JP2011098939A - Completely condensed oligosilsesquioxane and method for producing the same - Google Patents
Completely condensed oligosilsesquioxane and method for producing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011098939A JP2011098939A JP2009255943A JP2009255943A JP2011098939A JP 2011098939 A JP2011098939 A JP 2011098939A JP 2009255943 A JP2009255943 A JP 2009255943A JP 2009255943 A JP2009255943 A JP 2009255943A JP 2011098939 A JP2011098939 A JP 2011098939A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- general formula
- carbon atoms
- group
- formula
- represented
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 0 CCCN(C)**C Chemical compound CCCN(C)**C 0.000 description 3
- ZPTVNYMJQHSSEA-UHFFFAOYSA-N Cc(cc1)ccc1[N+]([O-])=O Chemical compound Cc(cc1)ccc1[N+]([O-])=O ZPTVNYMJQHSSEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、完全縮合オリゴシルセスキオキサン及びそれらの製造方法に関する。 The present invention relates to fully condensed oligosilsesquioxanes and methods for their production.
ポリシルセスキオキサンは、無機シリカ[SiO2]と有機シリコーン[(R2SiO)n]の中間的な物質であり、[RSiO3/2]nで表される。シロキサン結合をもつ無機構造部分は、優れた透明性、耐熱性、硬度、絶縁性等、無機材料としての特性を担う。一方、有機構造部分は、ケイ素原子に直接結合した有機官能基からなり、無機構造だけでは不足しがちな有機材料への溶解性や分散安定性、屈折率や誘電率の調整、光硬化性付与などの特性を担う。このように、無機材料と有機材料の特性を兼ね備えるポリシルセスキオキサンは有機/無機ハイブリッド材料として注目されている。 Polysilsesquioxane is an intermediate substance between inorganic silica [SiO 2 ] and organic silicone [(R 2 SiO) n ], and is represented by [RSiO 3/2 ] n . The inorganic structural portion having a siloxane bond bears properties as an inorganic material such as excellent transparency, heat resistance, hardness, and insulation. On the other hand, the organic structure part consists of organic functional groups directly bonded to silicon atoms. Solubility and dispersion stability in organic materials, which tend to be insufficient only with an inorganic structure, adjustment of refractive index and dielectric constant, imparting photocurability It bears the characteristics such as. As described above, polysilsesquioxane having characteristics of an inorganic material and an organic material is attracting attention as an organic / inorganic hybrid material.
ポリシルセスキオキサンはその構造により、ランダム構造、多面体構造、ラダー構造が知られている。その中でも、Si−O結合が三次元的に閉環した構造である多面体オリゴシルセスキオキサン(POSS)は、その特異的な三次元的構造ゆえに耐熱性、耐酸化性、耐薬品性及び高い機械的強度、絶縁性等、多くの優れた特徴を持ち、電子材料や光学材料への応用の期待が高まっている。POSSの中でも立方体の頂点がケイ素原子でその間に酸素原子を持つ完全縮合オリゴシルセスキオキサンであるT8化合物([RSiO3/2]8;T構造とは、RSiO3/2を指す)は入手容易な為、これまでに多くの報告がなされ、新規機能の発現や機能性改善の研究に使用されている。 Polysilsesquioxane is known to have a random structure, a polyhedral structure, and a ladder structure depending on its structure. Among them, polyhedral oligosilsesquioxane (POSS) having a structure in which a Si—O bond is three-dimensionally closed has high heat resistance, oxidation resistance, chemical resistance and high mechanical properties because of its unique three-dimensional structure. It has many excellent features, such as mechanical strength and insulation, and is expected to be applied to electronic and optical materials. Among POSS, a T 8 compound ([RSiO 3/2 ] 8 ; T structure indicates RSiO 3/2 ), which is a fully condensed oligosilsesquioxane having a silicon atom at the top of a cube and an oxygen atom between them. Since it is easily available, many reports have been made so far, and it has been used for the study of expression of new functions and improvement of functionality.
これらPOSS合成については、T8構造だけでなく、T6、T10、T12、T14構造等についても近年報告されている(例えば、非特許文献1、非特許文献2)。
POSS誘導体に関して、側鎖([RSiO3/2]nのRに相当)が直鎖アルキル基である完全縮合のPOSS(完全縮合オリゴシルセスキオキサン)では低収率でしか得られないのが実情である(例えば、非特許文献3、非特許文献4)。また、フェニル基が側鎖の完全縮合オリゴシルセスキオキサンは、フェニルトリクロロシランやフェニルトリアルコキシシランを原料に加水分解で収率よく得られる事が報告されているが、溶解性の問題等から誘導体への展開は困難である(非特許文献4)。
As for the POSS derivative, a fully condensed POSS (fully condensed oligosilsesquioxane) whose side chain (corresponding to R of [RSiO 3/2 ] n ) is a linear alkyl group can be obtained only in a low yield. The actual situation (for example, Non-Patent
以上のように、POSSに官能基を導入して材料へ応用する場合、完全縮合オリゴシルセスキオキサンでは側鎖の置換基が水素以外は、官能基変換しにくいのが実情である。 As described above, when a functional group is introduced into POSS and applied to a material, the situation is that in a fully condensed oligosilsesquioxane, it is difficult to convert a functional group except for a side chain substituent other than hydrogen.
例えば、レイン氏らはPh8T8を発煙硝酸でフェニル基のパラ位にニトロ基の導入を行っているが、実施例の1H−NMRの積分比を見る限り、パラ位に選択的に導入されているとはいい難く、フェニル基のパラ位以外にも導入されていると示唆される(特許文献1、非特許文献5)。この様な化合物を材料に応用した場合、本来のパラ位置換のPh8T8の物性が得られず、目的とする精密材料等に必要な物性が得られない。また、この方法では鉄を使用するため、金属含量がppbオーダーを必要とする半導体材料等への応用も課題が多い。
側鎖の置換基全てが同じ、もしくは半分程度が同じT8化合物については、比較的容易に合成でき、報告もされている。また、T8構造の一つの頂点が欠けている不完全縮合型のT7と機能性官能基を有するクロロシラン等で閉環させた完全縮合オリゴシルセスキオキサンは、8つの置換基のうち7つが同じ種類となり、これを重合させる事でポリマーを合成した報告もある(例えば、非特許文献6、非特許文献7)。
For all substituents in the side chain is the same or about half the same T 8 compounds, relatively easy to synthesize, it has also been reported. In addition, a fully condensed oligosilsesquioxane ring-closed with incompletely condensed T 7 lacking one apex of the T 8 structure and chlorosilane or the like having a functional functional group has 7 of 8 substituents. There are also reports of synthesizing polymers by polymerizing the same type (for example, Non-Patent
完全縮合オリゴシルセスキオキサンの中でも、Ph8T8に代表されるフェニル基を側鎖にもつ化合物は比較的収率よく合成可能であり、入手も容易で幅広く研究されている(例えば、非特許文献4)。完全縮合オリゴシルセスキオキサンのフェニル基側鎖に様々な官能基を導入できれば、不完全縮合オリゴシルセスキオキサンを用いなくても材料を合成する事が可能なだけでなく、材料への応用が期待できる為にPOSS材料の市場投入の機会を広げ産業上大きな効果が期待できる。 Among fully condensed oligosilsesquioxanes, compounds having a phenyl group represented by Ph 8 T 8 in the side chain can be synthesized in a relatively high yield, are readily available, and have been extensively studied (for example, Patent Document 4). If various functional groups can be introduced into the phenyl side chain of fully condensed oligosilsesquioxane, it is possible not only to synthesize materials without using incompletely condensed oligosilsesquioxane, but also to application to materials. Therefore, it is possible to expand the opportunity to put POSS materials on the market and to expect a significant industrial effect.
本発明は、上記の現状に鑑みてなされたものであり、完全縮合オリゴシルセスキオキサン誘導体及び新規な製造方法の提供にある。 The present invention has been made in view of the above situation, and provides a fully condensed oligosilsesquioxane derivative and a novel production method.
すなわち、本発明は、フェニル基にトリアルキルシリル基を有するT8、T10、T12構造の完全縮合オリゴシルセスキオキサンを合成及び単離し、トリアルキルシリル基をニトロ基で置換する事を特徴とする製造方法である。 That is, the present invention synthesizes and isolates a fully condensed oligosilsesquioxane having a T 8 , T 10 , T 12 structure having a trialkylsilyl group in the phenyl group, and replaces the trialkylsilyl group with a nitro group. This is a featured manufacturing method.
すなわち、本発明は、
一般式(1)又は一般式(2)
である事を特徴とする化合物(請求項1)。
That is, the present invention
General formula (1) or general formula (2)
(Claim 1).
式(a)のXが炭素数1〜4の飽和脂肪族アルキル基である事を特徴とする請求項1に記載の一般式(1)又は一般式(2)で表される完全縮合オリゴシルセスキオキサン(請求項2)。 The fully condensed oligosyl represented by the general formula (1) or the general formula (2) according to claim 1, wherein X in the formula (a) is a saturated aliphatic alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Sesquioxane (Claim 2).
式(a)のXがメチル基である事を特徴とする請求項1に記載の一般式(1)又は一般式(2)で表される完全縮合オリゴシルセスキオキサン(請求項3)。 The fully condensed oligosilsesquioxane represented by the general formula (1) or the general formula (2) according to claim 1, wherein X in the formula (a) is a methyl group (claim 3).
一般式(1)又は一般式(2)又は一般式(3)
で表される基である事を特徴とする完全縮合オリゴシルセスキオキサンの製造方法であって、炭素数1から3のハロゲン化炭化水素溶媒及び水存在下、第4級アンモニウム塩触媒下で一般式(4)
で表されるケイ素化合物を加水分解縮合させて得る製造方法(請求項4)。
General formula (1) or general formula (2) or general formula (3)
In the presence of a halogenated hydrocarbon solvent having 1 to 3 carbon atoms and water, in the presence of a quaternary ammonium salt catalyst. General formula (4)
A production method obtained by hydrolytic condensation of a silicon compound represented by (4).
一般式(4)のX及びYが炭素数1〜4の飽和脂肪族アルキル基である事を特徴とする請求項4に記載の一般式(1)又は一般式(2)又は一般式(3)で表される完全縮合オリゴシルセスキオキサンの製造方法(請求項5)。 The general formula (1), the general formula (2) or the general formula (3) according to claim 4, wherein X and Y in the general formula (4) are a saturated aliphatic alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. A method for producing a fully condensed oligosilsesquioxane represented by (5).
一般式(4)のXがメチル基であり、Yがエチル基ある事を特徴とする請求項4乃至請求項5の何れかに記載の一般式(1)又は一般式(2)又は一般式(3)で表される完全縮合オリゴシルセスキオキサンの製造方法(請求項6)。 The general formula (1) or the general formula (2) or the general formula according to any one of claims 4 to 5, wherein X in the general formula (4) is a methyl group, and Y is an ethyl group. A method for producing a fully condensed oligosilsesquioxane represented by (3) (Claim 6).
第4級アンモニウム塩がテトラアルキルアンモニウムフロリドである事を特徴とする請求項4乃至請求項6の何れかに記載の一般式(1)又は一般式(2)又は一般式(3)で表される完全縮合オリゴシルセスキオキサンの製造方法(請求項7)。 The quaternary ammonium salt is tetraalkylammonium fluoride, which is represented by the general formula (1), the general formula (2) or the general formula (3) according to any one of claims 4 to 6. A method for producing a fully condensed oligosilsesquioxane (claim 7).
第4級アンモニウム塩がテトラブチルアンモニウムフロリドである事を特徴とする請求項4乃至請求項7の何れかに記載の一般式(1)又は一般式(2)又は一般式(3)で表される完全縮合オリゴシルセスキオキサンの製造方法(請求項8)。 The quaternary ammonium salt is tetrabutylammonium fluoride, which is represented by the general formula (1), the general formula (2) or the general formula (3) according to any one of claims 4 to 7. A method for producing a fully condensed oligosilsesquioxane (claim 8).
ハロゲン化炭化水素溶媒が、ジクロロメタン及び/又はクロロホルムである事を特徴とする請求項4乃至請求項8の何れかに記載の一般式(1)又は一般式(2)又は一般式(3)で表される完全縮合オリゴシルセスキオキサンの製造方法(請求項9)。 The halogenated hydrocarbon solvent is dichloromethane and / or chloroform, and is represented by the general formula (1), the general formula (2), or the general formula (3) according to any one of claims 4 to 8. The manufacturing method of the fully condensed oligosilsesquioxane represented (Claim 9).
一般式(1)又は一般式(2)又は一般式(3)
で表される完全縮合オリゴシルセスキオキサンの混合物を再結晶処理により、一般式(1)及び一般式(2)及び一般式(3)で表される完全縮合オリゴシルセスキオキサンに単離する事を特徴とする製造方法(請求項10)。
General formula (1) or general formula (2) or general formula (3)
The mixture of the fully condensed oligosilsesquioxane represented by the formula (1) is isolated by recrystallization treatment into the fully condensed oligosilsesquioxane represented by the general formula (1), the general formula (2) and the general formula (3). A manufacturing method characterized in that (10).
再結晶処理の溶媒が、炭素数5から10の飽和脂肪族炭化水素、ベンゼン、飽和アルキル基を含む炭素数7から12の芳香族炭化水素、炭素数1から4の飽和脂肪族アルコール、炭素数1から3の飽和脂肪族ニトリル、炭素数1から3のハロゲン化脂肪族炭化水素から少なくても一つ以上が選択される事を特徴とする請求項10に記載の完全縮合オリゴシルセスキオキサンの製造方法(請求項11)。
The solvent for the recrystallization treatment is a saturated aliphatic hydrocarbon having 5 to 10 carbon atoms, benzene, an aromatic hydrocarbon having 7 to 12 carbon atoms including a saturated alkyl group, a saturated aliphatic alcohol having 1 to 4 carbon atoms, or a carbon number. 11. The fully condensed oligosilsesquioxane according to
再結晶処理の温度が、マイナス80℃から30℃までの間で選択される請求項9乃至請求項11の何れかに記載の完全縮合オリゴシルセスキオキサンの製造方法(請求項12)。
The method for producing a fully condensed oligosilsesquioxane according to any one of
一般式(1)又は一般式(2)又は一般式(3)
で表される完全縮合オリゴシルセスキオキサンを硝酸でニトロ化し、Rを式(a)から式(b)
The fully condensed oligosilsesquioxane represented by the formula (ii) is nitrated with nitric acid, and R is converted from formula (a) to formula (b).
反応温度が、マイナス80℃から0℃までの間で選択される請求項13に記載の完全縮合オリゴシルセスキオキサンの製造方法(請求項14)。
The method for producing a fully condensed oligosilsesquioxane according to
本発明法によれば、トリアルキルシリルフェニル基を有する一般式(1)及び一般式(2)及び一般式(3)で表される完全縮合シルセスキオキサンを、トリアルキルシリルフェニル基を有するトリアルコキシシランから合成及び単離し、トリアルキルシリル基をニトロ化に変換する事が可能である。
ニトロ基はアミノ基等に変換すれば、炭素−炭素結合形成など他の官能基への変換が容易な官能基であり、重合性官能基等の機能性官能基の導入を可能にし、不完全縮合POSSを用いなくても材料を合成する事が可能である。
According to the method of the present invention, the fully condensed silsesquioxane represented by the general formula (1), the general formula (2) and the general formula (3) having a trialkylsilylphenyl group has a trialkylsilylphenyl group. It is possible to synthesize and isolate from trialkoxysilane and convert the trialkylsilyl group to nitration.
The nitro group is a functional group that can be easily converted to other functional groups such as carbon-carbon bond formation when converted to an amino group, etc., which allows the introduction of functional functional groups such as polymerizable functional groups, and is incomplete It is possible to synthesize materials without using condensed POSS.
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
一般式(1)又は一般式(2)又は一般式(3)
である事を特徴とする化合物である。
General formula (1) or general formula (2) or general formula (3)
It is a compound characterized by being.
一般式(1)又は一般式(2)におけるXとしては、アルキル基、アリールアルキル基、シクロアルキル基である。アルキル基の例としては、例えば、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、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等の脂肪族アルキル基、アリールアルキル基の例としては、ベンジル基、フェネチル基等、シクロアルキル基の例としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等を挙げる事ができるが、これらに限定されるものではない。 X in general formula (1) or general formula (2) is an alkyl group, an arylalkyl group, or a cycloalkyl group. Examples of alkyl groups include, for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, and other aliphatic alkyl groups and arylalkyl groups. Examples of the cycloalkyl group include, but are not limited to, a benzyl group, a phenethyl group, and the like, and examples of the cycloalkyl group include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and the like.
上記の具体的な化合物としては、Rがp−トリメチルシリルフェニル基である一般式(5)又は一般式(6)又は一般式(7)
本発明における出発物質は、一般式(4)
一般式(4)のより好ましい具体的な例として、フェニル基の2つの置換基はパラ位の関係であり、Xがメチル基、Yがエチル基である一般式(11)
反応に用いる第4級アンモニウム塩としては、テトラアルキルアンモニウムハライド、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド等が挙げられ、テトラアンモニウムハライドが好ましく、より好ましくはテトラアルキルアンモニウムフロリドである。具体的な例としては、テトラメチルアンモニウムフロリド、テトラエチルアンモニウムフロリド、テトラプロピルアンモニウムフロリド、テトラブチルアンモニウムフロリド等を挙げる事ができるが、これらに限定されるものではない。反応に用いる第4級アンモニウム塩の使用量に関しては、適宜選択可能であるが、通常は原料のケイ素化合物1モルに対して0.1〜20モル%であり、好ましくは0.5〜10%である。 Examples of the quaternary ammonium salt used in the reaction include tetraalkylammonium halide, tetraalkylammonium hydroxide, and the like. Tetraammonium halide is preferable, and tetraalkylammonium fluoride is more preferable. Specific examples include tetramethylammonium fluoride, tetraethylammonium fluoride, tetrapropylammonium fluoride, tetrabutylammonium fluoride and the like, but are not limited thereto. The amount of the quaternary ammonium salt used in the reaction can be appropriately selected, but is usually 0.1 to 20% by mole, preferably 0.5 to 10% with respect to 1 mole of the raw silicon compound. It is.
反応に用いる溶媒は、炭素数1から3のハロゲン化炭化水素溶媒であり、具体的には、ジクロロメタンやクロロホルム及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、上記、テトラブチルアンモニウムフロリドのテトラヒドロフラン(THF)溶液等を用いる場合は、共存していても良い。溶媒の使用量は、原料のp−トリメチルシリルフェニルトリエトキシシランに対して10〜200重量倍であり、好ましくは50〜150重量倍である。 The solvent used for the reaction is a halogenated hydrocarbon solvent having 1 to 3 carbon atoms, and specific examples thereof include dichloromethane, chloroform and a mixture thereof, but are not limited thereto. Moreover, when using the said tetrahydrofuran (THF) solution of tetrabutylammonium fluoride, you may coexist. The amount of the solvent used is 10 to 200 times by weight, preferably 50 to 150 times by weight, with respect to the raw material p-trimethylsilylphenyltriethoxysilane.
反応に用いる水に関しては、特に制限は無い。水の使用量は、原料のp−トリメチルシリルフェニルトリエトキシシランに対して1.0〜2.0重量倍であり、好ましくは1.0〜1.5重量倍、更に好ましくは1.0〜1.1重量倍である。 There is no restriction | limiting in particular regarding the water used for reaction. The amount of water used is 1.0 to 2.0 times by weight, preferably 1.0 to 1.5 times by weight, more preferably 1.0 to 1 with respect to the starting material p-trimethylsilylphenyltriethoxysilane. .1 times the weight.
反応温度に関しては、特に制限は無いが、より温和な条件である0℃から30℃までが好ましく、より好ましくは20℃から30℃である。 Although there is no restriction | limiting in particular about reaction temperature, 0 degreeC to 30 degreeC which is milder conditions are preferable, More preferably, it is 20 degreeC to 30 degreeC.
反応の具体的な条件としては、ジクロロメタン溶媒中、テトラブチルアンモニウムフロリドのTHF溶液下で、一般式(11)で表させるp−トリメチルシリルフェニルトリエトキシシラン及び、それと等モルの水で加水分解縮合させる。テトラブチルアンモニウムフロリドの使用量は、原料のp−トリメチルシリルフェニルトリエトキシシランに対して5モル%である。 Specific conditions for the reaction include hydrolysis and condensation with p-trimethylsilylphenyltriethoxysilane represented by the general formula (11) and equimolar water in a THF solution of tetrabutylammonium fluoride in a dichloromethane solvent. Let The amount of tetrabutylammonium fluoride used is 5 mol% with respect to the raw material p-trimethylsilylphenyltriethoxysilane.
本発明は、前述のとおり、再結晶処理によりPOSSを単離する事を特徴とする。ここで、該再結晶処理に用いられる溶媒としては、好ましくは、炭素数5から10の飽和脂肪族炭化水素、ベンゼン、飽和アルキル基を含む炭素数7から12の芳香族炭化水素、炭素数1から4の飽和脂肪族アルコール、炭素数1から3の飽和脂肪族ニトリル、炭素数1から3のハロゲン化脂肪族炭化水素から少なくても一つ以上が選択され、該再結晶処理に用いられる溶媒としては、具体的には、ヘキサン、エタノール、アセトニトリル、THF等であり、単独で用いられても良いし、2種類以上が併用されても良い。
As described above, the present invention is characterized in that POSS is isolated by recrystallization treatment. Here, the solvent used for the recrystallization treatment is preferably a saturated aliphatic hydrocarbon having 5 to 10 carbon atoms, benzene, an aromatic hydrocarbon having 7 to 12 carbon atoms including a saturated alkyl group, or 1 carbon atom. 1 to 4 saturated aliphatic alcohols, C 1 to
再結晶処理の温度は、好ましくはマイナス80℃から30℃までの間の温度から選択される。更に好ましくは、マイナス10℃から25℃である。 The temperature for the recrystallization treatment is preferably selected from temperatures between minus 80 ° C. and 30 ° C. More preferably, it is minus 10 ° C. to 25 ° C.
再結晶溶媒の好ましい具体例としてはヘキサン、ヘキサン/エタノール混合溶媒、アセトニトリル/THF混合溶媒であり、再結晶温度が25℃付近である。 Preferable specific examples of the recrystallization solvent include hexane, hexane / ethanol mixed solvent, and acetonitrile / THF mixed solvent, and the recrystallization temperature is around 25 ° C.
次に、本発明は、トリアルキルシリル基を有する一般式(1)又は一般式(2)又は一般式(3)で表される完全縮合シルセスキオキサンそれぞれを硝酸でトリアルキルシリル基をニトロ基に変換する事を特徴とする製造方法である。 Next, the present invention relates to a fully condensed silsesquioxane represented by the general formula (1), the general formula (2) or the general formula (3) having a trialkylsilyl group. It is a manufacturing method characterized by converting into a base.
より好ましい具体的な例としては、一般式(5)を一般式(8)に、一般式(6)を一般式(9)に、一般式(7)を一般式(10)に変換する事を特徴とする製造方法である。 More preferable specific examples include converting the general formula (5) into the general formula (8), converting the general formula (6) into the general formula (9), and converting the general formula (7) into the general formula (10). Is a manufacturing method characterized by
反応に用いるニトロ化剤としては、硝酸が挙げられ、より具体的には、発煙硝酸である。硝酸の使用量に関しては、適宜選択可能であるが、通常は原料のケイ素化合物1モルに対して10〜5000モルであり、好ましくは200〜1500モルである。 An example of the nitrating agent used in the reaction is nitric acid, and more specifically, fuming nitric acid. Although the usage-amount of nitric acid can be selected suitably, it is 10-5000 mol normally with respect to 1 mol of silicon compounds of a raw material, Preferably it is 200-1500 mol.
反応温度に関しては、マイナス80℃から0℃までの範囲までが好ましく、より好ましくはマイナス50℃からマイナス10℃であり、更に好ましくはマイナス40℃マイナス20℃である。 The reaction temperature is preferably in the range of minus 80 ° C. to 0 ° C., more preferably minus 50 ° C. to minus 10 ° C., and further preferably minus 40 ° C. minus 20 ° C.
反応温度が上記範囲より高くなると、目的とするPOSSの収率が低下する。 When the reaction temperature is higher than the above range, the target POSS yield decreases.
本発明で得られるPOSSは、半導体封止材、各種レジスト及びパターン形成材料、酸素吸収剤及び酸素吸収樹脂組成物、プラズマディスプレイパネルなどの用途の合成素子モノマーとして期待される。 The POSS obtained by the present invention is expected as a synthetic element monomer for uses such as semiconductor encapsulants, various resists and pattern forming materials, oxygen absorbers and oxygen-absorbing resin compositions, and plasma display panels.
以下、本発明を実施伶により更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[実施例1]かご型シルセスキオキサン(T8、T10、T12)の合成と単離
室温下、ジクロロメタン(230ml)、テトラブチルアンモニウムフロリド(1MのTHF溶液0.5ml)、水0.15g(10mmol)の混合溶液にp−トリメチルシリルフェニルトリエトキシシラン3.00g(9.6mmol)をゆっくり滴下した。室温で24時間攪拌後に分液し、有機層を硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を溜去し、白色結晶を得た。この白色結晶は、T8、T10、T12構造を含むPOSSの混合物であった。
これをヘキサンで再結晶し、T8構造のオクタキス(p−トリメチルシリルフェニル)シルセスキオキサン0.21g(収率11%)を得た。ろ液にヘキサン/エタノール(v/v.3/1)で再結晶を行い、T12構造のドデカキス(p−トリメチルシリルフェニル)シルセスキオキサン0.14g(収率7%)を得た。ろ液にアセトニトリル/THF(v/v.1/3)で再結晶を行い、T10構造のデカキス(p−トリメチルシリルフェニル)シルセスキオキサン0.58g(収率30%)を得た。
(オクタキス(p−トリメチルシリルフェニル)シルセスキオキサンの同定結果)
1H−NMR δ(CDCl3,ppm):0.25(s,9H),7.52(d,2H),7.73(d,2H)
29Si−NMR δ(CDCl3,ppm):−78.4,−3.83
MALDI−TOF−MS(m/z):1631([M+Na]+, calc.1608)
1H−NMRスペクトルを図1、29Si−NMRスペクトルを図2に示す。
(デカキス(p−トリメチルシリルフェニル)シルセスキオキサンの同定結果)
1H−NMR δ(CDCl3,ppm):0.24(s,9H),7.40(d,2H),7.56(d,2H)
29Si−NMR δ(CDCl3,ppm):−79.6,−3.98
MALDI−TOF−MS(m/z):2033([M+Na]+, calc.2010)
1H−NMRスペクトルを図3、29Si−NMRスペクトルを図4に示す。
(ドデカキス(p−トリメチルシリルフェニル)シルセスキオキサンの同定結果)
1H−NMR δ(CDCl3,ppm):0.22(s,9H),7.32(d,2H),7.40(d,2H),7.46(d,2H),7.56(d,2H)
29Si−NMR δ(CDCl3,ppm):−81.5,−79.4,−4.13,−4.06
MALDI−TOF−MS(m/z):2438([M+Na]+, calc.2412)
1H−NMRスペクトルを図5、29Si−NMRスペクトルを図6に示す。
[Example 1] Synthesis and isolation of cage silsesquioxane (T 8 , T 10 , T 12 ) at room temperature, dichloromethane (230 ml), tetrabutylammonium fluoride (0.5 ml of 1M THF solution), water To a mixed solution of 0.15 g (10 mmol), 3.00 g (9.6 mmol) of p-trimethylsilylphenyltriethoxysilane was slowly added dropwise. After stirring for 24 hours at room temperature, the layers were separated, and the organic layer was dried over sodium sulfate. The solvent was distilled off to obtain white crystals. The white crystals were a mixture of POSS containing T 8 , T 10 , T 12 structures.
This was recrystallized from hexane to give octakis of T 8 structure (p- trimethylsilyl phenyl) silsesquioxane 0.21 g (11% yield). It was recrystallized from hexane / ethanol (v / v.3 / 1) to the filtrate to give Dodekakisu of T 12 structure (p- trimethylsilyl phenyl) silsesquioxane 0.14 g (7% yield). Recrystallization from acetonitrile /THF(v/v.1/3) to the filtrate to give Dekakisu of T 10 structure (p- trimethylsilyl phenyl) silsesquioxane 0.58 g (30% yield).
(Identification result of octakis (p-trimethylsilylphenyl) silsesquioxane)
1 H-NMR δ (CDCl 3 , ppm): 0.25 (s, 9H), 7.52 (d, 2H), 7.73 (d, 2H)
29 Si-NMR δ (CDCl 3 , ppm): −78.4, −3.83
MALDI-TOF-MS (m / z): 1631 ([M + Na] + calc. 1608)
The 1 H-NMR spectrum is shown in FIG. 1, and the 29 Si-NMR spectrum is shown in FIG.
(Identification result of decaquis (p-trimethylsilylphenyl) silsesquioxane)
1 H-NMR δ (CDCl 3 , ppm): 0.24 (s, 9H), 7.40 (d, 2H), 7.56 (d, 2H)
29 Si-NMR δ (CDCl 3 , ppm): −79.6, −3.98
MALDI-TOF-MS (m / z): 2033 ([M + Na] + , calc. 2010)
The 1 H-NMR spectrum is shown in FIG. 3, and the 29 Si-NMR spectrum is shown in FIG.
(Identification result of dodecakis (p-trimethylsilylphenyl) silsesquioxane)
1 H-NMR δ (CDCl 3 , ppm): 0.22 (s, 9H), 7.32 (d, 2H), 7.40 (d, 2H), 7.46 (d, 2H), 7. 56 (d, 2H)
29 Si-NMR δ (CDCl 3 , ppm): −81.5, −79.4, −4.13, −4.06
MALDI-TOF-MS (m / z): 2438 ([M + Na] + , calc. 2412)
The 1 H-NMR spectrum is shown in FIG. 5, and the 29 Si-NMR spectrum is shown in FIG.
[実施例2]オクタキス(p−ニトロフェニル)シルセスキオキサンの合成
−30℃下、実施例1で得たオクタキス(p−トリメチルシリルフェニル)シルセスキオキサン0.100g(0.062mmol)に発煙硝酸1.50g(23mmol)をゆっくり滴下した。滴下後、室温下で10時間攪拌した後、反応溶液を氷水中にゆっくり滴下した。生成した沈殿物をろ過し、目的物0.081gを得た(収率94%)。
1H−NMR δ(THF−d8,ppm):8.06(d,2H),8.31(d,2H)
29Si−NMR δ(アセトン−d6,ppm):−79.2
1H−NMRスペクトルを図7、29Si−NMRスペクトルを図8に示す。
[Example 2] Synthesis of octakis (p-nitrophenyl) silsesquioxane—fuming to 0.100 g (0.062 mmol) of octakis (p-trimethylsilylphenyl) silsesquioxane obtained in Example 1 at −30 ° C. 1.50 g (23 mmol) of nitric acid was slowly added dropwise. After dripping, after stirring at room temperature for 10 hours, the reaction solution was dripped slowly into ice water. The produced precipitate was filtered to obtain 0.081 g of the desired product (yield 94%).
1 H-NMR δ (THF-d 8 , ppm): 8.06 (d, 2H), 8.31 (d, 2H)
29 Si-NMR δ (acetone-d 6 , ppm): −79.2
The 1 H-NMR spectrum is shown in FIG. 7, and the 29 Si-NMR spectrum is shown in FIG.
[実施例3]デカキス(p−ニトロフェニル)シルセスキオキサンの合 成
−30℃下、実施例1で得たデカキス(p−トリメチルシリルフェニル)シルセスキ−オキサン0.040g(0.020mmol)に発煙硝酸1.50g(23mmol)をゆっくり滴下した。滴下後、室温下で10時間攪拌した後、反応溶液を氷水中にゆっくり滴下した。生成した沈殿物をろ過し、目的物0.028gを得た(収率80%)。
1H−NMR δ(THF−d8,ppm):8.12(d,2H),8.23(d,2H)
29Si−NMR δ(アセトン−d6,ppm):−80.9
1H−NMRスペクトルを図9、29Si−NMRスペクトルを図10に示す。
[Example 3] Synthesis of decakis (p-nitrophenyl) silsesquioxane -30.degree. C. to 0.040 g (0.020 mmol) of decakis (p-trimethylsilylphenyl) silsesquioxane obtained in Example 1 at 30.degree. 1.50 g (23 mmol) of nitric acid was slowly added dropwise. After dripping, after stirring at room temperature for 10 hours, the reaction solution was dripped slowly into ice water. The produced precipitate was filtered to obtain 0.028 g of the desired product (yield 80%).
1 H-NMR δ (THF-d 8 , ppm): 8.12 (d, 2H), 8.23 (d, 2H)
29 Si-NMR δ (acetone-d 6 , ppm): −80.9
The 1 H-NMR spectrum is shown in FIG. 9, and the 29 Si-NMR spectrum is shown in FIG.
[実施例4]ドデカキス(p−ニトロフェニル)シルセスキオキサンの合成
−30℃下、実施例1で得たドデカキス(p−トリメチルシリルフェニル)シルセスキオキサン0.040g(0.017mmol)に発煙硝酸1.50g(23mmol)をゆっくり滴下した。滴下後、室温下で10時間攪拌した後、反応溶液を氷水中にゆっくり滴下した。生成した沈殿物をろ過し、目的物0.012gを得た(収率34%)。
1H−NMR δ(THF−d8,ppm):7.79(d,2H),7.92(d,2H),8.13(d,2H),8.21(d,2H)
29Si−NMR δ(アセトン−d6,ppm):−82.2,−80.3
1H−NMRスペクトルを図11、29Si−NMRスペクトルを図12に示す。
1 H-NMR δ (THF-d 8 , ppm): 7.79 (d, 2H), 7.92 (d, 2H), 8.13 (d, 2H), 8.21 (d, 2H)
29 Si-NMR δ (acetone-d 6 , ppm): −82.2, −80.3
1 H-NMR spectrum is shown in FIG. 11, and 29 Si-NMR spectrum is shown in FIG.
以上、実施例に示したように、本発明ではフェニル基に結合しているトリアルキルシリル基を100%選択的にニトロ化する事が可能である。更に、ニトロ基はアミノ基等に変換すれば、炭素−炭素結合形成など他の官能基への変換が容易な官能基であり、目的とする機能を有する分子構造そのものの物性が反映され、材料への応用が期待できる。 As described above, in the present invention, the trialkylsilyl group bonded to the phenyl group can be selectively nitrated 100% in the present invention. Furthermore, if the nitro group is converted to an amino group or the like, it is a functional group that can be easily converted to other functional groups such as carbon-carbon bond formation, reflecting the physical properties of the molecular structure itself having the intended function, Application to can be expected.
Claims (14)
である事を特徴とする化合物。 General formula (1) or general formula (2)
A compound characterized by
で表される基である事を特徴とする完全縮合オリゴシルセスキオキサンの製造方法であって、炭素数1から3のハロゲン化炭化水素溶媒及び水存在下、第4級アンモニウム塩触媒下で一般式(4)
で表されるケイ素化合物を加水分解縮合させて得る製造方法。 General formula (1) or general formula (2) or general formula (3)
In the presence of a halogenated hydrocarbon solvent having 1 to 3 carbon atoms and water, in the presence of a quaternary ammonium salt catalyst. General formula (4)
The manufacturing method obtained by carrying out hydrolysis condensation of the silicon compound represented by these.
で表される完全縮合オリゴシルセスキオキサンの混合物を再結晶処理により、一般式(1)及び一般式(2)及び一般式(3)で表される完全縮合オリゴシルセスキオキサンに単離する事を特徴とする製造方法。 General formula (1) or general formula (2) or general formula (3)
The mixture of the fully condensed oligosilsesquioxane represented by the formula (1) is isolated by recrystallization treatment into the fully condensed oligosilsesquioxane represented by the general formula (1), the general formula (2) and the general formula (3). The manufacturing method characterized by doing.
で表される完全縮合オリゴシルセスキオキサンを硝酸でニトロ化し、Rを式(a)から式(b)
The fully condensed oligosilsesquioxane represented by the formula (ii) is nitrated with nitric acid, and R is converted from formula (a) to formula (b).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009255943A JP2011098939A (en) | 2009-11-09 | 2009-11-09 | Completely condensed oligosilsesquioxane and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009255943A JP2011098939A (en) | 2009-11-09 | 2009-11-09 | Completely condensed oligosilsesquioxane and method for producing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011098939A true JP2011098939A (en) | 2011-05-19 |
Family
ID=44190433
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009255943A Pending JP2011098939A (en) | 2009-11-09 | 2009-11-09 | Completely condensed oligosilsesquioxane and method for producing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011098939A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011207840A (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Kaneka Corp | Method for producing polysiloxane compound having polyhedral skeleton |
JP2015232115A (en) * | 2014-05-14 | 2015-12-24 | 学校法人神奈川大学 | Curable composition, method for producing cured product using the same, and method for remelting cured product |
US10501583B2 (en) | 2016-01-28 | 2019-12-10 | Lg Chem, Ltd. | Method for preparing polyhedral oligomeric silsesquioxane |
CN111187461A (en) * | 2020-01-09 | 2020-05-22 | 四川大学 | Polymer composite material with high dielectric constant and low dielectric loss and preparation method thereof |
CN112390953A (en) * | 2020-11-18 | 2021-02-23 | 北京理工大学 | Preparation and single crystal culture method of dodecaphenyl polyhedral silsesquioxane and single crystal |
-
2009
- 2009-11-09 JP JP2009255943A patent/JP2011098939A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011207840A (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Kaneka Corp | Method for producing polysiloxane compound having polyhedral skeleton |
JP2015232115A (en) * | 2014-05-14 | 2015-12-24 | 学校法人神奈川大学 | Curable composition, method for producing cured product using the same, and method for remelting cured product |
US10501583B2 (en) | 2016-01-28 | 2019-12-10 | Lg Chem, Ltd. | Method for preparing polyhedral oligomeric silsesquioxane |
CN111187461A (en) * | 2020-01-09 | 2020-05-22 | 四川大学 | Polymer composite material with high dielectric constant and low dielectric loss and preparation method thereof |
CN112390953A (en) * | 2020-11-18 | 2021-02-23 | 北京理工大学 | Preparation and single crystal culture method of dodecaphenyl polyhedral silsesquioxane and single crystal |
CN112390953B (en) * | 2020-11-18 | 2022-01-25 | 北京理工大学 | Preparation and single crystal culture method of dodecaphenyl polyhedral silsesquioxane and single crystal |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2273719T3 (en) | PROCEDURE FOR THE FORMATION OF POLYEDRIC OLIGOMERIC SILSESQUIOXANES. | |
US6972312B1 (en) | Process for the formation of polyhedral oligomeric silsesquioxanes | |
JP2011098939A (en) | Completely condensed oligosilsesquioxane and method for producing the same | |
Kawakami et al. | Polyhedral oligomeric silsesquioxanes with controlled structure: formation and application in new Si-based polymer systems | |
JP2009263596A (en) | Incompletely condensed oligosilsesquioxane and its production method | |
WO2017141796A1 (en) | Siloxane and method for producing same | |
Sugiyama et al. | Synthesis of polycyclic and cage siloxanes by hydrolysis and intramolecular condensation of alkoxysilylated cyclosiloxanes | |
JP2009263316A (en) | Method for producing incompletely condensed oligosilsesquioxane | |
JP2010120901A (en) | Completely fused oligosilsesquioxane stereoisomer, polymer using the same and method for producing them | |
JP2006143595A (en) | Method for producing sulfide chain-containing organosilicon compound | |
RU2277106C1 (en) | Hydride functional polycyclic organosilicon polymers and a method for preparation thereof | |
JP4835841B2 (en) | Amino group-containing silsesquioxane protected with triorganosilyl group | |
JP5273941B2 (en) | Process for producing polyhedral silsesquioxane | |
CN115916793A (en) | Process for preparing siloxanes | |
Rodlovskaya et al. | Photochromic fulgimide-containing silicones immobilized on the surface of polyarylate | |
KR20080087741A (en) | Novel silicon compound, material thereof and method for producing the same | |
JP2000007786A (en) | Production of fluoroalkyl group-containing linear siloxane | |
RU2766218C1 (en) | Method of producing unsymmetrical cyclotetrasiloxanes | |
JP2806216B2 (en) | Silicon compound | |
Vysochinskaya et al. | uthor’s personal copy | |
Suyama et al. | Synthesis and crystal structure of disiloxane-1, 3-diols and disiloxane-1, 1, 3, 3-tetraol | |
JP4891536B2 (en) | Method for producing aminoaryl group-containing organosilicon compound, and method for producing an intermediate thereof | |
JP2005306783A (en) | Method for producing yellow sulfide chain-containing organosilicon compound | |
Barry | Routes to Silsesquioxanes Functionalization: Capping of DDSQs for the Synthesis of Asymmetric POSS Compounds | |
RU2293743C1 (en) | Polysodiumoxyorganosilanes and a method for preparation thereof |