JP2024518988A - 環状シロキサザンの作製プロセス及びアミノ官能性ポリオルガノシロキサンの製造のためのその使用 - Google Patents

環状シロキサザンの作製プロセス及びアミノ官能性ポリオルガノシロキサンの製造のためのその使用 Download PDF

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Abstract

環状ポリシロキサザンを調製するためのプロセスが開示される。環状ポリシロキサザンは、任意選択的に、α-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサンに変換され得る。環状ポリシロキサザン又はα-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサンは、アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを作製するプロセスにおいて、シラノール官能性ポリオルガノシロキサンのためのキャッピング剤として使用され得る。

Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、米国特許法第119条(e)に基づき、2021年5月18日に出願された米国特許仮出願第63/189,726号の利益を主張する。米国特許仮出願第63/189,726号は、参照により本明細書に組み込まれる。
(発明の分野)
アリル官能性アミンとSiH末端シロキサンオリゴマーとのヒドロシリル化反応によって、環状ポリシロキサザンを調製するための改善されたプロセスが開示される。環状ポリシロキサザンは、シラノール官能性ポリオルガノシロキサン中のシラノール基をキャッピングするのに有用である。環状ポリシロキサザン及び/又はそれから調製されたα-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサンは、アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを調製するために使用することができる。
Webbらの米国特許第5,026,890号は、白金含有ヒドロシリル化触媒の存在下での、アリルアミンなどのオレフィンアミンと1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンなどのポリジオルガノシロキサンとの反応を開示している。反応の条件に依存して、生成物は、ビス(アミノアルキル)ポリジオルガノシロキサン及びアルケニルアミノジシロキサンであり得、これらは自発的に環状ジシロキサザンに変換される。次に、環状ジシロキサザンは、加水分解によってビス(アミノアルキル)オクタオルガノテトラシロキサンに変換され得る。例えば、1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンは、加熱還流しながら大過剰のアリルアミンに1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンを添加することによって作製することができる。
テトラメチルジシロキサン(tetramethyldisiloxane、TMDSO)をアリルアミン(allyl amine、AA)に対して1:1の比で添加すると、暴走反応が起こった。米国特許第5,026,890号は、TMDSO:AA比が1:2未満の成功した反応を示していない。このプロセスは、体積効率が低く、製造が遅く、環状シロキサザンの収率が低く、安全性に重大な懸念があるという欠点を抱えている。このプロセスでは、毒性物質である過剰のアリルアミンを取り扱う必要があった。更に、このプロセスは、管理不可能な量の初期の水素発生に悩まされ、制御されない発熱反応の可能性があり、このことが、米国特許第5,026,890号のプロセスを工業規模で実施することを非現実的にしている。
アミン末端ポリジオルガノシロキサンなどのアミノ官能性ポリオルガノシロキサンは、ヘアケアなどのパーソナルケア用途において有用である。アミン末端ポリジオルガノシロキサンは、例えば、ヘアコンディショニング用途において有用であり得る。縮合によって作製されたアミン末端ポリジオルガノシロキサンは、エージング後の粘度変化及び/又はアンモニア臭の発生によって示されるような不安定性という欠点を抱えている場合があり、これはパーソナルケア用途には望ましくない。伝統的に、一級アミン末端ポリオルガノシロキサンは、高価な出発物質及び触媒を必要とし、完了するために複数のプロセス工程を必要とするので、平衡化によって作製するには費用がかかる。
アミン末端ポリオルガノシロキサンを作製する別の方法は、アリルアミン又はアリルアミンに加水分解する誘導体を使用する。これらは、SiH末端ポリマーを用いてヒドロシリル化化学作用を行い、アミン末端ポリオルガノシロキサンを形成するために使用され、しかしながら、この方法は、アミン末端ポリオルガノシロキサン生成物が少なくとも微量のSiH又はアリルアミンのいずれかを含有する場合があり、生成物を任意のパーソナルケア用途に使用することができるようになる前にそのいずれかを除去しなければならないという欠点を抱えている。
アミン末端ポリオルガノシロキサンを作製する別の方法は、クロロプロピル末端シロキサンのアンモノリシスによるものである。この高価な多段階方法は、除去するのに大規模な洗浄を必要とし得る残留塩(すなわち、塩化アンモニウム)をアミン末端ポリオルガノシロキサン生成物中に残すという欠点を抱えている場合があり、これは費用効果が低く、持続可能性が低い。また、任意の残留塩化アンモニウムは、悪臭を生成する場合があり、これは、パーソナルケア用途には望ましくない。
ヒドロシリル化反応触媒の存在下で、アリル官能性アミンとSiH末端シロキサンオリゴマーとをヒドロシリル化反応させることを含む環状ポリシロキサザンを調製するためのプロセス。環状ポリシロキサザンは、シラノール官能性シラン及び/又はポリオルガノシロキサンのためのキャッピング剤として使用して、アミノ官能性シラン及び/又はポリオルガノシロキサンを作製することができる。
パートI.環状ポリシロキサザンの合成
環状ポリシロキサザンを調製するためのプロセスであって、
1)
a)アリル官能性アミン、
b)ヒドロシリル化反応を触媒することができる白金触媒、
任意選択的に、c)式

(式中、

は、二重結合及び三重結合からなる群から選択される結合を表し、下付き文字aは、1又は2であり、下付き文字bは、0又は1であり、ただし、

が二重結合である場合、a=2及びb=1であり、

が三重結合である場合、a=1及びb=0であり、各Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群から独立して選択され、Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群から選択され、Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群から選択され、Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群から選択され、Rは、独立して選択される1~15個の炭素原子の一価炭化水素基であり、Rは、独立して選択される1~15個の炭素原子の一価炭化水素基である)のヒドロシリル化反応促進剤(ヒドロカルビルオキシ官能性ジヒドロカルビルシラン)、を含む、出発物質を組み合わせて、
それによって、反応混合物を形成することと、その後、
2)反応混合物に、
d)式

(式中、各Rは、独立して選択される1~18個の炭素原子の一価炭化水素基であり、下付き文字xは、1又は2である)のSiH末端シロキサンオリゴマーを添加して、それによって、環状ポリシロキサザン及び水素(H)を含む副生成物を含む反応生成物を調製することと、
任意選択的に、3)不活性ガスでパージし、それによって、工程2)の間に水素の少なくとも一部を除去することと、
任意選択的に、4)反応混合物を110℃~150℃の温度で1~6時間加熱することと、
任意選択的に、5)反応生成物の反応蒸留を実行し、それによって、環状シロキサザンを精製することと、を含む、プロセス。
出発物質a)アリル官能性アミン
環状ポリシロキサザンを作製するためのプロセスにおける出発物質a)は、アリル官能性アミンである。アリル官能性アミンは、式:

を有し得、式中、各Rは、水素及び1~15個の炭素原子、代替的に1~12個の炭素原子、代替的に1~6個の炭素原子のアルキル基からなる群から独立して選択される。好適なアルキル基は、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)、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、及びデシル、並びにシクロペンチル及びシクロヘキシルなどのシクロアルキル基を含む6個以上の炭素原子の分岐飽和一価ヒドロカルビル基によって例示される。代替的に、Rの各アリール基は、メチルであり得る。代替的に、各Rは、水素原子であり得る。代替的に、1分子当たり少なくとも1つのRは、メチルなどのアルキル基であり得る。理論に束縛されるものではないが、各Rが水素原子である場合、環状ポリシロキサザンは、シラノール官能性シラン及びポリオルガノシロキサンのためのキャッピング剤として使用して、一級アミン官能性シラン及びポリオルガノシロキサンを作製し得ると考えられる。
アリル官能性アミンは、当該技術分野において既知であり、市販されている。例えば、式CH=CH-CHNHのアリルアミン、N-アリル-メチルアミン、N-アリルシクロペンチルアミン、2-メチル-アリルアミン、及びアリルシクロヘキシルアミンは、Millipore Sigma(St.Louis,Missouri,USA)から市販されている。代替的に、アリル官能性アミンは、アリルアミンであり得る。
出発物質b)白金触媒
環状ポリシロキサザンを作製するためのプロセスにおける出発物質b)は、白金触媒である。白金触媒は、当該技術分野において既知であり、市販されている。白金触媒は、白金金属であり得る。代替的に、白金触媒は、白金金属を含有し得る。好適な白金触媒としては、b-i)塩化白金酸(Speier触媒)、塩化白金酸六水和物、及び二塩化白金を含み得る白金金属の化合物が挙げられる。代替的に、出発物質b)は、b-ii)b-i)の化合物と低分子量オルガノポリシロキサンとの錯体、又はb-iii)マトリックス若しくはコアシェル型構造中にマイクロカプセル化された白金化合物を含み得る。白金と低分子量オルガノポリシロキサンとの錯体としては、白金との1,3--1,1,3,3-テトラメチル-ジビニル-ジシロキサン錯体(Karstedt触媒)、及びテトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン中のPt(0)錯体(Ashby触媒)が挙げられる。代替的に、ヒドロシリル化反応触媒は、b-iv)樹脂マトリックス中にマイクロカプセル化された上記のような錯体であり得る。白金触媒は、ヒドロシリル化反応を触媒するのに、及び/又は出発物質d)からのケイ素水素結合Si-Hと出発物質a)からの窒素-水素結合N-Hとの脱水素カップリングを行って、ケイ素窒素結合Si-N及び二水素Hを発生させるのに好適であり得る。白金触媒が上で説明されているが、他の白金族金属ヒドロシリル化反応触媒も有用であり得る。これは、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、及びイリジウムから選択される金属を使用することを伴い得る。代替的に、ヒドロシリル化反応触媒は、このような金属の化合物、例えば、クロリドトリス(トリフェニルホスファン)ロジウム(I)(Wilkinson触媒)、[1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]ジクロロジロジウム若しくは[1,2-ビス(ジエチルホスピノ(diethylphospino))エタン]ジクロロジロジウムなどのロジウムジホスフィンキレートであり得る。
代替的に、出発物質b)であるヒドロシリル化反応触媒は、i)白金金属、ii)白金の化合物、iii)化合物とオルガノポリシロキサンとの錯体、iv)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、v)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の錯体、及びvi)それらの2つ以上の組み合わせからなる群から選択され得る。
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、同第5,036,117号、及び同第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号及び同第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。ヒドロシリル化反応触媒は市販されており、例えば、SYL-OFF(商標)4000 Catalyst及びSYL-OFF(商標)2700が、Dow Silicones Corporationから入手可能である。
本明細書において有用な触媒の量は、プロセスにおいて使用される他の出発物質の種類及び量を含む様々な要因に依存するが、触媒の量は、環状ポリシロキサザンを調製するためのプロセスにおいて使用される全ての出発物質の合計重量に基づいて、10ppm~500ppm、代替的に20ppm~100ppm、代替的に同じ基準で35ppm~60ppmのPtを提供するのに十分であり得る。
出発物質c)ヒドロシリル化反応促進剤
環状ポリシロキサザンを作製するためのプロセスにおける出発物質c)は、任意選択的なヒドロシリル化反応促進剤である。出発物質c)は、ヒドロカルビルオキシ官能性ジヒドロカルビルシランであり得る。ヒドロカルビルオキシ官能性ジヒドロカルビルシランは、式:

を有し得、式中、

は、二重結合及び三重結合からなる群から選択される結合を表し、下付き文字aは、1又は2であり、下付き文字bは、0又は1であり、ただし、

が二重結合である場合、a=2及びb=1であり、

が三重結合である場合、a=1及びb=0であり、各Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群から独立して選択され、Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群から選択され、Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群より選択され、Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群より選択され、Rは、独立して選択される1~15個の炭素原子の一価炭化水素基であり、Rは、独立して選択される1~15個の炭素原子の一価炭化水素基である。代替的に、R及びRのうちの少なくとも1つは、アリール基であり得る。代替的に、R及びRの両方がアリール基である。
上記式中、R、R、R、R、R、及びRのアルキル基は、Rについて上記のとおりであり得る。好適なアリール基は、シクロペンタジエニル、フェニル、トリル、キシリル、アントラセニル、ベンジル、1-フェニルエチル、2-フェニルエチル、2,4,6-トリメチルフェニル、2,4,6-トリイソプロピルフェニル、及びナフチルによって例示される。単環式アリール基は、炭素原子5~9個、代替的に炭素原子6~7個、代替的に炭素原子5~6個を有し得る。多環式アリール基は、炭素原子10~17個、代替的に炭素原子10~14個、代替的に炭素原子12~14個を有し得る。代替的に、アリール基は、フェニルであり得る。代替的に、R、R、及びRは、それぞれ水素であり得る。代替的に、Rは、水素及びメチルからなる群から選択され得る。
代替的に、

で示される結合は、二重結合であり得、R、R、R、Rは、それぞれ水素であり得る。代替的に、Rは、アルキル及びアリールからなる群から選択され得、Rは、アリールであり得る。代替的に、Rは、アリールであり得、Rは、アリールであり得る。代替的に、Rは、メチル、2,4,6-トリメチルフェニル、及び2,4,6-トリイソプロピルフェニルからなる群から選択され得る。代替的に、Rは、2,4,6-トリメチルフェニル及び2,4,6-トリイソプロピルフェニルからなる群から選択され得る。
代替的に、

で示される結合は、三重結合であり得、R、R、及びRは、それぞれ水素であり得る。代替的に、Rは、水素及びアルキル、例えばメチルからなる群から選択され得る。代替的に、Rは、アルキル及びアリールからなる群から選択され得、Rは、アリールであり得る。代替的に、Rは、アリールであり得、Rは、アリールであり得る。代替的に、Rは、メチル、2,4,6-トリメチルフェニル、及び2,4,6-トリイソプロピルフェニルからなる群から選択され得る。代替的に、Rは、2,4,6-トリメチルフェニル及び2,4,6-トリイソプロピルフェニルからなる群から選択され得る。
代替的に、出発物質c)である促進剤は、

(1,1,-ジメチル-2-プロペニル)オキシジフェニルシラン、

(1-メチル-2-プロペニル)オキシジフェニルシラン、

トランス-(3-フェニル-2-プロペニル)オキシ-ジメチルシラン、

(1-メチル-2-プロペニル)オキシ-ジメチルシラン)

(1,1-ジメチル-2-プロペニル)オキシ-ジメチルシラン)、

アリルオキシ-ジメチルシラン、

アリルオキシ-ジフェニルシラン、

アリルオキシ-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)シラン、

アリルオキシ-メチル-(2,4,6,-トリ-イソプロピルフェニル)シラン、及び

(1-メチル-2-プロピン-1-イル)オキシ-ジフェニルシランからなる群から選択され得る。代替的に、出発物質c)は、(1,1-ジメチル-2-プロペニル)オキシジフェニルシランなどのヒドロカルビルオキシ官能性アリールシラン、(1-メチル-2-プロペニル)オキシジフェニルシラン、アリルオキシ-ジフェニルシラン、アリルオキシ-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)シラン、アリルオキシ-メチル-(2,4,6,-トリ-イソプロピルフェニル)シラン、及び/又は(1-メチル-2-プロピン-1-イル)オキシ-ジフェニルシランであり得る。代替的に、出発物質c)である促進剤は、アリルオキシ-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)シラン、アリルオキシ-メチル-(2,4,6-トリイソプロピルフェニル)シラン、及び(1-メチル-2-プロピン-1-イル)オキシ-ジフェニルシランからなる群から選択され得る。
上記式のいくつかの好適な促進剤及びそれらを調製するための方法は、例えば、日本国特許公報特開平11209384(A)号及び日本国特許出願公開第2002255975(A)号において既知である。代替的に、本明細書のプロセスにおいて使用するための促進剤は、例えば、アリル官能性アルコール及びアリル官能性アミンを含む出発物質を組み合わせて、混合物を形成することと、混合物をSiH官能性ハロシランに添加することと、を含むプロセスによって合成され得、これは任意選択的に、溶媒(出発物質e)として本明細書に記載されるものなど)の存在下で実行され得る。得られた反応生成物は、促進剤を回収するために、例えば濾過、ストリッピング、及び/又は蒸留によって精製され得る。代替的に、本明細書中のプロセスにおける使用のための促進剤は、例えば、以下に記載される参考実施例1及び2の方法によって合成され得る。
代替的に、上記のヒドロカルビルオキシ官能性アリールシランなどの促進剤は、例えば、
1)
a)不飽和アルコール、及び
b)アミン、を含む、出発物質を組み合わせて、
それによって、c)混合物を形成することと、
2)c)混合物をd)SiH官能性ハロシランに添加し、それによって、g)促進剤を含むf)反応生成物を形成することと、を含むプロセスによって合成され得る。プロセスは、任意選択的に、e)溶媒の存在下で実行され得る。工程1)及び2)は、室温で実行され得、代替的に、工程1)及び2)は、-20℃~40℃、代替的に、0℃~20℃の温度で実行され得る。
上記の方法は、任意選択的に、f)反応混合物からg)促進剤を回収する工程3)を更に含み得る。工程3)における回収することは、任意の好都合な手段によって、例えば、濾過、溶媒による洗浄すること、ストリッピング、及び/又は蒸留によって実行されて、未反応の出発物質、存在する場合には副生成物、及び使用される場合にはe)溶媒からg)促進剤を回収し得る。プロセス工程のうちの1つ以上は、窒素などの不活性雰囲気下で実行され得る。例えば、上記の工程1)及び2)は、任意選択的に、容器ヘッドスペースを通して不活性ガスを流すことを更に含み得る。理論に束縛されるものではないが、反応器ヘッドスペースを通して不活性ガスを流すことは、システムから低沸点不純物を除去するのに役立ち得ると考えられる。
出発物質a)不飽和アルコール
促進剤を調製するために使用される不飽和アルコールは、式

を有し得、式中、R、R、R、R、並びに下付き文字a及びbは、上記のとおりである。好適な不飽和アルコールは、当該技術分野において既知であり、市販されている。例えば、アリルアルコール及びプロパルギルアルコールは、Millipore Sigma(St.Louis,Missouri,USA)から入手可能である。アルコールは、出発物質d)であるSiH官能性ハロシランに対して1:1の比、代替的に、ハロシラン1に対してアルコール1.1で使用され得る。理論に束縛されるものではないが、特にプロパルギルアルコールHC≡C-CH-OHの場合、-OHがSiHと反応して水素を発生させる可能性があり、水素ガス発生がゆっくりと起こるので、多すぎるアルコールの使用を避けることが重要であると考えられる。ハロゲン化物不純物が触媒の選択性を減少させるので、残留ハロシランを最小限に抑えることも重要であり得る。アルコールは、当業者に既知であるように、非極性有機溶媒中のアンモニウム塩の溶解度を増加させ、濾過によるハロゲン化アンモニウム塩の除去をあまり有効でなくするために、過剰のアルコールを最小限にすることも重要であり得る。
出発物質b)アミン
促進剤を調製するためのこのプロセスにおける出発物質b)は、三級アミンであり得る。三級アミンは、トリアルキルアミンであり得る。トリアルキルアミンは、式NR21 (式中、各R21は、2~16個の炭素原子、代替的に2~12個の炭素原子、代替的に2~8個の炭素原子、代替的に2~4個の炭素原子の独立して選択されるアルキル基である)を有し得る。代替的に、トリアルキルアミンは、トリエチルアミンであり得る。三級アミンは、当該技術分野において既知であり、例えば、Millipore Sigma(St.Louis,Missouri,USA)から市販されている。代替的に、出発物質b)は、ピリジン及びその誘導体を含み得る。出発物質b)である三級アミンは、出発物質d)であるSiH官能性ハロシランに対して1:1のモル比で使用され得、代替的に、出発物質b)及びd)の量は、b):d)比が1.5:1、代替的に1:1~1.1:1であるような量であり得る。理論に束縛されるものではないが、d)SiH官能性ハロシランのハロゲン化物の消費を最大化するために、十分な量の出発物質b)(例えば、トリアルキルアミン)を有することが重要であると考えられる。理論に束縛されるものではないが、非極性有機溶媒中のアンモニウム塩の溶解度を増加させ、濾過によるハロゲン化アンモニウム塩の除去の有効性を低下させるためには、過剰量の出発物質b)(例えば、トリアルキルアミン)を最小限に抑えることも重要であると考えられる。
出発物質d)SiH官能性ハロシラン
促進剤を調製するためのこのプロセスにおける出発物質d)は、SiH官能性ハロシランである。SiH官能性ハロシランは、式

を有し得、式中、R及びRは上記のとおりであり、Xは、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択されるハロゲン原子であり、代替的に、F、Cl、及びBrであり、代替的に、Cl及びBrであり、代替的に、Clであり、代替的に、Brである。好適なSiH官能性ハロシランの例としては、ジフェニルクロロシラン(PhHSiCl)、フェニルメチルクロロシラン(PhMeHSiCl)、クロロ-メチル-(2,4,6-トリ-イソプロピル-フェニル)シラン、及びクロロ-ジ-(2,4,6-トリメチルフェニル)シランが挙げられる。好適なSiH官能性ハロシランは、市販されている。例えば、ジフェニルクロロシランは、Millipore Sigma(St.Louis,Missouri,USA)から入手可能である。代替的に、SiH官能性ハロシランは、エーテル及び任意選択的に、出発物質e)について本明細書に記載の溶媒の存在下で、ヒドリドハロシランとアリールグリニャール試薬、例えばアリールマグネシウムブロミドとのグリニャール反応などの既知の方法によって合成され得る(例えば、式H22 SiX(4-d-e)のものであり、式中、Xは上記のとおりであり、R22は、1~18個の炭素原子、代替的に1~12個の炭素原子、代替的に1~6個の炭素原子のアルキル基、代替的に、メチルであり、下付き文字dは、1又は2であり、下付き文字eは、0又は1であり、量(d+e)<4である)。当業者であれば、米国特許第7,456,308号及び米国特許第7,351,847号、並びにそれらに引用されている参考文献に開示されているものなどのプロセスを使用して、様々な適切な出発物質によって、上記のSiH官能性ハロシランを調製することができるであろう。
出発物質e)溶媒
促進剤を調製するためのこのプロセスにおける出発物質e)は、プロセスの工程1)及び/又は工程2)の間及び/又は後に、任意選択的に添加され得る溶媒であるSiH官能性ハロシランである。好適な溶媒としては、ポリアルキルシロキサン、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、ミネラルスピリット、ナフサ、又はこれらの組み合わせが挙げられる。好適な蒸気圧を有するポリアルキルシロキサンが溶媒として使用され得、これらとしては、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、並びにDow Silicones Corporation(Midland、Michigan、U.S.A.)から市販されている、0.5~1.5cStのDOWSIL(商標)200 Fluids及びDOWSIL(商標)OS FLUIDSなどの他の低分子量ポリアルキルシロキサンが挙げられる。
代替的に、出発物質e)は、有機溶媒を含み得る。有機溶媒は、ベンゼン、トルエン若しくはキシレンなどの芳香族系炭化水素、ヘプタン、ヘキサン若しくはオクタンなどの脂肪族炭化水素、ミネラルスピリット、ナフサ;又はこれらの組み合わせであり得る。
溶媒の量は、選択される溶媒の種類、並びに本明細書に記載されるプロセスのために選択される他の出発物質の量及び種類など、様々な要因に依存する。しかしながら、溶媒の量は、出発物質a)、b)、c)、d)及びe)の合計重量に基づいて0%~95%であり得る。溶媒は、例えば、1つ以上の出発物質の混合及び送達を容易にするために、工程1)及び/又は工程2)の間に添加され得る。プロセスは、任意選択的に、工程2)の後に溶媒の全て又は一部を除去することを更に含み得る。
代替的に、上記の促進剤は、例えば、出発物質として、a)式M-0-CH-CH=CHの化合物を使用することを含むプロセスによって合成され得、式中、Mは、Li、Na、K、Rb、及びCsからなる群から選択され、出発物質であるd)上記のSiH官能性ハロシランと1:1の比である。代替的に、上記のヒドロカルビルオキシ官能性アリールシランは、例えば、出発物質として、a)式M’-(O-CH-CH=CHの化合物を使用することを含むプロセスによって合成され得、式中、M’=Mg、Ca、Sr、Baであり、これらは、対応する金属ハロゲン化物塩を与える。
促進剤は、白金対促進剤比≧1:3、代替的に≧1:5、代替的に≧1:8、又はそれ以上を提供するのに十分な量で使用される。しかしながら、反応混合物中の促進剤の量は、試薬、触媒、溶媒、及び促進剤の総質量の5%未満であるべきである。促進剤の例(及び実施例において考察される促進剤の頭字語)を、以下の表1に示す。
出発物質d)SiH末端シロキサンオリゴマー
環状ポリシロキサザンを作製するためのプロセスにおける出発物質d)は、SiH末端シロキサンオリゴマーである。オリゴマーは、式

を有し得、式中、各Rは、独立して選択される1~18個の炭素原子の一価炭化水素基であり、下付き文字xは、1又は2である。各Rは、アルキル基又はアリール基であり得る。Rに好適なアルキル基は、Rついての上記のものによって例示される。Rに好適なアリール基は、シクロペンタジエニル、フェニル、トリル、キシリル、アントラセニル、ベンジル、1-フェニルエチル、2-フェニルエチル、及びナフチルによって例示される。単環式アリール基は、炭素原子5~9個、代替的に炭素原子6~7個、代替的に炭素原子5~6個を有し得る。多環式アリール基は、炭素原子10~17個、代替的に炭素原子10~14個、代替的に炭素原子12~14個を有し得る。代替的に、Rのアリール基は、フェニルであり得る。代替的に、各Rは、アルキル基、代替的に、メチルであり得る。代替的に、SiH末端シロキサンオリゴマーは、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン及び1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサンからなる群から選択され得、これらはそれぞれ、Dow Silicones Corporation(Midland,MI,USA)及びGelest,Inc.(Morrisville,PA,USA)から入手可能である。出発物質a)及びd)の量は、アリル官能性アミン対オリゴマー比が5:1~1:2、代替的に2:1~1:1.2、代替的に1.2:1~1:1.1の範囲であり得るような量である。
出発物質e)溶媒
環状ポリシロキサザンを調製するためのプロセスにおける出発物質e)は、このプロセスの工程1)の間及び/又は後に、任意選択的に、添加され得る溶媒である。好適な溶媒としては、ポリアルキルシロキサン、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、グリコールジアルキルエーテル、ジアルキルエーテル、アルキル-ポリグリコールエーテル、環状アルキルエーテル、テトラヒドロフラン、ミネラルスピリット、ナフサ、又はこれらの組み合わせが挙げられる。好適な蒸気圧を有するポリアルキルシロキサンが溶媒として使用され得、これらとしては、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、並びにDow Silicones Corporation(Midland,Michigan,U.S.A)から市販されている、0.5~1.5cStのDOWSIL(商標)200 Fluids及びDOWSIL(商標)OS FLUIDSなどの他の低分子量ポリアルキルシロキサンが挙げられる。
代替的に、出発物質e)は、有機溶媒を含み得る。有機溶媒は、ベンゼン、トルエン若しくはキシレンなどの芳香族系炭化水素、ヘプタン、ヘキサン若しくはオクタンなどの脂肪族炭化水素、テトラグリム、又はエチレングリコールn-ブチルエーテル、ジ-n-ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ミネラルスピリット、ナフサ、又はこれらの組み合わせであり得る。
溶媒の量は、上記の環状シロキサザンを作製するためのプロセスにおける使用に選択された溶媒の種類並びに選択された他の出発物質の量及び種類を含む様々要因に依存する。しかしながら、溶媒の量は、出発物質a)、b)、c)、d)、及びe)の合計重量に基づいて0%~50%であり得る。溶媒は、例えば、1つ以上の出発物質の混合及び送達を容易にするために、工程1)及び/又は工程2)の間に添加され得る。
プロセス工程についての更なる詳細
本明細書に記載のプロセスの工程1)は、上記のように、a)アリル官能性アミン、b)ヒドロシリル化反応を触媒することができる白金触媒、任意選択的に、c)ヒドロシリル化反応促進剤、及び任意選択的に、e)溶媒を含む出発物質を組み合わせることを含む。工程1)において組み合わせることは、出発物質a)、及びb)、並びに存在する場合にはc)を混合して反応混合物を形成することと、反応混合物を150℃まで、代替的に120℃まで、代替的に110℃まで、代替的に95℃まで、代替的に50℃~150℃の温度に加熱することと、によって実行され得る。
代替的に、出発物質c)が使用される場合、出発物質b)である白金触媒、及び出発物質c)であるヒドロシリル化反応促進剤は、工程1)において、出発物質a)であるアリル官能性アミンを組み合わせる前に組み合わされ得る。例えば、出発物質b)及び出発物質c)は、工程1)において出発物質a)と組み合わせる前に、周囲条件(室温及び周囲圧力)下で、少なくとも1日、代替的に少なくとも1週間、代替的に2週間、代替的に1ヶ月、代替的に少なくとも4時間、代替的に4時間~4ヶ月間、任意選択的に、e)溶媒の存在下で混合することによって組み合わされ得る。出発物質c)が炭素-炭素三重結合を含有する場合、出発物質b)白金触媒と組み合わせた後、得られた混合物を出発物質a)アリル官能性アミン又はd)SiH末端シロキサンオリゴマーのいずれかと組み合わせる。出発物質b)とc)とを組み合わせることによって調製された混合物は、出発物質a)又は出発物質d)と組み合わせる前に、室温で少なくとも1週間、代替的に2週間、代替的に1ヶ月間熟成され得る。代替的に、出発物質b)及びc)を、高温、例えば>30℃~90℃で混合する場合、エージング時間は、低減され得る。
環状ポリシロキサザンを作製するためのプロセスの工程2)において、工程2)は、20℃~200℃、代替的に50℃~150℃、代替的に70℃~110℃、代替的に70℃~<110℃の温度で実行され得る。理論に束縛されるものではないが、d)SiH末端シロキサンオリゴマーを断続的に添加することにより、プロセスの安全性及び本明細書に記載の環状シロキサザン生成物の収率が改善されると考えられる。温度を制御し、d)SiH末端シロキサンオリゴマーを(連続的ではなく)断続的に添加することによって、制御されない発熱反応の可能性を最小限に抑え得る。例えば、工程2)は、
i)反応混合物に、反応混合物の重量に基づいて、100ppm~1000ppmの第1のSiH濃度を提供するのに十分なd)SiH末端シロキサンオリゴマーの第1のアリコートを供給することと、
ii)第1のSiH濃度未満の第2のSiH濃度が測定されるまで、d)SiH末端シロキサンオリゴマーを供給することを停止することと、
iii)第2の濃度よりも高い反応混合物中の第3のSiH濃度を提供するのに十分なd)SiH末端シロキサンオリゴマーの第2のアリコートを反応混合物に供給することであって、第3のSiH濃度が、反応混合物の重量に基づいて100ppm~1000ppmである、供給することと、
iv)d)SiH末端シロキサンオリゴマーを添加することが完了するまで、工程ii)及びiii)が1回以上繰り返され、それによって、環状ポリシロキサザン及び水素(H)を含む副生成物を含む反応生成物を調製することと、を含み得る。
上記のプロセスにおいて、工程i)における第1のアリコートを供給することは、反応混合物中のSiH濃度を測定することによって、例えば、ラマン分光法又はFTIRなどのin-situ測定技術を使用することによって実行され得る。代替的に、工程i)における第1のアリコートを供給することは、使用される反応器のサイズに応じて、2分間~30分間、代替的に10分間~20分間かけて実行され得る。代替的に、第1のアリコートは、添加されるd)SiH末端シロキサンオリゴマーの総量の>0~40%であり得る。.工程ii)は、1~20時間実行され得る。正確な時間は、温度及び未反応SiHの濃度の所望の低減を含む様々な要因に依存する。工程iii)は、工程i)について上記したように実行され得る。次いで、d)SiH末端ポリオルガノシロキサンオリゴマーの全てが添加されるまで、工程ii)及びiii)が繰り返され得る。代替的に、工程i)(及び/又は工程iii))において、d)SiH末端ポリオルガノシロキサンオリゴマーは、反応混合物中のSiH濃度が100ppm~1000ppm、代替的に200ppm~500ppm、代替的に250ppm~350ppmで測定されるまで供給され得る。工程ii)は、工程ii)におけるSiH濃度が工程i)及び工程iii)におけるSiH濃度未満であるという条件で、SiH濃度が<100ppm、代替的に100ppm~150ppmに低下するまで、d)SiH末端ポリオルガノシロキサンオリゴマーの供給を止めることを含み得る。
プロセスは、任意選択的に、工程3):工程2)中に水素(H)の少なくとも一部を除去することを更に含み得る。水素の除去は、例えば、反応混合物又は工程2)に使用される反応装置のヘッドスペースを窒素などの不活性ガスでパージすることによって実行され得る。理論に束縛されるものではないが、副生成物の水素は、反応が進行するにつれて触媒を失活させ得る濃度まで蓄積する可能性があると考えられる。したがって、理論に束縛されるものではないが、例えば窒素でパージすることによって水素を除去することにより、触媒の失活を防止又は最小限に抑えることができると考えられる。
プロセスは、任意選択的に、4)工程2)の後に反応混合物を加熱することを更に含み得る。加熱は、例えば110℃~150℃の温度で1~6時間、代替的に2~4時間実行され得る。理論に束縛されるものではないが、工程4)は、全ての又は実質的に全ての未反応SiHの消費を可能にすると考えられる。工程4)は、工程3)の間及び/又は後に実行され得る。
プロセスは、任意選択的に、工程5)工程2)及び3)、並びに存在する場合には工程4)の後に、環状ポリシロキサザンを精製することを更に含み得る。例えば、上記のプロセスは、環状ポリシロキサザン、未反応出発物質、及び使用される場合には溶媒を含む反応生成物を製造する。工程5)は、ストリッピング及び/又は蒸留によって、任意選択的に、真空下で、例えば120℃まで加熱することによって実行され得る。
代替的に、工程5)は、頂部及び底部を有する蒸留カラムと、カラムの底部に連結されたリボイラと、カラムの頂部に連結された還流凝縮器と、を備えるバッチ蒸留装置において実行され得る反応蒸留を備え得る。工程5)は、i)再分配触媒と上記のように調製された反応生成物とを蒸留装置中で組み合わせることを含む。例えば、再分配触媒及び反応生成物は、バッチ蒸留装置のリボイラ中で組み合わされ得る。
再分配触媒は、ブレンステッド酸又はルイス酸であり得る。例えば、塩酸などの鉱酸、硫酸アンモニウム、アンモニウムトリフレート、又はハロゲン化アルキルアンモニウムなどのアンモニウム塩などの酸性塩、p-トルエンスルホン酸などの有機酸、及びメチルクロロシランなどのルイス酸が使用され得る。代替的に、硫酸アンモニウムが再分配触媒として使用され得る。再分配触媒の量は、選択される特定の触媒を含む様々な要因に依存するが、その量は、蒸留される反応生成物の重量に基づいて、100ppm~5,000ppm、代替的に400ppm~5,000ppmであり得る。
次いで、得られた触媒反応混合物は、リボイラ中で沸騰させるために加熱され得る。カラムは、塔頂物が環状シロキサザンを含まなくなるまで(又は実質的に含まなくなるまで)全還流下に置くことができる。蒸留カラムは、少なくとも5個の理論トレイ、代替的に少なくとも10個の理論トレイ、代替的に少なくとも15個の理論トレイを有し得る。トレイの最大数は、重要ではなく、実用性のために選択され得るが、カラム中のトレイの数は、100までであり得る。
工程5)における反応蒸留の工程ii)において、蒸留は、未反応のa)アリル官能性アミン、並びに存在する場合にはd)SiH末端シロキサンオリゴマー及び/又は溶媒を含む低沸点物を塔頂留分として除去するために、従来の方法の下で行うことができる。この工程中の還流比は、例えば、5~200、代替的に20~200、代替的に10~100、代替的に15~50であり得る。低沸点物の大部分は、この工程ii)において塔頂留分として除去することができる。例えば、a)がアリルアミンであり、b)が1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンである場合、アリルアミンの異なる沸点(約52℃)及び生成物1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタン(約180℃)は、分離するのが比較的容易であり、したがって、蒸留のこの初期段階において低い還流比を利用することができる。
蒸気温度が溶媒沸点よりも>5℃など、環状シロキサザンが塔頂物中に濃縮し始める場合、凝縮温度10℃<生成物環状シロキサザン沸点など、塔頂物が実質的に溶媒を含まなくなるまで、還流は、より高い速度(例えば、20~200、代替的に30~100、代替的に30~80)に増加され得る。この時点で、リボイラ温度は、入熱及び沸騰速度に応じて、転位がより実質的に起こり始めるにつれて低下する場合がある。
工程5)における反応蒸留の工程iii)において、使用される還流比は、比較的高く(工程ii)において使用される還流比より高くあり得る)、反応蒸留は、痕跡量のアリル官能性アミンを反応的に留去するための期間継続される。還流比は、40~200、代替的に50~200、代替的に60~200であり得る。理論に束縛されるものではないが、結合したアリル官能性アミンは、リボイラにおける反応を介して遊離アリル官能性アミンに再分配され、得られた遊離アリル官能性アミンは、触媒が存在しないカラムを上方に移動し、それによって、更なる転位が防止され、したがって、選択された高い還流比によるゆっくりとした取り出しが、生成物である環状シロキサザンを多量に除去することなくアリル官能性アミンが形成されるので、遊離アリル官能性アミンは蒸留され、カラム塔頂物において濃縮されると考えられる。このプロセスは、アリル官能性アミンが環状シロキサザン中で<30ppm、代替的に<10ppm、代替的に<1ppmのレベルまで除去されるのに十分な期間、この高い還流比で保持される。この期間は、1時間以上、代替的に2~8時間、代替的に3~6時間、代替的に4~6時間であり得る。理論に束縛されるものではないが、工程iii)における高還流比でのこの長い期間は、再分配可能なアリル官能性アミンを最小限の環状シロキサザン損失のみで塔頂蒸留することを可能にすると考えられる。
その後、工程5)は、iv)(精製された)環状シロキサザンを収集することを更に含み得る。これは、蒸留を継続し、塔頂留分として、環状シロキサザンを収集することによって実行され得る。この工程iv)において、還流比は、1~10、代替的に1~5であり得る。工程5)は、所望の環状シロキサザンの高い収率及び純度の利益を提供し得る。
プロセスは、任意選択的に、以下のように1つ以上の追加工程を更に含み得る。蒸留が完了し、環状シロキサザン生成物が回収された後、a)アリル官能性アミン及び存在する場合は溶媒を含む軽質蒸留留分は、全収率を改善するために次のバッチに再循環され得る。工程5)における蒸留の工程ii)からの第1のアリル官能性アミン/溶媒リッチ留分は、本明細書に記載のプロセスの工程1)において、再循環させることができる。更に、工程5)における工程ii)及びiii)からの軽質中間留分は、環状シロキサザン生成物を含有する。これらの軽質中間留分は、環状シロキサザン生成物の回収を最適化するために、工程4)の後、かつ工程5)の前及び/又は間に、次のバッチに再循環させることができる。
環状シロキサザン
上記のプロセスは、環状シロキサザンを製造する。環状シロキサザンは、

(下付き文字x=0の場合)及び

(下付き文字x=1の場合)からなる群から選択される一般式を有し、式中、R及びRは、上記のとおりである。
例えば、SiH末端シロキサンオリゴマーが1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンであり、アリル官能性アミンがアリルアミンである場合(各Rはメチルであり、各Rは水素である)、環状ポリシロキサザンは、式:

を有し、これは、-SiMeOSiMeNH-と略記することができ(すなわち、1,1,3,3,-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタン)、SiH末端シロキサンオリゴマーが1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサンであり、アリル官能性アミンがアリルアミンである場合(各Rはメチルであり、各Rは水素である)、そのとき、環状ポリシロキサザンは、式:

を有し、これは、-SiMeOSiMeOSiMeNH-と略記することができる(すなわち、1,1,3,3,5,5-ヘキサメチル-2,4-ジ-オキサ-9-アザ-1,3,5-トリシラシクロノナン)。
代替的に、SiH末端シロキサンオリゴマーが1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンであり、アリル官能性アミンがN-アリル-N,N-ジメチルアミンである場合、環状ポリシロキサザンは、式:

を有し、SiH末端シロキサンオリゴマーが1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサンであり、アリル官能性アミンがN-アリル-N,N-ジメチルアミンである場合、環状ポリシロキサザンは、式

を有する。
代替的に、SiH末端シロキサンオリゴマーが1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンであり、アリル官能性アミンが2-メチル-アリルアミンである場合、環状ポリシロキサザンは、式:

を有し、これは、-SiMeOSiMeCHCH(CH)CHNH-と略記することができる(すなわち、1,1,3,3,5-ペンタメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3,5-ジシラシクロヘプタン)。また、SiH末端シロキサンオリゴマーが1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサンであり、アリル官能性アミンが2-メチル-アリルアミンである場合、環状ポリシロキサザンは、式

、すなわち、1,1,3,3,5,5,7-ヘプタメチル-2,3-ジオキサ-9-アザ-1,3,5-トリシラシクロノナンを有する。上記のプロセスによって調製された環状ポリシロキサザンは、アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを調製するのに有用である。
理論に束縛されるものではないが、本明細書に記載のプロセスは、有益な純度プロファイルを有する環状ポリシロキサザンを製造し得ると考えられる。例えば、環状ポリシロキサザンは、SiH含量<100ppmm、不飽和オレフィン含量<100ppmm、及び/又はアリル官能性アミン含量<50ppmmを有し得、当該含量は、以下の実施例に記載されるように、GC-FID、GC-質量分析、H NMR、13C NMR及び29Si NMRによって測定された(50ppmmの検出限界の保守的な機器で検出不能な夾雑物)。更に、この純度プロファイルは、パーソナルケア用途での使用に好適なアミノ官能性ポリオルガノシロキサンを形成するのに有益であると考えられる。アリル官能性アミン及びSiH含有成分は、ヘアケア組成物などのパーソナルケア組成物において一般的に望ましくない。したがって、上記の環状ポリシロキサザンは、シラノール末端ポリジメチルシロキサンなどのシラノール官能性ポリオルガノシロキサンをキャッピングし、それによって、パーソナルケア組成物での使用に好適なアミノ官能性ポリオルガノシロキサンを調製するのに有用である。更に、本発明者らは、驚くべきことに、環状-SiMeOSiMeNH-の合成中に、新しい中間体が形成されることを見出した。中間体は、式HN(C)SiMeOSiMeNH-CHCH=CHを有していた。
パートII.アミノ官能性ポリオルガノシロキサンの調製
環状ポリシロキサザンを使用してアミノ官能性ポリオルガノシロキサンを調製するためのプロセス
アミノ官能性有機ケイ素化合物(例えば、アミノ官能性シラン及び/又はアミノ官能性ポリオルガノシロキサン)を調製するためのプロセスであって、
1)
A)上記のようにして調製された環状ポリシロキサザン、及び
D)D-I)シラノール官能性シラン、D-II)シラノール官能性ポリオルガノシロキサン、又はD-I)及びD-IIの両方からなる群から選択され得る、シラノール官能性有機ケイ素化合物、を含む、出発物質を組み合わせて、それによって、アミノ官能性有機ケイ素化合物を含む反応生成物を調製することと、
任意選択的に、2)アミノ官能性有機ケイ素化合物を回収することと、を含む、プロセス。
出発物質D-I)シラノール官能性シラン
シラノール官能性シランは、式HOSiR212223を有し得、式中、R21、R22、及びR23は、Rについて上に記載及び例示されているような、それぞれ独立して選択される1~18個の炭素原子の一価炭化水素基である。代替的に、R21、R22、及びR23は、それぞれ独立して、1~15個の炭素原子、代替的に1~12個の炭素原子、代替的に1~6個の炭素原子のアルキル基であり得る。代替的に、R21、R22、及びR23は、それぞれ独立して、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)、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル及びデシル、またシクロペンチル及びシクロヘキシルなどのシクロアルキル基を含む6個以上の炭素原子の分岐した飽和の一価ヒドロカルビル基であり得る。代替的に、R21、R22及びR23の各アルキル基は、メチル、エチル、プロピル又はブチル、代替的に、エチル又はプロピルであり得る。シラノール官能性シランは、当該技術分野で既知であり、市販されている。例えば、トリエチルシラノール及びトリイソプロピルシラノールは、Millipore Sigma(St.Louis,Missouri,USA)から市販されている。
出発物質D-II)シラノール官能性ポリオルガノシロキサン
アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを調製するためのプロセスにおける出発物質D-II)は、シラノール官能性ポリオルガノシロキサンを含む。シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、1分子当たり少なくとも1つのケイ素結合ヒドロキシル(シラノール)基を有する。シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、直鎖状、分岐状、部分分岐状、環状、樹脂状(すなわち、三次元ネットワークを有する)であり得るか、又は異なる構造の組み合わせを含み得る。例えば、シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、シラノール官能性ポリオルガノシロキサンが少なくとも1つのケイ素結合ヒドロキシル基を含む限り、M、D、T、及び/又はQシロキシ単位の任意の組み合わせを含み得る。これらのシロキシ単位を様々な様式で組み合わせて、環状、直鎖状、分岐状、及び/又は樹脂状(三次元網目状)の構造を形成することができる。代替的に、シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、シラノール官能性ポリジオルガノシロキサンであり得る。シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、末端位置、ペンダント位置、又は末端及びペンダント位置の両方にシラノール基を有し得る。
シラノール基は、シラノール官能性ポリオルガノシロキサン中に存在する任意のM、D、及び/又はT単位中に存在し得、同じケイ素原子に結合し得る(M及び/又はDシロキシ単位の場合)。シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、例えば、M単位として、(R SiO1/2)、(R (OH)SiO1/2)、(R(OH)SiO1/2)、及び/又は((OH)SiO1/2)を含み得、Rは、上記のとおりである。シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、例えば、D単位として、(R SiO2/2)、(R(OH)SiO2/2)、及び/又は((OH)SiO2/2)を含み得る。シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、例えば、T単位として、(RSiO3/2)及び/又は((OH)SiO3/2)を含み得る。そのようなシロキシ単位は、任意の様式で、任意選択的に、Q単位と組み合わされて、1分子当たり少なくとも1つのケイ素結合OH基を有するシラノール官能性ポリオルガノシロキサンを得ることができる。
シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、D-II)シラノール官能性ポリオルガノシロキサンがT単位及び/又はQ単位を含む場合、分岐状又は樹脂状である。シラノール官能性ポリオルガノシロキサンが分岐状又は樹脂状である場合、シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、典型的には、M単位及び/又はD単位と組み合わせて、T単位及び/又はQ単位を含むコポリマーである。例えば、シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、DT樹脂、MT樹脂、MDT樹脂、DTQ樹脂、MTQ樹脂、MDTQ樹脂、DQ樹脂、MQ樹脂、DTQ樹脂、MTQ樹脂、又はMDQ樹脂であり得る。代替的に、シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは直鎖状であり得、その場合、シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、M単位と組み合わせてD単位を含むシラノール官能性ポリジオルガノシロキサンである。
出発物質D-II)のためのシラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、シラノール官能性ポリジオルガノシロキサンであり得る。シラノール官能性ポリジオルガノシロキサンは、単位式(D1):(R SiO1/2(R SiO2/2(R(OH)SiO2/2(R (OH)SiO1/2を含み得、式中、Rは上記のとおりであり、下付き文字は、2≧e≧0、4000≧f≧0、4000≧g≧0、及び2≧h≧0であるような値を有するが、ただし、量(e+h)=2、量(g+h)≧2、及び量4≦(e+f+g+h)≦8000である。代替的に、4≦(e+f+g+h)≦4000である。代替的に、10≦(e+f+g+h)≦2,000である。代替的に、下付き文字e~hは、25℃で測定して、8mPa~100,000,000mPa・s、代替的に、8mPa・s~40,000,000mPa・s、70mPa・s~1,000,000mPa・s未満、代替的に70mPa・s~500,000mPa・s、代替的に10mPa・s~150,000mPa・s、代替的に70mPa・s~16,000mPa・sの粘度を有するシラノール官能性ポリジオルガノシロキサンを提供するのに十分な値を有し得る。代替的に、各Rは、アルキル及びアリールから選択され得る。代替的に、各Rは、メチル及びフェニルから選択され得る。代替的に、全てのR基の少なくとも80%は、メチルである。
代替的に、シラノール官能性ポリジオルガノシロキサンは、シラノール末端ポリジオルガノシロキサンであり得る。シラノール末端ポリジオルガノシロキサンは、式(D2)を有し得、

式中、R11は、OH及びRからなる群から選択され、下付き文字yは、25℃で測定して8mPa・s~100,000,000mPa・s、代替的に、8mPa・s~40,000,000mPa・s、70mPa・s~1,000,000mPa・s未満、代替的に70mPa・s~500,000mPa・s、代替的に、70mPa・s~500,000mPa・s、代替的に10mPa・s~150,000mPa・s、代替的に70mPa・s~16,000mPa・sの粘度を有するシラノール官能性ポリジオルガノシロキサンを提供するのに十分な値を有する(代替的に、yは2~4000であり得、代替的にyは2~2000であり得る)。出発物質A)としての使用に好適なシラノール末端ポリジオルガノシロキサンは、対応するオルガノハロシランの加水分解及び縮合、又は、環状ポリジオルガノシロキサンの平衡化といった、当該技術分野において既知の方法により調製され得る。
代替的に、シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、シラノール官能性ポリシロキサン樹脂であり得る。ポリシロキサン樹脂は、単位式(D3):(R20 SiO1/2(R20 SiO2/2(R20SiO3/2(SiO4/2を有し得、式中、下付き文字A、B、C及びDは、0≦A≦0.6、0≦B≦0.5、0≦C≦1、0≦D≦1であるような値を有するモル分率であるが、ただし、量(C+D)>0である。ポリシロキサン樹脂において、各R20は、独立して、Rについて上記した一価炭化水素基、又は加水分解性基(例えば、ヒドロキシル基若しくはアルコキシ基)である。1分子当たりの少なくとも1つのR20は、加水分解性基である。好適な加水分解性基としては、ヒドロキシル、メトキシ及びエトキシ等のアルコキシ、イソプロペニルオキシなどのアルキルオキシ、アセトアミドオキシなどのアミドキシ、及びN,N-ジメチルアミノキシなどのアミノキシが挙げられる。
代替的に、ポリシロキサン樹脂は、D4)ポリオルガノシリケート樹脂又はD5)シルセスキオキサン樹脂であり得る。ポリオルガノシリケート樹脂は、式R20 SiO1/2の一官能性単位(M単位)及び式SiO4/2の四官能性シリケート単位(Q単位)を含み、式中、R20は上記のとおりである。代替的に、ポリオルガノシリケート樹脂において、R20の一価炭化水素基は、Rについて上記したものなどのアルキル、アルケニル及びアリールからなる群から独立して選択され得る。代替的に、R20の一価炭化水素基は、アルキル及びアリールから選択され得る。代替的に、R20の一価炭化水素基は、メチル及びフェニルから選択され得る。代替的に、R20基の少なくとも1/3、代替的に少なくとも2/3がメチル基である。代替的に、ポリオルガノシリケート樹脂中のM単位は、(MeSiO1/2)及び(MePhSiO1/2)によって例示され得る。ポリオルガノシリケート樹脂は、環状ポリシロキサザンを調製するためのプロセスにおいて、ベンゼン、トルエン、キシレン、及びヘプタンなどの液体炭化水素によって例示される溶媒、又は低粘度直鎖状及び環状ポリジオルガノシロキサンなどの液体有機ケイ素化合物(出発物質eについて上記した溶媒など)に可溶性である。
調製された場合、ポリオルガノシリケート樹脂は、上記のM単位及びQ単位を含み、ポリオルガノシロキサンはケイ素結合ヒドロキシル基を有する単位を更に含み、式Si(OSiR20 [式中、R20は上記のとおりである]を含み得、例えば、ネオペンタマーはテトラキス(トリメチルシロキシ)シランであり得る。(上記の)29SiNMRスペクトル法を使用して、M単位及びQ単位のヒドロキシル含有量及びモル比を測定することができ、当該比は、M単位及びQ単位をネオペンタマーから外した{M(樹脂)}/{Q(樹脂)}として表される。M:Q比は、ポリオルガノシリケート樹脂における樹脂性部分のトリオルガノシロキシ基(M単位)の総数の、樹脂性部分中のシリケート基(Q単位)の総数に対するモル比を表す。M:Q比は、0.5:1~1.5:1、代替的に0.6:1~0.9:1であり得る。
MQシリコーン樹脂は、5.0%以下、代替的に0.7%以下、代替的に0.3%以下の、式X”SiO3/2(式中、X”は、ヒドロキシルなどの加水分解性基、メトキシ及びエトキシなどのアルコキシ、イソプロペニルオキシなどのアルケニルオキシ、アセトアミドオキシなどのアミドキシ、及びN,N-ジメチルアミノキシなどのアミノキシを表す)によって表される末端単位を含有し得る。シリコーン樹脂中に存在するシラノール基の濃度は、H NMR及び/又は29Si NMRを使用して決定することができる。
MQシリコーン樹脂の所望の流動特性を達成するためのMnは、少なくとも部分的に、シリコーン樹脂のMn及びこの出発物質中に存在するR20により表される炭化水素基の種類に依存し得る。MQシリコーン樹脂のMnは、典型的には1,000Da超、代替的に1,000Da~15,000Da、代替的に>3,000Da~8,000Da、代替的に4,500~7,500Daである。
MQシリコーン樹脂は、任意の好適な方法により調製することができる。この種類のシリコーン樹脂は、報告によると、対応するシランの共加水分解により、又は当該技術分野において既知のシリカヒドロゾルキャッピング法(silica hydrosol capping methods)により、調製されている。簡単に述べると、この方法は、酸性条件下でシリカヒドロゾルをトリメチルクロロシランなどの加水分解性トリオルガノシラン、ヘキサメチルジシロキサンなどのシロキサン又はそれらの組み合わせと反応させる工程と、M及びQ単位を含む生成物(MQ樹脂)を回収する工程と、を伴う。得られるMQ樹脂は、2~5重量パーセントのケイ素結合ヒドロキシル基を含有し得る。
ポリオルガノシリケート樹脂を調製するために使用される中間体は、トリオルガノシラン及び4つの加水分解性置換基を含むシラン又はアルカリ金属シリケートであることができる。トリオルガノシランは、式R SiX[式中、Rは上記のとおりであり、Xは、X”について上記したものなどの加水分解性置換基を表す]を有することができる。4つの加水分解性置換基を有するシランは、式SiX [式中、各Xは、ハロゲン、アルコキシ、又はヒドロキシルである]を有し得る。好適なアルカリ金属シリケートとしては、ナトリウムシリケートが挙げられる。
上記のように調製されたポリオルガノシリケート樹脂は、典型的には、ケイ素結合ヒドロキシル基、すなわち、式HOSi3/2、(HO)Si2/2、(HO)Si1/2、及び/又はHOR20 SiO1/2のケイ素結合ヒドロキシル基を含有する。ポリオルガノシリケート樹脂は、FTIR分光法で測定したときに、5%までのケイ素結合ヒドロキシル基を含むことができる。ある特定の用途では、ケイ素結合ヒドロキシル基の量は、0.7%未満、代替的に0.3%未満、代替的に1%未満、代替的に0.3%~0.8%であることが望ましい場合がある。ポリオルガノシリケート樹脂の調製中に形成されるケイ素結合ヒドロキシル基は、シリコーン樹脂を、適切な末端基を含有するシラン、ジシロキサン又はジシラザンと反応させることによってトリ炭化水素シロキサン基又は異なる加水分解性基に変換することができる。加水分解性基を含有するシランは、ポリオルガノシリケート樹脂におけるケイ素結合ヒドロキシル基と反応するのに必要な量よりもモル過剰で添加され得る。
一実施形態では、出発物質D)は、(D6)単位式(R20 SiO1/2(R20 SiO2/2(SiO4/2を含むポリオルガノシリケート樹脂を含み、式中、下付き文字c、d、及びeは、0<c<0.6、0≦d<0.5、0.4<e<1であるような値を有するモル分率であり、R20は、上記のとおりであるが、ただし、1分子当たり少なくとも1つのR20が、(D6)中の加水分解性基である。代替的に、R20の加水分解性基は、ヒドロキシル基又はアルコキシ基、例えば、メトキシ又はエトキシから選択され、代替的に、加水分解性基は、ヒドロキシル基である。
様々な好適なポリオルガノシリケート樹脂が、Dow Silicones Corporation(Midland,MI,U.S.A.)、Momentive Performance Materials(Albany,N.Y.,U.S.A.)及びBluestar Silicones USA Corp.(East Brunswick,N.J.,U.S.A.)などの供給元から市販されている。例えば、DOWSIL(商標)MQ-1600固体樹脂、DOWSIL(商標)MQ-1601固体樹脂、及びDOWSIL(商標)1250界面活性剤、Momentive SR-1000、及びWacker TMS-803(これら全てDow Silicones Corporation(Midland,Michigan,USA)から市販されている)が、本明細書に記載の方法での使用に好適である。代替的に、DOWSIL(商標)MQ-1640 Flake樹脂などのM、T及びQ単位を含有する樹脂が使用され得る。これもDow Silicones Corporationから市販されている。このような樹脂は、有機溶媒中にある状態で提供されることがある。
代替的に、ポリシロキサン樹脂は、(D7)シルセスキオキサン樹脂、すなわち、式(R20SiO3/2)のT単位を含む樹脂を含み得、式中、R20は、上記のとおりであるが、ただし、1分子当たり少なくとも1つのR20が(D7)中の加水分解性基である。本明細書での使用に好適なシルセスキオキサン樹脂は、当該技術分野において既知であり、市販されている。例えば、メチルメトキシシロキサンメチルシルセスキオキサン樹脂は、Dow Silicones Corporation(Midland,Michigan,U.S.A.)からDOWSIL(商標)US-CF2403樹脂として市販されている。代替的に、シルセスキオキサン樹脂は、フェニルシルセスキオキサン単位、メチルシルセスキオキサン単位、又はこれらの組み合わせを有し得る。このような樹脂は、当該技術分野において既知であり、これもまたDow Silicones CorporationからDOWSIL(登録商標)200Flake樹脂として市販されている。代替的に、シルセスキオキサン樹脂は、式(R SiO2/2)及び/又は(RX”SiO2/2)のD単位、並びに式(RSiO3/2)及び/又は(X”SiO3/2)のT単位[式中、R及びX”は上記のとおりである]、すなわちDT樹脂を更に含み得る。DT樹脂は当該技術分野において既知であり、市販されており、例えば、メトキシ官能性DT樹脂としては、DOWSIL(商標)3074及びDOWSIL(商標)3037樹脂が挙げられ、シラノール官能性樹脂としては、DOWSIL(商標)800Series樹脂が挙げられ、これらもまたDow Silicones Corporationから市販されている。他の好適な樹脂としては、メチル及びフェニル基を含有するDT樹脂が挙げられる。
出発物質D)は、1つのシラノール官能性有機ケイ素化合物であり得るか、又は以下の特性、すなわち構造、粘度、平均分子量、シロキサン単位、及び配列のうちの少なくとも1つが異なる2つ以上のシラノール官能性有機ケイ素化合物を含み得る。代替的に、出発物質D)は、2つ以上のポリオルガノシリケート樹脂の混合物を含み得る。代替的に、出発物質D)は、ビス-ヒドロキシル末端ポリジオルガノシロキサン及びポリオルガノシリケート樹脂などの2つ以上のシラノール官能性ポリオルガノシロキサンの混合物を含み得る。代替的に、出発物質D)は、シラノール官能性シランとシラノール官能性ポリオルガノシロキサンとの混合物を含み得る。代替的に、出発物質D)は、2つ以上のシルセスキオキサン樹脂の混合物を含み得る。
出発物質の量は、選択される出発物質D)の種及びそのシラノール含量を含む種々の因子に依存する。例えば、出発物質D)が直鎖状シラノール官能性ポリジオルガノシロキサンを含む場合、1:1~1:1.25のモル比のSiOH対環状シロキサザンを使用することができる。代替的に、出発物質D)のシラノール含量に対して2%~5%モル過剰の環状シロキサザンが使用され得、代替的に20%までのモル過剰のシラノールが使用され得る。出発物質D-II)のシラノール含量に対して準化学量論的な環状シロキサザンの添加は、残留シラノール官能性ポリオルガノシロキサン、末端アミノ官能性ポリオルガノシロキサン、並びにシラノール及び有機アミノ官能性末端の両方を有するポリオルガノシロキサンを有する反応生成物混合物を与え得る。樹脂状出発物質D-II)については、平均して5%~30%の残留シラノールが消費されない可能性があり、最大で>99%が典型的にキャップされ得る。
上記のアミノ官能性有機ケイ素ポリオルガノシロキサンを調製するためのプロセスにおける工程1)(A)及びD)を含む出発物質を組み合わせる)は、任意の都合のよい手段、例えば、任意選択的に、加熱しながら混合することによって実行され得る。混合及び加熱は、撹拌式ジャケット付きバッチ反応器又はジャケット付きリボイラを有する反応蒸留装置などの容器に出発物質を投入するなどの任意の都合のよい手段を使用して実行され得、ジャケットは、ジャケットを通して、蒸気/水又は熱伝達流体を通過させることによって加熱及び冷却することができる。プロセスは、少なくとも50℃、代替的に少なくとも85℃、代替的に少なくとも90℃の温度で実行され得る。代替的に、工程1)における加熱は、50℃~150℃、代替的に85℃~150℃、代替的に90℃~150℃で実行され得る。プロセスは、アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを形成するために十分な時間にわたって実行される。
工程1)において、出発物質A)及び出発物質D)の一方が、出発物質A)及び出発物質D)の他方を含有する容器に連続的に又は漸増的に添加され得る。このような添加は、手動で又は計量機器を使用して実行され得る。
上記のプロセスは、任意選択的に、1つ以上の追加の工程を更に含み得る。プロセスは、任意選択的に、工程1)において、反応混合物に1つ以上の追加の出発物質を添加する工程3)を更に含み得る。代替的に、工程3)は、工程1)の間及び/又は後、並びに工程2)の前に実行され得る。追加の出発物質は、E)酸プレ触媒、F)アミノアルキル官能性アルコキシシラン、G)末端封鎖剤、H)溶媒、並びにF)、G)、及びH)のうちの2つ以上の組み合わせからなる群から選択され得る。
出発物質E)酸プレ触媒
アミノ基末端ポリジオルガノシロキサンを調製するためのプロセスにおける出発物質E)は、酸プレ触媒を含む。酸プレ触媒は、カルボン酸であり得る。理論に束縛されるものではないが、カルボン酸は、環状ポリシロキサザン(又は、存在する場合、以下に記載されるように、α-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサン)中のアミノ官能基と反応して、カルボン酸塩触媒を形成すると考えられる。カルボン酸は、広範囲のカルボン酸から選定することができる。カルボン酸は、例えば、1~20個の炭素原子、代替的に2~20個の炭素原子を有する脂肪族カルボン酸であり得る。例えば、酢酸、プロピオン酸、オクタン酸、デカン酸、又はラウリン酸が本明細書での使用に好適である。代替的に、ヒドロキシルなどの親水性基で置換された脂肪族カルボン酸、例えば乳酸を使用することができる。代替的に、電子求引性部分、例えばフッ素若しくは塩素などのハロゲン又はヒドロキシル基によって置換されたカルボン酸が使用され得、電子求引性部分によって置換されたそのような酸の例は、乳酸及びフルオロ酢酸又は4,4,4-トリフルオロブタン酸などのフルオロアルカン酸である。他の好適なカルボン酸としては、安息香酸、クエン酸、マレイン酸、ミリスチン酸、及びサリチル酸が挙げられる。代替的に、上記のカルボン酸のうちの2つ以上の任意の組み合わせが使用され得る。
F)アミノアルキル官能性アルコキシシラン
アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを調製するためのプロセスは、任意選択的に、出発物質F)であるアミノアルキル官能性アルコキシシランを添加することを更に含み得る。理論に束縛されるものではないが、F)アミノ官能性アルコキシシランを添加することは、アミノ官能性有機ケイ素生成物を提供し、これは、ペンダントアミノ官能基を更に含むアミノ基末端ポリオルガノシロキサンであり得ると考えられる。
出発物質F)は、アミノアルキル基及びSiに結合したアルコキシ基を含有する。アミノアルキル基は、式(F1):R13-(NH-A’)-NH-A-を有し得、式中、A及びA’は、それぞれ独立して、1~6個の炭素原子を有し、任意選択的に、エーテル結合を含有する直鎖状又は分岐状アルキレン基であり、下付き文字qは、0~4であり、R13は、水素、アルキル基、又は1~4個の炭素原子を有する炭化水素基である。代替的に、R13は、水素であり得、qは、0又は1であり得、A及びA’(存在する場合)はそれぞれ、2~4個の炭素原子を含有する。好適なアミノアルキル基の例としては、-(CHNH、-(CHNH、-(CHNH(CHNH、-CHCH(CH)CHNH(CHNH、-(CHNHCHCHNH(CHNH、-CHCH(CH)CHNH、-CHCH(CH)CHNH(CHNH、-(CHNH(CHNH、及び-(CHO(CHNHが挙げられる。Siに結合したアルコキシ基は、非反応性置換基又はエーテル結合などの結合を含有し得る。アミノアルキル官能性アルコキシシランは、式(F2):

を有し得、式中、A、A’、R13、及び下付き文字qは、上で定義したとおりであり、R’は、1~6個の炭素原子を有するアルキル基又はアルコキシアルキル基、例えば、メチル、エチル、ブチル、又はメトキシエチルであり、R14及びR15は、それぞれ独立して、基-OR’又は任意選択的に置換されたアルキル基若しくはアリール基である。代替的に、直鎖状ポリジオルガノシロキサンの調製のために、R14基はメチルなどのアルキル基であり得、R15基は、メトキシ又はエトキシなどの式-OR’を有し得る。出発物質F)に好適なアミノアルキル官能性アルコキシシランの例としては、F3)3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、F4)3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、F5)アミノエチル-アミノイソブチルメチルジメトキシシラン、F6)アミノエチル-アミノイソブチルメチルジエトキシシラン、F7)3-アミノプロピルジメチルエトキシシラン、F8)3-アミノプロピルジメチルメトキシシラン、F9)3-(2-アミノエチルアミノ)プロピル-ジメトキシメチルシラン、F10)3-(2-アミノエチルアミノ)プロピル-ジエトキシメチルシラン、F11)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、F12)アミノプロピルメチルジエトキシシラン、及びF13)F3)~F12)のうちの2つ以上の組み合わせ、が挙げられる。一実施形態では、アミノアルキル官能性アルコキシシランは、F7)3-アミノプロピルジメチルエトキシシラン又はF9)3-アミノプロピルジメチルメトキシシランなどのモノアルコキシシランを含み、アミノ官能性ポリジオルガノシロキサンは、それからのアミノ官能性ペンダント基を有する。
出発物質G)末端封鎖剤
アミノ官能性有機ケイ素化合物、例えばアミノ官能性ポリオルガノシロキサン(出発物質D-IIが上記のプロセスにおいて使用される場合に調製される)を調製するためのプロセスは、任意選択的に、出発物質G)、末端封鎖剤を添加することを更に含み得る。理論に束縛されるものではないが、例えば、本明細書に記載のプロセスによって調製されるアミノ官能性ポリジオルガノシロキサンが、いくつかのトリヒドロカルビルシリル末端基(例えば、トリメチルシリル末端などのトリアルキルシリル末端)基及びいくつかのアミノ官能基を有する場合、末端封鎖剤は、出発物質D-II)上のシラノール基のいくつかを封鎖するために使用され得ると考えられる。末端封鎖剤は、シラノール基と反応し、トリオルガノシリル官能基が出発物質A)のシラノール基と反応しない末端封鎖トリオルガノシリル単位を発生させることができる。好適な末端封鎖剤は、(G1)モノアルコキシシラン、(G2)シラザン、又は(G3)(G1)及び(G2)の両方によって例示される。
(G1)モノアルコキシシランは、式(G4):R16 SiOR17を有し得、式中、各R16は独立して、シラノール官能基と反応しない一価有機基であり、各Rは1~6個の炭素原子を有する一価炭化水素基である。代替的に、R17は、1~6個の炭素原子、代替的に1~4個の炭素原子、代替的に1~2個の炭素原子を有するアルキル基であり得、代替的にR17はメチルであり得る。各R16は、アルキル、アルケニル、及びアリール基から選択される一価炭化水素基であり得る。代替的に、各R16は、1~6個の炭素原子を有するアルキル基、2~6個の炭素原子を有するアルケニル基、又はフェニル基であり得る。代替的に、各R16は、1~6個の炭素原子、代替的に1~4個の炭素原子を有するアルキル基であり得、代替的に各R16はメチルであり得る。出発物質(G1)のモノアルコキシシランの例としては、(G5)トリメチルメトキシシラン及び(G6)トリメチルエトキシシランが挙げられる。
好適な(G2)シラザンは、式(G7):(R1819 Si)NHを有し得、式中、各R18は、独立して、一価炭化水素基(Rについて本明細書に記載されるような)及び一価ハロゲン化炭化水素基(少なくとも1つの水素がCl又はFなどのハロゲン原子で置き換えられているRの一価炭化水素基など)から選択され、各R19は、独立して、R17について上記されるような、1~6個の炭素原子の一価炭化水素基から選択される。各R18は、アルキル基、アルケニル基、又はハロゲン化アルキル基であり得る。R18に好適なアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、及びブチルが挙げられる。好適なアルケニル基としては、ビニル及びアリルが挙げられる。好適なハロゲン化アルキル基としては、トリフルオロプロピルが挙げられる。出発物質(G2)に好適なシラザンの例としては、(G8)ヘキサメチルジシラザン、(G9)sym-テトラメチルジビニルジシラザン、及び(G10)[(CFCHCH)(CHSi]NHが挙げられる。
末端封鎖剤は、任意選択的であり、正確な量は、形成されるアミノ官能性ポリオルガノシロキサンの所望の構造及びアミン含量を含む様々な要因に応じる。しかしながら、末端封鎖剤が、プロセスにおいて使用される全出発物質の合計重量に基づいて、5重量%まで、代替的に0.1重量%~5重量%の量で添加され得る。存在する場合、出発物質G)の全て又は一部分が、工程1)において添加され得る。代替的に、出発物質G)の第1の部分が工程1)において添加され得、出発物質G)の第2の部分が工程1)の後及び工程2)の前にプロセスに追加される追加の工程で添加され得る。
出発物質H)溶媒
アミノ官能性有機ケイ素化合物を調製するためのプロセスは、任意選択的に、出発物質H)、溶媒を添加することを更に含み得る。溶媒は、環状ポリシロキサザンを作製するためのプロセスにおける出発物質e)について上記したものであり得る。理論に束縛されるものではないが、溶媒は、ポリシロキサン樹脂が選択される場合、出発物質D-II)などの出発物質のうちの1つ以上を導入するために使用され得ると考えられる。プロセスは、プロセスで使用される全ての出発物質の合計重量に基づいて0%~200%の溶媒を使用し得る。代替的に、0%~90%の溶媒(同じ基準で)が使用され得る。溶媒が使用されるかどうかは、出発物質D)の選択を含む様々な要因に依存する。例えば、室温で固体であるシラノール官能性ポリオルガノシロキサン樹脂が出発物質D)として選択される場合、溶媒が使用され得る。代替的に、出発物質D)が、室温で液体であるシラノール官能性シラン及び/又はシラノール官能性ポリジオルガノシロキサンである場合、プロセスは、ニートで行われ得る。
アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを調製するためのプロセスは、任意選択的に、上記のものに加えて1つ以上の追加の工程を更に含み得る。例えば、プロセスは、任意選択的に、4)工程2)の前及び/又は間に残留酸を除去することと、(E)酸プレ触媒が添加される場合)、反応混合物からアミノ官能性ポリオルガノシロキサンを回収することと、を更に含み得る。アミノ官能性ポリオルガノシロキサンは、任意選択的に、真空下で、ストリッピング及び/又は蒸留などの任意の簡便な手段によって反応混合物から回収され得る。プロセス工程のうちの1つ以上は、窒素などの不活性雰囲気下で実行され得る。
アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを調製するためのプロセスは、任意選択的に、未反応の環状ポリシロキサザン、未反応のシラノール官能性ポリオルガノシロキサン、又は両方をクエンチすることを更に含み得る。クエンチは、I)水、及びB)式R10OHのアルコールからなる群から選択される出発物質を添加することによって実行され得、式中、R10は、1~8個の炭素原子のアルキル基である。クエンチは、アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを調製するためのプロセスにおいて、工程1)の後、代替的に工程2)の前の任意の時点で実行され得る。
B.アルコキシ官能性キャッピング剤を作製するためのプロセス
代替的に、例えば、キャッピング剤を、D)シラノール官能性有機ケイ素化合物、例えば、上記のD-II)シラノール官能性ポリオルガノシロキサンと組み合わせる前に、上記の環状ポリシロキサザンを更に反応させて、キャッピング剤として有用なα-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサンを調製し得る。α-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサンを調製するためのプロセスであって、
I)
A)上記のプロセスによって調製された環状ポリシロキサザン、及び
B)式R10OH(式中、R10は、1~8個の炭素原子のアルキル基である)のアルコール、を含む、出発物質を組み合わせて、
それによって、式

(式中、各R、R、R10、及び下付き文字xは、上記のとおりである)のC)α-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサンを含む反応生成物を調製することと、
任意選択的に、II)反応生成物を精製して、C)α-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサンを回収することと、を含む、プロセス。
代替的に、α-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサンにおいて、各Rは、メチルなどのアルキル基であり得、各Rは、水素であり得る。この方法における出発物質B)であるアルコールは、メタノール及びエタノールからなる群から選択され得る。
上記のプロセスは、式のα-アルコキシ-ω-一級アミノ官能性ポリシロキサンを製造し、

式中、各R、R、及びR10並びに下付き文字xは、上記のとおりである。代替的に、各Rは、独立して選択された1~18個の炭素原子のアルキル基、代替的にメチルであり得る。代替的に、各Rは、水素であり得る。代替的に、各R10は、メチル又はエチルであり得る。
C.アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを作製するための代替プロセス。
上記のα-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサンは、アミノ官能性有機ケイ素化合物を調製するための別のプロセスにおいて有用であり、これは、
1)
工程I)において形成された反応生成物及び/又は上記のプロセスの工程II)において精製されたC)式

のα-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサン、並びに
D)シラノール官能性有機ケイ素化合物(上記のとおり)、を含む、出発物質を組み合わせて、それによって、反応混合物を形成することと、
任意選択的に、2)反応混合物を150℃まで、代替的に90℃まで、代替的に90℃~150℃に加熱することと、
3)E)酸プレ触媒を反応混合物に添加することと、を含む。このプロセスは、任意選択的に、4)F)アミノアルキル官能性アルコキシシランを反応混合物に添加することを更に含み得る。出発物質D)、E)、及びF)並びにそれらの量は、上記のとおりである。理論に束縛されるものではないが、出発物質E)である酸プレ触媒を添加することは、プロセスが>90℃で行われる場合に任意選択的であり得、プレ触媒を添加することは、プロセスが90℃以下で行われる場合に実行されると考えられる。
アミノ官能性有機ケイ素化合物を調製するためのプロセスにおいて、混合及び加熱は、撹拌式ジャケット付きバッチ反応器又はジャケット付きリボイラを有する反応蒸留装置などの容器に出発物質を投入するなどの任意の都合のよい手段を使用して実行され得、ジャケットは、ジャケットを通して、蒸気/水又は熱伝達流体を通過させることによって加熱及び冷却することができる。出発物質及び/又は反応混合物は、反応を促進するために、室温で保たれ得るか、又は150℃までに加熱され得、代替的に90℃までに加熱され得る。このプロセスは、アミノ官能性有機ケイ素化合物を形成するのに十分な時間実行される。
工程1)及び2)において、出発物質A)及び出発物質D)の一方は、出発物質A)及び出発物質D)の他方を含有する容器に連続的に又は漸増的に添加され得る。このような添加は、手動で又は計量機器を使用して実行され得る。
上記のプロセスは、任意選択的に、1つ以上の追加の工程を更に含み得る。このプロセスは、工程1)及び/又は工程2)において、反応混合物に追加の出発物質を添加する工程4)を更に含み得る。追加の出発物質は、F)アミノアルキル官能性アルコキシシラン、G)末端封鎖剤、H)溶媒、並びにF)、G)、及びH)のうちの2つ以上の組み合わせからなる群から選択され得る。代替的に、工程4)は、工程1)の間及び/若しくは後、工程2)の前及び/若しくは後、又は工程3)の前及び/若しくは間に実行され得る。出発物質D)、E)、F)、G)、及びH)は上記のとおりである。アミノ官能性有機ケイ素化合物を調製するためのプロセスは、任意選択的に、未反応のα-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサン、未反応のシラノール官能性有機ケイ素化合物、又はその両方をクエンチすることを更に含み得る。クエンチは、I)水、及びB)式R10OHのアルコールからなる群から選択される出発物質を添加することによって実行され得、式中、R10は、1~8個の炭素原子のアルキル基である。クエンチは、工程1)の後、代替的にアミノ官能性ポリオルガノシロキサンを回収する前の任意の時点で実行され得る。アミノ官能性ポリオルガノシロキサンは、任意選択的に、真空下で、ストリッピング及び/又は蒸留によって反応混合物から回収され得る。プロセス工程のうちの1つ以上は、窒素などの不活性雰囲気下で実行され得る。例えば、上記の工程1)及び2)は、任意選択的に、容器ヘッドスペースを通して不活性ガスを流す工程を更に含み得る。理論に束縛されるものではないが、反応器ヘッドスペースを通して不活性ガスを流すことは、システムから臭気及び低沸点不純物を除去するのに役立ち得ると考えられる。
III.アミノ官能性ポリオルガノシロキサン
上記のプロセスは、アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを製造する。シラノール末端ポリジオルガノシロキサンが出発物質D-II)として使用される場合、アミノ官能性ポリオルガノシロキサンは、アミノ基末端ポリジオルガノシロキサンである。各Rが水素である場合、アミノ基末端ポリジオルガノシロキサンは、式の一級アミノ基末端ポリジオルガノシロキサンであり、

式中、R12は、OH、R、及び-CHCH(R)CHNHからなる群から選択され、下付き文字n=(x+y+1)である。代替的に、R12は、OH、R、及び-CHCHCHNHからなる群から選択され得る。
代替的に、シラノール官能性ポリシロキサン樹脂が出発物質D)として使用される場合、アミノ官能性ポリオルガノシロキサンは、アミノ官能性ポリオルガノシロキサン樹脂である。各Rが水素である場合、そのとき、アミノ官能性ポリオルガノシロキサン樹脂は、一級アミノ官能性ポリオルガノシロキサン樹脂である。一級アミノ官能性ポリオルガノシロキサン樹脂は、単位式:
[(HNCHCHCH)R SiO1/2[(HNCHCHCH)RSiO2/2[(HNCHCHCH)SiO3/2(R20 SiO1/2(R20 SiO2/2(R20SiO3/2(SiO4/2を含み得、式中、R及びR20は、上記のとおりであり、下付き文字Dは、上記のとおりであり、下付き文字G≦A、下付き文字H≦B、下付き文字F≦Cである。下付き文字G≧0、下付き文字H≧0、下付き文字F≧0、下付き文字D≧0である。量(J+K+L)>1である。量(L+F+D)>1である。量(J+K+L+G+H+F+D)は、1,000g/mol~12,000g/molのMnを樹脂に与えるのに十分な値を有する。
パーソナルケア製品
上記のアミノ官能性ポリオルガノシロキサン(例えば、アミノ官能性ポリジオルガノシロキサン)は、パーソナルケア製品に製剤化され得る。概して、そのような製品は、室温で固体である物質が存在しない場合、単純なプロペラミキサー、ブルックフィールド逆回転ミキサー、又は均質化ミキサーを使用して、室温で調製され得る。特別な機器又は加工条件は、典型的には必要ない。作製される形態の種類に応じて、調製方法は異なるが、そのような方法は、当該技術分野で既知である。
パーソナルケア製品は、それらが適用される身体の部分、美容的、療法的、又はそれらのいくつかの組み合わせに関して機能的であり得る。このような製品の従来の例としては、制汗剤及びデオドラント、スキンケアクリーム、スキンケアローション、保湿剤、フェイシャルトリートメント(例えばニキビ又はしわ除去剤)、個人用クレンザー及び洗顔料、バスオイル、香料、コロン、サッシェ、日焼け止め剤、プレシェーブローション及びアフターシェーブローション、シェービングソープ及びシェービングフォーム、ヘアシャンプー、ヘアコンディショナー(リーブイン、若しくはリンスオフのいずれか)、染毛剤、毛髪弛緩剤、ヘアスタイリング助剤(スプレー、固定液、ムース、及び/若しくはジェル等);パーマネント、脱毛剤、及びキューティクルコート、メイクアップ、カラーコスメ、ファンデーション、コンシーラー、チーク、口紅、アイライナー、マスカラ、オイルリムーバー、カラーコスメリムーバー、パウダー、薬剤クリーム、歯科衛生用品を含むペースト若しくはスプレー、抗生物質、治癒促進剤、並びに/又は予防用及び/若しくは治療用であり得る栄養素が挙げられるが、これらに限定されない。一般に、パーソナルケア製品は、液体、リンス、ローション、クリーム、ペースト、ゲル、発泡体、ムース、軟膏、スプレー、エアロゾル、石鹸、スティック、軟固形、固体ゲル、及びゲルを含むが、これらに限定されない、任意の従来の形態での適用を可能にする担体とともに製剤化され得る。何が好適な担体を構成するかは、当業者には容易に明らかとなろう。
アミノ官能性ポリオルガノシロキサンは、種々の個人、家庭、及びヘルスケア用途で使用することができる。特に、アミノ官能性ポリジオルガノシロキサンは、米国特許第6,051,216号(Barrら)、同第5,919,441号(Mendoliaら)、同第5,981,680号(Petroffら)、米国特許出願公開第2010/0098648号(Yu)及び国際公開第2004/060101号(Yu)に開示されているパーソナルケア組成物に、米国特許第6,916,464号(Hansenneら)に開示されている日焼け止め剤組成物に、国際公開第2003/105801号(Yu)に開示されている、フィルム形成樹脂もまた含有する化粧組成物に、米国特許出願公開第2003/0235553号(Lu)、同第2003/0072730号(Tornilhac)、同第2003/0170188号(Ferrariら)、欧州特許第1,266,647号(Tornilhac)、同第1,266,648号(Ferrariら)、同第1,266,653号(Ferrariら)、国際公開第2003/105789号(Lu)、同第2004/000247号(Lu)、及び同第2003/106614号(Lu)に記載されている化粧組成物に、国際公開第2004/054523号(Tournilhac)に開示されている追加の作用物質として、米国特許出願公開第2004/0180032号に開示されている長持ちする化粧品組成物に、国際公開第2004/054524号に考察されている透明又は半透明ケア及び/又はメイクアップ組成物に使用され得る。これらは全て、参照により本明細書に組み込まれている。
代替的に、アミノ官能性ポリオルガノシロキサンをカラー剤又は固定剤組成物の一部として使用し、毛髪を染める又はパーマするプロセスの前処理、処理中、後処理として適用することができる。目的は、カラーの保持及びカラーの強化から、染められた毛髪繊維の再コンディショニングにまで及ぶ可能性がある。例は、Legrandらに対する特許公開の米国特許出願公開第2003/0152534号、Legrandらに対する米国特許出願公開第2003/0152541号、Legrandに対する米国特許出願公開第2003/0147840号、Devin-Baudoinらに対する米国特許第6,953,484号、Devin-Baudoinらに対する米国特許第6,916,467号、Devin-Baudoinらに対する米国特許出願公開第2004/0045098号、Devin-Baudoinらに対する米国特許出願公開第2003/0126692号、Audoussetに対する国際公開第2007/071684号、並びにL’OrealによるAudoussetらに対する米国特許出願公開第2008/0282482号及びNoxell Corp.によるMcKelveyに対する米国特許第7,335,236号で見ることができ、これらの全ては、参照により本明細書に組み込まれる。
本発明によるパーソナルケア製品は、人体、例えば、皮膚若しくは毛髪に対してアプリケータ、ブラシを用いて適用する、手で適用する、流しかける、及び/又は、場合により、身体上若しくは体内に製品を擦り込む若しくはマッサージするなどの標準的な方法により使用することができる。例えば、カラー化粧品の除去方法も、洗浄、拭き取り、及び剥離を含むよく知られた標準的な方法である。皮膚上に使用するために、本発明によるパーソナルケア製品は、例えば、皮膚をコンディショニングするために、従来の様式で使用され得る。この目的のために有効量の製品が皮膚に適用される。そのような有効量は、概して、1mg/cm~3mg/cmの範囲である。皮膚への適用には、典型的には、組成物を皮膚内で作用させることが含まれる。皮膚に適用するためのこの方法は、皮膚に有効量の組成物を接触させる工程と、次に組成物を皮膚に擦り込む工程と、を含む。これらの工程は、所望の利点を達成するために、所望に応じて何度でも繰り返すことができる。
毛髪に対する本発明によるパーソナルケア製品の使用では、毛髪のコンディショニングのための従来の方法を使用し得る。毛髪をコンディショニングするための有効量の製品が髪に適用される。このような有効量は、概して、0.5g~50g、代替的に1g~20gの範囲である。毛髪に対する適用は、典型的には、毛髪のほとんど又は全てが製品と接触するように、組成物を毛髪全体に作用させることを含む。毛髪コンディショニングのためのこの方法は、有効量のヘアケア製品を毛髪に適用し、次に毛髪全体に組成物を作用させる工程を含む。これらの工程は、所望のコンディショニング効果を達成するために、所望に応じて何度でも繰り返すことができる。
アミノ官能性ポリオルガノシロキサンに加えてパーソナルケア製品に製剤化され得る添加剤の非限定的な例としては、(i)追加のシリコーン、(ii)ニキビ予防剤、(iii)抗う蝕剤、(iv)ふけ防止剤、(v)酸化防止剤、(vi)殺生物剤、(vii)植物成分、(viii)クレンジング剤、(ix)カラー剤、(x)コンディショニング剤、(xi)カチオン性堆積助剤などの堆積剤、(xii)電解質剤、(xiii)皮膚軟化剤、(xiv)剥脱剤、(xv)泡ブースター、(xvi)香料、(xvii)保湿剤、(xviii)閉塞剤、(xix)油、(xx)殺シラミ剤、(xxi)pH制御剤、(xxii)顔料、(xxiii)防腐剤、(xxiv)レオロジー改質剤、(xxv)溶媒、(xxvi)安定剤、(xxvii)安定化剤、(xxviii)日焼け止め剤、(xxix)界面活性剤、(xxx)懸濁剤、(xxxi)なめし剤、(xxxii)増粘剤、(xxxiii)ビタミン、(xxxiv)ワックス、(xxxv)創傷治癒促進剤、及び(xxxvi)(i)~(xxxv)の任意の2つ以上が挙げられる。
これらの実施例は、当業者に本発明を例示することを目的とするものであり、請求項に記載の本発明の範囲を制限するものとして解釈すべきではない。下の表2に、これらの実施例で使用する出発物質を示す。
パートI.環状ポリシロキサザンの合成
この参考例1では、促進剤アリルオキシ-ジ-(2,4,6-トリメチルフェニル)シランを以下のようにして合成した。5.1302gのクロロ-ジ-(2,4,6-トリメチルフェニル)シランを250mLのフラスコに添加し、110mLのペンタンに溶解した。別個のフラスコ中で、1.0328gのアリルアルコール、1.9709gのトリエチルアミンを組み合わせて、混合した。次いで、混合物をクロロ-ジ-(2,4,6-トリメチルフェニル)シランに1時間かけて添加すると、大量の白色沈殿物が形成された。フラスコの内容物を2時間撹拌した。固体物質を濾別し、上澄み液を収集した。固体を10mLのペンタンで洗浄し、これを上澄み液と組み合わせた。低沸点揮発性成分を真空下でストリッピングして濁った液体を得、これを60mLのペンタンに溶解し、再び濾過し、ストリッピングし、収集して、4.7018gのアリルオキシ-ジ-(2,4,6-トリメチルフェニル)シランを液体として得た。生成物をH NMR、29Si NMR、及びGC-質量分析によって特徴付けた。
この参考例2では、促進剤アリルオキシ-メチル-(2,4,6-トリ-イソプロピル-フェニル)シランを以下のように合成した。30mLのトルエンを、約-11℃に冷却した250mLのハーフジャケットフラスコに添加した。4.9554g(43.1mmol)のジクロロメチルシランを添加した。次に、25mLの0.5M 2,4,6-トリイソプロピルフェニルマグネシウムブロミドを45分かけてフラスコにゆっくり添加し、これにより薄黄色の溶液及び無色の沈殿を得た。フラスコの内容物を冷却しながら1時間撹拌し、次いで周囲温度に温め、内容物を更に1時間撹拌した。次に、3.2534gの1,4-ジオキサンをフラスコに添加した。大量の白色沈殿物が形成され、フラスコ内容物を1時間撹拌した。上清液から塩を濾別した。固体を30mLのペンタンで洗浄し、これを他の液体と組み合わせた。揮発性成分を真空下で除去して、2.9466gの白色微結晶固体を得た。生成物は、クロロ-メチル-(2,4,6-トリ-イソプロピル-フェニル)シランと識別された。生成物を、H NMR、29Si NMR、及びGC-質量分析によって特徴付けた。
2.7908gのクロロ-メチル-(2,4,6-トリ-イソプロピル-フェニル)シランを250mLのハーフジャケットフラスコに添加し、40mLのペンタンに溶解し、約4℃に冷却した。別個のフラスコ中で、0.6016gのアリルアルコール、1.078gのトリエチルアミン、及び4.7gのペンタンを組み合わせて混合した。次いで、混合物をクロロ-メチル-(2,4,6-トリ-イソプロピル-フェニル)シランに25分かけて添加した。この間に、フラスコ内容物を9.8℃に温め、大量の白色沈殿物が形成された。フラスコ内容物を周囲温度まで温め、2時間撹拌した。固体物質を濾別し、上澄み液を収集した。固体を10mLのペンタンで洗浄し、これを上澄み液と組み合わせた。低沸点揮発性成分を真空下でストリッピングして濁った液体を得、これを再び濾過し、アリルオキシ-メチル-(2,4,6-トリ-イソプロピル-フェニル)シランとして収集した。生成物をH NMR、29Si NMR、及びGC-質量分析によって特徴付けた。
参考例3では、促進剤(1-メチル-2-プロピン-1-イル)オキシ-ジフェニルシランを以下のように合成した。9.9272gのクロロジフェニルシランを250mLのハーフジャケットフラスコに添加し、100mLのペンタンに溶解し、約1℃に冷却した。別個のフラスコ中で、3.222gの1-メチル-プロパ-2-イン-1-オール、4.6258gのトリエチルアミン、及び3.0000gのペンタンを組み合わせ、混合して、黄色溶液を得た。次いで、混合物をクロロジフェニルシランに30分かけて添加した。この間に、フラスコ内容物を8.9℃に温め、大量の白色沈殿物が形成された。フラスコ内容物を室温の温度まで温め、2時間撹拌した。固体物質を濾別し、上澄み液を収集した。固体を30mLのペンタンで2回洗浄し、洗液を上澄み液と組み合わせた。低沸点揮発性成分を真空下でストリッピングして、濁った液体を得た。次いで、液体を15mLのペンタンと組み合わせ、撹拌し、次いで濾過して、透明な液体を得た。液体を減圧下でストリッピングして、(1-メチル-2-プロピン-1-イル)オキシ-ジフェニルシランからなる10.2342gの淡黄色の透明な液体を得た。生成物をH NMR、29Si NMR、及びGC-質量分析によって特徴付けた。
この参考例4では、Pt-促進剤触媒溶液を、Karstedt触媒[PtO(SiMeVi)]又はAshby触媒[Pt(SiMeViO)]などの可溶性白金源のストック溶液と促進剤とを室温で混合することによって調製した。反応性は、無色又は淡黄色のいずれかの溶液から、典型的にはオレンジ色から暗赤色の溶液への急速な色の変化及び発熱により明らかであった。混合物は、使用した促進剤に応じて、1時間~3日以内に使用できる状態になった。混合物をH、29Si、及び195Pt NMRによって特徴付けた。評価したPt-促進剤ストック溶液の組み合わせを以下の表3に示す。
この実施例5では、式-SiMeOSiMeNH-の環状シロキサザンは、本発明のプロセスによって調製され、アリルアミン対TMDSOのモル数比は、2:1以上であり、TMDSOはアリルアミンに添加された。量を以下の表に示す。最初に、熱電対、磁気撹拌棒、及び-5℃~-20℃に冷却した凝縮器を備えたガラス反応フラスコ中で、Pt-促進剤溶液をアリルアミン及び任意の溶媒と室温で混合した。次いで、アリルアミン/触媒溶液を還流温度に加熱した。時間をかけて、TMDSOを混合物に供給し、添加後すぐに、典型的には5秒未満以内で大量の水素を製造した。溶液温度は、TMDSOの添加中に、またTMDSOを供給することを中断したときにも、システムに熱が加えられる限り徐々に増加した。TMDSOを供給することが完了した後、混合物をある温度に設定し、1時間~5時間撹拌し、次いで室温に冷却した。生成物の環状シロキサザンである-SiMeOSiMeNH-は、GC-FID、GC-MS、H NMR、及び/又は29Si NMRによって特徴付けられた。環状シロキサザンである-SiMeOSiMeNH-は、欧州特許第0342518(A2)号に記載されているような蒸留法によって精製し、65%~85%の単離収率を得た。
この実施例6では、式-SiMeOSiMeNH-の環状シロキサザンを本発明のプロセスによって調製し、アリルアミン対TMDSOのモル数比は、1:1~1:2未満であり、TMDSOをアリルアミンに添加した。量を以下の表に示す。最初に、熱電対、磁気撹拌棒、及び-5℃~-20℃に冷却した凝縮器を備えたガラス反応フラスコ中で、Pt-促進剤溶液をアリルアミン及び任意の溶媒と周囲温度で混合した。次いで、アリルアミン/触媒溶液を還流温度に加熱した。時間をかけて、TMDSOを混合物に供給し、添加後すぐに、典型的には5秒未満以内で大量の水素を製造した。溶液温度は、70℃~110℃の温度に達するまでTMDSOの添加中に徐々に増加したが、システムに熱が加えられる限り、TMDSOを供給することを中断したときにも増加した。TMDSOを供給することが完了した後、混合物を60℃~120℃の温度に設定し、30分間~8時間撹拌し、次いで室温に冷却した。生成物の環状シロキサザンである-SiMeOSiMeNH-は、GC-FID、GC-MS、H NMR、及び/又は29Si NMRによって特徴付けられた。環状シロキサザンである-SiMeOSiMeNH-を、欧州特許第0342518(A2)号に記載されている蒸留法によって精製し、65%~85%の単離収率を得た。
この実施例7において、欧州特許第0342518(A2)号(米国特許第5,026,890号に対応する)からの実施例は、1:1 TMDSOからアリルアミンへのプロセスを安全に又は任意の妥当な収率で完了することができなかった。この報告は、「モル比1:1のアリルアミン及びTMDSOを窒素雰囲気中で40ppmの触媒と組み合わせると、水素発生が直ちに観察された。混合物を加熱還流し、ポット温度は、65分かけて43℃から73℃に上昇し、次いで、発熱反応が起こり、これは155℃への即時上昇を引き起こした。混合物を45℃に冷却し、真空下でストリッピングし、非常に小さい割合の環状ジシロキサザンを得た。残留物を蒸気ストリッピングすると、ビス(3-アミノプロピル)ポリジメチルシロキサンの混合物であることが示された」と記載していた。この実施例は、欧州特許第0342518(A2)号のプロセスが環状ジシロキサザンの良好な収率又は純度を提供しないことを示した。
この実施例8では、約100ppmのPt(SiMeViO)触媒を含有するアリルアミンへのTMDSOのゆっくりとした添加は、完全な反応を与えず、代わりに、6時間の混合後でさえ、55%の変換率を過ぎた生成物をほとんど製造せず、代わりに、微細な黒色粉末が沈殿し始めた。GC-FIDにより、環状シロキサザンへの不完全な変換が確認された。
この実施例9では、式-SiMeOSiMeNH-の環状シロキサザンは、本発明のプロセスによって調製され、TMDSO、Pt触媒、及び促進剤が、熱伝対、磁気撹拌棒、及び-5℃~-20℃に冷却された凝縮器を備えた適切なサイズのガラス製反応フラスコに添加された。溶液を40℃~75℃の温度に加熱した。量を以下の表に示す。Pt触媒及び促進剤は、TMDSOとともに添加する前に一緒に混合するか、又はTMDSOに個別に添加したかのいずれかであった。試薬の組み合わせにより、溶液は黄色に変化した。時間をかけて、アリルアミンを混合物に供給し、添加後すぐに、典型的には5秒未満以内で大量の水素を製造した。アリルアミンの供給速度及び反応フラスコの壁を通しての冷却によって制御される発熱もあった。発熱を制御し、TMDSOを供給することを中断した後にシステムに熱を加えることによって、反応フラスコの温度を50℃~110℃の温度に維持した。TMDSOを供給することが完了した後、混合物を60℃~120℃の温度に設定し、30分間~4時間撹拌し、次いで室温に冷却した。生成物の環状シロキサザンである-SiMeOSiMeNH-は、GC-FID、GC-MS、H NMR、及び/又は29Si NMRによって特徴付けられた。環状シロキサザンである-SiMeOSiMeNH-は、欧州特許第0342518(A2)号に記載されているような蒸留法によって精製し、65%~85%の単離収率を得た。
この実施例10では、式-SiMeOSiMeNH-の環状シロキサザンを、米国特許第5,026,890号に記載されたものと同様のプロセスによって合成したが、以下のようにいくつかの変更を加えた。ガラスサーモウェル及び冷蔵還流凝縮器を備えた250mLフラスコに、0.0224gの0.104M Pt(SiMeViO)(約2%のPt)及び5.8641gのアリル-アミンを添加した。混合物を加熱還流した(Δ=53.4℃)。6.8820gの1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン(TMDSO)を少量ずつ添加して、式HC=CHCHNHSiMeOSiMeHの非ヒドロシリル化中間体(NHI)の量を最小化しようと試みた。このプロセス工程は、TMDSOを1つのアリコートで添加した米国特許第5,026,890号の実施例から逸脱した。この変化の理由は、アリル-アミンへのTMDSOのバルク添加が、定量的な量の可燃性の非圧縮性水素ガスを発生させ、これは、毒性アリル-アミンアミンの安全な取り扱いのための莫大な自発的圧力増加及び制限された通気に関連する安全性の懸念のために、大きな製造反応器では許容不能であることであった。TMDSOを添加するにつれて、還流温度は、ゆっくり上昇した。3時間後、約70%のTMDSOを添加し、温度が61.5℃に上昇した。フラスコ内容物をGCで分析したところ、主にNHIが形成され、ヒドロシリル化環状-SiMeOSiMeNH-への変換率はわずか約4%であったことが示された。
加熱を一晩中断し、溶液を周囲温度で一晩撹拌した。翌日、加熱還流を再開した。1.5時間後、残りのTMDSOを添加し、加熱を更に9.5時間続けたところ、温度が73.9℃に上昇した。加熱を停止し、溶液を室温で一晩撹拌した。
翌日、溶液を9時間加熱還流したところ、106.1℃に達した。これはまた、プロセスが1ブロックの加熱中に行われた特許第5,026,890号に記載されたプロセスから逸脱した。熱源は、高温で未反応成分を残すという安全上の理由のために除去され、実験は既に不十分な変換を示した。プロセスを完了するための追加の時間は、米国特許第5,026,890号に記載されたプロセスにおける信頼性のなさ及び緩慢さを実証した。GCによる分析は、NHIの95+%が式-SiMeOSiMeNH-の環状シロキサザンに変換されたことを示した。この比較例は、米国特許第5,026,890号のプロセスが、安全性の懸念及び所望の反応時間中に達成される不十分な変換のために、商業規模の操作に不適であることを示した。
この実施例10では、環状-SiMeOSiMeCHCHCHNMe-は、ヒドロシリレーション促進剤として(1-メチル-2-プロピン-1-イル)オキシ-ジフェニルシラン(M1PPP)を使用して合成した。4.92gのN-メチル-アリルアミン及び0.087gの実施例4gからのPt/M1PPP促進剤触媒溶液(最終溶液混合物中に約23ppmのPt及び70ppmの促進剤を与えた)を、溶融ガラスサーモウェル及び還流凝縮器を備えた250mLの1つ口フラスコに添加した。溶液を62.5℃まで加熱した。9.28gのTMDSOを3時間かけて添加すると、温度は徐々に92℃まで増加した。添加中及び添加後にガスが発生した。次いで、溶液温度を80℃に増加させ、1時間撹拌し、次いで、周囲温度に冷却した。粗生成物は、環状-SiMeOSiMeCHCHCHNMe-を含有し、これをGC-FID及びGC-MSによって特徴付けた。理論的には、この物質は、本明細書に記載の反応蒸留プロセスによって精製することができる。
この実施例11では、環状-SiMeOSiMeOSiMeCHCHCHNH-は、ヒドロシリレーション促進剤としてアリルオキシ-ジフェニルシラン(allyloxy-diphenylsilane、APP)を使用して合成した。11.58gのアリルアミン及び0.3gの実施例4cからのPt/APP促進剤触媒溶液(最終溶液混合物中に約22ppmのPt及び65ppmの促進剤を与えた)を、溶融ガラスサーモウェル及び還流凝縮器を備えた250mLの1つ口フラスコに添加した。溶液を52.7℃まで加熱した。41.07gの1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサン(1,1,3,3,5,5-hexamethyltrisiloxane、HMTSO)を7.5時間かけて反応混合物に添加し、温度を徐々に82.4℃まで増加させた。次いで、溶液を約95℃に30分間加熱し、次いで約67℃に冷却し、そこで1.5時間保持した。添加中及び添加後にガスが発生した。次いで、溶液温度を80℃に増加させ、1時間撹拌し、次いで、周囲温度に冷却した。粗生成物は、環状-SiMeOSiMeOSiMeCHCHCHNH-を含有し、これは、GCによって特徴付けられたが、低収率(<25%)しか得られず、物質の大部分がトリシロキサン、HSiMeOSiMeOSiMeH上の両方のSiH部分上でヒドロシリル化反応を受けてアリルアミンの生成物に変換し、主生成物としてHNCHCHCHSiMe-OSiMeSiMeCHCHCHNHを得た。理論的には、環状-SiMeOSiMeOSiMeCHCHCHNH-は、本明細書に記載の反応蒸留プロセスによって精製することができた。
この実施例12では、式-SiMeOSiMeNH-の環状シロキサザンが、本発明のプロセスによって調製され、アリルアミン対TMDSOのモル数比は2.4:1であった。欧州特許第0342518(A1)号は、アリルアミンとTMDSOとの比を少なくとも約2:1、好ましくは約2.2~2.5:1にすべきであると説明していた。理論に束縛されるものではないが、これは、1:1の比で実行した場合に観察される激しい発熱を回避するためであると考えられる。
充填グローブボックス中で、溶融ガラスサーモウェルを備え、熱電対及び磁気撹拌棒を備え、約-15℃に設定された高効率凝縮器を備えた250mLの1つ口反応フラスコ中で、トルエン溶液中の2gのストックPt(3800ppm)-APP促進剤(11,500ppm)を23.9g(0.42mol)のアリルアミンと混合した。次いで、アリルアミン/Pt触媒溶液を約52℃で加熱還流した。次いで、シリンジを使用して、23.2g(0.17mol)のTMDSOを4時間かけて断続的に供給し、ここで、平均ポット温度は約64℃であった。
実施例12(続き):(1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンの精製を、単純なVigreux蒸留カラムを使用して以下のように実行した。上記の合成における反応器上の凝縮器を、受器に接続された約-15℃に冷蔵された凝縮器を有する蒸留ヘッドに接続された約15cmのVigreux蒸留カラムで置き換えた。蒸留装置を最初に大気圧で約94℃に加熱して、過剰なアリルアミンの大部分を1.5時間かけて除去した。2つの少量の追加の留分(合計=約1.1g)を真空蒸留下で除去した。次いで、0.059g(0.44mmol)の硫酸アンモニウムを粗混合物に添加した。次いで、ポットを約113℃に加熱して、生成物を蒸留した。27.54gの純度96.1%の環状シロキサザンを収集した。受けフラスコを交換し、次いで27.54g(84.2%の収率)の1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタン生成物留分を2時間かけて収集した。しかしながら、GC-MSは、この物質がわずか96%の純度であり、3.5%のアリルアミンを含有することを示した。本発明の反応蒸留プロセスを使用すれば、より良好な収率及び純度を得ることができたと考えられる。
この実施例13では、1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンの合成を以下のように実行した。N含有グローブボックス中で、1Lの3つ口反応用フラスコを、1)トップジョイントにおいて、シリコーン流体で約-15℃に冷却した高効率凝縮器に接続した。2)サーモウェルを有する圧縮継手(KalrezO-リング)。3)ガラス栓。凝縮器の頂部は、グローブボックスに対して開いていた。反応器に、161.4g(2.83mol)のアリルアミン、並びに約1.8%のPt及び約16.6%のヒドロシリル化促進剤、アリルオキシ-ジフェニルシラン(allyloxy-diphenylsilane、APP)を含有するキシレン中の0.82gのストック触媒溶液を添加した。加熱マントルを使用して、反応器を約52℃に加熱し、溶液を還流させた。次に、シリンジを使用して、343.7g(2.56mol)のTMDSOを3日間に分けて供給した。1日目に、137gのTMDSOを6.25時間かけて断続的なアリコートで添加した(1~4g/分で供給)。ガス発生が停止した後、ポット温度は、事実上、増加することを停止した。ポット温度は、52から63℃に増加した。反応混合物を一晩冷却した。2日目に、シリンジを介して、195gのTMDSOを9時間かけて添加した。3日目に、最後の11.7gのTMDSOを添加し、次いで粗混合物を約102℃に6時間加熱した。2日目及び3日目に、平均ポット温度は、80℃であった。
実施例13(続き):(1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンの精製を、単純なVigreux蒸留カラムを使用して以下のように実行した。上記の合成における反応器上の凝縮器を、受器に接続された約-15℃に冷蔵された凝縮器を有する蒸留ヘッドに接続された約15cmのVigreux蒸留カラムで置き換えた。1.6g(12.6mmol)の硫酸アンモニウムを添加し、反応器を約95℃に加熱し、次いで真空下に置いた。48.75gの前留分を3時間かけてゆっくりと収集した。受けフラスコを交換し、次いで291.5g(60.1%の収率)の1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタン生成物留分を1時間かけて収集した。定量化されたUHPLC-MS分析は、1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンが約59.1ppmのアリルアミンを含有することを明らかにした。この比較例は、単純な蒸留カラムを使用するとアリルアミンを分離する能力が制限されることを示した。この比較例もまた、本発明の蒸留法に対して10~15%の収率損失を示した。
この実施例14では、1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンの合成を以下のように実行した。比較例13に記載した反応器をN含有グローブボックス中に設置した。反応器に、150.1g(2.63mol)のアリルアミン、並びに約0.5%のPt及び約5.4%のヒドロシリル化促進剤M2APPを含有するキシレン中の2.51gのストック触媒溶液を添加した。加熱マントルを使用して、反応器を約53℃に加熱し、溶液を還流させた。次いで、シリンジを使用して、346.2g(2.58mol)のTMDSOを11時間かけて断続的に供給し、ここで、平均ポット温度は約80℃であった。約80%のTMDSOを添加した後、5+℃の発熱があった。次いで、溶液を約110℃に2.5時間加熱し、次いで、周囲温度に冷却した。
実施例14(続き)1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンからのアリルアミンの精製は、5つのトレイカラムを使用して以下のように実行した。実施例13(合成)における反応器上の凝縮器を、蒸留ヘッドに接続された5つのトレイのオールダーショー蒸留カラムで置き換え、凝縮器を約-15℃に冷蔵し、受器に接続した。実施例14から10.0gの粗混合物を分析のために取り出した。1.3g(9.8mmol)の硫酸アンモニウムを添加し、反応器を約95℃に加熱し、次いで真空下に置いた。28.04gの前留分を2時間かけてゆっくりと収集した。受けフラスコを交換し、次いで264.2g(55.2%の収率)の環状シロキサザン生成物留分を1時間かけて収集した。定量化されたUHPLC-MS分析は、環状シロキサザンが約32.7ppmのアリルアミンを含有することを明らかにした。実施例14は、5つのトレイカラムを使用すると、実施例13で使用したVigreuxカラムよりも改善されるが、その改善は限定的であることを示した。更に、この実施例14はまた、本明細書に記載の反応蒸留法に対して収率が15~20%減少した。
この実施例15では、1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンの合成を、TMDSOの連続供給を使用して以下のように実行した。ヒュームフード中で、1Lの4つ口フラスコを、1)トップジョイントにおいて、シリコーン流体で約-15℃に冷却した高効率凝縮器、2)シロキサンを供給するための蠕動ポンプを有する1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンを含有する1Lのフラスコに接続されたTygon(商標)チューブを供給された圧縮継手(KalrezO-リング)アダプタ、3)サーモウェルを有する圧縮継手、4)in situラマンプローブに接続する圧縮アダプタ、に接続した。凝縮器の頂部を、オイルバブラの上流及び下流のシュレンクラインに接続し、続いて約0.75M HCl(水溶液)の溶液を用いて、流れ中のあらゆる残留アミン蒸気を洗浄した。反応器をNで不活性化した。反応器に、156g(2.73mol)のアリルアミン並びに約0.25%のPt及び約2.06%のヒドロシリル化促進剤M2APPを含有するトルエン溶液中の9gのストック触媒溶液を添加した。加熱マントルを使用して、反応器を約51℃に加熱し、溶液を加熱還流した。次いで、蠕動ポンプを使用して、273g(2.03mol)のTMDSOを8時間にわたって、最初の3時間にわたって最初は0.54g/分の供給速度で供給したが、これはシステム中にSiHを蓄積することが示された。SiHが徐々に消費される間、供給を2時間休止した。次いで、残りのTMDSOを最初に約70~80℃の温度で0.98g/分の速度で供給した。約60%のTMDSOを供給した後、著しい発熱があり、温度の上昇及び明確な>5℃の発熱をもたらした。供給が完了した後、混合物を約109℃に2.5時間加熱し、その後、周囲温度に冷却した。実施例15における合成は、SiH末端シロキサンオリゴマーの連続供給が、>5℃の高い発熱に起因して、環状シロキサザンを調製するための工業規模のプロセスに不適であることを示した。
実施例15(続き):上記のように調製した反応混合物を以下のように精製した。反応フラスコの供給ラインを、シュレンクラインに接続されたガスアダプタで置き換えた。窒素流下で、凝縮器を、約-15℃に冷蔵された凝縮器を有する蒸留ヘッドに接続された5つのトレイのオールダーショー蒸留カラムに置き換えた。時限アクチュエータに接続された磁石を使用して、流れを受器内に、及び受器から離れるように方向付けた。熱電対を使用して蒸留の温度を監視した。反応物を約115℃で4時間にわたって真空下で3~6の還流比で、ストリッピングすると、カラムがほとんど乾燥した。塔頂物は、環状シロキサザンを20%しか含有していなかった。
溶液を冷却し、0.5g(3.78mmol)の硫酸アンモニウムを添加した。次いで、真空を回復させた。4時間かけて46の還流比で、第2の前留分(61.6g)を収集して、42.5ppmの残留アリルアミンを含有する97%の純度の環状シロキサザンを得た。次いで、還流比を3~6に設定し、226.6g(1.20mol)の環状シロキサザンの生成物留分を収集した。定量化されたUHPLC-MS分析は、環状シロキサザンが0.6ppmのアリルアミンを含有することを明らかにした。
この実施例16では、1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンの合成を、HMDSOの連続供給を使用して以下のように実行した。実施例16に記載した反応器を改変して、蒸留カラム、ヘッド、及び受器を既に反応器に取り付け、10個のトレイに増加させた。反応器をNで不活性化した。反応器に、1175g(3.06mol)のアリルアミン並びに約0.25%のPt及び約3.78%のヒドロシリル化促進剤M2APPを含有するトルエン溶液中の10gのストック触媒溶液を添加した。加熱マントルを使用して、反応器を約53℃に加熱し、溶液を還流させた。次いで、蠕動ポンプを使用して、369.7g(2.75mol)のTMDSOを7時間かけて供給した。最初の5.5時間は、TMDSOを約0.78g/分で供給した。約65~70%のTMDSOを添加した後、反応発熱は、急速に加速し、>40℃の温度の増加をもたらした。70~90℃に冷却した後、残りのTMDSOを1.22g/分の速度で1.5時間反応器に供給し、その間にSiHは、蓄積せず、透明で一定の穏やかな発熱があった。次いで、溶液を約109℃に加熱し、2.5時間混合し、最後に周囲温度に冷却した。
この実施例17では、反応蒸留法により環状シロキサザンを精製した。
実施例17の合成部分に記載した反応フラスコの供給ラインをガラス栓で置き換えた。0.5g(3.78mmol)の硫酸アンモニウムを添加し、フラスコを真空下に置いた。本明細書に記載される時間ベースの蒸留を実施した。フラスコ中の反応混合物を真空下で0.75時間加熱して蒸留カラム内で層形成させ、次いで初期留分(43.4g)を、約33の還流比で、約5時間かけて収集して、アリルアミンがアミノ基転移平衡を介して再形成され、他の低沸点不純物とともに除去される時間を与えた。生成物留分については、還流比を1~3に切り替え、292.2g(56.1%の収率)の環状シロキサザンを1.5時間かけて収集した。定量化されたUHPLC-MS分析は、環状シロキサザンが約12.7ppmのアリルアミンを含有することを明らかにし、先の比較例を超える明らかな改善を明らかにした。実施例17は、環状シロキサザンが低レベルのアリルアミンまで蒸留され得ることを示した。
この実施例18では、実施例17に記載した反応器設定を合成に使用した。反応器に、1175g(3.06mol)のアリルアミン並びに約0.25%のPt及び約3.78%のヒドロシリル化促進剤M2APPを含有するトルエン溶液中の10gのストック触媒溶液を添加した。加熱マントルを使用して、反応器を約52℃に加熱し、ここで溶液を還流させた。次いで、蠕動ポンプを使用して、144.3g(1.07mol)のTMDSOを最初の2時間にわたってゆっくりと、約0.5g/分で供給し、次いで1時間休止し、次いで1時間供給し、次いで1.5時間休止し、次いで30分間かけて更に30gを供給した。他の比較例とは異なり、SiH消費速度は、この時間にわたって著しく減少し、システム中にSiHの蓄積をもたらした。SiHが安全に消費される時間を与えるために供給を中断し、ポット温度が70℃に達しただけでプロセスを停止した。
この実施例19では、実施例18に記載した反応器構成をこのプロセスで使用したが、反応フラスコ内への窒素パージラインを含むように改変して、反応フラスコ及び蒸留カラムを含む装置内及び装置を通して不活性ガスをゆっくりと供給して、あらゆる残留水素を押し出した。フラスコに、1175g(3.06mol)のアリルアミン並びに約0.25%のPt及び約2.06%のヒドロシリル化促進剤、M2APP及び33.0g(0.311mol)のキシレンを含有するキシレン中の10.7gのストック触媒溶液を添加した。加熱マントルを使用して、フラスコを約54℃に加熱し、溶液を還流させた。次いで、蠕動ポンプを使用して、331.4g(2.47mol)のTMDSOを2日間かけて反応フラスコに供給した。第1日目に、TMDSOを約0.5g/分の平均速度で、それぞれ0.6~0.8時間の間欠休止を伴って0.8~1.5時間持続するパルスで供給した。フラスコを一晩冷却し、次いで約72℃の還流温度に再加熱し、残りの137gのTMDSOを約0.92g/分の速度で2.75時間かけて供給し、その間にSiHは蓄積せず、透明で一定の穏やかな発熱があった。このプロセスの間、反応温度を80~90℃に保持した。その後、反応器を約122℃に2.5時間加熱した。実施例19は、窒素のような不活性ガスで反応器をフラッシュして、反応器雰囲気中及び溶液中のHの蓄積を最小化又は排除することを示す。理論に束縛されるものではないが、Hは、システムからフラッシュされない場合、触媒をゆっくりと被毒させるようであると考えられる。これはまた、より短いパルスの使用がSiH蓄積を回避するためにより効果的であることを示す。
実施例19(続き)実施例19で実行した合成において上記の反応フラスコの供給ラインをガラス栓で置き換えた。0.4g(3.02mmol)の硫酸アンモニウムを添加し、フラスコを真空下に置いた。上記の時間ベースの蒸留を実施した。粗混合物を真空下で1.5時間加熱して蒸留カラム内で層化させ、次いで初期留分を、還流比25で1.5時間、次いで還流比50で4時間収集して、アリルアミンが平衡化を介して再形成され、他の低沸点不純物とともに除去される時間を与えた。54.03gの前留分物質を収集した。アリルアミン分離の効率を試験するために、比較可能な量(59.8g)の生成物環状シロキサザンを、2の還流比を使用して30分間かけて収集した。定量化されたUHPLC-MS分析は、環状シロキサザンが約1.5ppmのアリルアミンを含有することを明らかにした。受けフラスコを再び交換し、還流比約2で2時間、次いで還流比6で更に4.5時間、別の295.66g(76.1%)の環状シロキサザンを収集した。この工程から収集された環状シロキサザンは、約1.5ppmのアリルアミンを含有することが示された。実施例19は、低いアリルアミン含量及び良好な収率を有する純粋な環状シロキサザン生成物が、本明細書に記載のプロセスによって調製され得ることを示した。
この実施例20では、実施例18に記載した反応器構成をこのプロセスで使用した。このフラスコに、1175g(3.06mol)のアリルアミン並びに約0.25%のPt及び約2.06%のヒドロシリル化促進剤、M2APP及び48.6g(0.526mol)のトルエンを含有するトルエン中の10.2gのストック触媒溶液を添加した。加熱マントルを使用して、フラスコを約54℃に加熱し、フラスコ中の溶液を還流させた。次いで、蠕動ポンプを使用して、311.5.4g(2.32mol)のTMDSOを2日間かけて反応フラスコに供給した。第1日目に、TMDSOを約0.85g/分の平均速度で、それぞれ約20分間持続するパルスで供給し、7時間かけて20分間の断続的な休止を行った。次いで、平均供給速度を更に1時間にわたって1.2g/分に増加させ、それぞれ10分及び15分の断続的な休止を行った。フラスコを一晩冷却させ、次いで約72℃の還流温度に再加熱し、残りの138gのTMDSOを約1.30g/分の平均速度で、20分間の休止を伴う連続20分間のパルスで4.5時間かけて供給し、その間にSiHは蓄積せず、透明で一定の穏やかな発熱があった。このプロセスの間、反応温度を75~90℃に保持した。その後、反応器を約118℃に2.5時間加熱した。作業実施例20は、SiH末端シロキサンオリゴマーが供給される10~20分間隔の断続的な供給を使用すると、in-situラマン分析によって示されるように、SiHの蓄積がほとんどなく、擬似連続的な脱水素カップリング及びヒドロシリル化反応が生じることを示した。
実施例20(続き).実施例20(上記の合成の記載)に記載した反応フラスコの供給ラインをガラス栓で置き換えた。0.4g(3.02mmol)の硫酸アンモニウムを添加し、フラスコを真空下に置いた。本明細書に記載の反応蒸留を実施した。フラスコ中の混合物を真空下で0.5時間加熱して蒸留カラム内で層化させ、次いで、初期留分を、還流比20で6時間、次いで還流比50で1時間収集して、アリルアミンが平衡化を介して再形成され、他の低沸点不純物とともに除去される時間を与えた。50.56gの前留分物質を収集した。受けフラスコを交換し、317g(70.9%の収率)の生成物環状シロキサザンを、還流比約2で6.5時間かけて収集した。定量化されたUHPLC-MS分析は、この工程から収集された環状シロキサザンが約0.3ppmのアリルアミンを含有することを示したことを明らかにした。この作業実施例3は、アリルアミンが、異なる溶媒を使用しても、本明細書に記載のプロセスを使用して除去され得ることを示した。ほぼ1桁低いアリルアミン濃度が達成された。
理論に束縛されるものではないが、上記の実施例は、本発明の以下の利点を示すと考えられる。副生成物Hが十分に除去されない場合、触媒は、本明細書に記載されるように、環状シロキサザンの合成中に被毒する可能性がある。更に、再分配触媒を用いない単純なVigreuxカラムを利用する比較(非反応性)蒸留は、60ppm以上のアリルアミンを含有する99%の純度の環状シロキサザン生成物を60%の収率で発生させた。しかしながら、上記の本発明のプロセスによる制御された還流を有する5つのトレイカラムへの切り替えは、環状シロキサザン生成物の純度を、著しく低い(例えば、0.6~12ppmのアリル官能性アミン)59%の収率で≧99.5%に改善した。10個のトレイでは、アリル官能性アミン除去中に還流比50、続いて生成物留分についてわずか2の還流比で、蒸留することにより、0.4~1.5ppmの平均アリル官能性アミン濃度で76%の収率で99.8%の純度が得られた。本発明者らは、驚くべきことに、再分配触媒(例えば、上記の実施例における硫酸アンモニウム)の添加及び結果として生じる転位が、高い沸点差のために蒸留カラムを必要とすることを見出したが、驚くべきことに、近沸点不純物鎖延長シロキサンが転位中に形成されることを見出し、これらの形成は、これまで知られていなかった。転位中にこの近沸点不純物を除去するための高還流反応蒸留の適用は、以前には達成されなかった優れた純度の生成物を発生させた。
パートII.アミノ官能性ポリオルガノシロキサンの調製
DOWSIL(商標)、SYL-OFF(商標)、及びSILASTIC(商標)ブランドを有する表2の出発物質は、Dow Silicones Corporation(Midland,MI,USA)から市販されている。
この実施例Iでは、MeOH溶液中の環状-SiMeOSiMeNHの単一源を、以下のようにMeO-SiMeOSiMeNHに変換した。12mLのシンチレーションバイアルに、約55%の環状-SiMeOsiMeNH-からなり、残りが炭化水素及びシロキサン物質並びに微量の白金からなる約0.50gの粗混合物を入れる。フラスコの頂部に凝縮器を加え、約-15℃に冷却した。約61.0mLのメタノールを30分かけてフラスコに添加すると、21.3℃の緩やかな発熱が生じた。溶液を72℃で7時間還流した。
この作業実施例IIでは、MeO-SiMeOSiMeNHを蒸留によって精製した。作業実施例Iからのフラスコ上の凝縮器を、15cmのVigreuxカラム、蒸留ヘッド、及び受けフラスコで置き換えた。フラスコを真空なしで約115℃に加熱して、過剰のメタノール及びMeO-SiMeOSiMeNHより低い沸点を有する他の成分を除去した。MeO-SiMeOSiMeNHを、約130℃まで加熱した-20 in Hgから-28 in Hgの真空下で収集した。MeO-SiMeOSiMeNHの理論収率の約38%が収集された。
この実施例IIIでは、1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタン(環状-SiMeOSiMeNH-)の加水分解物である1,13-ジアミノ-4,4,6,6,8,8,10,10-オクタメチル-5,7,9-トリオキサ-4,6,8,10-テトラシラトリデカン(ビス-アミノプロピル-テトラシロキサン)を以下のように合成した。熱電対、磁気撹拌棒、ガスアダプタ、及びセプタムを備えたN不活性化された250mLの3つ口丸底フラスコに、60.15g(0.318mol)の環状-SiMeOSiMeNH-を添加した。3.0g(0.16mol)のH(l)を、激しく撹拌しながら50分間かけて4つのアリコートでフラスコに添加したところ、反応発熱が生じ、混合物を周囲温度から約50℃に加熱した。溶液を1時間撹拌し、GC-FID/-MS試料を採取したところ、ビス-アミノプロピル-テトラシロキサンへの69%の変換率があったことが示された。混合物を周囲温度で更に20時間撹拌し、別のGC-FID試料を採取し、95%の変換率を示した。プロセスを加速するために、0.2g(0.11mol)のH(l)を添加し、混合物を約82℃に3時間加熱し、1時間かけて周囲温度に冷却し、別のGC-FIDを採取し、ビス-アミノプロピル-テトラシロキサンへの99+%の変換が起こったことを示した。フラスコを真空下で75分間55℃に加熱して、過剰の水を除去した。組成は、GC-FID/-MS、H、13C、及び29Si NMRによって確認した。
この実施例IVでは、Mw1,400g/mol及びDP=16を有するビス-アミノプロピルポリジメチルシロキサンを以下のように合成した。熱電対、磁気撹拌棒、及びガスアダプタ付き凝縮器を備えた250mLの3つ口丸底フラスコに、約100g(0.1mol)のビス-シラノール末端ポリジメチルシロキサン(平均Mw1,000g/mol)(OH-PDMS2)を添加した。フラスコをNで連続的にパージし、OH-PDMS2を激しく撹拌した。次いで、フラスコを約64℃に加熱し、その時点で、39.16g(0.207mol)の1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタン(環状-SiMeOSiMeNH-)を10分間かけて添加した。フラスコ中の反応混合物を約74℃の最高温度まで加熱し、次いで冷却し始めた。適用した熱を増加させて、反応混合物を75℃で保持し、30分間撹拌した。次いで、加熱を停止し、反応混合物を室温に冷却し、ヘッドスペースを窒素でフラッシュしながら一晩撹拌した。組成は、H NMR、29Si NMRで確認し、液体は、8mPa・s~10mPa・sの粘度を有していた。
この実施例Vでは、末端ビス-アミノプロピル末端ポリジメチルシロキサンを調製するための一般的手順を以下のように実行した。
20mLのバイアルに、以下の出発物質:ビス-シラノール末端ポリジメチルシロキサン及び1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンを充填した。得られた混合物を反応温度で均一になるまで混合した。得られた生成物は、ビス-アミノプロピル末端ポリジメチルシロキサンであった。29Si-NMRを使用して反応の進行を監視した。ポリマーは、45℃でのエージング後少なくとも6ヶ月間安定であった。ビス-ヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサン(シラノール)の選択及び量、1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタン(末端保護剤)の量、反応条件、及び結果を以下の表Xに示す。

キャッピング効率は29Si-NMRで分析した
産業上の利用可能性
解決しようとする課題:理論に束縛されるものではないが、環状シロキサザンを含む反応生成物を作製するためのプロセスにおいて、アリル官能性アミンを用いてヒドロシリル化反応及び脱水素カップリング反応の両方が起こると、ヒドロシリル化反応が阻害されると考えられる。1つの反応の阻害は、ケイ素結合水素及びアリル基の両方の過剰な蓄積をもたらす可能性がある。脱水素カップリングにより一級アミン濃度が低減すると、ヒドロシリル化反応の促進により暴走反応が起こる可能性があると考えられる。更に、環状シロキサザンを製造する場合、SiH末端シロキサンオリゴマー上の複数の反応部位のために高沸点オリゴマーが形成されると更に考えられる。更に、加水分解可能なアリル官能性アミンは、沸点が近い中間体に結合する可能性があり、その結果、得られた反応生成物が空気又は水分に曝露された場合に、潜在的に毒性のアミンが形成される。
ヒドロシリル化反応は、一級アミンによって阻害されることが既知である。本発明者らは、脱水素カップリングに利用可能なSiH末端シロキサンオリゴマーが利用可能である限り、ヒドロシリル化が実際に遅くなり、ほとんど反応せず、それによって、SiH末端シロキサンオリゴマーを連続的かつゆっくりと供給して、1つの反応器中のSiH基及びアリル基の蓄積を排除することが実行不可能になることを見出した。すなわち、本明細書に記載されるSiH末端シロキサンオリゴマーが、アリル官能性アミン及び白金触媒を含有する反応器に供給される場合、一方の末端のみが脱水素結合し、したがって、他方の末端のSiHが脱水素結合しないので、SiHが蓄積すると考えられる。
溶液:上記の作業実施例(W)は、環状シロキサザンが本明細書に記載のプロセスによって効率的に調製され得ることを示した。SiH末端シロキサンオリゴマーを断続的に供給することにより、危険なレベルまでのSiH蓄積の問題を防ぐことができる。更に、本明細書に記載のプロセスを使用して、環状シロキサザンの収率は、蒸留の前留分における生成物の損失を排除することによって、本明細書に記載の条件下での反応蒸留によって改善することができる。
環状シロキサザンは、シラノール末端ポリジオルガノシロキサンなどのシラノール官能性ポリオルガノシロキサンを含むシラノール官能性有機ケイ素化合物のためのキャッピング剤として使用することができる。末端アミノ官能基を有するポリジオルガノシロキサンを調製することができ、これらのポリジオルガノシロキサンは、例えば、本明細書に記載されるように調製されたアミノプロピル末端ポリジメチルシロキサンが室温及び45℃の両方でエージング後に低いアンモニア濃度を有することを示す上記の実施例XII、並びに本明細書に記載されるように調製されたアミノプロピル末端ポリジメチルシロキサンの粘度が室温及び45℃の両方でエージング後に一定のままであることを示す実施例XIIIによって証明されるように、従来の方法(例えば、米国特許第7,238,768号に開示されるような)によって調製されたアミノ官能性シロキサンよりも改善された安定性を有し得る。
用語の定義及び使用
本明細書の文脈によって別段の指示がない限り、本明細書における全ての量、比率、及び百分率は、重量によるものであり;冠詞「a」、「an」、及び「the」は、それぞれ1つ以上を指し;単数形は複数形を含む。「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。「~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,Revision08.2017,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。実例を列記する「例えば(for example)」「例えば(e.g.,)」、「例えば/など(such as)」及び「が挙げられる(including)」の使用は、列記されている例のみに限定しない。したがって、「例えば(for example)」又は「例えば/など(such as)」は、「例えば、それらに限定されないが(for example,but not limited to)」又は「例えば、それらに限定されないが(such as,but not limited to)」を意味し、他の類似した、又は同等の例を包含する。本明細書で使用される略語は、表8における定義を有する。
以下の試験方法を使用して、本明細書の出発物質の特性を測定した。
250,000mPa・sまでの粘度を有する各ポリジオルガノシロキサン(出発物質D-II)のためのビス-ヒドロキシル末端ポリジオルガノシロキサンなど及び/又はそれを用いて調製されたアミノ官能性ポリジオルガノシロキサンなど)の粘度を、#CP-52スピンドルを有するBrookfield DV-IIIコーン&プレート粘度計上で0.1~50RPMで測定した。当業者は、粘度が増加するにつれて、回転速度が減少することを認識し、この試験方法を使用して粘度を測定するときに適切な回転速度を選択することができる。
ガムとみなされる任意のポリオルガノシロキサンのウィリアム可塑度は、米国特許第8,877,293(B2)号に記載されているような米国材料試験協会(ASTM)試験方法926Dによって決定され得る。
29Si NMR及び13C NMR分光法を使用して、ポリジオルガノシロキサン中の炭化水素基(例えば、上記のR及び/又はRなどのR基)の含量を定量化することができる。29Si NMRスペクトルは、John Wiley&Sons社のChemical Analysis Vol112(1991)のA.Lee Smith編集のThe Analytical Chemistry of SiliconesのChapter12、ページ347~417のセクション5.5.3.1にTaylorらによって概説されている方法論を使用して取得するべきである。この章において、著者らはシリコン核の定量的NMRスペクトルを取得するために固有の一般的なパラメータを考察している。それぞれのNMR分光計は、電子部品、能力、感度、周波数、及び操作手順に関して異なる。試料中の29Si及び13C核の定量的1D測定に十分なパルスシーケンスを調整、シム調整(shim)及び較正するために、使用する分光計の機器マニュアルを参照しなければならない。
NMR分析の重要な出力はNMRスペクトルである。標準がない場合、定量的であるとみなすためには信号の高さ対平均ベースラインノイズの信号対雑音比が10:1以上であることが推奨される。適切に取得されて処理されたNMRスペクトルは、任意の市販のNMR処理ソフトウェアパッケージを使用して積分することができる信号をもたらす。
これらの積分から、全R基含有量の重量パーセントは29Si NMRスペクトルから、次の(I)・(U)=G;(IM(R))・(UM(R’))=GM(R);(I)・(U)=G;(ID(R))・(UD(R))=GD(R);U/UM(R)=YR’;U/UD(R)=YR’’
R’’・[GM(R)/(G+GM(R)+G+GD(R))・100]=WR’
R’’’・[GD(R)/(G+GM(R)+G+GD(R))・100]=WR’’;及びWR’+WR’’=総Wによって計算することができ、ここで、Iは示されたシロキシ基の積分シグナルであり、Uは示されたシロキシ基のユニット分子量であり、Gはグラム単位を表すプレースホルダであり、Wは示されたシロキシユニットの重量パーセントであり、Yは指定されたシロキシユニットの比の値であり、Rは上記のとおりであり、R’はM(R)のみからのR基を表し、R’’はD(R)基のみからのR基を表す。
-1H-NMR及び195Pt NMRは、以下の機器及び溶媒を使用して評価した:Varian400 MHz水銀分光計を使用する。溶媒としてC6D6を使用する。
ガスクロマトグラフィ-フレームイオン化検出器(GC-FID)条件:キャピラリーカラムは、長さ30m、内径0.32mmで、厚さ0.25μmの固定相をキャピラリーカラムの内面上のコーティングの形状で含み、固定相は、フェニルメチルシロキサンを含んでいた。キャリアガスには、流速毎分105mLでヘリウムガスを使用する。GC装置はAgilentのモデル7890Aのガスクロマトグラフとする。入口温度は、200℃である。GC実験温度プロファイルは、50℃で2分間の均熱処理(保持)、15℃/分の速度で250℃までの昇温、及びその後の250℃で10分間の均熱処理(保持)からなる。
GC-MS装置及び条件。試料は、電子衝撃イオン化及び化学イオン化ガスクロマトグラフィ-マススペクトル法(EI GC-MS及びCI GC-MS)によって分析される。Agilent6890GCの条件には、30メートル(m)×0.25ミリメートル(mm)×0.50マイクロメートル(μm)膜配置のDB-1カラム、200℃の入口温度、50℃で2分間での灼熱処理、15℃/分で250℃までの昇温、及び250℃で10分間の灼熱処理のオーブンプログラムが含まれる。ヘリウムキャリアガスは、1mL/分の定流量、及び50:1のスプリット注入にて流れる。Agilent5973MSDの条件には、15~800ダルトンのMSスキャン範囲が含まれ、EIイオン化及びCIイオン化には5%のNHと95%のCHとの特注CIガス混合物を使用する。
ポリオルガノシロキサン出発物質(例えば、本明細書に記載の出発物質D)及びアミノ官能性ポリオルガノシロキサン生成物)の数平均分子量は、米国特許第9,593,209号、第31欄の参照例1の試験方法に従ってGPCによって測定され得る。上記実施例で調製したアミノ官能性ポリジメチルシロキサンの透過率を、Spectronic21:Milton Royを用いて、水を基準にして測定した。
本発明は例示的な様式で記載されており、使用されている用語は、限定というよりむしろ説明の用語の性質であることが意図されることを理解されたい。本明細書で個々の特徴又は態様の記述が依拠している任意のマーカッシュ群に関して、異なる、特殊な及び/又は不測の結果が、全ての他のマーカッシュ群の要素から独立して、それぞれのマーカッシュ群の各要素から得られる場合がある。マーカッシュ群の各要素は、個々に、及び/又は組み合わされて依拠され得、添付の特許請求の範囲内の特定の実施形態に対し適切なサポートを提供するものである。
更に、本発明を説明する際に依拠される任意の範囲及び部分範囲は、独立して及び包括的に、添付の特許請求の範囲の範囲内に入り、本明細書にその中の全部及び/又は部分の値が明記されていなくても、その中の全部及び/又は部分の値を包含する全範囲を説明及び想到するものと理解される。当業者であれば、列挙された範囲及び部分範囲が、本発明の様々な実施形態を十分に説明し、可能にし、このような範囲及び部分範囲は、更に関連性がある2等分、3等分、4等分、5等分などに描かれ得ることを容易に認識する。単なる一例として、範囲「1~18」は、下位3分の1(すなわち、1~6)、中位3分の1(すなわち、7~12)、及び上位3分の1(すなわち、13~18)と更に区切ることができ、これらは個別的及び集合的に添付の特許請求の範囲の範囲内であり、添付の特許請求の範囲の範囲内の特定の実施形態に個別的及び/又は集合的に依拠する場合があり、それらに適切な根拠を提供し得る。加えて、範囲を定義する、又は修飾する言葉、例えば「少なくとも」、「超」、「未満」、「以下」などに関して、このような言葉は、部分範囲及び/又は上限若しくは下限を含むと理解されるべきである。
(関連出願の相互参照)
本出願は、米国特許法第119条(e)に基づき、2021年5月18日に出願された米国特許仮出願第63/189,726号の利益を主張する。米国特許仮出願第63/189,726号は、参照により本明細書に組み込まれる。
(発明の分野)
アリル官能性アミンとSiH末端シロキサンオリゴマーとのヒドロシリル化反応によって、環状シロキサザンを調製するための改善されたプロセスが開示される。環状シロキサザンは、シラノール官能性ポリオルガノシロキサン中のシラノール基をキャッピングするのに有用である。環状シロキサザン及び/又はそれから調製されたα-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサンは、アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを調製するために使用することができる。
Webbらの米国特許第5,026,890号は、白金含有ヒドロシリル化触媒の存在下での、アリルアミンなどのオレフィンアミンと1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンなどのポリジオルガノシロキサンとの反応を開示している。反応の条件に依存して、生成物は、ビス(アミノアルキル)ポリジオルガノシロキサン及びアルケニルアミノジシロキサンであり得、これらは自発的に環状ジシロキサザンに変換される。次に、環状ジシロキサザンは、加水分解によってビス(アミノアルキル)オクタオルガノテトラシロキサンに変換され得る。例えば、1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンは、加熱還流しながら大過剰のアリルアミンに1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンを添加することによって作製することができる。
テトラメチルジシロキサン(tetramethyldisiloxane、TMDSO)をアリルアミン(allyl amine、AA)に対して1:1の比で添加すると、暴走反応が起こった。米国特許第5,026,890号は、TMDSO:AA比が1:2未満の成功した反応を示していない。このプロセスは、体積効率が低く、製造が遅く、環状シロキサザンの収率が低く、安全性に重大な懸念があるという欠点を抱えている。このプロセスでは、毒性物質である過剰のアリルアミンを取り扱う必要があった。更に、このプロセスは、管理不可能な量の初期の水素発生に悩まされ、制御されない発熱反応の可能性があり、このことが、米国特許第5,026,890号のプロセスを工業規模で実施することを非現実的にしている。
アミン末端ポリジオルガノシロキサンなどのアミノ官能性ポリオルガノシロキサンは、ヘアケアなどのパーソナルケア用途において有用である。アミン末端ポリジオルガノシロキサンは、例えば、ヘアコンディショニング用途において有用であり得る。縮合によって作製されたアミン末端ポリジオルガノシロキサンは、エージング後の粘度変化及び/又はアンモニア臭の発生によって示されるような不安定性という欠点を抱えている場合があり、これはパーソナルケア用途には望ましくない。伝統的に、一級アミン末端ポリオルガノシロキサンは、高価な出発物質及び触媒を必要とし、完了するために複数のプロセス工程を必要とするので、平衡化によって作製するには費用がかかる。
アミン末端ポリオルガノシロキサンを作製する別の方法は、アリルアミン又はアリルアミンに加水分解する誘導体を使用する。これらは、SiH末端ポリマーを用いてヒドロシリル化化学作用を行い、アミン末端ポリオルガノシロキサンを形成するために使用され、しかしながら、この方法は、アミン末端ポリオルガノシロキサン生成物が少なくとも微量のSiH又はアリルアミンのいずれかを含有する場合があり、生成物を任意のパーソナルケア用途に使用することができるようになる前にそのいずれかを除去しなければならないという欠点を抱えている。
アミン末端ポリオルガノシロキサンを作製する別の方法は、クロロプロピル末端シロキサンのアンモノリシスによるものである。この高価な多段階方法は、除去するのに大規模な洗浄を必要とし得る残留塩(すなわち、塩化アンモニウム)をアミン末端ポリオルガノシロキサン生成物中に残すという欠点を抱えている場合があり、これは費用効果が低く、持続可能性が低い。また、任意の残留塩化アンモニウムは、悪臭を生成する場合があり、これは、パーソナルケア用途には望ましくない。
ヒドロシリル化反応触媒の存在下で、アリル官能性アミンとSiH末端シロキサンオリゴマーとをヒドロシリル化反応させることを含む環状シロキサザンを調製するためのプロセス。環状シロキサザンは、シラノール官能性シラン及び/又はポリオルガノシロキサンのためのキャッピング剤として使用して、アミノ官能性シラン及び/又はポリオルガノシロキサンを作製することができる。
パートI.環状シロキサザンの合成
環状シロキサザンを調製するためのプロセスであって、
1)
a)アリル官能性アミン、
b)ヒドロシリル化反応を触媒することができる白金触媒、
任意選択的に、c)式

(式中、

は、二重結合及び三重結合からなる群から選択される結合を表し、下付き文字aは、1又は2であり、下付き文字bは、0又は1であり、ただし、

が二重結合である場合、a=2及びb=1であり、

が三重結合である場合、a=1及びb=0であり、各Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群から独立して選択され、Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群から選択され、Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群から選択され、Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群から選択され、Rは、独立して選択される1~15個の炭素原子の一価炭化水素基であり、Rは、独立して選択される1~15個の炭素原子の一価炭化水素基である)のヒドロシリル化反応促進剤(ヒドロカルビルオキシ官能性ジヒドロカルビルシラン)、を含む、出発物質を組み合わせて、
それによって、反応混合物を形成することと、その後、
2)反応混合物に、
d)式

(式中、各Rは、独立して選択される1~18個の炭素原子の一価炭化水素基であり、下付き文字xは、1又は2である)のSiH末端シロキサンオリゴマーを添加して、それによって、環状シロキサザン及び水素(H)を含む副生成物を含む反応生成物を調製することと、
任意選択的に、3)不活性ガスでパージし、それによって、工程2)の間に水素の少なくとも一部を除去することと、
任意選択的に、4)反応混合物を110℃~150℃の温度で1~6時間加熱することと、
任意選択的に、5)反応生成物の反応蒸留を実行し、それによって、環状シロキサザンを精製することと、を含む、プロセス。
出発物質a)アリル官能性アミン
環状シロキサザンを作製するためのプロセスにおける出発物質a)は、アリル官能性アミンである。アリル官能性アミンは、式:

を有し得、式中、各Rは、水素及び1~15個の炭素原子、代替的に1~12個の炭素原子、代替的に1~6個の炭素原子のアルキル基からなる群から独立して選択される。好適なアルキル基は、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)、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、及びデシル、並びにシクロペンチル及びシクロヘキシルなどのシクロアルキル基を含む6個以上の炭素原子の分岐飽和一価ヒドロカルビル基によって例示される。代替的に、Rの各アリール基は、メチルであり得る。代替的に、各Rは、水素原子であり得る。代替的に、1分子当たり少なくとも1つのRは、メチルなどのアルキル基であり得る。理論に束縛されるものではないが、各Rが水素原子である場合、環状シロキサザンは、シラノール官能性シラン及びポリオルガノシロキサンのためのキャッピング剤として使用して、一級アミン官能性シラン及びポリオルガノシロキサンを作製し得ると考えられる。
アリル官能性アミンは、当該技術分野において既知であり、市販されている。例えば、式CH=CH-CHNHのアリルアミン、N-アリル-メチルアミン、N-アリルシクロペンチルアミン、2-メチル-アリルアミン、及びアリルシクロヘキシルアミンは、Millipore Sigma(St.Louis,Missouri,USA)から市販されている。代替的に、アリル官能性アミンは、アリルアミンであり得る。
出発物質b)白金触媒
環状シロキサザンを作製するためのプロセスにおける出発物質b)は、白金触媒である。白金触媒は、当該技術分野において既知であり、市販されている。白金触媒は、白金金属であり得る。代替的に、白金触媒は、白金金属を含有し得る。好適な白金触媒としては、b-i)塩化白金酸(Speier触媒)、塩化白金酸六水和物、及び二塩化白金を含み得る白金金属の化合物が挙げられる。代替的に、出発物質b)は、b-ii)b-i)の化合物と低分子量オルガノポリシロキサンとの錯体、又はb-iii)マトリックス若しくはコアシェル型構造中にマイクロカプセル化された白金化合物を含み得る。白金と低分子量オルガノポリシロキサンとの錯体としては、白金との1,3--1,1,3,3-テトラメチル-ジビニル-ジシロキサン錯体(Karstedt触媒)、及びテトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン中のPt(0)錯体(Ashby触媒)が挙げられる。代替的に、ヒドロシリル化反応触媒は、b-iv)樹脂マトリックス中にマイクロカプセル化された上記のような錯体であり得る。白金触媒は、ヒドロシリル化反応を触媒するのに、及び/又は出発物質d)からのケイ素水素結合Si-Hと出発物質a)からの窒素-水素結合N-Hとの脱水素カップリングを行って、ケイ素窒素結合Si-N及び二水素Hを発生させるのに好適であり得る。白金触媒が上で説明されているが、他の白金族金属ヒドロシリル化反応触媒も有用であり得る。これは、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、及びイリジウムから選択される金属を使用することを伴い得る。代替的に、ヒドロシリル化反応触媒は、このような金属の化合物、例えば、クロリドトリス(トリフェニルホスファン)ロジウム(I)(Wilkinson触媒)、[1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]ジクロロジロジウム若しくは[1,2-ビス(ジエチルホスピノ(diethylphospino))エタン]ジクロロジロジウムなどのロジウムジホスフィンキレートであり得る。
代替的に、出発物質b)であるヒドロシリル化反応触媒は、i)白金金属、ii)白金の化合物、iii)化合物とオルガノポリシロキサンとの錯体、iv)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、v)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の錯体、及びvi)それらの2つ以上の組み合わせからなる群から選択され得る。
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、同第5,036,117号、及び同第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号及び同第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。ヒドロシリル化反応触媒は市販されており、例えば、SYL-OFF(商標)4000 Catalyst及びSYL-OFF(商標)2700が、Dow Silicones Corporationから入手可能である。
本明細書において有用な触媒の量は、プロセスにおいて使用される他の出発物質の種類及び量を含む様々な要因に依存するが、触媒の量は、環状シロキサザンを調製するためのプロセスにおいて使用される全ての出発物質の合計重量に基づいて、10ppm~500ppm、代替的に20ppm~100ppm、代替的に同じ基準で35ppm~60ppmのPtを提供するのに十分であり得る。
出発物質c)ヒドロシリル化反応促進剤
環状シロキサザンを作製するためのプロセスにおける出発物質c)は、任意選択的なヒドロシリル化反応促進剤である。出発物質c)は、ヒドロカルビルオキシ官能性ジヒドロカルビルシランであり得る。ヒドロカルビルオキシ官能性ジヒドロカルビルシランは、式:

を有し得、式中、

は、二重結合及び三重結合からなる群から選択される結合を表し、下付き文字aは、1又は2であり、下付き文字bは、0又は1であり、ただし、

が二重結合である場合、a=2及びb=1であり、

が三重結合である場合、a=1及びb=0であり、各Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群から独立して選択され、Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群から選択され、Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群より選択され、Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群より選択され、Rは、独立して選択される1~15個の炭素原子の一価炭化水素基であり、Rは、独立して選択される1~15個の炭素原子の一価炭化水素基である。代替的に、R及びRのうちの少なくとも1つは、アリール基であり得る。代替的に、R及びRの両方がアリール基である。
上記式中、R、R、R、R、R、及びRのアルキル基は、Rについて上記のとおりであり得る。好適なアリール基は、シクロペンタジエニル、フェニル、トリル、キシリル、アントラセニル、ベンジル、1-フェニルエチル、2-フェニルエチル、2,4,6-トリメチルフェニル、2,4,6-トリイソプロピルフェニル、及びナフチルによって例示される。単環式アリール基は、炭素原子5~9個、代替的に炭素原子6~7個、代替的に炭素原子5~6個を有し得る。多環式アリール基は、炭素原子10~17個、代替的に炭素原子10~14個、代替的に炭素原子12~14個を有し得る。代替的に、アリール基は、フェニルであり得る。代替的に、R、R、及びRは、それぞれ水素であり得る。代替的に、Rは、水素及びメチルからなる群から選択され得る。
代替的に、

で示される結合は、二重結合であり得、R、R、R、Rは、それぞれ水素であり得る。代替的に、Rは、アルキル及びアリールからなる群から選択され得、Rは、アリールであり得る。代替的に、Rは、アリールであり得、Rは、アリールであり得る。代替的に、Rは、メチル、2,4,6-トリメチルフェニル、及び2,4,6-トリイソプロピルフェニルからなる群から選択され得る。代替的に、Rは、2,4,6-トリメチルフェニル及び2,4,6-トリイソプロピルフェニルからなる群から選択され得る。
代替的に、

で示される結合は、三重結合であり得、R、R、及びRは、それぞれ水素であり得る。代替的に、Rは、水素及びアルキル、例えばメチルからなる群から選択され得る。代替的に、Rは、アルキル及びアリールからなる群から選択され得、Rは、アリールであり得る。代替的に、Rは、アリールであり得、Rは、アリールであり得る。代替的に、Rは、メチル、2,4,6-トリメチルフェニル、及び2,4,6-トリイソプロピルフェニルからなる群から選択され得る。代替的に、Rは、2,4,6-トリメチルフェニル及び2,4,6-トリイソプロピルフェニルからなる群から選択され得る。
代替的に、出発物質c)である促進剤は、

(1,1,-ジメチル-2-プロペニル)オキシジフェニルシラン、

(1-メチル-2-プロペニル)オキシジフェニルシラン、

トランス-(3-フェニル-2-プロペニル)オキシ-ジメチルシラン、

(1-メチル-2-プロペニル)オキシ-ジメチルシラン)

(1,1-ジメチル-2-プロペニル)オキシ-ジメチルシラン)、

アリルオキシ-ジメチルシラン、

アリルオキシ-ジフェニルシラン、

アリルオキシ-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)シラン、

アリルオキシ-メチル-(2,4,6,-トリ-イソプロピルフェニル)シラン、及び

(1-メチル-2-プロピン-1-イル)オキシ-ジフェニルシランからなる群から選択され得る。代替的に、出発物質c)は、(1,1-ジメチル-2-プロペニル)オキシジフェニルシランなどのヒドロカルビルオキシ官能性アリールシラン、(1-メチル-2-プロペニル)オキシジフェニルシラン、アリルオキシ-ジフェニルシラン、アリルオキシ-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)シラン、アリルオキシ-メチル-(2,4,6,-トリ-イソプロピルフェニル)シラン、及び/又は(1-メチル-2-プロピン-1-イル)オキシ-ジフェニルシランであり得る。代替的に、出発物質c)である促進剤は、アリルオキシ-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)シラン、アリルオキシ-メチル-(2,4,6-トリイソプロピルフェニル)シラン、及び(1-メチル-2-プロピン-1-イル)オキシ-ジフェニルシランからなる群から選択され得る。
上記式のいくつかの好適な促進剤及びそれらを調製するための方法は、例えば、日本国特許公報特開平11209384(A)号及び日本国特許出願公開第2002255975(A)号において既知である。代替的に、本明細書のプロセスにおいて使用するための促進剤は、例えば、アリル官能性アルコール及びアリル官能性アミンを含む出発物質を組み合わせて、混合物を形成することと、混合物をSiH官能性ハロシランに添加することと、を含むプロセスによって合成され得、これは任意選択的に、溶媒(出発物質e)として本明細書に記載されるものなど)の存在下で実行され得る。得られた反応生成物は、促進剤を回収するために、例えば濾過、ストリッピング、及び/又は蒸留によって精製され得る。代替的に、本明細書中のプロセスにおける使用のための促進剤は、例えば、以下に記載される参考実施例1及び2の方法によって合成され得る。
代替的に、上記のヒドロカルビルオキシ官能性アリールシランなどの促進剤は、例えば、
1)
a)不飽和アルコール、及び
b)アミン、を含む、出発物質を組み合わせて、
それによって、c)混合物を形成することと、
2)c)混合物をd)SiH官能性ハロシランに添加し、それによって、g)促進剤を含むf)反応生成物を形成することと、を含むプロセスによって合成され得る。プロセスは、任意選択的に、e)溶媒の存在下で実行され得る。工程1)及び2)は、室温で実行され得、代替的に、工程1)及び2)は、-20℃~40℃、代替的に、0℃~20℃の温度で実行され得る。
上記の方法は、任意選択的に、f)反応混合物からg)促進剤を回収する工程3)を更に含み得る。工程3)における回収することは、任意の好都合な手段によって、例えば、濾過、溶媒による洗浄すること、ストリッピング、及び/又は蒸留によって実行されて、未反応の出発物質、存在する場合には副生成物、及び使用される場合にはe)溶媒からg)促進剤を回収し得る。プロセス工程のうちの1つ以上は、窒素などの不活性雰囲気下で実行され得る。例えば、上記の工程1)及び2)は、任意選択的に、容器ヘッドスペースを通して不活性ガスを流すことを更に含み得る。理論に束縛されるものではないが、反応器ヘッドスペースを通して不活性ガスを流すことは、システムから低沸点不純物を除去するのに役立ち得ると考えられる。
出発物質a)不飽和アルコール
促進剤を調製するために使用される不飽和アルコールは、式

を有し得、式中、R、R、R、R、並びに下付き文字a及びbは、上記のとおりである。好適な不飽和アルコールは、当該技術分野において既知であり、市販されている。例えば、アリルアルコール及びプロパルギルアルコールは、Millipore Sigma(St.Louis,Missouri,USA)から入手可能である。アルコールは、出発物質d)であるSiH官能性ハロシランに対して1:1の比、代替的に、ハロシラン1に対してアルコール1.1で使用され得る。理論に束縛されるものではないが、特にプロパルギルアルコールHC≡C-CH-OHの場合、-OHがSiHと反応して水素を発生させる可能性があり、水素ガス発生がゆっくりと起こるので、多すぎるアルコールの使用を避けることが重要であると考えられる。ハロゲン化物不純物が触媒の選択性を減少させるので、残留ハロシランを最小限に抑えることも重要であり得る。アルコールは、当業者に既知であるように、非極性有機溶媒中のアンモニウム塩の溶解度を増加させ、濾過によるハロゲン化アンモニウム塩の除去をあまり有効でなくするために、過剰のアルコールを最小限にすることも重要であり得る。
出発物質b)アミン
促進剤を調製するためのこのプロセスにおける出発物質b)は、三級アミンであり得る。三級アミンは、トリアルキルアミンであり得る。トリアルキルアミンは、式NR21 (式中、各R21は、2~16個の炭素原子、代替的に2~12個の炭素原子、代替的に2~8個の炭素原子、代替的に2~4個の炭素原子の独立して選択されるアルキル基である)を有し得る。代替的に、トリアルキルアミンは、トリエチルアミンであり得る。三級アミンは、当該技術分野において既知であり、例えば、Millipore Sigma(St.Louis,Missouri,USA)から市販されている。代替的に、出発物質b)は、ピリジン及びその誘導体を含み得る。出発物質b)である三級アミンは、出発物質d)であるSiH官能性ハロシランに対して1:1のモル比で使用され得、代替的に、出発物質b)及びd)の量は、b):d)比が1.5:1、代替的に1:1~1.1:1であるような量であり得る。理論に束縛されるものではないが、d)SiH官能性ハロシランのハロゲン化物の消費を最大化するために、十分な量の出発物質b)(例えば、トリアルキルアミン)を有することが重要であると考えられる。理論に束縛されるものではないが、非極性有機溶媒中のアンモニウム塩の溶解度を増加させ、濾過によるハロゲン化アンモニウム塩の除去の有効性を低下させるためには、過剰量の出発物質b)(例えば、トリアルキルアミン)を最小限に抑えることも重要であると考えられる。
出発物質d)SiH官能性ハロシラン
促進剤を調製するためのこのプロセスにおける出発物質d)は、SiH官能性ハロシランである。SiH官能性ハロシランは、式

を有し得、式中、R及びRは上記のとおりであり、Xは、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択されるハロゲン原子であり、代替的に、F、Cl、及びBrであり、代替的に、Cl及びBrであり、代替的に、Clであり、代替的に、Brである。好適なSiH官能性ハロシランの例としては、ジフェニルクロロシラン(PhHSiCl)、フェニルメチルクロロシラン(PhMeHSiCl)、クロロ-メチル-(2,4,6-トリ-イソプロピル-フェニル)シラン、及びクロロ-ジ-(2,4,6-トリメチルフェニル)シランが挙げられる。好適なSiH官能性ハロシランは、市販されている。例えば、ジフェニルクロロシランは、Millipore Sigma(St.Louis,Missouri,USA)から入手可能である。代替的に、SiH官能性ハロシランは、エーテル及び任意選択的に、出発物質e)について本明細書に記載の溶媒の存在下で、ヒドリドハロシランとアリールグリニャール試薬、例えばアリールマグネシウムブロミドとのグリニャール反応などの既知の方法によって合成され得る(例えば、式H22 SiX(4-d-e)のものであり、式中、Xは上記のとおりであり、R22は、1~18個の炭素原子、代替的に1~12個の炭素原子、代替的に1~6個の炭素原子のアルキル基、代替的に、メチルであり、下付き文字dは、1又は2であり、下付き文字eは、0又は1であり、量(d+e)<4である)。当業者であれば、米国特許第7,456,308号及び米国特許第7,351,847号、並びにそれらに引用されている参考文献に開示されているものなどのプロセスを使用して、様々な適切な出発物質によって、上記のSiH官能性ハロシランを調製することができるであろう。
出発物質e)溶媒
促進剤を調製するためのこのプロセスにおける出発物質e)は、プロセスの工程1)及び/又は工程2)の間及び/又は後に、任意選択的に添加され得る溶媒であるSiH官能性ハロシランである。好適な溶媒としては、ポリアルキルシロキサン、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、ミネラルスピリット、ナフサ、又はこれらの組み合わせが挙げられる。好適な蒸気圧を有するポリアルキルシロキサンが溶媒として使用され得、これらとしては、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、並びにDow Silicones Corporation(Midland、Michigan、U.S.A.)から市販されている、0.5~1.5cStのDOWSIL(商標)200 Fluids及びDOWSIL(商標)OS FLUIDSなどの他の低分子量ポリアルキルシロキサンが挙げられる。
代替的に、出発物質e)は、有機溶媒を含み得る。有機溶媒は、ベンゼン、トルエン若しくはキシレンなどの芳香族系炭化水素、ヘプタン、ヘキサン若しくはオクタンなどの脂肪族炭化水素、ミネラルスピリット、ナフサ;又はこれらの組み合わせであり得る。
溶媒の量は、選択される溶媒の種類、並びに本明細書に記載されるプロセスのために選択される他の出発物質の量及び種類など、様々な要因に依存する。しかしながら、溶媒の量は、出発物質a)、b)、c)、d)及びe)の合計重量に基づいて0%~95%であり得る。溶媒は、例えば、1つ以上の出発物質の混合及び送達を容易にするために、工程1)及び/又は工程2)の間に添加され得る。プロセスは、任意選択的に、工程2)の後に溶媒の全て又は一部を除去することを更に含み得る。
代替的に、上記の促進剤は、例えば、出発物質として、a)式M-0-CH-CH=CHの化合物を使用することを含むプロセスによって合成され得、式中、Mは、Li、Na、K、Rb、及びCsからなる群から選択され、出発物質であるd)上記のSiH官能性ハロシランと1:1の比である。代替的に、上記のヒドロカルビルオキシ官能性アリールシランは、例えば、出発物質として、a)式M’-(O-CH-CH=CHの化合物を使用することを含むプロセスによって合成され得、式中、M’=Mg、Ca、Sr、Baであり、これらは、対応する金属ハロゲン化物塩を与える。
促進剤は、白金対促進剤比≧1:3、代替的に≧1:5、代替的に≧1:8、又はそれ以上を提供するのに十分な量で使用される。しかしながら、反応混合物中の促進剤の量は、試薬、触媒、溶媒、及び促進剤の総質量の5%未満であるべきである。促進剤の例(及び実施例において考察される促進剤の頭字語)を、以下の表1に示す。
出発物質d)SiH末端シロキサンオリゴマー
環状シロキサザンを作製するためのプロセスにおける出発物質d)は、SiH末端シロキサンオリゴマーである。オリゴマーは、式

を有し得、式中、各Rは、独立して選択される1~18個の炭素原子の一価炭化水素基であり、下付き文字xは、1又は2である。各Rは、アルキル基又はアリール基であり得る。Rに好適なアルキル基は、Rついての上記のものによって例示される。Rに好適なアリール基は、シクロペンタジエニル、フェニル、トリル、キシリル、アントラセニル、ベンジル、1-フェニルエチル、2-フェニルエチル、及びナフチルによって例示される。単環式アリール基は、炭素原子5~9個、代替的に炭素原子6~7個、代替的に炭素原子5~6個を有し得る。多環式アリール基は、炭素原子10~17個、代替的に炭素原子10~14個、代替的に炭素原子12~14個を有し得る。代替的に、Rのアリール基は、フェニルであり得る。代替的に、各Rは、アルキル基、代替的に、メチルであり得る。代替的に、SiH末端シロキサンオリゴマーは、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン及び1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサンからなる群から選択され得、これらはそれぞれ、Dow Silicones Corporation(Midland,MI,USA)及びGelest,Inc.(Morrisville,PA,USA)から入手可能である。出発物質a)及びd)の量は、アリル官能性アミン対オリゴマー比が5:1~1:2、代替的に2:1~1:1.2、代替的に1.2:1~1:1.1の範囲であり得るような量である。
出発物質e)溶媒
環状シロキサザンを調製するためのプロセスにおける出発物質e)は、このプロセスの工程1)の間及び/又は後に、任意選択的に、添加され得る溶媒である。好適な溶媒としては、ポリアルキルシロキサン、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、グリコールジアルキルエーテル、ジアルキルエーテル、アルキル-ポリグリコールエーテル、環状アルキルエーテル、テトラヒドロフラン、ミネラルスピリット、ナフサ、又はこれらの組み合わせが挙げられる。好適な蒸気圧を有するポリアルキルシロキサンが溶媒として使用され得、これらとしては、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、並びにDow Silicones Corporation(Midland,Michigan,U.S.A)から市販されている、0.5~1.5cStのDOWSIL(商標)200 Fluids及びDOWSIL(商標)OS FLUIDSなどの他の低分子量ポリアルキルシロキサンが挙げられる。
代替的に、出発物質e)は、有機溶媒を含み得る。有機溶媒は、ベンゼン、トルエン若しくはキシレンなどの芳香族系炭化水素、ヘプタン、ヘキサン若しくはオクタンなどの脂肪族炭化水素、テトラグリム、又はエチレングリコールn-ブチルエーテル、ジ-n-ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ミネラルスピリット、ナフサ、又はこれらの組み合わせであり得る。
溶媒の量は、上記の環状シロキサザンを作製するためのプロセスにおける使用に選択された溶媒の種類並びに選択された他の出発物質の量及び種類を含む様々要因に依存する。しかしながら、溶媒の量は、出発物質a)、b)、c)、d)、及びe)の合計重量に基づいて0%~50%であり得る。溶媒は、例えば、1つ以上の出発物質の混合及び送達を容易にするために、工程1)及び/又は工程2)の間に添加され得る。
プロセス工程についての更なる詳細
本明細書に記載のプロセスの工程1)は、上記のように、a)アリル官能性アミン、b)ヒドロシリル化反応を触媒することができる白金触媒、任意選択的に、c)ヒドロシリル化反応促進剤、及び任意選択的に、e)溶媒を含む出発物質を組み合わせることを含む。工程1)において組み合わせることは、出発物質a)、及びb)、並びに存在する場合にはc)を混合して反応混合物を形成することと、反応混合物を150℃まで、代替的に120℃まで、代替的に110℃まで、代替的に95℃まで、代替的に50℃~150℃の温度に加熱することと、によって実行され得る。
代替的に、出発物質c)が使用される場合、出発物質b)である白金触媒、及び出発物質c)であるヒドロシリル化反応促進剤は、工程1)において、出発物質a)であるアリル官能性アミンを組み合わせる前に組み合わされ得る。例えば、出発物質b)及び出発物質c)は、工程1)において出発物質a)と組み合わせる前に、周囲条件(室温及び周囲圧力)下で、少なくとも1日、代替的に少なくとも1週間、代替的に2週間、代替的に1ヶ月、代替的に少なくとも4時間、代替的に4時間~4ヶ月間、任意選択的に、e)溶媒の存在下で混合することによって組み合わされ得る。出発物質c)が炭素-炭素三重結合を含有する場合、出発物質b)白金触媒と組み合わせた後、得られた混合物を出発物質a)アリル官能性アミン又はd)SiH末端シロキサンオリゴマーのいずれかと組み合わせる。出発物質b)とc)とを組み合わせることによって調製された混合物は、出発物質a)又は出発物質d)と組み合わせる前に、室温で少なくとも1週間、代替的に2週間、代替的に1ヶ月間熟成され得る。代替的に、出発物質b)及びc)を、高温、例えば>30℃~90℃で混合する場合、エージング時間は、低減され得る。
環状シロキサザンを作製するためのプロセスの工程2)において、工程2)は、20℃~200℃、代替的に50℃~150℃、代替的に70℃~110℃、代替的に70℃~<110℃の温度で実行され得る。理論に束縛されるものではないが、d)SiH末端シロキサンオリゴマーを断続的に添加することにより、プロセスの安全性及び本明細書に記載の環状シロキサザン生成物の収率が改善されると考えられる。温度を制御し、d)SiH末端シロキサンオリゴマーを(連続的ではなく)断続的に添加することによって、制御されない発熱反応の可能性を最小限に抑え得る。例えば、工程2)は、
i)反応混合物に、反応混合物の重量に基づいて、100ppm~1000ppmの第1のSiH濃度を提供するのに十分なd)SiH末端シロキサンオリゴマーの第1のアリコートを供給することと、
ii)第1のSiH濃度未満の第2のSiH濃度が測定されるまで、d)SiH末端シロキサンオリゴマーを供給することを停止することと、
iii)第2の濃度よりも高い反応混合物中の第3のSiH濃度を提供するのに十分なd)SiH末端シロキサンオリゴマーの第2のアリコートを反応混合物に供給することであって、第3のSiH濃度が、反応混合物の重量に基づいて100ppm~1000ppmである、供給することと、
iv)d)SiH末端シロキサンオリゴマーを添加することが完了するまで、工程ii)及びiii)が1回以上繰り返され、それによって、環状シロキサザン及び水素(H)を含む副生成物を含む反応生成物を調製することと、を含み得る。
上記のプロセスにおいて、工程i)における第1のアリコートを供給することは、反応混合物中のSiH濃度を測定することによって、例えば、ラマン分光法又はFTIRなどのin-situ測定技術を使用することによって実行され得る。代替的に、工程i)における第1のアリコートを供給することは、使用される反応器のサイズに応じて、2分間~30分間、代替的に10分間~20分間かけて実行され得る。代替的に、第1のアリコートは、添加されるd)SiH末端シロキサンオリゴマーの総量の>0~40%であり得る。.工程ii)は、1~20時間実行され得る。正確な時間は、温度及び未反応SiHの濃度の所望の低減を含む様々な要因に依存する。工程iii)は、工程i)について上記したように実行され得る。次いで、d)SiH末端ポリオルガノシロキサンオリゴマーの全てが添加されるまで、工程ii)及びiii)が繰り返され得る。代替的に、工程i)(及び/又は工程iii))において、d)SiH末端ポリオルガノシロキサンオリゴマーは、反応混合物中のSiH濃度が100ppm~1000ppm、代替的に200ppm~500ppm、代替的に250ppm~350ppmで測定されるまで供給され得る。工程ii)は、工程ii)におけるSiH濃度が工程i)及び工程iii)におけるSiH濃度未満であるという条件で、SiH濃度が<100ppm、代替的に100ppm~150ppmに低下するまで、d)SiH末端ポリオルガノシロキサンオリゴマーの供給を止めることを含み得る。
プロセスは、任意選択的に、工程3):工程2)中に水素(H)の少なくとも一部を除去することを更に含み得る。水素の除去は、例えば、反応混合物又は工程2)に使用される反応装置のヘッドスペースを窒素などの不活性ガスでパージすることによって実行され得る。理論に束縛されるものではないが、副生成物の水素は、反応が進行するにつれて触媒を失活させ得る濃度まで蓄積する可能性があると考えられる。したがって、理論に束縛されるものではないが、例えば窒素でパージすることによって水素を除去することにより、触媒の失活を防止又は最小限に抑えることができると考えられる。
プロセスは、任意選択的に、4)工程2)の後に反応混合物を加熱することを更に含み得る。加熱は、例えば110℃~150℃の温度で1~6時間、代替的に2~4時間実行され得る。理論に束縛されるものではないが、工程4)は、全ての又は実質的に全ての未反応SiHの消費を可能にすると考えられる。工程4)は、工程3)の間及び/又は後に実行され得る。
プロセスは、任意選択的に、工程5)工程2)及び3)、並びに存在する場合には工程4)の後に、環状シロキサザンを精製することを更に含み得る。例えば、上記のプロセスは、環状シロキサザン、未反応出発物質、及び使用される場合には溶媒を含む反応生成物を製造する。工程5)は、ストリッピング及び/又は蒸留によって、任意選択的に、真空下で、例えば120℃まで加熱することによって実行され得る。
代替的に、工程5)は、頂部及び底部を有する蒸留カラムと、カラムの底部に連結されたリボイラと、カラムの頂部に連結された還流凝縮器と、を備えるバッチ蒸留装置において実行され得る反応蒸留を備え得る。工程5)は、i)再分配触媒と上記のように調製された反応生成物とを蒸留装置中で組み合わせることを含む。例えば、再分配触媒及び反応生成物は、バッチ蒸留装置のリボイラ中で組み合わされ得る。
再分配触媒は、ブレンステッド酸又はルイス酸であり得る。例えば、塩酸などの鉱酸、硫酸アンモニウム、アンモニウムトリフレート、又はハロゲン化アルキルアンモニウムなどのアンモニウム塩などの酸性塩、p-トルエンスルホン酸などの有機酸、及びメチルクロロシランなどのルイス酸が使用され得る。代替的に、硫酸アンモニウムが再分配触媒として使用され得る。再分配触媒の量は、選択される特定の触媒を含む様々な要因に依存するが、その量は、蒸留される反応生成物の重量に基づいて、100ppm~5,000ppm、代替的に400ppm~5,000ppmであり得る。
次いで、得られた触媒反応混合物は、リボイラ中で沸騰させるために加熱され得る。カラムは、塔頂物が環状シロキサザンを含まなくなるまで(又は実質的に含まなくなるまで)全還流下に置くことができる。蒸留カラムは、少なくとも5個の理論トレイ、代替的に少なくとも10個の理論トレイ、代替的に少なくとも15個の理論トレイを有し得る。トレイの最大数は、重要ではなく、実用性のために選択され得るが、カラム中のトレイの数は、100までであり得る。
工程5)における反応蒸留の工程ii)において、蒸留は、未反応のa)アリル官能性アミン、並びに存在する場合にはd)SiH末端シロキサンオリゴマー及び/又は溶媒を含む低沸点物を塔頂留分として除去するために、従来の方法の下で行うことができる。この工程中の還流比は、例えば、5~200、代替的に20~200、代替的に10~100、代替的に15~50であり得る。低沸点物の大部分は、この工程ii)において塔頂留分として除去することができる。例えば、a)がアリルアミンであり、b)が1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンである場合、アリルアミンの異なる沸点(約52℃)及び生成物1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタン(約180℃)は、分離するのが比較的容易であり、したがって、蒸留のこの初期段階において低い還流比を利用することができる。
蒸気温度が溶媒沸点よりも>5℃など、環状シロキサザンが塔頂物中に濃縮し始める場合、凝縮温度10℃<生成物環状シロキサザン沸点など、塔頂物が実質的に溶媒を含まなくなるまで、還流は、より高い速度(例えば、20~200、代替的に30~100、代替的に30~80)に増加され得る。この時点で、リボイラ温度は、入熱及び沸騰速度に応じて、転位がより実質的に起こり始めるにつれて低下する場合がある。
工程5)における反応蒸留の工程iii)において、使用される還流比は、比較的高く(工程ii)において使用される還流比より高くあり得る)、反応蒸留は、痕跡量のアリル官能性アミンを反応的に留去するための期間継続される。還流比は、40~200、代替的に50~200、代替的に60~200であり得る。理論に束縛されるものではないが、結合したアリル官能性アミンは、リボイラにおける反応を介して遊離アリル官能性アミンに再分配され、得られた遊離アリル官能性アミンは、触媒が存在しないカラムを上方に移動し、それによって、更なる転位が防止され、したがって、選択された高い還流比によるゆっくりとした取り出しが、生成物である環状シロキサザンを多量に除去することなくアリル官能性アミンが形成されるので、遊離アリル官能性アミンは蒸留され、カラム塔頂物において濃縮されると考えられる。このプロセスは、アリル官能性アミンが環状シロキサザン中で<30ppm、代替的に<10ppm、代替的に<1ppmのレベルまで除去されるのに十分な期間、この高い還流比で保持される。この期間は、1時間以上、代替的に2~8時間、代替的に3~6時間、代替的に4~6時間であり得る。理論に束縛されるものではないが、工程iii)における高還流比でのこの長い期間は、再分配可能なアリル官能性アミンを最小限の環状シロキサザン損失のみで塔頂蒸留することを可能にすると考えられる。
その後、工程5)は、iv)(精製された)環状シロキサザンを収集することを更に含み得る。これは、蒸留を継続し、塔頂留分として、環状シロキサザンを収集することによって実行され得る。この工程iv)において、還流比は、1~10、代替的に1~5であり得る。工程5)は、所望の環状シロキサザンの高い収率及び純度の利益を提供し得る。
プロセスは、任意選択的に、以下のように1つ以上の追加工程を更に含み得る。蒸留が完了し、環状シロキサザン生成物が回収された後、a)アリル官能性アミン及び存在する場合は溶媒を含む軽質蒸留留分は、全収率を改善するために次のバッチに再循環され得る。工程5)における蒸留の工程ii)からの第1のアリル官能性アミン/溶媒リッチ留分は、本明細書に記載のプロセスの工程1)において、再循環させることができる。更に、工程5)における工程ii)及びiii)からの軽質中間留分は、環状シロキサザン生成物を含有する。これらの軽質中間留分は、環状シロキサザン生成物の回収を最適化するために、工程4)の後、かつ工程5)の前及び/又は間に、次のバッチに再循環させることができる。
環状シロキサザン
上記のプロセスは、環状シロキサザンを製造する。環状シロキサザンは、

(下付き文字x=0の場合)及び

(下付き文字x=1の場合)からなる群から選択される一般式を有し、式中、R及びRは、上記のとおりである。
例えば、SiH末端シロキサンオリゴマーが1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンであり、アリル官能性アミンがアリルアミンである場合(各Rはメチルであり、各Rは水素である)、環状シロキサザンは、式:

を有し、これは、-SiMeOSiMeNH-と略記することができ(すなわち、1,1,3,3,-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタン)、SiH末端シロキサンオリゴマーが1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサンであり、アリル官能性アミンがアリルアミンである場合(各Rはメチルであり、各Rは水素である)、そのとき、環状シロキサザンは、式:

を有し、これは、-SiMeOSiMeOSiMeNH-と略記することができる(すなわち、1,1,3,3,5,5-ヘキサメチル-2,4-ジ-オキサ-9-アザ-1,3,5-トリシラシクロノナン)。
代替的に、SiH末端シロキサンオリゴマーが1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンであり、アリル官能性アミンがN-アリル-N,N-ジメチルアミンである場合、環状シロキサザンは、式:

を有し、SiH末端シロキサンオリゴマーが1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサンであり、アリル官能性アミンがN-アリル-N,N-ジメチルアミンである場合、環状シロキサザンは、式

を有する。
代替的に、SiH末端シロキサンオリゴマーが1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンであり、アリル官能性アミンが2-メチル-アリルアミンである場合、環状シロキサザンは、式:

を有し、これは、-SiMeOSiMeCHCH(CH)CHNH-と略記することができる(すなわち、1,1,3,3,5-ペンタメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3,5-ジシラシクロヘプタン)。また、SiH末端シロキサンオリゴマーが1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサンであり、アリル官能性アミンが2-メチル-アリルアミンである場合、環状ポリシロキサザンは、式

、すなわち、1,1,3,3,5,5,7-ヘプタメチル-2,3-ジオキサ-9-アザ-1,3,5-トリシラシクロノナンを有する。上記のプロセスによって調製された環状シロキサザンは、アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを調製するのに有用である。
理論に束縛されるものではないが、本明細書に記載のプロセスは、有益な純度プロファイルを有する環状シロキサザンを製造し得ると考えられる。例えば、環状シロキサザンは、SiH含量<100ppmm、不飽和オレフィン含量<100ppmm、及び/又はアリル官能性アミン含量<50ppmmを有し得、当該含量は、以下の実施例に記載されるように、GC-FID、GC-質量分析、H NMR、13C NMR及び29Si NMRによって測定された(50ppmmの検出限界の保守的な機器で検出不能な夾雑物)。更に、この純度プロファイルは、パーソナルケア用途での使用に好適なアミノ官能性ポリオルガノシロキサンを形成するのに有益であると考えられる。アリル官能性アミン及びSiH含有成分は、ヘアケア組成物などのパーソナルケア組成物において一般的に望ましくない。したがって、上記の環状シロキサザンは、シラノール末端ポリジメチルシロキサンなどのシラノール官能性ポリオルガノシロキサンをキャッピングし、それによって、パーソナルケア組成物での使用に好適なアミノ官能性ポリオルガノシロキサンを調製するのに有用である。更に、本発明者らは、驚くべきことに、環状-SiMeOSiMeNH-の合成中に、新しい中間体が形成されることを見出した。中間体は、式HN(C)SiMeOSiMeNH-CHCH=CHを有していた。
パートII.アミノ官能性ポリオルガノシロキサンの調製
環状シロキサザンを使用してアミノ官能性ポリオルガノシロキサンを調製するためのプロセス
アミノ官能性有機ケイ素化合物(例えば、アミノ官能性シラン及び/又はアミノ官能性ポリオルガノシロキサン)を調製するためのプロセスであって、
1)
A)上記のようにして調製された環状シロキサザン、及び
D)D-I)シラノール官能性シラン、D-II)シラノール官能性ポリオルガノシロキサン、又はD-I)及びD-IIの両方からなる群から選択され得る、シラノール官能性有機ケイ素化合物、を含む、出発物質を組み合わせて、それによって、アミノ官能性有機ケイ素化合物を含む反応生成物を調製することと、
任意選択的に、2)アミノ官能性有機ケイ素化合物を回収することと、を含む、プロセス。
出発物質D-I)シラノール官能性シラン
シラノール官能性シランは、式HOSiR212223を有し得、式中、R21、R22、及びR23は、Rについて上に記載及び例示されているような、それぞれ独立して選択される1~18個の炭素原子の一価炭化水素基である。代替的に、R21、R22、及びR23は、それぞれ独立して、1~15個の炭素原子、代替的に1~12個の炭素原子、代替的に1~6個の炭素原子のアルキル基であり得る。代替的に、R21、R22、及びR23は、それぞれ独立して、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)、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル及びデシル、またシクロペンチル及びシクロヘキシルなどのシクロアルキル基を含む6個以上の炭素原子の分岐した飽和の一価ヒドロカルビル基であり得る。代替的に、R21、R22及びR23の各アルキル基は、メチル、エチル、プロピル又はブチル、代替的に、エチル又はプロピルであり得る。シラノール官能性シランは、当該技術分野で既知であり、市販されている。例えば、トリエチルシラノール及びトリイソプロピルシラノールは、Millipore Sigma(St.Louis,Missouri,USA)から市販されている。
出発物質D-II)シラノール官能性ポリオルガノシロキサン
アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを調製するためのプロセスにおける出発物質D-II)は、シラノール官能性ポリオルガノシロキサンを含む。シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、1分子当たり少なくとも1つのケイ素結合ヒドロキシル(シラノール)基を有する。シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、直鎖状、分岐状、部分分岐状、環状、樹脂状(すなわち、三次元ネットワークを有する)であり得るか、又は異なる構造の組み合わせを含み得る。例えば、シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、シラノール官能性ポリオルガノシロキサンが少なくとも1つのケイ素結合ヒドロキシル基を含む限り、M、D、T、及び/又はQシロキシ単位の任意の組み合わせを含み得る。これらのシロキシ単位を様々な様式で組み合わせて、環状、直鎖状、分岐状、及び/又は樹脂状(三次元網目状)の構造を形成することができる。代替的に、シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、シラノール官能性ポリジオルガノシロキサンであり得る。シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、末端位置、ペンダント位置、又は末端及びペンダント位置の両方にシラノール基を有し得る。
シラノール基は、シラノール官能性ポリオルガノシロキサン中に存在する任意のM、D、及び/又はT単位中に存在し得、同じケイ素原子に結合し得る(M及び/又はDシロキシ単位の場合)。シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、例えば、M単位として、(R SiO1/2)、(R (OH)SiO1/2)、(R(OH)SiO1/2)、及び/又は((OH)SiO1/2)を含み得、Rは、上記のとおりである。シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、例えば、D単位として、(R SiO2/2)、(R(OH)SiO2/2)、及び/又は((OH)SiO2/2)を含み得る。シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、例えば、T単位として、(RSiO3/2)及び/又は((OH)SiO3/2)を含み得る。そのようなシロキシ単位は、任意の様式で、任意選択的に、Q単位と組み合わされて、1分子当たり少なくとも1つのケイ素結合OH基を有するシラノール官能性ポリオルガノシロキサンを得ることができる。
シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、D-II)シラノール官能性ポリオルガノシロキサンがT単位及び/又はQ単位を含む場合、分岐状又は樹脂状である。シラノール官能性ポリオルガノシロキサンが分岐状又は樹脂状である場合、シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、典型的には、M単位及び/又はD単位と組み合わせて、T単位及び/又はQ単位を含むコポリマーである。例えば、シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、DT樹脂、MT樹脂、MDT樹脂、DTQ樹脂、MTQ樹脂、MDTQ樹脂、DQ樹脂、MQ樹脂、DTQ樹脂、MTQ樹脂、又はMDQ樹脂であり得る。代替的に、シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは直鎖状であり得、その場合、シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、M単位と組み合わせてD単位を含むシラノール官能性ポリジオルガノシロキサンである。
出発物質D-II)のためのシラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、シラノール官能性ポリジオルガノシロキサンであり得る。シラノール官能性ポリジオルガノシロキサンは、単位式(D1):(R SiO1/2(R SiO2/2(R(OH)SiO2/2(R (OH)SiO1/2を含み得、式中、Rは上記のとおりであり、下付き文字は、2≧e≧0、4000≧f≧0、4000≧g≧0、及び2≧h≧0であるような値を有するが、ただし、量(e+h)=2、量(g+h)≧2、及び量4≦(e+f+g+h)≦8000である。代替的に、4≦(e+f+g+h)≦4000である。代替的に、10≦(e+f+g+h)≦2,000である。代替的に、下付き文字e~hは、25℃で測定して、8mPa~100,000,000mPa・s、代替的に、8mPa・s~40,000,000mPa・s、70mPa・s~1,000,000mPa・s未満、代替的に70mPa・s~500,000mPa・s、代替的に10mPa・s~150,000mPa・s、代替的に70mPa・s~16,000mPa・sの粘度を有するシラノール官能性ポリジオルガノシロキサンを提供するのに十分な値を有し得る。代替的に、各Rは、アルキル及びアリールから選択され得る。代替的に、各Rは、メチル及びフェニルから選択され得る。代替的に、全てのR基の少なくとも80%は、メチルである。
代替的に、シラノール官能性ポリジオルガノシロキサンは、シラノール末端ポリジオルガノシロキサンであり得る。シラノール末端ポリジオルガノシロキサンは、式(D2)を有し得、

式中、R11は、OH及びRからなる群から選択され、下付き文字yは、25℃で測定して8mPa・s~100,000,000mPa・s、代替的に、8mPa・s~40,000,000mPa・s、70mPa・s~1,000,000mPa・s未満、代替的に70mPa・s~500,000mPa・s、代替的に、70mPa・s~500,000mPa・s、代替的に10mPa・s~150,000mPa・s、代替的に70mPa・s~16,000mPa・sの粘度を有するシラノール官能性ポリジオルガノシロキサンを提供するのに十分な値を有する(代替的に、yは2~4000であり得、代替的にyは2~2000であり得る)。出発物質A)としての使用に好適なシラノール末端ポリジオルガノシロキサンは、対応するオルガノハロシランの加水分解及び縮合、又は、環状ポリジオルガノシロキサンの平衡化といった、当該技術分野において既知の方法により調製され得る。
代替的に、シラノール官能性ポリオルガノシロキサンは、シラノール官能性ポリシロキサン樹脂であり得る。ポリシロキサン樹脂は、単位式(D3):(R20 SiO1/2(R20 SiO2/2(R20SiO3/2(SiO4/2を有し得、式中、下付き文字A、B、C及びDは、0≦A≦0.6、0≦B≦0.5、0≦C≦1、0≦D≦1であるような値を有するモル分率であるが、ただし、量(C+D)>0である。ポリシロキサン樹脂において、各R20は、独立して、Rについて上記した一価炭化水素基、又は加水分解性基(例えば、ヒドロキシル基若しくはアルコキシ基)である。1分子当たりの少なくとも1つのR20は、加水分解性基である。好適な加水分解性基としては、ヒドロキシル、メトキシ及びエトキシ等のアルコキシ、イソプロペニルオキシなどのアルキルオキシ、アセトアミドオキシなどのアミドキシ、及びN,N-ジメチルアミノキシなどのアミノキシが挙げられる。
代替的に、ポリシロキサン樹脂は、D4)ポリオルガノシリケート樹脂又はD5)シルセスキオキサン樹脂であり得る。ポリオルガノシリケート樹脂は、式R20 SiO1/2の一官能性単位(M単位)及び式SiO4/2の四官能性シリケート単位(Q単位)を含み、式中、R20は上記のとおりである。代替的に、ポリオルガノシリケート樹脂において、R20の一価炭化水素基は、Rについて上記したものなどのアルキル、アルケニル及びアリールからなる群から独立して選択され得る。代替的に、R20の一価炭化水素基は、アルキル及びアリールから選択され得る。代替的に、R20の一価炭化水素基は、メチル及びフェニルから選択され得る。代替的に、R20基の少なくとも1/3、代替的に少なくとも2/3がメチル基である。代替的に、ポリオルガノシリケート樹脂中のM単位は、(MeSiO1/2)及び(MePhSiO1/2)によって例示され得る。ポリオルガノシリケート樹脂は、環状シロキサザンを調製するためのプロセスにおいて、ベンゼン、トルエン、キシレン、及びヘプタンなどの液体炭化水素によって例示される溶媒、又は低粘度直鎖状及び環状ポリジオルガノシロキサンなどの液体有機ケイ素化合物(出発物質eについて上記した溶媒など)に可溶性である。
調製された場合、ポリオルガノシリケート樹脂は、上記のM単位及びQ単位を含み、ポリオルガノシロキサンはケイ素結合ヒドロキシル基を有する単位を更に含み、式Si(OSiR20 [式中、R20は上記のとおりである]を含み得、例えば、ネオペンタマーはテトラキス(トリメチルシロキシ)シランであり得る。(上記の)29SiNMRスペクトル法を使用して、M単位及びQ単位のヒドロキシル含有量及びモル比を測定することができ、当該比は、M単位及びQ単位をネオペンタマーから外した{M(樹脂)}/{Q(樹脂)}として表される。M:Q比は、ポリオルガノシリケート樹脂における樹脂性部分のトリオルガノシロキシ基(M単位)の総数の、樹脂性部分中のシリケート基(Q単位)の総数に対するモル比を表す。M:Q比は、0.5:1~1.5:1、代替的に0.6:1~0.9:1であり得る。
MQシリコーン樹脂は、5.0%以下、代替的に0.7%以下、代替的に0.3%以下の、式X”SiO3/2(式中、X”は、ヒドロキシルなどの加水分解性基、メトキシ及びエトキシなどのアルコキシ、イソプロペニルオキシなどのアルケニルオキシ、アセトアミドオキシなどのアミドキシ、及びN,N-ジメチルアミノキシなどのアミノキシを表す)によって表される末端単位を含有し得る。シリコーン樹脂中に存在するシラノール基の濃度は、H NMR及び/又は29Si NMRを使用して決定することができる。
MQシリコーン樹脂の所望の流動特性を達成するためのMnは、少なくとも部分的に、シリコーン樹脂のMn及びこの出発物質中に存在するR20により表される炭化水素基の種類に依存し得る。MQシリコーン樹脂のMnは、典型的には1,000Da超、代替的に1,000Da~15,000Da、代替的に>3,000Da~8,000Da、代替的に4,500~7,500Daである。
MQシリコーン樹脂は、任意の好適な方法により調製することができる。この種類のシリコーン樹脂は、報告によると、対応するシランの共加水分解により、又は当該技術分野において既知のシリカヒドロゾルキャッピング法(silica hydrosol capping methods)により、調製されている。簡単に述べると、この方法は、酸性条件下でシリカヒドロゾルをトリメチルクロロシランなどの加水分解性トリオルガノシラン、ヘキサメチルジシロキサンなどのシロキサン又はそれらの組み合わせと反応させる工程と、M及びQ単位を含む生成物(MQ樹脂)を回収する工程と、を伴う。得られるMQ樹脂は、2~5重量パーセントのケイ素結合ヒドロキシル基を含有し得る。
ポリオルガノシリケート樹脂を調製するために使用される中間体は、トリオルガノシラン及び4つの加水分解性置換基を含むシラン又はアルカリ金属シリケートであることができる。トリオルガノシランは、式R SiX[式中、Rは上記のとおりであり、Xは、X”について上記したものなどの加水分解性置換基を表す]を有することができる。4つの加水分解性置換基を有するシランは、式SiX [式中、各Xは、ハロゲン、アルコキシ、又はヒドロキシルである]を有し得る。好適なアルカリ金属シリケートとしては、ナトリウムシリケートが挙げられる。
上記のように調製されたポリオルガノシリケート樹脂は、典型的には、ケイ素結合ヒドロキシル基、すなわち、式HOSi3/2、(HO)Si2/2、(HO)Si1/2、及び/又はHOR20 SiO1/2のケイ素結合ヒドロキシル基を含有する。ポリオルガノシリケート樹脂は、FTIR分光法で測定したときに、5%までのケイ素結合ヒドロキシル基を含むことができる。ある特定の用途では、ケイ素結合ヒドロキシル基の量は、0.7%未満、代替的に0.3%未満、代替的に1%未満、代替的に0.3%~0.8%であることが望ましい場合がある。ポリオルガノシリケート樹脂の調製中に形成されるケイ素結合ヒドロキシル基は、シリコーン樹脂を、適切な末端基を含有するシラン、ジシロキサン又はジシラザンと反応させることによってトリ炭化水素シロキサン基又は異なる加水分解性基に変換することができる。加水分解性基を含有するシランは、ポリオルガノシリケート樹脂におけるケイ素結合ヒドロキシル基と反応するのに必要な量よりもモル過剰で添加され得る。
一実施形態では、出発物質D)は、(D6)単位式(R20 SiO1/2(R20 SiO2/2(SiO4/2を含むポリオルガノシリケート樹脂を含み、式中、下付き文字c、d、及びeは、0<c<0.6、0≦d<0.5、0.4<e<1であるような値を有するモル分率であり、R20は、上記のとおりであるが、ただし、1分子当たり少なくとも1つのR20が、(D6)中の加水分解性基である。代替的に、R20の加水分解性基は、ヒドロキシル基又はアルコキシ基、例えば、メトキシ又はエトキシから選択され、代替的に、加水分解性基は、ヒドロキシル基である。
様々な好適なポリオルガノシリケート樹脂が、Dow Silicones Corporation(Midland,MI,U.S.A.)、Momentive Performance Materials(Albany,N.Y.,U.S.A.)及びBluestar Silicones USA Corp.(East Brunswick,N.J.,U.S.A.)などの供給元から市販されている。例えば、DOWSIL(商標)MQ-1600固体樹脂、DOWSIL(商標)MQ-1601固体樹脂、及びDOWSIL(商標)1250界面活性剤、Momentive SR-1000、及びWacker TMS-803(これら全てDow Silicones Corporation(Midland,Michigan,USA)から市販されている)が、本明細書に記載の方法での使用に好適である。代替的に、DOWSIL(商標)MQ-1640 Flake樹脂などのM、T及びQ単位を含有する樹脂が使用され得る。これもDow Silicones Corporationから市販されている。このような樹脂は、有機溶媒中にある状態で提供されることがある。
代替的に、ポリシロキサン樹脂は、(D7)シルセスキオキサン樹脂、すなわち、式(R20SiO3/2)のT単位を含む樹脂を含み得、式中、R20は、上記のとおりであるが、ただし、1分子当たり少なくとも1つのR20が(D7)中の加水分解性基である。本明細書での使用に好適なシルセスキオキサン樹脂は、当該技術分野において既知であり、市販されている。例えば、メチルメトキシシロキサンメチルシルセスキオキサン樹脂は、Dow Silicones Corporation(Midland,Michigan,U.S.A.)からDOWSIL(商標)US-CF2403樹脂として市販されている。代替的に、シルセスキオキサン樹脂は、フェニルシルセスキオキサン単位、メチルシルセスキオキサン単位、又はこれらの組み合わせを有し得る。このような樹脂は、当該技術分野において既知であり、これもまたDow Silicones CorporationからDOWSIL(登録商標)200Flake樹脂として市販されている。代替的に、シルセスキオキサン樹脂は、式(R SiO2/2)及び/又は(RX”SiO2/2)のD単位、並びに式(RSiO3/2)及び/又は(X”SiO3/2)のT単位[式中、R及びX”は上記のとおりである]、すなわちDT樹脂を更に含み得る。DT樹脂は当該技術分野において既知であり、市販されており、例えば、メトキシ官能性DT樹脂としては、DOWSIL(商標)3074及びDOWSIL(商標)3037樹脂が挙げられ、シラノール官能性樹脂としては、DOWSIL(商標)800Series樹脂が挙げられ、これらもまたDow Silicones Corporationから市販されている。他の好適な樹脂としては、メチル及びフェニル基を含有するDT樹脂が挙げられる。
出発物質D)は、1つのシラノール官能性有機ケイ素化合物であり得るか、又は以下の特性、すなわち構造、粘度、平均分子量、シロキサン単位、及び配列のうちの少なくとも1つが異なる2つ以上のシラノール官能性有機ケイ素化合物を含み得る。代替的に、出発物質D)は、2つ以上のポリオルガノシリケート樹脂の混合物を含み得る。代替的に、出発物質D)は、ビス-ヒドロキシル末端ポリジオルガノシロキサン及びポリオルガノシリケート樹脂などの2つ以上のシラノール官能性ポリオルガノシロキサンの混合物を含み得る。代替的に、出発物質D)は、シラノール官能性シランとシラノール官能性ポリオルガノシロキサンとの混合物を含み得る。代替的に、出発物質D)は、2つ以上のシルセスキオキサン樹脂の混合物を含み得る。
出発物質の量は、選択される出発物質D)の種及びそのシラノール含量を含む種々の因子に依存する。例えば、出発物質D)が直鎖状シラノール官能性ポリジオルガノシロキサンを含む場合、1:1~1:1.25のモル比のSiOH対環状シロキサザンを使用することができる。代替的に、出発物質D)のシラノール含量に対して2%~5%モル過剰の環状シロキサザンが使用され得、代替的に20%までのモル過剰のシラノールが使用され得る。出発物質D-II)のシラノール含量に対して準化学量論的な環状シロキサザンの添加は、残留シラノール官能性ポリオルガノシロキサン、末端アミノ官能性ポリオルガノシロキサン、並びにシラノール及び有機アミノ官能性末端の両方を有するポリオルガノシロキサンを有する反応生成物混合物を与え得る。樹脂状出発物質D-II)については、平均して5%~30%の残留シラノールが消費されない可能性があり、最大で>99%が典型的にキャップされ得る。
上記のアミノ官能性有機ケイ素ポリオルガノシロキサンを調製するためのプロセスにおける工程1)(A)及びD)を含む出発物質を組み合わせる)は、任意の都合のよい手段、例えば、任意選択的に、加熱しながら混合することによって実行され得る。混合及び加熱は、撹拌式ジャケット付きバッチ反応器又はジャケット付きリボイラを有する反応蒸留装置などの容器に出発物質を投入するなどの任意の都合のよい手段を使用して実行され得、ジャケットは、ジャケットを通して、蒸気/水又は熱伝達流体を通過させることによって加熱及び冷却することができる。プロセスは、少なくとも50℃、代替的に少なくとも85℃、代替的に少なくとも90℃の温度で実行され得る。代替的に、工程1)における加熱は、50℃~150℃、代替的に85℃~150℃、代替的に90℃~150℃で実行され得る。プロセスは、アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを形成するために十分な時間にわたって実行される。
工程1)において、出発物質A)及び出発物質D)の一方が、出発物質A)及び出発物質D)の他方を含有する容器に連続的に又は漸増的に添加され得る。このような添加は、手動で又は計量機器を使用して実行され得る。
上記のプロセスは、任意選択的に、1つ以上の追加の工程を更に含み得る。プロセスは、任意選択的に、工程1)において、反応混合物に1つ以上の追加の出発物質を添加する工程3)を更に含み得る。代替的に、工程3)は、工程1)の間及び/又は後、並びに工程2)の前に実行され得る。追加の出発物質は、E)酸プレ触媒、F)アミノアルキル官能性アルコキシシラン、G)末端封鎖剤、H)溶媒、並びにF)、G)、及びH)のうちの2つ以上の組み合わせからなる群から選択され得る。
出発物質E)酸プレ触媒
アミノ基末端ポリジオルガノシロキサンを調製するためのプロセスにおける出発物質E)は、酸プレ触媒を含む。酸プレ触媒は、カルボン酸であり得る。理論に束縛されるものではないが、カルボン酸は、環状シロキサザン(又は、存在する場合、以下に記載されるように、α-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサン)中のアミノ官能基と反応して、カルボン酸塩触媒を形成すると考えられる。カルボン酸は、広範囲のカルボン酸から選定することができる。カルボン酸は、例えば、1~20個の炭素原子、代替的に2~20個の炭素原子を有する脂肪族カルボン酸であり得る。例えば、酢酸、プロピオン酸、オクタン酸、デカン酸、又はラウリン酸が本明細書での使用に好適である。代替的に、ヒドロキシルなどの親水性基で置換された脂肪族カルボン酸、例えば乳酸を使用することができる。代替的に、電子求引性部分、例えばフッ素若しくは塩素などのハロゲン又はヒドロキシル基によって置換されたカルボン酸が使用され得、電子求引性部分によって置換されたそのような酸の例は、乳酸及びフルオロ酢酸又は4,4,4-トリフルオロブタン酸などのフルオロアルカン酸である。他の好適なカルボン酸としては、安息香酸、クエン酸、マレイン酸、ミリスチン酸、及びサリチル酸が挙げられる。代替的に、上記のカルボン酸のうちの2つ以上の任意の組み合わせが使用され得る。
F)アミノアルキル官能性アルコキシシラン
アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを調製するためのプロセスは、任意選択的に、出発物質F)であるアミノアルキル官能性アルコキシシランを添加することを更に含み得る。理論に束縛されるものではないが、F)アミノ官能性アルコキシシランを添加することは、アミノ官能性有機ケイ素生成物を提供し、これは、ペンダントアミノ官能基を更に含むアミノ基末端ポリオルガノシロキサンであり得ると考えられる。
出発物質F)は、アミノアルキル基及びSiに結合したアルコキシ基を含有する。アミノアルキル基は、式(F1):R13-(NH-A’)-NH-A-を有し得、式中、A及びA’は、それぞれ独立して、1~6個の炭素原子を有し、任意選択的に、エーテル結合を含有する直鎖状又は分岐状アルキレン基であり、下付き文字qは、0~4であり、R13は、水素、アルキル基、又は1~4個の炭素原子を有する炭化水素基である。代替的に、R13は、水素であり得、qは、0又は1であり得、A及びA’(存在する場合)はそれぞれ、2~4個の炭素原子を含有する。好適なアミノアルキル基の例としては、-(CHNH、-(CHNH、-(CHNH(CHNH、-CHCH(CH)CHNH(CHNH、-(CHNHCHCHNH(CHNH、-CHCH(CH)CHNH、-CHCH(CH)CHNH(CHNH、-(CHNH(CHNH、及び-(CHO(CHNHが挙げられる。Siに結合したアルコキシ基は、非反応性置換基又はエーテル結合などの結合を含有し得る。アミノアルキル官能性アルコキシシランは、式(F2):

を有し得、式中、A、A’、R13、及び下付き文字qは、上で定義したとおりであり、R’は、1~6個の炭素原子を有するアルキル基又はアルコキシアルキル基、例えば、メチル、エチル、ブチル、又はメトキシエチルであり、R14及びR15は、それぞれ独立して、基-OR’又は任意選択的に置換されたアルキル基若しくはアリール基である。代替的に、直鎖状ポリジオルガノシロキサンの調製のために、R14基はメチルなどのアルキル基であり得、R15基は、メトキシ又はエトキシなどの式-OR’を有し得る。出発物質F)に好適なアミノアルキル官能性アルコキシシランの例としては、F3)3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、F4)3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、F5)アミノエチル-アミノイソブチルメチルジメトキシシラン、F6)アミノエチル-アミノイソブチルメチルジエトキシシラン、F7)3-アミノプロピルジメチルエトキシシラン、F8)3-アミノプロピルジメチルメトキシシラン、F9)3-(2-アミノエチルアミノ)プロピル-ジメトキシメチルシラン、F10)3-(2-アミノエチルアミノ)プロピル-ジエトキシメチルシラン、F11)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、F12)アミノプロピルメチルジエトキシシラン、及びF13)F3)~F12)のうちの2つ以上の組み合わせ、が挙げられる。一実施形態では、アミノアルキル官能性アルコキシシランは、F7)3-アミノプロピルジメチルエトキシシラン又はF9)3-アミノプロピルジメチルメトキシシランなどのモノアルコキシシランを含み、アミノ官能性ポリジオルガノシロキサンは、それからのアミノ官能性ペンダント基を有する。
出発物質G)末端封鎖剤
アミノ官能性有機ケイ素化合物、例えばアミノ官能性ポリオルガノシロキサン(出発物質D-IIが上記のプロセスにおいて使用される場合に調製される)を調製するためのプロセスは、任意選択的に、出発物質G)、末端封鎖剤を添加することを更に含み得る。理論に束縛されるものではないが、例えば、本明細書に記載のプロセスによって調製されるアミノ官能性ポリジオルガノシロキサンが、いくつかのトリヒドロカルビルシリル末端基(例えば、トリメチルシリル末端などのトリアルキルシリル末端)基及びいくつかのアミノ官能基を有する場合、末端封鎖剤は、出発物質D-II)上のシラノール基のいくつかを封鎖するために使用され得ると考えられる。末端封鎖剤は、シラノール基と反応し、トリオルガノシリル官能基が出発物質A)のシラノール基と反応しない末端封鎖トリオルガノシリル単位を発生させることができる。好適な末端封鎖剤は、(G1)モノアルコキシシラン、(G2)シラザン、又は(G3)(G1)及び(G2)の両方によって例示される。
(G1)モノアルコキシシランは、式(G4):R16 SiOR17を有し得、式中、各R16は独立して、シラノール官能基と反応しない一価有機基であり、各Rは1~6個の炭素原子を有する一価炭化水素基である。代替的に、R17は、1~6個の炭素原子、代替的に1~4個の炭素原子、代替的に1~2個の炭素原子を有するアルキル基であり得、代替的にR17はメチルであり得る。各R16は、アルキル、アルケニル、及びアリール基から選択される一価炭化水素基であり得る。代替的に、各R16は、1~6個の炭素原子を有するアルキル基、2~6個の炭素原子を有するアルケニル基、又はフェニル基であり得る。代替的に、各R16は、1~6個の炭素原子、代替的に1~4個の炭素原子を有するアルキル基であり得、代替的に各R16はメチルであり得る。出発物質(G1)のモノアルコキシシランの例としては、(G5)トリメチルメトキシシラン及び(G6)トリメチルエトキシシランが挙げられる。
好適な(G2)シラザンは、式(G7):(R1819 Si)NHを有し得、式中、各R18は、独立して、一価炭化水素基(Rについて本明細書に記載されるような)及び一価ハロゲン化炭化水素基(少なくとも1つの水素がCl又はFなどのハロゲン原子で置き換えられているRの一価炭化水素基など)から選択され、各R19は、独立して、R17について上記されるような、1~6個の炭素原子の一価炭化水素基から選択される。各R18は、アルキル基、アルケニル基、又はハロゲン化アルキル基であり得る。R18に好適なアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、及びブチルが挙げられる。好適なアルケニル基としては、ビニル及びアリルが挙げられる。好適なハロゲン化アルキル基としては、トリフルオロプロピルが挙げられる。出発物質(G2)に好適なシラザンの例としては、(G8)ヘキサメチルジシラザン、(G9)sym-テトラメチルジビニルジシラザン、及び(G10)[(CFCHCH)(CHSi]NHが挙げられる。
末端封鎖剤は、任意選択的であり、正確な量は、形成されるアミノ官能性ポリオルガノシロキサンの所望の構造及びアミン含量を含む様々な要因に応じる。しかしながら、末端封鎖剤が、プロセスにおいて使用される全出発物質の合計重量に基づいて、5重量%まで、代替的に0.1重量%~5重量%の量で添加され得る。存在する場合、出発物質G)の全て又は一部分が、工程1)において添加され得る。代替的に、出発物質G)の第1の部分が工程1)において添加され得、出発物質G)の第2の部分が工程1)の後及び工程2)の前にプロセスに追加される追加の工程で添加され得る。
出発物質H)溶媒
アミノ官能性有機ケイ素化合物を調製するためのプロセスは、任意選択的に、出発物質H)、溶媒を添加することを更に含み得る。溶媒は、環状シロキサザンを作製するためのプロセスにおける出発物質e)について上記したものであり得る。理論に束縛されるものではないが、溶媒は、ポリシロキサン樹脂が選択される場合、出発物質D-II)などの出発物質のうちの1つ以上を導入するために使用され得ると考えられる。プロセスは、プロセスで使用される全ての出発物質の合計重量に基づいて0%~200%の溶媒を使用し得る。代替的に、0%~90%の溶媒(同じ基準で)が使用され得る。溶媒が使用されるかどうかは、出発物質D)の選択を含む様々な要因に依存する。例えば、室温で固体であるシラノール官能性ポリオルガノシロキサン樹脂が出発物質D)として選択される場合、溶媒が使用され得る。代替的に、出発物質D)が、室温で液体であるシラノール官能性シラン及び/又はシラノール官能性ポリジオルガノシロキサンである場合、プロセスは、ニートで行われ得る。
アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを調製するためのプロセスは、任意選択的に、上記のものに加えて1つ以上の追加の工程を更に含み得る。例えば、プロセスは、任意選択的に、4)工程2)の前及び/又は間に残留酸を除去することと、(E)酸プレ触媒が添加される場合)、反応混合物からアミノ官能性ポリオルガノシロキサンを回収することと、を更に含み得る。アミノ官能性ポリオルガノシロキサンは、任意選択的に、真空下で、ストリッピング及び/又は蒸留などの任意の簡便な手段によって反応混合物から回収され得る。プロセス工程のうちの1つ以上は、窒素などの不活性雰囲気下で実行され得る。
アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを調製するためのプロセスは、任意選択的に、未反応の環状シロキサザン、未反応のシラノール官能性ポリオルガノシロキサン、又は両方をクエンチすることを更に含み得る。クエンチは、I)水、及びB)式R10OHのアルコールからなる群から選択される出発物質を添加することによって実行され得、式中、R10は、1~8個の炭素原子のアルキル基である。クエンチは、アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを調製するためのプロセスにおいて、工程1)の後、代替的に工程2)の前の任意の時点で実行され得る。
B.アルコキシ官能性キャッピング剤を作製するためのプロセス
代替的に、例えば、キャッピング剤を、D)シラノール官能性有機ケイ素化合物、例えば、上記のD-II)シラノール官能性ポリオルガノシロキサンと組み合わせる前に、上記の環状シロキサザンを更に反応させて、キャッピング剤として有用なα-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサンを調製し得る。α-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサンを調製するためのプロセスであって、
I)
A)上記のプロセスによって調製された環状シロキサザン、及び
B)式R10OH(式中、R10は、1~8個の炭素原子のアルキル基である)のアルコール、を含む、出発物質を組み合わせて、
それによって、式

(式中、各R、R、R10、及び下付き文字xは、上記のとおりである)のC)α-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサンを含む反応生成物を調製することと、
任意選択的に、II)反応生成物を精製して、C)α-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサンを回収することと、を含む、プロセス。
代替的に、α-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサンにおいて、各Rは、メチルなどのアルキル基であり得、各Rは、水素であり得る。この方法における出発物質B)であるアルコールは、メタノール及びエタノールからなる群から選択され得る。
上記のプロセスは、式のα-アルコキシ-ω-一級アミノ官能性ポリシロキサンを製造し、

式中、各R、R、及びR10並びに下付き文字xは、上記のとおりである。代替的に、各Rは、独立して選択された1~18個の炭素原子のアルキル基、代替的にメチルであり得る。代替的に、各Rは、水素であり得る。代替的に、各R10は、メチル又はエチルであり得る。
C.アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを作製するための代替プロセス。
上記のα-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサンは、アミノ官能性有機ケイ素化合物を調製するための別のプロセスにおいて有用であり、これは、
1)
工程I)において形成された反応生成物及び/又は上記のプロセスの工程II)において精製されたC)式

のα-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサン、並びに
D)シラノール官能性有機ケイ素化合物(上記のとおり)、を含む、出発物質を組み合わせて、それによって、反応混合物を形成することと、
任意選択的に、2)反応混合物を150℃まで、代替的に90℃まで、代替的に90℃~150℃に加熱することと、
3)E)酸プレ触媒を反応混合物に添加することと、を含む。このプロセスは、任意選択的に、4)F)アミノアルキル官能性アルコキシシランを反応混合物に添加することを更に含み得る。出発物質D)、E)、及びF)並びにそれらの量は、上記のとおりである。理論に束縛されるものではないが、出発物質E)である酸プレ触媒を添加することは、プロセスが>90℃で行われる場合に任意選択的であり得、プレ触媒を添加することは、プロセスが90℃以下で行われる場合に実行されると考えられる。
アミノ官能性有機ケイ素化合物を調製するためのプロセスにおいて、混合及び加熱は、撹拌式ジャケット付きバッチ反応器又はジャケット付きリボイラを有する反応蒸留装置などの容器に出発物質を投入するなどの任意の都合のよい手段を使用して実行され得、ジャケットは、ジャケットを通して、蒸気/水又は熱伝達流体を通過させることによって加熱及び冷却することができる。出発物質及び/又は反応混合物は、反応を促進するために、室温で保たれ得るか、又は150℃までに加熱され得、代替的に90℃までに加熱され得る。このプロセスは、アミノ官能性有機ケイ素化合物を形成するのに十分な時間実行される。
工程1)及び2)において、出発物質A)及び出発物質D)の一方は、出発物質A)及び出発物質D)の他方を含有する容器に連続的に又は漸増的に添加され得る。このような添加は、手動で又は計量機器を使用して実行され得る。
上記のプロセスは、任意選択的に、1つ以上の追加の工程を更に含み得る。このプロセスは、工程1)及び/又は工程2)において、反応混合物に追加の出発物質を添加する工程4)を更に含み得る。追加の出発物質は、F)アミノアルキル官能性アルコキシシラン、G)末端封鎖剤、H)溶媒、並びにF)、G)、及びH)のうちの2つ以上の組み合わせからなる群から選択され得る。代替的に、工程4)は、工程1)の間及び/若しくは後、工程2)の前及び/若しくは後、又は工程3)の前及び/若しくは間に実行され得る。出発物質D)、E)、F)、G)、及びH)は上記のとおりである。アミノ官能性有機ケイ素化合物を調製するためのプロセスは、任意選択的に、未反応のα-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサン、未反応のシラノール官能性有機ケイ素化合物、又はその両方をクエンチすることを更に含み得る。クエンチは、I)水、及びB)式R10OHのアルコールからなる群から選択される出発物質を添加することによって実行され得、式中、R10は、1~8個の炭素原子のアルキル基である。クエンチは、工程1)の後、代替的にアミノ官能性ポリオルガノシロキサンを回収する前の任意の時点で実行され得る。アミノ官能性ポリオルガノシロキサンは、任意選択的に、真空下で、ストリッピング及び/又は蒸留によって反応混合物から回収され得る。プロセス工程のうちの1つ以上は、窒素などの不活性雰囲気下で実行され得る。例えば、上記の工程1)及び2)は、任意選択的に、容器ヘッドスペースを通して不活性ガスを流す工程を更に含み得る。理論に束縛されるものではないが、反応器ヘッドスペースを通して不活性ガスを流すことは、システムから臭気及び低沸点不純物を除去するのに役立ち得ると考えられる。
III.アミノ官能性ポリオルガノシロキサン
上記のプロセスは、アミノ官能性ポリオルガノシロキサンを製造する。シラノール末端ポリジオルガノシロキサンが出発物質D-II)として使用される場合、アミノ官能性ポリオルガノシロキサンは、アミノ基末端ポリジオルガノシロキサンである。各Rが水素である場合、アミノ基末端ポリジオルガノシロキサンは、式の一級アミノ基末端ポリジオルガノシロキサンであり、

式中、R12は、OH、R、及び-CHCH(R)CHNHからなる群から選択され、下付き文字n=(x+y+1)である。代替的に、R12は、OH、R、及び-CHCHCHNHからなる群から選択され得る。
代替的に、シラノール官能性ポリシロキサン樹脂が出発物質D)として使用される場合、アミノ官能性ポリオルガノシロキサンは、アミノ官能性ポリオルガノシロキサン樹脂である。各Rが水素である場合、そのとき、アミノ官能性ポリオルガノシロキサン樹脂は、一級アミノ官能性ポリオルガノシロキサン樹脂である。一級アミノ官能性ポリオルガノシロキサン樹脂は、単位式:
[(HNCHCHCH)R SiO1/2[(HNCHCHCH)RSiO2/2[(HNCHCHCH)SiO3/2(R20 SiO1/2(R20 SiO2/2(R20SiO3/2(SiO4/2を含み得、式中、R及びR20は、上記のとおりであり、下付き文字Dは、上記のとおりであり、下付き文字G≦A、下付き文字H≦B、下付き文字F≦Cである。下付き文字G≧0、下付き文字H≧0、下付き文字F≧0、下付き文字D≧0である。量(J+K+L)>1である。量(L+F+D)>1である。量(J+K+L+G+H+F+D)は、1,000g/mol~12,000g/molのMnを樹脂に与えるのに十分な値を有する。
パーソナルケア製品
上記のアミノ官能性ポリオルガノシロキサン(例えば、アミノ官能性ポリジオルガノシロキサン)は、パーソナルケア製品に製剤化され得る。概して、そのような製品は、室温で固体である物質が存在しない場合、単純なプロペラミキサー、ブルックフィールド逆回転ミキサー、又は均質化ミキサーを使用して、室温で調製され得る。特別な機器又は加工条件は、典型的には必要ない。作製される形態の種類に応じて、調製方法は異なるが、そのような方法は、当該技術分野で既知である。
パーソナルケア製品は、それらが適用される身体の部分、美容的、療法的、又はそれらのいくつかの組み合わせに関して機能的であり得る。このような製品の従来の例としては、制汗剤及びデオドラント、スキンケアクリーム、スキンケアローション、保湿剤、フェイシャルトリートメント(例えばニキビ又はしわ除去剤)、個人用クレンザー及び洗顔料、バスオイル、香料、コロン、サッシェ、日焼け止め剤、プレシェーブローション及びアフターシェーブローション、シェービングソープ及びシェービングフォーム、ヘアシャンプー、ヘアコンディショナー(リーブイン、若しくはリンスオフのいずれか)、染毛剤、毛髪弛緩剤、ヘアスタイリング助剤(スプレー、固定液、ムース、及び/若しくはジェル等);パーマネント、脱毛剤、及びキューティクルコート、メイクアップ、カラーコスメ、ファンデーション、コンシーラー、チーク、口紅、アイライナー、マスカラ、オイルリムーバー、カラーコスメリムーバー、パウダー、薬剤クリーム、歯科衛生用品を含むペースト若しくはスプレー、抗生物質、治癒促進剤、並びに/又は予防用及び/若しくは治療用であり得る栄養素が挙げられるが、これらに限定されない。一般に、パーソナルケア製品は、液体、リンス、ローション、クリーム、ペースト、ゲル、発泡体、ムース、軟膏、スプレー、エアロゾル、石鹸、スティック、軟固形、固体ゲル、及びゲルを含むが、これらに限定されない、任意の従来の形態での適用を可能にする担体とともに製剤化され得る。何が好適な担体を構成するかは、当業者には容易に明らかとなろう。
アミノ官能性ポリオルガノシロキサンは、種々の個人、家庭、及びヘルスケア用途で使用することができる。特に、アミノ官能性ポリジオルガノシロキサンは、米国特許第6,051,216号(Barrら)、同第5,919,441号(Mendoliaら)、同第5,981,680号(Petroffら)、米国特許出願公開第2010/0098648号(Yu)及び国際公開第2004/060101号(Yu)に開示されているパーソナルケア組成物に、米国特許第6,916,464号(Hansenneら)に開示されている日焼け止め剤組成物に、国際公開第2003/105801号(Yu)に開示されている、フィルム形成樹脂もまた含有する化粧組成物に、米国特許出願公開第2003/0235553号(Lu)、同第2003/0072730号(Tornilhac)、同第2003/0170188号(Ferrariら)、欧州特許第1,266,647号(Tornilhac)、同第1,266,648号(Ferrariら)、同第1,266,653号(Ferrariら)、国際公開第2003/105789号(Lu)、同第2004/000247号(Lu)、及び同第2003/106614号(Lu)に記載されている化粧組成物に、国際公開第2004/054523号(Tournilhac)に開示されている追加の作用物質として、米国特許出願公開第2004/0180032号に開示されている長持ちする化粧品組成物に、国際公開第2004/054524号に考察されている透明又は半透明ケア及び/又はメイクアップ組成物に使用され得る。これらは全て、参照により本明細書に組み込まれている。
代替的に、アミノ官能性ポリオルガノシロキサンをカラー剤又は固定剤組成物の一部として使用し、毛髪を染める又はパーマするプロセスの前処理、処理中、後処理として適用することができる。目的は、カラーの保持及びカラーの強化から、染められた毛髪繊維の再コンディショニングにまで及ぶ可能性がある。例は、Legrandらに対する特許公開の米国特許出願公開第2003/0152534号、Legrandらに対する米国特許出願公開第2003/0152541号、Legrandに対する米国特許出願公開第2003/0147840号、Devin-Baudoinらに対する米国特許第6,953,484号、Devin-Baudoinらに対する米国特許第6,916,467号、Devin-Baudoinらに対する米国特許出願公開第2004/0045098号、Devin-Baudoinらに対する米国特許出願公開第2003/0126692号、Audoussetに対する国際公開第2007/071684号、並びにL’OrealによるAudoussetらに対する米国特許出願公開第2008/0282482号及びNoxell Corp.によるMcKelveyに対する米国特許第7,335,236号で見ることができ、これらの全ては、参照により本明細書に組み込まれる。
本発明によるパーソナルケア製品は、人体、例えば、皮膚若しくは毛髪に対してアプリケータ、ブラシを用いて適用する、手で適用する、流しかける、及び/又は、場合により、身体上若しくは体内に製品を擦り込む若しくはマッサージするなどの標準的な方法により使用することができる。例えば、カラー化粧品の除去方法も、洗浄、拭き取り、及び剥離を含むよく知られた標準的な方法である。皮膚上に使用するために、本発明によるパーソナルケア製品は、例えば、皮膚をコンディショニングするために、従来の様式で使用され得る。この目的のために有効量の製品が皮膚に適用される。そのような有効量は、概して、1mg/cm~3mg/cmの範囲である。皮膚への適用には、典型的には、組成物を皮膚内で作用させることが含まれる。皮膚に適用するためのこの方法は、皮膚に有効量の組成物を接触させる工程と、次に組成物を皮膚に擦り込む工程と、を含む。これらの工程は、所望の利点を達成するために、所望に応じて何度でも繰り返すことができる。
毛髪に対する本発明によるパーソナルケア製品の使用では、毛髪のコンディショニングのための従来の方法を使用し得る。毛髪をコンディショニングするための有効量の製品が髪に適用される。このような有効量は、概して、0.5g~50g、代替的に1g~20gの範囲である。毛髪に対する適用は、典型的には、毛髪のほとんど又は全てが製品と接触するように、組成物を毛髪全体に作用させることを含む。毛髪コンディショニングのためのこの方法は、有効量のヘアケア製品を毛髪に適用し、次に毛髪全体に組成物を作用させる工程を含む。これらの工程は、所望のコンディショニング効果を達成するために、所望に応じて何度でも繰り返すことができる。
アミノ官能性ポリオルガノシロキサンに加えてパーソナルケア製品に製剤化され得る添加剤の非限定的な例としては、(i)追加のシリコーン、(ii)ニキビ予防剤、(iii)抗う蝕剤、(iv)ふけ防止剤、(v)酸化防止剤、(vi)殺生物剤、(vii)植物成分、(viii)クレンジング剤、(ix)カラー剤、(x)コンディショニング剤、(xi)カチオン性堆積助剤などの堆積剤、(xii)電解質剤、(xiii)皮膚軟化剤、(xiv)剥脱剤、(xv)泡ブースター、(xvi)香料、(xvii)保湿剤、(xviii)閉塞剤、(xix)油、(xx)殺シラミ剤、(xxi)pH制御剤、(xxii)顔料、(xxiii)防腐剤、(xxiv)レオロジー改質剤、(xxv)溶媒、(xxvi)安定剤、(xxvii)安定化剤、(xxviii)日焼け止め剤、(xxix)界面活性剤、(xxx)懸濁剤、(xxxi)なめし剤、(xxxii)増粘剤、(xxxiii)ビタミン、(xxxiv)ワックス、(xxxv)創傷治癒促進剤、及び(xxxvi)(i)~(xxxv)の任意の2つ以上が挙げられる。
これらの実施例は、当業者に本発明を例示することを目的とするものであり、請求項に記載の本発明の範囲を制限するものとして解釈すべきではない。下の表2に、これらの実施例で使用する出発物質を示す。
パートI.環状シロキサザンの合成
この参考例1では、促進剤アリルオキシ-ジ-(2,4,6-トリメチルフェニル)シランを以下のようにして合成した。5.1302gのクロロ-ジ-(2,4,6-トリメチルフェニル)シランを250mLのフラスコに添加し、110mLのペンタンに溶解した。別個のフラスコ中で、1.0328gのアリルアルコール、1.9709gのトリエチルアミンを組み合わせて、混合した。次いで、混合物をクロロ-ジ-(2,4,6-トリメチルフェニル)シランに1時間かけて添加すると、大量の白色沈殿物が形成された。フラスコの内容物を2時間撹拌した。固体物質を濾別し、上澄み液を収集した。固体を10mLのペンタンで洗浄し、これを上澄み液と組み合わせた。低沸点揮発性成分を真空下でストリッピングして濁った液体を得、これを60mLのペンタンに溶解し、再び濾過し、ストリッピングし、収集して、4.7018gのアリルオキシ-ジ-(2,4,6-トリメチルフェニル)シランを液体として得た。生成物をH NMR、29Si NMR、及びGC-質量分析によって特徴付けた。
この参考例2では、促進剤アリルオキシ-メチル-(2,4,6-トリ-イソプロピル-フェニル)シランを以下のように合成した。30mLのトルエンを、約-11℃に冷却した250mLのハーフジャケットフラスコに添加した。4.9554g(43.1mmol)のジクロロメチルシランを添加した。次に、25mLの0.5M 2,4,6-トリイソプロピルフェニルマグネシウムブロミドを45分かけてフラスコにゆっくり添加し、これにより薄黄色の溶液及び無色の沈殿を得た。フラスコの内容物を冷却しながら1時間撹拌し、次いで周囲温度に温め、内容物を更に1時間撹拌した。次に、3.2534gの1,4-ジオキサンをフラスコに添加した。大量の白色沈殿物が形成され、フラスコ内容物を1時間撹拌した。上清液から塩を濾別した。固体を30mLのペンタンで洗浄し、これを他の液体と組み合わせた。揮発性成分を真空下で除去して、2.9466gの白色微結晶固体を得た。生成物は、クロロ-メチル-(2,4,6-トリ-イソプロピル-フェニル)シランと識別された。生成物を、H NMR、29Si NMR、及びGC-質量分析によって特徴付けた。
2.7908gのクロロ-メチル-(2,4,6-トリ-イソプロピル-フェニル)シランを250mLのハーフジャケットフラスコに添加し、40mLのペンタンに溶解し、約4℃に冷却した。別個のフラスコ中で、0.6016gのアリルアルコール、1.078gのトリエチルアミン、及び4.7gのペンタンを組み合わせて混合した。次いで、混合物をクロロ-メチル-(2,4,6-トリ-イソプロピル-フェニル)シランに25分かけて添加した。この間に、フラスコ内容物を9.8℃に温め、大量の白色沈殿物が形成された。フラスコ内容物を周囲温度まで温め、2時間撹拌した。固体物質を濾別し、上澄み液を収集した。固体を10mLのペンタンで洗浄し、これを上澄み液と組み合わせた。低沸点揮発性成分を真空下でストリッピングして濁った液体を得、これを再び濾過し、アリルオキシ-メチル-(2,4,6-トリ-イソプロピル-フェニル)シランとして収集した。生成物をH NMR、29Si NMR、及びGC-質量分析によって特徴付けた。
参考例3では、促進剤(1-メチル-2-プロピン-1-イル)オキシ-ジフェニルシランを以下のように合成した。9.9272gのクロロジフェニルシランを250mLのハーフジャケットフラスコに添加し、100mLのペンタンに溶解し、約1℃に冷却した。別個のフラスコ中で、3.222gの1-メチル-プロパ-2-イン-1-オール、4.6258gのトリエチルアミン、及び3.0000gのペンタンを組み合わせ、混合して、黄色溶液を得た。次いで、混合物をクロロジフェニルシランに30分かけて添加した。この間に、フラスコ内容物を8.9℃に温め、大量の白色沈殿物が形成された。フラスコ内容物を室温の温度まで温め、2時間撹拌した。固体物質を濾別し、上澄み液を収集した。固体を30mLのペンタンで2回洗浄し、洗液を上澄み液と組み合わせた。低沸点揮発性成分を真空下でストリッピングして、濁った液体を得た。次いで、液体を15mLのペンタンと組み合わせ、撹拌し、次いで濾過して、透明な液体を得た。液体を減圧下でストリッピングして、(1-メチル-2-プロピン-1-イル)オキシ-ジフェニルシランからなる10.2342gの淡黄色の透明な液体を得た。生成物をH NMR、29Si NMR、及びGC-質量分析によって特徴付けた。
この参考例4では、Pt-促進剤触媒溶液を、Karstedt触媒[PtO(SiMeVi)]又はAshby触媒[Pt(SiMeViO)]などの可溶性白金源のストック溶液と促進剤とを室温で混合することによって調製した。反応性は、無色又は淡黄色のいずれかの溶液から、典型的にはオレンジ色から暗赤色の溶液への急速な色の変化及び発熱により明らかであった。混合物は、使用した促進剤に応じて、1時間~3日以内に使用できる状態になった。混合物をH、29Si、及び195Pt NMRによって特徴付けた。評価したPt-促進剤ストック溶液の組み合わせを以下の表3に示す。
この実施例5では、式-SiMeOSiMeNH-の環状シロキサザンは、本発明のプロセスによって調製され、アリルアミン対TMDSOのモル数比は、2:1以上であり、TMDSOはアリルアミンに添加された。量を以下の表に示す。最初に、熱電対、磁気撹拌棒、及び-5℃~-20℃に冷却した凝縮器を備えたガラス反応フラスコ中で、Pt-促進剤溶液をアリルアミン及び任意の溶媒と室温で混合した。次いで、アリルアミン/触媒溶液を還流温度に加熱した。時間をかけて、TMDSOを混合物に供給し、添加後すぐに、典型的には5秒未満以内で大量の水素を製造した。溶液温度は、TMDSOの添加中に、またTMDSOを供給することを中断したときにも、システムに熱が加えられる限り徐々に増加した。TMDSOを供給することが完了した後、混合物をある温度に設定し、1時間~5時間撹拌し、次いで室温に冷却した。生成物の環状シロキサザンである-SiMeOSiMeNH-は、GC-FID、GC-MS、H NMR、及び/又は29Si NMRによって特徴付けられた。環状シロキサザンである-SiMeOSiMeNH-は、欧州特許第0342518(A2)号に記載されているような蒸留法によって精製し、65%~85%の単離収率を得た。
この実施例6では、式-SiMeOSiMeNH-の環状シロキサザンを本発明のプロセスによって調製し、アリルアミン対TMDSOのモル数比は、1:1~1:2未満であり、TMDSOをアリルアミンに添加した。量を以下の表に示す。最初に、熱電対、磁気撹拌棒、及び-5℃~-20℃に冷却した凝縮器を備えたガラス反応フラスコ中で、Pt-促進剤溶液をアリルアミン及び任意の溶媒と周囲温度で混合した。次いで、アリルアミン/触媒溶液を還流温度に加熱した。時間をかけて、TMDSOを混合物に供給し、添加後すぐに、典型的には5秒未満以内で大量の水素を製造した。溶液温度は、70℃~110℃の温度に達するまでTMDSOの添加中に徐々に増加したが、システムに熱が加えられる限り、TMDSOを供給することを中断したときにも増加した。TMDSOを供給することが完了した後、混合物を60℃~120℃の温度に設定し、30分間~8時間撹拌し、次いで室温に冷却した。生成物の環状シロキサザンである-SiMeOSiMeNH-は、GC-FID、GC-MS、H NMR、及び/又は29Si NMRによって特徴付けられた。環状シロキサザンである-SiMeOSiMeNH-を、欧州特許第0342518(A2)号に記載されている蒸留法によって精製し、65%~85%の単離収率を得た。
この実施例7において、欧州特許第0342518(A2)号(米国特許第5,026,890号に対応する)からの実施例は、1:1 TMDSOからアリルアミンへのプロセスを安全に又は任意の妥当な収率で完了することができなかった。この報告は、「モル比1:1のアリルアミン及びTMDSOを窒素雰囲気中で40ppmの触媒と組み合わせると、水素発生が直ちに観察された。混合物を加熱還流し、ポット温度は、65分かけて43℃から73℃に上昇し、次いで、発熱反応が起こり、これは155℃への即時上昇を引き起こした。混合物を45℃に冷却し、真空下でストリッピングし、非常に小さい割合の環状ジシロキサザンを得た。残留物を蒸気ストリッピングすると、ビス(3-アミノプロピル)ポリジメチルシロキサンの混合物であることが示された」と記載していた。この実施例は、欧州特許第0342518(A2)号のプロセスが環状ジシロキサザンの良好な収率又は純度を提供しないことを示した。
この実施例8では、約100ppmのPt(SiMeViO)触媒を含有するアリルアミンへのTMDSOのゆっくりとした添加は、完全な反応を与えず、代わりに、6時間の混合後でさえ、55%の変換率を過ぎた生成物をほとんど製造せず、代わりに、微細な黒色粉末が沈殿し始めた。GC-FIDにより、環状シロキサザンへの不完全な変換が確認された。
この実施例9では、式-SiMeOSiMeNH-の環状シロキサザンは、本発明のプロセスによって調製され、TMDSO、Pt触媒、及び促進剤が、熱伝対、磁気撹拌棒、及び-5℃~-20℃に冷却された凝縮器を備えた適切なサイズのガラス製反応フラスコに添加された。溶液を40℃~75℃の温度に加熱した。量を以下の表に示す。Pt触媒及び促進剤は、TMDSOとともに添加する前に一緒に混合するか、又はTMDSOに個別に添加したかのいずれかであった。試薬の組み合わせにより、溶液は黄色に変化した。時間をかけて、アリルアミンを混合物に供給し、添加後すぐに、典型的には5秒未満以内で大量の水素を製造した。アリルアミンの供給速度及び反応フラスコの壁を通しての冷却によって制御される発熱もあった。発熱を制御し、TMDSOを供給することを中断した後にシステムに熱を加えることによって、反応フラスコの温度を50℃~110℃の温度に維持した。TMDSOを供給することが完了した後、混合物を60℃~120℃の温度に設定し、30分間~4時間撹拌し、次いで室温に冷却した。生成物の環状シロキサザンである-SiMeOSiMeNH-は、GC-FID、GC-MS、H NMR、及び/又は29Si NMRによって特徴付けられた。環状シロキサザンである-SiMeOSiMeNH-は、欧州特許第0342518(A2)号に記載されているような蒸留法によって精製し、65%~85%の単離収率を得た。
この実施例10では、式-SiMeOSiMeNH-の環状シロキサザンを、米国特許第5,026,890号に記載されたものと同様のプロセスによって合成したが、以下のようにいくつかの変更を加えた。ガラスサーモウェル及び冷蔵還流凝縮器を備えた250mLフラスコに、0.0224gの0.104M Pt(SiMeViO)(約2%のPt)及び5.8641gのアリル-アミンを添加した。混合物を加熱還流した(Δ=53.4℃)。6.8820gの1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン(TMDSO)を少量ずつ添加して、式HC=CHCHNHSiMeOSiMeHの非ヒドロシリル化中間体(NHI)の量を最小化しようと試みた。このプロセス工程は、TMDSOを1つのアリコートで添加した米国特許第5,026,890号の実施例から逸脱した。この変化の理由は、アリル-アミンへのTMDSOのバルク添加が、定量的な量の可燃性の非圧縮性水素ガスを発生させ、これは、毒性アリル-アミンアミンの安全な取り扱いのための莫大な自発的圧力増加及び制限された通気に関連する安全性の懸念のために、大きな製造反応器では許容不能であることであった。TMDSOを添加するにつれて、還流温度は、ゆっくり上昇した。3時間後、約70%のTMDSOを添加し、温度が61.5℃に上昇した。フラスコ内容物をGCで分析したところ、主にNHIが形成され、ヒドロシリル化環状-SiMeOSiMeNH-への変換率はわずか約4%であったことが示された。
加熱を一晩中断し、溶液を周囲温度で一晩撹拌した。翌日、加熱還流を再開した。1.5時間後、残りのTMDSOを添加し、加熱を更に9.5時間続けたところ、温度が73.9℃に上昇した。加熱を停止し、溶液を室温で一晩撹拌した。
翌日、溶液を9時間加熱還流したところ、106.1℃に達した。これはまた、プロセスが1ブロックの加熱中に行われた特許第5,026,890号に記載されたプロセスから逸脱した。熱源は、高温で未反応成分を残すという安全上の理由のために除去され、実験は既に不十分な変換を示した。プロセスを完了するための追加の時間は、米国特許第5,026,890号に記載されたプロセスにおける信頼性のなさ及び緩慢さを実証した。GCによる分析は、NHIの95+%が式-SiMeOSiMeNH-の環状シロキサザンに変換されたことを示した。この比較例は、米国特許第5,026,890号のプロセスが、安全性の懸念及び所望の反応時間中に達成される不十分な変換のために、商業規模の操作に不適であることを示した。
この実施例11では、環状-SiMeOSiMeCHCHCHNMe-は、ヒドロシリレーション促進剤として(1-メチル-2-プロピン-1-イル)オキシ-ジフェニルシラン(M1PPP)を使用して合成した。4.92gのN-メチル-アリルアミン及び0.087gの実施例4gからのPt/M1PPP促進剤触媒溶液(最終溶液混合物中に約23ppmのPt及び70ppmの促進剤を与えた)を、溶融ガラスサーモウェル及び還流凝縮器を備えた250mLの1つ口フラスコに添加した。溶液を62.5℃まで加熱した。9.28gのTMDSOを3時間かけて添加すると、温度は徐々に92℃まで増加した。添加中及び添加後にガスが発生した。次いで、溶液温度を80℃に増加させ、1時間撹拌し、次いで、周囲温度に冷却した。粗生成物は、環状-SiMeOSiMeCHCHCHNMe-を含有し、これをGC-FID及びGC-MSによって特徴付けた。理論的には、この物質は、本明細書に記載の反応蒸留プロセスによって精製することができる。
この実施例12では、環状-SiMeOSiMeOSiMeCHCHCHNH-は、ヒドロシリレーション促進剤としてアリルオキシ-ジフェニルシラン(allyloxy-diphenylsilane、APP)を使用して合成した。11.58gのアリルアミン及び0.3gの実施例4cからのPt/APP促進剤触媒溶液(最終溶液混合物中に約22ppmのPt及び65ppmの促進剤を与えた)を、溶融ガラスサーモウェル及び還流凝縮器を備えた250mLの1つ口フラスコに添加した。溶液を52.7℃まで加熱した。41.07gの1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサン(1,1,3,3,5,5-hexamethyltrisiloxane、HMTSO)を7.5時間かけて反応混合物に添加し、温度を徐々に82.4℃まで増加させた。次いで、溶液を約95℃に30分間加熱し、次いで約67℃に冷却し、そこで1.5時間保持した。添加中及び添加後にガスが発生した。次いで、溶液温度を80℃に増加させ、1時間撹拌し、次いで、周囲温度に冷却した。粗生成物は、環状-SiMeOSiMeOSiMeCHCHCHNH-を含有し、これは、GCによって特徴付けられたが、低収率(<25%)しか得られず、物質の大部分がトリシロキサン、HSiMeOSiMeOSiMeH上の両方のSiH部分上でヒドロシリル化反応を受けてアリルアミンの生成物に変換し、主生成物としてHNCHCHCHSiMe-OSiMeSiMeCHCHCHNHを得た。理論的には、環状-SiMeOSiMeOSiMeCHCHCHNH-は、本明細書に記載の反応蒸留プロセスによって精製することができた。
この実施例13では、式-SiMeOSiMeNH-の環状シロキサザンが、本発明のプロセスによって調製され、アリルアミン対TMDSOのモル数比は2.4:1であった。欧州特許第0342518(A1)号は、アリルアミンとTMDSOとの比を少なくとも約2:1、好ましくは約2.2~2.5:1にすべきであると説明していた。理論に束縛されるものではないが、これは、1:1の比で実行した場合に観察される激しい発熱を回避するためであると考えられる。
充填グローブボックス中で、溶融ガラスサーモウェルを備え、熱電対及び磁気撹拌棒を備え、約-15℃に設定された高効率凝縮器を備えた250mLの1つ口反応フラスコ中で、トルエン溶液中の2gのストックPt(3800ppm)-APP促進剤(11,500ppm)を23.9g(0.42mol)のアリルアミンと混合した。次いで、アリルアミン/Pt触媒溶液を約52℃で加熱還流した。次いで、シリンジを使用して、23.2g(0.17mol)のTMDSOを4時間かけて断続的に供給し、ここで、平均ポット温度は約64℃であった。
実施例13(続き):(1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンの精製を、単純なVigreux蒸留カラムを使用して以下のように実行した。上記の合成における反応器上の凝縮器を、受器に接続された約-15℃に冷蔵された凝縮器を有する蒸留ヘッドに接続された約15cmのVigreux蒸留カラムで置き換えた。蒸留装置を最初に大気圧で約94℃に加熱して、過剰なアリルアミンの大部分を1.5時間かけて除去した。2つの少量の追加の留分(合計=約1.1g)を真空蒸留下で除去した。次いで、0.059g(0.44mmol)の硫酸アンモニウムを粗混合物に添加した。次いで、ポットを約113℃に加熱して、生成物を蒸留した。27.54gの純度96.1%の環状シロキサザンを収集した。受けフラスコを交換し、次いで27.54g(84.2%の収率)の1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタン生成物留分を2時間かけて収集した。しかしながら、GC-MSは、この物質がわずか96%の純度であり、3.5%のアリルアミンを含有することを示した。本発明の反応蒸留プロセスを使用すれば、より良好な収率及び純度を得ることができたと考えられる。
この実施例14では、1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンの合成を以下のように実行した。N含有グローブボックス中で、1Lの3つ口反応用フラスコを、1)トップジョイントにおいて、シリコーン流体で約-15℃に冷却した高効率凝縮器に接続した。2)サーモウェルを有する圧縮継手(KalrezO-リング)。3)ガラス栓。凝縮器の頂部は、グローブボックスに対して開いていた。反応器に、161.4g(2.83mol)のアリルアミン、並びに約1.8%のPt及び約16.6%のヒドロシリル化促進剤、アリルオキシ-ジフェニルシラン(allyloxy-diphenylsilane、APP)を含有するキシレン中の0.82gのストック触媒溶液を添加した。加熱マントルを使用して、反応器を約52℃に加熱し、溶液を還流させた。次に、シリンジを使用して、343.7g(2.56mol)のTMDSOを3日間に分けて供給した。1日目に、137gのTMDSOを6.25時間かけて断続的なアリコートで添加した(1~4g/分で供給)。ガス発生が停止した後、ポット温度は、事実上、増加することを停止した。ポット温度は、52から63℃に増加した。反応混合物を一晩冷却した。2日目に、シリンジを介して、195gのTMDSOを9時間かけて添加した。3日目に、最後の11.7gのTMDSOを添加し、次いで粗混合物を約102℃に6時間加熱した。2日目及び3日目に、平均ポット温度は、80℃であった。
実施例14(続き):(1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンの精製を、単純なVigreux蒸留カラムを使用して以下のように実行した。上記の合成における反応器上の凝縮器を、受器に接続された約-15℃に冷蔵された凝縮器を有する蒸留ヘッドに接続された約15cmのVigreux蒸留カラムで置き換えた。1.6g(12.6mmol)の硫酸アンモニウムを添加し、反応器を約95℃に加熱し、次いで真空下に置いた。48.75gの前留分を3時間かけてゆっくりと収集した。受けフラスコを交換し、次いで291.5g(60.1%の収率)の1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタン生成物留分を1時間かけて収集した。定量化されたUHPLC-MS分析は、1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンが約59.1ppmのアリルアミンを含有することを明らかにした。この比較例は、単純な蒸留カラムを使用するとアリルアミンを分離する能力が制限されることを示した。この比較例もまた、本発明の蒸留法に対して10~15%の収率損失を示した。
この実施例15では、1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンの合成を以下のように実行した。比較例14に記載した反応器をN含有グローブボックス中に設置した。反応器に、150.1g(2.63mol)のアリルアミン、並びに約0.5%のPt及び約5.4%のヒドロシリル化促進剤M2APPを含有するキシレン中の2.51gのストック触媒溶液を添加した。加熱マントルを使用して、反応器を約53℃に加熱し、溶液を還流させた。次いで、シリンジを使用して、346.2g(2.58mol)のTMDSOを11時間かけて断続的に供給し、ここで、平均ポット温度は約80℃であった。約80%のTMDSOを添加した後、5+℃の発熱があった。次いで、溶液を約110℃に2.5時間加熱し、次いで、周囲温度に冷却した。
実施例15(続き)1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンからのアリルアミンの精製は、5つのトレイカラムを使用して以下のように実行した。実施例14(合成)における反応器上の凝縮器を、蒸留ヘッドに接続された5つのトレイのオールダーショー蒸留カラムで置き換え、凝縮器を約-15℃に冷蔵し、受器に接続した。実施例15から10.0gの粗混合物を分析のために取り出した。1.3g(9.8mmol)の硫酸アンモニウムを添加し、反応器を約95℃に加熱し、次いで真空下に置いた。28.04gの前留分を2時間かけてゆっくりと収集した。受けフラスコを交換し、次いで264.2g(55.2%の収率)の環状シロキサザン生成物留分を1時間かけて収集した。定量化されたUHPLC-MS分析は、環状シロキサザンが約32.7ppmのアリルアミンを含有することを明らかにした。実施例14は、5つのトレイカラムを使用すると、実施例13で使用したVigreuxカラムよりも改善されるが、その改善は限定的であることを示した。更に、この実施例15はまた、本明細書に記載の反応蒸留法に対して収率が15~20%減少した。
この実施例16では、1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンの合成を、TMDSOの連続供給を使用して以下のように実行した。ヒュームフード中で、1Lの4つ口フラスコを、1)トップジョイントにおいて、シリコーン流体で約-15℃に冷却した高効率凝縮器、2)シロキサンを供給するための蠕動ポンプを有する1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンを含有する1Lのフラスコに接続されたTygon(商標)チューブを供給された圧縮継手(KalrezO-リング)アダプタ、3)サーモウェルを有する圧縮継手、4)in situラマンプローブに接続する圧縮アダプタ、に接続した。凝縮器の頂部を、オイルバブラの上流及び下流のシュレンクラインに接続し、続いて約0.75M HCl(水溶液)の溶液を用いて、流れ中のあらゆる残留アミン蒸気を洗浄した。反応器をNで不活性化した。反応器に、156g(2.73mol)のアリルアミン並びに約0.25%のPt及び約2.06%のヒドロシリル化促進剤M2APPを含有するトルエン溶液中の9gのストック触媒溶液を添加した。加熱マントルを使用して、反応器を約51℃に加熱し、溶液を加熱還流した。次いで、蠕動ポンプを使用して、273g(2.03mol)のTMDSOを8時間にわたって、最初の3時間にわたって最初は0.54g/分の供給速度で供給したが、これはシステム中にSiHを蓄積することが示された。SiHが徐々に消費される間、供給を2時間休止した。次いで、残りのTMDSOを最初に約70~80℃の温度で0.98g/分の速度で供給した。約60%のTMDSOを供給した後、著しい発熱があり、温度の上昇及び明確な>5℃の発熱をもたらした。供給が完了した後、混合物を約109℃に2.5時間加熱し、その後、周囲温度に冷却した。実施例15における合成は、SiH末端シロキサンオリゴマーの連続供給が、>5℃の高い発熱に起因して、環状シロキサザンを調製するための工業規模のプロセスに不適であることを示した。
実施例16(続き):上記のように調製した反応混合物を以下のように精製した。反応フラスコの供給ラインを、シュレンクラインに接続されたガスアダプタで置き換えた。窒素流下で、凝縮器を、約-15℃に冷蔵された凝縮器を有する蒸留ヘッドに接続された5つのトレイのオールダーショー蒸留カラムに置き換えた。時限アクチュエータに接続された磁石を使用して、流れを受器内に、及び受器から離れるように方向付けた。熱電対を使用して蒸留の温度を監視した。反応物を約115℃で4時間にわたって真空下で3~6の還流比で、ストリッピングすると、カラムがほとんど乾燥した。塔頂物は、環状シロキサザンを20%しか含有していなかった。
溶液を冷却し、0.5g(3.78mmol)の硫酸アンモニウムを添加した。次いで、真空を回復させた。4時間かけて46の還流比で、第2の前留分(61.6g)を収集して、42.5ppmの残留アリルアミンを含有する97%の純度の環状シロキサザンを得た。次いで、還流比を3~6に設定し、226.6g(1.20mol)の環状シロキサザンの生成物留分を収集した。定量化されたUHPLC-MS分析は、環状シロキサザンが0.6ppmのアリルアミンを含有することを明らかにした。
この実施例17では、1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンの合成を、HMDSOの連続供給を使用して以下のように実行した。実施例16に記載した反応器を改変して、蒸留カラム、ヘッド、及び受器を既に反応器に取り付け、10個のトレイに増加させた。反応器をNで不活性化した。反応器に、1175g(3.06mol)のアリルアミン並びに約0.25%のPt及び約3.78%のヒドロシリル化促進剤M2APPを含有するトルエン溶液中の10gのストック触媒溶液を添加した。加熱マントルを使用して、反応器を約53℃に加熱し、溶液を還流させた。次いで、蠕動ポンプを使用して、369.7g(2.75mol)のTMDSOを7時間かけて供給した。最初の5.5時間は、TMDSOを約0.78g/分で供給した。約65~70%のTMDSOを添加した後、反応発熱は、急速に加速し、>40℃の温度の増加をもたらした。70~90℃に冷却した後、残りのTMDSOを1.22g/分の速度で1.5時間反応器に供給し、その間にSiHは、蓄積せず、透明で一定の穏やかな発熱があった。次いで、溶液を約109℃に加熱し、2.5時間混合し、最後に周囲温度に冷却した。
この実施例18では、反応蒸留法により環状シロキサザンを精製した。
実施例17の合成部分に記載した反応フラスコの供給ラインをガラス栓で置き換えた。0.5g(3.78mmol)の硫酸アンモニウムを添加し、フラスコを真空下に置いた。本明細書に記載される時間ベースの蒸留を実施した。フラスコ中の反応混合物を真空下で0.75時間加熱して蒸留カラム内で層形成させ、次いで初期留分(43.4g)を、約33の還流比で、約5時間かけて収集して、アリルアミンがアミノ基転移平衡を介して再形成され、他の低沸点不純物とともに除去される時間を与えた。生成物留分については、還流比を1~3に切り替え、292.2g(56.1%の収率)の環状シロキサザンを1.5時間かけて収集した。定量化されたUHPLC-MS分析は、環状シロキサザンが約12.7ppmのアリルアミンを含有することを明らかにし、先の比較例を超える明らかな改善を明らかにした。実施例18は、環状シロキサザンが低レベルのアリルアミンまで蒸留され得ることを示した。
この実施例19では、実施例17に記載した反応器設定を合成に使用した。反応器に、1175g(3.06mol)のアリルアミン並びに約0.25%のPt及び約3.78%のヒドロシリル化促進剤M2APPを含有するトルエン溶液中の10gのストック触媒溶液を添加した。加熱マントルを使用して、反応器を約52℃に加熱し、ここで溶液を還流させた。次いで、蠕動ポンプを使用して、144.3g(1.07mol)のTMDSOを最初の2時間にわたってゆっくりと、約0.5g/分で供給し、次いで1時間休止し、次いで1時間供給し、次いで1.5時間休止し、次いで30分間かけて更に30gを供給した。他の比較例とは異なり、SiH消費速度は、この時間にわたって著しく減少し、システム中にSiHの蓄積をもたらした。SiHが安全に消費される時間を与えるために供給を中断し、ポット温度が70℃に達しただけでプロセスを停止した。
この実施例20では、実施例17に記載した反応器構成をこのプロセスで使用したが、反応フラスコ内への窒素パージラインを含むように改変して、反応フラスコ及び蒸留カラムを含む装置内及び装置を通して不活性ガスをゆっくりと供給して、あらゆる残留水素を押し出した。フラスコに、1175g(3.06mol)のアリルアミン並びに約0.25%のPt及び約2.06%のヒドロシリル化促進剤、M2APP及び33.0g(0.311mol)のキシレンを含有するキシレン中の10.7gのストック触媒溶液を添加した。加熱マントルを使用して、フラスコを約54℃に加熱し、溶液を還流させた。次いで、蠕動ポンプを使用して、331.4g(2.47mol)のTMDSOを2日間かけて反応フラスコに供給した。第1日目に、TMDSOを約0.5g/分の平均速度で、それぞれ0.6~0.8時間の間欠休止を伴って0.8~1.5時間持続するパルスで供給した。フラスコを一晩冷却し、次いで約72℃の還流温度に再加熱し、残りの137gのTMDSOを約0.92g/分の速度で2.75時間かけて供給し、その間にSiHは蓄積せず、透明で一定の穏やかな発熱があった。このプロセスの間、反応温度を80~90℃に保持した。その後、反応器を約122℃に2.5時間加熱した。実施例20は、窒素のような不活性ガスで反応器をフラッシュして、反応器雰囲気中及び溶液中のHの蓄積を最小化又は排除することを示す。理論に束縛されるものではないが、Hは、システムからフラッシュされない場合、触媒をゆっくりと被毒させるようであると考えられる。これはまた、より短いパルスの使用がSiH蓄積を回避するためにより効果的であることを示す。
実施例20(続き)実施例20で実行した合成において上記の反応フラスコの供給ラインをガラス栓で置き換えた。0.4g(3.02mmol)の硫酸アンモニウムを添加し、フラスコを真空下に置いた。上記の時間ベースの蒸留を実施した。粗混合物を真空下で1.5時間加熱して蒸留カラム内で層化させ、次いで初期留分を、還流比25で1.5時間、次いで還流比50で4時間収集して、アリルアミンが平衡化を介して再形成され、他の低沸点不純物とともに除去される時間を与えた。54.03gの前留分物質を収集した。アリルアミン分離の効率を試験するために、比較可能な量(59.8g)の生成物環状シロキサザンを、2の還流比を使用して30分間かけて収集した。定量化されたUHPLC-MS分析は、環状シロキサザンが約1.5ppmのアリルアミンを含有することを明らかにした。受けフラスコを再び交換し、還流比約2で2時間、次いで還流比6で更に4.5時間、別の295.66g(76.1%)の環状シロキサザンを収集した。この工程から収集された環状シロキサザンは、約1.5ppmのアリルアミンを含有することが示された。実施例20は、低いアリルアミン含量及び良好な収率を有する純粋な環状シロキサザン生成物が、本明細書に記載のプロセスによって調製され得ることを示した。
この実施例21では、実施例20に記載した反応器構成をこのプロセスで使用した。このフラスコに、1175g(3.06mol)のアリルアミン並びに約0.25%のPt及び約2.06%のヒドロシリル化促進剤、M2APP及び48.6g(0.526mol)のトルエンを含有するトルエン中の10.2gのストック触媒溶液を添加した。加熱マントルを使用して、フラスコを約54℃に加熱し、フラスコ中の溶液を還流させた。次いで、蠕動ポンプを使用して、311.5.4g(2.32mol)のTMDSOを2日間かけて反応フラスコに供給した。第1日目に、TMDSOを約0.85g/分の平均速度で、それぞれ約20分間持続するパルスで供給し、7時間かけて20分間の断続的な休止を行った。次いで、平均供給速度を更に1時間にわたって1.2g/分に増加させ、それぞれ10分及び15分の断続的な休止を行った。フラスコを一晩冷却させ、次いで約72℃の還流温度に再加熱し、残りの138gのTMDSOを約1.30g/分の平均速度で、20分間の休止を伴う連続20分間のパルスで4.5時間かけて供給し、その間にSiHは蓄積せず、透明で一定の穏やかな発熱があった。このプロセスの間、反応温度を75~90℃に保持した。その後、反応器を約118℃に2.5時間加熱した。作業実施例20は、SiH末端シロキサンオリゴマーが供給される10~20分間隔の断続的な供給を使用すると、in-situラマン分析によって示されるように、SiHの蓄積がほとんどなく、擬似連続的な脱水素カップリング及びヒドロシリル化反応が生じることを示した。
実施例21(続き).実施例21(上記の合成の記載)に記載した反応フラスコの供給ラインをガラス栓で置き換えた。0.4g(3.02mmol)の硫酸アンモニウムを添加し、フラスコを真空下に置いた。本明細書に記載の反応蒸留を実施した。フラスコ中の混合物を真空下で0.5時間加熱して蒸留カラム内で層化させ、次いで、初期留分を、還流比20で6時間、次いで還流比50で1時間収集して、アリルアミンが平衡化を介して再形成され、他の低沸点不純物とともに除去される時間を与えた。50.56gの前留分物質を収集した。受けフラスコを交換し、317g(70.9%の収率)の生成物環状シロキサザンを、還流比約2で6.5時間かけて収集した。定量化されたUHPLC-MS分析は、この工程から収集された環状シロキサザンが約0.3ppmのアリルアミンを含有することを示したことを明らかにした。この実施例21は、アリルアミンが、異なる溶媒を使用しても、本明細書に記載のプロセスを使用して除去され得ることを示した。ほぼ1桁低いアリルアミン濃度が達成された。
理論に束縛されるものではないが、上記の実施例は、本発明の以下の利点を示すと考えられる。副生成物Hが十分に除去されない場合、触媒は、本明細書に記載されるように、環状シロキサザンの合成中に被毒する可能性がある。更に、再分配触媒を用いない単純なVigreuxカラムを利用する比較(非反応性)蒸留は、60ppm以上のアリルアミンを含有する99%の純度の環状シロキサザン生成物を60%の収率で発生させた。しかしながら、上記の本発明のプロセスによる制御された還流を有する5つのトレイカラムへの切り替えは、環状シロキサザン生成物の純度を、著しく低い(例えば、0.6~12ppmのアリル官能性アミン)59%の収率で≧99.5%に改善した。10個のトレイでは、アリル官能性アミン除去中に還流比50、続いて生成物留分についてわずか2の還流比で、蒸留することにより、0.4~1.5ppmの平均アリル官能性アミン濃度で76%の収率で99.8%の純度が得られた。本発明者らは、驚くべきことに、再分配触媒(例えば、上記の実施例における硫酸アンモニウム)の添加及び結果として生じる転位が、高い沸点差のために蒸留カラムを必要とすることを見出したが、驚くべきことに、近沸点不純物鎖延長シロキサンが転位中に形成されることを見出し、これらの形成は、これまで知られていなかった。転位中にこの近沸点不純物を除去するための高還流反応蒸留の適用は、以前には達成されなかった優れた純度の生成物を発生させた。
パートII.アミノ官能性ポリオルガノシロキサンの調製
DOWSIL(商標)、SYL-OFF(商標)、及びSILASTIC(商標)ブランドを有する表2の出発物質は、Dow Silicones Corporation(Midland,MI,USA)から市販されている。
この実施例Iでは、MeOH溶液中の環状-SiMeOSiMeNHの単一源を、以下のようにMeO-SiMeOSiMeNHに変換した。12mLのシンチレーションバイアルに、約55%の環状-SiMeOsiMeNH-からなり、残りが炭化水素及びシロキサン物質並びに微量の白金からなる約0.50gの粗混合物を入れる。フラスコの頂部に凝縮器を加え、約-15℃に冷却した。約61.0mLのメタノールを30分かけてフラスコに添加すると、21.3℃の緩やかな発熱が生じた。溶液を72℃で7時間還流した。
この作業実施例IIでは、MeO-SiMeOSiMeNHを蒸留によって精製した。作業実施例Iからのフラスコ上の凝縮器を、15cmのVigreuxカラム、蒸留ヘッド、及び受けフラスコで置き換えた。フラスコを真空なしで約115℃に加熱して、過剰のメタノール及びMeO-SiMeOSiMeNHより低い沸点を有する他の成分を除去した。MeO-SiMeOSiMeNHを、約130℃まで加熱した-20 in Hgから-28 in Hgの真空下で収集した。MeO-SiMeOSiMeNHの理論収率の約38%が収集された。
この実施例IIIでは、1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタン(環状-SiMeOSiMeNH-)の加水分解物である1,13-ジアミノ-4,4,6,6,8,8,10,10-オクタメチル-5,7,9-トリオキサ-4,6,8,10-テトラシラトリデカン(ビス-アミノプロピル-テトラシロキサン)を以下のように合成した。熱電対、磁気撹拌棒、ガスアダプタ、及びセプタムを備えたN不活性化された250mLの3つ口丸底フラスコに、60.15g(0.318mol)の環状-SiMeOSiMeNH-を添加した。3.0g(0.16mol)のH(l)を、激しく撹拌しながら50分間かけて4つのアリコートでフラスコに添加したところ、反応発熱が生じ、混合物を周囲温度から約50℃に加熱した。溶液を1時間撹拌し、GC-FID/-MS試料を採取したところ、ビス-アミノプロピル-テトラシロキサンへの69%の変換率があったことが示された。混合物を周囲温度で更に20時間撹拌し、別のGC-FID試料を採取し、95%の変換率を示した。プロセスを加速するために、0.2g(0.11mol)のH(l)を添加し、混合物を約82℃に3時間加熱し、1時間かけて周囲温度に冷却し、別のGC-FIDを採取し、ビス-アミノプロピル-テトラシロキサンへの99+%の変換が起こったことを示した。フラスコを真空下で75分間55℃に加熱して、過剰の水を除去した。組成は、GC-FID/-MS、H、13C、及び29Si NMRによって確認した。
この実施例IVでは、Mw1,400g/mol及びDP=16を有するビス-アミノプロピルポリジメチルシロキサンを以下のように合成した。熱電対、磁気撹拌棒、及びガスアダプタ付き凝縮器を備えた250mLの3つ口丸底フラスコに、約100g(0.1mol)のビス-シラノール末端ポリジメチルシロキサン(平均Mw1,000g/mol)(OH-PDMS2)を添加した。フラスコをNで連続的にパージし、OH-PDMS2を激しく撹拌した。次いで、フラスコを約64℃に加熱し、その時点で、39.16g(0.207mol)の1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタン(環状-SiMeOSiMeNH-)を10分間かけて添加した。フラスコ中の反応混合物を約74℃の最高温度まで加熱し、次いで冷却し始めた。適用した熱を増加させて、反応混合物を75℃で保持し、30分間撹拌した。次いで、加熱を停止し、反応混合物を室温に冷却し、ヘッドスペースを窒素でフラッシュしながら一晩撹拌した。組成は、H NMR、29Si NMRで確認し、液体は、8mPa・s~10mPa・sの粘度を有していた。
この実施例Vでは、末端ビス-アミノプロピル末端ポリジメチルシロキサンを調製するための一般的手順を以下のように実行した。
20mLのバイアルに、以下の出発物質:ビス-シラノール末端ポリジメチルシロキサン及び1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタンを充填した。得られた混合物を反応温度で均一になるまで混合した。得られた生成物は、ビス-アミノプロピル末端ポリジメチルシロキサンであった。29Si-NMRを使用して反応の進行を監視した。ポリマーは、45℃でのエージング後少なくとも6ヶ月間安定であった。ビス-ヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサン(シラノール)の選択及び量、1,1,3,3-テトラメチル-2-オキサ-7-アザ-1,3-ジシラシクロヘプタン(末端保護剤)の量、反応条件、及び結果を以下の表Xに示す。

キャッピング効率は29Si-NMRで分析した
産業上の利用可能性
解決しようとする課題:理論に束縛されるものではないが、環状シロキサザンを含む反応生成物を作製するためのプロセスにおいて、アリル官能性アミンを用いてヒドロシリル化反応及び脱水素カップリング反応の両方が起こると、ヒドロシリル化反応が阻害されると考えられる。1つの反応の阻害は、ケイ素結合水素及びアリル基の両方の過剰な蓄積をもたらす可能性がある。脱水素カップリングにより一級アミン濃度が低減すると、ヒドロシリル化反応の促進により暴走反応が起こる可能性があると考えられる。更に、環状シロキサザンを製造する場合、SiH末端シロキサンオリゴマー上の複数の反応部位のために高沸点オリゴマーが形成されると更に考えられる。更に、加水分解可能なアリル官能性アミンは、沸点が近い中間体に結合する可能性があり、その結果、得られた反応生成物が空気又は水分に曝露された場合に、潜在的に毒性のアミンが形成される。
ヒドロシリル化反応は、一級アミンによって阻害されることが既知である。本発明者らは、脱水素カップリングに利用可能なSiH末端シロキサンオリゴマーが利用可能である限り、ヒドロシリル化が実際に遅くなり、ほとんど反応せず、それによって、SiH末端シロキサンオリゴマーを連続的かつゆっくりと供給して、1つの反応器中のSiH基及びアリル基の蓄積を排除することが実行不可能になることを見出した。すなわち、本明細書に記載されるSiH末端シロキサンオリゴマーが、アリル官能性アミン及び白金触媒を含有する反応器に供給される場合、一方の末端のみが脱水素結合し、したがって、他方の末端のSiHが脱水素結合しないので、SiHが蓄積すると考えられる。
溶液:上記の作業実施例(W)は、環状シロキサザンが本明細書に記載のプロセスによって効率的に調製され得ることを示した。SiH末端シロキサンオリゴマーを断続的に供給することにより、危険なレベルまでのSiH蓄積の問題を防ぐことができる。更に、本明細書に記載のプロセスを使用して、環状シロキサザンの収率は、蒸留の前留分における生成物の損失を排除することによって、本明細書に記載の条件下での反応蒸留によって改善することができる。
環状シロキサザンは、シラノール末端ポリジオルガノシロキサンなどのシラノール官能性ポリオルガノシロキサンを含むシラノール官能性有機ケイ素化合物のためのキャッピング剤として使用することができる。末端アミノ官能基を有するポリジオルガノシロキサンを調製することができ、これらのポリジオルガノシロキサンは、例えば、本明細書に記載されるように調製されたアミノプロピル末端ポリジメチルシロキサンが室温及び45℃の両方でエージング後に低いアンモニア濃度を有することを示す上記の実施例XII、並びに本明細書に記載されるように調製されたアミノプロピル末端ポリジメチルシロキサンの粘度が室温及び45℃の両方でエージング後に一定のままであることを示す実施例XIIIによって証明されるように、従来の方法(例えば、米国特許第7,238,768号に開示されるような)によって調製されたアミノ官能性シロキサンよりも改善された安定性を有し得る。
用語の定義及び使用
本明細書の文脈によって別段の指示がない限り、本明細書における全ての量、比率、及び百分率は、重量によるものであり;冠詞「a」、「an」、及び「the」は、それぞれ1つ以上を指し;単数形は複数形を含む。「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。「~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,Revision08.2017,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。実例を列記する「例えば(for example)」「例えば(e.g.,)」、「例えば/など(such as)」及び「が挙げられる(including)」の使用は、列記されている例のみに限定しない。したがって、「例えば(for example)」又は「例えば/など(such as)」は、「例えば、それらに限定されないが(for example,but not limited to)」又は「例えば、それらに限定されないが(such as,but not limited to)」を意味し、他の類似した、又は同等の例を包含する。本明細書で使用される略語は、表8における定義を有する。
以下の試験方法を使用して、本明細書の出発物質の特性を測定した。
250,000mPa・sまでの粘度を有する各ポリジオルガノシロキサン(出発物質D-II)のためのビス-ヒドロキシル末端ポリジオルガノシロキサンなど及び/又はそれを用いて調製されたアミノ官能性ポリジオルガノシロキサンなど)の粘度を、#CP-52スピンドルを有するBrookfield DV-IIIコーン&プレート粘度計上で0.1~50RPMで測定した。当業者は、粘度が増加するにつれて、回転速度が減少することを認識し、この試験方法を使用して粘度を測定するときに適切な回転速度を選択することができる。
ガムとみなされる任意のポリオルガノシロキサンのウィリアム可塑度は、米国特許第8,877,293(B2)号に記載されているような米国材料試験協会(ASTM)試験方法926Dによって決定され得る。
29Si NMR及び13C NMR分光法を使用して、ポリジオルガノシロキサン中の炭化水素基(例えば、上記のR及び/又はRなどのR基)の含量を定量化することができる。29Si NMRスペクトルは、John Wiley&Sons社のChemical Analysis Vol112(1991)のA.Lee Smith編集のThe Analytical Chemistry of SiliconesのChapter12、ページ347~417のセクション5.5.3.1にTaylorらによって概説されている方法論を使用して取得するべきである。この章において、著者らはシリコン核の定量的NMRスペクトルを取得するために固有の一般的なパラメータを考察している。それぞれのNMR分光計は、電子部品、能力、感度、周波数、及び操作手順に関して異なる。試料中の29Si及び13C核の定量的1D測定に十分なパルスシーケンスを調整、シム調整(shim)及び較正するために、使用する分光計の機器マニュアルを参照しなければならない。
NMR分析の重要な出力はNMRスペクトルである。標準がない場合、定量的であるとみなすためには信号の高さ対平均ベースラインノイズの信号対雑音比が10:1以上であることが推奨される。適切に取得されて処理されたNMRスペクトルは、任意の市販のNMR処理ソフトウェアパッケージを使用して積分することができる信号をもたらす。
これらの積分から、全R基含有量の重量パーセントは29Si NMRスペクトルから、次の(I)・(U)=G;(IM(R))・(UM(R’))=GM(R);(I)・(U)=G;(ID(R))・(UD(R))=GD(R);U/UM(R)=YR’;U/UD(R)=YR’’
R’’・[GM(R)/(G+GM(R)+G+GD(R))・100]=WR’
R’’’・[GD(R)/(G+GM(R)+G+GD(R))・100]=WR’’;及びWR’+WR’’=総Wによって計算することができ、ここで、Iは示されたシロキシ基の積分シグナルであり、Uは示されたシロキシ基のユニット分子量であり、Gはグラム単位を表すプレースホルダであり、Wは示されたシロキシユニットの重量パーセントであり、Yは指定されたシロキシユニットの比の値であり、Rは上記のとおりであり、R’はM(R)のみからのR基を表し、R’’はD(R)基のみからのR基を表す。
-1H-NMR及び195Pt NMRは、以下の機器及び溶媒を使用して評価した:Varian400 MHz水銀分光計を使用する。溶媒としてC6D6を使用する。
ガスクロマトグラフィ-フレームイオン化検出器(GC-FID)条件:キャピラリーカラムは、長さ30m、内径0.32mmで、厚さ0.25μmの固定相をキャピラリーカラムの内面上のコーティングの形状で含み、固定相は、フェニルメチルシロキサンを含んでいた。キャリアガスには、流速毎分105mLでヘリウムガスを使用する。GC装置はAgilentのモデル7890Aのガスクロマトグラフとする。入口温度は、200℃である。GC実験温度プロファイルは、50℃で2分間の均熱処理(保持)、15℃/分の速度で250℃までの昇温、及びその後の250℃で10分間の均熱処理(保持)からなる。
GC-MS装置及び条件。試料は、電子衝撃イオン化及び化学イオン化ガスクロマトグラフィ-マススペクトル法(EI GC-MS及びCI GC-MS)によって分析される。Agilent6890GCの条件には、30メートル(m)×0.25ミリメートル(mm)×0.50マイクロメートル(μm)膜配置のDB-1カラム、200℃の入口温度、50℃で2分間での灼熱処理、15℃/分で250℃までの昇温、及び250℃で10分間の灼熱処理のオーブンプログラムが含まれる。ヘリウムキャリアガスは、1mL/分の定流量、及び50:1のスプリット注入にて流れる。Agilent5973MSDの条件には、15~800ダルトンのMSスキャン範囲が含まれ、EIイオン化及びCIイオン化には5%のNHと95%のCHとの特注CIガス混合物を使用する。
ポリオルガノシロキサン出発物質(例えば、本明細書に記載の出発物質D)及びアミノ官能性ポリオルガノシロキサン生成物)の数平均分子量は、米国特許第9,593,209号、第31欄の参照例1の試験方法に従ってGPCによって測定され得る。上記実施例で調製したアミノ官能性ポリジメチルシロキサンの透過率を、Spectronic21:Milton Royを用いて、水を基準にして測定した。
本発明は例示的な様式で記載されており、使用されている用語は、限定というよりむしろ説明の用語の性質であることが意図されることを理解されたい。本明細書で個々の特徴又は態様の記述が依拠している任意のマーカッシュ群に関して、異なる、特殊な及び/又は不測の結果が、全ての他のマーカッシュ群の要素から独立して、それぞれのマーカッシュ群の各要素から得られる場合がある。マーカッシュ群の各要素は、個々に、及び/又は組み合わされて依拠され得、添付の特許請求の範囲内の特定の実施形態に対し適切なサポートを提供するものである。
更に、本発明を説明する際に依拠される任意の範囲及び部分範囲は、独立して及び包括的に、添付の特許請求の範囲の範囲内に入り、本明細書にその中の全部及び/又は部分の値が明記されていなくても、その中の全部及び/又は部分の値を包含する全範囲を説明及び想到するものと理解される。当業者であれば、列挙された範囲及び部分範囲が、本発明の様々な実施形態を十分に説明し、可能にし、このような範囲及び部分範囲は、更に関連性がある2等分、3等分、4等分、5等分などに描かれ得ることを容易に認識する。単なる一例として、範囲「1~18」は、下位3分の1(すなわち、1~6)、中位3分の1(すなわち、7~12)、及び上位3分の1(すなわち、13~18)と更に区切ることができ、これらは個別的及び集合的に添付の特許請求の範囲の範囲内であり、添付の特許請求の範囲の範囲内の特定の実施形態に個別的及び/又は集合的に依拠する場合があり、それらに適切な根拠を提供し得る。加えて、範囲を定義する、又は修飾する言葉、例えば「少なくとも」、「超」、「未満」、「以下」などに関して、このような言葉は、部分範囲及び/又は上限若しくは下限を含むと理解されるべきである。

Claims (15)

  1. 環状ポリシロキサザンを調製するためのプロセスであって、
    1)
    a)アリル官能性アミン、
    b)ヒドロシリル化反応を触媒することができる白金触媒、
    任意選択的に、c)式

    (式中、

    は、二重結合及び三重結合からなる群から選択される結合を表し、下付き文字aは、1又は2であり、下付き文字bは、0又は1であり、ただし、

    が二重結合である場合、a=2及びb=1であり、

    が三重結合である場合、a=1及びb=0であり、各Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群から独立して選択され、Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群から選択され、Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群より選択され、Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群より選択され、Rは、独立して選択される1~15個の炭素原子の一価炭化水素基であり、Rは、独立して選択される1~15個の炭素原子の一価炭化水素基である)のヒドロシリル化反応促進剤、を含む、出発物質を組み合わせて、
    それによって、反応混合物を形成することと、その後、
    2)前記反応混合物に、
    d)式

    (式中、各Rは、独立して選択される1~18個の炭素原子の一価炭化水素基であり、下付き文字xは、1又は2である)のSiH末端シロキサンオリゴマーを断続的に添加して、それによって、前記環状ポリシロキサザン及び水素(H)を含む副生成物を含む反応生成物を調製することと、
    任意選択的に、3)工程2)の間に前記水素の少なくとも一部を除去することと、
    任意選択的に、4)工程2)の後に、前記反応混合物を110℃~150℃の温度で1~6時間加熱することと、任意選択的に、5)前記反応生成物の反応蒸留を実行し、それによって、前記環状シロキサザンを精製することと、を含む、プロセス。
  2. 環状ポリシロキサザンを調製するためのプロセスであって、
    1)
    a)アリル官能性アミン、
    b)ヒドロシリル化反応を触媒することができる触媒、
    任意選択的に、c)式

    (式中、

    は、二重結合及び三重結合からなる群から選択される結合を表し、下付き文字aは、1又は2であり、下付き文字bは、0又は1であり、ただし、

    が二重結合である場合、a=2及びb=1であり、

    が三重結合である場合、a=1及びb=0であり、各Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群から独立して選択され、Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群から選択され、Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群より選択され、Rは、水素、1~15個の炭素原子のアルキル基、及び6~20個の炭素原子のアリール基からなる群より選択され、Rは、独立して選択される1~15個の炭素原子の一価炭化水素基であり、Rは、独立して選択される1~15個の炭素原子の一価炭化水素基である)のヒドロシリル化反応促進剤、を含む、出発物質を組み合わせて、
    それによって、反応混合物を形成することと、その後、
    2)前記反応混合物に、
    d)式

    (式中、各Rは、独立して選択される1~18個の炭素原子の一価炭化水素基であり、下付き文字xは、1又は2である)のSiH末端シロキサンオリゴマーを添加して、それによって、前記環状ポリシロキサザン及び水素を含む副生成物を含む反応生成物を調製することと、
    任意選択的に、3)工程2)の間に前記水素の少なくとも一部を除去することと、
    任意選択的に、4)工程2)の後に、前記反応混合物を110℃~150℃の温度で1~6時間加熱することと、
    5)前記反応生成物の反応蒸留を実行し、それによって、前記環状シロキサザンを精製することと、を含む、プロセス。
  3. 出発物質a)である前記アリル官能性アミンが、式

    (式中、各Rは、水素及び1~15個の炭素原子のアルキル基からなる群から独立して選択される)を有する、請求項1又は2に記載のプロセス。
  4. 前記アリル官能性アミンが、2-メチル-アリルアミン及びアリルアミンからなる群から選択される、請求項3に記載のプロセス。
  5. 出発物質b)である前記ヒドロシリル化反応触媒が、i)白金金属、ii)白金の化合物、iii)前記白金の化合物と低分子量オルガノポリシロキサンとの錯体、iv)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前記白金の化合物、v)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前記白金の化合物の錯体、及びvi)それらの2つ以上の組み合わせからなる群から選択される、請求項1~4のいずれか一項に記載のプロセス。
  6. 出発物質c)である前記促進剤が存在し、

    (1,1,-ジメチル-2-プロペニル)オキシジフェニルシラン、

    (1-メチル-2-プロペニル)オキシジフェニルシラン、


    からなる群から選択される、請求項1~5のいずれか一項に記載のプロセス。
  7. 出発物質d)である前記SiH末端シロキサンオリゴマーが、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン及び1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサンからなる群から選択される、請求項1~6のいずれか一項に記載のプロセス。
  8. 出発物質e)である溶媒が、工程1)の間及び/又は後に添加される、請求項1~7のいずれか一項に記載のプロセス。
  9. 工程1)における組み合わせることが、出発物質a)、b)、及びc)を混合することと、前記反応混合物を110℃までの温度に加熱することと、によって実行される、請求項1~8のいずれか一項に記載のプロセス。
  10. 出発物質c)である前記ヒドロシリル化反応促進剤が存在し、出発物質b)である前記白金触媒、及び出発物質c)が、出発物質a)である前記アリル官能性アミンを組み合わせる前に組み合わされる、請求項1~9のいずれか一項に記載のプロセス。
  11. 工程2)が、20℃~200℃の温度で実行され、工程2)において、d)前記SiH末端シロキサンオリゴマーを添加することが、
    i)前記反応混合物の重量に基づいて、100ppm~1000ppmの第1のSiH濃度を提供するのに十分なd)前記SiH末端シロキサンオリゴマーの第1のアリコートを前記反応混合物に供給することと、
    ii)前記第1のSiH濃度未満の第2のSiH濃度が測定されるまで、d)前記SiH末端シロキサンオリゴマーを供給することを停止することと、
    iii)前記第2の濃度よりも高い前記反応混合物中の第3のSiH濃度を提供するのに十分なd)前記SiH末端シロキサンオリゴマーの第2のアリコートを前記反応混合物に供給することであって、前記第3のSiH濃度が、前記反応混合物の重量に基づいて100ppm~1000ppmである、供給することと、
    iv)d)前記SiH末端シロキサンオリゴマーを添加することが完了するまで、工程ii)及びiii)を1回以上繰り返すことと、を含むプロセスによって実行される、請求項1~10のいずれか一項に記載のプロセス。
  12. 工程3)が存在し、工程3)が、不活性ガスでパージすることを含む、請求項1~11のいずれか一項に記載のプロセス。
  13. 工程5)が、頂部及び底部を有し、それらの間に少なくとも5つの理論トレイを有する蒸留カラムと、前記底部に連結されたリボイラと、前記頂部に連結された還流凝縮器と、を備える、蒸留装置中で実行され、前記プロセスが、
    i)前記リボイラ中で再分配触媒と前記反応生成物とを組み合わせ、それによって、再分配反応混合物を形成することと、
    ii)前記再分配反応混合物を前記蒸留カラム中で加熱還流し、アリル官能性アミンを含む塔頂留分を、前記還流凝縮器を介して、5~200の還流比で収集することと、
    iii)前記再分配反応混合物を、40~200の還流比で、1時間~48時間蒸留することと、その後、
    iv)塔頂留分として、前記環状シロキサザンを収集することと、
    任意選択的に、工程i)を繰り返すときに、v)工程ii)で収集された前記塔頂留分及び/又は工程iii)で収集された塔頂留分を再循環させることと、を含む、請求項1~12のいずれか一項に記載のプロセス。
  14. アミノ官能性有機ケイ素化合物を調製するためのプロセスであって、
    pre-1)請求項1~13のいずれか一項に記載のプロセスを実施することによって、A)環状ポリシロキサザンを調製することと、
    1)
    A)前記環状ポリシロキサザン、及び
    D)シラノール官能性有機ケイ素化合物、を含む、出発物質を組み合わせて、それによって、前記アミノ官能性有機ケイ素化合物を含む反応生成物を調製することと、
    任意選択的に、2)前記アミノ官能性有機ケイ素化合物を回収することと、
    任意選択的に、工程2)の前に、前記反応混合物にE)酸プレ触媒を添加することと、を含む、プロセス。
  15. α-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサンを調製するためのプロセスであって、
    pre-I)請求項1~13のいずれか一項に記載のプロセスを実施することによって、A)環状ポリシロキサザンを調製することと、
    I)
    A)前記環状ポリシロキサザン、及び
    B)式R10OH(式中、R10は、1~8個の炭素原子のアルキル基である)のアルコール、を含む、出発物質を組み合わせて、
    それによって、式

    のC)前記α-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサンを含む反応生成物を調製することと、
    任意選択的に、II)前記反応生成物を精製して、C)前記α-アルコキシ-ω-アミノ官能性ポリシロキサンを回収することと、を含む、プロセス。
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