JP2022055604A - Method for producing sulfonic acid silyl ester and novel silicon compound - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スルホン酸シリルエステルの効率的な製造方法および新規なケイ素化合物に関する。 The present invention relates to an efficient method for producing a sulfonic acid silyl ester and a novel silicon compound.
スルホン酸シリルエステルは、医薬、農薬、電子材料等の精密合成用試薬またはその合成中間体等として利用される機能性化学品である。
それらの製造方法としては、たとえば、クロロシランに、スルホン酸またはスルホン酸の銀塩を反応させる方法(方法A、非特許文献1)、メチルシラン(テトラメチルシラン)、アリルシラン(アリルトリメチルシラン)等にスルホン酸を反応させる方法(方法B、非特許文献2、3)、ジシロキサン(ヘキサメチルジシロキサン)にスルホン酸無水物を反応させる方(方法C、非特許文献4)、シラノール(トリメチルシラノール)にスルホン酸無水物を反応させる方法(方法D、特許文献1)、等が検討されていた。
Sulfonic acid silyl ester is a functional chemical used as a reagent for precision synthesis of pharmaceuticals, pesticides, electronic materials and the like, or a synthetic intermediate thereof.
Examples of the method for producing them include a method of reacting chlorosilane with a sulfonic acid or a silver salt of a sulfonic acid (Method A, Non-Patent Document 1), methylsilane (tetramethylsilane), allylsilane (allyltrimethylsilane) and the like. A method for reacting an acid (Method B, Non-Patent Documents 2 and 3), a method for reacting a sulfonic acid anhydride with disiloxane (hexamethyldisiloxane) (Method C, Non-Patent Document 4), and a silanol (trimethylsilanol). A method for reacting a sulfonic acid anhydride (Method D, Patent Document 1) and the like have been studied.
しかしながら、クロロシランを用いる方法(方法A)では、加水分解で腐食性が高い塩化水素を発生するクロロシランを使用するため、原料の取り扱いや装置の設計に注意が必要であり、メチルシラン、アリルシラン等を用いる方法(方法B)では、メチルシラン、アリルシラン等が高価である、メチルシランと反応するスルホン酸の種類がトリフルオロメタンスルホン酸のような酸性が強いスルホン酸に限られている、等の問題があった。また、ジシロキサン、シラノールを用いる方法(方法C、D)でも、入手容易なジシロキサン、シラノールの種類が限られている、容易に反応するスルホン酸無水物の種類がトリフルオロメタンスルホン酸無水物のような反応性が高いトリフルオロメタンスルホン酸に限られている、等の問題点があった。さらに、シラノールを用いる方法(方法D)では、シラノールの安定性が高くないため、取扱いに注意が必要である、等の問題点もあった。これらのことから、工業的により有利な方法が求められていた。 However, in the method using chlorosilane (method A), since chlorosilane that generates highly corrosive hydrogen chloride by hydrolysis is used, care must be taken in handling raw materials and designing equipment, and methylsilane, allylsilane, etc. are used. The method (method B) has problems such as that methylsilane, allylsilane and the like are expensive, and the type of sulfonic acid that reacts with methylsilane is limited to a strongly acidic sulfonic acid such as trifluoromethanesulfonic acid. Further, even in the methods using disiloxane and silanol (methods C and D), the types of easily available disiloxane and silanol are limited, and the type of easily reacting sulfonic acid anhydride is trifluoromethanesulfonic anhydride. There are problems such as being limited to trifluoromethanesulfonic acid having high reactivity. Further, the method using silanol (method D) has a problem that the stability of silanol is not high, and therefore care must be taken in handling. For these reasons, an industrially more advantageous method has been sought.
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであって、スルホン酸シリルエステルの効率的な製造方法を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an efficient method for producing a sulfonic acid silyl ester.
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、(1)入手容易なアルコキシシランが、スルホン酸無水物等とスムーズに反応して、スルホン酸シリルエステルを効率よく与えること、(2)生成したスルホン酸シリルエステルが、アルキンまたはアルケン等の修飾剤と反応して、スルホン酸シリルエステルのSi-O-SO2結合をSi-C結合に変換した修飾化合物を与えること、(3)(1)、(2)の反応により新規なケ
イ素化合物が得られること、などを見出し、本発明を完成させるに至った。
As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventors have (1) that the easily available alkoxysilane reacts smoothly with the sulfonic acid anhydride and the like to efficiently give the sulfonic acid silyl ester. , (2) The produced sulfonic acid silyl ester reacts with a modifier such as alkyne or alkene to give a modified compound in which the Si—O — SO2 bond of the sulfonic acid silyl ester is converted into a Si—C bond. (3) We have found that a novel silicon compound can be obtained by the reactions of (1) and (2), and have completed the present invention.
すなわち、この出願は以下の発明を提供するものである。
<1>
Si-O-C結合を有するアルコキシシランに、スルホン酸無水物、または、スルホン酸およびカルボン酸の混合酸無水物を反応させる反応工程を含む、Si-O-SO2結合を有するスルホン酸シリルエステルの製造方法。
<2>
前記Si-O-C結合を有するアルコキシシランが、下記一般式(IA)または(IB)で表される化合物である、<1>に記載のスルホン酸シリルエステルの製造方法。
R1
aR2
bR3
cSi(OR4)4-(a+b+c) (IA)
(式中、a、b、およびcは、それぞれ独立に0以上3以下の整数であり;a+b+cは、0以上3以下の整数であり;R1、R2、およびR3は、それぞれ独立に炭素数1~24の炭化水素基または水素原子であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよく;R4は、炭素数1~6のアルキル基である。)
R5O(SiR6R7O)pR5 (IB)
(式中、pは、2以上10000以下の整数であり;R5は、炭素数1~6のアルキル基であり;R6およびR7は、それぞれ独立に炭素数1~24の炭化水素基または水素原子であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。)
<3>
前記スルホン酸無水物が、下記一般式(IIA)で表される化合物である、<1>または<2>に記載のスルホン酸シリルエステルの製造方法。
(R8SO2)2O (IIA)
(式中、R8は、炭素数1~24の炭化水素基であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。)
<4>
前記スルホン酸およびカルボン酸の混合酸無水物が、下記一般式(IIB)または(IIC)で表される化合物である、<1>または<2>に記載のスルホン酸シリルエステルの製造方法。
(R9SO2)O(COR10) (IIB)
(式中、R9およびR10は、それぞれ独立に炭素数1~24の炭化水素基であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。)
<5>
前記反応工程が、酸性化合物の存在下で行われる、<1>~<4>の何れかに記載のスルホン酸シリルエステルの製造方法。
<6>
前記酸性化合物が、第3族~第15族の元素を含むルイス酸化合物、およびスルホン酸
化合物から選ばれる化合物である、<5>に記載のスルホン酸シリルエステルの製造方法。
<7>
<1>~<6>の何れかに記載の製造方法によりスルホン酸シリルエステルを製造するスルホン酸シリルエステル製造工程、および
前記スルホン酸シリルエステルに、下記一般式(IVA)で表されるアルキン、および下記一般式(IVB1)または(IVB2)で表されるアルケンから選ばれる修飾剤を反応させる修飾工程
を含む、Si-C結合を有するケイ素化合物の製造方法。
R12C≡CH (IVA)
Z1R13CHCH=CHR14 (IVB1)
Z1R13C=CHCH2R14 (IVB2)
(これら式中、R12~R14は、それぞれ独立に炭素数1~20の炭化水素基または水素原子であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよく;Z1は、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アミド基、アリールスルホニル基、およびアルキルスルホニル基から選ばれる基である。)
<8>
前記修飾工程が、塩基性化合物の存在下で行われる、<7>に記載のケイ素化合物の製造方法。
<9>
前記塩基性化合物が、アミン化合物、アミジン化合物、およびグアニジン化合物から選ばれる化合物である、<8>に記載のケイ素化合物の製造方法。
<10>
下記一般式(VA)、(VB)、(VI)、(VII)、または(VIII)で表されるSi-C結合を有するケイ素化合物。
R15
eR16
fSi(OR17)4-(e+f+g)(OSO2R18)g (VA)R19
hR20
i(R21O)3-(h+i)Si-OSO2-(o-C6H4)-CO2R21 (VB)
R22
jR23
kSi(OR24)4-(j+k+l)(C≡CR25)l (VI)
R26
mR27
nSi(OR28)4-(m+n+o)[C(CN)=CHR29]o (VII)
X7(SiR30R31O)q-1SiR30R31X8 (VIII)
(これら式中、R15、R16、R19、R20、R22、R23、R25、R26、R27、R29、R30、およびR31は、それぞれ独立にメチル基、フェニル基、およびビニル基より選ばれる基であり;R17、R21、R24、およびR28は、それぞれ独立にメチル基およびエチル基から選ばれる基であり;R18は、トリフルオロメチル基、メチル基、およびp-トリル基から選ばれる基であり;X7およびX8は、それぞれ独立にトリフルオロメタンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、p-トルエンスルホニルオキシ基、エトキシ基、メトキシ基、フェニルエチニル基、および1-シアノ-1-プロペニル基から選ばれる基であり、X7およびX8のうちの少なくとも一方は、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、p-トルエンスルホニルオキシ基、フェニルエチニル基、および1-シアノ-1-プロペニル基から選ばれる基であり;e、f、h、i、j、k、m、およびnは、それぞれ独立に0以上2以下の整数であり;gおよびlは、それぞれ独立に1または2であり;oは、1以上4以下の整数であり;e+f+gおよびj+k+lは、それぞれ独立に2または3であり;h+iは、0以上3以下の整数であり;m+n+oは、1以上4以下の整数であり;qは、2以上6以下の整数である。)
That is, this application provides the following inventions.
<1>
A sulfonic acid silyl ester having a Si—O — SO2 bond, which comprises a reaction step of reacting an alkoxysilane having a Si—O—C bond with a sulfonic acid anhydride or a mixed acid anhydride of a sulfonic acid and a carboxylic acid. Manufacturing method.
<2>
The method for producing a sulfonic acid silyl ester according to <1>, wherein the alkoxysilane having a Si—OC bond is a compound represented by the following general formula (IA) or (IB).
R 1 a R 2 b R 3 c Si (OR 4 ) 4- (a + b + c) (IA)
(In the equation, a, b, and c are each independently an integer of 0 or more and 3 or less; a + b + c is an integer of 0 or more and 3 or less; R 1 , R 2 , and R 3 are independent of each other. A hydrocarbon group or hydrogen atom having 1 to 24 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the hydrocarbon group may be substituted with a group that does not participate in the reaction; It is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.)
R 5 O (SiR 6 R 7 O) p R 5 (IB)
(In the formula, p is an integer of 2 or more and 10000 or less; R 5 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; R 6 and R 7 are independently hydrocarbon groups having 1 to 24 carbon atoms, respectively. Alternatively, it is a hydrogen atom, and a part or all of the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the hydrocarbon group may be substituted with a group that does not participate in the reaction.)
<3>
The method for producing a sulfonic acid silyl ester according to <1> or <2>, wherein the sulfonic acid anhydride is a compound represented by the following general formula (IIA).
(R 8 SO 2 ) 2 O (IIA)
(In the formula, R 8 is a hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the hydrocarbon group may be substituted with a group that does not participate in the reaction. .)
<4>
The method for producing a sulfonic acid silyl ester according to <1> or <2>, wherein the mixed acid anhydride of the sulfonic acid and the carboxylic acid is a compound represented by the following general formula (IIB) or (IIC).
(R 9 SO 2 ) O (COR 10 ) (IIB)
(In the formula, R 9 and R 10 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom of the hydrocarbon group do not participate in the reaction. It may be replaced.)
<5>
The method for producing a sulfonic acid silyl ester according to any one of <1> to <4>, wherein the reaction step is carried out in the presence of an acidic compound.
<6>
The method for producing a sulfonic acid silyl ester according to <5>, wherein the acidic compound is a compound selected from a Lewis acid compound containing elements of Groups 3 to 15 and a sulfonic acid compound.
<7>
The sulfonic acid silyl ester production step for producing a sulfonic acid silyl ester by the production method according to any one of <1> to <6>, and the sulfonic acid silyl ester to which an alkyne represented by the following general formula (IVA) is used. A method for producing a silicon compound having a Si—C bond, which comprises a modification step of reacting a modifier selected from an alkene represented by the following general formula (IVB1) or (IVB2).
R 12 C≡CH (IVA)
Z 1 R 13 CHCH = CHR 14 (IVB1)
Z 1 R 13 C = CHCH 2 R 14 (IVB2)
(In these formulas, R 12 to R 14 are each independently a hydrocarbon group or a hydrogen atom having 1 to 20 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom of the hydrocarbon group undergoes a reaction. It may be substituted with an uninvolved group; Z 1 is a group selected from a cyano group, a nitro group, an acyl group, an amide group, an arylsulfonyl group, and an alkylsulfonyl group.)
<8>
The method for producing a silicon compound according to <7>, wherein the modification step is performed in the presence of a basic compound.
<9>
The method for producing a silicon compound according to <8>, wherein the basic compound is a compound selected from an amine compound, an amidine compound, and a guanidine compound.
<10>
A silicon compound having a Si—C bond represented by the following general formula (VA), (VB), (VI), (VII), or (VIII).
R 15 e R 16 f Si (OR 17 ) 4- (e + f + g) (OSO 2 R 18 ) g (VA) R 19 h R 20 i (R 21 O) 3- (h + i) Si-OSO 2- (o-) C 6 H 4 ) -CO 2 R 21 (VB)
R 22 j R 23 k Si (OR 24 ) 4- (j + k + l) (C≡CR 25 ) l (VI)
R 26 m R 27 n Si (OR 28 ) 4- (m + n + o) [C (CN) = CHR 29 ] o (VII)
X 7 (SiR 30 R 31 O) q-1 SiR 30 R 31 X 8 (VIII)
(In these formulas, R 15 , R 16 , R 19 , R 20 , R 22 , R 23 , R 25 , R 26 , R 27 , R 29 , R 30 , and R 31 , respectively, are independently methyl group and phenyl. A group selected from a group and a vinyl group; R 17 , R 21 , R 24 , and R 28 are groups independently selected from a methyl group and an ethyl group, respectively; R 18 is a trifluoromethyl group, A group selected from a methyl group and a p-tolyl group; X 7 and X 8 are independently trifluoromethanesulfonyloxy groups, methanesulfonyloxy groups, p-toluenesulfonyloxy groups, ethoxy groups, methoxy groups, phenyls, respectively. A group selected from an ethynyl group and a 1-cyano- 1 -propenyl group, at least one of X7 and X8 is a trifluoromethanesulfonyloxy group, a methanesulfonyloxy group, a p-toluenesulfonyloxy group, phenyl. A group selected from an ethynyl group and a 1-cyano-1-propenyl group; e, f, h, i, j, k, m, and n are independently integers of 0 or more and 2 or less; g. And l are independently 1 or 2; o is an integer greater than or equal to 1 and 4 or less; e + f + g and j + k + l are independently 2 or 3; h + i is an integer greater than or equal to 0 and 3 or less. M + n + o is an integer of 1 or more and 4 or less; q is an integer of 2 or more and 6 or less.)
本発明の製造方法を用いることにより、スルホン酸シリルエステルおよびその修飾化合
物を効率的に製造できるとともに、新規なケイ素化合物を提供できるという効果を有する。
By using the production method of the present invention, there is an effect that a sulfonic acid silyl ester and a modified compound thereof can be efficiently produced, and a novel silicon compound can be provided.
詳細には、本発明の製造方法の好適な態様では、次のような特徴を有する。
(1)原料が比較的入手し易く、反応条件が温和で反応効率が高い。
(2)反応系に酸性化合物または水を添加することにより反応が促進されるため、反応性が高くないスルホン酸無水物等の反応も効率的に行うことができる。
(3)反応が段階的に進行するため、複数のアルコキシ基を有する化合物では、アルコキシ基の1個または2個だけを選択的に変換できる。
(4)反応工程と修飾工程を連続的に行うことができるため、アルコキシシランを原料として、修飾化合物である、アルキニルシラン、アルケニルシラン等を、簡便なワンポットの工程で製造できる。
(5)テトラエトキシシラン等の複数のアルコキシ基を有する化合物を原料にする場合、1置換型または2置換型の、アルキニルシラン、アルケニルシラン等を、ワンポットの工程で、選択的に製造できる。
(6)新規な機能性ケイ素化合物を効率的に製造できる。
本発明の製造方法の好適な態様においては、スルホン酸シリルエステルおよびその修飾化合物であるアルキニルシラン、アルケニルシラン等の効率的な製造方法を可能にするもので、従来技術に比べて、安全性、経済性等の面で、大きな利点を有する。
In particular, a preferred embodiment of the production method of the present invention has the following characteristics.
(1) Raw materials are relatively easy to obtain, the reaction conditions are mild, and the reaction efficiency is high.
(2) Since the reaction is promoted by adding an acidic compound or water to the reaction system, the reaction of sulfonic acid anhydride or the like, which is not highly reactive, can be efficiently performed.
(3) Since the reaction proceeds stepwise, in a compound having a plurality of alkoxy groups, only one or two alkoxy groups can be selectively converted.
(4) Since the reaction step and the modification step can be continuously performed, the modifying compounds such as alkynylsilane and alkenylsilane can be produced by a simple one-pot step using alkoxysilane as a raw material.
(5) When a compound having a plurality of alkoxy groups such as tetraethoxysilane is used as a raw material, mono- and two-substituted alkynylsilanes, alkenylsilanes and the like can be selectively produced in a one-pot process.
(6) A novel functional silicon compound can be efficiently produced.
In a preferred embodiment of the production method of the present invention, an efficient production method of a sulfonic acid silyl ester and its modified compounds such as alkynylsilane and alkenylsilane is possible, and safety is improved as compared with the prior art. It has a great advantage in terms of economy and the like.
以下、本発明について詳細に説明する。なお、特段の記載がない限り、本明細書中のある式中の記号が他の式においても用いられる場合、同一の記号は同一の意味を示す。
本発明の一実施形態に係るスルホン酸シリルエステルの製造方法は、Si-O-C結合を有するアルコキシシランに、スルホン酸無水物、または、スルホン酸およびカルボン酸の混合酸無水物を反応させる反応工程を含むことを特徴とする。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. Unless otherwise specified, when a symbol in a certain formula in the present specification is also used in another formula, the same symbol has the same meaning.
The method for producing a sulfonic acid silyl ester according to an embodiment of the present invention is a reaction in which an alkoxysilane having a Si—OC bond is reacted with a sulfonic acid anhydride or a mixed acid anhydride of a sulfonic acid and a carboxylic acid. It is characterized by including a process.
本実施形態において、原料として使用するアルコキシシランは、たとえば、下記一般式(IA)または(IB)等で表される。 In the present embodiment, the alkoxysilane used as a raw material is represented by, for example, the following general formula (IA) or (IB).
R1
aR2
bR3
cSi(OR4)4-(a+b+c) (IA)
一般式(IA)において、a、b、およびcは、それぞれ独立に0以上3以下の整数であり、a+b+cは、0以上3以下の整数である。また、R1、R2、およびR3は、それぞれ独立に炭素数1~24の炭化水素基または水素原子であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。R4は、炭素数1~6のアルキル基である。なお、本明細書において「反応に関与しない」とは、目的とする反応に反応物質として直接関与せず、また、当該反応を阻害または促進しないことを意味する。
R 1 a R 2 b R 3 c Si (OR 4 ) 4- (a + b + c) (IA)
In the general formula (IA), a, b, and c are independently integers of 0 or more and 3 or less, and a + b + c is an integer of 0 or more and 3 or less. Further, R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrocarbon group or a hydrogen atom having 1 to 24 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the hydrocarbon group reacts. It may be substituted with a group that does not participate in. R4 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. In addition, in this specification, "not involved in a reaction" means that it does not directly participate in a target reaction as a reactant and does not inhibit or promote the reaction.
R5O(SiR6R7O)pR5 (IB)
一般式(IB)において、pは、2以上10000以下の整数である。R5は、炭素数1~6のアルキル基である。また、R6およびR7は、それぞれ独立に炭素数1~24の炭化水素基または水素原子であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。
R 5 O (SiR 6 R 7 O) p R 5 (IB)
In the general formula (IB), p is an integer of 2 or more and 10000 or less. R5 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Further, R 6 and R 7 are each independently a hydrocarbon group or a hydrogen atom having 1 to 24 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom of the hydrocarbon group do not participate in the reaction. It may be replaced with.
一般式(IA)および(IB)において、R1、R2、R3、R6、およびR7が、炭素数1~24の炭化水素基である場合、それらの具体例としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基等が挙げられる。 When R 1 , R 2 , R 3 , R 6 and R 7 are hydrocarbon groups having 1 to 24 carbon atoms in the general formulas (IA) and (IB), specific examples thereof include an alkyl group. , Aryl group, aralkyl group, alkenyl group and the like.
炭化水素基がアルキル基の場合、アルキル基の炭素数は、好ましくは1~20、より好
ましくは1~18であり、さらに好ましくは1~10であり、特に好ましくは1~4である。アルキル基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。
When the hydrocarbon group is an alkyl group, the number of carbon atoms of the alkyl group is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 18, still more preferably 1 to 10, and particularly preferably 1 to 4. A part or all of the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the alkyl group may be substituted with a group that does not participate in the reaction.
反応に関与しない基としては、炭素数が1~6のアルコキシ基、炭素数が1~6のアルコキシカルボニル基、炭素数が1~6のジアルキルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子等が挙げられる。アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、ジアルキルアミノ基、およびハロゲン原子をより具体的に示せば、メトキシ基、エトキシ基、ヘキソキシ基等のアルコキシ基;メトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のジアルキルアミノ基;フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子;を挙げることができる。
反応に関与しない基で置換されていてもよいアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、sec-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、2-オクチル基、デシル基、2-メトキシエチル基、3-エトキシプロピル基、2-メトキシカルボニルエチル基、2-ジメチルアミノエチル基、2-シアノエチル基、トリフルオロメチル基、3-クロロプロピル基、3,3,3-トリフルオロプロピル基、1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロオクチル基、1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロデシル基等が挙げられる。
Groups that do not participate in the reaction include an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 1 to 6 carbon atoms, a dialkylamino group having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group, a nitro group, a halogen atom and the like. Can be mentioned. More specifically, alkoxy groups, alkoxycarbonyl groups, dialkylamino groups, and halogen atoms are alkoxy groups such as methoxy groups, ethoxy groups, and hexoxy groups; alkoxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl groups and propoxycarbonyl groups; dimethylamino. Dialkylamino groups such as groups and diethylamino groups; halogen atoms such as fluorine atoms, chlorine atoms and bromine atoms; can be mentioned.
Specific examples of the alkyl group that may be substituted with a group that does not participate in the reaction include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a sec-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, an octyl group, and 2 -Octyl group, decyl group, 2-methoxyethyl group, 3-ethoxypropyl group, 2-methoxycarbonylethyl group, 2-dimethylaminoethyl group, 2-cyanoethyl group, trifluoromethyl group, 3-chloropropyl group, 3 , 3,3-Trifluoropropyl group, 1H, 1H, 2H, 2H-tridecafluorooctyl group, 1H, 1H, 2H, 2H-heptadecafluorodecyl group and the like.
炭化水素基がアリール基の場合は、炭化水素環系または複素環系の1価の芳香族有機基を使用できる。アリール基が炭化水素環系の場合、炭化水素環系の1価の芳香族有機基の炭素数は、好ましくは6~22、より好ましくは6~14である。アリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、ペンタセニル基等が挙げられる。また、アリール基が複素環系の場合、複素環中のヘテロ原子は硫黄、酸素原子等である。また、複素環系の1価の芳香族有機基の炭素数は、好ましくは4~12、より好ましくは4~8である。アリール基の具体例としては、チエニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、フリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基等が挙げられる。
アリール基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部は、反応に関与しない基で置換されていてもよい。反応に関与しない基としては、前記のアルキル基の場合に示したもの等を挙げることができる。また、その他の反応に関与しない基として、環上の2つの炭素原子を結合させる2価の基であるオキシエチレン基、オキシエチレンオキシ基等が挙げられる。それらの基等を有するアリール基の具体例としては、メチルフェニル基、エチルフェニル基、ヘキシルフェニル基、メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、ブトキシフェニル基、オクトキシフェニル基、メチル(メトキシ)フェニル基、フルオロ(メチル)フェニル基、クロロ(メトキシ)フェニル基、ブロモ(メトキシ)フェニル基、2,3-ジヒドロベンゾフラニル基、1,4-ベンゾジオキサニル基等が挙げられる。
When the hydrocarbon group is an aryl group, a hydrocarbon ring system or a heterocyclic monovalent aromatic organic group can be used. When the aryl group is a hydrocarbon ring system, the monovalent aromatic organic group of the hydrocarbon ring system preferably has 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms. Specific examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, a pyrenyl group, a peryleneyl group, a pentasenyl group and the like. When the aryl group is a heterocyclic system, the hetero atom in the hetero ring is sulfur, an oxygen atom, or the like. The number of carbon atoms of the monovalent aromatic organic group of the heterocyclic system is preferably 4 to 12, more preferably 4 to 8. Specific examples of the aryl group include a thienyl group, a benzothienyl group, a dibenzothienyl group, a frill group, a benzofuryl group, a dibenzofuryl group and the like.
A part or all of the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the aryl group may be substituted with a group that does not participate in the reaction. Examples of the group that does not participate in the reaction include those shown in the case of the above-mentioned alkyl group. In addition, examples of the group not involved in the reaction include an oxyethylene group and an oxyethyleneoxy group, which are divalent groups that bond two carbon atoms on the ring. Specific examples of the aryl group having these groups include a methylphenyl group, an ethylphenyl group, a hexylphenyl group, a methoxyphenyl group, an ethoxyphenyl group, a butoxyphenyl group, an octoxyphenyl group, and a methyl (methoxy) phenyl group. Fluoro (methyl) phenyl group, chloro (methoxy) phenyl group, bromo (methoxy) phenyl group, 2,3-dihydrobenzofuranyl group, 1,4-benzodioxanyl group and the like can be mentioned.
また、炭化水素基がアラルキル基の場合には、アラルキル基の炭素数は、好ましくは7~23、より好ましくは7~16である。また、アラルキル基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。
反応に関与しない基としては、前記のアルキル基の場合について示したもの等を挙げることができる。
反応に関与しない基で置換されていてもよいアラルキル基の具体例としては、ベンジル基、フェネチル基、2-ナフチルメチル基、9-アントリルメチル基、(4-クロロフェニル)メチル基、1-(4-メトキシフェニル)エチル基等が挙げられる。
When the hydrocarbon group is an aralkyl group, the carbon number of the aralkyl group is preferably 7 to 23, more preferably 7 to 16. Further, a part or all of the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the aralkyl group may be substituted with a group that does not participate in the reaction.
Examples of the group that does not participate in the reaction include those shown in the case of the above-mentioned alkyl group.
Specific examples of the aralkyl group which may be substituted with a group not involved in the reaction include a benzyl group, a phenethyl group, a 2-naphthylmethyl group, a 9-anthrylmethyl group, a (4-chlorophenyl) methyl group and a 1- (4-chlorophenyl) methyl group. 4-Methylphenyl) ethyl group and the like can be mentioned.
さらに、炭化水素基がアルケニル基の場合には、アルケニル基の炭素数は、好ましくは2~23、より好ましくは2~20であり、さらに好ましくは2~10であり、特に好ましくは2~4である。また、アルケニル基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全
部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。
反応に関与しない基としては、前記のアルキル基の場合について示したもの等の他、前記に示したアリール基等を挙げることができる。
反応に関与しない基で置換されていてもよいアルケニル基の具体例としては、ビニル基、2-プロペニル基、3-ブテニル基、5-ヘキセニル基、9-デセニル基、2-フェニルエテニル基、2-(メトキシフェニル)エテニル基、2-ナフチルエテニル基、2-アントリルエテニル基等が挙げられる。
Further, when the hydrocarbon group is an alkenyl group, the carbon number of the alkenyl group is preferably 2 to 23, more preferably 2 to 20, still more preferably 2 to 10, and particularly preferably 2 to 4. Is. Further, a part or all of the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the alkenyl group may be substituted with a group that does not participate in the reaction.
Examples of the group that does not participate in the reaction include those shown for the above-mentioned alkyl group and the like, as well as the above-mentioned aryl group and the like.
Specific examples of the alkenyl group which may be substituted with a group not involved in the reaction include a vinyl group, a 2-propenyl group, a 3-butenyl group, a 5-hexenyl group, a 9-decenyl group and a 2-phenylethenyl group. Examples thereof include 2- (methoxyphenyl) ethenyl group, 2-naphthylethenyl group, 2-anthrylethenyl group and the like.
pは、好ましくは2~1000であり、より好ましくは2~100である。 p is preferably 2 to 1000, and more preferably 2 to 100.
したがって、それらの炭化水素基等を有する一般式(IA)のアルコキシシランの具体例としては、エトキシトリメチルシラン(Me3SiOEt)、メトキシトリメチルシラン(Me3SiOMe)、ジエトキシジメチルシラン(Me2Si(OEt)2)、メチルジメトキシフェニルシラン(MePhSi(OMe)2)、トリエトキシメチルシラン(MeSi(OEt)3)、トリエトキシフェニルシラン(PhSi(OEt)3)、トリエトキシビニルシラン((CH2=CH)Si(OEt)3)、トリメトキシビニルシラン((CH2=CH)Si(OMe)3)、トリエトキシシラン(HSi(OEt)3)、トリメトキシシラン(HSi(OMe)3)、テトラエトキシシラン(Si(OEt)4)、テトラメトキシシラン(Si(OMe)4)、テトラプロポキシシラン(Si(OPr)4)、テトラブトキシシラン(Si(OBu)4)等を挙げることができる。 Therefore, specific examples of the alkoxysilanes of the general formula (IA) having those hydrocarbon groups include ethoxytrimethylsilane (Me 3 SiOEt), methoxytrimethylsilane (Me 3 SiOMe), and diethoxydimethylsilane (Me 2 Si). (OEt) 2 ), Methyldimethoxyphenylsilane (MePhSi (OME) 2 ), Triethoxymethylsilane (MeSi (OEt) 3 ), Triethoxyphenylsilane (PhSi (OEt) 3 ), Triethoxyvinylsilane ((CH 2 =) CH) Si (OEt) 3 ), trimethoxyvinylsilane ((CH 2 = CH) Si (OME) 3 ), triethoxysilane (HSi (OEt) 3 ), trimethoxysilane (HSi (OMe) 3 ), tetraethoxy Examples thereof include silane (Si (OEt) 4 ), tetramethoxysilane (Si (OMe) 4 ), tetrapropoxysilane (Si (OPr) 4 ), tetrabutoxysilane (Si (OBu) 4 ) and the like.
また、一般式(IB)のアルコキシシランの具体例としては、1,3-ジエトキシ-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン(EtO(SiMe2O)2Et)、1,3-ジメトキシ-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン(MeO(SiMe2O)2Me)、1,3-ジエトキシ-1,1,3,3-テトラフェニルジシロキサン(EtO(SiPh2O)2Et)、1,5-ジエトキシ-1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサン(EtO(SiMe2O)3Et)、1,5-ジメトキシ-1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサン(MeO(SiMe2O)3Me)等を挙げることができる。 Specific examples of the alkoxysilane of the general formula (IB) include 1,3-diethoxy-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane (EtO (SiMe 2 O) 2 Et) and 1,3-dimethoxy. -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane (MeO (SiMe 2 O) 2 Me), 1,3-diethoxy-1,1,3,3-tetraphenyldisiloxane (EtO (SiPh 2 O) 2 ) Et), 1,5-diethoxy-1,1,3,3,5,5-hexamethyltrisiloxane (EtO (SiMe 2 O) 3 Et), 1,5-dimethoxy-1,1,3,3 5,5-Hexamethyldisiloxane (MeO (SiMe 2 O) 3 Me) and the like can be mentioned.
一方、前記アルコキシシランと反応させるスルホン酸無水物、または、スルホン酸とカルボン酸の混合酸無水物は、たとえば、下記一般式(IIA)、または、下記一般式(IIB)、(IIC)等で表される。 On the other hand, the sulfonic acid anhydride to be reacted with the alkoxysilane or the mixed acid anhydride of the sulfonic acid and the carboxylic acid is, for example, the following general formula (IIA), the following general formula (IIB), (IIC) or the like. expressed.
(R8SO2)2O (IIA)
一般式(IIA)において、R8は、炭素数1~24の炭化水素基であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。
(R 8 SO 2 ) 2 O (IIA)
In the general formula (IIA), R 8 is a hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom of the hydrocarbon group are substituted with a group that does not participate in the reaction. May be.
(R9SO2)O(COR10) (IIB)
一般式(IIB)において、R9およびR10は、それぞれ独立に炭素数1~24の炭化水素基であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。
(R 9 SO 2 ) O (COR 10 ) (IIB)
In the general formula (IIB), R 9 and R 10 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom of the hydrocarbon group participate in the reaction. It may be substituted with a non-group.
一般式(IIC)において、R11は、炭素数2~24の2価の炭化水素基であり、前記2価の炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。 In the general formula (IIC), R 11 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 24 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom of the divalent hydrocarbon group participate in the reaction. It may be substituted with a non-group.
1価の炭化水素基であるR8~R10の具体例としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基等が挙げられる。反応に関与しない基としては、前記の一般式(IA)のR1、R2、およびR3の説明において示したもの等を挙げることができる。
炭化水素基の炭素数に関しては、炭化水素基がアルキル基の場合には、好ましくは1~20、より好ましくは1~18であり;炭化水素基がアリール基の場合には、好ましくは4~20、より好ましくは4~18であり;炭化水素基がアラルキル基の場合には、好ましくは5~21、より好ましくは5~19であり;炭化水素基がアルケニル基の場合には、好ましくは2~20、より好ましくは2~18である。
炭素数1~24の炭化水素基の具体例としては、前記の一般式(IA)、(IB)のR1、R2、R3、R6、およびR7の説明において示したもの等を挙げることができる。
Specific examples of the monovalent hydrocarbon group R 8 to R 10 include an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkenyl group and the like. Examples of the group that does not participate in the reaction include those shown in the description of R1 , R2 , and R3 of the above general formula (IA).
Regarding the number of carbon atoms of the hydrocarbon group, when the hydrocarbon group is an alkyl group, it is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 18, and when the hydrocarbon group is an aryl group, it is preferably 4 to 4. 20, more preferably 4-18; preferably 5-21, more preferably 5-19 when the hydrocarbon group is an aralkyl group; preferably 5-19 when the hydrocarbon group is an alkenyl group. It is 2 to 20, more preferably 2 to 18.
Specific examples of the hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms include those shown in the above general formulas (IA) and (IB) of R 1 , R 2 , R 3 , R 6 and R 7 . Can be mentioned.
一方、2価の炭化水素基であるR11の具体例としては、アリーレン基、アルキレン基等が挙げられ、反応に関与しない基としては、前記の一般式(IA)、(IB)のR1、R2、R3、R6、およびR7の説明において示したもの等を挙げることができる。
炭化水素基中炭素数に関しては、炭化水素基がアリーレン基の場合には、好ましくは6~20、より好ましくは6~18であり;炭化水素基がアルキレン基の場合には、好ましくは2~20、より好ましくは2~10である。
炭素数2~24の2価の炭化水素基の具体例としては、1,2-フェニレン基、エチレン基、トリメチレン基等を挙げることができる。
On the other hand, specific examples of R 11 which is a divalent hydrocarbon group include an arylene group, an alkylene group and the like, and examples of the group which does not participate in the reaction include R 1 of the above general formulas (IA) and (IB). , R 2 , R 3 , R 6 and those shown in the description of R 7 and the like can be mentioned.
The number of carbon atoms in the hydrocarbon group is preferably 6 to 20, more preferably 6 to 18 when the hydrocarbon group is an arylene group; preferably 2 to 2 when the hydrocarbon group is an alkylene group. 20, more preferably 2 to 10.
Specific examples of the divalent hydrocarbon group having 2 to 24 carbon atoms include a 1,2-phenylene group, an ethylene group, and a trimethylene group.
したがって、それらの炭化水素基を有するスルホン酸無水物に関して、一般式(IIA)の化合物の具体例としては、トリフルオロメタンスルホン酸無水物(Tf2O)、ノナフルオロブタンスルホン酸無水物([CF3(CF2)3SO2]O)、p-トルエンスルホン酸無水物((p-TolSO2)2O)、メタンスルホン酸無水物((MeSO2)2O)等が挙げられる。 Therefore, regarding sulfonic acid anhydrides having those hydrocarbon groups, specific examples of the compound of the general formula (IIA) include trifluoromethanesulfonic anhydride (Tf 2 O) and nonafluorobutane sulfonic acid anhydride ([CF). 3 (CF 2 ) 3 SO 2 ] O), p-toluenesulfonic anhydride ((p-TollSO 2 ) 2 O), methanesulfonic anhydride ((MeSO 2 ) 2 O) and the like can be mentioned.
また、スルホン酸およびカルボン酸の混合酸無水物に関しては、一般式(IIB)の化合物の具体例としては、トリフルオロメタンスルホン酸トリフルオロアセチル(TfOCOCF3)、トリフルオロメタンスルホン酸アセチル(TfOAc)、メタンスルホン酸トリフルオロアセチル(MeSO3COCF3)、p-トルエンスルホン酸トリフルオロアセチル(p-TolSO3COCF3)等が挙げられ、一般式(IIC)の化合物の具体例としては、2-スルホ安息香酸無水物((1,2-C6H4)(CO2SO2))、テトラフルオロ-2-スルホ安息香酸無水物((1,2-C6F4)(CO2SO2))、テトラクロロ-2-スルホ安息香酸無水物((1,2-C6Cl4)(CO2SO2))テトラブロモ-2-スルホ安息香酸無水物((1,2-C6Br4)(CO2SO2))、テトラヨード-2-スルホ安息香酸無水物((1,2-C6I4)(CO2SO2))等が挙げられる。 Regarding the mixed acid anhydride of sulfonic acid and carboxylic acid, specific examples of the compound of the general formula (IIB) include trifluoroacetyl trifluoromethanesulfonic acid (TfOCOCF 3 ), acetyl trifluoromethanesulfonic acid (TfOAc), and methane. Examples thereof include trifluoroacetyl sulfonate (MeSO 3 COCF 3 ), trifluoroacetyl p-toluene sulfonate (p-TolSO 3 COCF 3 ), and specific examples of the compound of the general formula (IIC) are 2-sulfobenzo. Acid Anhydrous ((1,2-C 6 H 4 ) (CO 2 SO 2 )), Tetrafluoro-2-Sulfonic Acid Anhydrous ((1, 2-C 6 F 4 ) (CO 2 SO 2 )) , Tetrachloro-2-sulfobenzoic acid anhydride ((1,2-C 6 Cl 4 ) (CO 2 SO 2 )) Tetrabromo-2-sulfobenzoic acid anhydride ((1,2-C 6 Br 4 )) ( CO 2 SO 2 )), tetraiodo-2-sulfobenzoic acid anhydride ((1,2-C 6 I 4 ) (CO 2 SO 2 )) and the like can be mentioned.
原料のアルコキシシラン類に対する、スルホン酸無水物、または、スルホン酸とカルボン酸の混合酸無水物のモル比は任意に選ぶことができるが、アルコキシシランに対するスルホン酸シリルエステルの収率を考慮すれば、通常0.4以上300以下であり、より好ましくは0.5以上200以下であり、さらに好ましくは0.5以上150以下、特に好ましくは0.5以上5以下である。 The molar ratio of the sulfonic acid anhydride or the mixed acid anhydride of the sulfonic acid and the carboxylic acid to the alkoxysilanes as a raw material can be arbitrarily selected, but if the yield of the sulfonic acid silyl ester to the alkoxysilane is taken into consideration. , Usually 0.4 or more and 300 or less, more preferably 0.5 or more and 200 or less, still more preferably 0.5 or more and 150 or less, and particularly preferably 0.5 or more and 5 or less.
前記一般式(IA)のアルコキシシランと、前記一般式(IIA)のスルホン酸無水物、または、前記一般式(IIB)のスルホン酸とカルボン酸の混合酸無水物の反応では、一般式(IA)のアルコキシ基(OR4)の一部または全部をスルホニルオキシ基(OSO2R8またはOSO2R9)に変換した、下記一般式(IIIA)または(IIIB)で表されるスルホン酸シリルエステルを製造できる。 In the reaction of the alkoxysilane of the general formula (IA) with the sulfonic acid anhydride of the general formula (IIA) or the mixed acid anhydride of the sulfonic acid and the carboxylic acid of the general formula (IIB), the general formula (IA) is used. ), A sulfonic acid silyl ester represented by the following general formula (IIIA) or (IIIB), in which a part or all of the alkoxy group (OR 4 ) is converted into a sulfonyloxy group (OSO 2 R 8 or OSO 2 R 9 ). Can be manufactured.
R1
aR2
bR3
cSi(OR4)4-(a+b+c)-d(OSO2R8)d (IIIA)
R1
aR2
bR3
cSi(OR4)4-(a+b+c)-e(OSO2R9)e (IIIB)
これら式中、a、b、c、a+b+c、およびR1~R4は、前記と同義であり;dおよびeは、それぞれ独立に1以上4以下の整数であり;4-(a+b+c)-d、および4-(a+b+c)-eは、それぞれ独立に0以上3以下の整数である。
R 1 a R 2 b R 3 c Si (OR 4 ) 4- (a + b + c) -d (OSO 2 R 8 ) d (IIIA)
R 1 a R 2 b R 3 c Si (OR 4 ) 4- (a + b + c) -e (OSO 2 R 9 ) e (IIIB)
In these equations, a, b, c, a + b + c, and R 1 to R 4 are synonymous with the above; d and e are each independently an integer of 1 or more and 4 or less; 4- (a + b + c) -d. , And 4- (a + b + c) -e are independently integers of 0 or more and 3 or less.
また、前記一般式(IA)のアルコキシシランと、前記一般式(IIC)のスルホン酸とカルボン酸の混合酸無水物の反応では、下記一般式(IIIC)で表されるアルコキシカルボニル基含有スルホン酸シリルエステルを提供できる。 Further, in the reaction of the alkoxysilane of the general formula (IA) with the mixed acid anhydride of the sulfonic acid and the carboxylic acid of the general formula (IIC), the alkoxycarbonyl group-containing sulfonic acid represented by the following general formula (IIIC) Cyril esters can be provided.
R1
aR2
bR3
c(R4O)3-(a+b+c)Si-OSO2-R11-CO2R4 (IIIC)
式中、a、b、c、a+b+c、R1~R4、およびR11は、前記と同義である。
R 1 a R 2 b R 3 c (R 4 O) 3- (a + b + c) Si-OSO 2 -R 11 -CO 2 R 4 (IIIC)
In the formula, a, b, c, a + b + c, R 1 to R 4 , and R 11 have the same meanings as described above.
さらに、前記一般式(IB)のアルコキシシランと、前記一般式(IIA)のスルホン酸無水物、または、前記一般式(IIB)のスルホン酸とカルボン酸の混合酸無水物の反応では、一般式(IB)のアルコキシ基(OR5)の一部または全部をスルホニルオキシ基(OSO2R8またはOSO2R9)に変換した、下記一般式(IIID)または(IIIE)で表されるスルホン酸シリルエステルを製造できる。
X1O(SiR6R7O)pX2 (IIID)
X3O(SiR6R7O)pX4 (IIIE)
これら式中、X1およびX2は、それぞれ独立にスルホニル基(SO2R8)またはアルキル基(R5)であり、X1およびX2のうち少なくとも一方はスルホニル基である。また、X3およびX4は、スルホニル基(SO2R9)またはアルキル基(R5)であり、X3およびX4のうち少なくとも一方はスルホニル基である。p、R5、R6、R7およびR9は、前記と同義である。
Further, in the reaction between the alkoxysilane of the general formula (IB) and the sulfonic acid anhydride of the general formula (IIA), or the mixed acid anhydride of the sulfonic acid and the carboxylic acid of the general formula (IIB), the general formula is used. A sulfonic acid represented by the following general formula (IIID) or (IIIE) in which a part or all of the alkoxy group (OR 5 ) of (IB) is converted into a sulfonyloxy group (OSO 2 R 8 or OSO 2 R 9 ). Cyril ester can be produced.
X 1 O (SiR 6 R 7 O) p X 2 (IIID)
X 3 O (SiR 6 R 7 O) p X 4 (IIIE)
In these formulas, X 1 and X 2 are independently sulfonyl groups (SO 2 R 8 ) or alkyl groups (R 5 ), respectively, and at least one of X 1 and X 2 is a sulfonyl group. Further, X 3 and X 4 are a sulfonyl group (SO 2 R 9 ) or an alkyl group (R 5 ), and at least one of X 3 and X 4 is a sulfonyl group. p, R 5 , R 6 , R 7 and R 9 are synonymous with the above.
また、前記一般式(IB)のアルコキシシランと、前記一般式(IIC)のスルホン酸とカルボン酸の混合酸無水物の反応では、下記一般式(IIIF)で表されるスルホン酸シリルエステルを製造できる。 Further, in the reaction of the alkoxysilane of the general formula (IB) with the mixed acid anhydride of the sulfonic acid and the carboxylic acid of the general formula (IIC), a sulfonic acid silyl ester represented by the following general formula (IIIF) is produced. can.
X5O(SiR6R7O)pX6 (IIIF)
式中、X5およびX6は、それぞれ独立にアルコキシカルボニル基含有スルホニル基(SO2-R11-CO2R5)またはアルキル基(R5)であり、X5およびX6のうち少なくとも一方はアルコキシカルボニル基含有スルホニル基である。p、R5、R6、R7およびR11は、前記と同義である。
X 5 O (SiR 6 R 7 O) p X 6 (IIIF)
In the formula, X 5 and X 6 are independently alkoxycarbonyl group-containing sulfonyl groups (SO 2 -R 11 -CO 2 R 5 ) or alkyl groups (R 5 ), respectively, and at least one of X 5 and X 6 . Is an alkoxycarbonyl group-containing sulfonyl group. p, R 5 , R 6 , R 7 and R 11 have the same meanings as described above.
本実施形態における反応工程は、原料のアルコキシシランに対する、スルホン酸無水物、または、スルホン酸とカルボン酸の混合酸無水物による求核的置換反応を伴う反応工程である。
したがって、前記一般式(IIA)で表されるスルホン酸無水物、または、前記一般式(IIB)で表されるスルホン酸とカルボン酸の混合酸無水物を用いた場合、本実施形態における反応は、スルホン酸エステルまたはカルボン酸エステルの脱離を伴う反応となり、その反応工程は、モノアルコキシモノシランの反応では、たとえば、下記のスキーム1またはスキーム2のように表すことができる。
The reaction step in the present embodiment is a reaction step involving a nucleophilic substitution reaction with a sulfonic acid anhydride or a mixed acid anhydride of a sulfonic acid and a carboxylic acid with the raw material alkoxysilane.
Therefore, when the sulfonic acid anhydride represented by the general formula (IIA) or the mixed acid anhydride of the sulfonic acid and the carboxylic acid represented by the general formula (IIB) is used, the reaction in the present embodiment is carried out. , A reaction involving the desorption of a sulfonic acid ester or a carboxylic acid ester, and the reaction step can be expressed in the reaction of monoalkoxymonosilane, for example, as Scheme 1 or Scheme 2 below.
一方、前記一般式(IIC)で表される環状のスルホン酸とカルボン酸の混合酸無水物を用いた場合には、アルコキシシランのSi-O結合に対して、一般式(IIC)の混合酸無水物が挿入する形式の反応となり、その反応工程は、モノアルコキシモノシランの反応では、たとえば、下記のスキーム3のように表すことができる。 On the other hand, when a mixed acid anhydride of a cyclic sulfonic acid and a carboxylic acid represented by the general formula (IIC) is used, the mixed acid of the general formula (IIC) is used with respect to the Si—O bond of the alkoxysilane. The reaction is in the form of an anhydride inserted, and the reaction step can be expressed in the reaction of monoalkoxymonosilane, for example, as in Scheme 3 below.
これらの反応において、原料のアルコキシシランにおけるアルコキシ基の数は複数であってもよく、それらの反応で生成するシラン類は、アルコキシ基の一部または全部がスルホニルオキシ基に変換されたものである。
すなわち、本実施形態における反応工程で得られるスルホン酸シリルエステルは、1種類の化合物に限られるものではなく、複数のアルコキシ基を有するアルコキシシランを原料とする場合には、アルコキシ基が1個~複数個変換されたシラン類を製造することが可能で、本実施形態に係る製造方法で提供されるスルホン酸シリルエステルはそれらの混合物であってもよいことを意味する。
In these reactions, the number of alkoxy groups in the raw material alkoxysilane may be multiple, and the silanes produced by these reactions are those in which some or all of the alkoxy groups are converted into sulfonyloxy groups. ..
That is, the sulfonic acid silyl ester obtained in the reaction step in the present embodiment is not limited to one kind of compound, and when an alkoxysilane having a plurality of alkoxy groups is used as a raw material, one alkoxy group is used. It is possible to produce a plurality of converted silanes, which means that the sulfonic acid silyl ester provided in the production method according to the present embodiment may be a mixture thereof.
反応工程におけるアルコキシ基の変換反応は、モノシランの場合には段階的に進行する
ため、複数のアルコキシ基を有するモノシランを原料とする場合、スルホン酸無水物、または、スルホン酸とカルボン酸の混合酸無水物の使用量を制御することにより、変換されるアルコキシ基の個数を制御することが可能である。
たとえば、3個以上のアルコキシ基をケイ素原子上に有するモノシランに対して、スルホン酸無水物、または、スルホン酸とカルボン酸の混合酸無水物を、約1当量または約2当量用いて反応を行うことにより、原料中の1個または2個のアルコキシ基を、それぞれ、選択的に変換することができる。
そのような選択的変換反応においては、スルホン酸とカルボン酸の混合酸無水物がより好ましく使用される。
Since the conversion reaction of alkoxy groups in the reaction step proceeds stepwise in the case of monosilane, when monosilane having a plurality of alkoxy groups is used as a raw material, sulfonic acid anhydride or a mixed acid of sulfonic acid and carboxylic acid is used. By controlling the amount of anhydride used, it is possible to control the number of alkoxy groups to be converted.
For example, a reaction is carried out with monosilane having three or more alkoxy groups on a silicon atom by using about 1 equivalent or about 2 equivalents of a sulfonic acid anhydride or a mixed acid anhydride of a sulfonic acid and a carboxylic acid. Thereby, one or two alkoxy groups in the raw material can be selectively converted, respectively.
In such a selective conversion reaction, a mixed acid anhydride of a sulfonic acid and a carboxylic acid is more preferably used.
反応工程では、反応を促進するために、従来公知の各種の均一系または不均一系の酸性化合物を触媒として使用することができる。
酸性化合物の存在下で反応を行う方法としては、反応系に酸性化合物を添加する方法だけでなく、反応系に少量の水を添加することによって、原料のスルホン酸無水物、または、スルホン酸とカルボン酸の混合酸無水物の一部を加水分解させて生成するスルホン酸を酸性化合物として使用する方法も可能である。
In the reaction step, various conventionally known homogeneous or heterogeneous acidic compounds can be used as catalysts in order to promote the reaction.
As a method for carrying out the reaction in the presence of an acidic compound, not only a method of adding the acidic compound to the reaction system but also a method of adding a small amount of water to the reaction system with the raw material sulfonic acid anhydride or sulfonic acid can be used. It is also possible to use a sulfonic acid produced by hydrolyzing a part of a mixed acid anhydride of a carboxylic acid as an acidic compound.
反応を促進するための触媒である酸性化合物としては、第3族~第15族の元素を含むルイス酸化合物、およびスルホン酸化合物から選ばれる化合物が好ましい。 As the acidic compound which is a catalyst for accelerating the reaction, a compound selected from a Lewis acid compound containing Group 3 to Group 15 elements and a sulfonic acid compound is preferable.
第3族~第15族の元素に関しては、好ましくは第3族、第8族、第13族~第15族から選ばれ、より好ましくは第3族、第8族、第13族、または第15族から選ばれ、さらに好ましくは第8族または第13族から選ばれる元素である。 The elements of Group 3 to Group 15 are preferably selected from Group 3, Group 8, Group 13 to Group 15, and more preferably Group 3, Group 8, Group 13, or Group 3. It is an element selected from Group 15, more preferably Group 8 or Group 13.
それらの元素をより具体的に示すと、好ましくは、スカンジウム、イットリウム、サマリウム、イットリビウム、鉄、ルテニウム、銅、アルミニウム、ガリウム、インジウム、スズ、またはビスマスから選ばれ、より好ましくは、スカンジウム、鉄、ルテニウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、スズ、またはビスマスから選ばれ、さらに好ましくは、鉄、ルテニウム、アルミニウム、ガリウム、またはインジウムから選ばれる元素である。 More specifically, these elements are preferably selected from scandium, ittrium, samarium, itribium, iron, ruthenium, copper, aluminum, gallium, indium, tin, or bismuth, and more preferably scandium, iron, It is an element selected from ruthenium, aluminum, gallium, indium, tin, or bismuth, and more preferably an element selected from iron, ruthenium, aluminum, gallium, or indium.
それらの元素を含むルイス酸化合物としては、それらの元素を含む、ハロゲン化物、過塩素酸塩、スルホン酸塩、ビス(パーフルオロアルカンスルホニル)イミド塩、ヘキサフルオロアンチモン酸塩、チオシアン酸塩等を使用できる。 Examples of the Lewis acid compound containing these elements include halides, perchlorates, sulfonates, bis (perfluoroalkanesulfonyl) imide salts, hexafluoroantimonates, thiocyanates and the like containing these elements. Can be used.
したがって、ルイス酸化合物の例をより具体的に示すと、塩化スカンジウム(III)、塩化チタン(III)、塩化チタン(IV)、塩化鉄(III)、臭化鉄(III)、塩化ルテニウム(III)、塩化アルミニウム(III)、塩化ガリウム(III)、塩化インジウム(III)、塩化スズ(IV)、過塩素酸鉄(III)、トリフルオロメタンスルホン酸スカンジウム(III)、トリフルオロメタンスルホン酸イットリビウム(III)、トリフルオロメタンスルホン酸鉄(III)、トリフルオロメタンスルホン酸銅(II)、トリフルオロメタンスルホン酸アルミニウム(III)、トリフルオロメタンスルホン酸ガリウム(III)、トリフルオロメタンスルホン酸インジウム(III)、トリフルオロメタンスルホン酸スズ(IV)、トリフルオロメタンスルホン酸ビスマス(IV)、トリフルオロメタンスルホン酸ランタン(III)、トリフルオロメタンスルホン酸プラセオジム(IV)、トリフルオロメタンスルホン酸ネオジム(IV)、トリフルオロメタンスルホン酸イットリビウム(IV)、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドスカンジウム(III)、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド亜鉛(II)、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドインジウム(III)、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドスズ(IV)、ヘキサフルオロアンチモン酸鉄(I
II)、ヘキサフルオロアンチモン酸インジウム(III)、チオシアン酸鉄(III)、チオシアン酸インジウム(III)等が挙げられる。
Therefore, more specifically, examples of Lewis acid compounds include scandium chloride (III), titanium chloride (III), titanium chloride (IV), iron chloride (III), iron bromide (III), and ruthenium chloride (III). ), Aluminum chloride (III), Gallium chloride (III), Indium chloride (III), Tin chloride (IV), Iron perchlorate (III), Scandium trifluoromethanesulfonate (III), Ittribium trifluoromethanesulfonate (III) ), Iron trifluoromethanesulfonate (III), Copper trifluoromethanesulfonate (II), Aluminum trifluoromethanesulfonate (III), Gallium trifluoromethanesulfonate (III), Indium trifluoromethanesulfonate (III), Trifluoromethanesulfon Tin acid (IV), bismuth trifluoromethanesulfonate (IV), lanthanum trifluoromethanesulfonate (III), placeodium trifluoromethanesulfonate (IV), neodymium trifluoromethanesulfonate (IV), ittribium trifluoromethanesulfonate (IV) , Bis (trifluoromethanesulfonyl) imidescandium (III), bis (trifluoromethanesulfonyl) imidezinc (II), bis (trifluoromethanesulfonyl) imidedium (III), bis (trifluoromethanesulfonyl) imidestin (IV), hexafluoro Iron antimonate (I
II), indium hexafluoroantimonate (III), iron thiocyanate (III), indium thiocyanate (III) and the like can be mentioned.
触媒である酸性化合物としては、スルホン酸化合物も好ましく使用される。
それらの具体例としては、パーフルオロアルカンスルホン酸、ビス(パーフルオロアルカンスルホニル)イミド等が挙げられ、より具体的には、前記ルイス酸化合物中のスルホン酸化合物等が挙げられる。
As the acidic compound as a catalyst, a sulfonic acid compound is also preferably used.
Specific examples thereof include perfluoroalkanesulfonic acid, bis (perfluoroalcansulfonyl) imide, and more specifically, the sulfonic acid compound in the Lewis acid compound.
また、触媒としては、触媒の分離及び回収等が容易な、従来公知の各種の固体酸触媒を使用することもできる。固体酸触媒としては、無機系および有機系のものを使用できる。
無機系の固体酸触媒としては、金属塩、金属酸化物等の固体無機物等が挙げられ、より具体的に示せば、プロトン性水素原子または金属原子(アルミニウム、ガリウム、インジウム、スズ、鉄、チタン、スカンジウム、セリウム等)を有する、ゼオライト、メソポーラスシリカ、モンモリロナイトなどのほか、シリカゲル、ヘテロポリ酸や、カーボン系素材を担体とする無機系固体酸が挙げられる。
また、有機系の固体酸触媒としては、スルホ基、カルボキシル基等の酸性官能基を有する、ポスチレンゲル、ポリテトラフルオロエチレン等、各種のポリマー、オリゴマー等が挙げられる。
Further, as the catalyst, various conventionally known solid acid catalysts, which are easy to separate and recover, can also be used. As the solid acid catalyst, inorganic and organic catalysts can be used.
Examples of the inorganic solid acid catalyst include solid inorganic substances such as metal salts and metal oxides, and more specifically, protonic hydrogen atoms or metal atoms (aluminum, gallium, indium, tin, iron, titanium). , Scandium, cerium, etc.), zeolite, mesoporous silica, montmorillonite, etc., silica gel, heteropolyacid, and inorganic solid acid using a carbon-based material as a carrier.
Examples of the organic solid acid catalyst include various polymers, oligomers and the like having acidic functional groups such as a sulfo group and a carboxyl group, such as styrene gel and polytetrafluoroethylene.
アルコキシシランに対する触媒量は任意に決めることができるが、モル比または重量比では、通常は0.0001~10程度で、好ましくは0.001~8程度、より好ましくは0.001~6程度、さらに好ましくは0.005~0.05程度である。 The amount of catalyst for alkoxysilane can be arbitrarily determined, but in terms of molar ratio or weight ratio, it is usually about 0.0001 to 10, preferably about 0.001 to 8, more preferably about 0.001 to 6. More preferably, it is about 0.005 to 0.05.
本実施形態において、反応工程での反応は、反応温度または反応圧力に応じて、液相または気相状態で行うことができる。また、反応装置の形態としては、バッチ型、フロー型等、従来知られている各種形態で行うことができる。
反応温度は、通常は-20℃以上、好ましくは-10~300℃、より好ましくは、-10~200℃、さらに好ましくは0~150℃である。また、室温で反応を行う場合には、室温の温度範囲としては、通常は0~40℃、好ましくは5~40℃、より好ましくは10~35℃である。
さらに、反応圧力は、通常は0.1~100気圧で、好ましくは0.1~50気圧、より好ましくは0.1~10気圧である。
反応時間は、原料や触媒の量、反応温度、反応装置の形態等に依存するが、生産性や効率を考慮すると、通常は0.1~72時間、好ましくは0.1~24時間、より好ましくは0.1~14時間程度である。
In the present embodiment, the reaction in the reaction step can be carried out in a liquid phase or a gas phase state depending on the reaction temperature or the reaction pressure. Further, as the form of the reaction device, various conventionally known forms such as a batch type and a flow type can be used.
The reaction temperature is usually −20 ° C. or higher, preferably −10 to 300 ° C., more preferably −10 to 200 ° C., still more preferably 0 to 150 ° C. When the reaction is carried out at room temperature, the temperature range of room temperature is usually 0 to 40 ° C, preferably 5 to 40 ° C, and more preferably 10 to 35 ° C.
Further, the reaction pressure is usually 0.1 to 100 atm, preferably 0.1 to 50 atm, and more preferably 0.1 to 10 atm.
The reaction time depends on the amount of the raw material and the catalyst, the reaction temperature, the form of the reaction apparatus, etc., but in consideration of productivity and efficiency, it is usually 0.1 to 72 hours, preferably 0.1 to 24 hours, and more. It is preferably about 0.1 to 14 hours.
また、反応を液相系で行う場合、溶媒を用いてもよく、無溶媒系で行ってもよい。溶媒を用いる場合、溶媒としては、デカリン(デカヒドロナフタレン)、デカン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素、クロロホルム、クロロベンゼン、1,2-ジクロロベンゼン、1,3-ジクロロベンゼン、1,2,3-トリクロロベンゼン、1,2,4-トリクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素;アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル等;1,4-ジオキサン、tert-ブチルメチルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテル等;原料と反応しない各種の溶媒;等が使用可能で、2種以上混合して用いることもできる。
溶媒としては、反応生成物を核磁気共鳴装置で分析する上で有利な重水素化溶媒を用いることもでき、たとえば、重ベンゼン、重トルエン、重クロロホルム、重アセトニトリル等を使用できる。
さらに、反応を気相で行う場合には、窒素等の不活性ガスを混合して反応を行うこともできる。
When the reaction is carried out in a liquid phase system, a solvent may be used or a solvent-free system may be used. When a solvent is used, the solvent includes hydrocarbons such as decalin (decahydronaphthalene), decane, benzene and toluene, chloroform, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,3-dichlorobenzene, 1,2,3-. Hydrocarbons such as trichlorobenzene and 1,2,4-trichlorobenzene; nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; ethers such as 1,4-dioxane, tert-butylmethyl ether and dibutyl ether; do not react with raw materials. Various solvents; etc. can be used, and two or more kinds can be mixed and used.
As the solvent, a deuterated solvent which is advantageous for analyzing the reaction product with a nuclear magnetic resonance apparatus can also be used, and for example, deuterated benzene, deuterated toluene, deuterated chloroform, deuterated acetonitrile and the like can be used.
Further, when the reaction is carried out in the gas phase, the reaction can be carried out by mixing an inert gas such as nitrogen.
反応工程は、密閉系の反応装置でも進行するが、スルホン酸エステルまたはカルボン酸
エステルの脱離を伴う反応系の場合には、反応装置を開放系にして、それらの共生成物を反応系外に連続的に除去することにより、反応をより効率的に進行させることもできる。
The reaction step proceeds even in a closed reaction device, but in the case of a reaction system involving desorption of a sulfonic acid ester or a carboxylic acid ester, the reaction device is set to an open system and their co-products are removed from the reaction system. The reaction can also proceed more efficiently by removing the ester continuously.
本実施形態の反応工程は、マイクロ波照射下で行うこともできる。本反応系では、原料のスルホン酸無水物等の誘電損失係数が比較的大きく、マイクロ波を効率よく吸収するため、マイクロ波照射下ではスルホン酸無水物等が活性化され、反応をより効率的に行うことができる。 The reaction step of this embodiment can also be carried out under microwave irradiation. In this reaction system, the dielectric loss coefficient of the raw material sulfonic acid anhydride or the like is relatively large, and microwaves are efficiently absorbed. Therefore, the sulfonic acid anhydride or the like is activated under microwave irradiation, and the reaction is more efficient. Can be done.
マイクロ波照射反応では、接触式または非接触式の温度センサーを備えた各種の市販装置等を使用できる。また、マイクロ波照射の出力、キャビティの種類(マルチモード、シングルモード)、照射の形態(連続的、断続的)等は、反応のスケール、反応の種類等に応じて任意に決めることができる。マイクロ波の周波数としては、通常、0.3~30GHzである。その中で好ましいのは、産業分野、科学分野、医療分野等で使用するために割り当てられたIMS周波数帯で、さらにその中でも、2.45GHz帯、5.8GHz帯等がより好ましい。 In the microwave irradiation reaction, various commercially available devices equipped with contact type or non-contact type temperature sensors can be used. Further, the output of microwave irradiation, the type of cavity (multi-mode, single mode), the form of irradiation (continuous, intermittent) and the like can be arbitrarily determined according to the scale of the reaction, the type of reaction and the like. The frequency of the microwave is usually 0.3 to 30 GHz. Among them, the IMS frequency band assigned for use in the industrial field, the scientific field, the medical field and the like is preferable, and the 2.45 GHz band, the 5.8 GHz band and the like are more preferable.
また、マイクロ波照射反応では、反応系をより効率よく加熱するために、マイクロ波を吸収して発熱する加熱材(サセプター)を反応系に添加することができる。加熱材の種類としては、活性炭、黒鉛、炭化ケイ素、炭化チタン等、従来公知の各種のものを使用できる。また、先に記載した触媒と加熱材の粉末を混合して、セピオライト、ホルマイト等の適当なバインダーを利用して焼成加工した成形触媒を用いることもできる。 Further, in the microwave irradiation reaction, in order to heat the reaction system more efficiently, a heating material (susceptor) that absorbs microwaves and generates heat can be added to the reaction system. As the type of the heating material, various conventionally known materials such as activated carbon, graphite, silicon carbide, and titanium carbide can be used. Further, it is also possible to use a molding catalyst in which the above-mentioned catalyst and the powder of the heating material are mixed and fired using an appropriate binder such as sepiolite or formite.
本実施形態の製造方法により提供されるスルホン酸シリルエステルは、原料のアルコキシシラン類に比べて一般に高い反応性を有するため、合成中間体として利用する際の反応、表面処理剤、ゾル・ゲル材料等として利用する際の反応等を、原料のアルコキシシラン類を用いる場合よりも温和な条件で、より効率的に行うことができる。 Since the sulfonic acid silyl ester provided by the production method of the present embodiment generally has higher reactivity than the raw material alkoxysilanes, it is a reaction when used as a synthetic intermediate, a surface treatment agent, and a sol-gel material. The reaction and the like when used as a raw material can be carried out more efficiently under mild conditions than when the raw material alkoxysilanes are used.
また、スルホン酸シリルエステルは高い反応性を有していることから、適当な修飾剤を反応させることにより、スルホン酸シリルエステルのSi-O-SO2結合を他の結合に容易に変換できる。
たとえば、炭素系修飾剤を反応させた場合は、スルホン酸シリルエステルのSi-O-SO2結合がSi-C結合に変換され、Si-C結合を有するケイ素化合物を製造できる。
Further, since the sulfonic acid silyl ester has high reactivity, the Si—O—SO 2 bond of the sulfonic acid silyl ester can be easily converted to another bond by reacting with an appropriate modifier.
For example, when a carbon-based modifier is reacted, the Si—O — SO2 bond of the sulfonic acid silyl ester is converted into a Si—C bond, and a silicon compound having a Si—C bond can be produced.
そのような炭素系修飾剤としては、たとえば、下記一般式(IVA)で表されるアルキン、または下記一般式(IVB1)もしくは(IVB2)で表されるアルケンを使用できる。
R12C≡CH (IVA)
(Z1CH2)R13C=CHR14 (IVB1)
Z1HC=CR13(CH2R14) (IVB2)
As such a carbon-based modifier, for example, an alkyne represented by the following general formula (IVA) or an alkene represented by the following general formula (IVB1) or (IVB2) can be used.
R 12 C≡CH (IVA)
(Z 1 CH 2 ) R 13 C = CHR 14 (IVB 1)
Z 1 HC = CR 13 (CH 2 R 14 ) (IVB2)
式中、R12~R14は、それぞれ独立に炭素数1~20の炭化水素基または水素原子であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。Z1は、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アミド基、アリールスルホニル基、およびアルキルスルホニル基から選ばれる基であり、アシル基、アミド基、アリールスルホニル基、およびアルキルスルホニル基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。 In the formula, R 12 to R 14 are each independently a hydrocarbon group or a hydrogen atom having 1 to 20 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom of the hydrocarbon group do not participate in the reaction. It may be substituted with a group. Z 1 is a group selected from a cyano group, a nitro group, an acyl group, an amide group, an arylsulfonyl group, and an alkylsulfonyl group, and is bonded to a carbon atom of the acyl group, the amide group, the arylsulfonyl group, and the alkylsulfonyl group. Some or all of the hydrogen atoms formed may be substituted with groups that do not participate in the reaction.
R12~R14の炭化水素基および反応に関与しない基としては、前記一般式(IA)および(IB)のR1、R2、R3、R6、およびR7の説明で例示したもの等を挙げる
ことができる。
また、アシル基の具体例としては、アセチル基、トリフルオロアセチル基等が挙げられ;アミド基の具体例としては、アセトアミド基、トリフルオロアセトアミド基等が挙げられ;アリールスルホニル基の具体例としては、フェニルスルホニル基等が挙げられ;アルキルスルホニル基の具体例としては、メチルスルホニル基等が挙げられる。
The hydrocarbon groups of R 12 to R 14 and the groups not involved in the reaction are exemplified in the description of R 1 , R 2 , R 3 , R 6 and R 7 of the general formulas (IA) and (IB). And so on.
Specific examples of the acyl group include an acetyl group, a trifluoroacetyl group and the like; specific examples of the amide group include an acetamide group, a trifluoroacetamide group and the like; specific examples of the arylsulfonyl group include an arylsulfonyl group. , Phenylsulfonyl group and the like; specific examples of the alkylsulfonyl group include a methylsulfonyl group and the like.
したがって、一般式(IVA)で示されるアルキンとしては、アセチレン、1-プロピン、1-ブチン、1-オクチン、エチニルベンゼン、1-エチニルナフタレン、2-エチニルナフタレン、4-エチニルビフェニル、9-エチニルアントラセン等が挙げられる。
また、一般式(IVB1)で示されるアルケンとしては、アリルシアニド、3-メチル-3-ブテンニトリル、3-ペンテンニトリル、4-フェニル-3-ブテンニトリル、3-ニトロ-1-プロペン、メチル(2-プロペニル)ケトン、N,N-ジメチル-3-ブテンアミド、3-フェニルスルホニル-1-プロペン、3-メチルスルホニル-1-プロペン等が挙げられる。
一般式(IVB2)で示されるアルケンとしては、2-ブテンニトリル、2-ペンテンニトリル、4-フェニル-2-ブテンニトリル等が挙げられる。
Therefore, the alkynes represented by the general formula (IVA) include acetylene, 1-propyne, 1-butyne, 1-octyne, ethynylbenzene, 1-ethynylnaphthalene, 2-ethynylnaphthalene, 4-ethynylbiphenyl and 9-ethynylanthracene. And so on.
The alkenes represented by the general formula (IVB1) include allylcyanide, 3-methyl-3-butenenitrile, 3-pentenenitrile, 4-phenyl-3-butenenitrile, 3-nitro-1-propene, and methyl (2). -Propenyl) ketone, N, N-dimethyl-3-buteneamide, 3-phenylsulfonyl-1-propene, 3-methylsulfonyl-1-propene and the like can be mentioned.
Examples of the alkene represented by the general formula (IVB2) include 2-butenenitrile, 2-pentenenitrile, 4-phenyl-2-butenenitrile and the like.
前記反応工程において得られたスルホン酸シリルエステルに、一般式(IVA)で表わされるアルキンを反応させる場合、スルホン酸シリルエステルのアルキルまたはアリールスルホニル基を、アルキニル基(R12C≡C-)に変換した化合物等が得られる。
また、一般式(IVB1)または(IVB2)で表わされるアルケンを反応させる場合には、スルホン酸シリルエステルのアルキルスルホニル基またはアリールスルホニル基を、アルケニル基((R14CH2)R13C=CZ1-)に変換した化合物等が得られる。
When an alkyne represented by the general formula (IVA) is reacted with the sulfonic acid silyl ester obtained in the above reaction step, the alkyl or arylsulfonyl group of the sulfonic acid silyl ester is converted into an alkynyl group (R 12 C≡C-). A converted compound or the like can be obtained.
When an alkene represented by the general formula (IVB1) or (IVB2) is reacted, an alkylsulfonyl group or an arylsulfonyl group of a sulfonic acid silyl ester is used as an alkenyl group ((R 14 CH 2 ) R 13 C = CZ. A compound or the like converted to 1- ) can be obtained.
この修飾反応は、次のスキーム4、5に示すように進行していると考えられる。 This modification reaction is considered to be proceeding as shown in the following schemes 4 and 5.
これらの反応では、スルホン酸シリルエステルに、アルキンまたはアルケンが反応する際に、スルホン酸が脱離して、アルキニルシランまたはアルケニルシランがそれぞれ生成
する。
アルケンとの反応では、電子吸引性基であるZ1との共役が有利になるように、二重結合の移動による異性化反応が起きる場合もあるが、塩基が存在する場合には、その異性化反応がとくに進行しやすいと考えられる。
In these reactions, when alkyne or alkene reacts with the sulfonic acid silyl ester, the sulfonic acid is desorbed to produce alkynylsilane or alkenylsilane, respectively.
In the reaction with an alkene, an isomerization reaction may occur due to the movement of a double bond so that conjugation with Z 1 which is an electron-withdrawing group becomes advantageous, but if a base is present, the isomerization reaction may occur. It is considered that the isomerization reaction is particularly easy to proceed.
また、アルケンを反応させる場合、一般式(IVB1)と一般式(IVB2)のアルケンは、スキーム6に示すように、二重結合の移動による異性化反応により、相互変換が可能であるため、どちらの構造のアルケンを反応させても、同様の構造の生成物が得られる場合がある。とくに、塩基が存在する場合は、その異性化反応が起きやすくなるため、同様の構造の生成物が得られやすい。 Further, when the alkene is reacted, the alkene of the general formula (IVB1) and the general formula (IVB2) can be mutually converted by the isomerization reaction by the transfer of the double bond as shown in Scheme 6, so whichever Reactions with alkenes of the same structure may also yield products of similar structure. In particular, when a base is present, the isomerization reaction is likely to occur, so that a product having a similar structure can be easily obtained.
前記修飾工程においては、スルホン酸を捕捉する特性がある塩基性化合物を添加することにより、反応を促進することができる。
そのような塩基性化合物としては、たとえば、アミン化合物、アミジン化合物、または、グアニジン化合物等を使用でき、それらの化合物に由来する基を有する有機系または無機系の固体化合物を使用することもできる。
アミン化合物の具体例としては、トリエチルアミン、ジイソプロピルメチルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン、トリブチルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン、N-メチルピロリジン、N-メチルピペリジン等が挙げられる。アミジン化合物の具体例としては、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU)、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]-5-ノネン(DBN)等が挙げられる。グアニジン化合物の具体例としては、1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]-5-デセン(TBD)、7-メチル-1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]-5-デセン(MTBD)等が挙げられる。
In the modification step, the reaction can be promoted by adding a basic compound having a property of capturing sulfonic acid.
As such a basic compound, for example, an amine compound, an amidine compound, a guanidine compound or the like can be used, and an organic or inorganic solid compound having a group derived from those compounds can also be used.
Specific examples of the amine compound include triethylamine, diisopropylmethylamine, dicyclohexylmethylamine, diisopropylethylamine, 1,2,2,6,6-pentamethylpiperidine, tributylamine, trihexylamine, trioctylamine and N-methylpyrrolidin. , N-methylpiperidine and the like. Specific examples of the amidine compound include 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene (DBU), 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene (DBN), and the like. Will be. Specific examples of the guanidine compound include 1,5,7-triazabicyclo [4.4.0] -5-decene (TBD) and 7-methyl-1,5,7-triazabicyclo [4.4. 0] -5-Desen (MTBD) and the like can be mentioned.
スルホン酸シリルエステルに対する、炭素系修飾剤、塩基性化合物のモル比は、それぞれ、任意に選ぶことができるが、スルホン酸シリルエステルに対する収率を考慮すれば、スルホン酸シリルエステル中のスルホニルオキシ基に対して、通常0.4モル当量以上100モル当量以下であり、より好ましくは0.5モル当量以上50モル当量以下であり、さらに好ましくは0.5モル当量以上20モル当量以下である。 The molar ratios of the carbon-based modifier and the basic compound to the sulfonic acid silyl ester can be arbitrarily selected, but considering the yield with respect to the sulfonic acid silyl ester, the sulfonyloxy group in the sulfonic acid silyl ester On the other hand, it is usually 0.4 molar equivalent or more and 100 molar equivalent or less, more preferably 0.5 molar equivalent or more and 50 molar equivalent or less, and further preferably 0.5 molar equivalent or more and 20 molar equivalent or less.
また、修飾工程の反応は、反応温度または反応圧力に応じて、液相または気相状態で行うことができる。また、反応装置の形態としては、バッチ型、フロー型等、従来知られている各種形態で行うことができる。
反応温度は、通常は-20℃以上、好ましくは-10~300℃、より好ましくは、-10~200℃、さらに好ましくは0~150℃である。また、室温で反応を行う場合には、室温の温度範囲としては、通常は0~40℃、好ましくは5~40℃、より好ましくは10~35℃である。
さらに、反応圧力は、通常は0.1~100気圧で、好ましくは0.1~50気圧、より好ましくは0.1~10気圧である。
反応時間は、原料の量、反応温度、反応装置の形態等に依存するが、生産性および効率
を考慮すると、通常は0.1~72時間、好ましくは0.1~24時間、より好ましくは0.1~14時間程度である。
Further, the reaction in the modification step can be carried out in a liquid phase or a gas phase state depending on the reaction temperature or the reaction pressure. Further, as the form of the reaction device, various conventionally known forms such as a batch type and a flow type can be used.
The reaction temperature is usually −20 ° C. or higher, preferably −10 to 300 ° C., more preferably −10 to 200 ° C., still more preferably 0 to 150 ° C. When the reaction is carried out at room temperature, the temperature range of room temperature is usually 0 to 40 ° C, preferably 5 to 40 ° C, and more preferably 10 to 35 ° C.
Further, the reaction pressure is usually 0.1 to 100 atm, preferably 0.1 to 50 atm, and more preferably 0.1 to 10 atm.
The reaction time depends on the amount of the raw material, the reaction temperature, the form of the reaction apparatus, etc., but in consideration of productivity and efficiency, it is usually 0.1 to 72 hours, preferably 0.1 to 24 hours, more preferably 0.1 to 24 hours. It takes about 0.1 to 14 hours.
反応を液相系で行う場合、溶媒を用いてもよく、無溶媒系で行ってもよい。溶媒を用いる場合、溶媒としては、反応工程において用いることができる溶媒等が挙げられる。溶媒は、2種以上混合して用いることもできる。
さらに、反応を気相で行う場合には、窒素等の不活性ガスを混合して反応を行うこともできる。
When the reaction is carried out in a liquid phase system, a solvent may be used or a solvent-free system may be used. When a solvent is used, examples of the solvent include a solvent that can be used in the reaction step. Two or more kinds of solvents can be mixed and used.
Further, when the reaction is carried out in the gas phase, the reaction can be carried out by mixing an inert gas such as nitrogen.
本実施形態修飾工程は、反応工程で生成したスルホン酸シリルエステルを精製して行うだけでなく、反応工程で得られた未精製のスルホン酸シリルエステルを用いて行うこともできる。
未精製のスルホン酸シリルエステル用いて行う方法は、アルコキシシランを原料として、ワンポットの簡便な操作でケイ素化合物を得ることができる方法であり、本発明の特長を示す有利な態様である。
The modification step of the present embodiment can be carried out not only by purifying the sulfonic acid silyl ester produced in the reaction step, but also by using the unpurified sulfonic acid silyl ester obtained in the reaction step.
The method using an unpurified sulfonic acid silyl ester is a method in which a silicon compound can be obtained by a simple one-pot operation using alkoxysilane as a raw material, which is an advantageous embodiment showing the features of the present invention.
また、反応工程で生成したスルホン酸シリルエステルおよび修飾工程で生成したケイ素化合物の精製は、蒸留、再結晶、クロマトグラフィー等の有機化学上通常用いられる手段により容易に達せられる。 Further, purification of the sulfonic acid silyl ester produced in the reaction step and the silicon compound produced in the modification step can be easily achieved by means commonly used in organic chemistry such as distillation, recrystallization and chromatography.
なお、スルホン酸シリルエステルが、テトラアルコキシシランのような複数のアルコキシ基を有するアルコキシシランのアルコキシ基の一部を変換して得られるスルホン酸エステルである場合、前記修飾工程において、スルホン酸シリルエステルの不均化反応を経たケイ素化合物が生成する場合もある。
たとえば、テトラアルコキシシラン中の1個のアルコキシ基を変換したスルホン酸シリルエステルの修飾工程の反応では、Si-C結合を1個有するシラン類だけでなく、それらを2個有するシラン類が少量生成する場合がある。
それらの少量生成物の生成量は、修飾工程で使用する塩基性化合物の種類によって制御することが可能である。たとえば、立体的に比較的嵩高い2級アルキル基を有する3級アミンである、ジイソプロピルメチルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン等を用いた場合には、修飾工程におけるスルホン酸シリルエステルの不均化が抑制され、少量生成物の生成量を減少させることができる。
すなわち、テトラアルコキシシラン中の1個のアルコキシ基を変換したスルホン酸シリルエステルの修飾工程の反応では、ジイソプロピルメチルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン等の2級アルキル基を有する3級アミンを用いることにより、Si-C結合を1個だけ有するケイ素化合物に対する、選択率、収率を向上させることができる。
When the sulfonic acid silyl ester is a sulfonic acid ester obtained by converting a part of the alkoxy group of an alkoxysilane having a plurality of alkoxy groups such as tetraalkoxysilane, the sulfonic acid silyl ester is used in the modification step. In some cases, a silicon compound is produced through the disproportionation reaction of.
For example, in the reaction of the modification step of the sulfonic acid silyl ester in which one alkoxy group in the tetraalkoxysilane is converted, not only the silanes having one Si—C bond but also the silanes having two of them are produced in a small amount. May be done.
The amount of these small amount products produced can be controlled by the type of basic compound used in the modification step. For example, when diisopropylmethylamine, dicyclohexylmethylamine, or the like, which are tertiary amines having a sterically relatively bulky secondary alkyl group, are used, the disproportionation of the sulfonic acid silyl ester in the modification step is suppressed. , The amount of small amount of product produced can be reduced.
That is, in the reaction of the modification step of the sulfonic acid silyl ester obtained by converting one alkoxy group in the tetraalkoxysilane, Si is used by using a tertiary amine having a secondary alkyl group such as diisopropylmethylamine and dicyclohexylmethylamine. It is possible to improve the selectivity and yield for a silicon compound having only one -C bond.
また、前記修飾工程において、未反応のスルホニルオキシ基が残存している場合、別の種類のアルキン、アルケン、あるいは、他の修飾剤をさらに添加して、残存しているスルホニルオキシ基を他の置換基に変換した別のケイ素化合物を得ることもできる。
たとえば、他の修飾剤として、エタノール、メタノール等のアルコールを用いた場合は、残存しているスルホニルオキシ基を、エトキシ基、メトキシ基等のアルコキシ基に変換したケイ素化合物が得られる。
未反応のスルホニルオキシ基が残存している場合は、スルホニルオキシシラン同士が反応して、Si-O-Si結合の生成を伴うケイ素化合物が生成する場合もある。
If an unreacted sulfonyloxy group remains in the modification step, another type of alkyne, alkene, or other modifying agent is further added to remove the remaining sulfonyloxy group. Another silicon compound converted to a substituent can also be obtained.
For example, when an alcohol such as ethanol or methanol is used as another modifier, a silicon compound obtained by converting the remaining sulfonyloxy group into an alkoxy group such as an ethoxy group or a methoxy group can be obtained.
When unreacted sulfonyloxy groups remain, sulfonyloxysilanes may react with each other to form a silicon compound with the formation of Si—O—Si bonds.
それらのケイ素化合物の具体例を示すと、トリメチル(フェニルエチニル)シラン(PhC≡CSiMe3)、ジメチルビス(フェニルエチニル)シラン((PhC≡C)2SiMe2)、メチルメトキシフェニル(フェニルエチニル)シラン(PhC≡CSiMePh(OMe))、メチルフェニルビス(フェニルエチニル)シラン((PhC≡C)2
SiMePh)、ジエトキシフェニル(フェニルエチニル)シラン(PhC≡CSiPh(OEt)2)、ジエトキシ(フェニルエチニル)ビニルシラン(PhC≡CSi(CH=CH2)(OEt)2:)、エトキシビス(フェニルエチニル)ビニルシラン((PhC≡C)2Si(CH=CH2)(OEt))、トリエトキシ(フェニルエチニル)シラン(PhC≡CSi(OEt)3)、ジエトキシビス(フェニルエチニル)シラン((PhC≡C)2Si(OEt)2)、トリメトキシ(フェニルエチニル)シラン(PhC≡CSi(OMe)3)、ジメトキシビス(フェニルエチニル)シラン((PhC≡C)2Si(OMe)2)、1,1,3,3-テトラメチル-1-フェニルエチニルジシロキサン-3-トリフラート(PhC≡C(SiMe2O)2Tf)、1,3-ビス(フェニルエチニル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン((PhC≡CSiMe2)2O)、1,7-ビス(フェニルエチニル)-1,1,3,3,5,5,7,7-オクタメチルテトラシロキサン((PhC≡CSiMe2OSiMe2)2O)、1-エトキシ-1,1,3,3-テトラメチル-3-フェニルエチニルジシロキサン(PhC≡C(SiMe2O)2Et)、2-トリメチルシリル-2-ブテンニトリル(MeCH=C(CN)(SiMe3))、2,4-ビス(トリメチルシリル)-2-ブテンニトリル(Me3SiCH2CH=C(CN)(SiMe3))、(1-シアノ-1-プロペニル)エトキシジメチルシラン([MeCH=C(CN)]SiMe2(OEt))、ビス(1-シアノ-1-プロペニル)ジメチルシラン([MeCH=C(CN)]2SiMe2)、(1-シアノ-1-プロペニル)メチルメトキシフェニルシラン([MeCH=C(CN)]SiMePh(OMe))、(1-シアノ-1-プロペニル)ジエトキシフェニルシラン([MeCH=C(CN)]SiPh(OEt)2)、ビス(1-シアノ-1-プロペニル)エトキシフェニルシラン([MeCH=C(CN)]2SiPh(OEt))、(1-シアノ-1-プロペニル)ジエトキシビニルシラン([MeCH=C(CN)]Si(CH=CH2)(OEt)2)、ビス(1-シアノ-1-プロペニル)エトキシビニルシラン([MeCH=C(CN)]2Si(CH=CH2)(OEt))、(1-シアノ-1-プロペニル)トリエトキシシラン([MeCH=C(CN)]Si(OEt)3)、ビス(1-シアノ-1-プロペニル)ジエトキシシラン([MeCH=C(CN)]2Si(OEt)2)、(1-シアノ-1-プロペニル)トリメトキシシラン([MeCH=C(CN)]Si(OMe)3)、ビス(1-シアノ-1-プロペニル)ジメトキシシラン([MeCH=C(CN)]2Si(OMe)2)、1-(1-シアノ-1-プロペニル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン-3-トリフラート([MeCH=C(CN)](SiMe2O)2Tf)、1,3-ビス(1-シアノ-1-プロペニル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン({[MeCH=C(CN)]SiMe2}2O)、1-(1-シアノ-1-プロペニル)-3-エトキシ-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン([MeCH=C(CN)](SiMe2O)2Et)等が挙げられる。
Specific examples of these silicon compounds include trimethyl (phenylethynyl) silane (PhC≡CSiMe 3 ), dimethylbis (phenylethynyl) silane ((PhC≡C) 2 SiMe 2 ), and methylmethoxyphenyl (phenylethynyl) silane. (PhC≡CSiMePh (OMe)), Methylphenylbis (phenylethynyl) silane ((PhC≡C) 2
SiMePh), diethoxyphenyl (phenylethynyl) silane (PhC≡CSiPh (OEt) 2 ), diethoxy (phenylethynyl) vinylsilane (PhC≡CSi (CH = CH 2 ) (OEt) 2 :), ethoxybis (phenylethynyl) vinylsilane ((PhC≡C) 2 Si (CH = CH 2 ) (OEt)), Triethoxy (phenylethynyl) silane (PhC≡CSi (OEt) 3 ), Diethoxybis (phenylethynyl) silane ((PhC≡C) 2 Si ((PhC≡C) 2 Si ( OEt) 2 ), Trimethoxy (Phenylethynyl) Silane (PhC≡CSi (OMe) 3 ), Dimethoxybis (Phenylethynyl) Silane ((PhC≡C) 2 Si (OMe) 2 ), 1,1,3,3- Tetramethyl-1-phenylethynyldisiloxane-3-trifurate (PhC≡C (SiMe 2 O) 2 Tf), 1,3-bis (phenylethynyl) -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane ((() PhC≡CSiMe 2 ) 2 O), 1,7-bis (phenylethynyl) -1,1,3,3,5,5,7,7-octamethyltetrasiloxane ((PhC≡CSMe2 OSiMe 2) 2 O ) ), 1-ethoxy-1,1,3,3-tetramethyl-3-phenylethynyldisiloxane (PhC≡C (SiMe 2 O) 2 Et), 2-trimethylsilyl-2-butenenitrile (MeCH = C (CN)) ) (SiMe 3 )), 2,4-bis (trimethylsilyl) -2-butenenitrile (Me 3 SiCH 2 CH = C (CN) (SiMe 3 )), (1-cyano-1-propenyl) ethoxydimethylsilane ( [MeCH = C (CN)] SiMe 2 (OEt)), bis (1-cyano-1-propenyl) dimethylsilane ([MeCH = C (CN)] 2 SiMe 2 ), (1-cyano-1-propenyl) Methylmethoxyphenylsilane ([MeCH = C (CN)] SiMePh (OMe)), (1-cyano-1-propenyl) diethoxyphenylsilane ([MeCH = C (CN)] SiPh (OEt) 2 ), bis ( 1-Cyano-1-propenyl) ethoxyphenylsilane ([MeCH = C (CN)] 2 SiPh (OEt)), (1-cyano-1-propenyl) diethoxyvinylsilane ([MeCH = C (CN)] Si ( CH = CH 2 ) (OEt) 2 ), screw ( 1-cyano-1-propenyl) ethoxyvinylsilane ([MeCH = C (CN)] 2 Si (CH = CH 2 ) (OEt)), (1-cyano-1-propenyl) triethoxysilane ([MeCH = C (] CN)] Si (OEt) 3 ), bis (1-cyano-1-propenyl) diethoxysilane ([MeCH = C (CN)] 2 Si (OEt) 2 ), (1-cyano-1-propenyl) tri Methoxysilane ([MeCH = C (CN)] Si (OMe) 3 ), bis (1-cyano-1-propenyl) dimethoxysilane ([MeCH = C (CN)] 2 Si (OMe) 2 ), 1-( 1-cyano-1-propenyl) -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane-3-triflate ([MeCH = C (CN)] ( SiMe2O) 2 Tf ), 1,3-bis (1) -Cyano-1-propenyl) -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane ({[MeCH = C (CN)] SiMe2 } 2O ), 1- (1-cyano-1-propenyl) -3 -Ethoxy-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane ([MeCH = C (CN)] (SiMe 2 O) 2 Et) and the like can be mentioned.
さらに、前記の反応工程および修飾工程の反応により、次の一般式(VA)、(VB)、(VI)、(VII)、または(VIII)で表される新規なケイ素化合物を提供できる。
R15
eR16
fSi(OR17)4-(e+f+g)(OSO2R18)g (VA)R19
hR20
i(R21O)3-(h+i)Si-OSO2-(o-C6H4)-CO2R21 (VB)
R22
jR23
kSi(OR24)4-(j+k+l)(C≡CR25)l (VI)
R26
mR27
nSi(OR28)4-(m+n+o)[C(CN)=CHR29]o (VII)
X7(SiR30R31O)q-1SiR30R31X8 (VIII)
Further, the reaction of the reaction step and the modification step described above can provide a novel silicon compound represented by the following general formula (VA), (VB), (VI), (VII), or (VIII).
R 15 e R 16 f Si (OR 17 ) 4- (e + f + g) (OSO 2 R 18 ) g (VA) R 19 h R 20 i (R 21 O) 3- (h + i) Si-OSO 2- (o-) C 6 H 4 ) -CO 2 R 21 (VB)
R 22 j R 23 k Si (OR 24 ) 4- (j + k + l) (C≡CR 25 ) l (VI)
R 26 m R 27 n Si (OR 28 ) 4- (m + n + o) [C (CN) = CHR 29 ] o (VII)
X 7 (SiR 30 R 31 O) q-1 SiR 30 R 31 X 8 (VIII)
これら式中、R15、R16、R19、R20、R22、R23、R25、R26、R27、R29、R30、およびR31は、それぞれ独立にメチル基、フェニル基、および
ビニル基より選ばれる基であり;R17、R21、R24、およびR28は、それぞれ独立にメチル基およびエチル基から選ばれる基であり;R18は、トリフルオロメチル基、メチル基、およびp-トリル基から選ばれる基である。
また、X7およびX8は、それぞれ独立にトリフルオロメタンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、p-トルエンスルホニルオキシ基、エトキシ基、メトキシ基、フェニルエチニル基、および1-シアノ-1-プロペニル基から選ばれる基であり、X7およびX8のうちの少なくとも一方は、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、p-トルエンスルホニルオキシ基、フェニルエチニル基、および1-シアノ-1-プロペニル基から選ばれる基である。
さらに、e、f、h、i、j、k、m、およびnは、それぞれ独立に0以上2以下の整数であり;gおよびlは、それぞれ独立に1または2であり;oは、1以上4以下の整数であり;e+f+gおよびj+k+lは、それぞれ独立に2または3であり;h+iは、0以上3以下の整数であり;m+n+oは、1以上4以下の整数であり;qは、2以上6以下の整数である。
In these formulas, R 15 , R 16 , R 19 , R 20 , R 22 , R 23 , R 25 , R 26 , R 27 , R 29 , R 30 , and R 31 are independently methyl and phenyl groups, respectively. , And a group selected from vinyl groups; R 17 , R 21 , R 24 , and R 28 are groups independently selected from methyl and ethyl groups, respectively; R 18 is a trifluoromethyl group, methyl. A group selected from a group and a p-tolyl group.
Further, X 7 and X 8 are independently composed of a trifluoromethanesulfonyloxy group, a methanesulfonyloxy group, a p-toluenesulfonyloxy group, an ethoxy group, a methoxy group, a phenylethynyl group, and a 1-cyano-1-propenyl group, respectively. The group of choice, at least one of X 7 and X 8 , is from a trifluoromethanesulfonyloxy group, a methanesulfonyloxy group, a p-toluenesulfonyloxy group, a phenylethynyl group, and a 1-cyano-1-propenyl group. It is the base of choice.
Further, e, f, h, i, j, k, m, and n are independently integers of 0 or more and 2 or less; g and l are independently 1 or 2, respectively; o is 1. An integer of 4 or more; e + f + g and j + k + l are independently 2 or 3, respectively; h + i is an integer of 0 or more and 3 or less; m + n + o is an integer of 1 or more and 4 or less; q is 2 It is an integer of 6 or more.
一般式(VA)では、(R15、R16、R17、R18、e、f、g)の組み合わせの好ましい例として、(メチル基、-、エチル基、トリフルオロメチル基、2、0、1)、(メチル基、フェニル基、メチル基、トリフルオロメチル基、1、1、1)、(メチル基、-、エチル基、トリフルオロメチル基、1、0、1)、(フェニル基、-、エチル基、トリフルオロメチル基、1、0、1)、(フェニル基、-、エチル基、トリフルオロメチル基、1、0、2)、(ビニル基、-、エチル基、トリフルオロメチル基、1、0、1)、(ビニル基、-、エチル基、トリフルオロメチル基、1、0、2)、(-、-、エチル基、トリフルオロメチル基、0、0、2)、(-、-、メチル基、トリフルオロメチル基、0、0、2)等が挙げられる。
一般式(VB)では、(R19、R20、R21、h、i)の組み合わせの好ましい例として、(メチル基、メチル基、メチル基、2、1)等が挙げられる。
In the general formula (VA), (methyl group,-, ethyl group, trifluoromethyl group, 2,0) are preferable examples of the combination of (R 15 , R 16 , R 17 , R 18 , e, f, g). 1, (Methyl group, phenyl group, methyl group, trifluoromethyl group, 1, 1, 1), (methyl group,-, ethyl group, trifluoromethyl group, 1, 0, 1), (phenyl group) ,-, Ethyl group, trifluoromethyl group, 1,0,1), (phenyl group,-, ethyl group, trifluoromethyl group, 1,0,2), (vinyl group,-, ethyl group, trifluoro Methyl group, 1,0,1), (vinyl group,-, ethyl group, trifluoromethyl group, 1,0,2), (-,-, ethyl group, trifluoromethyl group, 0,0,2) , (-,-, Methyl group, trifluoromethyl group, 0, 0, 2) and the like.
In the general formula (VB), preferred examples of the combination of (R 19 , R 20 , R 21 , h, i) include (methyl group, methyl group, methyl group 2, 1) and the like.
一般式(VI)では、(R22、R23、R24、R25、j、k、l)の組み合わせの好ましい例として、(メチル基、フェニル基、メチル基、フェニル基、1、1、1)、(フェニル基、-、エチル基、フェニル基、1、0、1)、(ビニル基、-、エチル基、フェニル基、1、0、1)、(ビニル基、-、エチル基、フェニル基、1、0、2)等が挙げられる。 In the general formula (VI), as a preferable example of the combination of (R 22 , R 23 , R 24 , R 25 , j, k, l), (methyl group, phenyl group, methyl group, phenyl group, 1, 1, 1, 1), (Phenyl group,-, Ethyl group, Phenyl group, 1,0,1), (Vinyl group,-, Ethyl group, Phenyl group, 1,0,1), (Vinyl group,-, Ethyl group, Phenyl group, 1, 0, 2) and the like can be mentioned.
一般式(VII)では、(R26、R27、R28、R29、m、n、o)の組み合わせの好ましい例として、(メチル基、-、エチル基、メチル基、2、0、1)、(メチル基、-、-、メチル基、2、0、2)、(メチル基、フェニル基、メチル基、メチル基、1、1、1)、(フェニル基、-、エチル基、メチル基、1、0、1)、(フェニル基、-、エチル基、メチル基、1、0、2)、(ビニル基、-、エチル基、メチル基、1、0、1)、(ビニル基、-、エチル基、メチル基、1、0、2)、(フェニル基、-、エチル基、メチル基、1、0、1)、(-、-、エチル基、メチル基、0、0、1)、(-、-、エチル基、メチル基、0、0、2)、(-、-、メチル基、メチル基、0、0、1)、(-、-、メチル基、メチル基、0、0、2)等が挙げられる。 In the general formula (VII), (methyl group,-, ethyl group, methyl group, 2, 0, 1) are preferred examples of the combination of (R 26 , R 27 , R 28 , R 29 , m, n, o). ), (Methyl group,-,-, Methyl group, 2,0,2), (Methyl group, phenyl group, Methyl group, Methyl group, 1,1,1), (Phenyl group,-, Ethyl group, Methyl) Group 1,0,1), (phenyl group,-, ethyl group, methyl group, 1,0,2), (vinyl group,-, ethyl group, methyl group, 1,0,1), (vinyl group) ,-, Ethyl group, methyl group, 1,0,2), (phenyl group,-, ethyl group, methyl group, 1,0,1), (-,-, ethyl group, methyl group, 0,0, 1), (-,-, ethyl group, methyl group, 0, 0, 2), (-,-, methyl group, methyl group, 0, 0, 1), (-,-, methyl group, methyl group, 0, 0, 2) and the like can be mentioned.
一般式(VIII)では、(R30、R31、X7、X8、q)の組み合わせの好ましい例として、(メチル基、メチル基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、2)、(メチル基、メチル基、フェニルエチニル基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、2)、(メチル基、メチル基、フェニルエチニル基、エトキシ基、2)、(メチル基、メチル基、フェニルエチニル基、フェニルエチニル基、4)、(メチル基、メチル基、1-シアノ-1-プロペニル基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、2)、(メチル基、メチル基、1-シアノ-1-プロペニル基、エ
チル基、2)、(メチル基、メチル基、1-シアノ-1-プロペニル基、1-シアノ-1-プロペニル基、2)等が挙げられる。
In the general formula (VIII), (methyl group, methyl group, trifluoromethanesulfonyloxy group, trifluoromethanesulfonyloxy group, 2) are preferred examples of the combination of (R 30 , R 31 , X 7 , X 8 , q). , (Methyl group, methyl group, phenylethynyl group, trifluoromethanesulfonyloxy group, 2), (methyl group, methyl group, phenylethynyl group, ethoxy group, 2), (methyl group, methyl group, phenylethynyl group, phenyl) Ethynyl group, 4), (methyl group, methyl group, 1-cyano-1-propenyl group, trifluoromethanesulfonyloxy group, 2), (methyl group, methyl group, 1-cyano-1-propenyl group, ethyl group, 2), (methyl group, methyl group, 1-cyano-1-propenyl group, 1-cyano-1-propenyl group, 2) and the like can be mentioned.
それらのケイ素化合物は、反応性基である、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、エトキシ基等および機能性基であるアルキニル基、アルケニル基等を有することから、合成中間体、表面処理剤等として有用な機能性ケイ素化合物として利用できる。 Since these silicon compounds have reactive groups such as trifluoromethanesulfonyloxy group, ethoxy group and functional groups such as alkynyl group and alkenyl group, they have useful functions as synthetic intermediates, surface treatment agents and the like. It can be used as a sex silicon compound.
次に、本発明を実施例および比較例によりさらに具体的に説明するが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。
なお、以下の実施例で使用した主な分析装置等は、以下の通りである。
・核磁気共鳴スペクトル分析(以下、NMRと称する場合がある。):ブルカー製 AVANCE III HD 600MHz(クライオプローブ装着)
・ガスクロマトグラフ分析(以下、GCと称する場合がある。):島津製作所製 GC-2014
・ガスクロマトグラフ質量分析(以下、GC-MSと称する場合がある。):島津製作所製 GCMS-QP2010Plus
Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to those Examples.
The main analyzers and the like used in the following examples are as follows.
-Nuclear magnetic resonance spectrum analysis (hereinafter sometimes referred to as NMR): Bruker's AVANCE III HD 600 MHz (with cryoprobe attached)
-Gas chromatograph analysis (hereinafter sometimes referred to as GC): GC-2014 manufactured by Shimadzu Corporation
-Gas chromatograph mass spectrometry (hereinafter, may be referred to as GC-MS): GCMS-QP2010Plus manufactured by Shimadzu Corporation.
(実施例1)
エトキシトリメチルシラン(Me3SiOEt) 1.16mmol、トリフルオロメタンスルホン酸無水物(Tf2O) 1.22mmolを、反応容器に入れ、約25℃(室温)で、0.25時間撹拌した。生成物をNMRで分析し、生成物の収率をNMRで測定した結果、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル(Me3SiOTf)が≧95%の収率で生成したことがわかった(表1-1参照)。
(Example 1)
1.16 mmol of ethoxytrimethylsilane (Me 3 SiOEt) and 1.22 mmol of trifluoromethanesulfonic anhydride (Tf 2 O) were placed in a reaction vessel and stirred at about 25 ° C. (room temperature) for 0.25 hours. As a result of analyzing the product by NMR and measuring the yield of the product by NMR, it was found that trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate (Me 3 SiOTf) was produced in a yield of ≧ 95% (see Table 1-1). ).
(実施例2~46)
反応条件(触媒、原料、温度、時間等)を変えて、実施例1と同様に反応および分析を行い、生成物の収率をGCまたは核磁気共鳴スペクトル分析で測定した結果を表1-1~表1-4(単に「表1」と称することがある。)に示す。
(Examples 2 to 46)
The reaction and analysis were carried out in the same manner as in Example 1 by changing the reaction conditions (catalyst, raw material, temperature, time, etc.), and the yield of the product was measured by GC or nuclear magnetic resonance spectrum analysis. -Shown in Table 1-4 (sometimes referred to simply as "Table 1").
表1中の注釈を以下に示す。
1) Me3SiOEt:エトキシトリメチルシラン
Me3SiOMe:メトキシトリメチルシラン
Me2Si(OEt)2:ジエトキシジメチルシラン
MePhSi(OMe)2:メチルジメトキシフェニルシラン
MeSi(OEt)3:トリエトキシメチルシラン
PhSi(OEt)3:トリエトキシフェニルシラン
(CH2=CH)Si(OEt)3:トリエトキシビニルシラン
Si(OEt)4:テトラエトキシシラン
Si(OMe)4:テトラメトキシシラン
EtO(SiMe2O)2Et:1,3-ジエトキシ-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン
2) Tf2O:トリフルオロメタンスルホン酸無水物
(p-TolSO2)2O:p-トルエンスルホン酸無水物
(MeSO2)2O:メタンスルホン酸無水物
TfOCOCF3:トリフルオロメタンスルホン酸トリフルオロアセチル
(1,2-C6H4)(CO2SO2):2-スルホ安息香酸無水物
3) FeCl3:塩化鉄(III)
Fe(ClO4)3・6H2O:過塩素酸鉄(III)6水和物
In(NTf2)3:ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドインジウム(III)
TfOH:トリフルオロメタンスルホン酸
H2O:水
4) DCB:1,2-ジクロロベンゼン
MeCN:アセトニトリル
PhMe:トルエン
C6D6:重ベンゼン
The notes in Table 1 are shown below.
1) Me 3SiOEt : ethoxytrimethylsilane
Me 3SiOMe : Methoxytrimethylsilane
Me 2 Si (OEt) 2 : Diethoxydimethylsilane
MePhSi (OMe) 2 : Methyldimethoxyphenylsilane
MeSi (OEt) 3 : Triethoxymethylsilane
PhSi (OEt) 3 : Triethoxyphenylsilane
(CH 2 = CH) Si (OEt) 3 : Triethoxyvinylsilane
Si (OEt) 4 : Tetraethoxysilane
Si (OMe) 4 : Tetramethoxysilane
EtO (SiMe 2 O) 2 Et: 1,3-diethoxy-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane
2) Tf 2 O: Trifluoromethanesulfonic anhydride
(p-TolSO 2 ) 2 O: p-toluenesulfonic acid anhydride
(MeSO 2 ) 2 O: Methanesulfonic acid anhydride
TfOCOCF 3 : Trifluoromethanesulfonic acid trifluoroacetyl
(1,2-C 6 H 4 ) (CO 2 SO 2 ): 2-Sulfonzoic anhydride
3) FeCl 3 : Iron (III) chloride
Fe (ClO 4 ) 3.6H 2 O: Iron perchlorate (III) hexahydrate
In (NTf 2 ) 3 : Bis (trifluoromethanesulfonyl) imide indium (III)
TfOH: Trifluoromethanesulfonic acid
H 2 O: Water
4) DCB: 1,2-dichlorobenzene
MeCN: acetonitrile
PhMe: Toluene
C 6 D 6 : Heavy benzene
5) 25℃は、室温での反応を示す。室温より高い温度での反応では、オイルバス(理工科学社製MH-5D)を使用した。
6) Me3SiOTf:トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル
Me3SiOSO2-p-Tol:p-トルエンスルホン酸トリメチルシリル
Me3SiOSO2Me:メタンスルホン酸トリメチルシリル
1-MeOCO-2-(Me3SiOSO2)C6H4:1-メトキシカルボニル-2-(トリメチルシロキシスルホニル)ベンゼン
Me2Si(OEt)(OTf):エトキシジメチルシリルトリフラート
Me2Si(OTf)2:ジメチルシリルビストリフラート
MePhSi(OMe)(OTf):メチルメトキシフェニルシリルトリフラート
MePhSi(OTf)2:メチルフェニルシリルビストリフラート
MeSi(OEt)2(OTf):ジエトキシメチルシリルトリフラート
PhSi(OEt)2(OTf):ジエトキシフェニルシリルトリフラート
PhSi(OEt)(OTf)2:エトキシフェニルシリルビストリフラート
(CH2=CH)Si(OEt)2(OTf):ジエトキシビニルシリルトリフラート
(CH2=CH)Si(OEt)(OTf)2:エトキシビニルシリルビストリフラート
Si(OEt)3(OTf):トリエトキシシリルトリフラート
Si(OEt)2(OTf)2:ジエトキシシリルビストリフラート
Si(OMe)3(OTf):トリメトキシシリルトリフラート
Si(OMe)2(OTf)2:ジメトキシシリルビストリフラート
TfO(SiMe2O)2Tf:1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン-1,3-ビストリフラート
なお、括弧内は、生成したスルホン酸シリルエステルの比を示す。また、収率はそれらの合計収率を示す。
7) NMRによる収率(アルコキシシランに対するスルホン酸シリルエステルの収率)。
5) At 25 ° C, the reaction at room temperature is shown. For the reaction at a temperature higher than room temperature, an oil bath (MH-5D manufactured by Riko Kagaku Co., Ltd.) was used.
6) Me 3SiOTf : Trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate
Me 3SiOSO 2 -p-Tol: trimethylsilyl p-toluenesulfonic acid
Me 3SiOSO 2 Me: Trimethylsilyl Methanesulfonic Acid
1-MeOCO-2- (Me 3SiOSO 2 ) C 6 H 4 : 1-Methoxycarbonyl-2- (trimethylsiloxysulfonyl) benzene
Me 2 Si (OEt) (OTf): ethoxydimethylsilyl triflate
Me 2 Si (OTf) 2 : Dimethylsilyl bistriflate
MePhSi (OMe) (OTf): Methylmethoxyphenylsilyltriflate
MePhSi (OTf) 2 : Methylphenylsilylbistriflate
MeSi (OEt) 2 (OTf): Diethoxymethylsilyltriflate
PhSi (OEt) 2 (OTf): Diethoxyphenylsilyl triflate
PhSi (OEt) (OTf) 2 : ethoxyphenylsilyl bistriflate
(CH 2 = CH) Si (OEt) 2 (OTf): Diethoxyvinylsilyl triflate
(CH 2 = CH) Si (OEt) (OTf) 2 : ethoxyvinylsilyl bistriflate
Si (OEt) 3 (OTf): Triethoxysilyl triflate
Si (OEt) 2 (OTf) 2 : Diethoxysilyl bistriflate
Si (OMe) 3 (OTf): Trimethoxysilyl triflate
Si (OMe) 2 (OTf) 2 : Dimethoxysilyl bistriflate
TfO (SiMe 2 O) 2 Tf: 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane-1,3-bistriflate The numbers in parentheses indicate the ratio of the produced sulfonic acid silyl ester. Yields also indicate their total yield.
7) Yield by NMR (yield of sulfonic acid silyl ester with respect to alkoxysilane).
本発明の製造方法では、触媒を用いることにより、低温でも効率よく反応が進行する。
たとえば、エトキシトリメチルシランとp-トルエンスルホン酸無水物の反応では、触媒を使用しない場合、表1の実施例2に示すように、90℃で0.25時間の条件では、スルホン酸シリルエステルの収率は47%であった。一方、触媒を用いる方法では、実施例4~8に示すように、90℃、0.25時間の条件で、スルホン酸シリルエステルの収率はいずれも90%以上であり、触媒を用いない場合に比べて高収率であることがわかった。
これらの結果は、反応工程では、触媒の添加により、スルホン酸シリルエステルを、より効率的に製造できることを示している。
In the production method of the present invention, the reaction proceeds efficiently even at a low temperature by using a catalyst.
For example, in the reaction of ethoxytrimethylsilane with p-toluenesulfonic acid anhydride, in the absence of a catalyst, as shown in Example 2 of Table 1, at 90 ° C. for 0.25 hours, the sulfonic acid silyl ester The yield was 47%. On the other hand, in the method using a catalyst, as shown in Examples 4 to 8, the yields of the sulfonic acid silyl esters are all 90% or more under the conditions of 90 ° C. and 0.25 hours, and no catalyst is used. It was found that the yield was higher than that of.
These results indicate that the sulfonic acid silyl ester can be produced more efficiently by adding a catalyst in the reaction step.
また、反応工程で得られたスルホン酸シルルエステルは、適当な炭素系修飾剤を用いることにより、以下の実施例に示すように、Si-C結合を有するケイ素化合物に容易に変換することができる。 Further, the sulfonic acid sillu ester obtained in the reaction step can be easily converted into a silicon compound having a Si—C bond, as shown in the following examples, by using an appropriate carbon-based modifier. ..
(実施例47)
表1の実施例15で得られたトリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル 0.6mmolを含む反応溶液に、フェニルアセチレン 0.9mmol、トリエチルアミン 3mmolを添加して、120℃で0.5時間加熱した。生成物を、GC、GC-MS、およびNMRで分析し、生成物の収率をNMRで測定した結果、トリメチル(フェニルエチニル)シラン(PhC≡CSiMe3)が80%の収率で生成したことがわかった(表2-1参照)。
(Example 47)
To the reaction solution containing 0.6 mmol of trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate obtained in Example 15 of Table 1, 0.9 mmol of phenylacetylene and 3 mmol of triethylamine were added, and the mixture was heated at 120 ° C. for 0.5 hour. The product was analyzed by GC, GC-MS, and NMR, and the yield of the product was measured by NMR. As a result, trimethyl (phenylethynyl) silane (PhC≡CSiMe 3 ) was produced in a yield of 80%. Was found (see Table 2-1).
(実施例48~106)
反応条件(原料、温度、時間等)を変えて、実施例47と同様に反応および分析を行い、生成物の収率をNMRで測定した結果を表2-1~表2-7(単に「表2」と称することがある。)に示す。
(Examples 48 to 106)
The reaction and analysis were carried out in the same manner as in Example 47 by changing the reaction conditions (raw materials, temperature, time, etc.), and the results of measuring the yield of the product by NMR are shown in Tables 2-1 to 2-7 (simply "". It may be referred to as "Table 2").
1) 表1の実施例と同様の反応条件で得られたスルホン酸シリルエステルを含む反応液を
使用して、修飾剤との反応を行った。角括弧内の実施例番号は、スルホン酸シリルエステルを調製した反応条件の実施例番号を示す。
2) PhC≡CH:フェニルアセチレン
CH2=CHCH2CN:アリルシアニド
EtOH:エタノール
3) Et3N:トリエチルアミン
iPr2NMe:ジイソプロピルメチルアミン
cyc-Hex2NMe:ジシクロヘキシルメチルアミン
iPr2NEt:ジイソプロピルエチルアミン
Me5NC5H6:1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン
Bu3N:トリブチルアミン
Hex3N:トリヘキシルアミン
Oct3N:トリオクチルアミン
MeN(CH2)4:N-メチルピロリジン
MeN(CH2)5:N-メチルピペリジン
4) PhMe:トルエン
CHCl3:クロロホルム
Dioxane:1,4-ジオキサン
C6D6:重ベンゼン
DCB:1,2-ジクロロベンゼン
5) 25℃は、室温での反応を示す。
1) A reaction with a modifier was carried out using a reaction solution containing a sulfonic acid silyl ester obtained under the same reaction conditions as in the examples in Table 1. The example numbers in square brackets indicate the example numbers of the reaction conditions for which the sulfonic acid silyl ester was prepared.
2) PhC≡CH: Phenylacetylene
CH 2 = CHCH 2 CN: Allyl cyanide
EtOH: Ethanol
3) Et 3 N: Triethylamine
i Pr 2 NMe: Diisopropylmethylamine
cyc-Hex 2 NMe: Dicyclohexylmethylamine
i Pr 2 NEt: diisopropylethylamine
Me 5 NC 5 H 6 : 1,2,2,6,6-pentamethylpiperidine
Bu 3 N: Tributylamine
Hex 3 N: Trihexylamine
Oct 3 N: Trioctylamine
MeN (CH 2 ) 4 : N-methylpyrrolidin
MeN (CH 2 ) 5 : N-methylpiperidine
4) PhMe: Toluene
CHCl 3 : Chloroform
Dioxane: 1,4-dioxane
C 6 D 6 : Heavy benzene
DCB: 1,2-dichlorobenzene
5) At 25 ° C, the reaction at room temperature is shown.
6) PhC≡CSiMe3:トリメチル(フェニルエチニル)シラン
(PhC≡C)2SiMe2:ジメチルビス(フェニルエチニル)シラン
PhC≡CSiMePh(OMe):メチルメトキシフェニル(フェニルエチニル)シラン
(PhC≡C)2SiMePh:メチルフェニルビス(フェニルエチニル)シラン
PhC≡CSiPh(OEt)2:ジエトキシフェニル(フェニルエチニル)シラン
PhC≡CSi(CH=CH2)(OEt)2:ジエトキシ(フェニルエチニル)ビニルシラン
(PhC≡C)2Si(CH=CH2)(OEt):エトキシビス(フェニルエチニル)ビニルシラン
PhC≡CSi(OEt)3:トリエトキシ(フェニルエチニル)シラン
(PhC≡C)2Si(OEt)2:ジエトキシビス(フェニルエチニル)シラン
PhC≡CSi(OMe)3:トリメトキシ(フェニルエチニル)シラン
(PhC≡C)2Si(OMe)2:ジメトキシビス(フェニルエチニル)シラン
PhC≡C(SiMe2O)2Tf:1,1,3,3-テトラメチル-1-フェニルエチニルジシロキサン-3-トリフラート
(PhC≡CSiMe2)2O:1,3-ビス(フェニルエチニル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン
(PhC≡CSiMe2OSiMe2)2O:1,7-ビス(フェニルエチニル)-1,1,3,3,5,5,7,7-オクタメチルテトラシロキサン
PhC≡C(SiMe2O)2Et:1-エトキシ-1,1,3,3-テトラメチル-3-フェニルエチニルジシロキサン
MeCH=C(CN)(SiMe3):2-トリメチルシリル-2-ブテンニトリル
Me3SiCH2CH=C(CN)(SiMe3):2,4-ビス(トリメチルシリル)-2-ブテンニトリル
[MeCH=C(CN)]SiMe2(OEt):(1-シアノ-1-プロペニル)エトキシジメチルシラン
[MeCH=C(CN)]2SiMe2:ビス(1-シアノ-1-プロペニル)ジメチルシラン
[MeCH=C(CN)]SiMePh(OMe):(1-シアノ-1-プロペニル)メチルメトキシフェニルシラン
[MeCH=C(CN)]SiPh(OEt)2:(1-シアノ-1-プロペニル)ジエトキシフェニルシラン
[MeCH=C(CN)]2SiPh(OEt):ビス(1-シアノ-1-プロペニル)エトキシフェニルシラン
[MeCH=C(CN)]Si(CH=CH2)(OEt)2:(1-シアノ-1-プロペニル)ジエトキシビニルシラン
[MeCH=C(CN)]2Si(CH=CH2)(OEt):ビス(1-シアノ-1-プロペニル)エトキシビニルシラン
[MeCH=C(CN)]Si(OEt)3:(1-シアノ-1-プロペニル)トリエトキシシラン
[MeCH=C(CN)]2Si(OEt)2:ビス(1-シアノ-1-プロペニル)ジエトキシシラン
[MeCH=C(CN)]Si(OMe)3:(1-シアノ-1-プロペニル)トリメトキシシラン
[MeCH=C(CN)]2Si(OMe)2:ビス(1-シアノ-1-プロペニル)ジメトキシシラン
[MeCH=C(CN)](SiMe2O)2Tf:1-(1-シアノ-1-プロペニル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン-3-トリフラート
{[MeCH=C(CN)]SiMe2}2O:1,3-ビス(1-シアノ-1-プロペニル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン
[MeCH=C(CN)](SiMe2O)2Et:1-(1-シアノ-1-プロペニル)-3-エトキシ-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン
なお、括弧内は、生成したケイ素化合物の比を示す。また、収率はそれらの合計収率を示す。
6) PhC≡CSiMe 3 : trimethyl (phenylethynyl) silane
(PhC≡C) 2 SiMe 2 : Dimethylbis (phenylethynyl) silane
PhC≡CSiMePh (OMe): Methylmethoxyphenyl (phenylethynyl) silane
(PhC≡C) 2 SiMePh: Methylphenylbis (phenylethynyl) silane
PhC≡CSiPh (OEt) 2 : Diethoxyphenyl (phenylethynyl) silane
PhC≡CSi (CH = CH 2 ) (OEt) 2 : Diethoxy (phenylethynyl) vinylsilane
(PhC≡C) 2 Si (CH = CH 2 ) (OEt): ethoxybis (phenylethynyl) vinylsilane
PhC≡CSi (OEt) 3 : Triethoxy (phenylethynyl) silane
(PhC≡C) 2 Si (OEt) 2 : Diethoxybis (phenylethynyl) silane
PhC≡CSi (OMe) 3 : Trimethoxy (phenylethynyl) silane
(PhC≡C) 2 Si (OMe) 2 : Dimethoxybis (phenylethynyl) silane
PhC≡C (SiMe 2 O) 2 Tf: 1,1,3,3-tetramethyl-1-phenylethynyldisiloxane-3-triflate
(PhC≡CSiMe 2 ) 2 O: 1,3-bis (phenylethynyl) -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane
(PhC≡CSiMe 2 OSiMe 2 ) 2 O: 1,7-bis (phenylethynyl) -1,1,3,3,5,5,7,7-octamethyltetrasiloxane
PhC≡C (SiMe 2 O) 2 Et: 1-ethoxy-1,1,3,3-tetramethyl-3-phenylethynyldisiloxane
MeCH = C (CN) (SiMe 3 ): 2-trimethylsilyl-2-butenenitrile
Me 3 SiCH 2 CH = C (CN) (SiMe 3 ): 2,4-bis (trimethylsilyl) -2-butenenitrile
[MeCH = C (CN)] SiMe 2 (OEt): (1-cyano-1-propenyl) ethoxydimethylsilane
[MeCH = C (CN)] 2 SiMe 2 : Bis (1-cyano-1-propenyl) dimethylsilane
[MeCH = C (CN)] SiMePh (OMe): (1-cyano-1-propenyl) Methylmethoxyphenylsilane
[MeCH = C (CN)] SiPh (OEt) 2 : (1-cyano-1-propenyl) diethoxyphenylsilane
[MeCH = C (CN)] 2 SiPh (OEt): Bis (1-cyano-1-propenyl) ethoxyphenylsilane
[MeCH = C (CN)] Si (CH = CH 2 ) (OEt) 2 : (1-cyano-1-propenyl) diethoxyvinylsilane
[MeCH = C (CN)] 2 Si (CH = CH 2 ) (OEt): Bis (1-cyano-1-propenyl) ethoxyvinylsilane
[MeCH = C (CN)] Si (OEt) 3 : (1-cyano-1-propenyl) triethoxysilane
[MeCH = C (CN)] 2 Si (OEt) 2 : Bis (1-cyano-1-propenyl) diethoxysilane
[MeCH = C (CN)] Si (OMe) 3 : (1-cyano-1-propenyl) Trimethoxysilane
[MeCH = C (CN)] 2 Si (OMe) 2 : Bis (1-cyano-1-propenyl) dimethoxysilane
[MeCH = C (CN)] (SiMe 2 O) 2 Tf: 1- (1-cyano-1-propenyl) -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane-3-triflate
{[MeCH = C (CN)] SiMe 2 } 2 O: 1,3-bis (1-cyano-1-propenyl) -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane
[MeCH = C (CN)] (SiMe 2 O) 2 Et: 1- (1-cyano-1-propenyl) -3-ethoxy-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane The ratio of the silicon compound produced is shown. Yields also indicate their total yield.
7) NMRによる収率(スルホン酸シリルエステルに対する収率)。
8) PhC≡C(SiMe2O)2Tfには、2種類の異性体(A, B)が存在していると考えられる(表3脚注4)参照)。また、長時間の反応では、(PhC≡CSiMe2)2Oと、PhC≡C(SiMe2O)2Tfの2量化によると考えられる(PhC≡CSiMe2OSiMe2)2Oが生成した。括弧内は、それらの2種類の異性体と、(PhC≡CSiMe2)2O、(PhC≡CSiMe2OSiMe2)Oを合わせた合計4種類の化合物の比を示す。
9) 1番目の修飾剤(アルキンまたはアルケン)を添加した後、2番目の修飾剤(アルコール)を添加して、残存するスルホニルオキシ基をアルコキシ基に変換した。
7) Yield by NMR (yield for sulfonic acid silyl ester).
8) It is considered that two types of isomers (A and B) are present in PhC≡C (SiMe 2 O) 2 Tf (see Table 3, footnote 4). In the long-term reaction, (PhC≡CSiMe 2 OSiMe 2 ) 2 O was generated, which is considered to be due to the dimerization of (PhC≡CSiMe 2 ) 2 O and PhC≡C (SiMe 2 O) 2 Tf. The numbers in parentheses show the ratio of these two isomers to a total of four compounds including (PhC≡CSiMe 2 ) 2 O and (PhC≡CSiMe 2 OSiMe 2 ) O.
9) After adding the first modifier (alkyne or alkene), the second modifier (alcohol) was added to convert the remaining sulfonyloxy groups to alkoxy groups.
前記実施例で得られた、スルホン酸シリルエステルおよびそれらのケイ素化合物の29Si核磁気共鳴スペクトル(29Si NMR)およびGC-MSのデータを表3-1~表3-3(単に「表3」と称することがある。)に示す。 The 29 Si nuclear magnetic resonance spectra ( 29 Si NMR) and GC-MS data of the sulfonic acid silyl esters and their silicon compounds obtained in the above examples are shown in Tables 3-1 to 3-3 (simply "Table 3"). It may be called.).
表3中の注釈を以下に示す。
1) 各化合物の名称は、表1脚注6、および、表2脚注6に記載。
2) 29Si NMRの化学シフト値。NMR溶媒として、C6D6を使用。緩和試薬Cr(acac)3(クロム(III)アセチルアセトナート)を添加して測定。
3) GC-MS:ガスクロマトグラフ質量分析、EI法:電子衝撃イオン化法(70eV)。
4) TfO基を有するモノアルキニル化体(PhC≡C(SiMe2O)2Tf)は、Si-O-Si-O-SO2骨格において、末端のSiに対しSO2の酸素原子が5配位的に相互作用して6員環状構造になり、アルキニル基の立体的位置が異なる2種類の異性体(A, B)が生じている可能性がある。エタノールを添加して、TfO基をEtO基に変換したモノアルキニル化体(PhC≡C(SiMe2O)2Et)では、そのような6員環状構造による立体的異性体がなくなるため、1種類の化合物になったと推定される。
The notes in Table 3 are shown below.
1) The names of each compound are shown in Table 1 Footnote 6 and Table 2 Footnote 6.
2) 29 Si NMR chemical shift value. C 6 D 6 is used as the NMR solvent. Measured by adding the relaxation reagent Cr (acac) 3 (chromium (III) acetylacetonate).
3) GC-MS: Gas chromatograph mass spectrometry, EI method: Electron impact ionization method (70eV).
4) The monoalkynylated product (PhC≡C (SiMe 2 O) 2 Tf) having a TfO group has five SO 2 oxygen atoms with respect to the terminal Si in the Si-O-Si-O-SO 2 skeleton. It is possible that two types of isomers (A, B) with different steric positions of the alkynyl group are generated due to the positional interaction to form a 6-membered cyclic structure. In the monoalkynylated compound (PhC≡C (SiMe 2 O) 2 Et) in which the TfO group is converted to the EtO group by adding ethanol, one type is eliminated because the steric isomer due to such a 6-membered cyclic structure disappears. It is presumed that it became a compound of.
本発明の製造方法により、機能性化学品として有用なスルホン酸シリルエステル、および、それらから得られるSi-C結合を有するケイ素化合物を、より効率的かつ安全に提供できるため、本発明の利用価値は高く、その工業的意義は多大である。 The production method of the present invention makes it possible to more efficiently and safely provide a sulfonic acid silyl ester useful as a functional chemical and a silicon compound having a Si—C bond obtained from the sulfonic acid silyl ester, and thus the utility value of the present invention. Is high, and its industrial significance is great.
Claims (10)
R1 aR2 bR3 cSi(OR4)4-(a+b+c) (IA)
(式中、a、b、およびcは、それぞれ独立に0以上3以下の整数であり;a+b+cは、0以上3以下の整数であり;R1、R2、およびR3は、それぞれ独立に炭素数1~24の炭化水素基または水素原子であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよく;R4は、炭素数1~6のアルキル基である。)
R5O(SiR6R7O)pR5 (IB)
(式中、pは、2以上10000以下の整数であり;R5は、炭素数1~6のアルキル基であり;R6およびR7は、それぞれ独立に炭素数1~24の炭化水素基または水素原子であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。) The method for producing a sulfonic acid silyl ester according to claim 1, wherein the alkoxysilane having a Si—OC bond is a compound represented by the following general formula (IA) or (IB).
R 1 a R 2 b R 3 c Si (OR 4 ) 4- (a + b + c) (IA)
(In the equation, a, b, and c are each independently an integer of 0 or more and 3 or less; a + b + c is an integer of 0 or more and 3 or less; R 1 , R 2 , and R 3 are independent of each other. A hydrocarbon group or hydrogen atom having 1 to 24 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the hydrocarbon group may be substituted with a group that does not participate in the reaction; It is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.)
R 5 O (SiR 6 R 7 O) p R 5 (IB)
(In the formula, p is an integer of 2 or more and 10000 or less; R 5 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; R 6 and R 7 are independently hydrocarbon groups having 1 to 24 carbon atoms, respectively. Alternatively, it is a hydrogen atom, and a part or all of the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the hydrocarbon group may be substituted with a group that does not participate in the reaction.)
(R8SO2)2O (IIA)
(式中、R8は、炭素数1~24の炭化水素基であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。) The method for producing a sulfonic acid silyl ester according to claim 1 or 2, wherein the sulfonic acid anhydride is a compound represented by the following general formula (IIA).
(R 8 SO 2 ) 2 O (IIA)
(In the formula, R 8 is a hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the hydrocarbon group may be substituted with a group that does not participate in the reaction. .)
(R9SO2)O(COR10) (IIB)
(式中、R9およびR10は、それぞれ独立に炭素数1~24の炭化水素基であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。)
(R 9 SO 2 ) O (COR 10 ) (IIB)
(In the formula, R 9 and R 10 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom of the hydrocarbon group do not participate in the reaction. It may be replaced.)
前記スルホン酸シリルエステルに、下記一般式(IVA)で表されるアルキン、および下記一般式(IVB1)または(IVB2)で表されるアルケンから選ばれる修飾剤を反応させる修飾工程
を含む、Si-C結合を有するケイ素化合物の製造方法。
R12C≡CH (IVA)
Z1R13CHCH=CHR14 (IVB1)
Z1R13C=CHCH2R14 (IVB2)
(これら式中、R12~R14は、それぞれ独立に炭素数1~20の炭化水素基または水素原子であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよく;Z1は、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アミド基、アリールスルホニル基、およびアルキルスルホニル基から選ばれる基である。) A sulfonic acid silyl ester production step for producing a sulfonic acid silyl ester by the production method according to any one of claims 1 to 6, and an alkyne represented by the following general formula (IVA) in the sulfonic acid silyl ester. A method for producing a silicon compound having a Si—C bond, which comprises a modification step of reacting a modifier selected from an alkene represented by the following general formula (IVB1) or (IVB2).
R 12 C≡CH (IVA)
Z 1 R 13 CHCH = CHR 14 (IVB1)
Z 1 R 13 C = CHCH 2 R 14 (IVB2)
(In these formulas, R 12 to R 14 are each independently a hydrocarbon group or a hydrogen atom having 1 to 20 carbon atoms, and a part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom of the hydrocarbon group undergoes a reaction. It may be substituted with an uninvolved group; Z 1 is a group selected from a cyano group, a nitro group, an acyl group, an amide group, an arylsulfonyl group, and an alkylsulfonyl group.)
R15 eR16 fSi(OR17)4-(e+f+g)(OSO2R18)g (VA)R19 hR20 i(R21O)3-(h+i)Si-OSO2-(o-C6H4)-CO2R21 (VB)
R22 jR23 kSi(OR24)4-(j+k+l)(C≡CR25)l (VI)
R26 mR27 nSi(OR28)4-(m+n+o)[C(CN)=CHR29]o (VII)
X7(SiR30R31O)q-1SiR30R31X8 (VIII)
(これら式中、R15、R16、R19、R20、R22、R23、R25、R26、R27、R29、R30、およびR31は、それぞれ独立にメチル基、フェニル基、およびビニル基より選ばれる基であり;R17、R21、R24、およびR28は、それぞれ独立にメチル基およびエチル基から選ばれる基であり;R18は、トリフルオロメチル基、メチル基、およびp-トリル基から選ばれる基であり;X7およびX8は、それぞれ独立にトリフルオロメタンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、p-トルエンスルホニルオキシ基、エトキシ基、メトキシ基、フェニルエチニル基、および1-シアノ-1-プロペニル基から選ばれる基であり、X7およびX8のうちの少なくとも一方は、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、p-トルエンスルホニルオキシ基、フェニルエチニル基、および1-シアノ-1-プロペニル基から選ばれる基であり;e、f、h、i、j、k、m、およびnは、それぞれ独立に0以上2以下の整数であり;gおよびlは、それぞれ独立に1または2であり;oは、1以上4以下の整数であり;e+f+gおよびj+k+lは、それぞれ独立に2または3であり;h+iは、0以上3以下の整数であり;m+n+oは、1以上4以下の整数であり;qは、2以上6以下の整数である。) A silicon compound having a Si—C bond represented by the following general formula (VA), (VB), (VI), (VII), or (VIII).
R 15 e R 16 f Si (OR 17 ) 4- (e + f + g) (OSO 2 R 18 ) g (VA) R 19 h R 20 i (R 21 O) 3- (h + i) Si-OSO 2- (o-) C 6 H 4 ) -CO 2 R 21 (VB)
R 22 j R 23 k Si (OR 24 ) 4- (j + k + l) (C≡CR 25 ) l (VI)
R 26 m R 27 n Si (OR 28 ) 4- (m + n + o) [C (CN) = CHR 29 ] o (VII)
X 7 (SiR 30 R 31 O) q-1 SiR 30 R 31 X 8 (VIII)
(In these formulas, R 15 , R 16 , R 19 , R 20 , R 22 , R 23 , R 25 , R 26 , R 27 , R 29 , R 30 , and R 31 , respectively, are independently methyl group and phenyl. A group selected from a group and a vinyl group; R 17 , R 21 , R 24 , and R 28 are groups independently selected from a methyl group and an ethyl group, respectively; R 18 is a trifluoromethyl group, A group selected from a methyl group and a p-tolyl group; X 7 and X 8 are independently trifluoromethanesulfonyloxy groups, methanesulfonyloxy groups, p-toluenesulfonyloxy groups, ethoxy groups, methoxy groups, phenyls, respectively. A group selected from an ethynyl group and a 1-cyano- 1 -propenyl group, at least one of X7 and X8 is a trifluoromethanesulfonyloxy group, a methanesulfonyloxy group, a p-toluenesulfonyloxy group, phenyl. A group selected from an ethynyl group and a 1-cyano-1-propenyl group; e, f, h, i, j, k, m, and n are independently integers of 0 or more and 2 or less; g. And l are independently 1 or 2; o is an integer greater than or equal to 1 and 4 or less; e + f + g and j + k + l are independently 2 or 3; h + i is an integer greater than or equal to 0 and 3 or less. M + n + o is an integer of 1 or more and 4 or less; q is an integer of 2 or more and 6 or less.)
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