JP2611588B2 - シリルケテンアセタール及びその製造方法 - Google Patents

シリルケテンアセタール及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、原子団移動重合の開始
剤等として有効に利用することができるシリルケテンア
セタール及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
シリルケテンアセタールは原子団移動重合(GTP:G
roup Transfere Polymeriza
tion)の開始剤や合成中間体等として重要な化合物
であり、その製造は例えばメチルメタクリレートとヒド
ロシロキサンをRhCl(PPh33触媒下に反応させ
るなどの方法で行なわれている(特開昭61−1291
84号、同62−87593号、同63−290887
号、同63−290888号公報等参照)。
【0003】しかしながら、これらの製造方法で合成さ
れるシリルケテンアセタールは例えば下記の構造を有す
る化合物であり、いずれもシリル基がSi−O結合した
O−シリル化ケテンアセタールであるため、加水分解等
により分子中のシリル基が容易に脱離してしまうという
欠点があった。
【0004】
【化3】
【0005】このため、上記O−シリル化ケテンアセタ
ールを例えばポリアクリレート合成時にGTPの開始剤
として用いた場合、生成するポリアクリレートの末端に
シリル基を安定に結合させることは非常に困難であった
[O.W.Weber,et.al.,J.Am.Ch
em.Soc.,105,5706(1983)]。
【0006】従って、加水分解等によっても分子中のシ
リル基が脱離し難いシリルケテンアセタールの開発が望
まれる。
【0007】なお従来、上記式において、Zにシロキシ
基を含む化合物は未だ合成されていない。
【0008】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は上記
事情に鑑み鋭意検討を重ねた結果、下記式(V)で示さ
れるアクリル酸エステルと下記式(VI)で示されるヒ
ドロシラン類とをロジウム又はコバルト化合物の存在下
に反応させて下記式(VII)で示されるβ位にC−シ
リル基を有するアクリル酸エステルを合成し、単離した
後、この式(VII)のアクリル酸エステルに式(V
I’)のヒドロシラン類をロジウム化合物の存在下に反
応させること、またこの場合、式(V)のアクリル酸エ
ステルと式(VI)のヒドロシラン類とをロジウム化合
物の存在下に反応させることにより、安価な原料から穏
やかな反応条件で下記構造式(I)で示される新規なシ
リルケテンアセタールを合成することができると共に、
この新規なシリルケテンアセタールが、GTPの開始剤
等として好適な特性を有することを見い出した。
【0009】
【化4】 [但し、式中Rは炭素数1〜8の1価炭化水素基又は炭
素数2〜8のアルコキシアルキル基、Xは下記式(II
I)又は(IV)で示されるシロキシ基であり、Yは下
記式(II),(III)又は(IV)で示される含ケ
イ素有機基である。 (式中R〜Rはそれぞれ炭素数1〜8の置換又は非
置換の1価炭化水素基であり、nは2以上の整数、mは
1以上の整数である。)]
【0010】即ち、上記(I)式のシリルケテンアセタ
ールは上記Xが式(III)又は式(IV)で示される
シロキシ基で、これは−CH−基に安定して結合し、
このシロキシ基は加水分解等では容易に脱離しないもの
である。従って、上記(I)式のシリルケテンアセター
ルをGTPの開始剤として利用すると、分子鎖末端にシ
ロキシ基が安定に結合したポリ(メタ)アクリレートを
容易に合成し得、特に(I)式のシリルケテンアセター
ルの中でもシロキシ基として環状シロキサンを有するも
のを用い、この環状シロキサンを酸又はアルカリで開環
重合させると、側鎖に長鎖(メタ)アクリレート基を持
つポリシロキサンを合成することも可能であることを知
見し、本発明をなすに至ったものである。
【0011】以下、本発明につき更に詳細に説明する
と、本発明のシリルケテンアセタールは下記構造式
(I)で示されるものである。
【0012】
【化5】
【0013】ここで、式中Rはアルキル基(例えばメチ
ル基,エチル基,ブチル基)等の炭素数1〜8の1価炭
化水素基、又は炭素数2〜8のアルコキシアルキル基
(例えばメトキシエチル基,エトキシエチル基)である
が、中でもメチル基やエチル基が好ましい。
【0014】また、Xは下記式(III)又は(IV)
で示されるシロキシ基であり、Yは下記式(II),
(III)又は(IV)で示される含ケイ素有機基であ
る。
【0015】
【化6】
【0016】このような(I)式のシリルケテンアセタ
ールとしては、具体的に下記構造の化合物等が例示され
る。
【0017】
【化7】
【0018】本発明の上記式(I)のシリルケテンアセ
タールは、例えば第1ステップとして下記式(V)で示
されるアクリル酸エステルと下記式(VI)で示される
ヒドロシラン類とをロジウム又はコバルト化合物の存在
下に反応させて下記式(VI)で示されるβ位にC−シ
リル基を有するアクリル酸エステルを合成した後、第2
ステップとしてこの式(VII)のアクリル酸エステル
に式(VI’)のヒドロシラン類をロジウム化合物の存
在下に反応させることにより製造することができる。
【0019】
【化8】 (但し、式中R,X,Yは上記と同様の意味を示す。)
【0020】この場合、(V)式のアクリル酸エステル
として具体的には、メチルアクリレート、エチルアクリ
レート等が例示される。また、(VI)式のヒドロシラ
ン類としては、具体的に下記の(a), (b)の化合
物が例示され、(VI’)式のヒドロシラン類としては
(a), (b), (c), (d)の化合物が例示
される。
【0021】
【化9】
【0022】上記(V)式のアクリル酸エステルと(V
I)式のヒドロシラン類とはモル比で1.8:1〜5:
1、特に2:1の割合で混合し、反応させることが好ま
しい。
【0023】また、ロジウム化合物及びコバルト化合物
は触媒として添加するもので、例えばロジウムクロライ
ド化合物、コバルトカルボニル化合物等が好ましく用い
られ、中でもRhCl3、RhCl(PPh33、Co2
(Co)8が好適に使用される。これら触媒の添加量
は、(VI)式のヒドロシラン類1モルに対して0.0
0001〜0.1モル、特に0.001〜0.01モル
とすることが望ましい。
【0024】上記第1ステップの反応は40〜150
℃、特に60〜80℃で0.5〜5時間、特に1〜1.
5時間行なうことが好ましい。反応温度が40℃未満で
は反応が十分に進まない場合があり、150℃を超える
と触媒の分解が起こる場合がある。なお、第1ステップ
反応はアルゴン等の不活性ガスで置換した窒素ガス雰囲
気中で行なうことが好ましい。この第1ステップでは下
記反応式に示すような反応が起こり、(VII)式で示
されるβ位にC−シリル基を有するアクリル酸エステル
が得られる。
【0025】
【化10】
【0026】次に、上記(VII)式のC−シリル化し
たアクリル酸エステルに第2ステップとして(VI’)
式のヒドロシラン類を反応させる。この場合、(VI
I)式のアクリル酸エステル1モルに対して(VI’)
式のヒドロシラン類を1〜2モル、特に当モル配合し、
更に触媒としてロジウム化合物を0.00001〜0.
1モル、特に0.001〜0.01モル添加して行なう
ことが望ましい。
【0027】この第2ステップの反応は第1ステップと
同様にアルゴン等の不活性ガスで置換した雰囲気中、4
0〜150℃、特に60〜80℃で0.5〜8時間、特
に1〜2時間行なうことが好ましく、これにより下記反
応式に示すような反応が起こり、目的とする(I)式の
C−シリル化したシリルケテンアセタールを合成するこ
とができる。
【0028】
【化11】
【0029】上述した第1ステップ及び第2ステップの
反応において、第1ステップ終了後、得られる(VI
I)式のアクリル酸エステルを単離し、この単離したア
クリル酸エステルに第2ステップの反応を行なわせるこ
とが好ましいが、触媒としてロジウム化合物を使用し、
(V)のアクリル酸エステルと(VI)式のヒドロシラ
ン類とをロジウム化合物の存在下に反応させる場合は、
(VII)式のアクリル酸エステルを単離することなく
1ステップで(I)式のシリルケテンアセタールのうち
のC−シリル化部とO−シリル化部とが同じ化合物(X
=Y)を製造することが可能である(下記反応式参
照)。ただ、この方法は、最初に(VIII)式の化合
物が副生し、また(I)式の目的化合物において、C−
シリル化部とO−シリル化部とが同じ(X=Y)である
化合物しか得られない。
【0030】
【化12】
【0031】
【発明の効果】本発明の(I)式のシリルケテンアセタ
ールは、そのXのシロキシ基が加水分解等では容易に脱
離しないもので、GTPの開始剤等として有効に使用す
ることができる。(I)式のシリルケテンアセタールを
GTPの開始剤として利用すると、分子鎖末端にシロキ
シ基が安定に結合したポリ(メタ)アクリレート容易に
合成し得、特に(I)式のシリルケテンアセタールの中
でもシロキシ基として環状シロキサンを有するものを用
い、この環状シロキサンを酸又はアルカリで開環重合さ
せると、側鎖に長鎖(メタ)アクリレート基を持つポリ
シロキサンを合成することも可能である。
【0032】このようなポリマーはシロキサンと(メ
タ)アクリレートとの性質を合わせ持つため、種々の有
機ポリマーの改質剤、特性向上剤、分散剤等として広範
囲に応用することができるものである。
【0033】また、本発明の製造方法によれば,上記
(I)式のシリルケテンアセタールを安価な原料から穏
やかな反応条件で合成することができる。
【0034】
【実施例】以下、実施例を示して本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記実施例に制限されるものではな
い。
【0035】[実施例1]エチルアクリレート3.0g
(30mmol)、(CH33SiOSi(CH32
1.48g(10mmol)を50mlフラスコに入
れ、アルゴンで十分置換した。これにCO2(Co)8
4.3mg(0.1mmol)を加え、窒素ガス雰囲気
下に80℃で1時間撹拌すると、液の色が赤黒色から黒
色へと変化した。ガスクロマトグラフィーでシロキサン
が消費されていることを確認後、減圧蒸留すると、下記
式(1)で示される化合物2.0g(収率82%)が得
られた。この(1)式の化合物の核磁気共鳴スペクトル
(NMR)及び赤外線吸収スペクトル(IR)のチャー
トをそれぞれ図1及び図2に示す。
【0036】
【化13】
【0037】次に、(1)式の化合物2.46g(10
mmol)と(CH33SiOSi(CH32H1.4
8g(10mmol)を50mlのフラスコに入れ、R
hCl3・3H2Oのイソプロパノール溶液(3%)
(0.01mmol)を加えた。更にアルゴン置換を3
回行なった後、60℃で2時間撹拌した。ガスクロマト
グラフィーで原料が消費されていることを確認後、減圧
蒸留すると、下記式(2)で示されるシリルケテンアセ
タール化合物3.23g(収率82%)が得られた。こ
の(2)式の化合物のNMR及びIRチャートをそれぞ
れ図3及び図4に示す。
【0038】
【化14】
【0039】[実施例2](CH33SiOSi(CH
32Hの代りに下記式(3)で示される化合物2.82
g(10mmol)を使用する以外は実施例1の第1ス
テップと同様にして反応を進めたところ、下記式(4)
で示される化合物3.19g(収率84%)が得られ
た。この(4)式の化合物のNMRおよびIRのチャー
トをそれぞれ図5及び図6に示す。
【0040】
【化15】
【0041】次に、上記(4)式の化合物3.80g
(10mmol)と(C253SiH1.4g(12
mmol)を用いて実施例1と同様にして第2ステップ
の反応を進めたところ、下記式(5)で示されるシリル
ケテンアセタール化合物4.4g(収率89%)が得ら
れた。この(5)式の化合物のNMR及びIRのチャー
トをそれぞれ図7及び図8に示す。
【0042】
【化16】
【0043】[実施例3]実施例2で得た(4)式の化
合物3.81g(10mmol)と上記(3)式の化合
物3.1g(11mmol)とを用いて実施例1と同様
にして第2ステップの反応を進めたところ、下記式
(6)で示されるシリルケテンアセタール化合物5.6
3g(収率85%)が得られた。この(6)式の化合物
のNMR及びIRのチャートをそれぞれ図9及び図10
に示す。
【0044】
【化17】
【0045】[実施例4]エチルアクリレート1.0g
(10mmol)トリエチルシラン1.16g(10m
mol)を50mlのフラスコに入れ、RhCl3・3
2Oの3%イソプロパノール溶液0.01mmolを
加えた。アルゴン置換を3回行なった後、60℃で2時
間撹拌した。反応終了後、減圧蒸留したところ、下記式
(7)で示されるシリルケテンアセタール化合物1.1
4g(収率34%)が得られた。
【0046】
【化18】
【0047】[実施例5] ヒドロシラン類としてトリエチルシランの代わりに表1
に示す化合物を使用する以外は実施例4と同様にして反
応を行なったところ、表1に示す収率でシリルケテンア
セタール化合物を得た。
【0048】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で得られた(1)式の化合物のNMR
チャートである。
【図2】実施例1で得られた(1)式の化合物のIRチ
ャートである。
【図3】実施例1で得られた(2)式の化合物のNMR
チャートである。
【図4】実施例1で得られた(2)式の化合物のIRチ
ャートである。
【図5】実施例2で得られた(4)式の化合物のNMR
チャートである。
【図6】実施例2で得られた(4)式の化合物のIRチ
ャートである。
【図7】実施例2で得られた(5)式の化合物のNMR
チャートである。
【図8】実施例2で得られた(5)式の化合物のIRチ
ャートである。
【図9】実施例3で得られた(6)式の化合物のNMR
チャートである。
【図10】実施例3で得られた(6)式の化合物のIR
チャートである。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記構造式(I)で示されるシリルケテ
    ンアセタール。 【化1】 [但し、式中Rは炭素数1〜8の1価炭化水素基又は炭
    素数2〜8のアルコキシアルキル基、Xは下記式(II
    I)又は(IV)で示されるシロキシ基であり、Yは下
    記式(II),(III)又は(IV)で示される含ケ
    イ素有機基である。 (式中R〜Rはそれぞれ炭素数1〜8の置換又は非
    置換の1価炭化水素基であり、nは2以上の整数、mは
    1以上の整数である。)]
  2. 【請求項2】 下記式(V) (式中Rは炭素数1〜8の一価炭化水素基又は炭素数2
    〜8のアルコキシアルキル基である。)で示されるアク
    リル酸エステルと下記式(VI) [式中Xは式(III)又は(IV)で示されるシロキ
    シ基である。 【化2】 (式中R〜Rはそれぞれ炭素数1〜8の置換又は非
    置換の1価炭化水素基であり、nは2以上の整数、mは
    1以上の整数である。)]で示されるヒドロシラン類と
    をロジウム又はコバルト化合物の存在下に反応させて、
    下記式(VII) (式中R及びXは上記と同様の意味を示す。)で示され
    るβ位にC−シリル基を有するアクリル酸エステルを合
    成した後、この式(VII)のアクリル酸エステルに下
    記式(VI’) [式中Yは下記式(II),(III)又は(IV)で
    示される含ケイ素有機基である。 【化19】 (式中R〜Rはそれぞれ炭素数1〜8の置換又は非
    置換の1価炭化水素基であり、nは2以上の整数、mは
    1以上の整数である。)]で示されるヒドロシラン類を
    ロジウム化合物の存在下に反応させることを特徴とする
    下記構造式(I) 【化20】 (但し、式中R,X,Yは上記と同様の意味を示す。)
    で示されるシリルケテンアセタールの製造方法。
  3. 【請求項3】 下記式(V) (式中Rは炭素数1〜8の一価炭化水素基又は炭素数2
    〜8のアルコキシアルキル基である。)で示されるアク
    リル酸エステルと下記式(VI) [式中Xは式(III)又は(IV)で示されるシロキ
    シ基である。 【化21】 (式中R〜Rはそれぞれ炭素数1〜8の置換又は非
    置換の1価炭化水素基であり、nは2以上の整数、mは
    1以上の整数である。)]で示されるヒドロシラン類と
    をロジウム化合物の存在下に反応させることを特徴とす
    る下記構造式(I’) 【化22】 (式中R及びXは上記と同様の意味を示す。)で示され
    るシリルケテンアセタールの製造方法。
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