JP2005314325A - MANUFACTURING METHOD OF beta-KETOESTER STRUCTURE-CONTAINING ORGANOSILICON COMPOUND - Google Patents

MANUFACTURING METHOD OF beta-KETOESTER STRUCTURE-CONTAINING ORGANOSILICON COMPOUND Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a β-ketoester structure-containing organosilicon compound where a reaction initiates and proceeds always stably in each production, gives a small amount of by-products and attains a high yield. <P>SOLUTION: The manufacturing method of the β-ketoester structure-containing organosilicon compound represented by general formula (3) (wherein R<SP>1</SP>, R<SP>2</SP>, R<SP>3</SP>and n are the same as below) comprises reacting an unsaturated group-containing β-ketoester compound represented by general formula (1) (wherein R<SP>1</SP>is a 1-6C alkyl group or a phenyl group) with a hydroalkoxysilane represented by general formula (2): HSiR<SP>2</SP><SB>n</SB>(OR<SP>3</SP>)<SB>3-n</SB>(wherein R<SP>2</SP>and R<SP>3</SP>are the same or different and are each a 1-6C alkyl group; and n is an integer of 0-2), where a platinum-vinylsiloxane complex is used as a catalyst. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の原料等として有用なβ−ケトエステル構造含有有機ケイ素化合物を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a β-ketoester structure-containing organosilicon compound useful as a raw material for a room temperature curable organopolysiloxane composition.

β−ケトエステル構造含有有機ケイ素化合物の製造法として、不飽和基含有β−ケトエステル化合物とヒドロアルコキシシランとを塩化白金酸を触媒として存在させて、ヒドロシリル化反応せしめて製造することは公知技術である(特許文献1〜3:特開昭63−250390号公報,特開昭63−313793号公報,特開平11−323132号公報)。また、塩化白金酸(H2PtCl6・6H2O)は、単独の添加でも触媒作用を有するが、とりわけアルコール溶液は均一系触媒であり、speier触媒と呼ばれ、その簡便さから最も用いられているものである。 As a method for producing a β-ketoester structure-containing organosilicon compound, it is a known technique to produce an unsaturated group-containing β-ketoester compound and hydroalkoxysilane by using hydrochlorolation reaction in the presence of chloroplatinic acid as a catalyst. (Patent Documents 1 to 3: Japanese Patent Laid-Open Nos. 63-250390, 63-313793, and 11-323132). In addition, chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 .6H 2 O) has a catalytic action even when added alone, but an alcohol solution is a homogeneous catalyst, and is called a spiel catalyst, and is most often used because of its simplicity. It is what.

従来のβ−ケトエステル構造含有有機ケイ素化合物の製造方法、即ち塩化白金酸を触媒として、不飽和基含有β−ケトエステル化合物とヒドロアルコキシシランとをヒドロシリル化反応させる方法においては、以下に示すいくつかの問題があった。
(1)ヒドロシリル化反応の開始が毎回の製造において常に安定ではなく、しかも反応の進行が不安定であるという問題があった。より詳しく説明すると、一方の原料と塩化白金酸を仕込み、次いで、もう一方の原料の供給を開始してもヒドロシリル化反応が直ちに開始しない場合があった(反応性が安定であれば、反応が開始すると反応熱による内温の上昇が直ちに観察されるが、従来製法では反応が開始せず、内温の上昇が起こらない場合があった。)。このため、反応を開始させるまでに、非常に長い熟成時間を必要とする場合があった。更に、反応が開始して進行している途中の段階で突然反応が停止したり、また予測できない不定の段階において、その停止していた反応が突然に再開し、蓄積していた未反応の原料が一気に反応して、暴走傾向の発熱を生ずる場合があり、工業的な大スケールで製造を行うには非常に危険性が高かった。
In a conventional method for producing an organosilicon compound containing a β-ketoester structure, that is, a method in which an unsaturated group-containing β-ketoester compound and a hydroalkoxysilane are hydrosilylated using chloroplatinic acid as a catalyst, the following some methods There was a problem.
(1) There has been a problem that the start of the hydrosilylation reaction is not always stable in each production, and the progress of the reaction is unstable. More specifically, even if one raw material and chloroplatinic acid are charged and then the supply of the other raw material is started, the hydrosilylation reaction may not start immediately (if the reactivity is stable, the reaction When started, an increase in internal temperature due to reaction heat is immediately observed, but in the conventional production method, the reaction did not start and the internal temperature did not increase.) For this reason, a very long aging time may be required before the reaction is started. Furthermore, the reaction suddenly stops in the middle of the progress of the reaction, and the unreacted raw material that has accumulated suddenly restarts at the unpredictable indefinite stage. However, there is a case where heat generation tends to run away and the heat generation tends to run away.

また、触媒として使用される塩化白金酸は、通常のオレフィン類のヒドロシリル化反応では安定な反応性を示すが、不飽和基含有β−ケトエステル化合物のヒドロシリル化反応では特異的に不安定な反応性を示す。この理由については、不飽和基含有β−ケトエステル化合物が、固有の性質として互変異性体のエノール形化学種を相当量含有していることが影響しているものと考えられる。不飽和基含有β−ケトエステル化合物は、メチレンを挟んだ二つのカルボニル基を有するジケトン構造をしているため、とりわけメチレンの水素原子が活性プロトンになりやすい性質にあり、ケト形化学種に対して互変異性体であるエノール形化学種が相当量共存することが知られている。不飽和基含有β−ケトエステル化合物における前述の塩化白金酸を触媒とした際のヒドロシリル化反応の不安定さは、上記のエノール形化学種もしくは活性プロトンが、塩化白金酸の触媒作用を妨害するためと推測される。   In addition, chloroplatinic acid used as a catalyst shows stable reactivity in the usual hydrosilylation reaction of olefins, but specifically unstable in the hydrosilylation reaction of unsaturated group-containing β-ketoester compounds. Indicates. For this reason, it is considered that the unsaturated group-containing β-ketoester compound contains a considerable amount of tautomeric enol species as an inherent property. Since the unsaturated group-containing β-ketoester compound has a diketone structure having two carbonyl groups sandwiching methylene, the hydrogen atom of methylene tends to be an active proton, It is known that a considerable amount of enol-type species which are tautomers coexist. The instability of the hydrosilylation reaction when an unsaturated group-containing β-ketoester compound is catalyzed by the aforementioned chloroplatinic acid is because the above enol-type chemical species or active protons interfere with the catalytic action of chloroplatinic acid. It is guessed.

(2)従来法では、反応収率の再現性が悪く、反応が未達となって未反応原料が多く残る場合や、種々の副生物が多量に発生して低収率となる場合があった。従来製法における副生物に関しては、特開昭63−250390号公報(特許文献2)にも具体的な例が記載されているように、目的物のβ−ケトエステル構造含有有機ケイ素化合物のエノール形化学種の水酸基と同一分子もしくは異分子のケイ素原子上のアルコキシ基とがエステル交換した化合物が形成しやすいことが知られている。なお、上記のエステル交換反応は、塩化白金酸が有する塩素分の触媒作用で助長されているものと推測される。   (2) In the conventional method, the reproducibility of the reaction yield is poor, the reaction may not be achieved, and a large amount of unreacted raw materials may remain, or a large amount of various by-products may be generated resulting in a low yield. It was. As for by-products in the conventional production method, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-250390 (Patent Document 2), the enol form chemistry of the target β-ketoester structure-containing organosilicon compound is described. It is known that a compound in which a hydroxyl group of a species is transesterified with an alkoxy group on the same or different molecular silicon atom is easily formed. The transesterification reaction is presumed to be promoted by the catalytic action of the chlorine content of chloroplatinic acid.

(3)従来法では、塩化白金酸を触媒とする反応系に、補触媒としてトリフェニルホスフィンを添加する技術も知られている(特許文献3:特開平11−323132号公報)が、ホスフィン系化合物は、白金触媒の触媒毒となる性質を有するため、工業的な大スケールの製法には好ましくないという問題があった(非特許文献1:伊藤邦雄編集「シリコーンハンドブック」第27頁、日刊工業新聞社)。また、トリフェニルホスフィンは常温で固体であり、大容量の反応器に仕込む際には液体の化合物に比べて取り扱いにくく、作業性が悪いという問題もあった。   (3) In the conventional method, a technique of adding triphenylphosphine as a cocatalyst to a reaction system using chloroplatinic acid as a catalyst is also known (Patent Document 3: Japanese Patent Laid-Open No. 11-323132). Since the compound has the property of becoming a catalyst poison of a platinum catalyst, there is a problem that it is not preferable for an industrial large-scale production method (Non-patent Document 1: Kunio Ito, “Silicone Handbook”, page 27, Nikkan Kogyo. Newspaper company). In addition, triphenylphosphine is solid at room temperature, and when charged into a large-capacity reactor, there is a problem that it is difficult to handle and poor in workability as compared with a liquid compound.

このため、不飽和基含有β−ケトエステル化合物とヒドロアルコキシシランとをヒドロシリル化反応させて、β−ケトエステル構造含有有機ケイ素化合物を製造する方法においては、毎回の製造において常に反応の開始や反応の進行が安定であり、かつ副生物が少なくて反応収率が高い方法が求められていた。また、反応に悪影響を及ぼすおそれのある物質を添加することや、繁雑な操作を追加することの必要が無い方法が求められていた。   For this reason, in the method of producing a β-ketoester structure-containing organosilicon compound by hydrosilylation reaction of an unsaturated group-containing β-ketoester compound and hydroalkoxysilane, the initiation of the reaction and the progress of the reaction are always performed in each production. There is a need for a method that is stable and has a low reaction rate and a high reaction yield. In addition, there has been a demand for a method that does not require the addition of a substance that may adversely affect the reaction or the addition of complicated operations.

特開昭63−250390号公報JP-A 63-250390 特開昭63−313793号公報JP-A-63-331393 特開平11−323132号公報JP-A-11-323132 伊藤邦雄編集「シリコーンハンドブック」第27頁、日刊工業新聞社Edited by Kunio Ito “Silicone Handbook”, page 27, Nikkan Kogyo Shimbun

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、毎回の製造において常に反応の開始や反応の進行が安定であり、かつ副生物が少なく、反応収率が高いβ−ケトエステル構造含有有機ケイ素化合物の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a β-ketoester structure-containing organosilicon compound having a stable reaction start and progress of reaction in every production, a small amount of by-products, and a high reaction yield. It aims at providing the manufacturing method of.

本発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、白金−ビニルシロキサン錯体を触媒として選び、この白金触媒の存在下で不飽和基含有β−ケトエステル化合物とヒドロアルコキシシランとのヒドロシリル化反応を行うと、驚くべきことに、ヒドロシリル化反応の開始や反応の進行が毎回の製造において常に安定で、かつ反応収率も高く、補触媒等の添加も必要が無いことや、更なる工程の追加も必要がないことを見出した。また、合成時に反応温度を60〜100℃の限られた範囲内で厳密に管理すると、更に種々の副生物量が減り、より高い反応収率が得られることを見出し、本発明をなすに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor selected a platinum-vinylsiloxane complex as a catalyst, and hydrosilylated an unsaturated group-containing β-ketoester compound with a hydroalkoxysilane in the presence of the platinum catalyst. Surprisingly, the start of the hydrosilylation reaction and the progress of the reaction are always stable in each production, the reaction yield is high, the addition of a cocatalyst, etc. is not necessary, It has been found that no additional process is necessary. Further, when the reaction temperature is strictly controlled within a limited range of 60 to 100 ° C. during synthesis, it has been found that the amount of various by-products is further reduced and a higher reaction yield can be obtained, and the present invention has been made. It was.

即ち、本発明は、
〔I〕下記一般式(1)

Figure 2005314325

(式中、R1は炭素数1〜6のアルキル基又はフェニル基である。)
で表される不飽和基含有β−ケトエステル化合物と下記一般式(2)
HSiR2 n(OR33-n (2)
(式中、R2及びR3は互いに同一又は異種の炭素数1〜6のアルキル基であり、nは0〜2の整数である。)
で表されるヒドロアルコキシシランとを反応させて、下記一般式(3)
Figure 2005314325

(式中、R1、R2、R3、nは上記と同様である。)
で表されるβ−ケトエステル構造含有有機ケイ素化合物を製造する方法において、触媒として白金−ビニルシロキサン錯体を使用することを特徴とするβ−ケトエステル構造含有有機ケイ素化合物の製造方法、
〔II〕白金−ビニルシロキサン錯体が、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンを配位子とする白金錯体である〔I〕記載の有機ケイ素化合物の製造方法、
〔III〕式(1)及び(3)におけるR1がメチル基であり、式(2)及び(3)におけるR2及びR3がメチル基又はエチル基であり、nが0又は1である〔I〕又は〔II〕記載の有機ケイ素化合物の製造方法、
〔IV〕反応温度が、60〜100℃の範囲であることを特徴とする〔I〕乃至〔III〕のいずれかに記載の有機ケイ素化合物の製造方法、
を提供する。 That is, the present invention
[I] The following general formula (1)
Figure 2005314325

(In the formula, R 1 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group.)
An unsaturated group-containing β-ketoester compound represented by the following general formula (2)
HSiR 2 n (OR 3 ) 3-n (2)
(In the formula, R 2 and R 3 are the same or different alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, and n is an integer of 0 to 2.)
Is reacted with a hydroalkoxysilane represented by the following general formula (3):
Figure 2005314325

(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 and n are the same as above.)
A process for producing a β-ketoester structure-containing organosilicon compound represented by the formula, wherein a platinum-vinylsiloxane complex is used as a catalyst,
[II] The method for producing an organosilicon compound according to [I], wherein the platinum-vinylsiloxane complex is a platinum complex having 1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane as a ligand,
[III] R 1 in the formulas (1) and (3) is a methyl group, R 2 and R 3 in the formulas (2) and (3) are a methyl group or an ethyl group, and n is 0 or 1 [I] or [II] production method of organosilicon compound,
[IV] The method for producing an organosilicon compound according to any one of [I] to [III], wherein the reaction temperature is in the range of 60 to 100 ° C.
I will provide a.

本発明の製造方法によれば、毎回の製造において常に反応の開始や反応の進行が安定であり、かつ副生物が少なく、高収率でβ−ケトエステル構造含有有機ケイ素化合物を得ることができる。   According to the production method of the present invention, it is possible to obtain an organosilicon compound containing a β-ketoester structure in a high yield with a stable start of reaction and progress of reaction at each production, and with few by-products.

本発明において、原料として使用する不飽和基含有β−ケトエステル化合物は、下記一般式(1)で示される。

Figure 2005314325
(式中、R1は炭素数1〜6のアルキル基又はフェニル基である。) In the present invention, the unsaturated group-containing β-ketoester compound used as a raw material is represented by the following general formula (1).
Figure 2005314325
(In the formula, R 1 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group.)

ここで、R1は炭素数1〜6、好ましくは1〜3のアルキル基、又はフェニル基であり、同一であっても異なっていてもよい。アルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基等が挙げられる。一般式(1)の化合物としては、以下のものが挙げられる。

Figure 2005314325
Here, R 1 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms, or a phenyl group, and may be the same or different. Specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, an isobutyl group, an n-pentyl group, and an n-hexyl group. Examples of the compound of the general formula (1) include the following.
Figure 2005314325

本発明において、上記化合物と反応させて使用するヒドロアルコキシシランとしては、ケイ素原子に直接結合した水素原子(Si−H基)を1つ有するシランであり、下記一般式(2)で示される。
HSiR2 n(OR33-n (2)
(式中、R2及びR3は互いに同一又は異種の炭素数1〜6のアルキル基であり、nは0〜2の整数である。)
In the present invention, the hydroalkoxysilane used by reacting with the above compound is a silane having one hydrogen atom (Si—H group) directly bonded to a silicon atom, which is represented by the following general formula (2).
HSiR 2 n (OR 3 ) 3-n (2)
(In the formula, R 2 and R 3 are the same or different alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, and n is an integer of 0 to 2.)

ここで、R2及びR3は炭素数1〜6、好ましくは1〜3のアルキル基であり、同一であっても異なっていてもよい。具体的には、R1のアルキル基として挙げたものと同様の基を挙げることができる。 Here, R 2 and R 3 are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms, which may be the same or different. Specific examples thereof include the same groups as those exemplified as the alkyl group for R 1 .

上記式(2)で示されるヒドロシラン化合物の典型的な例としては、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、エチルジメトキシシラン、エチルジエトキシシラン、メトキシジエトキシシラン、ジメトキシエトキシシラン、メチルメトキシエトキシシラン等を挙げることができる。   Typical examples of the hydrosilane compound represented by the above formula (2) include trimethoxysilane, triethoxysilane, methyldimethoxysilane, methyldiethoxysilane, ethyldimethoxysilane, ethyldiethoxysilane, methoxydiethoxysilane, and dimethoxy. Examples include ethoxysilane and methylmethoxyethoxysilane.

一般式(1)で示される不飽和基含有β−ケトエステル化合物と、一般式(2)で示されるヒドロキシシラン化合物とをヒドロシリル化反応させて得られるβ−ケトエステル構造含有有機ケイ素化合物としては、具体的には以下のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、具体的な反応条件は後述する。

Figure 2005314325
(式中、Meはメチル基、Etはエチル基を示す。) Specific examples of the β-ketoester structure-containing organosilicon compound obtained by hydrosilylation reaction of the unsaturated group-containing β-ketoester compound represented by the general formula (1) and the hydroxysilane compound represented by the general formula (2) include Specific examples include, but are not limited to: Specific reaction conditions will be described later.
Figure 2005314325
(In the formula, Me represents a methyl group, and Et represents an ethyl group.)

本発明において、上記ヒドロシリル化反応の触媒として用いられる白金−ビニルシロキサン錯体は、一般的にはKarstedt触媒と呼ばれる公知の化合物である。ここで、ビニルシロキサンは、ケイ素原子にビニル基が結合したユニットを含むシロキサン類すべてを包含するものであり、ケイ素原子にビニル基が結合したユニットが少なくとも1個あれば、特にそのユニットの数やケイ素原子の数に制限はない。また、ケイ素原子に結合しているビニル基の数は、1個でも2個でも3個でも構わない。   In the present invention, the platinum-vinylsiloxane complex used as a catalyst for the hydrosilylation reaction is a known compound generally called a Karstedt catalyst. Here, the vinyl siloxane includes all siloxanes including a unit in which a vinyl group is bonded to a silicon atom. If there is at least one unit in which a vinyl group is bonded to a silicon atom, the number of the units, There is no limit to the number of silicon atoms. Further, the number of vinyl groups bonded to the silicon atom may be one, two or three.

ビニル基以外にケイ素原子に結合している基には特に制限はなく、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基やフェニル基等のアリール基が挙げられる。また、シロキサン構造が成り立つためにはシロキシ基は少なくとも1個は必須である。ビニルシロキサンは、鎖状構造もしくは環状構造のどちらでも構わないし、両者の混合物でも良い。   The group bonded to the silicon atom other than the vinyl group is not particularly limited, and examples thereof include alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, and butyl group, and aryl groups such as phenyl group. Further, at least one siloxy group is indispensable for achieving a siloxane structure. Vinylsiloxane may have either a chain structure or a cyclic structure, or a mixture of both.

特に、ビニル基を有するケイ素原子が2〜4個のシロキサン類が好ましく、例えば、ジビニルジシロキサン、ジビニルトリシロキサン、ジビニルテトラシロキサン、トリビニルシクロトリシロキサン、テトラビニルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。上記例示の中でも、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンが、触媒性能の高さや入手の容易さから特に好ましい。   In particular, siloxanes having 2 to 4 silicon atoms having a vinyl group are preferable, and examples thereof include divinyldisiloxane, divinyltrisiloxane, divinyltetrasiloxane, trivinylcyclotrisiloxane, and tetravinylcyclotetrasiloxane. Among the above examples, 1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane is particularly preferable because of its high catalyst performance and availability.

なお、ケイ素原子に結合したビニル基が、白金に配位する数には特に制限はなく、ビニルシロキサン中のビニル基の数により任意である。好ましくはジビニルジシロキサン2分子を白金1原子に作用させた錯体を使用する。この錯体において、ジビニルジシロキサンは必ずしも白金原子とキレート形成している必要はなく、白金原子は別個のジビニルジシロキサン分子のビニル基とそれぞれ結合していても良い。   In addition, there is no restriction | limiting in particular in the number which the vinyl group couple | bonded with the silicon atom coordinated to platinum, It is arbitrary by the number of the vinyl groups in vinylsiloxane. Preferably, a complex in which two molecules of divinyldisiloxane are allowed to act on one platinum atom is used. In this complex, divinyldisiloxane is not necessarily chelated with a platinum atom, and the platinum atom may be bonded to a vinyl group of a separate divinyldisiloxane molecule.

白金の原子価は0価であることが好ましいが、2価乃至は4価であっても良い。また、白金原子に、ビニルシロキサンと共に、それ以外の配位子が配位していても良い。例えば、ジエン系の化合物やニトリル基を持った化合物等が一例として挙げられる。なお、上記の白金−ビニルシロキサン錯体は、そのまま反応溶液中に溶解又は分散させて使用しても良く、活性炭やシリカゲル、アルミナ等の吸着剤等に担持させて使用しても良い。   The valence of platinum is preferably zero, but may be divalent or tetravalent. In addition to the vinyl siloxane, other ligands may be coordinated to the platinum atom. Examples thereof include diene compounds and compounds having a nitrile group. The platinum-vinylsiloxane complex may be used as it is dissolved or dispersed in the reaction solution, or may be used by being supported on an adsorbent such as activated carbon, silica gel, or alumina.

上記白金−ビニルシロキサン錯体は、塩素分を極力含まないことが好ましく、より好ましくは中性領域のpHを示すものが良い。塩素分を低減する方法としては、塩化白金酸とビニルシロキサンを混合させた後、塩化水素を減圧加熱条件等でストリップするか、アルカリ(炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム等)で遊離の塩化水素を中和する等の一般的な各種手段が選ばれる。   The platinum-vinylsiloxane complex preferably contains as little chlorine as possible, and more preferably has a neutral pH range. As a method for reducing the chlorine content, after mixing chloroplatinic acid and vinyl siloxane, strip hydrogen chloride under reduced pressure heating conditions, etc., or remove free hydrogen chloride with alkali (sodium bicarbonate, sodium carbonate, etc.) Various general means such as summing are selected.

また、本発明の製造方法において、上記白金−ビニルシロキサン錯体の使用量は任意であるが、不飽和基含有β−ケトエステル化合物1モルに対して、約1×10-7〜1×10-3モルが好ましく、より好ましくは約1×10-6〜1×10-4モルの使用量が良い。使用量が少なすぎると反応が起こらない場合があり、多すぎると経済的に不利になる場合がある。反応温度は、好ましくは60〜100℃、より好ましくは70〜90℃の範囲で厳密に管理すると反応収率がより向上する。反応温度が100℃より高いと、今回本発明者らが新たに確認した現象として、以下の化学式で示されるような、目的物のβ−ケトエステル構造含有有機ケイ素化合物そのものの熱による分解反応が増加する場合がある。なお、下記式中、Meはメチル基を示す。

Figure 2005314325
In the production method of the present invention, the amount of the platinum-vinylsiloxane complex used is arbitrary, but is about 1 × 10 −7 to 1 × 10 −3 with respect to 1 mol of the unsaturated group-containing β-ketoester compound. The molar amount is preferable, and the amount used is preferably about 1 × 10 −6 to 1 × 10 −4 mol. If the amount used is too small, the reaction may not occur, and if it is too large, it may be economically disadvantageous. When the reaction temperature is preferably strictly controlled in the range of 60 to 100 ° C., more preferably 70 to 90 ° C., the reaction yield is further improved. When the reaction temperature is higher than 100 ° C., as a phenomenon newly confirmed by the present inventors, the decomposition reaction due to heat of the target β-ketoester structure-containing organosilicon compound itself as shown by the following chemical formula increases. There is a case. In the following formulae, Me represents a methyl group.
Figure 2005314325

一方、反応温度が60℃より低いと、不飽和基含有β−ケトエステル化合物とヒドロアルコキシシランとのヒドロシリル化反応の開始に時間がかかる場合がある。また、反応の進行が遅くなる場合もあり、その場合には、系内に蓄積したヒドロアルコキシシランから、水素原子がケイ素原子に結合しているものと同じアルコキシ基に転換した副生物が生じる場合がある(例えば、トリメトキシシランを使用した場合は、テトラメトキシシランが副生する)。   On the other hand, if the reaction temperature is lower than 60 ° C., it may take time to start the hydrosilylation reaction between the unsaturated group-containing β-ketoester compound and the hydroalkoxysilane. In addition, the progress of the reaction may be slow, and in this case, a by-product is generated in which the hydroalkoxysilane accumulated in the system is converted to the same alkoxy group in which the hydrogen atom is bonded to the silicon atom. (For example, when trimethoxysilane is used, tetramethoxysilane is by-produced).

本発明の製造方法の反応条件において、一般式(1)で示される不飽和基含有β−ケトエステル化合物と一般式(2)で示されるヒドロアルコキシシランとのモル比は任意であるが、一方をモル比過剰にすることは、経済的に不利になるばかりでなく、無用の副生物の発生が多くなる場合があるため好ましくない。不飽和基含有β−ケトエステル化合物とヒドロアルコキシシランとのモル比は、通常2:1〜1:2、特に不飽和基含有β−ケトエステル化合物1モルに対してヒドロアルコキシシランを0.9〜1.1モル用いることが好ましい。   In the reaction conditions of the production method of the present invention, the molar ratio of the unsaturated group-containing β-ketoester compound represented by the general formula (1) and the hydroalkoxysilane represented by the general formula (2) is arbitrary. It is not preferable to make the molar ratio excessive not only economically disadvantageous but also generating unnecessary by-products. The molar ratio of the unsaturated group-containing β-ketoester compound to hydroalkoxysilane is usually 2: 1 to 1: 2, particularly 0.9 to 1 of hydroalkoxysilane per mole of the unsaturated group-containing β-ketoester compound. It is preferable to use 1 mol.

反応原料の導入方法には特に制限はなく、例えば、不飽和基含有β−ケトエステル化合物に白金−ビニルシロキサン錯体の存在下で、ヒドロアルコキシシランを発熱の状態を見ながらゆっくりと滴下しても良い。また、ヒドロアルコキシシランに白金−ビニルシロキサン錯体の存在下で、不飽和基含有β−ケトエステル化合物を同様に滴下しても良い。溶媒中に白金−ビニルシロキサン錯体の存在下で、不飽和基含有β−ケトエステル化合物とヒドロアルコキシシランとの混合物を滴下しても良い。また、反応は、回分式、半回分式、連続式のいずれの方式を用いても構わない。   There is no particular limitation on the method for introducing the reaction raw material. For example, hydroalkoxysilane may be slowly dropped into an unsaturated group-containing β-ketoester compound in the presence of a platinum-vinylsiloxane complex while observing the exothermic state. . Further, an unsaturated group-containing β-ketoester compound may be similarly dropped into hydroalkoxysilane in the presence of a platinum-vinylsiloxane complex. A mixture of an unsaturated group-containing β-ketoester compound and hydroalkoxysilane may be added dropwise in the presence of a platinum-vinylsiloxane complex in a solvent. In addition, the reaction may be performed by any of batch, semi-batch and continuous methods.

本発明の製造方法では特に反応溶媒を必要としないが、使用する場合は、例えばトルエン、キシレン等の芳香族系、ヘキサン、イソオクタン、デカン等の脂肪族系、THF等のエーテル類等の種々の溶媒を用いることができる。また、これらの溶媒は、1種単独で又は2種以上の溶媒を混合して用いても良い。   In the production method of the present invention, a reaction solvent is not particularly required, but when used, for example, aromatics such as toluene and xylene, aliphatics such as hexane, isooctane and decane, ethers such as THF, and the like. A solvent can be used. Moreover, you may use these solvents individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

更に、必要に応じてヒドロシリル化反応をより活性化するための公知の手段を付け加えることもできる。例えば、適量の酸素を含む乾燥空気を反応系に吹き込むこともでき、反応を促進させるような各種添加剤の使用も適用可能である。   Furthermore, a known means for further activating the hydrosilylation reaction can be added as necessary. For example, dry air containing an appropriate amount of oxygen can be blown into the reaction system, and the use of various additives that promote the reaction is also applicable.

不飽和基含有β−ケトエステル化合物及びヒドロアルコキシシランは、これらをそれぞれ活性炭、活性白土、アルミナ、シリカゲル、酸化マグネシウム等の吸着剤、あるいはこれらを組み合わせた吸着剤やモレキュラーシーブ等により処理したものを用いることもできる。   As the unsaturated group-containing β-ketoester compound and hydroalkoxysilane, those treated with an adsorbent such as activated carbon, activated clay, alumina, silica gel, magnesium oxide or a combination of these adsorbents or molecular sieves are used. You can also

反応圧力は、常圧もしくは加圧で実施でき、特に制限はない。また、反応系は水分の混入を避けるように窒素やアルゴン等の不活性ガスで置換され、反応中も同様のガスでシールされていることが好ましい。水分が混入すると、ヒドロアルコキシシランや目的物が加水分解して収率が低下するおそれがある。更に、反応系への水分混入防止のためには、原料の不飽和基含有β−ケトエステル化合物は水分が低いものを使用することが好ましく、水分を脱水して用いればより好ましく、この場合、各種脱水剤の使用や溶剤を用いた共沸脱水等の公知の各種脱水方法が選ばれる。   The reaction pressure can be carried out at normal pressure or increased pressure, and is not particularly limited. Further, the reaction system is preferably replaced with an inert gas such as nitrogen or argon so as to avoid mixing of moisture, and is preferably sealed with the same gas during the reaction. When water is mixed, hydroalkoxysilane and the target product may be hydrolyzed to reduce the yield. Furthermore, in order to prevent moisture from entering the reaction system, it is preferable to use a raw material unsaturated group-containing β-ketoester compound having a low water content, more preferably water used after dehydration. Various known dehydration methods such as use of a dehydrating agent and azeotropic dehydration using a solvent are selected.

反応系に含まれる水分量は、1000ppm以下、好ましくは200ppm以下であればより好ましく、ゼロに近い程より望ましい結果を与える。   The amount of water contained in the reaction system is more preferably 1000 ppm or less, preferably 200 ppm or less, and the closer to zero, the more desirable results are given.

本発明の製造方法によって得られるβ−ケトエステル構造含有有機ケイ素化合物は、プラスチックに対する優れた接着性を示す室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物の原料として、また、金属をキレートとして捕捉する能力があることから、金属捕捉能を有するシランカップリング剤や、溶液中からの金属吸着剤及び金属回収剤の原料として有用である。更に、電気・電子工業(液晶や配線基板等)や自動車工業における接着剤、絶縁シール剤、ポッティング剤、コーティング剤の原料として、金属を固定化した触媒やエポキシ系樹脂等の硬化剤や建築用シーリング剤原料として、多分野にわたり広く利用することができる。   The β-ketoester structure-containing organosilicon compound obtained by the production method of the present invention has the ability to capture a metal as a chelate as a raw material for a room temperature-curable polyorganosiloxane composition exhibiting excellent adhesion to plastics. Therefore, it is useful as a raw material for a silane coupling agent having a metal scavenging ability, a metal adsorbent and a metal recovery agent from a solution. In addition, as a raw material for adhesives, insulating sealants, potting agents, and coating agents in the electrical and electronic industries (liquid crystal, wiring boards, etc.) and the automobile industry, curing agents such as metal-fixed catalysts and epoxy resins, and architectural use As a sealant raw material, it can be widely used in many fields.

以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to these Examples.

[実施例1]
窒素置換をそれぞれ十分に行った滴下ロート、還流冷却管、撹拌機及び温度計を備えた四口フラスコ中に、142.2 g(1モル)のアセト酢酸アリル及び白金−1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体のトルエン溶液0.10g(白金原子15×10-6モルを含有する。)を導入し、70〜80℃に加熱した。これに、3.7g(0.03モル)のトリメトキシシランを投入したところ、直ちに発熱が起こり、反応温度が9℃上昇した。30分後にガスクロマトグラフィー(GC)測定すると、トリメトキシシランは完全に消費されており、アセト酢酸3−トリメトキシシリルプロピルの生成が認められた。
[Example 1]
In a four-necked flask equipped with a dropping funnel, a reflux condenser, a stirrer, and a thermometer each sufficiently substituted with nitrogen, 142.2 g (1 mol) of allyl acetoacetate and platinum-1,3-divinyl- 0.10 g of a toluene solution of 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane complex (containing 15 × 10 −6 mol of platinum atom) was introduced and heated to 70 to 80 ° C. When 3.7 g (0.03 mol) of trimethoxysilane was added thereto, heat generation immediately occurred and the reaction temperature rose by 9 ° C. When gas chromatography (GC) was measured after 30 minutes, trimethoxysilane was completely consumed, and formation of 3-trimethoxysilylpropyl acetoacetate was observed.

次いで、118.5g(0.97モル)のトリメトキシシランを、約5時間かけて滴下した。滴下の間は、反応温度を70〜90℃で管理した。1時間毎にGC測定したが、どの段階でもトリメトキシシランの残存は0〜0.2質量%であり、常にほぼ定量的な反応が進行していた。滴下終了時にはトリメトキシシランの残存は0.1質量%しかなく、そのまま1時間熟成したところ、トリメトキシシランの残存はゼロになり、反応は完結していた。   Next, 118.5 g (0.97 mol) of trimethoxysilane was added dropwise over about 5 hours. During the addition, the reaction temperature was controlled at 70-90 ° C. Although GC measurement was performed every hour, the remaining amount of trimethoxysilane was 0 to 0.2% by mass at any stage, and almost quantitative reaction was always in progress. At the end of the dropwise addition, there was only 0.1% by mass of trimethoxysilane remaining, and when the mixture was aged for 1 hour as it was, the residual trimethoxysilane was zero and the reaction was complete.

GC測定により、トリメトキシシランからのアセト酢酸3−トリメトキシシリルプロピルの収率は約90%であった。また、アセト酢酸3−トリメトキシシリルプロピルのβ−ケトエステル基のエノール形互変異性体とケイ素原子上のメトキシ基がエステル交換した化合物はほとんど検出されなかった。   As a result of GC measurement, the yield of 3-trimethoxysilylpropyl acetoacetate from trimethoxysilane was about 90%. In addition, almost no compound was detected in which the enol tautomer of the β-ketoester group of 3-trimethoxysilylpropyl acetoacetate and the methoxy group on the silicon atom were transesterified.

[実施例2]
窒素置換をそれぞれ十分にした滴下ロート、還流冷却管、撹拌機及び温度計を備えた四口フラスコ中に、42.6g (0.3モル)のアセト酢酸アリル及び白金−1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体のトルエン溶液0.06g(白金原子9×10-6モルを含有する。)を導入し、70〜80℃に加熱した。これに、40.3g(0.33モル)のトリメトキシシランを約2時間かけて滴下した。滴下当初には速やかに5℃以上の発熱が見られた。滴下の間は、反応温度を70〜90℃で管理した。滴下中に温度の急変はなく、滴下終了時にはトリメトキシシランの残存はほとんどなかった。更に、3時間熟成したところ、トリメトキシシランの残存は全くゼロになり反応は完結していた。
[Example 2]
42.6 g (0.3 mol) of allyl acetoacetate and platinum-1,3-divinyl-into a four-necked flask equipped with a dropping funnel sufficiently filled with nitrogen, a reflux condenser, a stirrer and a thermometer. 0.06 g of a toluene solution of 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane complex (containing 9 × 10 −6 mol of platinum atoms) was introduced and heated to 70 to 80 ° C. To this, 40.3 g (0.33 mol) of trimethoxysilane was added dropwise over about 2 hours. An exotherm of 5 ° C. or higher was immediately observed at the beginning of the dropping. During the addition, the reaction temperature was controlled at 70-90 ° C. There was no sudden change in temperature during the dropping, and almost no trimethoxysilane remained at the end of the dropping. Furthermore, after aging for 3 hours, the residual trimethoxysilane was completely zero and the reaction was complete.

反応液の赤外吸収スペクトルを測定したところ、Si−H基に基づく吸収は全くなくなっていた。また、アセト酢酸3−トリメトキシシリルプロピルのβ−ケトエステル基のエノール形互変異性体とケイ素原子上のメトキシ基がエステル交換した化合物はほとんど検出されなかった。GC及び1H−NMR測定により、アセト酢酸3−トリメトキシシリルプロピルは約90%の収率であることを確認した。 When the infrared absorption spectrum of the reaction solution was measured, the absorption based on the Si—H group was completely lost. In addition, almost no compound was detected in which the enol tautomer of the β-ketoester group of 3-trimethoxysilylpropyl acetoacetate and the methoxy group on the silicon atom were transesterified. GC and 1 H-NMR measurements confirmed that the yield of 3-trimethoxysilylpropyl acetoacetate was about 90%.

[比較例1]
白金−1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体のトルエン溶液の代わりに、塩化白金酸(H2PtCl6)のイソプロパノール溶液0.09g(白金原子9×10-6モルを含有する。)を用いた以外は、実施例2と同じ操作を行った。その結果、トリメトキシシランの滴下を始めても、当初に見られるはずのヒドロシリル化反応の開始に由来する発熱がほとんど起こらなかった。70〜80℃に温調しつつ、そのまま滴下を続けていたところ、滴下途中で突然に内温が急激に約20℃上昇した(ヒドロシリル化反応が突然開始した。)。
[Comparative Example 1]
Instead of a toluene solution of platinum-1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane complex, 0.09 g of an isopropanol solution of chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 ) (platinum atom 9 × 10 − The same operation as in Example 2 was performed except that 6 mol) was used. As a result, even when the dropping of trimethoxysilane was started, there was hardly any exotherm resulting from the start of the hydrosilylation reaction that should have been observed at the beginning. While the temperature was adjusted to 70 to 80 ° C., the dropping was continued as it was, and the internal temperature suddenly rose about 20 ° C. suddenly during the dropping (the hydrosilylation reaction started suddenly).

トリメトキシシランの滴下を止め、急冷した。その後、70〜80℃に温調して、残りのトリメトキシシランの滴下を行った(約2時間)。滴下終了後、2時間熟成した。反応液のGC測定により、アセト酢酸3−トリメトキシシリルプロピルの収率は30%程度に過ぎないことが確認された。未反応のアセト酢酸アリル及びトリメトキシシランが残存し、かつ種々の副生物により反応液の組成は複雑であった。
同じ操作を繰り返したが、反応開始時の発熱はほとんど見られず、トリメトキシシラン滴下途中で突然急な発熱が起こる現象は、毎回予測できない不定の反応段階で起こった。なお、収率もバッチにより変動し(20〜60%)、一定の値になり難かった。
The dripping of trimethoxysilane was stopped and cooled rapidly. Thereafter, the temperature was adjusted to 70 to 80 ° C., and the remaining trimethoxysilane was dropped (about 2 hours). After completion of dropping, the mixture was aged for 2 hours. GC measurement of the reaction solution confirmed that the yield of 3-trimethoxysilylpropyl acetoacetate was only about 30%. Unreacted allyl acetoacetate and trimethoxysilane remained, and the composition of the reaction solution was complicated by various by-products.
The same operation was repeated, but almost no exotherm was observed at the start of the reaction, and a sudden and sudden exotherm occurred during the dropwise addition of trimethoxysilane occurred in an unpredictable reaction stage every time. The yield also fluctuated depending on the batch (20 to 60%), and it was difficult to reach a constant value.

[比較例2]
塩化白金酸(H2PtCl6)のイソプロパノール溶液の代わりに、塩化白金酸(H2PtCl6)のブタノール溶液0.09g(白金原子9×10-6モルを含有する。)を用いた以外は、比較例1と同じ操作を行った。トリメトキシシラン滴下終了後に10時間熟成したが、反応がほとんど起こらず、アセト酢酸3−トリメトキシシリルプロピルの収率は1%程度であった。
[Comparative Example 2]
Instead of an isopropanol solution of chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6), except for using the butanol solution 0.09g of chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6) (containing platinum atoms 9 × 10 -6 mol.) Of The same operation as Comparative Example 1 was performed. Although the reaction was aged for 10 hours after completion of the dropwise addition of trimethoxysilane, the reaction hardly occurred, and the yield of 3-trimethoxysilylpropyl acetoacetate was about 1%.

[比較例3]
反応温度を100〜120℃とする以外は実施例2と同じ操作を行った。その結果、反応液中にはアセト酢酸3−トリメトキシシリルプロピルはほとんど見られず、以下の反応式における2種の副生物が大量に検出された。アセト酢酸3−トリメトキシシリルプロピルのほとんどは、以下の反応式の経路で熱分解しているものと考えられる。
従って、アセト酢酸3−トリメトキシシリルプロピルは、反応温度が100〜120℃であると、本質的に熱分解する性質を持っていることが確認された。この結果は、反応温度が100℃より高いと好ましくないことを示唆している。

Figure 2005314325

(式中、Meはメチル基を示す。) [Comparative Example 3]
The same operation as in Example 2 was performed except that the reaction temperature was 100 to 120 ° C. As a result, almost no 3-trimethoxysilylpropyl acetoacetate was found in the reaction solution, and two types of by-products in the following reaction formula were detected in large quantities. Most of 3-trimethoxysilylpropyl acetoacetate is considered to be thermally decomposed by the route of the following reaction formula.
Therefore, it was confirmed that 3-trimethoxysilylpropyl acetoacetate has the property of being essentially thermally decomposed when the reaction temperature is 100 to 120 ° C. This result suggests that the reaction temperature is not preferably higher than 100 ° C.
Figure 2005314325

(In the formula, Me represents a methyl group.)

[比較例4]
反応温度を50〜60℃とする以外は実施例1と同じ操作を行った。その結果、反応液中のアセト酢酸3−トリメトキシシリルプロピルの収率は約60%であった。なお、テトラメトキシシランが副生しており、約15質量%検出された。この結果は、反応温度が60℃より低いと好ましくないことを示唆している。
[Comparative Example 4]
The same operation as in Example 1 was performed except that the reaction temperature was 50 to 60 ° C. As a result, the yield of 3-trimethoxysilylpropyl acetoacetate in the reaction solution was about 60%. Tetramethoxysilane was by-produced and was detected at about 15% by mass. This result suggests that the reaction temperature is less than 60 ° C.

Claims (4)

下記一般式(1)
Figure 2005314325

(式中、R1は炭素数1〜6のアルキル基又はフェニル基である。)
で表される不飽和基含有β−ケトエステル化合物と下記一般式(2)
HSiR2 n(OR33-n (2)
(式中、R2及びR3は互いに同一又は異種の炭素数1〜6のアルキル基であり、nは0〜2の整数である。)
で表されるヒドロアルコキシシランとを反応させて、下記一般式(3)
Figure 2005314325

(式中、R1、R2、R3、nは上記と同様である。)
で表されるβ−ケトエステル構造含有有機ケイ素化合物を製造する方法において、触媒として白金−ビニルシロキサン錯体を使用することを特徴とするβ−ケトエステル構造含有有機ケイ素化合物の製造方法。
The following general formula (1)
Figure 2005314325

(In the formula, R 1 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group.)
An unsaturated group-containing β-ketoester compound represented by the following general formula (2)
HSiR 2 n (OR 3 ) 3-n (2)
(In the formula, R 2 and R 3 are the same or different alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, and n is an integer of 0 to 2.)
Is reacted with a hydroalkoxysilane represented by the following general formula (3):
Figure 2005314325

(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 and n are the same as above.)
A process for producing an organosilicon compound having a β-ketoester structure represented by formula (1), wherein a platinum-vinylsiloxane complex is used as a catalyst.
白金−ビニルシロキサン錯体が、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンを配位子とする白金錯体である請求項1項記載の有機ケイ素化合物の製造方法。   The method for producing an organosilicon compound according to claim 1, wherein the platinum-vinylsiloxane complex is a platinum complex having 1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane as a ligand. 式(1)及び(3)におけるR1がメチル基であり、式(2)及び(3)におけるR2及びR3がメチル基又はエチル基であり、nが0又は1である請求項1又は2記載の有機ケイ素化合物の製造方法。 R 1 in the formulas (1) and (3) is a methyl group, R 2 and R 3 in the formulas (2) and (3) are a methyl group or an ethyl group, and n is 0 or 1. Or the manufacturing method of the organosilicon compound of 2. 反応温度が、60〜100℃の範囲であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の有機ケイ素化合物の製造方法。
The method for producing an organosilicon compound according to any one of claims 1 to 3, wherein the reaction temperature is in the range of 60 to 100 ° C.
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