JP2023542476A - シロキサンの調製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
2R3Si-OH => R3Si-O-SiR3+H2O
少なくとも1種の、カチオン性ケイ素および/またはゲルマニウム化合物の存在下、
-40℃~250℃、好ましくは0℃~200℃、特に好ましくは10℃~100℃の温度で反応させる方法によって達成される。
基R1、R2およびR3の2つは、一緒になって、単環式または多環式の、非置換または置換のC2~C20炭化水素基を形成していてもよく、それぞれの場合における置換とは、炭化水素基または炭化水素オキシ基が独立して以下の置き換え:
ハロゲン、-CH(=O)、-C≡N、-ORz、-SRz、-NRz 2および-PRz 2による水素原子の置き換え、
-O-、-S-または-NRz-によるCH2基の置き換え、
-C(=O)-による、Siに直接結合していないCH2基の置き換え、
-CH(=O)によるCH3基の置き換え、ならびに
Si原子によるC原子の置き換え、
のうち少なくとも1つを有することを意味し、
Rzは、それぞれの場合において、C1~C6アルキル基およびC6~C14アリール基からなる群から独立して選択され、
Rxは、C1~C20炭化水素基であり;
添字a、b、b'、c、c'、c''、d、d'、d''、d'''は、それぞれのシロキサン単位の数をそれぞれ示し、独立して0~100,000の整数を表し、ただし、すべての添字の合計は少なくとも2の値を有し、添字b'、c'、c''、d'、d''またはd'''の少なくとも1つは0ではない。
Rd-(X)n-CO-(X)n-Rd (III)
・ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒドおよびベンズアルデヒドなどのアルデヒド
・アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、アセトフェノンおよびピナコロンなどのケトン
・酢酸メチル、酢酸エチルおよびプロピオン酸メチルなどのカルボン酸エステル
・カプロラクトン、ブチロラクトンおよびバレロラクトンなどのラクトン
・ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートなどのカーボネート
・ジメチルカーバメートおよびジエチルカーバメートなどのウレタン
・尿素、N,N’-ジメチル尿素、N,N’-ジエチル尿素およびテトラメチル尿素などの尿素類
Mは、ゲルマニウム(II)またはケイ素(II)であり、
Cpは、一般式(IVa)のπ結合シクロペンタジエニル基である。
Zは、独立して、ケイ素(IV)またはゲルマニウム(IV)であり;
Yは、2価のC2~C50炭化水素基であり、
Rwは、独立して、水素またはC1~C50炭化水素基である。
ハライド;
塩素酸塩 ClO4 -;
テトラクロロメタレート [MCl4]-(式中、M=Al、Ga);
テトラフルオロボレート [BF4]-;
トリクロロメタレート [MCl3]-(式中、M=Sn、Ge);
ヘキサフルオロメタレート [MF6]-(式中、M=As、Sb、Ir、Pt);
パーフルオロアンチモネート [Sb2F11]-、[Sb3F16]-および[Sb4F21]-;
トリフレート(=トリフルオロメタンスルフォネート) [OSO2CF3]-;
テトラキス(トリフルオロメチル)ボレート [B(CF3)4]-;
テトラキス(ペンタフルオロフェニル)メタレート [M(C6F5)4]-(式中、M=Al、Ga);
テトラキス(ペンタクロロフェニル)ボレート [B(C6Cl5)4]-;
テトラキス[(2,4,6-トリフルオロメチル(フェニル)]ボレート {B[C6H2(CF3)3]}-;
ヒドロキシビス[トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート] {HO[B(C6F5)3]2}-;
closo-カーボレート [CHB11H5Cl6]-、[CHB11H5Br6]-、[CHB11(CH3)5Br6]-、[CHB11F11]-、[C(Et)B11F11]-、[CB11(CF3)12]-およびB12Cl11N(CH3)3]-;
テトラ(パーフルオロアルコキシ)アルミネート [Al(ORPF)4]-(式中、RPF=独立してパーフルオロ化C1~C14炭化水素基);
トリス(パーフルオロアルコキシ)フルオロアルミネート [FAl(ORPF)3]-(式中、RPF=独立してパーフルオロ化C1~C14炭化水素基);
ヘキサキス(オキシペンタフルオロテルリウム)アンチモネート [Sb(OTeF5)6]-;
式[B(Ra)4]-および[Al(Ra)4]-のボレートおよびアルミネート(式中、基Raは、それぞれの場合において、少なくとも1つの水素原子が、フッ素、パーフルオロ化C1~C6アルキル基および式-SiRb 3のトリオルガノシリル基(式中、Rbは、独立してC1~C20アルキル基である。)からなる群から選択される基で独立して置換されている芳香族C6~C14炭化水素基から独立して選択される。)
例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、sec-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基およびtert-ペンチル基;n-ヘキシル基などのヘキシル基、n-ヘプチル基などのヘプチル基;n-オクチル基およびイソオクチル基(例えば2,4,4-トリメチルペンチル基)などのオクチル基;n-ノニル基などのノニル基;n-デシル基などのデシル基;n-ドデシル基などのドデシル基;n-ヘキサデシル基などのヘキサデシル基;n-オクタデシル基などのオクタデシル基;などのアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基およびシクロヘプチル基、ならびにメチルシクロヘキシル基などのシクロアルキル基;フェニル基、ナフチル基、アントラセン基およびフェナントレン基などのアリール基;o-、m-およびp-トリル基、キシリル基、メシチレニル基、ならびにo-、m-およびp-エチルフェニル基などのアルカリール基;ベンジル基、α-およびβ-フェニルエチル基などのアルカリール基;ならびに、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、ジメチルエチルシリル基、ジメチル-tert-ブチルシリル基およびジエチルメチルシリル基などのアルキルシリル基。
201mgのトリメチルエトキシシラン(式(I)、R1=R2=R3=Me、Rx=Et)を405mgのジクロロメタンに溶解させ、8.9mgの式(V)の触媒(式中、Z=Si、Y=1,8-ナフタレンジイル、Rw=PhおよびMe、ここでPh:Me=1:1、X=B(C6F5)4)と混合して、70℃に18時間加熱した。これにより、使用したトリメチルエトキシシランを基準として、それぞれ90mol%のヘキサメチルジシロキサンおよびジエチルエーテルが生成した。
200mgのジメチルジエトキシシラン(式(I)、R1=R2=Me、R3=OEt、Rx=Et)を412mgのジクロロメタンに溶解させ、7.1mgの式(V)の触媒(式中、Z=Si、Y=1,8-ナフタレンジイル、Rw=PhおよびMe、ここでPh:Me=1:1、X=B(C6F5)4)と混合して、70℃に18時間加熱した。これにより、オリゴマーEtO-(SiMe2-O)n-SiMe2-OEt(式中、n=1~10)、およびジエチルエーテルが生成した。変換率は85%であった。
205mgのメチルトリエトキシシラン(式(I)、R1=Me、R2=R3=OEt、Rx=Et)を417mgのジクロロメタンに溶解させ、5.2mgの式(V)の触媒(式中、Z=Si、Y=1,8-ナフタレンジイル、Rw=PhおよびMe、ここでPh:Me=1:1、X=B(C6F5)4)と混合して、70℃に24時間加熱した。これにより、オリゴマーシロキサンおよびジエチルエーテルが生成した。変換率は85%であった。
8.0mgの式(V)の触媒(式中、Z=Si、Y=1,8-ナフタレンジイル、Rw=Me、X=B(C6F5)4)を用いて、例1による実験を繰り返した。70℃での反応時間は2日間であった。これにより、それぞれ95%のヘキサメチルジシロキサンおよびジエチルエーテルが生成した。
6.2mgの式(V)の触媒(式中、Z=Si、Y=1,8-ナフタレンジイル、Rw=Me、X=B(C6F5)4)を用いて例2による実験を繰り返した。70℃での反応時間は2日間であった。これにより、オリゴマーEtO-(SiMe2-O)n-SiMe2-OEt(式中、n=1~10)、およびジエチルエーテルが生成した。変換率は70%であった。
5.2mgの式(V)の触媒(式中、Z=Si、Y=1,8-ナフタレンジイル、Rw=Me、X=B(C6F5)4)を用いて例3による実験を繰り返した。70℃での反応時間は2日間であった。これにより、オリゴマーシロキサンおよびジエチルエーテルが生成した。変換率は45%であった。
154mgのメチルトリメトキシシラン(式(I)、R1=Me、R2=R3=OMe、Rx=Me)を100mgのジクロロメタン中の1.0mgのCp*Ge+B(C6F5)4 -(式(IV))と混合して、24時間静置した。この時間の後、1%の1,1,3,3-テトラメトキシジメチルジシロキサンが生成した。次いで、4mgのメチルエチルケトン(式(III))を加え、その溶液を再び24時間静置した。この時間の後、14%の1,1,3,3-テトラメトキシジメチルジシロキサン、および2%のペンタメトキシ-1,3,5-トリメチルトリシロキサンが生成した。
134mgのジメトキシジメチルシラン(式(I)、R1=R2=Me、R3=OMe、Rx=Me)を100mgのジクロロメタン中の1.0mgのCp*Ge+B(C6F5)4 -式(IV))と混合して、24時間静置した。この時間の後、2.5%の1,3-ジメトキシテトラメチルジシロキサンが生成した。次いで、5mgのメチルエチルケトン(式(III))を加え、その溶液を再び24時間静置した。この時間の後、16%の1,5-ジメトキシテトラメチルジシロキサン、および5%の1,7-ジメトキシヘキサメチルトリシロキサンが生成した。
136mgのトリメチルエトキシシラン(式(I)、R1=R2=R3=Me、Rx=Et)を100mgのジクロロメタン中の1.1mgのCp*Ge+B(C6F5)4 -(式(IV))と混合して、24時間静置した。この時間の後、2.5%の1,3-ジメトキシテトラメチルジシロキサンが生成した。次いで、5.5mgのメチルエチルケトンを加え、その溶液を再び24時間静置した。この時間の後、11%のヘキサメチルジシロキサンが生成した。
341mgのMSE 100を、NMRチューブ中において70μlのジクロロメタン中の0.18mgのCp*Ge+B(C6F5)4 -(MSE 100を基準として0.053重量%)の溶液と振とうしながら混合する。試料を2℃に冷却し、同じく2℃に冷却した21mgのアセトアルデヒド(式(III))を加える。NMRチューブを密閉し、23℃で3時間静置する。希釈はCD2Cl2を用いて行い、試料をNMR分光法で分析する。δ=3.2ppmのシグナルは、ジメチルエーテルの生成を示す。MSE 100は、MeSi(OMe)3から加水分解縮合により生成したシロキサンであり、31重量%のメトキシ基を含む。
231mgのアセトアルデヒド(式(III))および2506mgのMSE 100をSpeedMixerで混合する。200μlのジクロロメタンに溶解させた1.3mgのCp*Ge+B(C6F5)4 -(MSE 100を基準として0.052重量%)をこの混合物に加え、後者をSpeedMixerで約2分間混合して、混合物を完全に硬化させた。
例10による実験を、アセトアルデヒドを加えずに繰り返す。試料は、混合後も液体であり、23℃で24時間後に硬化した。
2520mgのMSE 100および127mgのアセトン(式(III)、MSE 100を基準として5重量%)をSpeedMixerで混合する。180μlのジクロロメタンに溶解させた1.2mgのCp(SiMe3)3Ge+B(SiCl3)4 -(式(IV)、MSE 100を基準として0.048重量%)をこの混合物に加え、後者を再びSpeedMixerで約2分間混合する。23℃で5時間後、混合物は硬化し、無色である。
2565mgのMSE 100および130mgのアセトン(式(III)、MSE 100を基準として5重量%)をSpeedMixerで混合する。次いで、0.27mgのCp(SiMe3)3Ge+B(SiCl3)4 -(式(IV)、MSE 100を基準として0.011重量%)を、添加溶媒を用いずにこの混合物に加え、後者を再びSpeedMixerで約2分間混合する。23℃で5時間後、混合物は硬化し、無色である。
2531mgのMSE 100および125mgのメチルエチルケトン(式(III)、MSE 100を基準として5重量%)をSpeedMixerで混合する。次いで、190μlのジクロロメタンに溶解させた1.1mgのCp(SiMe3)3Ge+B(SiCl3)4 -(式(IV)、MSE 100を基準として0.043重量%)をこの混合物に加え、後者を再びSpeedMixerで約2分間混合する。23℃で5時間後、混合物は硬化し、無色である。
2560mgのMSE 100および126mgのメチルエチルケトン(式(III)、MSE 100を基準として5重量%)をSpeedMixerで混合する。次いで、0.29mgのCp(SiMe3)3Ge+B(SiCl3)4 -(式(IV)、MSE 100を基準として0.011重量%)を、添加溶媒を用いずにこの混合物に加え、後者を再びSpeedMixerで約2分間混合する。23℃で5時間後、混合物は硬化し、無色である。
2602mgのMSE 100および129mgのメチルエチルケトン(式(III)、MSE 100を基準として5重量%)をSpeedMixerで混合する。次いで、1.4mgのCp(SiMe3)3Ge+B(C6F5)4 -(式(IV)、MSE 100を基準として0.054重量%)を、添加溶媒を用いずにこの混合物に加え、後者を再びSpeedMixerで約2分間混合する。23℃で約4時間後、混合物は硬化し、無色である。
2529mgのMSE 100および134mgのアセトアルデヒドジエチルアセタール(MSE 100を基準として5重量%)をSpeedMixerで混合する。次いで、1.1mgのCp(SiMe3)3Ge+B(SiCl 3 )4 -(式(IV)、MSE 100を基準として0.043重量%)を、添加溶媒を用いずにこの混合物に加え、後者を再びSpeedMixerで約2分間混合する。23℃で約4時間後、混合物は硬化し、無色である。
2536mgのMSE 100および129mgのパラアルデヒド(MSE 100を基準として5重量%)をSpeedMixerで混合する。次いで、1.2mgのCp(SiMe3)3Ge+B(C6F5)4 -(式(IV)、MSE 100を基準として0.047重量%)を、添加溶媒を用いずにこの混合物に加え、後者をSpeedMixerで約2分間混合した。23℃で約4時間後、混合物は硬化した。
例19の実験を繰り返す。混合後、試料は50℃に加熱され、この温度で約1時間後に硬化した。
2563mgのMSE 100および130mgのDMC(式(III)、MSE 100を基準として5重量%)をSpeedMixerで混合する。次いで、0.5mgのCp*Ge+B(C6F5)4 -(式(IV)、MSE 100を基準として0.02重量%)を、添加溶媒を用いずにこの混合物に加え、後者をSpeedMixerで約2分間混合する。混合物は、23℃で約7時間後、硬化した。
2533mgのSilres IC 368および242mgのアセトアルデヒド(式(III)、Silres IC 368を基準として10重量%)をSpeedMixerで混合する。次いで、200μlのジクロロメタン中の1.2mgのCp(SiMe3)3Ge+B(C6F5)4 -(式(IV)、Silres IC 368を基準として0.05重量%)をこの混合物に加え、後者をSpeedMixerで約2分間混合する。混合物は、23℃で約24時間後、硬化した。Silres IC 368は、14重量%のメトキシ基を含む、PhSi(OMe)3とMeSi(OMe)3との62:38の比の加水分解共縮合物である。
2528mgのSilres IC 368および131mgのパラアルデヒド(Silres IC 368を基準として5重量%)をSpeedMixerで混合する。次いで、200μlのジクロロメタン中の1.2mgのCp(SiMe3)3Ge+B(C6F5)4 -(式(IV)、Silres IC 368を基準として0.047重量%)をこの混合物に加え、後者をSpeedMixerで約2分間混合する。混合物は、23℃で約24時間後に硬化した。
例24:Cp*Ge + B(C 6 F 5 ) 4 - およびメチルエチルケトンによるTRASILの架橋
Silres IC 368の代わりにTRASILを使用して、例23を繰り返す。混合物は、23℃で約24時間後、硬化した。TRASILは、EtO:Me=0.7:1のモル比を有する、MeSi(OEt)3の加水分解縮合物である。
2528mgのSilres IC 368および131mgのパラアルデヒド(Silres IC 368を基準として5重量%)をSpeedMixerで混合する。次いで、200μlのジクロロメタン中の1.2mgのCp(SiMe3)3Ge+B(C6F5)4 -(式(IV)、Silres IC 368を基準として0.047重量%)をこの混合物に加え、後者をSpeedMixerで約2分間混合する。混合物は、23℃で約24時間後に硬化した。
Claims (15)
- 一般式(I)の化合物から選択される、および/または一般式(II)の化合物から選択される、少なくとも1種のアルコキシ-有機ケイ素化合物を、
少なくとも1種の、カチオン性ケイ素および/またはゲルマニウム化合物の存在下、
-40℃~250℃の温度で反応させる、
シロキサンの調製方法。
R1R2R3Si-ORx (I)
[式(I)中、R1、R2およびR3は、水素、ハロゲン、非置換または置換のC1~C20炭化水素基、および非置換または置換のC1~C20炭化水素オキシ基からなる群から独立して選択され、
前記基R1、R2およびR3の2つは、一緒になって、単環式または多環式の、非置換または置換のC2~C20炭化水素基を形成していてもよく、それぞれの場合における置換とは、前記炭化水素基または前記炭化水素オキシ基が独立して以下の置き換え:
ハロゲン、-CH(=O)、-C≡N、-ORz、-SRz、-NRz 2および-PRz 2による水素原子の置き換え、
-O-、-S-または-NRz-によるCH2基の置き換え、
-C(=O)-による、Siに直接結合していないCH2基の置き換え、
-CH(=O)によるCH3基の置き換え、ならびに
Si原子によるC原子の置き換え、
のうち少なくとも1つを有することを意味し、
Rzは、それぞれの場合において、C1~C6アルキル基およびC6~C14アリール基からなる群から独立して選択され、
Rxは、C1~C20炭化水素基であり;
添字a、b、b'、c、c'、c''、d、d'、d''、d'''は、それぞれのシロキサン単位の数を示し、独立して0~100,000の整数を表し、ただし、すべての添字の合計は少なくとも2の値を有し、前記添字b'、c'、c''、d'、d''またはd'''の少なくとも1つは0ではない。] - 0℃~200℃、好ましくは10℃~100℃の温度で前記反応を行うことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- R1、R2およびR3が、水素、非置換または置換のC1~C12炭化水素基、および非置換または置換のC1~C12炭化水素オキシ基からなる群から独立して選択されることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- R1、R2およびR3が、メチル、エチル、ビニル、フェニル、メトキシおよびエトキシからなる群から独立して選択されることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
- Rxが、非置換または置換のC1~C12炭化水素基、ビニルおよびフェニルからなる群から独立して選択されることを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記添字a、b、b'、c、c'、c''、d、d'、d''、d'''が、0~1000の範囲の整数から独立して選択されることを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも1種のカルボニル化合物の存在下で前記反応を行うことを特徴とする、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カルボニル化合物が、一般式(III)の化合物から選択されることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
Rd-(X)n-CO-(X)n-Rd (III)
[式(III)中、Rdは、独立して、水素、または非置換もしくは置換のC1~C40炭化水素基であり、2つの基Rdは、互いに結合して環を形成していてもよく;
Xは、独立して、酸素、-N(H)-または-N(Rd)-であり、独立してn=0または1である。] - n=0であり、Rdが独立して水素またはC1~C12炭化水素基であることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
- 前記カルボニル化合物が、一般式(I)または(II)の前記化合物を基準として、0.01%~500%、好ましくは0.1%~100%、特に好ましくは1%~50%の重量割合で用いられることを特徴とする、請求項7~9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カチオン性ケイ素および/またはゲルマニウム化合物が、カチオン性ケイ素(II)、ケイ素(IV)、ゲルマニウム(II)およびゲルマニウム(IV)化合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カチオン性ケイ素および/またはゲルマニウム化合物が、一般式(IV)の化合物から選択され;および/または、
前記カチオン性ケイ素および/またはゲルマニウム化合物が、一般式(V)の化合物から選択される
ことを特徴とする、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。
([M(II)Cp]+)a Xa- (IV)
[式(IV)中、Xa-は、a価のアニオンであり、a=1、2または3であり;
Mは、Ge(II)またはSi(II)であり、
Cpは、一般式(IVa)のπ結合シクロペンタジエニル基であり、
Zは、独立して、ケイ素(IV)またはゲルマニウム(IV)であり;
Yは、2価のC2~C50炭化水素基であり、
Rwは、独立して、水素またはC1~C50炭化水素基である。] - 式(IV)および/または(V)において、a=1であることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
- X-が、[B(SiCl3)4]-、式[B(Ra)4]-の化合物および式[Al(ORc)4]-の化合物(式中、Rcは、独立して、フッ素化された脂肪族C3~C12炭化水素基である。)からなる群から独立して選択されることを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- 前記カチオン性ケイ素および/またはゲルマニウム化合物が、式(IV)のケイ素(II)およびゲルマニウム(II)化合物からなる群から選択され、式中、Rvは、メチル基、水素およびトリメチルシリル基からなる群から独立して選択され、Xa-(a=1)は、[B(SiCl3)4]-、[B(C6F5)4]-、{B[C6F4(4-TBS)]4}-(式中、TBS=SiMe2tert-ブチル)、および[B(2-NaphF)4]-(式中、2-NaphF=パーフルオロ化2-ナフチル基)からなる群から選択されることを特徴とし;および/または
前記カチオン性ケイ素および/またはゲルマニウム化合物が、一般式(V)のケイ素(IV)およびゲルマニウム(IV)化合物からなる群から選択され、式中、Rwは、C1~C6アルキル基およびフェニル基からなる群から独立して選択され;Yは、1,8-ナフタレンジイル基であり、X-は、[B(C6F5)4]-および[B(SiCl3)4]-からなる群から選択される
ことを特徴とする、請求項11~14のいずれか一項に記載の方法。
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