JP2017075128A - Cage silsesquioxane having 4 different substituents in confrontation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、かご型シルセスキオキサンとその製造方法に関し、より詳しくは異なる置換基を対面に4つずつ有するかご型シルセスキオキサンとその製造方法に関する。 The present invention relates to a cage-type silsesquioxane and a method for producing the same, and more particularly to a cage-type silsesquioxane having four different substituents on the face and a method for producing the same.
構造が規制されたケイ素化合物は、高い物性が要求される材料用途への応用が期待されており、近年、その合成が盛んに研究されている。特にかご型のシルセスキオキサンは、その特異的な構造から高い耐熱性、耐酸化性、耐候性が見込まれており、様々な機能性材料、特に有機−無機ハイブリット材料の基幹化合物として注目を浴びている。
かご型のシルセスキオキサンの合成については、数多くの報告があり、環状シラノールからの合成も可能で(例えば、非特許文献1〜4参照)、これまでに様々な有機基が導入されたかご型シルセスキオキサンが報告されている。
The structure-regulated silicon compounds are expected to be applied to material applications requiring high physical properties, and their synthesis has been actively studied in recent years. In particular, cage-type silsesquioxane is expected to have high heat resistance, oxidation resistance, and weather resistance due to its unique structure, and is attracting attention as a basic compound for various functional materials, especially organic-inorganic hybrid materials. I'm bathing.
There have been many reports on the synthesis of cage-type silsesquioxanes, which can be synthesized from cyclic silanols (see, for example, Non-Patent Documents 1 to 4), and various organic groups have been introduced so far. Type silsesquioxane has been reported.
かご型シルセスキオキサンの中でも異なる置換基を対面に4つずつ有するものは、ヤヌスキューブと呼ばれ、シランカップリング剤に耐熱性を付与できるなど、その応用が非常に期待されている。しかしながら、かご型シルセスキオキサンに複数種類の置換基を導入すること、特にその位置関係を制御することは極めて困難であると言える。
本発明は、異なる置換基を対面に4つずつ有するかご型シルセスキオキサンを製造することができるシルセスキオキサンの製造方法を提供することを目的とする。
Among cage-type silsesquioxanes, those having four different substituents on the opposite side are called Janus cubes, and their application is highly anticipated because they can impart heat resistance to silane coupling agents. However, it can be said that it is extremely difficult to introduce a plurality of types of substituents into the cage silsesquioxane, particularly to control the positional relationship.
An object of this invention is to provide the manufacturing method of the silsesquioxane which can manufacture the cage-type silsesquioxane which has four different substituents in a facing surface.
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、「all−cis」型のフッ素化された環状シロキサンと、「all−cis」型の環状シロキサン塩を縮合させることにより、異なる置換基を対面に4つずつ有するかご型シルセスキオキサンを効率良く製造することができることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have condensed a fluorinated cyclic siloxane of “all-cis” type with a cyclic siloxane salt of “all-cis” type. The inventors have found that a cage-type silsesquioxane having four different substituents on the opposite side can be efficiently produced, and completed the present invention.
即ち、本発明は以下の通りである。
<1> 下記式(B)で表される環状シロキサンと下記式(C)で表される環状シロキサ
ンを反応させて下記式(D)で表されるシルセスキオキサンを生成する縮合工程を含む、シルセスキオキサンの製造方法。
<2> 下記式(A)で表される環状シロキサンと三フッ化ホウ素を反応させて下記式(
B)で表される環状シロキサンを生成するフッ素化工程を含む、<1>に記載のシルセスキオキサンの製造方法。
<3> 下記式(D’)で表されるシルセスキオキサン。
<4> 下記式(A)で表される環状シロキサンと三フッ化ホウ素を反応させて下記式(
B)で表される環状シロキサンを生成するフッ素化工程を含む、環状シロキサン(B)の製造方法。
<5> 下記式(B)で表される環状シロキサン。
<1> A condensation step of reacting a cyclic siloxane represented by the following formula (B) with a cyclic siloxane represented by the following formula (C) to produce a silsesquioxane represented by the following formula (D) is included. The manufacturing method of silsesquioxane.
<2> A cyclic siloxane represented by the following formula (A) and boron trifluoride are reacted to form the following formula (
The manufacturing method of the silsesquioxane as described in <1> including the fluorination process which produces | generates the cyclic siloxane represented by B).
<3> Silsesquioxane represented by the following formula (D ′).
<4> A cyclic siloxane represented by the following formula (A) and boron trifluoride are reacted to form the following formula (
The manufacturing method of cyclic siloxane (B) including the fluorination process which produces | generates the cyclic siloxane represented by B).
<5> Cyclic siloxane represented by the following formula (B).
本発明によれば、異なる置換基を対面に4つずつ有するかご型シルセスキオキサンを製造することができる。 According to the present invention, a cage-type silsesquioxane having four different substituents on the opposite side can be produced.
本発明を説明するに当たり、具体例を挙げて説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り以下の内容に限定されるものではなく、適宜変更して実施することができる。 In describing the present invention, specific examples will be described. However, the present invention is not limited to the following contents without departing from the gist of the present invention, and can be implemented with appropriate modifications.
<シルセスキオキサンの製造方法>
本発明の一態様であるシルセスキオキサンの製造方法(以下、「本発明の製造方法」と略す場合がある。)は、下記式(B)で表される環状シロキサンと下記式(C)で表される環状シロキサンを反応させて下記式(D)で表されるシルセスキオキサンを生成する縮合工程(以下、「縮合工程」と略す場合がある。)を含むことを特徴とする。
前述のように、かご型シルセスキオキサンに複数種類の置換基を導入すること、特にその位置関係を制御することは極めて困難であった。本発明者らは、式(B)で表される「all−cis」型のフッ素化された環状シロキサンと、式(C)で表される「all−cis」型の環状シロキサン塩を縮合させることにより、異なる置換基を対面に4つずつ
有するかご型シルセスキオキサンを効率良く製造することができることを見出したのである。
以下、「式(B)で表される環状シロキサン」、「式(C)で表される環状シロキサン」、縮合工程の条件等について、詳細に説明する。
<Method for producing silsesquioxane>
The production method of silsesquioxane which is one embodiment of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as “production method of the present invention”) includes a cyclic siloxane represented by the following formula (B) and the following formula (C). It includes a condensation step (hereinafter sometimes abbreviated as “condensation step”) in which a silsesquioxane represented by the following formula (D) is produced by reacting a cyclic siloxane represented by formula (D).
As described above, it has been extremely difficult to introduce a plurality of types of substituents into the cage silsesquioxane, and in particular to control the positional relationship. The inventors condense the “all-cis” type fluorinated cyclic siloxane represented by the formula (B) with the “all-cis” type cyclic siloxane salt represented by the formula (C). Thus, it has been found that a cage-type silsesquioxane having four different substituents on the opposite side can be efficiently produced.
Hereinafter, “cyclic siloxane represented by the formula (B)”, “cyclic siloxane represented by the formula (C)”, conditions of the condensation step, and the like will be described in detail.
式(B)で表される環状シロキサンのR1は、炭素数1〜20の炭化水素基を表し、R1同士は同一の炭化水素基であることを表しているが、「炭化水素基」は、直鎖状の飽和炭化水素基に限られず、分岐構造、環状構造、炭素−炭素不飽和結合のそれぞれを有していてもよいものとする(分岐構造、環状構造、及び炭素−炭素不飽和結合からなる群より選択される少なくとも1種を有していてもよい。)。
R1の炭化水素基の炭素数は、好ましくは16以下、より好ましくは12以下、好ましくは8以下である。
R1としては、メチル基(−CH3)、エチル基(−C2H5)、ビニル基(−CH=CH2)、エチニル基(−C≡CH)、n−プロピル基(−nC3H7)、i−プロピル基(−iC3H7)、n−ブチル基(−nC4H9)、t−ブチル基(−tC4H9)、n−ペンチル基(−nC5H11)、n−ヘキシル基(−nC6H13)、c−ヘキシル基(−cC6H11)、フェニル基(−C6H5)、ナフチル基(−C10H7)等が挙げられる。
R 1 of the cyclic siloxane represented by the formula (B) represents a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R 1 is the same hydrocarbon group, but “hydrocarbon group” Is not limited to a linear saturated hydrocarbon group, and may have a branched structure, a cyclic structure, and a carbon-carbon unsaturated bond (branched structure, cyclic structure, and carbon-carbon unsaturated group). It may have at least one selected from the group consisting of saturated bonds.)
The carbon number of the hydrocarbon group for R 1 is preferably 16 or less, more preferably 12 or less, and preferably 8 or less.
R 1 includes a methyl group (—CH 3 ), an ethyl group (—C 2 H 5 ), a vinyl group (—CH═CH 2 ), an ethynyl group (—C≡CH), an n-propyl group ( —n C 3 H 7), i- propyl (- i C 3 H 7) , n- butyl (- n C 4 H 9) , t- butyl (- t C 4 H 9) , n- pentyl (- n C 5 H 11), n- hexyl group (- n C 6 H 13) , c- hexyl group (- c C 6 H 11) , phenyl group (-C 6 H 5), naphthyl (-C 10 H 7 ) and the like.
式(C)で表される環状シロキサンのR2は、炭素数1〜20の炭化水素基を表し、R2同士はそれぞれ同一の炭化水素基であることを、R1とR2間はそれぞれ異なる炭化水素基であることを表しているが、「炭化水素基」はR1の場合と同義である。また、Aのアルカリ金属として、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。
R2の炭化水素基の炭素数は、好ましくは16以下、より好ましくは12以下、好ましくは8以下である。
R2としては、メチル基(−CH3)、エチル基(−C2H5)、ビニル基(−CH=CH2)、エチニル基(−C≡CH)、n−プロピル基(−nC3H7)、i−プロピル基(−iC3H7)、n−ブチル基(−nC4H9)、t−ブチル基(−tC4H9)、n−ペンチル基(−nC5H11)、n−ヘキシル基(−nC6H13)、c−ヘキシル基(−cC6H11)、フェニル基(−C6H5)、ナフチル基(−C10H7)等が挙げられる。
R 2 of the cyclic siloxane represented by the formula (C) represents a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R 2 is the same hydrocarbon group, and between R 1 and R 2, respectively. Although it represents a different hydrocarbon group, the “hydrocarbon group” has the same meaning as in the case of R 1 . Moreover, lithium, sodium, potassium etc. are mentioned as an alkali metal of A.
The carbon number of the hydrocarbon group for R 2 is preferably 16 or less, more preferably 12 or less, and preferably 8 or less.
R 2 includes a methyl group (—CH 3 ), an ethyl group (—C 2 H 5 ), a vinyl group (—CH═CH 2 ), an ethynyl group (—C≡CH), an n-propyl group ( —n C). 3 H 7), i- propyl (- i C 3 H 7) , n- butyl (- n C 4 H 9) , t- butyl (- t C 4 H 9) , n- pentyl (- n C 5 H 11), n- hexyl group (- n C 6 H 13) , c- hexyl group (- c C 6 H 11) , phenyl group (-C 6 H 5), naphthyl (-C 10 H 7 ) and the like.
R1とR2の組合せとしては、メチル基(−CH3)とフェニル基(−C6H5)、エチル基(−C2H5)とフェニル基(−C6H5)、ビニル基(−CH=CH2)とフェニル基(−C6H5)、エチニル基(−C≡CH)とフェニル基(−C6H5)、n−プロピル基(−nC3H7)とフェニル基(−C6H5)、i−プロピル基(−iC3H7)とフェニル基(−C6H5)、t−ブチル基(−tC4H9)とフェニル基(−C6H5)等が挙げられる。後述するが、R1とR2の一方がフェニル基であると、フェニル基をクロロ基(−Cl)に置換できるため、様々な官能基を導入することが可能となる。 As a combination of R 1 and R 2 , a methyl group (—CH 3 ), a phenyl group (—C 6 H 5 ), an ethyl group (—C 2 H 5 ), a phenyl group (—C 6 H 5 ), a vinyl group (—CH═CH 2 ), phenyl group (—C 6 H 5 ), ethynyl group (—C≡CH), phenyl group (—C 6 H 5 ), n-propyl group ( —n C 3 H 7 ) phenyl group (-C 6 H 5), i- propyl (- i C 3 H 7) and a phenyl group (-C 6 H 5), t- butyl (- t C 4 H 9) and phenyl group (- C 6 H 5 ) and the like. As will be described later, when one of R 1 and R 2 is a phenyl group, the phenyl group can be substituted with a chloro group (—Cl), so that various functional groups can be introduced.
式(C)で表される環状シロキサンは、例えば下記式(i)で表されるようなトリアルコキシ(アルキル)シラン等の縮合反応によって製造することができる。
縮合工程における式(C)で表される環状シロキサンの使用量は、式(B)で表される環状シロキサンに対して物質量換算で、通常1倍以上、好ましくは1.5倍以上、より好ましくは2倍以上であり、通常10倍以下、好ましくは5倍以下、より好ましくは3倍以下である。上記範囲内であれば、かご型シルセスキオキサンをより効率良く製造することができる。 The amount of the cyclic siloxane represented by the formula (C) used in the condensation step is usually 1 or more times, preferably 1.5 or more times, more in terms of the amount of the siloxane represented by the formula (B). Preferably it is 2 times or more, usually 10 times or less, preferably 5 times or less, more preferably 3 times or less. If it is in the said range, cage-type silsesquioxane can be manufactured more efficiently.
縮合工程は、溶媒を使用することが好ましい。また、溶媒の種類は特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができるが、具体的にはヘキサン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル系溶媒、塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン系溶媒、アセトン、ジメチルアセトアミド(DMA)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。この中でもハロゲン系溶媒が好ましい。なお、溶媒の沸点は、通常25℃以上、好ましくは40℃以上、より好ましくは60℃以上であり、通常200℃以下、好ましくは150℃以下、より好ましくは100℃以下である。上記範囲内であれば、還流によって好ましい反応温度を維持することができる。 In the condensation step, it is preferable to use a solvent. The type of the solvent is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Specifically, hydrocarbon solvents such as hexane, benzene and toluene, diethyl ether, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran ( THF) and the like, halogen solvents such as methylene chloride and chloroform, acetone, dimethylacetamide (DMA), N, N-dimethylformamide (DMF), N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylsulfoxide (DMSO) and the like Aprotic polar solvents and the like. Of these, halogen solvents are preferred. In addition, the boiling point of a solvent is 25 degreeC or more normally, Preferably it is 40 degreeC or more, More preferably, it is 60 degreeC or more, and is 200 degrees C or less normally, Preferably it is 150 degrees C or less, More preferably, it is 100 degrees C or less. If it is in the said range, preferable reaction temperature can be maintained by recirculation | reflux.
縮合工程の反応温度は、通常25℃以上、好ましくは40℃以上、より好ましくは60℃以上であり、通常200℃以下、好ましくは150℃以下、より好ましくは100℃以下である。
縮合工程の反応時間は、通常10時間以上、好ましくは1日以上、より好ましくは3日以上であり、通常10日以下、好ましくは7日以下、より好ましくは5日以下である。
縮合工程は、通常窒素、アルゴン等の不活性雰囲気下で行う。
なお、上記範囲内であれば、かご型シルセスキオキサンをより効率良く製造することができる。
The reaction temperature in the condensation step is usually 25 ° C or higher, preferably 40 ° C or higher, more preferably 60 ° C or higher, and usually 200 ° C or lower, preferably 150 ° C or lower, more preferably 100 ° C or lower.
The reaction time in the condensation step is usually 10 hours or longer, preferably 1 day or longer, more preferably 3 days or longer, and usually 10 days or shorter, preferably 7 days or shorter, more preferably 5 days or shorter.
The condensation step is usually performed under an inert atmosphere such as nitrogen or argon.
In addition, if it is in the said range, cage-type silsesquioxane can be manufactured more efficiently.
本発明の製造方法は、前述の縮合工程を含むものであれば、その他は特に限定されないが、下記式(A)で表される環状シロキサンと三フッ化ホウ素を反応させて下記式(B)で表される環状シロキサンを生成するフッ素化工程(以下、「フッ素化工程」と略す場合がある。)を含み、生成した式(B)で表される環状シロキサンを縮合工程に利用することが好ましい。
以下、以下、「式(A)で表される環状シロキサン」、フッ素化工程の条件等について、詳細に説明する。
The production method of the present invention is not particularly limited as long as it includes the above-described condensation step, but the cyclic siloxane represented by the following formula (A) and boron trifluoride are reacted to form the following formula (B). A cyclic siloxane represented by the formula (B) may be used for the condensation step, including a fluorination step (hereinafter, may be abbreviated as “fluorination step”). preferable.
Hereinafter, the “cyclic siloxane represented by the formula (A)”, conditions for the fluorination step, and the like will be described in detail.
式(A)で表される環状シロキサンは、例えば下記式(ii)又は(iii)で表されるようなトリクロロ(アルキル)シランやトリアルコキシ(アルキル)シラン等の縮合反応によって製造することができる。
の詳細については、O. I. Shchegolikhina et al., Inorg. Chem., 2002, 41, 6892、R. Ito et al., Chem. Lett., 2009, 38, 364、Y. A. Pozdnyakovaet al.,Inorg. Chem., 2010, 49, 572等を参照することができる。
The cyclic siloxane represented by the formula (A) can be produced by a condensation reaction such as trichloro (alkyl) silane or trialkoxy (alkyl) silane represented by the following formula (ii) or (iii). .
フッ素化工程は、式(A)で表される環状シロキサンと三フッ化ホウ素を反応させる工程であるが、三フッ化ホウ素はジエチルエーテル等のルイス塩基と錯体を形成したものであってもよい。
フッ素化工程における三フッ化ホウ素の使用量は、式(A)で表される環状シロキサンに対して物質量換算で、通常1倍以上、好ましくは5倍以上、より好ましくは10倍以上であり、通常50倍以下、好ましくは25倍以下、より好ましくは15倍以下である。上記範囲内であれば、式(B)で表される環状シロキサンをより効率良く生成することができる。
The fluorination step is a step of reacting the cyclic siloxane represented by the formula (A) with boron trifluoride, but the boron trifluoride may be a complex formed with a Lewis base such as diethyl ether. .
The amount of boron trifluoride used in the fluorination step is usually 1 time or more, preferably 5 times or more, more preferably 10 times or more, in terms of the amount of the substance with respect to the cyclic siloxane represented by the formula (A). Usually, it is 50 times or less, preferably 25 times or less, more preferably 15 times or less. If it is in the said range, the cyclic siloxane represented by Formula (B) can be produced | generated more efficiently.
フッ素化工程は、溶媒を使用することが好ましい。また、溶媒の種類は特に限定されず
、目的に応じて適宜選択することができるが、具体的にはヘキサン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル系溶媒、塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン系溶媒、アセトン、ジメチルアセトアミド(DMA)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。この中でも炭化水素系溶媒が好ましい。
The fluorination step preferably uses a solvent. The type of the solvent is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Specifically, hydrocarbon solvents such as hexane, benzene and toluene, diethyl ether, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran ( THF) and the like, halogen solvents such as methylene chloride and chloroform, acetone, dimethylacetamide (DMA), N, N-dimethylformamide (DMF), N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylsulfoxide (DMSO) and the like Aprotic polar solvents and the like. Of these, hydrocarbon solvents are preferred.
フッ素化工程の反応温度は、通常−20℃以上、好ましくは0℃以上、より好ましくは20℃以上であり、通常100℃以下、好ましくは50℃以下、より好ましくは30℃以下である。
フッ素化工程の反応時間は、通常1分以上、好ましくは3分以上、より好ましくは5分以上であり、通常2時間以下、好ましくは1時間以下、より好ましくは30分以下である。
フッ素化工程は、通常窒素、アルゴン等の不活性雰囲気下で行う。
なお、上記範囲内であれば、式(B)で表される環状シロキサンをより効率良く生成することができる。
The reaction temperature in the fluorination step is usually −20 ° C. or higher, preferably 0 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher, and usually 100 ° C. or lower, preferably 50 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or lower.
The reaction time of the fluorination step is usually 1 minute or more, preferably 3 minutes or more, more preferably 5 minutes or more, and usually 2 hours or less, preferably 1 hour or less, more preferably 30 minutes or less.
The fluorination step is usually performed under an inert atmosphere such as nitrogen or argon.
In addition, if it is in the said range, the cyclic siloxane represented by Formula (B) can be produced | generated more efficiently.
<シルセスキオキサン>
本発明の製造方法によって、異なる置換基を対面に4つずつ有するかご型シルセスキオキサンを効率良く製造することができることを前述したが、本発明の製造方法を利用して製造することができる下記式(D’)で表されるシルセスキオキサンも本発明に一態様である。
以下、「式(D’)で表されるシルセスキオキサン」について、詳細に説明する。
<Silsesquioxane>
As described above, the production method of the present invention can efficiently produce a cage-type silsesquioxane having four different substituents on the opposite side, but it can be produced using the production method of the present invention. Silsesquioxane represented by the following formula (D ′) is also an embodiment of the present invention.
Hereinafter, “silsesquioxane represented by the formula (D ′)” will be described in detail.
式(D’)で表されるシルセスキオキサンのR3は、酸素原子及びハロゲン原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子を含んでいてもよい炭素数1〜20の炭化水素基、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、又は炭素数0〜6のシリル基を表し、R3同士は同一の置換基であることを表しているが、「炭化水素基」はR1の場合と同義であり、「酸素原子及びハロゲン原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子を含んでいてもよい」とは、ヒドロキシル基(−OH)、エポキシ基、フルオロ基(−F)、クロロ基(−Cl)等の酸素原子又はハロゲン原子を含む官能基を含んでいてもよいことを意味するほか、エーテル基(−O−)等の酸素原子又はハロゲン原子を含む連結基を炭素骨格の内部又は末端に含んでいてもよいことを意味する。また、「炭素数0〜6のシリル基」とは、例えばトリヒドロシリル基(−SiH3)等の炭素数が0のシリル基、トリメチルシリル基(−Si(CH3)3)等の炭素数が3のシリル基、t−ブチルジメチル
シリル基(−Si(tC4H9)(CH3)2)等の炭素数が6のシリル基等を意味するものとする。
本発明の製造方法では、例えばフェニル基を有するシルセスキオキサンを製造することができるが、下記式に示されるように、フェニル基は塩化水素等との反応によって容易にクロロ基に置換することができる。ケイ素原子に結合したクロロ基(Si−Cl)は非常に活性であるため、これを利用してシルセスキオキサンに様々な官能基を導入することができるのである。なお、新たな炭化水素基を導入する場合にはグリニャール試薬等の有機金属試薬と反応させる方法が、水素原子を導入する場合には水素化ホウ素ナトリウム等のヒドリド還元剤と反応させる方法が、ヒドロキシル基を導入する場合には加水分解する方法が、シリル基を導入する場合にはシリルリチウム等の試剤と反応させる方法等が挙げられる。
R3としては、メチル基(−CH3)、エチル基(−C2H5)、ビニル基(−CH=CH2)、エチニル基(−C≡CH)、n−プロピル基(−nC3H7)、i−プロピル基(−iC3H7)、n−ブチル基(−nC4H9)、t−ブチル基(−tC4H9)、n−ペンチル基(−nC5H11)、n−ヘキシル基(−nC6H13)、c−ヘキシル基(−cC6H11)、フェニル基(−C6H5)、ナフチル基(−C10H7)、メトキシ基(−OCH3)、エトキシ基(−OC2H5)、n−プロポキシ基(−OnC3H7)、i−プロポキシ基(−OiC3H7)、n−ブトキシ基(−OnC4H9)、t−ブトキシ基(−OtC4H9)、フェノキシ基(−OC6H5)、グリシジル基、水素原子(−H)、フルオロ原子(−F)、クロロ原子(−Cl)、ブロモ原子(−Br)、ヒドロキシル基(―OH)、トリメチルシリル基(−Si(CH3)3)、t−ブチルジメチルシリル基(−Si(tC4H9)(CH3)2)等が挙げられる。
R 3 of silsesquioxane represented by the formula (D ′) is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may contain at least one atom selected from the group consisting of an oxygen atom and a halogen atom. , A hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, or a silyl group having 0 to 6 carbon atoms, and R 3 are the same substituent, but the “hydrocarbon group” is the case of R 1 It is synonymous and “may contain at least one atom selected from the group consisting of an oxygen atom and a halogen atom” means a hydroxyl group (—OH), an epoxy group, a fluoro group (—F), chloro This means that a functional group containing an oxygen atom or a halogen atom such as a group (—Cl) may be contained, and a linking group containing an oxygen atom or a halogen atom such as an ether group (—O—) is attached to the carbon skeleton. Including inside or at the end It means that it may be. In addition, the “silyl group having 0 to 6 carbon atoms” means, for example, a silyl group having 0 carbon atoms such as a trihydrosilyl group (—SiH 3 ) or a carbon number such as trimethylsilyl groups (—Si (CH 3 ) 3 ). 3 silyl groups, t-butyldimethylsilyl groups (—Si ( t C 4 H 9 ) (CH 3 ) 2 ), and the like, mean silyl groups having 6 carbon atoms, and the like.
In the production method of the present invention, for example, silsesquioxane having a phenyl group can be produced. As shown in the following formula, the phenyl group can be easily substituted with a chloro group by reaction with hydrogen chloride or the like. Can do. Since the chloro group (Si-Cl) bonded to the silicon atom is very active, various functional groups can be introduced into the silsesquioxane using this. In addition, when introducing a new hydrocarbon group, a method of reacting with an organometallic reagent such as a Grignard reagent, or a method of reacting with a hydride reducing agent such as sodium borohydride when introducing a hydrogen atom is used. In the case of introducing a group, a method of hydrolysis is used, and in the case of introducing a silyl group, a method of reacting with a reagent such as silyllithium is exemplified.
R 3 includes a methyl group (—CH 3 ), an ethyl group (—C 2 H 5 ), a vinyl group (—CH═CH 2 ), an ethynyl group (—C≡CH), an n-propyl group ( —n C 3 H 7), i- propyl (- i C 3 H 7) , n- butyl (- n C 4 H 9) , t- butyl (- t C 4 H 9) , n- pentyl (- n C 5 H 11), n- hexyl group (- n C 6 H 13) , c- hexyl group (- c C 6 H 11) , phenyl group (-C 6 H 5), naphthyl (-C 10 H 7 ), methoxy group (—OCH 3 ), ethoxy group (—OC 2 H 5 ), n-propoxy group (—O n C 3 H 7 ), i-propoxy group (—O i C 3 H 7 ), n - butoxy (-O n C 4 H 9) , t- butoxy (-O t C 4 H 9) , phenoxy group (-O 6 H 5), a glycidyl group, a hydrogen atom (-H), fluoro atom (-F), chloro atom (-Cl), bromo atom (-Br), hydroxyl (-OH), an trimethylsilyl (-Si (CH 3) 3), t- butyldimethylsilyl group (-Si (t C 4 H 9 ) (CH 3) 2) , and the like.
式(D’)で表されるシルセスキオキサンのR4は、酸素原子及びハロゲン原子からなる群より選択される少なくとも1種の原子を含んでいてもよい炭素数1〜20の炭化水素基、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、又は炭素数0〜6のシリル基を表し、R4同士はそれぞれ同一の置換基であることを、R3とR4間はそれぞれ異なる置換基であることを表しているが、「炭化水素基」等はR3の場合と同義である。
R4が炭化水素基である場合の炭素数は、好ましくは16以下、より好ましくは12以下、好ましくは8以下である。
R4としては、メチル基(−CH3)、エチル基(−C2H5)、ビニル基(−CH=CH2)、エチニル基(−C≡CH)、n−プロピル基(−nC3H7)、i−プロピル基(−iC3H7)、n−ブチル基(−nC4H9)、t−ブチル基(−tC4H9)、n−ペンチル基(−nC5H11)、n−ヘキシル基(−nC6H13)、c−ヘキシル基(−cC6H11)、フェニル基(−C6H5)、ナフチル基(−C10H7)、メトキシ基(−OCH3)、エトキシ基(−OC2H5)、n−プロポキシ基(−OnC3H7)、i−プロポキシ基(−OiC3H7)、n−ブトキシ基(−OnC4H9)、t−ブトキシ基(−OtC4H9)、フェノキシ基(−OC6H5)、グリシジル基、水素原
子(−H)、フルオロ原子(−F)、クロロ原子(−Cl)、ブロモ原子(−Br)、ヒドロキシル基(―OH)、トリメチルシリル基(−Si(CH3)3)、t−ブチルジメチルシリル基(−Si(tC4H9)(CH3)2)等が挙げられる。
R 4 of the silsesquioxane represented by the formula (D ′) is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may contain at least one atom selected from the group consisting of an oxygen atom and a halogen atom. , A hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, or a silyl group having 0 to 6 carbon atoms, R 4 is the same substituent, and R 3 and R 4 are different substituents. Where “hydrocarbon group” and the like have the same meaning as in R 3 .
The carbon number when R 4 is a hydrocarbon group is preferably 16 or less, more preferably 12 or less, and preferably 8 or less.
R 4 includes a methyl group (—CH 3 ), an ethyl group (—C 2 H 5 ), a vinyl group (—CH═CH 2 ), an ethynyl group (—C≡CH), an n-propyl group ( —n C). 3 H 7), i- propyl (- i C 3 H 7) , n- butyl (- n C 4 H 9) , t- butyl (- t C 4 H 9) , n- pentyl (- n C 5 H 11), n- hexyl group (- n C 6 H 13) , c- hexyl group (- c C 6 H 11) , phenyl group (-C 6 H 5), naphthyl (-C 10 H 7 ), methoxy group (—OCH 3 ), ethoxy group (—OC 2 H 5 ), n-propoxy group (—O n C 3 H 7 ), i-propoxy group (—O i C 3 H 7 ), n - butoxy (-O n C 4 H 9) , t- butoxy (-O t C 4 H 9) , phenoxy group (-O 6 H 5), a glycidyl group, a hydrogen atom (-H), fluoro atom (-F), chloro atom (-Cl), bromo atom (-Br), hydroxyl (-OH), an trimethylsilyl (-Si (CH 3) 3), t- butyldimethylsilyl group (-Si (t C 4 H 9 ) (CH 3) 2) , and the like.
<環状シロキサン・環状シロキサンの製造方法>
前述のフッ素化工程によって、式(B)で表される環状シロキサンを生成することができることを前述したが、フッ素化工程、即ち下記式(A)で表される環状シロキサンと三フッ化ホウ素を反応させて下記式(B)で表される環状シロキサンを生成する工程を含む環状シロキサンの製造方法及びこの製造方法を利用して製造される式(B)で表される環状シロキサンも本発明に一態様である。
As described above, the cyclic siloxane represented by the formula (B) can be generated by the above fluorination step. However, the fluorination step, that is, the cyclic siloxane represented by the following formula (A) and boron trifluoride A method for producing a cyclic siloxane comprising a step of reacting to produce a cyclic siloxane represented by the following formula (B) and a cyclic siloxane represented by the formula (B) produced using this production method are also included in the present invention. It is one mode.
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples shown below.
<実施例1:1,3,5,7−テトラフルオロ−1,3,5,7−テトライソブチルシクロテトラシロキサンの合成>
δ 20.73 (d, JC-F = 22 Hz, CH2), 23.48 (CH), 25.46 (CH3) ppm. 19F NMR (564.72 MHz, CDCl3): δ -128.95 ppm. 29Si NMR (59.71 MHz, CDCl3): δ -62.87 (d, JSi-F = 272 Hz) ppm. IR (KBr): 900, 1122, 1232, 1369, 2956 cm-1. DIMS (EI, 30eV): m/z (%) 423 ([M-Bui]+, 90). Anal. Calcd for C16H36F4O4Si4: C, 39.97; H, 7.55. Found: C
, 39.58; H, 7.69.
<Example 1: Synthesis of 1,3,5,7-tetrafluoro-1,3,5,7-tetraisobutylcyclotetrasiloxane>
δ 20.73 (d, J CF = 22 Hz, CH 2 ), 23.48 (CH), 25.46 (CH 3 ) ppm. 19 F NMR (564.72 MHz, CDCl 3 ): δ -128.95 ppm. 29 Si NMR (59.71 MHz, CDCl 3 ): δ -62.87 (d, J Si-F = 272 Hz) ppm. IR (KBr): 900, 1122, 1232, 1369, 2956 cm -1 . DIMS (EI, 30eV): m / z (% ) 423 ([M-Bu i ] + , 90). Anal. Calcd for C 16 H 36 F 4 O 4 Si 4 : C, 39.97; H, 7.55. Found: C
, 39.58; H, 7.69.
<実施例2:1,3,5,7−テトラフルオロ−1,3,5,7−テトラフェニルシクロテトラシロキサンの合成>
三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(6.7mL,54mmol)を、all−cis−1,3,5,7−テトラヒドロキシ−1,3,5,7−テトラフェニルシクロテトラシロキサン(3.0g,5.4mmol)のヘキサン(30mL)溶液の中に加えた結果、ヘキサン溶液の下部にすぐに白色層が現れた。10分後、ヘキサンとベンゼンの混合液を加え、上部の層を5回抽出した。この溶液から溶媒を留去し、減圧下で乾燥させて、粗生成物として無色の油分(0.96g)を、さらにゲル浸透クロマトグラフィー(GPC,CHCl3)で精製して、無色の油分(0.61g,1.1mmol,20%)を得た。
1H NMR (399.78 MHz, CDCl3): δ 7.32 (t, JH-H = 7.6 Hz, 8H), 7.44-7.49 (m, 4H), 7.52-7.54 (m, 8H) ppm. 13C NMR (75.57 MHz, CDCl3): δ 77.37 (d, JC-F = 26 Hz, C),
128.25 (CH), 131.95 (CH), 134.11 (CH) ppm. 19F NMR (376.17 MHz, CDCl3): δ -133.45 (s, JF-Si= 255 Hz) ppm. 29Si NMR (59.71 MHz, CDCl3): δ -74.71 (d, JSi-F = 255 Hz) ppm. IR (KBr): 696, 741, 889, 1140, 1431, 1595, 3076 cm-1. DIMS (EI, 30eV): m/z (%) 560 ([M]+, 50). Anal. Calcd for C24H20F4O4Si4: C, 51.41; H, 3.59. Found: C, 51.44; H, 3.93.
<Example 2: Synthesis of 1,3,5,7-tetrafluoro-1,3,5,7-tetraphenylcyclotetrasiloxane>
Boron trifluoride diethyl ether complex (6.7 mL, 54 mmol) was added to all-cis-1,3,5,7-tetrahydroxy-1,3,5,7-tetraphenylcyclotetrasiloxane (3.0 g, 5 .4 mmol) in hexane (30 mL), a white layer immediately appeared at the bottom of the hexane solution. After 10 minutes, a mixture of hexane and benzene was added, and the upper layer was extracted five times. The solvent was distilled off from this solution, dried under reduced pressure, and a colorless oil (0.96 g) as a crude product was further purified by gel permeation chromatography (GPC, CHCl 3 ) to obtain a colorless oil ( 0.61 g, 1.1 mmol, 20%).
1 H NMR (399.78 MHz, CDCl 3 ): δ 7.32 (t, J HH = 7.6 Hz, 8H), 7.44-7.49 (m, 4H), 7.52-7.54 (m, 8H) ppm. 13 C NMR (75.57 MHz , CDCl 3 ): δ 77.37 (d, J CF = 26 Hz, C),
128.25 (CH), 131.95 (CH), 134.11 (CH) ppm. 19 F NMR (376.17 MHz, CDCl 3 ): δ -133.45 (s, J F-Si = 255 Hz) ppm. 29 Si NMR (59.71 MHz, CDCl 3 ): δ -74.71 (d, J Si-F = 255 Hz) ppm. IR (KBr): 696, 741, 889, 1140, 1431, 1595, 3076 cm -1 . DIMS (EI, 30eV): m / z (%) 560 ([M] + , 50). Anal. Calcd for C 24 H 20 F 4 O 4 Si 4 : C, 51.41; H, 3.59. Found: C, 51.44; H, 3.93.
<実施例3:ヤヌスキューブの合成>
1H-NMR (600.17 MHz, CDCl3): δ 0.71 (d, J = 7.2 Hz, 8H), 0.97 (d, J = 6.6 Hz, 24H), 1.91 (m, J = 7.2 Hz, 4H), 7.32 (t, J = 7.2 Hz, 8H), 7.40 (m, 4H), 7.67 (m, 8H) ppm. 29Si-NMR (119.24 MHz, CDCl3): δ -66.96, -79.14 ppm. DIMS (EI, 30eV): m/z (%) 895 ([M-i-Bu]+, 25).
<Example 3: Synthesis of Janus cube>
1 H-NMR (600.17 MHz, CDCl 3 ): δ 0.71 (d, J = 7.2 Hz, 8H), 0.97 (d, J = 6.6 Hz, 24H), 1.91 (m, J = 7.2 Hz, 4H), 7.32 (t, J = 7.2 Hz, 8H), 7.40 (m, 4H), 7.67 (m, 8H) ppm. 29 Si-NMR (119.24 MHz, CDCl 3 ): δ -66.96, -79.14 ppm. DIMS (EI, 30 eV): m / z (%) 895 ([Mi-Bu] + , 25).
本発明の製造方法によって得られるシルセスキオキサンは、シロキサン又はシルセスキオキサンを骨格とするシランカップリング剤、シリコーン製品として利用することができる。 The silsesquioxane obtained by the production method of the present invention can be used as a silane coupling agent having a siloxane or silsesquioxane skeleton as a silicone product.
Claims (5)
表される環状シロキサンを生成するフッ素化工程を含む、環状シロキサン(B)の製造方法。
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