JP2013184945A - Iminophosphorane compound, process for producing the same, and method of modifying surface of base material using the same - Google Patents
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Description
本発明は、新規な1級アミノアルキルアルコキシシラン前駆体であるイミノホスホラン化合物、その製造方法、ならびにこれを用いた基材の表面修飾方法に関する。 The present invention relates to an iminophosphorane compound which is a novel primary aminoalkylalkoxysilane precursor, a production method thereof, and a surface modification method of a substrate using the same.
アミノアルキル基の末端にアルコキシシリル基を含有するアミノアルキルアルコキシシラン化合物は、シランカップリング剤としてガラスやシリコン基板等の基材の表面を改質する処理剤や、エポキシ樹脂等の硬化剤、シリカゲル等の無機珪素化合物を合成する際の鋳型剤等として工業的に広く利用されている。 An aminoalkylalkoxysilane compound containing an alkoxysilyl group at the terminal of an aminoalkyl group is a treatment agent that modifies the surface of a substrate such as glass or a silicon substrate as a silane coupling agent, a curing agent such as an epoxy resin, silica gel It is widely used industrially as a templating agent for synthesizing inorganic silicon compounds such as the above.
例えば、シランカップリング剤として用いられる1級アミノアルキルアルコキシシラン化合物として、H2NC3H6Si(OC2H5)3で表される3−アミノプロピルトリエトキシシランが知られている。しかしながら、3−アミノプロピルトリエトキシシランをガラス基板等の基材の表面にアミノ基を導入するための表面修飾に使用すると、反応性の高いアミノ基と基材表面上の極性基(ガラス基板やシリコン基板であれば表面シラノール基)との反応、あるいはアミノ基の自己触媒作用による自己縮合反応(オリゴマー化、ポリマー化)等の副反応が生じ、これにより表面処理効率が低下するという欠点がある(非特許文献1−3)。 For example, 3-aminopropyltriethoxysilane represented by H 2 NC 3 H 6 Si (OC 2 H 5 ) 3 is known as a primary aminoalkylalkoxysilane compound used as a silane coupling agent. However, when 3-aminopropyltriethoxysilane is used for surface modification for introducing an amino group on the surface of a substrate such as a glass substrate, a highly reactive amino group and a polar group (such as a glass substrate or In the case of a silicon substrate, a side reaction such as a reaction with a surface silanol group) or a self-condensation reaction (oligomerization or polymerization) due to an autocatalytic action of an amino group occurs, which causes a disadvantage that the surface treatment efficiency is lowered. (Nonpatent literature 1-3).
この問題を解決するため、3−アミノプロピルアルコキシシランの反応性の高いフリーのアミノ基をケチミン基(アミノ基とカルボニル基の縮合反応により生成)へと変換(保護)したアミノシランも合成されているが、ケチミン基からアミノ基への再変換(脱保護、加水分解)において長い反応時間を要し、また、塩酸等の強酸を触媒に用いるため酸に対して不安定な物質に対して不向きであるという欠点がある(特許文献1)。また、ケチミン基の代わりにトリメチルシリル基でアミノ基を保護したビストリメチルシリルアミノシラン化合物も合成されているが、このようなシラザン骨格を有する場合には、保護基として導入したトリメチルシリル基が修飾剤として作用し、トリメチルシリル基が基材表面に導入されるといった問題点を有する(特許文献2−3)。 In order to solve this problem, an aminosilane obtained by converting (protecting) a highly reactive free amino group of 3-aminopropylalkoxysilane into a ketimine group (generated by a condensation reaction of an amino group and a carbonyl group) has also been synthesized. However, reconversion (deprotection, hydrolysis) from ketimine group to amino group requires a long reaction time. Moreover, since strong acid such as hydrochloric acid is used as a catalyst, it is not suitable for an acid-labile substance. There is a disadvantage of being (Patent Document 1). A bistrimethylsilylaminosilane compound in which an amino group is protected with a trimethylsilyl group instead of a ketimine group has also been synthesized. When such a silazane skeleton is present, the trimethylsilyl group introduced as a protective group acts as a modifier. The trimethylsilyl group is introduced into the substrate surface (Patent Documents 2-3).
本発明は、シランカップリング剤としてガラスやシリコン基板等の基材表面を改質する処理剤として広く利用可能なアミノ基とアルコキシシリル基を含有する有機珪素化合物において、活性なアミノ基を簡便かつ効率よく保護しつつ、使用時に容易に脱保護しアミノ基を再生可能である、新規なシランカップリング剤と、その効率的な製造方法、および、これを用いた、基材表面の効率の高い修飾方法を提供することを目的とするものである。 The present invention relates to an organosilicon compound containing an amino group and an alkoxysilyl group that can be widely used as a treatment agent for modifying a substrate surface such as glass or a silicon substrate as a silane coupling agent. A novel silane coupling agent capable of easily deprotecting and regenerating an amino group at the time of use while efficiently protecting it, an efficient production method thereof, and a high efficiency of the substrate surface using the same The object is to provide a modification method.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、末端にアジド基を有するアジドアルキルアルコキシシランを出発原料とし、これと3級ホスフィンとの反応によって当該シラン化合物にイミノホスホラン骨格を導入することにより、新規なシランカップリング剤として有用なイミノホスホラン化合物が得られるという知見を得た。
このようにして得られたイミノホスホラン化合物は、基材の表面修飾過程においては、安定してアミノ基を保護するとともに、水分に接することにより、容易に脱保護し、基材表面にアミノ基を提供することができる。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have made an azidoalkylalkoxysilane having an azido group at the terminal as a starting material and reacted with this tertiary phosphine to iminophosphorane on the silane compound. It was found that by introducing a skeleton, an iminophosphorane compound useful as a novel silane coupling agent can be obtained.
The iminophosphorane compound thus obtained stably protects the amino group in the surface modification process of the base material, and is easily deprotected by contact with moisture, and the amino group on the surface of the base material. Can be provided.
本発明は、これらの知見に基づいて完成に至ったものであり、以下のとおりの、イミノホスホラン化合物とその製造方法、およびこれを用いた基材の表面修飾方法を提供するものである。
〈1〉一般式(1):
〈2〉一般式(2):
〈3〉〈1〉に記載のイミノホスホラン化合物により基材を修飾した後、水分により迅速かつ容易に基材表面のイミノホスホラン骨格をアミノ基に変換することにより、アミノ修飾表面を形成することを特徴とする、基材の表面修飾方法。
The present invention has been completed based on these findings, and provides an iminophosphorane compound and a method for producing the same, and a method for modifying the surface of a substrate using the same as described below.
<1> General formula (1):
<2> General formula (2):
<3> After modifying the substrate with the iminophosphorane compound according to <1>, the amino-modified surface is formed by quickly and easily converting the iminophosphorane skeleton of the substrate surface to an amino group with moisture. A method for modifying a surface of a substrate,
本発明のイミノホスホラン化合物は新規な化合物であり、表面処理剤、プライマー等としてきわめて有用なものである。また、本発明のイミノホスホラン化合物は、基材の表面修飾後、少量の水分、湿気によりイミノホスホラン骨格がアミノ基へと変換されることから、従来の表面修飾剤として知られているアミノシランの場合に認められた、アミノ基と基材表面との反応、自己縮合反応等の副反応を起こさない有用なものである。そして、本発明の製造方法によれば、これらのイミノホスホラン化合物を効率よく製造できる。さらに、本発明によるイミノホスホラン化合物を用いると、ガラス基板やシリカ粒子などの基材表面に効率的にアミノ基を導入することができる。 The iminophosphorane compound of the present invention is a novel compound and is extremely useful as a surface treatment agent, a primer and the like. The iminophosphorane compound of the present invention is an aminosilane known as a conventional surface modifier since the iminophosphorane skeleton is converted to an amino group by a small amount of moisture and moisture after the surface modification of the substrate. In this case, it is a useful substance that does not cause a side reaction such as a reaction between an amino group and a substrate surface, a self-condensation reaction, etc. And according to the manufacturing method of this invention, these iminophosphorane compounds can be manufactured efficiently. Furthermore, when the iminophosphorane compound according to the present invention is used, amino groups can be efficiently introduced onto the surface of a substrate such as a glass substrate or silica particles.
本発明のイミノホスホラン化合物は、上記一般式(1)で示される化合物である。
上記式中、R1、R2および及びR3は、それぞれが同一であっても、或いは異なっていてもよく、炭素原子数1〜15のアルキル基、アルケニル基またはアリール基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基、キシリル基等のアリール基が挙げられる。
さらに、nは1〜30、xは0〜2の整数であるが、原料入手の容易さからnは3〜10であることが好ましく、xはシランカップリング剤等の表面修飾剤として利用する場合には、その反応性から0〜2が好ましい。
The iminophosphorane compound of the present invention is a compound represented by the above general formula (1).
In the above formula, each of R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different and is an alkyl group, alkenyl group or aryl group having 1 to 15 carbon atoms. Examples thereof include alkyl groups such as methyl group, ethyl group and propyl group; alkenyl groups such as vinyl group and allyl group; and aryl groups such as phenyl group, tolyl group and xylyl group.
Furthermore, n is an integer of 1 to 30 and x is an integer of 0 to 2. However, n is preferably 3 to 10 because of easy availability of raw materials, and x is used as a surface modifier such as a silane coupling agent. In some cases, 0 to 2 are preferred due to their reactivity.
このような本発明の上記一般式(1)で示されるイミノホスホラン化合物としては、例えば、次式で示されるイミノホスホラン化合物が挙げられる。
本発明において、上記一般式(1)で表されるイミノホスホリルシラン化合物は、工業的に入手可能な、片方の末端に塩素、臭素等のハロゲン基あるいは等価体であるメシルオキシ基、トシルオキシ基を有し、もう片方の末端に2重結合を有するアルキル化合物の2重結合をヒドロシリル化した後、ハロゲン基あるいはそれと等価な基をアジド化して得られるアジドアルキルアルコキシシランと市販の3級ホスフィンから製造される。
該合成反応の一例を、下記に示す。
An example of the synthesis reaction is shown below.
本発明のイミノホスホラン化合物は、化合物そのもの、あるいはトルエン、アセトン、テトラヒドロフラン、アルコール等の汎用の有機溶媒に溶解させた溶液中において、少量の水の添加により迅速に加水分解され、アミノ基を生成する。また、ガラス基板、シリコン基板等の基材を該イミノホスホラン化合物を用いて表面修飾した後に、水分を含む前述の有機溶媒あるいは水により洗浄するだけで、イミノホスホラン骨格の加水分解が進行し、ガラス基板、シリコン基板等の基材表面をアミノ修飾可能であるという利点を有する。このように、本発明のイミノホスホラン化合物は、イミノホスホラン骨格を形成することにより保護されたアミノ基を必要時に簡単に脱保護することができるため、表面処理剤、プライマー、有機樹脂の改質剤等に使用されるシランカップリング剤として有用である。 The iminophosphorane compound of the present invention is rapidly hydrolyzed by addition of a small amount of water in the compound itself or in a solution dissolved in a general-purpose organic solvent such as toluene, acetone, tetrahydrofuran, alcohol, etc. to produce an amino group. To do. In addition, after surface modification of a substrate such as a glass substrate or a silicon substrate with the iminophosphorane compound, the iminophosphorane skeleton is hydrolyzed only by washing with the organic solvent containing water or water. Further, it has an advantage that the surface of a base material such as a glass substrate or a silicon substrate can be amino-modified. As described above, the iminophosphorane compound of the present invention can easily deprotect an amino group protected by forming an iminophosphorane skeleton when necessary, so that surface treatment agents, primers, and organic resins can be modified. It is useful as a silane coupling agent used for a quality agent.
本発明のイミノホスホラン化合物は、表面処理等の用途に使用する際に有機溶剤で希釈して用いてもよい。使用される有機溶剤としては、トルエン、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン等が使用できる。
本発明のイミノホスホラン化合物により表面処理される基材としては、例えば、ヒュームドシリカ、湿式シリカ、焼成シリカ、ヒュームド二酸化チタン、粉砕石英、珪藻土、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、アルミニウムの珪酸塩、酸化鉄、酸化亜鉛、炭酸亜鉛、マイカ等の無機質微粒子;ガラス繊維、ナイロン繊維、炭素繊維等の繊維基材;ガラス板、および、鋼板、鉄板、ステンレススチール板、アルミニウム板等の金属板が挙げられる。
また、本発明のイミノホスホラン化合物を配合することにより改質される有機樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂が挙げられる。
The iminophosphorane compound of the present invention may be diluted with an organic solvent when used for applications such as surface treatment. As the organic solvent used, toluene, methanol, ethanol, tetrahydrofuran and the like can be used.
Examples of the substrate surface-treated with the iminophosphorane compound of the present invention include, for example, fumed silica, wet silica, calcined silica, fumed titanium dioxide, pulverized quartz, diatomaceous earth, aluminum oxide, magnesium oxide, aluminum silicate, and oxidation. Inorganic fine particles such as iron, zinc oxide, zinc carbonate, mica; fiber base materials such as glass fiber, nylon fiber, carbon fiber; glass plates, and metal plates such as steel plates, iron plates, stainless steel plates, aluminum plates, etc. .
Examples of the organic resin modified by blending the iminophosphorane compound of the present invention include, for example, epoxy resins, phenol resins, urethane resins, melamine resins, polycarbonate resins, polyethylene resins, polyvinyl chloride resins, polyamide resins. Is mentioned.
以下、本発明を実施例および比較例によって詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例の記載に何ら制約されるものではない。
以下の実施例、比較例で使用された実験装置、反応原料、触媒等は、以下に示すとおりである。
1.実験装置
市販のガラス製フラスコ、還流コンデンサー、テフロン(登録商標)で被覆された撹拌子、オイルバス、マグネチックスターラーを使用した。
2.原料、触媒等
(1)原料、溶媒
クロロプロピルトリエトキシシラン(東京化成工業(株)製、純度97%以上)
5−ヘキセン−1−オール(東京化成工業(株)製、純度95%以上)
ピリジン(和光純薬工業(株)製、純度99.5%(GC))
トリエトキシシラン、メチルジエトキシシラン(信越化学工業(株)製)
アジ化ナトリウム(和光純薬(株)製、純度98%)
トリフェニルホスフィン(東京化成工業(株)製、純度95%以上)
N,N−ジメチルホルムアミド(東京化成工業(株)製、純度99.5%以上)
トルエン(和光純薬工業(株)製、純度99.5%(GC)
メタノール(和光純薬工業(株)製、純度99.5%(GC)
ケチミン型シランカップリング剤(信越シリコーン X−12817H)
6−トルエンスルホニルオキシヘキサン−1−エン(文献(European Journal of Organic Chemistry, 2005年、10巻、2040−2044頁)に記載の方法に従って合成)
シリカ粒子(日本触媒製、粒径1.62ミクロン)
(2)触媒
Karstedt触媒(Gelest製、白金ジビニルテトラメチルジシロキサンキシレン溶液、2.1〜2.4%白金濃度)
(3)分析機器
ガスクロマトグラフィー(島津製作所GC2014、FID検出器)
赤外スペクトル(日本分光IR4100)
ゼータ電位(マイクロテックニチオン社製)
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention in detail, this invention is not restrict | limited at all to description of these Examples.
The experimental devices, reaction raw materials, catalysts and the like used in the following examples and comparative examples are as shown below.
1. Experimental apparatus A commercially available glass flask, a reflux condenser, a stirrer coated with Teflon (registered trademark), an oil bath, and a magnetic stirrer were used.
2. Raw materials, catalysts, etc. (1) Raw materials, solvent Chloropropyltriethoxysilane (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., purity 97% or more)
5-hexen-1-ol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., purity 95% or more)
Pyridine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.5% (GC))
Triethoxysilane, methyldiethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
Sodium azide (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 98%)
Triphenylphosphine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., purity 95% or more)
N, N-dimethylformamide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., purity 99.5% or more)
Toluene (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.5% (GC)
Methanol (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.5% (GC)
Ketimine type silane coupling agent (Shin-Etsu Silicone X-12817H)
6-Toluenesulfonyloxyhexane-1-ene (synthesized according to the method described in the literature (European Journal of Organic Chemistry, 2005, Vol. 10, pages 2040-2044))
Silica particles (made by Nippon Shokubai, particle size 1.62 microns)
(2) Catalyst
Karstedt catalyst (Gelest, platinum divinyltetramethyldisiloxane xylene solution, 2.1-2.4% platinum concentration)
(3) Analytical instrument Gas chromatography (Shimadzu GC2014, FID detector)
Infrared spectrum (JASCO IR4100)
Zeta potential (manufactured by Microtech Nichion)
参考例.アジドアルキルアルコキシシランの合成
(3−アジドプロピルトリエトキシシランの合成)
滴下ロート、磁気撹拌子を備えた200ml二口丸底フラスコに窒素雰囲気下、5.0g(20.8mmol)のクロロプロピルトリエトキシシラン、2.6g(40mmol)のアジ化ナトリウムと20mLのジメチルホルムアミドを加え60℃で12時間撹拌した。析出した白色固体をろ過後、ジメチルホルムアミド溶液を真空蒸留し57−58℃/2.0mmHgの溜分から4.71g、収率92%で3−アジドプロピルトリエトキシシランを得た。本物質の赤外吸収スペクトルを図1に示す。
(6−アジドヘキシルトリエトキシシランの合成)
滴下ロート、磁気撹拌子を備えた200ml二口丸底フラスコに窒素雰囲気下、20.0g(78mmol)の6−トルエンスルホニルオキシヘキサン−1−エンの100mLテトラヒドロフラン溶液にKarstedt触媒のキシレン溶液を1.0mL加えた後、19g(117mmol)のトリエトキシシランをシリンジを用いて約20分かけて滴下した。反応溶液は、40℃で約4時間加熱撹拌された後濃縮され薄茶色のオイルを得た。このオイルに80mlの乾燥DMFを加え、フラスコ内部を窒素置換し、10gのアジ化ナトリウム加え60℃で3時間加熱撹拌後、析出した白色固体をろ過した後、ジメチルホルムアミド溶液を真空蒸留し95−98℃/3.0mmHgの溜分から14.71g、収率63%で6−アジドヘキシルトリエトキシシランを得た。
Reference example. Synthesis of azidoalkylalkoxysilane (synthesis of 3-azidopropyltriethoxysilane)
In a 200 ml two-necked round bottom flask equipped with a dropping funnel and magnetic stir bar, under nitrogen atmosphere, 5.0 g (20.8 mmol) chloropropyltriethoxysilane, 2.6 g (40 mmol) sodium azide and 20 mL dimethylformamide. And stirred at 60 ° C. for 12 hours. The precipitated white solid was filtered, and the dimethylformamide solution was vacuum distilled to obtain 3-azidopropyltriethoxysilane in a yield of 92% from a fraction of 57-58 ° C./2.0 mmHg. The infrared absorption spectrum of this substance is shown in FIG.
(Synthesis of 6-azidohexyltriethoxysilane)
In a 200 ml two-necked round bottom flask equipped with a dropping funnel and a magnetic stirrer, under a nitrogen atmosphere, 10.0 g (78 mmol) of 6-toluenesulfonyloxyhexane-1-ene in 100 mL tetrahydrofuran solution was added 1. After adding 0 mL, 19 g (117 mmol) of triethoxysilane was added dropwise over about 20 minutes using a syringe. The reaction solution was heated and stirred at 40 ° C. for about 4 hours and then concentrated to obtain a light brown oil. 80 ml of dry DMF was added to this oil, the inside of the flask was purged with nitrogen, 10 g of sodium azide was added, and the mixture was heated and stirred at 60 ° C. for 3 hours. The precipitated white solid was filtered, and then the dimethylformamide solution was distilled in vacuo. From the distillate at 98 ° C./3.0 mmHg, 14.71 g, 6-azidohexyltriethoxysilane was obtained with a yield of 63%.
実施例1.(3―トリフェニルホスホリルイミノプロピルトリエトキシシランの合成)
磁気撹拌子を備えた30mlフラスコに窒素雰囲気下、乾燥トルエン(15mL)、1.0g(約4.0mmol)の3−アジドプロピルトリエトキシシラン、1.0g(約4.0mmol)のトリフェニルホスフィンを加え60℃で3時間撹拌した。反応混合物のガスクロマトグラフィー分析から原料として使用した3−アジドプロピルトリエトキシシランのピークはほとんど消失し、新たに3−トリフェニルホスホリルイミノプロピルトリエトキシシランのピークが生成していることを確認した。溶媒を溜去した後、得られた淡黄色の液状物の赤外吸収スペクトルを測定し、原料のアジド基に帰属される2130cm-1付近の強い吸収が消失し、新たに3000cm-1付近の芳香族C-H伸縮振動に帰属される吸収が生じたことから生成物を確認した。得られた生成物の赤外スペクトルを図2に示す。
Example 1. (Synthesis of 3-triphenylphosphoryliminopropyltriethoxysilane)
In a 30 ml flask equipped with a magnetic stir bar under a nitrogen atmosphere, dry toluene (15 mL), 1.0 g (about 4.0 mmol) of 3-azidopropyltriethoxysilane, 1.0 g (about 4.0 mmol) of triphenylphosphine And stirred at 60 ° C. for 3 hours. From the gas chromatographic analysis of the reaction mixture, it was confirmed that the peak of 3-azidopropyltriethoxysilane used as a raw material almost disappeared and a new peak of 3-triphenylphosphoryliminopropyltriethoxysilane was generated. After distilling off the solvent, the pale yellow resulting liquid product the infrared absorption spectrum was measured, strong absorption disappeared in the vicinity 2130 cm -1 attributed to an azide groups in the starting materials, new 3000 cm -1 vicinity of The product was confirmed by the absorption attributed to aromatic CH stretching vibration. The infrared spectrum of the obtained product is shown in FIG.
実施例2.(6−トリフェニルホスホリルイミノヘキシルトリエトキシシランの合成)
3−アジドプロピルトリエトキシシランの代わりに6−アジドヘキシルトリエトキシシランを用いた以外は実施例1と同様の操作を行い、6−トリフェニルホスホリルイミノヘキシルトリエトキシシランを得た。
得られた生成物の赤外吸収スペクトルを図3に示す。
Example 2 (Synthesis of 6-triphenylphosphoryliminohexyltriethoxysilane)
The same operation as in Example 1 was carried out except that 6-azidohexyltriethoxysilane was used instead of 3-azidopropyltriethoxysilane to obtain 6-triphenylphosphoryliminohexyltriethoxysilane.
The infrared absorption spectrum of the obtained product is shown in FIG.
実施例3.(3−トリフェニルホスホリルイミノプロピルトリエトキシシランの加水分解反応)
3−トリフェニルホスホリルイミノプロピルトリエトキシシラン:水=5/1の溶液を作成し、5分経過後にガスクロマトグラフィー分析したところ、原料のピークは消失し、新たに3−アミノプロピルトリエトキシシランのピークが観察された。
Example 3 (Hydrolysis reaction of 3-triphenylphosphoryliminopropyltriethoxysilane)
A solution of 3-triphenylphosphoryliminopropyltriethoxysilane: water = 5/1 was prepared and analyzed by gas chromatography after 5 minutes. The peak of the raw material disappeared, and 3-aminopropyltriethoxysilane was newly added. A peak was observed.
実施例4.(6−トリフェニルホスホリルイミノヘキシルトリエトキシシランの加水分解反応)
3−イミノホスホリルプロピルトリエトキシシランの代わりに6−トリフェニルホスホリルイミノヘキシルトリエトキシシランを用いた以外は実施例3と同様の操作を行い、6−トリフェニルホスホリルイミノヘキシルトリエトキシシランから6−アミノヘキシルトリエトキシシランが生成したことを確認した。
Example 4 (Hydrolysis reaction of 6-triphenylphosphoryliminohexyltriethoxysilane)
The same procedure as in Example 3 was performed, except that 6-triphenylphosphoryliminohexyltriethoxysilane was used instead of 3-iminophosphorylpropyltriethoxysilane, and 6-aminophenyltriethoxysilane was converted to 6-amino. It was confirmed that hexyltriethoxysilane was produced.
比較例1.
3−トリフェニルホスホリルイミノプロピルトリエトキシシランの代わりにケチミン型シランカップリング剤(X−12−817H)を用いた以外は実施例4と同様の操作を行い、5分後のガスクロマトグラフィー分析から90%の原料が残存していることを確認した。
Comparative Example 1
The same operation as in Example 4 was performed except that a ketimine type silane coupling agent (X-12-817H) was used instead of 3-triphenylphosphoryliminopropyltriethoxysilane, and gas chromatography analysis after 5 minutes was performed. It was confirmed that 90% of the raw material remained.
実施例5.(シリカ粒子表面の修飾)
0.001mol/Lの3−イミノホスホリルプロピルトリエトキシシランの乾燥トルエン溶液(5mL)に、50mgのシリカ粒子を加えて室温で2時間撹拌後、遠心分離し上澄み液を除去しさらにトルエンで3回洗浄した。得られた表面修飾シリカ粒子を120℃で12時間乾燥後、加水分解と副生したトリフェニルホスフィンオキシドを除去するためエタノール:水(=5:5)溶液を加えて撹拌した。遠心分離とトルエン洗浄を繰り返しアミノプロピル修飾シリカ粒子を得た。得られたアミノプロピル修飾シリカ粒子を10-2、10-3、10-4、10-5mol/L塩化ナトリウム水溶液に懸濁し、電気泳動法にてゼータ電位を測定した。図4のグラフに示すとおり、未修飾のシリカ粒子においてはゼータ電位は一貫して負の値を示すのに対し、3−イミノホスホリルプロピルトリエトキシシランにより表面修飾した後、加水分解によりアミノ基を生成させた場合は、得られたゼータ電位は一貫して正の値を示しており、シリカ粒子表面が十分にアミノプロピル基により修飾されていることが確認できた。
Example 5 FIG. (Silica particle surface modification)
To a dry toluene solution (5 mL) of 0.001 mol / L 3-iminophosphorylpropyltriethoxysilane, 50 mg of silica particles were added, stirred at room temperature for 2 hours, centrifuged, and the supernatant was removed. Washed. The obtained surface-modified silica particles were dried at 120 ° C. for 12 hours, and then an ethanol: water (= 5: 5) solution was added and stirred in order to remove hydrolysis and by-product triphenylphosphine oxide. Centrifugation and toluene washing were repeated to obtain aminopropyl-modified silica particles. The obtained aminopropyl-modified silica particles were suspended in 10 −2 , 10 −3 , 10 −4 , 10 −5 mol / L sodium chloride aqueous solution, and the zeta potential was measured by electrophoresis. As shown in the graph of FIG. 4, the zeta potential is consistently negative in unmodified silica particles, whereas the amino group is converted by hydrolysis after surface modification with 3-iminophosphorylpropyltriethoxysilane. When generated, the obtained zeta potential consistently showed a positive value, and it was confirmed that the silica particle surface was sufficiently modified with aminopropyl groups.
比較例2.
3−トリフェニルホスホリルイミノプロピルトリエトキシシランの代わりに3−アミノプロピルトリエトキシシランを用い、表面修飾後のエタノール:水(=5:5)溶液による処理を行わなかった以外は実施例5と同様の操作を行い、電気泳動法にてゼータ電位を測定した。図4のグラフに示すとおり、3−アミノプロピルトリエトキシシランを用いて表面修飾した場合は、得られたゼータ電位は、未修飾のシリカ粒子よりも正方向に移動するものの、これと同様の負の値を示しており、シリカゲル粒子表面の修飾が不十分であることが示された。
Comparative Example 2
Similar to Example 5 except that 3-aminopropyltriethoxysilane was used instead of 3-triphenylphosphoryliminopropyltriethoxysilane and the treatment with the ethanol: water (= 5: 5) solution after surface modification was not performed. The zeta potential was measured by electrophoresis. As shown in the graph of FIG. 4, when 3-aminopropyltriethoxysilane is used for surface modification, the obtained zeta potential moves in the positive direction as compared with unmodified silica particles, but the same negative polarity is obtained. It was shown that the modification of the silica gel particle surface was insufficient.
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