JP2020527584A - ケイ素含有ヘテロ環の製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、一般式(I)[式中、R1は水素であり;R2およびR3は同一または異なっており、互いに独立して、少なくとも1つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のC1−C20アルキルまたはC6−C18アリール残基から選択され;R4は、少なくとも1つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のC1−C20アルキレン残基から選択され;R5およびR6は同一または異なっており、互いに独立して、水素、少なくとも1つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のC1−C20アルキルまたはC6−C18アリール、およびC4−C8シクロアルキルからなる群から選択されるか、R5およびR6は環、好ましくは4〜8員のアルキル環を形成していてもよい;およびnは0、1または2、好ましくは2である]で示されるケイ素含有複素環の製造方法であって、前記方法は少なくとも1つの一般式(II)[式中、R5およびR6は、上記一般式(I)について定義したものと同じである]で示される少なくとも1つのエポキシド化合物および一級アミノ基を有する少なくとも1つのアミノアルコキシシランの、触媒の存在下での一段階反応を含むケイ素含有複素環の製造方法:ならびに一般式(I)で示されるケイ素含有複素環の使用にも関する。

Description

本発明は、一段階反応において、少なくとも1つのアミノアルコキシシランおよび少なくとも1つのエポキシドを触媒の存在下で反応させることによる、本明細書で定義される一般式(I)で示されるケイ素含有複素環の製造方法に関する。さらに、本発明は、得られたケイ素含有複素環の使用に関する。
湿気硬化性組成物において、最も著名なアルコキシシラン系の1つは、ルイス酸触媒の存在下でのアミノアルキルトリメトキシシランである。しかし、加水分解中に毒性のあるメタノールが大量に生成され、したがって日常的な消費者用途には望ましくない。過去数年間、硬化工程中に放出されるアルコールの量を減らすことにかなりの注意が向けられてきた。
1つのアルコキシド残基を有する環状シランのアルコキシ付加物は、アミノアルキルトリメトキシシランと比較して、排出されるアルコールが最大33%少なくなり得る。
いくつかのシロキサシクロアルケンは、Rossmy and Koerner (Die Makromolekulare Chemie, 1964, 73, 85-108およびDie Makromolekulare Chemie, 1966, 97, 241-247)、Kuwajima et al(Tanino, K.; Yoshitani, N.; Moriyama, F.; Kuwajima, I.; The Journal of Organic Chemistry, 1997, 62, 4206-4207)およびWoerpel et al(Bear TJ, Shaw JT, Woerpel KA. The Journal of Organic Chemistr, 2002, 67, 2056-2064)中で開示されている。
ChvalovskyおよびEl-Hamouly(Tetrahedron, 1983, 39, 1195-1197)は、アルコキシシランへのアリルアルキルシランのヒドロシリル化による7員および8員のシロキサシクロアルケンの調製、およびその後のナトリウムエトキシドまたは水酸化ナトリウムの存在下で、ジシラン生成物をメチルアルコキシシランおよびシロキサシクロアルケンに分解することを開示している。このアプローチは、ヒドロシリル化反応に高価な白金触媒を必要とし、環化中にメチルアルコキシシランを生成する。さらに、反応中にポリマーが形成されるため、純粋な生成物を得るには蒸留を必要とする。
米国特許第4794192号明細書および第4855351号明細書は、グリシジルエーテルとアミノアルコキシシランとの混合物を還流下で加熱することによるケイ素含有複素環の製造を開示している。
特開2014-001152号公報は、表面処理用途向けのシランカップリング剤の製造を開示している。それは二段階反応でのエポキシドの開環により製造される。第1工程では、アミノシランおよびエポキシドを高温で反応させてアルコールを得る。第2工程では、塩基性触媒の存在下で、生成されたアルコールをその場で除去することにより、脱アルコール反応が誘発される。記載されている反応合成は、30〜40%の収率をもたらし、反応選択性が低いことを示唆している。通常、触媒は反応後に除去されないため、後の接着剤調製物で使用される硬化触媒と干渉する可能性がある。
したがって、既知のシステムの欠点の少なくともいくつかを克服する、ケイ素含有複素環を合成するための改善された方法の必要性が依然として当技術分野に存在する。
したがって、本発明の目的は、いくつかの既知の問題を解決し、温和な条件での一段階反応でケイ素含有複素環の生成を可能にする、ケイ素含有複素環の製造方法を提供することである。
上記で定義された方法は、温和な条件での一段階反応において高収率で一般式(I)で示されるケイ素含有複素環を生成すること見出された。本発明による方法は、必要とされる反応温度が低いため、より省エネルギーである。また、高い選択性をもたらし、生成される廃棄物の量が減り、生成物の精製が簡素化される。
本発明の方法は、一般式(I)
[式中、Rは水素であり;
およびRは同一または異なっており、互いに独立して、少なくとも1つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のC−C20アルキルまたはC−C18アリール残基から選択され;
は、少なくとも1つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のC−C20アルキレン残基から選択され;
およびRは同一または異なっており、互いに独立して、水素、少なくとも1つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のC−C20アルキルまたはC−C18アリール、およびC−Cシクロアルキルからなる群から選択されるか、RおよびRは環、好ましくは4〜8員のアルキル環を形成していてもよく;および
nは0、1または2、好ましくは2である]
で示されるケイ素含有複素環の製造方法であって、
前記方法は、一般式(II)
[式中、RおよびRは、一般式(I)について上記で定義したものと同じである]
で示される少なくとも1つのエポキシド化合物および一級アミノ基を有する少なくとも1つのアミノアルコキシシランの、触媒存在下での一段階反応を含む、ケイ素含有複素環の製造方法を提供する。
本発明は、接着促進剤、ウレタンカップリング剤、湿気硬化性組成物用エンドキャッピング剤、表面処理剤、水捕捉剤、繊維処理剤、塗料添加剤および/またはポリマー調製物用のモノマー、好ましくは湿気硬化性組成物用エンドキャッピング剤としての、本発明の方法により得られた一般式(I)で示されるケイ素含有複素環の使用にも関する。
以下の節では、本発明をより詳細に説明する。そのように記載された各態様は、明確に反対の指示が無い限り、任意の他の態様と組み合わせてもよい。特に、好ましいまたは有利であると示されている任意の特徴は、好ましいまたは有利であると示されている他の任意の特徴と組み合わせてもよい。
本明細書で使用される「少なくとも1つの」という用語は、1以上、すなわち1、2、3、4、5、6、7、8、9以上を意味する。成分に関する場合、その表示は成分の種類を指し、分子の絶対数を指すのではない。したがって、「少なくとも1つのポリマー」は、例えば、少なくとも1つの種類のポリマー、すなわち、1つの種類のポリマー、またはいくつかの異なるポリマーの混合物を使用してよいことを意味する。
本明細書で使用される、単数形「a」、「an」および「the」は、文脈がそうでないことを明確に指示しない限り、単数および複数の指示対象の両方を含む。
本明細書で使用される「含む(comprising)」および「含む(comprises)」という用語は、「含む(including)」、「含む(includes)」、「含む(containing)」または「含む(contains)」と同義であり、包括的または無制限であり、追加の、特定されていない構成、要素またはプロセス工程を除外しない。
数値の終点の記述には、それぞれの範囲内に含まれる全ての数値および分数、ならびに列挙された終点が含まれる。
量、濃度、寸法およびその他のパラメータが範囲、好ましい範囲、上限値、下限値または好ましい上限および制限値で表される場合、得られた範囲が文脈において明確に言及されているかどうかに関係なく、任意の上限または好ましい値と任意の下限または好ましい値とを組み合わせて得られる任意の範囲が具体的に開示されると理解されるべきである。
「好ましい(preferred)」および「好ましくは(preferably)」という用語は、特定の状況下で特別な利益をもたらし得る本開示の態様を言及するために本明細書で頻繁に使用される。しかしながら、1つ以上の好ましい(preferable)または好ましい(preferred)態様の列挙は、他の態様が有用ではないことを意味せず、それらの他の態様を本開示の範囲から除外することを意図しない。
本明細書で使用される「C−C20アルキル」または「C−Cアルキル」残基は、1〜20個または1〜8個の炭素原子を含む一価の基、すなわちアルカンの基を指し、直鎖および分岐有機基を含む。アルキル残基の例には以下が含まれるが、これらに限定されない:メチル;エチル;プロピル(またはn−プロピル);イソプロピル;n−ブチル;イソブチル;sec−ブチル;tert−ブチル;n−ペンチル;n−ヘキシル;n−ヘプチル;および2−エチルヘキシル。本発明において、そのようなアルキル残基は非置換であってよく、またはハロ、好ましくはフルオロ、ニトロ、シアノ、アミド、アミノ、スルホニル、スルフィニル、スルファニル、スルホキシ、ウレア、チオウレア、スルファモイル、スルファミドおよびヒドロキシなどの1つ以上の置換基で置換されていてもよい。上に挙げた例示的な炭化水素基のハロゲン化誘導体は、特に適切な置換アルキル残基の例として言及され得る。一般に、1〜6個の炭素原子を含む非置換アルキル残基(C−Cアルキル)および1〜4個の炭素原子を含む非置換アルキル残基(C−Cアルキル)が好ましい。
「C−Cシクロアルキル」という用語は、4〜8個の炭素原子を有する飽和単環式または飽和二環式炭化水素残基を意味すると理解される。シクロアルキル残基の例には以下が含まれるが、これらに限定されない:シクロプロピル;シクロブチル;シクロペンチル;シクロヘキシル;シクロヘプチル;シクロオクチル;およびノルボルナン。
本明細書で使用される「C−C18アリール」残基は、単独で、または単環式環系が芳香族、または二環式もしくは三環式環系の少なくとも1つの環が芳香族である、任意に置換した単環式、二環式および三環式環系を指す、「アラルキル残基」のようなより大きな部分の一部として使用される。前記二環式および三環式環系には、ベンゾ縮合2〜3員の炭素環式環が含まれる。例示的なアリール残基には以下が含まれるが、これらに限定されない:フェニル;インデニル;ナフタレニル、テトラヒドロナフチル、テトラヒドロインデニル;テトラヒドロアントラセニル;およびアントラセニル。フェニル残基が好ましい。
「C−C20アルキレン」または「C−Cアルキレン」残基という用語は、1〜20個または1〜8個の炭素原子を含む二価の基、すなわちアルカンの基を指し、直鎖有機基、分岐有機基または環状基を含み、これらの基は非置換または置換されていてもよく、任意で少なくとも1つのヘテロ原子によって分断されていてもよい。
言及される場合、「少なくとも1つのヘテロ原子により分断される」という表現は、残基の主鎖が、好ましくは酸素、硫黄または窒素から選択される、炭素原子と異なる少なくとも1つの原子を鎖員として含むことを意味する。
第1の態様において、本発明の方法は、一般式(I)
[式中、Rは水素であり;
およびRは同一または異なっており、互いに独立して、少なくとも1つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のC−C20アルキルまたはC−C18アリール残基から選択され;
は、少なくとも1つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のC−C20アルキレン残基から選択され;
およびRは同一または異なっており、互いに独立して、水素、少なくとも1つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のC−C20アルキルまたはC−C18アリール、およびC−Cシクロアルキルからなる群から選択されるか、RおよびRは環、好ましくは4〜8員のアルキル環を形成していてもよい;および
nは0、1または2、好ましくは2である]
で示されるケイ素含有複素環の製造方法であって、
前記方法は、一般式(II)
[式中、RおよびRは、一般式(I)について上記で定義したものと同じである]
で示される少なくとも1つのエポキシド化合物および一級アミノ基を有する少なくとも1つのアミノアルコキシシランの、触媒存在下での一段階反応を含む、ケイ素含有複素環の製造方法を提供する。
好ましい態様において、一般式(I)において、Rは水素であり;Rは直鎖または分岐の、置換または非置換のC−Cアルキル残基から選択され;Rは直鎖または分岐の、置換または非置換のC−Cアルキル残基から選択され;Rは直鎖または分岐の、置換または非置換のC−Cアルキレン残基から選択され;および/またはRは水素および直鎖または分岐の、置換または非置換のC−Cアルキル残基から選択され、一方、Rは直鎖または分岐の、置換または非置換のC−Cアルキル残基またはフェニルから選択されるか、RおよびRは4〜8員のアルキル環、特に5員または6員のアルキル環を形成する。
より好ましくは、一般式(I)において、nは2であり;Rは水素であり;Rはメチル、エチルまたはプロピル残基から選択され、最も好ましくはメチル残基であり;Rはメチレン、エチレン、1,3−プロピレン、2−メチル−1,3−プロピレンまたは1,4−ブチレン残基、より好ましくはメチレンまたは1,3−プロピレン残基から選択され、最も好ましくは1,3−プロピレン残基であり;Rは水素であり;および/またはRは直鎖または分岐の、置換または非置換のC−Cアルキル残基またはフェニル残基から選択されるか、RおよびRは5員または6員のアルキル環を形成する。
一般式(II)で示されるエポキシドの例には、以下が含まれるがこれらに限定されない:エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2−エポキシブタン、1,2−エポキシヘキサン、1,2−エポキシドデカン、シクロヘキシルオキシラン、n−ブチルグリシジルエーテル、tert−ブチルジメチルシリルグリシジルエーテル、ベンジルグリシジルエーテル、10,11−エポキシウンデカン−1−オール、4,5−エポキシペンチルブチレート、5,6−エポキシヘキサンニトリル、N,N−ジメチル−10,11−ウンデシルアミド、1,2−エポキシ−5−ヘキセン、1,2−エポキシ−7−オクテン、(2,3−エポキシプロピル)ベンゼン、スチレンオキシドおよび1,2,7,8−ジエポキシオクタン、クロロ−2,3−エポキシプロパン、1−フルオロ−2,3−エポキシプロパン、1−ブロモ−2,3−エポキシプロパン、1−クロロ−2,3−エポキシブタンおよび1−クロロ−2,3−エポキシペンタン、1,3−ブタジエンジエポキシド、アリルグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、tert−ブチルグリシジルエーテル、4−クロロフェニルグリシジルエーテル、1,4−シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、1,2,5,6−ジエポキシシクロオクタン、1,2,7,8−ジエポキシオクタン、2,3−エポキシブタン、3,4−エポキシ−1−ブテン、1,2−エポキシ−5−ヘキセン、2,3−エポキシ−2−メチルブタン、1,2−エポキシ−2−メチルプロパン、exo−2,3−エポキシノルボルナン、1,2−エポキシオクタン、1,2−エポキシペンタン、1,2−エポキシ−3−フェノキシプロパン、1,2−エポキシ−3−フェノキシプロパン、1,2−エポキシテトラデカン、フルフリルグリシジルエーテル、グリシジル2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9−ヘキサデカフルオロノニルエーテル、グリシジルヘキサデシルエーテル、グリシジルイソブチルエーテル、グリシジルイソプロピル、グリシジル4−メトキシフェニル、グリシジル2−メチルフェニルエーテル、グリシジル2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル、グリシジル2,2,3,3−テトラフルオロプロピル、(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,9−ヘプタデカフルオロノニル)オキシラン、(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,9,9,9−ヘキサデカフルオロ−8−(トリフルオロメチル)ノニル)オキシラン、イソホロンオキシド、メチル−1,2−シクロペンテンオキシド、2−メチル−2−ビニルオキシラン、2,2,3,3,4,5,5,5−オクタフルオロ−4−(トリフルオロメチル)ペンチル]オキシラン。
好ましい態様において、一般式(I)で示されるケイ素含有複素環の製造方法で使用される前記アミノアルコキシシランは、一般式(III)
[式中、R〜Rは一般式(I)について上記で定義したものと同じであり;nは0、1、2または3、好ましくは3である]
を有する。
アミノアルコキシシランの例には、以下が含まれるがこれらに限定されない:アミノアルキレンアルコシキシラン、例えば、N−シクロヘキシルアミノメチルメチルジエトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチルトリエトキシシラン、N−フェニルアミノメチルトリメトキシシラン、N−シクロヘキシル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、ビニルベンジルアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、例えば、Dow CorningのDow Corning(登録商標)Z-6121 Silane、アミノエチルアミノプロピルシラントリオールホモポリマー、例えば、Dow CorningのDow Corning(登録商標)Z-6137 Silane、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)アミン、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)アミン、オリゴアミノシラン、例えば、EvonikのDynasylan(登録商標)1133、アミノシラン組成物、例えば、EvonikのDynasylan(登録商標)1204、Dynasylan(登録商標)AMEO-T、Dynasylan(登録商標)SIVO 210、Dynasylan(登録商標)DAMO-M、Dynasylan(登録商標)DAMO-T、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン調製物、例えば、EvonikのDynasylan(登録商標)1506、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、VOCを含まない水性シロキサン(すなわち、揮発性有機化合物を含まない)、例えば、EvonikのDynasylan(登録商標)HYDROSIL 1151、Dynasylan(登録商標)HYDROSIL 2627、Dynasylan(登録商標)HYDROSIL 2909、Dynasylan(登録商標)HYDROSIL 2929、Dynasylan(登録商標)HYDROSIL 2776、トリアミノ官能性プロピルトリメトキシシラン、例えば、EvonikのDynasylan(登録商標)TRIAMO、オリゴシロキサン、例えば、EvonikのDynasylan(登録商標)1146、N−(n−ブチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、カチオン性ベンジルアミノ官能性シラン塩酸塩、例えば、EvonikのDynasylan(登録商標)1161、2−アミノエチル−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、ガンマアミノプロピルトリエトキシシラン、変性アミノオルガノシラン、例えば、Momentive Performance MaterialsのSilquest(登録商標)A-1108、ガンマ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ベータ−(アミノエチル)−ガンマ−アミノプロピルトリメトキシシラン、変性アミノオルガノシラン、例えば、Momentive Performance MaterialsのSilquest(登録商標)A-1126またはA-1128、トリアミノ官能性シラン、例えば、Momentive Performance MaterialsのSilquest(登録商標)A-1130、ビス−(ガンマ−トリメトキシシリルプロピル)アミン、ポリアザミドシラン、例えば、Momentive Performance MaterialsのSilquest(登録商標)A-1387、デルタ−アミノネオヘキシルトリメトキシシラン、N−ベータ−(アミノエチル)−ガンマ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、デルタアミノネオヘキシルメチルジメトキシシランおよびN−フェニルガンマ−アミノプロピルトリメトキシシラン。
好ましい態様において、一般式(I)で示されるケイ素含有複素環の合成は、−100〜50℃、好ましくは0〜50℃、より好ましくは0〜35℃、最も好ましくは室温のような10〜25℃の広い温度範囲で実施してよい。
反応時間は0.5〜96時間、好ましくは2〜48時間で変化してよい。
好ましい態様において、少なくとも1つのエポキシドは、化学量論量でまたはアミノアルコキシシランのアミノ基に関して、1〜200%、好ましくは10〜100%、より好ましくは50%の範囲で過剰に添加される。未反応のエポキシドを反応後に高真空を使用して除去する。
好ましい態様において、前記反応は、少なくとも1つの純溶媒または乾燥溶媒中で実施する。溶媒の例には以下が含まれるが、これらに限定されない:トルエン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、エチレングリコール、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、ベンゼン、酢酸エチル、イソプロパノール、プロパノール、エタノール、メタノール、クロロホルム、クロロメタン、ジクロロメタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、イソオクタン、トルエン、キシレン、ジオキサン、酢酸ブチル、アセトニトリルまたはジメチルホルムアミド。異なる溶媒の混合物も使用できる。
本発明による一段階反応は、触媒の存在下で実施する。触媒の例には、以下が含まれるがこれらに限定されない:ルイス酸もしくは塩基触媒、またはブレンステッド・ローリー酸もしくは塩基触媒、またはそれらの組み合わせ。好ましくは、ルイス酸触媒、より好ましくは弱ルイス酸触媒を使用することができる。
本明細書で使用される「ルイス酸」という用語は、電子対を受け入れることができる求電子試薬を指し、ブレンステッド・ローリー酸ではない。
本明細書で使用される「弱ルイス酸」という用語は、強い共役塩基を形成する電子対受容体を指す。金属に基づくルイス酸の酸性度は、金属半径が大きくなると低下する(例:Al>Fe>Ca)。したがって、弱ルイス酸という用語は、Ca、Mg、Naなどの元素を含む酸に関連している。弱ルイス酸は、8以下のpKa値を示す(Jander et al., Massanalyse:Theorie und Praxis der Titrationen mit chemischen und physikalischen Indikationen. 16th Edition. Walter de Gruyter, 2003)。
特定の態様において、前記触媒のルイス酸部分は、周期表の第1〜第14族から選択される元素を含むか、ランタノイド金属を含む。有用なルイス酸は、中性(例えば、AlCl、CrCl、CrCl、ZnCl、BF、BCl、Yb(OTf)、FeCl、FeCl、CoClなどの化合物)またはカチオン性のいずれかであってよい。幅広い多数の金属ルイス酸が本発明に適用可能であることが見出された。特定の態様において、金属は、マグネシウム、カルシウム、ベリリウム、ストロンチウムなどの第2族のアルカリ土類金属である。特に、有機カルシウム、有機マグネシウム、有機ストロンチウムまたは有機ベリリウム化合物が好ましく、これらの金属触媒は、好ましくはアルコキシ基、スルホネート基、カルボキシル基、ジアルキルホスフェート基、ジアルキルピロホスフェート基および/またはジケトネート基を含む。
特に適切な触媒は、ビストリフルオロ酢酸カルシウム、ビス酢酸カルシウム、カルシウムビスピバレート、カルシウムビスイソブチレン、ビスプロピオン酸カルシウム、酢酸カルシウム、安息香酸カルシウム、カルシウムシクロヘキサンカルボキシレート、2,2−ジフルオロ酢酸カルシウム、2−フルオロ酢酸カルシウム、2−クロロ酢酸カルシウム、カルシウムメチルカーボネート、ビストリフルオロ酢酸マグネシウム、ビス酢酸マグネシウム、マグネシウムビスピバレート、マグネシウムビスイソブチレン、ビスプロピオン酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、安息香酸マグネシウム、マグネシウムシクロヘキサンカルボキシレート、2,2−ジフルオロ酢酸マグネシウム、2−フルオロ酢酸マグネシウム、2−クロロ酢酸マグネシウムおよびマグネシウムメチルカーボネートから選択される。
遷移金属も、本発明による反応に使用することができる。例えば、特定の態様において、前記遷移金属はアルミニウム、クロム、インジウムまたはガリウムである。
特定の態様において、有機チタネートが触媒として使用される。有機チタネートの例には以下が含まれるが、これらに限定されない:2つの1,3−ジケトネート配位子、特に2,4−ペンタンジオネート(アセチルアセトネート)および2つのアルコラート配位子を有するチタン(IV)錯体化合物;2つの1,3−ケトエステラート配位子、特にアセト酢酸エチルおよび2つのアルコラート配位子を有するチタン(IV)錯体化合物;1つ以上のアミノアルコラート配位子、特にトリエタノールアミンまたは2−((2−アミノエチル)アミノ)エタノール、および1つ以上のアルコラート配位子を有するチタン(IV)錯体化合物;4つのアルコラート配位子を有するチタン(IV)錯体化合物:ならびに、より高度に縮合された有機チタネート、特に、ポリブチルチタネートとも称するオリゴメリックチタン(IV)テトラブタノレート;ここで、アルコラート配位子としては、イソブトキシ、n−ブトキシ、イソプロポキシ、エトキシおよび2−エチルヘキソキシが特に適している。最も特に適しているのは、ビス(エチルアセトアセタト)ジイソブトキシチタン(IV)、ビス(エチルアセトアセタト)ジイソプロポキシチタン(IV)、ビス(アセチルアセトナト)ジイソプロポキシチタン(IV)、ビス(アセチルアセトナト)ジイソブトキシチタン(IV)、トリス(オキシエチル)アミンイソプロポキシチタン(IV)、ビス[トリス(オキシエチル)アミン]ジイソプロポキシチタン(IV)、ビス(2−エチルヘキサン(ethythexane)−1,3−ジオキシ)チタン(IV)、トリス[2−((2−アミノエチル)アミノ)エトキシ]エトキシチタン(IV)、ビス(ネオペンチル(ジアリル)オキシジエトキシチタン(IV)、チタン(IV)テトラブタノレート、テトラ−(2−エチルヘキシルオキシ)チタネート、テトラ−(イソプロポキシ)チタネートおよびポリブチルチタネートである。特に適しているのは市販されているタイプのTyzor(登録商標)AA、GBA、GBO、AA-75、AA-65、AA-105、DC、BEAT、BTP、TE、TnBT、KTM、TOT、TPTまたはIBAY(全てDu Pont/Dorf Ketal製);Tytan PBT、TET、X85、TAA、ET、S2、S4またはS6(全てTensoChema製)およびKen-React(登録商標)KR(登録商標)TTS、7、9QS、12、26S、33DS、38S、39DS、44、134S、138S、133DS、158FSまたはLICA(登録商標)44(全てKenrich Petrochemicals製)である。
窒素含有ルイス塩基またはブレンステッド・ローリー塩基も使用できる。これらの触媒の例には、以下が含まれるがこれらに限定されない:1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、N,N,N’,N’−テトラメチルアルキレンジアミン、ポリオキシアルキレンアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリメチルアミンならびにアミジン、例えば、特に6−ジブチルアミノ−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU)、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノン−5−エン(DBN);グアニジン、例えば、特にテトラメチルグアニジン、アセチルアセトングアニジン、2−グアニジノベンズイミダゾール、2−tert.ブチル−1,1,3,3−テトラメチルグアニジン、1,3−ジ−o−トリルグアニジン。
前記触媒は、アミノアルコキシシランのアミン官能基のmol%に関して、10mol%まで、好ましくは0.01〜10mol%、より好ましくは0.5〜5mol%、最も好ましくは1〜2.5mol%添加することができる。
本発明の第2の態様に従って、接着促進剤、ウレタンカップリング剤、湿気硬化性組成物用エンドキャッピング剤(「エンドキャッパー」とも呼ばれる)、表面処理剤、水捕捉剤、繊維処理剤、塗料添加剤および/またはポリマー調製物用のモノマーとしての、本明細書で定義される一般式(I)で示される得られたケイ素含有複素環の使用。
好ましい態様において、本明細書で定義される一般式(I)で示されるケイ素含有複素環は、湿気硬化性組成物のためのエンドキャッピング剤として、好ましくは広範囲の基質に対する良好な接着特性を有し、硬化工程中のアルコール生成量が減少した、コーティング、シーラントまたは接着剤組成物として使用される。
本開示の様々な特徴および態様を以下の実施例で説明するが、これらは代表的なものを意図しており、限定するものではない。以下の実施例は本発明を説明するのに役立つが、本発明はそれらに限定されない。
ビストリフルオロ酢酸カルシウムの調製
以下の手順は、Acta Chim. Slov. 2014, 61, 67〜72から改変したものである。アルゴン雰囲気下の真空丸底フラスコに、20mlの乾燥テトラヒドロフランに懸濁した1.05g(0.025mol)の水素化カルシウムを加えた。次の工程では、17.1g(0.15mol)のトリフルオロ酢酸を1時間にわたってゆっくりと加えた。乳白色の混合物が得られた。真空を使用して、溶媒および過剰の酸を除去した。残った白色固体をジエチルエーテルで3回洗浄し、真空下で乾燥した。表題の生成物が白色の固体(4.9g)として収率74%で得られた。
実施例1:N−メチルシクロヘキセン−8,8−ジメトキシ−1−オキサ−4−アザ−8−シラン(N-methylcyclohexene-8,8-dimethoxy-1-oxa-4-aza-8-sila)の調製
アルゴン雰囲気下の真空丸底フラスコ内で、1.06g(0.4×10−3mol)の、実施例1で得られたビストリフルオロ酢酸カルシウムを35.8g(0.2mol)の3−アミノプロピル)トリメトキシシラン(WACKER AG製Genosil GF 96)および39.2g(0.4mol)のシクロヘキセンオキシドと混合した。前記反応混合物を室温で2日間撹拌した。次に、過剰のシクロヘキセンオキシドおよび生成されたメタノールを50℃真空下で蒸発させて、48gの無色液体を得た。得られた液体をガスクロマトグラフィー/質量分析法(GC/MS)および核磁気共鳴分光法(NMR)で分析した。生成物は97%の純度で得られた。
実施例2:2−メチル−8,8−ジメトキシ−1−オキサ−4−アザ−8−シラン(2-methyl-8,8-dimethoxy-1-oxa-4-aza-8-sila)の調製
アルゴン雰囲気下の真空丸底フラスコ内で、1.06g(0.4×10−3mol)の、実施例1で得られたビストリフルオロ酢酸カルシウムを35.8g(0.2mol)の3−アミノプロピル)トリメトキシシラン(WACKER AG製Genosil GF 96)および13.9gのプロピレンオキシド(0.24mol)と混合した。前記反応混合物を4℃で48時間撹拌した。この時間の後、未反応のプロピレンオキシドおよび生成されたメタノールを50℃真空下で蒸発させて、39gの無色液体を得た。得られた液体をGC/MSおよびNMRで分析した。分析の結果、生成物には上記のシランが75%含まれていることがわかった。蒸留後、25gの分析的に純粋な生成物が得られた。
実施例3:2−エチル−8,8−ジメトキシ−1−オキサ−4−アザ−8−シラン(2-ethyl-8,8-dimethoxy-1-oxa-4-aza-8-sila)の調製
アルゴン雰囲気下の真空丸底フラスコ内で、1.06g(0.4×10−3mol)の、実施例1で得られたビストリフルオロ酢酸カルシウムを35.8g(0.2mol)の3−アミノプロピル)トリメトキシシラン(WACKER AG製Genosil GF 96)および21.6gの1,2−エポキシブタン(0.3mol)と混合した。前記反応混合物を室温で48時間撹拌した。この時間の後、未反応の1,2−エポキシブタンオキシドおよび生成したメタノールを真空下で蒸発させて、41gの無色液体を得た。得られた液体をGC/MSおよびNMRで分析した。分析の結果、生成物には上記のシランが80%含まれていることがわかった。蒸留後、28gの純粋な生成物が得られた。
実施例4:2−ベンジル−8,8−ジメトキシ−1−オキサ−4−アザ−8−シラン(2-benzyl-8,8-dimethoxy-1-oxa-4-aza-8-sila)
アルゴン雰囲気下の真空丸底フラスコ内で、1.06g(0.4×10−3mol)のビストリフルオロ酢酸カルシウムを35.8g(0.2mol)の3−アミノプロピル)トリメトキシシラン(WACKER AG製Genosil GF 96)および24gの1,2−エポキシベンゼン(0.2mol)と混合した。前記反応混合物を室温で24時間撹拌した。この時間の後、未反応の2−エポキシベンゼンオキシドおよび生成されたメタノールを50℃真空下で蒸発させ、53gのわずかに黄色の液体を得た。得られた液体をGC/MSおよびNMRで分析した。分析の結果、生成物には上記のシランが95%含まれていることがわかった。
実施例5:2−オクタフルオロメトキシ−8,8−ジメトキシ−1−オキサ−4−アザ−8−シラン(2-octafluoromethoxy-8,8-dimethoxy-1-oxa-4-aza-8-sila)
アルゴン雰囲気下の真空丸底フラスコ内で、1.06g(0.4×10−3mol)のビストリフルオロ酢酸カルシウムを35.8g(0.2mol)の3−アミノプロピル)トリメトキシシラン(WACKER AG製Genosil GF 96)および54.8gの2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチルグリシジルエーテル(0.2mol)と混合した。前記反応混合物を室温で24時間撹拌した。この時間の後、未反応のグリシジルエーテルおよび生成されたメタノールを50℃真空下で蒸発させて、84gの無色液体を得た。得られた液体をGC/MSおよびNMRで分析した。分析の結果、生成物には上記のシランが97%含まれていることがわかった。

Claims (12)

  1. 一般式(I)
    [式中、Rは水素であり;
    およびRは同一または異なっており、互いに独立して、少なくとも1つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のC−C20アルキルまたはC−C18アリール残基から選択され;
    は、少なくとも1つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のC−C20アルキレン残基から選択され;
    およびRは同一または異なっており、互いに独立して、水素、少なくとも1つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のC−C20アルキルまたはC−C18アリール、およびC−Cシクロアルキルからなる群から選択されるか、RおよびRは環、好ましくは4〜8員のアルキル環を形成していてもよい;および
    nは0、1または2、好ましくは2である]
    で示されるケイ素含有複素環の製造方法であって、
    前記方法は、一般式(II)
    [式中、RおよびRは、一般式(I)について上記で定義したものと同じである]
    で示される少なくとも1つのエポキシド化合物および一級アミノ基を有する少なくとも1つのアミノアルコキシシランの、触媒存在下での一段階反応を含む、ケイ素含有複素環の製造方法。
  2. 前記アミノアルコキシシランは、一般式(III)
    [式中、R〜Rは、一般式(I)について定義したものと同じであり;nは0、1、2、または3である]
    を有する、請求項1に記載の方法。
  3. 一般式(I)中のnは2であり、一般式(III)中のnは3である、請求項1または2に記載の方法。
  4. はC−Cアルキル残基、好ましくはメチル、エチル、またはプロピル残基から選択される、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  5. はC−Cアルキレン残基、好ましくはメチレン、エチレン、1,3−プロピレン、2−メチル−1,3−プロピレン、または1,4−ブチレン残基、より好ましくはメチレンまたは1,3−プロピレン残基から選択される、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
  6. はC−Cアルキル残基、好ましくはメチル残基から選択され、Rは水素、C−Cアルキル残基またはフェニル残基、好ましくは水素から選択される、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
  7. 前記反応は、−100〜50℃、好ましくは0〜50℃の範囲の温度で行う、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
  8. 前記触媒はルイス酸触媒を含む、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
  9. 前記ルイス酸触媒は、ビストリフルオロ酢酸カルシウム、ビス酢酸カルシウム、カルシウムビスピバレート、カルシウムビスイソブチレン、ビスプロピオン酸カルシウム、酢酸カルシウム、安息香酸カルシウム、カルシウムシクロヘキサンカルボキシレート、2,2−ジフルオロ酢酸カルシウム、2−フルオロ酢酸カルシウム、2−クロロ酢酸カルシウム、カルシウムメチルカーボネート、ビストリフルオロ酢酸マグネシウム、ビス酢酸マグネシウム、マグネシウムビスピバレート、マグネシウムビスイソブチレン、ビスプロピオン酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、安息香酸マグネシウム、マグネシウムシクロヘキサンカルボキシレート、2,2−ジフルオロ酢酸マグネシウム、2−フルオロ酢酸マグネシウム、2−クロロ酢酸マグネシウムおよびマグネシウムメチルカーボネートからなる群から選択される、請求項8に記載の方法。
  10. 前記触媒は、前記アミノアルコキシシランのアミン官能基のmol%に対して、10mol%まで、好ましくは0.01〜10mol%添加される、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
  11. 前記反応は、好ましくはトルエン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、エチレングリコール、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、ベンゼン、酢酸エチル、イソプロパノール、プロパノール、エタノール、メタノール、クロロホルム、クロロメタン、ジクロロメタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、イソオクタン、トルエン、キシレン、ジオキサン、酢酸ブチル、アセトニトリルおよびジメチルホルムアミド、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される、少なくとも1つの溶媒の存在下で実施される、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
  12. 接着促進剤、ウレタンカップリング剤、湿気硬化性組成物用エンドキャッピング剤、表面処理剤、水捕捉剤、繊維処理剤、塗料添加剤および/またはポリマー調製物用のモノマー、好ましくは湿気硬化性組成物用エンドキャッピング剤としての、請求項1〜11のいずれかに記載の方法により得られる一般式(I)で示されるケイ素含有複素環の使用。
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