JP2023547589A - シリルエステル化合物の調製方法及び使用 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、米国特許法第119条(e)に基づき、2020年9月26日出願の米国仮特許出願63/082485号の利益を主張するものである。米国仮特許出願第63/082485号は、参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書に記載の方法の工程1)で使用される出発物質(A)は、シリルヒドリドである。シリルヒドリドは、1分子当たり1個のケイ素結合水素原子を有する。シリルヒドリドは、シランモノマー及び/又はシロキサンオリゴマーであってもよい。例えば、シロキサンオリゴマーは、単位式(A1):(R1 3SiO1/2)a(R1 2HSiO1/2)b(R1 2SiO2/2)c(R1HSiO2/2)d(式中、各R1は、独立して、1~8個の炭素原子のアルキル基及び1~8個の炭素原子のハロゲン化アルキル基からなる群から選択され、下付き文字aは0~2であり、下付き文字bは0~2であり、量(a+b)=2であり、下付き文字cは0又は1であり、下付き文字dは0又は1であり、量(b+d)=1及び4≧(a+b+c+d)≧2である)のオルガノハイドロジェンシロキサンオリゴマーを含み得る。あるいは、3≧(a+b+c+d)≧2である。
(A2)
、
(A3)
(式中、R1は上記のとおりであり、R2はH及びR1からなる群から選択され、ただし、1分子当たり1個のR2はHであり、1分子当たり1個のR2はR1である)並びに(A2)及び(A3)両方の組み合わせからなる群から選択され得る。
(式中、R1は上記のとおりである)のオルガノハイドロジェンシロキサンオリゴマーであってもよい。
本明細書に記載の方法で有用な物質(B)は、アリル(アルキル)アクリレートである。出発物質(B)は式(B1):
(式中、R4は、水素及び1~8個の炭素原子のアルキル基(例えば、R1について上述したアルキル基)からなる群から選択される)を有する。あるいは、R4のアルキル基は、メチル基であってもよい。出発物質(B)の例としては、アリルアクリレート及びアリルメタクリレートが挙げられる。あるいは、出発物質(B)はアリルメタクリレートでもよい。
本明細書に記載の方法の出発物質(C)は、ロジウム触媒である。ロジウム触媒は、本明細書に記載される方法の工程1)において使用される出発物質(A)であるシリルヒドリドの量に基づいて、少なくとも0.0000001モル%の量で使用され得る。あるいは、ロジウム触媒の量は、同じ基準で、少なくとも0.0001モル%のロジウム触媒、あるいは少なくとも0.001モル%、あるいは少なくとも0.001モル%、あるいは少なくとも0.01モル%、あるいは少なくとも0.1モル%のロジウム触媒であってもよい。同時に、ロジウム触媒は、同じ基準で、最大100モル%のロジウム触媒、あるいは最大10モル%、あるいは最大5モル%、あるいは最大2モル%、あるいは最大1モル%、あるいは最大0.1モル%、あるいは最大0.01モル%の量で使用され得る。
本明細書に記載の方法の工程1)の生成物は、(D)シリルエステル化合物であり、これは、1分子当たり少なくとも1個の、式:
(式中、R4は上記のとおりである)のケイ素結合基を有する。例えば、出発物質(A)がオルガノハイドロジェンシロキサンオリゴマー(A1)である場合、シリルエステル化合物は、単位式(D1):(R1 3SiO1/2)a(R1 2R11SiO1/2)b(R1 2SiO2/2)c(R1R11SiO2/2)d(式中、R1並びに下付き文字a、b、c及びdは上記のとおりであり、R11は式:
の基であり、式中、R4は上記のとおりである)を含んでもよい。出発物質(A)が上記の式(A4)のオルガノハイドロジェンシロキサンオリゴマーである場合、(D)シリルエステル化合物は式(D2):
(式中、R1及びR4は上記のとおりである)を有する。
工程1)で調製されたシリルエステル化合物は、以下のように使用することができる。工程1)を含む上記の方法は、2)上記の(D)シリルエステル化合物と、1分子当たり少なくとも1個のケイ素結合水素原子を有する(E)有機ケイ素化合物とを含む出発物質を合わせることを更に含んでもよい。工程2)は、任意選択的に、(F)ヒドロシリル化反応触媒を添加することを更に含んでもよい。(F)ヒドロシリル化反応触媒は、工程1)で使用される(C)ロジウム触媒の追加量であってもよい。あるいは、工程2)で添加される(F)ヒドロシリル化反応触媒は、工程1)で使用される(C)ロジウム触媒と異なっていてもよい。工程2)において、出発物質(E)のケイ素結合水素原子と出発物質(D)の不飽和部分(基R11についての式において上に示される)とのヒドロシリル化反応は、(G)シリルエステル保護生成物を形成する。
本明細書に記載の方法の工程2)で使用される出発物質(E)は、1分子当たり少なくとも1個のケイ素結合水素原子を有する有機ケイ素化合物である。有機ケイ素化合物(E)は、直鎖状、分枝状、環状、樹脂性又はこれらの組み合わせであってもよい。出発物質(e)は、限定するものではないが、HR15 2SiO1/2、R15 3SiO1/2、HR15SiO2/2、R15 2SiO2/2、R15SiO3/2、HSiO3/2及びSiO4/2単位を含むシロキサン単位を含むポリオルガノハイドロジェンポリシロキサンであってもよい。前述の式において、各R15は脂肪族不飽和を含まない一価炭化水素基、及び脂肪族不飽和を含まない一価ハロゲン化炭化水素基からなる群から独立して選択される。脂肪族不飽和を含まない一価炭化水素基は、アルキル基及びアリール基によって例示される。アルキル基は、メチル、エチル、プロピル(例えば、イソプロピル及び/又はn-プロピル)、ブチル(例えば、イソブチル、n-ブチル、tert-ブチル及び/又はsec-ブチル)、ペンチル(例えば、イソペンチル、ネオペンチル及び/又はtert-ペンチル)、シクロペンチル、シクロヘキシル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル及びデシル、並びに6個以上の炭素原子の分枝状飽和一価炭化水素基によって例示されるが、これらに限定されない。アリール基は、シクロペンタジエニル、フェニル、トリル、キシリル、ベンジル、フェニルエチル、フェニルプロピル、フェニルブチル、アントラセニル及びナフチルによって例示されるが、これらに限定されない。R15に好適な一価のハロゲン化炭化水素基は、炭素原子に結合した1個以上の水素原子が式としてはハロゲン原子で置換されている、一価炭化水素基である。ハロゲン化炭化水素基としては、ハロアルキル基及びハロアリール基が挙げられる。ハロアルキル基としては、フッ素化アルキル基(例えば、トリフルオロメチル(CF3)、フルオロメチル、トリフルオロエチル、2-フルオロプロピル、3,3,3-トリフルオロプロピル、4,4,4-トリフルオロブチル、4,4,4,3,3-ペンタフルオロブチル、5,5,5,4,4,3,3-ヘプタフルオロペンチル、6,6,6,5,5,4,4,3,3-ノナフルオロヘキシル、8,8,8,7,7-ペンタフルオロオクチル、2,2-ジフルオロシクロプロピル、2,3-ジフルオロシクロブチル、3,4-ジフルオロシクロヘキシル及び3,4-ジフルオロ-5-メチルシクロヘプチル)、並びに塩素化アルキル基(例えば、クロロメチル、3-クロロプロピル、2,2-ジクロロシクロプロピル、2,3-ジクロロシクロペンチル)が挙げられる。あるいはR15のアルキル及びアリール基は、R1について上記したとおりであってもよい。
(式中、R12及び下付き文字iは上記のとおりである)のポリジオルガノハイドロジェンシロキサンが挙げられる。あるいは、下付き文字iは、0~150、あるいは50~150、あるいは75~125、あるいは100であってもよい。
a)α,ω-ジメチルハイドロジェンシロキシ-終端ポリジメチルシロキサン、
b)α,ω-ジメチルハイドロジェンシロキシ-終端ポリ(ジメチルシロキサン/メチルハイドロジェンシロキサン)、
c)α,ω-ジメチルハイドロジェンシロキシ-終端ポリメチルハイドロジェンシロキサン、
d)α,ω-トリメチルシロキシ-終端ポリ(ジメチルシロキサン/メチルハイドロジェンシロキサン)、
e)α,ω-トリメチルシロキシ-終端ポリメチルハイドロジェンシロキサン、
f)α-ジメチルハイドロジェンシロキシ,ω-トリメチルシロキシ-終端ポリジメチルシロキサン、
g)α-ジメチルハイドロジェンシロキシ,ω-トリメチルシロキシ-終端ポリ(ジメチルシロキサン/メチルハイドロジェンシロキサン)、
h)α-ジメチルハイドロジェンシロキシ,ω-トリメチルシロキシ-終端ポリメチルハイドロジェンシロキサン、
i)H(CH3)2SiO1/2単位及びSiO4/2単位から本質的になる樹脂、並びに
j)これらの2つ以上の組み合わせによって例示される。
出発物質(F)は任意選択的であり、ヒドロシリル化反応触媒である。本明細書に記載の方法の工程2)での使用に好適なヒドロシリル化反応触媒は、当該技術分野において既知であり、市販されている。出発物質(F)は、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、パラジウム(Pd)及びイリジウム(Ir)からなる群から選択される金属であってもよい。あるいは、(F)ヒドロシリル化反応触媒は、Pt金属を含んでもよい。あるいは、(F)ヒドロシリル化反応触媒は、上記の金属の化合物、例えば、塩化白金酸(スペイア(Speier)触媒)、塩化白金酸六水和物、二塩化白金、クロリドトリス(トリフェニルホスファン)ロジウム(I)(ウィルキンソン(Wilkinson)触媒)及びこれらの組み合わせを含んでもよい。あるいは、(F)ヒドロシリル化反応触媒は、化合物(上記)と、[1,3-ビス(2,6-ジイソプロピルフェニル)イミダゾール-2-イリデン][1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン]白金(0)などのアルケニル官能性オルガノポリシロキサンとの錯体を含んでもよい。あるいは、(F)ヒドロシリル化反応触媒は、マトリックス又はコアシェル型構造中にマイクロカプセル化された化合物及び/又は錯体を含んでもよい。白金とアルケニル官能性オルガノポリシロキサンとの錯体としては、1,3-ジエテニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン白金錯体(Karstedt触媒)が挙げられる。これらの錯体は、樹脂マトリックス中にマイクロカプセル化されていてもよい。あるいは、ヒドロシリル化反応触媒は、1,3-ジエテニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン白金錯体を含んでもよい。例示的なヒドロシリル化反応触媒は、米国特許第3,159,601号、同第3,220,972号、同第3,296,291号、同第3,419,593号、同第3,516,946号、同第3,814,730号、同第3,989,668号、同第4,784,879号、同5,036,117号、及び同5,175,325号、並びに欧州特許第0347895(B)号に記載されている。マイクロカプセル化されたヒドロシリル化反応触媒及びその調製方法は、米国特許第4,766,176号及び同5,017,654号に例示されているとおり、当該技術分野において既知である。白金ヒドロシリル化反応触媒は市販されており、例えば、SYS-OFF(商標)4000触媒及びSYL-OFF(商標)2700が、Dow Silicones Corporation(Midland,Michigan,USA)から入手可能である。
本明細書に記載される方法において、工程2)は、二価炭化水素部分を介して有機ケイ素部分に結合しているシリルエステル部分を含む、(G)シリルエステル保護生成物を生成する。例えば、(G)シリルエステル保護生成物は、1分子当たり少なくとも1個の、式(G1):
(式中、R4は上記のとおりである)の部分を有する。例えば、出発物質(D)が上記の式(D2)を有し、出発物質(E)が上記の式(E2)を有する場合、工程2)で形成されるシリルエステル保護生成物は、式(G2):
(式中、R1、R4、R12及び下付き文字iは、上記のとおりである)を有する。
工程1)及び工程2)を含む上記の方法は、3)工程2)で形成された(G)シリルエステル保護生成物及び(H)水又はメタノール若しくはエタノールなどのアルコールを含む出発物質を合わせ、それによってカルボキシ官能性有機ケイ素化合物を形成することを更に含んでもよい。工程3)において、工程2)において形成された(G)シリルエステル保護生成物は、脱保護(脱シリル化)され、それによってカルボキシ官能性有機ケイ素化合物並びにヒドロキシル官能性シランモノマー及び/又はシロキサンオリゴマーを含む副生成物を放出する。工程3)は、混合などの任意の好便な手段によって行うことができる。上記の工程1)及び/又は工程2)で使用される同じ反応器が使用されてもよい。例えば、工程2)の後、水及び/又はアルコールを反応器に添加してもよい。温度は重要ではなく、-20℃~150℃であってもよい。工程3)は、工程1)について上記した不活性条件下で実施されてもよい。工程3)の際に酸を任意選択的に添加してもよい。例えば、パラ-トルエンスルホン酸を添加し、工程3)の脱保護を容易にすることができる。テトラヒドロフランなどの溶媒もまた、工程3)の際に任意選択的に添加することができる。工程3)に好適な条件は、Kiyomoriらの米国特許第7,307,178号、10段落、18~41行に記載されているとおりであってもよい。
上記の方法は、1分子当たり少なくとも1個の式
(式中、R4は上記のとおりである)ケイ素結合基を有する、カルボキシ官能性有機ケイ素化合物を生成する。あるいは、カルボキシ官能性有機ケイ素化合物は、ポリジオルガノシロキサンなどのポリオルガノシロキサンであってもよい。例えば、式(G2)のシリルエステル保護生成物が本方法の工程3)において使用される場合、得られるカルボキシ官能性有機ケイ素化合物は、式:
(式中、R1、R4、R12及び下付き文字iは上記のとおりである)を有してもよい。
本発明は、上記の(D)シリルエステル化合物の新規な調製方法を提供する。本方法は、シリルエステル化合物を使用してカルボキシ官能性有機ケイ素化合物を調製することを更に含んでもよい。本方法は、工程1)、2)及び3)を全て同じ反応器内で行うことができるという点で、カルボキシ官能性有機ケイ素化合物を調製するための以前の方法を超える利益を提供する。更に、工程1)と工程2)との間の中間精製工程(例えば、ロジウム触媒及び/又は未反応アリル(アルキル)メタクリレートを除去するための)又は工程2)と工程3)との間の中間精製工程は、必須ではない。更に、本方法において有効な低い触媒投入量により、触媒回収工程は、必須ではない。
「発明の概要」及び「要約書」は、参照により本明細書に組み込まれる。全ての量、比、及び百分率は、明細書の文脈により別途指示のない限り、重量によるものである。明細書の文脈により別途指定がない限り、冠詞「a」、「an」、及び「the」は、それぞれ1つ以上を指す。「~を含む(comprising)」、「~から本質的になる(consisting essentially of)」、及び「~からなる(consisting of)」の移行句はManual of Patent Examining Procedure Ninth Edition,Revision 08.2017,Last Revised January 2018のセクション§2111.03 I.、II.、及びIIIに記載されているように使用される。本明細書で使用される略語は、表4における定義を有する。
1H NMR
単一パルス励起を適用して、1H NMR応答を観察した。測定は、振動数400MHz又は600MHzの1H NMRで行った。プレパルス緩和時間(d1)は10秒を超え、ポストパルス観察(aq又はat)は2秒を超えた。データは、Agilent MR400又はBruker Avance III HDコンソールで取得した。13C NMR
第1の実施形態では、シリルエステル化合物を生成するための方法は、
1)出発物質であって、
(A)シリルヒドリド官能性シランモノマー及び/又はシリルヒドリド官能性シロキサンオリゴマー、
(B)式
(式中、R4は、水素及び1~8個の炭素原子のアルキル基からなる群から選択される)のアリル(アルキル)アクリレート、及び
(C)出発物質(A)のシリルヒドリドの量に基づいて0.0000001モル%~10モル%のロジウム金属を提供するのに十分な量のロジウム触媒を含む、出発物質を合わせ、それによって(D)シリルエステル化合物を生成することを含む。
(式中、R1は上記のとおりである)のオルガノハイドロジェンシロキサンオリゴマーである。
(式中、R4は上記のとおりである)のケイ素結合基を有する、シリルエステル化合物を生成する。
の基であり、式中、R4は上記のとおりである)を含む。
(式中、R1及びR4は上記のとおりである)を有する。
の基であり、式中、R4は上記のとおりである)を含む。
1)出発物質であって、
(A)シリルヒドリド官能性シランモノマー及び/又はシリルヒドリド官能性シロキサンオリゴマー、
(B)式
(式中、R4は、水素及び1~6個の炭素原子のアルキル基からなる群から選択される)のアリル(アルキル)アクリレート、及び、
(C)出発物質(A)のシリルヒドリドの重量に基づいて0.0000001モル%~10モル%の量のロジウム触媒を含む、出発物質を合わせ、それによって(D)シリルエステル化合物を生成することと、
2)
工程1)で形成された(D)シリルエステル化合物、
1分子当たり少なくとも1個のケイ素結合水素原子を有する(E)有機ケイ素化合物、及び、
任意選択的に、0~1,000ppmの金属を提供する量の(F)ヒドロシリル化反応触媒を含む出発物質を合わせ、それによって(G)シリルエステル保護生成物を生成することと、を含む。
(式中、R4は、水素及び1~6個の炭素原子のアルキル基からなる群から選択される)のケイ素結合基を有する。
の基であり、式中、R4は上記のとおりである)を含む。
(式中、R1及びR4は上記のとおりである)を有する。
の基であり、式中、R4は上記のとおりである)を含む。
1)出発物質であって、
(A)シリルヒドリド官能性シランモノマー及び/又はシリルヒドリド官能性シロキサンオリゴマー、
(B)式
(式中、R4は、水素及び1~8個の炭素原子のアルキル基からなる群から選択される)のアリル(アルキル)アクリレート、及び
(C)出発物質(A)のシリルヒドリドの量に基づいて0.000001~10モル%の量のロジウム触媒を含む、出発物質を合わせ、それによって(D)シリルエステル化合物を生成することと、
2)
工程1)で形成された(D)シリルエステル化合物、
1分子当たり少なくとも1個のケイ素結合水素原子を有する(E)有機ケイ素化合物、及び、
任意選択的に、0~1,000ppmの金属を提供する量の(F)ヒドロシリル化反応触媒を含む出発物質を合わせ、それによって(G)シリルエステル保護生成物を生成することと、
3)工程2)で形成された(G)シリルエステル保護生成物と、(H)水及び/又はアルコールとを含む出発物質を合わせ、それによってカルボキシ官能性有機ケイ素化合物を生成することと、を含む。
(式中、R4は上記のとおりである)のケイ素結合基を有する。
の基であり、式中、R4は上記のとおりである)を含む。
(式中、R1及びR4は上記のとおりである)を有する。
の基であり、式中、R4は上記のとおりである)を含む。
Claims (10)
- 方法であって、出発物質であって、
1)(A)シリルヒドリド官能性シランモノマー及び/又はシリルヒドリド官能性シロキサンオリゴマー、
(B)式
(式中、R4は、水素及び1~8個の炭素原子のアルキル基からなる群から選択される)のアリル(アルキル)アクリレート、及び、
(C)出発物質(A)の量に基づいて0.0000001モル%~10モル%の量のロジウム触媒を含む、出発物質を合わせ、それによって(D)シリルエステル化合物を生成することを含む、方法。 - 前記出発物質(A)は、単位式(A1):(R1 3SiO1/2)a(R1 2HSiO1/2)b(R1 2SiO2/2)c(R1HSiO2/2)d(式中、各R1は、独立して、1~6個の炭素原子のアルキル基及び1~6個の炭素原子のハロゲン化アルキル基からなる群から選択され、下付き文字aは0~2であり、下付き文字bは0~2であり、量(a+b)=2であり、下付き文字c≧0であり、下付き文字d≧0であり、量(b+d)=1及び4≧(a+b+c+d)≧2である)のオルガノハイドロジェンシロキサンオリゴマーを含む、請求項1に記載の方法。
- 出発物質(A)は、式:HSiR1 3(式中、各R1は、独立して、1~8個の炭素原子のアルキル基及び1~6個の炭素原子のハロゲン化アルキル基からなる群から選択される)のシランを含む、請求項1に記載の方法。
- 出発物質(B)はアリル(メタ)アクリレートを含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
- 出発物質(C)は、式{[(R8 2P)R7(R8 2P)]Rh(μ-R9}2(式中、各R7は独立して選択される二価炭化水素基であり、各R8は独立して選択される一価炭化水素基であり、ただし、R8の2つは結合し、Pを含む複素環基を形成してもよく、各μ-R9は独立して選択される負に荷電した架橋配位子である)のロジウムジホスフィン触媒を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 出発物質(C)は、(C3)[Rh(5)h(μ-R9)]2、(C4)[R5 hRh]R10(式中、下付き文字hは1~4であり、各R5は、独立して、1,5-シクロオクタジエン配位子、2,5-ノルボルナジエン配位子、エチレン配位子、シクロオクテン配位子及びアセチルアセトネート配位子からなる群から選択され、R10はアニオンであり、μ-R9は負に荷電した架橋配位子である)及び(C5)(C3)と(C4)との両方の組み合わせからなる群から選択される式を有するロジウム触媒を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 工程1)の合わせることは、50℃~60℃の温度で加熱することと、前記出発物質を混合することと、を含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 2)工程1)で形成された(D)前記シリルエステル化合物、
1分子当たり少なくとも1個のケイ素結合水素原子を有する(E)有機ケイ素化合物、及び、
任意選択的に、0~1,000ppmの金属を提供する量の(F)ヒドロシリル化反応触媒を含む出発物質を合わせ、それによって(G)シリルエステル保護生成物を生成することを更に含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。 - 3)工程2)で形成された(G)前記シリルエステル保護生成物と、(H)水及び/又はアルコールとを含む出発物質を合わせ、それによってカルボキシ官能性有機ケイ素化合物を生成することを更に含む、請求項8に記載の方法。
- 4)工程3)で形成された前記カルボキシ官能性有機ケイ素化合物を回収することを更に含む、請求項9に記載の方法。
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