general formula (7) and the basic alkali metal compound, the general formula (7) An acid treatment operation is added after the reaction between the compound represented and the basic alkali metal compound.

この酸処理操作により、その処理前の反応により形成されたシラノールアルコキシド構造(Si−O−アルカリ金属)がシラノール構造(Si−OH)に変換されて、一般式(8)で表されるシラノール化合物が形成される。なお、同時に反応系内に残存する塩基性アルカリ金属化合物はアルカリ金属塩に変換される。
工程A)およびA’)において、シラノール基を含まない多面体オリゴシルセスキオキサンを製造する場合には、酸処理操作は必ずしも必要でないが、その後の生成物単離操作を容易にするため等の目的で酸処理操作を行ってもよい。
上記の工程A’)における酸処理操作に使用される酸としては、広範な範囲の有機酸や無機酸が使用可能である。その例としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、安息香酸等の有機酸類、あるいは塩酸、燐酸、炭酸、硝酸、硫酸等の無機酸類が挙げられ、好ましくは酢酸、塩酸、硝酸、燐酸および硫酸であり、より好ましくは酢酸および燐酸である。酸強度があまり強すぎると、目的とする多面体シルセスキオキサンの収率が低下し、酸強度があまり弱すぎると、実質的な酸処理効果が得られないので、反応条件に応じて適度な酸強度の酸が選ばれる。したがって、水溶液中の25℃でのpKa(酸解離定数の逆数の対数値)としては、好ましくは−2.0〜+5.5、より好ましくは+1.5〜+5.0の範囲の酸が使用される。
By this acid treatment operation, the silanol alkoxide structure (Si-O-alkali metal) formed by the reaction before the treatment is converted to the silanol structure (Si-OH), and the silanol compound represented by the general formula (8) Is formed. At the same time, the basic alkali metal compound remaining in the reaction system is converted into an alkali metal salt.
In the steps A) and A ′), when a polyhedral oligosilsesquioxane containing no silanol group is produced, an acid treatment operation is not always necessary, but in order to facilitate the subsequent product isolation operation, etc. An acid treatment operation may be performed for the purpose.
A wide range of organic and inorganic acids can be used as the acid used in the acid treatment operation in step A ′). Examples thereof include organic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid and benzoic acid, and inorganic acids such as hydrochloric acid, phosphoric acid, carbonic acid, nitric acid and sulfuric acid, preferably acetic acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid and sulfuric acid. More preferred are acetic acid and phosphoric acid. If the acid strength is too strong, the yield of the desired polyhedral silsesquioxane decreases, and if the acid strength is too weak, a substantial acid treatment effect cannot be obtained. An acid strength acid is selected. Accordingly, the pKa at 25 ° C. in the aqueous solution (logarithm of the reciprocal of the acid dissociation constant) is preferably an acid in the range of −2.0 to +5.5, more preferably +1.5 to +5.0. Is done.

本発明の上記工程A’)を実施する好ましい形態としては、「工程A’)が、A’−1)原料であるケイ素化合物とアルカリ金属水酸化物を水存在下で、30〜300℃の範囲で反応させる工程、および、A’−2)前工程で生成した反応混合物を酸で処理する工程を含むことを特徴とする高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法」が挙げられる。
工程A’−1)の反応温度は、好ましくは30〜300℃の範囲であり、より好ましくは70〜200℃の範囲であり、最も好ましくは80〜180℃の範囲である。工程A’−1)で使用されるアルカリ金属水酸化物としては、すべてのアルカリ金属水酸化物が使用可能であるが、水酸化リチウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムが好ましく、より好ましくは水酸化リチウムである。
As a preferable mode for carrying out the above-described step A ′) of the present invention, “step A ′) includes a silicon compound and an alkali metal hydroxide as A′-1) raw materials in the presence of water at 30 to 300 ° C. And a method for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane characterized by comprising a step of reacting in a range and a step of treating the reaction mixture produced in the preceding step with an acid with an acid ”.
The reaction temperature in step A′-1) is preferably in the range of 30 to 300 ° C., more preferably in the range of 70 to 200 ° C., and most preferably in the range of 80 to 180 ° C. As the alkali metal hydroxide used in step A′-1), all alkali metal hydroxides can be used, but lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide are preferable, and water is more preferable. Lithium oxide.

工程A’−2)に使用される酸としては、上記の工程A’)に使用される酸と同じ酸が使用可能であるが、好ましくは水溶液中の25℃でのpKa(酸解離定数の逆数の対数値)が−2.0〜+5.5の範囲の酸が使用され、より好ましくは+1.5〜+5.0の範囲の酸が使用される、さらに好ましくは酢酸が使用される。
以上のように、本発明の方法により、アルカリ金属化合物含有量が極めて低い多面体オリゴシルセスキオキサンを効率的に製造することができる。本発明の方法は、多面体オリゴシルセスキオキサン、その中でも特に一般式(2)に含まれるトリシラノール基含有籠状シロキサン化合物の高純度品の製造に適している。
As the acid used in Step A′-2), the same acid as that used in Step A ′) can be used, but preferably pKa (acid dissociation constant) at 25 ° C. in an aqueous solution. An acid having a logarithm of the reciprocal number in the range of -2.0 to +5.5 is used, more preferably an acid in the range of +1.5 to +5.0 is used, and more preferably acetic acid is used.
As described above, the polyhedral oligosilsesquioxane having an extremely low alkali metal compound content can be efficiently produced by the method of the present invention. The method of the present invention is suitable for the production of a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane, particularly a trisilanol group-containing cage-like siloxane compound contained in the general formula (2).

本発明の方法により、容易にアルカリ金属原子含有量が50ppm以下、10ppm以下、5ppm以下、1ppm以下、0.5ppm以下、さらには0.3ppm以下の高純度多面体オリゴシルセスキオキサンが得られる。
高純度多面体オリゴシルセスキオキサンやトリシラノール基含有籠状シロキサン化合物は、そのままでも電子材料用ポリマー等の機能樹脂の改質剤として有用である。また各種の誘導体に変換して耐熱性や電気特性に優れた電子材料の原料として使用することができる。
一般に、電子材料分野では、材料中のアルカリ金属イオン不純物が装置に深刻な問題を引き起こす場合があるので、その材料中のアルカリ金属イオンあるいはアルカリ金属化合物の含有量を極めて低くする必要がある。しかしながら、本発明者等がこのような要求に応えるアルカリ金属イオンあるいはアルカリ金属化合物の含有量が低い、多面体オリゴシルセスキオキサンあるいはトリシラノール基含有籠型シロキサンの製造法を検討したところ、公知の製造方法では高純度品の製造が困難であった。
By the method of the present invention, high-purity polyhedral oligosilsesquioxane having an alkali metal atom content of 50 ppm or less, 10 ppm or less, 5 ppm or less, 1 ppm or less, 0.5 ppm or less, or 0.3 ppm or less can be easily obtained.
High purity polyhedral oligosilsesquioxane and trisilanol group-containing cage-like siloxane compounds are useful as modifiers for functional resins such as polymers for electronic materials. In addition, it can be converted into various derivatives and used as a raw material for electronic materials having excellent heat resistance and electrical characteristics.
In general, in the field of electronic materials, alkali metal ion impurities in a material may cause a serious problem in the apparatus. Therefore, it is necessary to extremely reduce the content of alkali metal ions or alkali metal compounds in the material. However, the present inventors have studied a method for producing polyhedral oligosilsesquioxane or trisilanol group-containing cage-type siloxane having a low content of alkali metal ions or alkali metal compounds that meet such requirements. It was difficult to produce a high purity product by the production method.

しかしながら、本発明の方法によって、初めてアルカリ金属化合物の含有量が低い高純度多面体オリゴシルセスキオキサンあるいはトリシラノール基含有籠型シロキサンの効率的製造法が可能になった。
このように、本発明の方法は、各種樹脂改質剤や電子材料原料として有用な高純度の多面体オリゴシルセスキオキサンあるいはトリシラノール基含有籠型シロキサンを効率的に生産する方法を提供するものであり、工業的に極めて重要である。
However, the method of the present invention has enabled the first efficient production method of high purity polyhedral oligosilsesquioxane or trisilanol group-containing cage-type siloxane having a low alkali metal compound content.
Thus, the method of the present invention provides a method for efficiently producing high-purity polyhedral oligosilsesquioxane or trisilanol group-containing cage-type siloxane useful as various resin modifiers and raw materials for electronic materials. It is extremely important industrially.

以下、実施例および比較例により本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、装置、その物質量、割合、操作等は、本発明の主旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下の実施例に限定されるものではない。
多面体オリゴシルセスキオキサンの同定には、HNMR(日本電子製、GSX400型、溶媒としてCDCl),29SiNMR(日本電子製、GSX400型、溶媒として1%TMSを含有したCDClを使用),APCI−MS(Thermo Electron社製、LCQ),ESI−MS(Thermo Electron社製、LCQ)、MALDITOF−MS(島津製作所社製)、GC(島津製作所社製、GC2010)を用いた。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. Materials, reagents, devices, substance amounts, ratios, operations, and the like shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the following examples.
For identification of polyhedral oligosilsesquioxane, 1 HNMR (manufactured by JEOL, GSX400 type, CDCl 3 as a solvent), 29 SiNMR (manufactured by JEOL, GSX400 type, CDCl 3 containing 1% TMS as a solvent) APCI-MS (manufactured by Thermo Electron, LCQ), ESI-MS (manufactured by Thermo Electron, LCQ), MALDITF-MS (manufactured by Shimadzu Corporation), and GC (manufactured by Shimadzu Corporation, GC2010) were used.

不純物の同定には、IR,GC,GPC等を用いたが、陽イオンに対しては陽イオンクロマトグラフィー(横河アナリティカルズシステム社製、IC7000)、および/またはICP−MS(Thermo elemental社製 ;Quartet ICP−MS、X−series,X7)を用いた。
陰イオンに関しては、陰イオンクロマトグラフィー(横河アナリティカルズシステム社製、IC7000)を用いて定量を行った。
使用したシリコン化合物はGELEST社(米国)の製品を使用した。また、以下の実施例に示した塩基、酸、有機溶媒等はすべて和光純薬社の製品を使用した。
For identification of impurities, IR, GC, GPC, etc. were used, but for cation, cation chromatography (Yokogawa Analytical Systems, IC7000) and / or ICP-MS (Thermo elemental) Manufactured; Quartet ICP-MS, X-series, X7).
Anions were quantified using anion chromatography (Yokogawa Analytical Systems, IC7000).
The silicon compound used was a product of GELEST (USA). In addition, the products of Wako Pure Chemical Industries, Ltd. were used for the bases, acids, organic solvents, etc. shown in the following examples.

[実施例1]
<(iBuSiO1.5(iBu(OH)SiO1.0の合成と精製>
内容積500mlの耐圧反応容器に6.36g(152mmol) の水酸化リチウム一水和物をいれ、純水4.64ml(258mmol)、およびアセトン66ml(908mmol)を順に加えて攪拌した。これにイソブチルトリメトキシシラン55.98g(314mmol)を注入し、反応容器を閉じた。
反応溶液を攪拌しながらオイルバスを100℃まで昇温し、さらに3時間反応させた。反応終了後、反応容器を放冷し、反応溶液を1000mlナスフラスコに移した。反応溶液を攪拌しながら300mlの1規定酢酸水溶液を加えたところ、微粒子物質が分散したスラリー液が得られた。
[Example 1]
<Synthesis and Purification of (iBuSiO 1.5 ) 4 (iBu (OH) SiO 1.0 ) 3 >
6.36 g (152 mmol) of lithium hydroxide monohydrate was placed in a pressure resistant reaction vessel having an internal volume of 500 ml, and 4.64 ml (258 mmol) of pure water and 66 ml (908 mmol) of acetone were sequentially added and stirred. To this, 55.98 g (314 mmol) of isobutyltrimethoxysilane was injected, and the reaction vessel was closed.
While stirring the reaction solution, the temperature of the oil bath was raised to 100 ° C., and the reaction was continued for 3 hours. After completion of the reaction, the reaction vessel was allowed to cool and the reaction solution was transferred to a 1000 ml eggplant flask. While stirring the reaction solution, 300 ml of a 1N aqueous acetic acid solution was added to obtain a slurry liquid in which fine particle substances were dispersed.

このスラリー液に、300mlトルエンを加えて撹拌した後、静置して二相分離させた。次に、相分離して得られたトルエン相を孔径0.10μmのPTFEメンブレンフィルター(ADVANTEC社製)でろ過した。ろ液をエバポレーターで濃縮し、固形物が析出しはじめてきたところで濃縮を止め、アセトニトリル300mlを加えて、固形物を析出させた。固形物をろ過分離し、80℃、真空圧75cmHgで2時間乾燥させて白色粉末30.2gを得た。
29SiNMRスペクトル分析により、白色粉末状物質は、(iBuSiO1.5(iBu(OH)SiO1.0あるいは一般式(18)で表されるトリシラノール構造を有する多面体オリゴシルセスキオキサン(トリシラノール構造を有する籠状シルセスキオキサンの部分開裂構造体)であることが確認された。
To this slurry solution, 300 ml of toluene was added and stirred, and then allowed to stand to separate into two phases. Next, the toluene phase obtained by phase separation was filtered through a PTFE membrane filter (manufactured by ADVANTEC) having a pore size of 0.10 μm. The filtrate was concentrated with an evaporator. When solid matter began to precipitate, the concentration was stopped, and 300 ml of acetonitrile was added to precipitate the solid matter. The solid matter was separated by filtration and dried at 80 ° C. under a vacuum pressure of 75 cmHg for 2 hours to obtain 30.2 g of a white powder.
According to 29 SiNMR spectrum analysis, the white powdery substance was found to be a polyhedral oligosilsesquioxy having a trisilanol structure represented by (iBuSiO 1.5 ) 4 (iBu (OH) SiO 1.0 ) 3 or general formula (18). It was confirmed to be sun (partially cleaved structure of a cage silsesquioxane having a trisilanol structure).

Figure 2005187381
(式中、同一のケイ素原子に結合しているi-Bu基とOH基はそれぞれお互いの位置を交換したものでもよい。)
Figure 2005187381
(In the formula, the i-Bu group and the OH group bonded to the same silicon atom may be exchanged with each other.)

収量30.2gは、トリシラノール化合物として85%の収率に相当する。また、トリシラノール化合物の29SiNMRスペクトルから求めた純度は99%であった。トリシラノール化合物中の酢酸イオン含量は、陰イオンクロマトグラフィーによると10ppm以下(検出限界以下)であり、リチウム原子含量はICP−MS分析によると0.13ppmであった。
以上の結果より、本発明の方法によって、アルカリ金属化合物の含有量が少ない高純度の多面体オリゴシルセスキオキサン(トリシラノール構造を有する籠型シルセスキオキサンの部分開裂構造体)が効率的に取得できることがわかる。
29SiNMRスペクトルデータ{δ (ppm) ; −68.6 (3), −67.3 (1), −58.9 (3)}
A yield of 30.2 g corresponds to a yield of 85% as a trisilanol compound. The purity determined from the 29 Si NMR spectrum of the trisilanol compound was 99%. The acetate ion content in the trisilanol compound was 10 ppm or less (below the detection limit) according to anion chromatography, and the lithium atom content was 0.13 ppm according to ICP-MS analysis.
From the above results, by the method of the present invention, a highly pure polyhedral oligosilsesquioxane (partially cleaved structure of a cage silsesquioxane having a trisilanol structure) with a low content of alkali metal compound is efficiently produced. You can see that you can get it.
29 Si NMR spectrum data {δ (ppm); −68.6 (3), −67.3 (1), −58.9 (3)}

[比較例1]
実施例1と同様の操作を行ったが、ただし、トルエン相のPTFEメンブレンフィルターによるろ過工程を省略して実施した。その結果、得られたトリシラノール化合物の収率は86%であり、29SiNMRスペクトルから求めた純度は98%であった。
なお、トリシラノール化合物中のリチウム原子含量は、ICP−MS分析によると550ppmであった。この結果より、実施例1に例示されたPTFEメンブレンフィルター処理工程の効果は明らかである。
[Comparative Example 1]
The same operation as in Example 1 was performed, except that the filtration step using a toluene phase PTFE membrane filter was omitted. As a result, the yield of the obtained trisilanol compound was 86%, and the purity determined from 29 SiNMR spectrum was 98%.
In addition, the lithium atom content in the trisilanol compound was 550 ppm according to ICP-MS analysis. From this result, the effect of the PTFE membrane filter treatment step exemplified in Example 1 is clear.

[比較例2]
内容積500mlの耐圧反応容器に6.36g(152mmol)の水酸化リチウム一水和物をいれ、純水4.64ml(258mmol)、およびアセトン66ml(908mmol)を順に加えて攪拌した。これにイソブチルトリメトキシシラン55.98g(314mmol)を注入し、反応容器を閉じた。攪拌しながらオイルバスを100℃まで昇温し、さらに3時間反応させた。
反応終了後、反応容器を放冷し、反応溶液を1000mlナスフラスコに移した。以後は、クエンチ用の酸性水溶液として1規定塩酸水溶液の替りに1規定酢酸水溶液を使用した以外は、特許文献1(国際公開第01/010871号パンフレット)に記載の方法に従って、下記の操作を行った。
[Comparative Example 2]
6.36 g (152 mmol) of lithium hydroxide monohydrate was placed in a pressure resistant reaction vessel having an internal volume of 500 ml, and 4.64 ml (258 mmol) of pure water and 66 ml (908 mmol) of acetone were sequentially added and stirred. To this, 55.98 g (314 mmol) of isobutyltrimethoxysilane was injected, and the reaction vessel was closed. The temperature of the oil bath was raised to 100 ° C. while stirring, and the reaction was further continued for 3 hours.
After completion of the reaction, the reaction vessel was allowed to cool and the reaction solution was transferred to a 1000 ml eggplant flask. Thereafter, the following operation was performed according to the method described in Patent Document 1 (WO01 / 010871 pamphlet) except that 1N acetic acid aqueous solution was used as the acidic aqueous solution for quenching instead of 1N hydrochloric acid aqueous solution. It was.

すなわち、反応溶液を攪拌しながら300mlの1規定酢酸水溶液を加えて中和したところ、微粒子物質が分散したスラリー液が得られた。この微粒子状物質を、アセトニトリル300mlを用いて洗浄しながらろ過し、得られた固形物をさらに恒温乾燥させて白色粉末を得た。その結果、得られたトリシラノール化合物の収率は90%であり、29SiNMRスペクトルから求めた純度は97%であった。
なお、この方法により得られたトリシラノール化合物中のリチウム原子含量はICP−MS分析によると1900ppmであった。
That is, when the reaction solution was stirred and neutralized by adding 300 ml of a 1N aqueous acetic acid solution, a slurry liquid in which fine particle substances were dispersed was obtained. The particulate matter was filtered while washing with 300 ml of acetonitrile, and the obtained solid was further dried at constant temperature to obtain a white powder. As a result, the yield of the obtained trisilanol compound was 90%, and the purity determined from 29 SiNMR spectrum was 97%.
The lithium atom content in the trisilanol compound obtained by this method was 1900 ppm according to ICP-MS analysis.

[実施例2]
比較例2と同様の操作で得られた1900ppmのリチウム原子を含有する粗トリシラノール化合物30gにトルエン300mlを加えて十分撹拌した後、孔径0.10μmのPTFEメンブレンフィルター(ADVANTEC社製)でろ過した。ろ液をエバポレーターで濃縮して、固形物が析出しはじめてきたところで濃縮を止め、アセトニトリル300mlを加えて、固形物を析出させた。
固形物をろ過分離し、80℃、真空圧75cmHgで2時間恒温乾燥させて白色粉末27.3g(回収率91%)を得た。トリシラノール化合物中のリチウム原子含量はICP−MS分析によると0.20ppmであった。
[Example 2]
300 g of toluene was added to 30 g of a crude trisilanol compound containing 1900 ppm of lithium atoms obtained in the same manner as in Comparative Example 2, and the mixture was sufficiently stirred, and then filtered through a PTFE membrane filter (ADVANTEC) having a pore size of 0.10 μm. . The filtrate was concentrated with an evaporator. When solid matter began to precipitate, the concentration was stopped, and 300 ml of acetonitrile was added to precipitate the solid matter.
The solid was separated by filtration and dried at 80 ° C. under a vacuum pressure of 75 cmHg for 2 hours to obtain 27.3 g of white powder (91% recovery). According to ICP-MS analysis, the lithium atom content in the trisilanol compound was 0.20 ppm.

[実施例3]
比較例2と同様の操作を行って、粗トリシラノール化合物を得たが、今回はクエンチ用の酸性溶液に1規定の塩酸溶液を用いた。得られた粗トリシラノールは1800ppmのリチウム原子を含有する粗トリシラノール化合物であった。この粗トリシラノールを、実施例2と同様の操作を行って精製したところ、95%の回収率でトリシラノールが得られた。トリシラノール化合物中のリチウム原子含量はICP−MS分析によると0.27ppmであった。
[Example 3]
The same operation as in Comparative Example 2 was performed to obtain a crude trisilanol compound, but this time a 1N hydrochloric acid solution was used as the acidic solution for quenching. The obtained crude trisilanol was a crude trisilanol compound containing 1800 ppm of lithium atoms. When this crude trisilanol was purified by the same operation as in Example 2, trisilanol was obtained with a recovery rate of 95%. According to ICP-MS analysis, the lithium atom content in the trisilanol compound was 0.27 ppm.

[実施例4]
比較例2と同様の操作を行って、粗トリシラノール化合物を得たが、今回はクエンチ用の酸性溶液に1規定のリン酸溶液を用いた。得られた粗トリシラノールは3800ppmのリチウム原子を含有する粗トリシラノール化合物であった。この粗トリシラノールを、実施例2と同様の操作を行って精製したところ、90%の回収率でトリシラノールが得られた。トリシラノール化合物中のリチウム原子含量はICP−MS分析によると0.15ppmであった。
[Example 4]
The same operation as in Comparative Example 2 was performed to obtain a crude trisilanol compound, but this time, a 1N phosphoric acid solution was used as an acidic solution for quenching. The resulting crude trisilanol was a crude trisilanol compound containing 3800 ppm lithium atoms. When this crude trisilanol was purified by the same operation as in Example 2, trisilanol was obtained with a recovery rate of 90%. The lithium atom content in the trisilanol compound was 0.15 ppm according to ICP-MS analysis.

[比較例3]
比較例2と同様の操作で得られた1900ppmのリチウム原子を含有する粗トリシラノール化合物30gにジエチルエーテル300mlを加えて十分撹拌した後、孔径5μmの親水化PTFE製メンブレンフィルター(millipore社製)でろ過して清澄な濾液を得た。
ろ液をエバポレーターで濃縮して、固形物が析出しはじめてきたところで濃縮を止め、アセトニトリル300mlを加えて、固形物を析出させた。固形物をろ過分離し、80℃、真空圧75cmHgで2時間恒温乾燥させて白色粉末21.9g(回収率73%)を得た。トリシラノール化合物中のリチウム原子含量はICP−MS分析によると257ppmであった。
[Comparative Example 3]
After adding 300 ml of diethyl ether to 30 g of a crude trisilanol compound containing 1900 ppm of lithium atoms obtained by the same operation as in Comparative Example 2, the mixture was sufficiently stirred, and then a hydrophilized PTFE membrane filter having a pore size of 5 μm (manufactured by Millipore). Filtration gave a clear filtrate.
The filtrate was concentrated with an evaporator. When solid matter began to precipitate, the concentration was stopped, and 300 ml of acetonitrile was added to precipitate the solid matter. The solid was separated by filtration and dried at 80 ° C. under a vacuum pressure of 75 cmHg for 2 hours to obtain 21.9 g of white powder (recovery rate 73%). The lithium atom content in the trisilanol compound was 257 ppm according to ICP-MS analysis.

[実施例5]
容積300mlのナスフラスコに、1.00g(23.8mmol)の水酸化リチウム一水和物をいれ、純水20ml、アセトン88ml、およびメタノール12mlを順に加えて攪拌した。イソブチルトリメトキシシラン9.33g(52.3mmol)を滴下し、72℃で3時間還流したところ、結晶が析出してきた。
2.5規定酢酸水溶液を20ml加えて2時間攪拌した。結晶を含む分散液を50mlのトルエン溶液に溶解させ、撹拌した後、静置して二相分離させた。相分離して得られたトルエン相を孔径0.10μmのPTFEメンブレンフィルター(ADVANTEC社製)でろ過して清澄な濾液を得た。ろ液をエバポレーターで濃縮し、固形物が析出しはじめてきたところで濃縮を止め、アセトニトリル50mlを加えて、固形物を析出させた。固形物をろ過分離し、80℃、真空圧75cmHgで2時間恒温乾燥させて白色粉末3.10gを得た。
29SiNMRスペクトル分析により、この白色粉末状物質は、(iBuSiO1.5で表される多面体オリゴシルセスキオキサンであることが確認された。ICP−MSより、多面体オリゴシルセスキオキサン中のLiイオンは0.20ppmであった。
[Example 5]
To a eggplant flask having a volume of 300 ml, 1.00 g (23.8 mmol) of lithium hydroxide monohydrate was added, and 20 ml of pure water, 88 ml of acetone, and 12 ml of methanol were added in that order and stirred. When 9.33 g (52.3 mmol) of isobutyltrimethoxysilane was added dropwise and refluxed at 72 ° C. for 3 hours, crystals were precipitated.
20 ml of 2.5N acetic acid aqueous solution was added and stirred for 2 hours. The dispersion containing crystals was dissolved in 50 ml of toluene solution, stirred, and allowed to stand to separate into two phases. The toluene phase obtained by phase separation was filtered through a PTFE membrane filter (manufactured by ADVANTEC) having a pore size of 0.10 μm to obtain a clear filtrate. The filtrate was concentrated with an evaporator. When solid matter began to precipitate, concentration was stopped, and 50 ml of acetonitrile was added to precipitate solid matter. The solid was separated by filtration and dried at 80 ° C. under a vacuum pressure of 75 cmHg for 2 hours to obtain 3.10 g of a white powder.
This white powdery substance was confirmed to be polyhedral oligosilsesquioxane represented by (iBuSiO 1.5 ) 8 by 29 Si NMR spectrum analysis. From ICP-MS, the Li ion in the polyhedral oligosilsesquioxane was 0.20 ppm.

[実施例6]
反応溶媒にアセトンを使用しない以外はすべて実施例1と同様な操作を行い、白色粉末29.1gを得た。
29SiNMRスペクトル分析により、トリシラノール化合物の29SiNMRスペクトルから求めた純度は97%であった。なお、トリシラノール化合物中の酢酸イオン含量は陰イオンクロマトグラフィーによると10ppm以下(検出限界以下)であり、リチウム原子含量はICP−MS分析によると0.14ppmであった。
[Example 6]
The same operation as in Example 1 was performed except that acetone was not used as a reaction solvent, to obtain 29.1 g of a white powder.
The purity determined from the 29 Si NMR spectrum of the trisilanol compound by 29 Si NMR spectrum analysis was 97%. The acetate ion content in the trisilanol compound was 10 ppm or less (below the detection limit) according to anion chromatography, and the lithium atom content was 0.14 ppm according to ICP-MS analysis.

[実施例7]
水酸化カリウムの形でカリウム原子を640ppm含んでいる(iBuSiO1.5で表される多面体オリゴシルセスキオキサンを主成分とするケイ素化合物を、実施例2と同様な操作で処理して、白色粉末を得た。
このケイ素化合物中のカリウム原子の含有量はICP-MS分析によると、0.26ppmであった。
[Example 7]
A silicon compound mainly composed of a polyhedral oligosilsesquioxane represented by (iBuSiO 1.5 ) 8 containing 640 ppm of potassium atoms in the form of potassium hydroxide was treated in the same manner as in Example 2. A white powder was obtained.
The content of potassium atom in this silicon compound was 0.26 ppm according to ICP-MS analysis.

本発明は、機能性高分子材料、特に電子材料用高分子材料に適した高純度の多面体オリゴシルセスキオキサンの製造に好適に使用できる。   The present invention can be suitably used for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane suitable for a functional polymer material, particularly a polymer material for electronic materials.

Claims (23)

アルカリ金属化合物を含有する一般式(1)または(2)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法であって、
(RSiO3/2 (1)
(RSiO3/2(RXaSiO) (2)
(一般式(1)および(2)において、Rは水素原子、炭素原子数1から12の置換または非置換の炭化水素基、およびケイ素原子数1から3のケイ素原子含有基から選ばれ、複数のRは同一でも異なっていてもよく、一般式(2)において、XaはOHおよび上記Rで定義された基の中から選ばれる基であり、複数のXaは同じであっても異なっていてもよく、(RXaSiO)中の複数のXaが互いに連結して連結構造を形成してもよく、nは6から14の整数、lは2から10の整数、kは2から4の整数であり、一般式(1)中の炭素原子数の総和はn〜n×12の範囲内であり、一般式(2)中の炭素原子数の総和は(l+k)〜(l+k)×12の範囲内である。)
(1)少なくとも多面体オリゴシルセスキオキサンとアルカリ金属化合物の両方を含有する組成物を、20℃における水の溶解度が1.0重量%以下である疎水性有機溶媒と接触させて、疎水性有機溶媒に多面体オリゴシルセスキオキサンを溶解させるとともに、微粒子分散物を含む有機相を取得する工程と、(2)前工程で得られた多面体オリゴシルセスキオキサンと微粒子分散物を含有する有機相から微粒子分散物を分離する工程とを含むことを特徴とする多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。
A method for purifying a polyhedral oligosilsesquioxane represented by the general formula (1) or (2) containing an alkali metal compound,
(RSiO 3/2 ) n (1)
(RSiO 3/2 ) l (RXaSiO) k (2)
(In the general formulas (1) and (2), R is selected from a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, and a silicon atom-containing group having 1 to 3 silicon atoms. R may be the same or different. In general formula (2), Xa is a group selected from OH and the group defined by R, and a plurality of Xa may be the same or different. A plurality of Xa in (RXaSiO) k may be connected to each other to form a connection structure, n is an integer from 6 to 14, l is an integer from 2 to 10, and k is an integer from 2 to 4. Yes, the total number of carbon atoms in general formula (1) is in the range of n to n × 12, and the total number of carbon atoms in general formula (2) is in the range of (l + k) to (l + k) × 12. Within.)
(1) A composition containing both at least a polyhedral oligosilsesquioxane and an alkali metal compound is brought into contact with a hydrophobic organic solvent having a water solubility at 20 ° C. of 1.0% by weight or less to form a hydrophobic organic A step of dissolving polyhedral oligosilsesquioxane in a solvent and obtaining an organic phase containing a fine particle dispersion; and (2) an organic phase containing the polyhedral oligosilsesquioxane obtained in the previous step and the fine particle dispersion. And a step of separating the fine particle dispersion from the polyhedral oligosilsesquioxane.
微粒子分散物を分離する工程(2)が、ろ過処理工程であることを特徴とする請求項1記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。   The method for purifying polyhedral oligosilsesquioxane according to claim 1, wherein the step (2) of separating the fine particle dispersion is a filtration treatment step. ろ過処理工程が、疎水性フィルターによるろ過処理工程であることを特徴とする請求項2記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。   The method for purifying polyhedral oligosilsesquioxane according to claim 2, wherein the filtration treatment step is a filtration treatment step using a hydrophobic filter. 疎水性フィルターは、平均孔径0.005μm以上、100μm以下の疎水性メンブレンフィルターであることを特徴とする請求項3記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。   The method for purifying polyhedral oligosilsesquioxane according to claim 3, wherein the hydrophobic filter is a hydrophobic membrane filter having an average pore size of 0.005 µm or more and 100 µm or less. 工程(1)で使用する疎水性有機溶媒は、20℃における水の溶解度が0.5重量%以下の有機溶媒であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。   The polyhedron according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydrophobic organic solvent used in the step (1) is an organic solvent having a water solubility at 20 ° C of 0.5% by weight or less. Purification method of oligosilsesquioxane. 多面体オリゴシルセスキオキサンが、一般式(3)で表されるシラノール化合物であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。
(RSiO3/2(R(OH)SiO) (3)
(一般式(3)において、Rは水素原子、および炭素原子数1から12の置換または非置換の炭化水素基から選ばれ、複数のRは同一でも異なっていてもよく、lは2から10の整数、kは2から4の整数であり、一般式(3)中の炭素原子数の総和は(l+k)〜(l+k)×12の範囲内である。)
The method for purifying a polyhedral oligosilsesquioxane according to claim 1, wherein the polyhedral oligosilsesquioxane is a silanol compound represented by the general formula (3).
(R 1 SiO 3/2 ) l (R 1 (OH) SiO) k (3)
(In the general formula (3), R 1 is selected from a hydrogen atom and a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, a plurality of R 1 may be the same or different, and l is 2 The integer of from 10 to 10 and k is the integer of from 2 to 4, and the total number of carbon atoms in the general formula (3) is in the range of (l + k) to (l + k) × 12.)
一般式(3)で表されるシラノール化合物が、一般式(4)または(5)で表される構造であることを特徴とする請求項6記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。
(RSiO3/2(R(OH)SiO) (4)
Figure 2005187381
(一般式(4)および(5)中のRは、一般式(3)中のRと同じであり、一般式(5)において、同一のケイ素原子に結合しているR基とOH基はそれぞれお互いの位置を交換したものでもよい。)
The method for purifying a polyhedral oligosilsesquioxane according to claim 6, wherein the silanol compound represented by the general formula (3) has a structure represented by the general formula (4) or (5).
(R 1 SiO 3/2 ) 4 (R 1 (OH) SiO) 3 (4)
Figure 2005187381
(R 1 in general formulas (4) and (5) is the same as R 1 in general formula (3). In general formula (5), R 1 group bonded to the same silicon atom is OH groups may be exchanged for each other.)
RおよびRが、炭素原子数2〜10の炭化水素基から選ばれる基であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。 The method for purifying a polyhedral oligosilsesquioxane according to any one of claims 1 to 7, wherein R and R 1 are groups selected from hydrocarbon groups having 2 to 10 carbon atoms. 炭化水素基が、炭素原子数3〜10の分岐構造炭化水素基であることを特徴とする請求項8記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。   The method for purifying a polyhedral oligosilsesquioxane according to claim 8, wherein the hydrocarbon group is a branched hydrocarbon group having 3 to 10 carbon atoms. 分岐構造炭化水素基が、イソブチル基であることを特徴とする請求項9記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。   The method for purifying polyhedral oligosilsesquioxane according to claim 9, wherein the branched hydrocarbon group is an isobutyl group. 工程(1)に使用される組成物は、多面体オリゴシルセスキオキサンを80重量%以上含有することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。   11. The polyhedral oligosilsesquioxane according to claim 1, wherein the composition used in the step (1) contains 80 wt% or more of polyhedral oligosilsesquioxane. Purification method. 工程(1)が、少なくとも多面体オリゴシルセスキオキサンとアルカリ金属化合物の両方を含有する水性分散液組成物を疎水性有機溶媒に接触させて、疎水性有機溶媒に多面体オリゴシルセスキオキサンを抽出させた後に、有機相と水相に相分離させて有機相を取得する工程であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の多面体オリゴシルセスキオキサン精製方法。   In step (1), an aqueous dispersion composition containing at least both a polyhedral oligosilsesquioxane and an alkali metal compound is contacted with a hydrophobic organic solvent, and the polyhedral oligosilsesquioxane is extracted into the hydrophobic organic solvent. The method for purifying a polyhedral oligosilsesquioxane according to any one of claims 1 to 10, which is a step of obtaining an organic phase by separating the phase into an organic phase and an aqueous phase. 請求項1〜12のいずれか1項に記載の多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法において、工程(2)で得られた多面体オリゴシルセスキオキサンを含有する溶液に、更に多面体オリゴシルセスキオキサンの貧溶媒を添加することによって、多面体オリゴシルセスキオキサンを析出させる工程が付加されていることを特徴とする多面体オリゴシルセスキオキサンの精製方法。   The method for purifying a polyhedral oligosilsesquioxane according to any one of claims 1 to 12, wherein the solution containing the polyhedral oligosilsesquioxane obtained in step (2) is further added to the polyhedral oligosilsesquioxane. A method for purifying polyhedral oligosilsesquioxane, wherein a step of precipitating polyhedral oligosilsesquioxane is added by adding a poor solvent of Sun. A)一般式(6)で表される化合物およびその縮合体から選ばれる少なくとも一種類のケイ素化合物を原料として、塩基性アルカリ金属化合物との反応により、一般式(1)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンを製造する工程と、B)請求項1〜5および8〜13のいずれか1項に記載の一般式(1)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンの精製工程とが組み合わされていることを特徴とする高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法。
RSiXb (6)
(RSiO3/2 (1)
(一般式(6)において、Rは一般式(1)における定義と同じであり、XbはOH基、ハロゲン原子および−OQ基(Qは炭素数1から10の炭化水素基)から選ばれる基であり、複数のXbは同じであっても異なっていてもよく、一般式(1)において、Rは水素原子、炭素原子数1から12の置換または非置換の炭化水素基、およびケイ素原子数1から3のケイ素原子含有基から選ばれ、複数のRは同一でも異なっていてもよく、nは6から14の整数であり、一般式(1)中の炭素原子数の総和はn〜n×12の範囲内である。)
A) A polyhedral oligo represented by the general formula (1) by reaction with a basic alkali metal compound using at least one silicon compound selected from the compound represented by the general formula (6) and a condensate thereof as a raw material A process of producing silsesquioxane and B) a purification process of polyhedral oligosilsesquioxane represented by the general formula (1) according to any one of claims 1 to 5 and 8 to 13 are combined. A method for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane, which is characterized in that:
RSiXb 3 (6)
(RSiO 3/2 ) n (1)
(In General Formula (6), R is the same as defined in General Formula (1), and Xb is a group selected from an OH group, a halogen atom, and an —OQ group (Q is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms). A plurality of Xb may be the same or different, and in general formula (1), R represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, and the number of silicon atoms; Selected from 1 to 3 silicon atom-containing groups, a plurality of Rs may be the same or different, n is an integer from 6 to 14, and the total number of carbon atoms in general formula (1) is n to n Within the range of x12.)
A’)一般式(6)で表される化合物およびその縮合体から選ばれる少なくとも一種類のケイ素化合物を原料として、塩基性アルカリ金属化合物との反応により、一般式(2)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンを製造する工程と(ただし、一般式(2)中のXaの少なくとも1個がOH基である多面体オリゴシルセスキオキサンを製造する場合には、当該反応にさらに酸処理操作を加えて一般式(2)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンを製造する工程と)、B’)請求項1〜13のいずれか1項に記載の一般式(2)で表される多面体オリゴシルセスキオキサンの精製工程とが組み合わされていることを特徴とする高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法。
RSiXb (6)
(RSiO3/2(RXaSiO) (2)
(一般式(6)において、Rは一般式(2)における定義と同じであり、XbはOH基、ハロゲン原子および−OQ基(Qは炭素数1から10の炭化水素基)から選ばれる基であり、複数のXbは同じであっても異なっていてもよく、一般式(2)において、Rは水素原子、炭素原子数1から12の置換または非置換の炭化水素基、およびケイ素原子数1から3のケイ素原子含有基から選ばれ、複数のRは同一でも異なっていてもよく、一般式(2)のXaはOHおよび上記Rで定義された基の中から選ばれる基であり、複数のXaは同じであっても異なっていてもよく、(RXaSiO)中の複数のXaは、互いに連結して連結構造を形成してもよく、lは2から10の整数、kは2から4の整数であり、一般式(2)中の炭素原子数の総和は(l+k)〜(l+k)×12の範囲内である。)
A ′) A polyhedron represented by the general formula (2) by reaction with a basic alkali metal compound using at least one silicon compound selected from the compound represented by the general formula (6) and the condensate thereof as a raw material A process for producing an oligosilsesquioxane (in the case of producing a polyhedral oligosilsesquioxane in which at least one of Xa in the general formula (2) is an OH group) And a process for producing a polyhedral oligosilsesquioxane represented by the general formula (2)), and B ′) represented by the general formula (2) according to any one of claims 1 to 13. A method for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane, which is combined with a purification step of a polyhedral oligosilsesquioxane.
RSiXb 3 (6)
(RSiO 3/2 ) l (RXaSiO) k (2)
(In General Formula (6), R is the same as defined in General Formula (2), and Xb is a group selected from an OH group, a halogen atom, and an —OQ group (Q is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms). A plurality of Xb may be the same or different, and in general formula (2), R is a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, and the number of silicon atoms; Selected from 1 to 3 silicon atom-containing groups, a plurality of R may be the same or different, and Xa in the general formula (2) is a group selected from OH and the group defined by R; A plurality of Xa may be the same or different, and a plurality of Xa in (RXaSiO) k may be connected to each other to form a connection structure, l is an integer of 2 to 10, and k is 2 To an integer from 4 to the total number of carbon atoms in general formula (2) Is in the range of (l + k) to (l + k) × 12.)
一般式(6)で表される化合物が、一般式(7)で表される化合物であり、製造および精製される多面体オリゴシルセスキオキサンが、一般式(8)で表されるシラノール化合物であることを特徴とする請求項15記載の高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法。
SiXc (7)
(RSiO3/2(R(OH)SiO) (8)
(一般式(7)および(8)におけるRは、炭素数2〜10の炭化水素基であり、一般式(8)における複数のRは同一でも異なっていてもよく、一般式(7)におけるXcは、炭素数1〜4のアルコキシル基または塩素原子であり、Xcはこれらの基から選ばれる複数の基から構成されていてもよく、lは2から10の整数、kは2から4の整数である。)
The compound represented by the general formula (6) is a compound represented by the general formula (7), and the polyhedral oligosilsesquioxane to be produced and purified is a silanol compound represented by the general formula (8). The method for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane according to claim 15, wherein
R 2 SiXc 3 (7)
(R 2 SiO 3/2 ) l (R 2 (OH) SiO) k (8)
(R 2 in the general formulas (7) and (8) is a hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms, and a plurality of R 2 in the general formula (8) may be the same or different. Xc in C) is an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms or a chlorine atom, Xc may be composed of a plurality of groups selected from these groups, l is an integer of 2 to 10, and k is from 2 It is an integer of 4.)
一般式(8)で表される化合物が、一般式(9)または一般式(10)で表される構造であることを特徴とする請求項16記載の高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法。
(RSiO3/2(R(OH)SiO) (9)
Figure 2005187381
(一般式(9)および(10)中のRは、一般式(8)中のRと同じであり、一般式(10)において、同一のケイ素原子に結合しているR基とOH基はそれぞれお互いの位置を交換したものでもよい。)
The compound represented by the general formula (8) has a structure represented by the general formula (9) or the general formula (10), and the production of the high purity polyhedral oligosilsesquioxane according to claim 16 Method.
(R 3 SiO 3/2 ) 4 (R 3 (OH) SiO) 3 (9)
Figure 2005187381
(R 3 in general formulas (9) and (10) is the same as R 2 in general formula (8). In general formula (10), R 3 group bonded to the same silicon atom and OH groups may be exchanged for each other.)
がイソブチル基であることを特徴とする請求項17記載の高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法。 The method for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane according to claim 17, wherein R 3 is an isobutyl group. 多面体オリゴシルセスキオキサンを製造する工程A’)が、A’−1)原料であるケイ素化合物とアルカリ金属水酸化物を水存在下で、30〜300℃の範囲で反応させる工程、およびA’−2)前工程で生成した反応混合物を酸で処理する工程を含むことを特徴とする請求項15〜18のいずれか1項に記載の高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法。   Step A ′) for producing polyhedral oligosilsesquioxane is a step of reacting A′-1) raw material silicon compound and alkali metal hydroxide in the presence of water in the range of 30 to 300 ° C., and A '-2) The method for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane according to any one of claims 15 to 18, comprising a step of treating the reaction mixture produced in the previous step with an acid. 工程A’−1)の反応温度が70〜200℃であることを特徴とする請求項19記載の高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法。   The method for producing a high purity polyhedral oligosilsesquioxane according to claim 19, wherein the reaction temperature in step A'-1) is 70 to 200 ° C. 工程A’−1)で使用されるアルカリ金属水酸化物が水酸化リチウムであることを特徴とする請求項19または20記載の高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法。   The method for producing a high purity polyhedral oligosilsesquioxane according to claim 19 or 20, wherein the alkali metal hydroxide used in step A'-1) is lithium hydroxide. 工程A’)あるいは工程A’−2)で使用される酸が、水溶液中の25℃でのpKa(酸解離定数の逆数の対数値)が−2.0〜+5.5の範囲内の酸であることを特徴とする請求項15〜21のいずれか1項に記載の高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法。   The acid used in step A ′) or step A′-2) is an acid having a pKa (logarithm of the reciprocal of the acid dissociation constant) at −25 ° C. in an aqueous solution in the range of −2.0 to +5.5. The method for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane according to any one of claims 15 to 21, characterized in that: 酸が酢酸であることを特徴とする請求項22記載の高純度多面体オリゴシルセスキオキサンの製造方法。   The method for producing a high-purity polyhedral oligosilsesquioxane according to claim 22, wherein the acid is acetic acid.
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