JP2011508736A - スピロ化合物 - Google Patents
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本明細書において金属酸化物または半金属酸化物という用語は、文字通りの意味での金属酸化物または半金属酸化物、および金属水酸化物または半金属水酸化物をさらに含む酸化物(酸化物/水酸化物の混合物)の両方を包含する。
Mは、金属または半金属、好ましくはSi、Ti、ZrまたはHf、特に好ましくはSiまたはTiであり、
A1、A2、A3、A4は、互いに独立に、水素、または線状または分岐の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基または芳香族−脂肪族炭化水素基であり、
R1、R2は、互いに独立に、水素、または1〜6個の炭素原子を有するアルキル基、好ましくはメチルまたはHである]
のスピロ化合物に関する。
A1〜A4の基の1個または複数個の炭素原子が、互いに独立にヘテロ原子で、特に酸素、硫黄及び/または窒素で置換されているのがさらにより好ましい。さらに、A1〜A4が互いに独立に、1つまたは複数の官能基を含んでいるのが好ましい。好適な官能基は、特に、以下の基である:ハロゲン(特に臭素または塩素)、−CNおよび−NR2(ここで、Rは、特に水素、または脂肪族または芳香族の炭化水素基、好ましくはH、メチル、エチルまたはフェニルである)。
化合物は、もっとも好ましくは2,2’−スピロビ[4H−1,3,2−ベンゾジオキサシリン]である。
A1およびA3は、H及び/または一般式II
B1およびB2は互いに独立に、線状または分岐の脂肪族または芳香族炭化水素基であり、これはヘテロ原子、好ましくは酸素、窒素または硫黄を含んでもよく、B1基とB2基との間には、1個または複数個の炭素原子またはヘテロ原子を介して閉環が存在していてよく、
M、A1、A2、A3、A4、R1、R2の意味は上述のとおりであり、A1およびA3は水素と等しい]
の化合物を表す]
のスピロ化合物の群から選択される1種または複数種のモノマー単位の重合(好ましくは、二連開環重合)によって得ることができる無機/有機ハイブリッド材料(複合材)に関する。
a)上に定義された一般式Iのスピロ化合物及び/または一般式IIの化合物の群から選択される1種または複数種のモノマー単位を重合させることによってハイブリッド材料を製造するステップと、
b)有機相を(好ましくは酸化によって)完全に除去して、酸化物モノリスを得るステップと
を含む、酸化物モノリスの製造方法に関する。
A1、A2、A3、A4、R1、R2の意味は上述のとおりであり、
A1およびA3はHと等しい]
の化合物を、元素Si、Ti、ZrまたはHfを有する少なくとも1種のアルコキシ及び/またはハロゲン化合物と反応させることを特徴とする、式Iのスピロ化合物の製造方法に関する。
SiCl4を使用する場合、トリエチルアミンを補助塩基として使用する。しかし、形成されるかさばったアンモニウム塩は、製造時における障害物となりうるので、そのことはテトラアルキル化合物の使用がさらにより好ましいことを意味する。
実施例1:2,2′−スピロビ[4H−1,3,2−ベンゾジオキサシリン](SPISI)の調製(図3を参照)
135.77gのサリチルアルコール(1.0937mol)をトルエン中に85℃で溶かした。その後で、83.24g(0.5469mol)のテトラメトキシシラン(TMOS)をゆっくり滴加したが、その際にTMOSの3分の1を添加した後、0.3mlのテトラ−n−ブチルアンモニウムフルオリド(THF中に1M)を一度に注入した。85℃で1時間攪拌した後、メタノール/トルエン共沸混合物を留去した(63.7℃)。残りのトルエンをロータリーエバポレーターで分離した。得られた底部の反応生成物から、約70℃でヘキサンを用いて生成物を溶出させ、冷却した後、透明な溶液をデカンテーションで取り出した。ヘキサンを除去すると、白色固体が残る。生成物は、ヘキサンを用いた再沈殿によって不純物からさらに精製することができる。
1H−NMR(400MHz、CDCl3、25℃、TMS)δ[ppm]=5.21(m、4H、CH2)、6.97−7.05(m、6H)、7.21−7.27(M、2H)。
13C−NMR(100MHz、CDCl3、25℃):δ[ppm]=66.3(CH2)、119.3、122.3、125.2、125.7、129.1、152.4。
29Si−CP−MAS(79.5MHz):δ[ppm]=−78.4
実施例1に従って調製したモノマーを、アルゴン下において80℃で溶融させるか、または25℃でクロロホルム中に溶かす。攪拌しながら開始剤であるトリフルオロ酢酸を滴加し、同じ温度で反応混合物をさらに3時間攪拌し、その後、25℃で放置する。SiO2相およびフェノール樹脂の形成が、固体核磁気共鳴分光法によって疑問の余地なく確認される。
空気を供給しながら、複合材のモノリスを2K/分で900℃まで加熱し、この温度で3時間か焼する。
複合材料を、HFの20%水溶液を用いて40℃で3時間処理する。
第1表:
[7]、[9]以下に記載する実施例7および9
72.920g(0.268mol)の2,2’−スピロビ[4H−1,3,2−ベンゾジオキサシリン]を、97mlのCH2Cl2に溶かした。攪拌および還流冷却しながら、73mlのCH2Cl2中に0.696ml(1.029g、0.011mol)のCH3SO3Hを溶かしたものを0℃で一度に添加した。60分後に、冷却を停止すると、ピンク色の固体が生じていた。その後、その固体を真空中で40℃において乾燥させた。
14.856g(0.055mol)の2,2’−スピロビ[4H−1,3,2−ベンゾジオキサシリン]を85℃で溶融させ、攪拌しながら0.167ml(0.249g、0.0022mol)のCF3CO2Hを滴加した。混合物を85℃でさらに2時間加熱したが、攪拌は1時間行っただけで停止した。橙褐色の透明モノリスを得た。
図1:図式は、伝統的な共重合によってコポリマーが得られることを示す:a)単分子方式とb)二分子方式型。共重合の特別な形式である二連重合の場合、2種類のホモポリマー(無機酸化物と有機ポリマー)が同時に形成される。A=無機構成成分(Si、B、Ti、)、B=有機構成成分。
Claims (22)
- 前記基A1、A2、A3およびA4のうちの少なくとも2つが互いに結合、特に縮合していることを特徴とする、請求項1に記載のスピロ化合物。
- 前記基A1、A2、A3およびA4の1個または複数個の炭素原子が互いに独立に、ヘテロ原子で、特にO、S及び/またはNで置換されていることを特徴とする、請求項1及び/または2に記載のスピロ化合物。
- A1、A2、A3およびA4が互いに独立に1つまたは複数の官能基、特に、BrおよびClなどのハロゲン、CNおよびNR2(ここで、Rは特に、Hまたは脂肪族または芳香族の炭化水素、好ましくはH、メチル、エチルまたはフェニルである)を含むことを特徴とする、請求項1〜3の1つ以上に記載のスピロ化合物。
- R1およびR2がHを表すことを特徴とする、請求項1〜4の1つ以上に記載のスピロ化合物。
- A1およびA3がHを表し、A1〜A4が好ましくはHを表すことを特徴とする、請求項1〜5の1つ以上に記載のスピロ化合物。
- 前記重合がカチオン重合、好ましくは二連開環重合であることを特徴とする、請求項7に記載の無機/有機ハイブリッド材料。
- 前記有機相が完全に除去されている、好ましくは酸化されている、請求項7及び/または8に記載の無機/有機ハイブリッド材料から得られる多孔質酸化物モノリス。
- 前記ハイブリッド材料が、金属酸化物または半金属酸化物の無機多孔質骨格とポリマーとを含むことを特徴とする、請求項9に記載の多孔質酸化物モノリス。
- 前記金属酸化物または半金属酸化物として、ケイ素の二酸化物/水酸化物、チタンの二酸化物/水酸化物、ジルコニウムの二酸化物/水酸化物またはハフニウムの二酸化物/水酸化物が使用されることを特徴とする、請求項9及び/または10に記載の多孔質酸化物モノリス。
- 前記ポリマーがフェノール樹脂であることを特徴とする、請求項9〜11の1つ以上に記載の多孔質酸化物モノリス。
- 請求項7及び/または8に記載の無機/有機ハイブリッド材料から無機相を完全除去することによって得られる多孔質有機樹脂体。
- 前記ハイブリッド材料が、金属酸化物または半金属酸化物の無機多孔質骨格とポリマーとを含むことを特徴とする、請求項13に記載の多孔質有機樹脂体。
- 前記ポリマーがフェノール樹脂であることを特徴とする、請求項13及び/または14に記載の多孔質有機樹脂体。
- 請求項1〜6の1つ以上に記載の一般式Iのスピロ化合物及び/または請求項7及び/または8に記載の一般式IIの化合物の群から選択される1種または複数種のモノマー単位を重合させることによる、無機/有機ハイブリッド材料の製造方法。
- 多孔質酸化物モノリスの製造方法において、
a)請求項1〜6の1つ以上に記載の一般式Iのスピロ化合物及び/または請求項7及び/または8に記載の一般式IIの化合物の群から選択される1種または複数種のモノマー単位を重合させることによってハイブリッド材料を製造するステップと、
b)前記有機相を完全に除去するステップと
を含む、多孔質酸化物モノリスの製造方法。 - アルキル化合物として、テトラアルキルオルトシリケートまたはテトラアルキルチタネートが使用されることを特徴とする、請求項18に記載の方法。
- 多孔質有機樹脂体の製造方法において、
a)請求項1〜6の1つ以上に記載の一般式Iのスピロ化合物及び/または請求項7及び/または8に記載の一般式IIの化合物の群から選択される1種または複数種のモノマー構成成分を重合させることによってハイブリッド材料を製造するステップと、
b)前記無機相を完全に除去するステップと
を含む、多孔質有機樹脂体の製造方法。 - 触媒担体または活性化合物用担体として使用される多孔質有機樹脂体の製造における、請求項1〜6の1つ以上に記載の式Iのスピロ化合物及び/または請求項7及び/または8に記載の式IIの化合物の使用。
- 触媒担体として使用される多孔質酸化物モノリスの製造における、請求項1〜6の1つ以上に記載の式Iのスピロ化合物及び/または請求項7及び/または8に記載の式IIの化合物の使用。
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