JP2005527706A - 有機官能性シランを製造するための電気化学的方法 - Google Patents
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Abstract
R1−Y(3)〔上記式中、R1、R2、R3、R4、XおよびYは、請求項1に定義された意味を有する〕で示される化合物と、分割されていない電解セルを使用しながら電気化学的に反応させることにより製造する方法であって、この場合には、X1モル当たり錯化剤最大で0.1モルが存在するものとする、上記製造方法である。
Description
R1−Y (3)
〔上記式中、
R1は、一般式(4)
R6R7R8C (4)
で示される基を表わし、
R6、R7およびR8は、個々にかまたは一緒になってモノマー基、オリゴマー基またはポリマー基を表わし、
R2およびR3は、個々にかまたは一緒になって、場合によっては置換されたC1〜C30−炭化水素基を表わし、この場合互いに隣接していない1個以上のメチレン単位は、基−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、または−OCOO−、−S−、−CO−NR5−、−NH−または−N−C1〜C20−炭化水素によって置換されていてよく、互いに隣接していない1個以上のメチン単位は、基−N=、−N=N−、または−P=によって置換されていてよく、
R4は、水素または場合によっては置換されたC1〜C30−炭化水素基を表わし、この場合互いに隣接していない1個以上のメチレン単位は、基−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、または−OCOO−、−S−、−CO−NR5−、−NH−または−N−C1〜C20−炭化水素によって置換されていてよく、互いに隣接していない1個以上のメチン単位は、基−N=、−N=N−、または−P=によって置換されていてよく、
XおよびYは、Br、Cl、I、OR5から選択されたものであり、
R5は、C1〜C10−アルキル基を表わし、但し、この場合には、X1モル当たり錯化剤最大で0.1モルが存在するものとする〕で示される化合物と、分割されていない電解セルを使用しながら電気化学的に反応させることにより製造する方法である。
電気分解のために、分割されていない電解質セルが使用され、この場合には、高純度のマグネシウムからなる棒状の犠牲アノード(直径8mm)が中心に配置されており、直径4cmを有する円筒形の特殊鋼薄板からなるカソードがアノードの周囲に取り付けられている。電気分解は、定電流的に実施され、この場合カソードの電流密度は、0.5mA/cm2を超えない。電解セルは、温度が著しくRT(20℃)を超えないようにするために、全電界時間の間に、水によって冷却される超音波浴中で超音波処理される。
例1:(p−メトキシフェニル)ジメチルシランの製出
無水塩化リチウム1.2g(28.3ミリモル)を無水THF50ml中に溶解し、保護ガスで洗浄された、乾燥された電解質セル中に移す。p−クロルアニソール5.00g(35.1ミリモル)およびクロルジメチルシラン3.32g(35.1ミリモル)の添加後、15mAの定電流(電流密度i=0.4mA/cm2)で電気分解する。全部で138時間の反応時間後(注釈:これは、2.2F/モルの電荷量Qに相当する)、電気分解を中断する。
例1と同様に、4−ブロムアニソール10.00g(53.5ミリモル)を化学量論的量のクロルジメチルシラン5.06g(53.5モル)と電気化学的に反応させる。48時間の電気分解時間および例1の場合と同様の後処理の後に、望ましい生成物p−メトキシフェニルジメチルシランを85%の収率で得ることができる。
例1と同様に、4−ブロム−N,N−ジメチルアニリン5.00gから出発して、クロルジメチルシラン2.36g(25ミリモル)と電気化学的に反応させる。98時間の電気分解時間(電荷量Q=2.2F/モル)および例1と同様の後処理の後に、[4−(N,N−ジメチルアミノ)フェニル]ジメチルシラン3.12gを得ることができ、これは、(理論値の)70%の収率に相当する。
例1と同様に、(4−ブロムフェノキシ)−第三ブチルジメチルシラン7.50gをクロルジメチルシラン2.47g(26.1ミリモル)と電気化学的に反応させる。全部で103時間の電気分解時間(電荷量Q=2.2F/モル)および例1と同様の後処理の後に、[4−(ジメチルシリル)フェノキシ]−第三ブチルジメチルシラン6.40gを得ることができる。これは、理論値の90%の収率に相当する。
例1と同様に、1−クロルペンタン4.00g(37.5ミリモル)およびクロルジメチルシラン3.55g(37.5ミリモル)から出発して、147時間の電気分解時間(電荷量Q=2.2F/モル)および例1と同様の後処理の後に、望ましい生成物n−ペンチルジメチルシラン全部で4.15gを得ることができる。これは、85%の収率に相当する。
例1と同様に、臭化ヘキシル5.00g(30.3ミリモル)および化学量論的量のクロルジメチルシラン2.86g(30.3ミリモル)から出発して、22時間の電気分解時間および例1と同様の後処理の後に、生成物n−ヘキシルジメチルシラン全部で2.90gを得ることができる。これは、理論値の66%の収率に相当する。
p−クロルアニソール5.00g(35.1ミリモル)およびジメトキシジメチルシラン4.22g(35.1ミリモル)を、例1の記載と同様に電気化学的に互いに反応させる。138時間の電気分解時間(電荷量Q=2.2F/モル)および例1と同様の後処理の後に、生成物p−メトキシフェニルメトキシジメチルシラン5.50g(収率:理論値の80%)を得ることができる。
p−ブロムアニソール5.00g(26.7ミリモル)および化学量論的量のジメトキシジメチルシラン3.20g(26.7ミリモル)から出発して、例1の記載と同様に24時間の電気分解時間および例1と同様の後処理の後に、望ましい生成物2.72g(理論値の52%)を得ることができる。
例1と同様に、(4−ブロムフェノキシ)−第三ブチルジメチルシラン7.50g(26.1ミリモル)を化学量論的量のジメトキシジメチルシラン(3.14g(26.1ミリモル))と一緒に電気分解する。全部で103時間の電気分解時間(電荷量Q=2.2F/モル)および例1と同様の後処理の後に、望ましい生成物[4−(メトキシジメチルシリル)フェノキシ]−第三ブチルジメチルシラン4.60gを得ることができる。これは、理論値の60%の収率に相当する。
例1と同様に、p−ブロムアニソール2.80g(15.1ミリモル)と化学量論的量の(N,N−ジエチルアミノ)ジメチルクロルシラン2.50g(15.1ミリモル)とを電気化学的に反応させる。24時間の後、電気分解を終結させる。例1と同様の後処理の後に、望ましい生成物(N,N−ジエチルアミノ)−p−メトキシフェニルジメチルシラン1.62g(理論値の45%)を得ることができる。
4−ブロム−1−ブテン4.00gを例1の記載と同様にジメトキシジメチルシラン3.56g(29.6ミリモル)と電気化学的に反応させる。116時間の電気分解時間(電荷量Q=2.2F/モル)および例1と同様の後処理の後に、望ましい生成物(3−ブテニル)メトキシジメチルシラン3.50gを得ることができる。これは、83%の収率に相当する。
例1と同様に、ポリ塩化ビニル1.00g(16ミリモルCl)およびクロルジメチルシラン1.51g(16ミリモル)から出発して、15mAの定電流で電気分解する。全部で63時間の反応時間の後に(電荷量Q=2.2F/モル)、電気分解を終結させる。反応溶液を溶剤の部分的な除去によって真空中で半分に濃縮する。次に、濃縮された溶液を徐々に強力に攪拌しながらメタノール250mlに滴加し、この場合形成されたポリマーは、沈殿する。沈殿されたポリマーを全部で3回それぞれ150mlのメタノールで洗浄し、最終的に真空中で質量が一定になるまで乾燥する。
例5の記載と同様にではあるが、しかし、マグネシウムアノードの代わりにチタンアノードを使用しながら、1−クロルペンタン4.00g(37.5ミリモル)およびクロルジメチルシラン3.55g(37.5ミリモル)を全部で8日間、同様の条件下で電気分解する。GC/MS分析により、粗製生成物中でエダクトと共に、望ましい生成物を検出する(組成:目的生成物n−ペンチルジメチルシラン55%、エダクト1−クロルペンタン45%)。
円筒形のアルミニウム棒またはマグネシウム棒(直径1cm)を犠牲アノードとしてならびに同心の特殊鋼格子(または炭素)をカソード(面積:1.0±0.2dm2)として装備した、分割されていない電解セル(100ml)中で、反応を窒素雰囲気下に次のように実施する:
0.1Aの定電流(電流密度:0.1±0.05Adm−2)を印加し、乾燥セル中に連続的に無水THF(20ml)、HMPA(6ml)およびシラン(40〜60ml)を添加する。反応溶液の脱ガスおよび前電気分解(相応する電気化学的に不活性のシロキサンの形成下に残留痕跡の水の除去)の後に、ニッケル触媒NiBr2(bpy)0.45g(1.2ミリモル)ならびに過剰量の助触媒2,2′−ビピリジン(0.78g、5ミリモル)を添加する。電気分解(i=0.1A)を、理論的電荷量が達成されるまでの間、実施する。上記の実施例の記載と同様の後処理の後に、望ましい生成物p−メトキシフェニルジメチルクロルシランを得ることができる。収率は、86%である。触媒および助触媒の不在で、変換率は、8〜13%の間にあり、触媒を用いた場合には、変換率は、98%である。
Claims (8)
- 一般式(1)
R1−Y (3)
〔上記式中、
R1は、一般式(4)
R6R7R8C (4)
で示される基を表わし、
R6、R7およびR8は、個々にかまたは一緒になってモノマー基、オリゴマー基またはポリマー基を表わし、
R2およびR3は、個々にかまたは一緒になって、場合によっては置換されたC1〜C30−炭化水素基を表わし、この場合互いに隣接していない1個以上のメチレン単位は、基−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、または−OCOO−、−S−、−CO−NR5−、−NH−または−N−C1〜C20−炭化水素によって置換されていてよく、互いに隣接していない1個以上のメチン単位は、基−N=、−N=N−、または−P=によって置換されていてよく、
R4は、水素または場合によっては置換されたC1〜C30−炭化水素基を表わし、この場合互いに隣接していない1個以上のメチレン単位は、基−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、または−OCOO−、−S−、−CO−NR5−、−NH−または−N−C1〜C20−炭化水素によって置換されていてよく、互いに隣接していない1個以上のメチン単位は、基−N=、−N=N−、または−P=によって置換されていてよく、
XおよびYは、Br、Cl、I、OR5から選択されたものであり、
R5は、C1〜C10−アルキル基を表わし、但し、この場合には、X1モル当たり錯化剤最大で0.1モルが存在するものとする〕で示される化合物と、分割されていない電解セルを使用しながら電気化学的に反応させることにより製造する方法。 - モノマー基R6、R7およびR8は、有利に水素、シアノまたは場合によっては置換されたC1〜C30−炭化水素基から選択されたものであり、この場合互いに隣接していない1個以上のメチレン単位は、基−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、または−OCOO−、−S−、−CO−NR5−、−NH−または−N−C1〜C20−炭化水素によって置換されていてよく、互いに隣接していない1個以上のメチン単位は、基−N=、−N=N−、または−P=によって置換されていてよく、互いに隣接していない1個以上の炭素原子は、珪素原子によって置換されていてよい、請求項1記載の方法。
- オリゴマー基およびポリマー基R6、R7およびR8は、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアセテート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリアクリルニトリル、ポリ塩化ビニリデン(PVC)、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリシアン化ビニリデン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、シリコーン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコールおよびこれらの誘導体ならびにコポリマー、例えばスチレン−アクリレートコポリマー、ビニルアセテート−アクリレートコポリマー、エチレン−ビニルアセテートコポリマー、エチレン−プロピレンターポリマー(EPDM)、エチレン−プロピレンゴム(EPM)、ポリブタジエン(BR)、ポリ−イソブテン−イソプレン(ブチルゴム、JJR)、ポリイソプレン(IR)およびスチレン−ブタジエンゴム(SBR)を含む類似物から選択されたものである、請求項1記載の方法。
- アノードは、Mg、Fe、Ti、Zn、Al、CuおよびSnから選択される金属または金属の合金を含む犠牲アノードである、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。
- 一般式M+Y−〔式中、Mは、Mg、Li、Na、NBU4、NMe4、NEt4を表わし、Yは、ClO4、Cl、Br、I、NO3、BF4、ASF6、BPh4、PF6、AlCl4、CF3SO3およびSCNを表わし、この場合Bu、Me、EtまたはPhは、ブチル基、メチル基、エチル基またはフェニル基を表わす〕で示される導電性塩を添加する、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
- 非プロトン性溶剤が存在し、この非プロトン性溶剤は、一般式(1)〜(3)の化合物と反応せず、非プロトン性溶剤それ自体は、一般式(2)の化合物よりも負の電位の場合に初めて還元される、請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。
- 一般式(3)の化合物1モルに対して、一般式(2)の化合物の使用される量は、0.8〜1.5モルである、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。
- 超音波の影響下で実施する、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。
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