JP2685124B2 - ポリシランの製造法 - Google Patents

ポリシランの製造法

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JP2685124B2 JP7014873A JP1487395A JP2685124B2 JP 2685124 B2 JP2685124 B2 JP 2685124B2 JP 7014873 A JP7014873 A JP 7014873A JP 1487395 A JP1487395 A JP 1487395A JP 2685124 B2 JP2685124 B2 JP 2685124B2
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俊康 坂倉
正人 田中
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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、ポリシランの新規な製
造方法に関するものである。さらに詳しくいえば、本発
明は、シリコンカーバイド原料、ホトレジスト材料、導
電性材料、サーモクロミック材料、非線形光学材料、有
機合成原料などとして有用なポリシランを、安価で入手
及び取扱いの容易な触媒を用いて、有機ヒドロシランか
ら収率よく工業的有利に製造する方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ポリシランはケイ素−ケイ素結合を有す
る化合物の総称であって、例えばシリコンカーバイド原
料、ホトレジスト材料、導電性材料、サーモクロミック
材料、非線形光学材料、有機合成原料などとしての用途
が期待されている有用な化合物である[例えば、「ケミ
カル・レビュー(Chemical Review)」
第89巻,第1359ページ(1989年)、「アメリ
カン・ケミカル・ソサエティ・シンポジウム・シリーズ
(American Chemical Societ
y Symposium Series)」第360
巻,第209ページ(1988年)、及び「アドバンセ
ス・イン・ケミストリー・シリーズ(Advances
in Chemistry Series)」第22
4巻(1990年)参照]。
【0003】このポリシランは、従来複数の塩素原子を
有するケイ素化合物を原料とし、アルカリ金属の存在下
にウルツ(Wurtz)型の縮合反応を行わせることに
よって製造されていた。しかしながら、このような方法
においては、反応が激しく制御が困難である上、発火の
危険が高くて取扱いの困難なアルカリ金属を、ケイ素化
合物モノマーの2モル倍以上という多量に用いる必要が
あり、しかも生成するポリシランに微量の塩素やシロキ
サン結合が混入し、導電性などの物性を低下させるなど
の問題があった。
【0004】また、ジシランとビフェニルとのディール
スアルダー型付加物をアニオン重合させることによっ
て、ポリシランを製造する方法が提案されているが、こ
の方法は、原料の調製が煩雑かつ低収率であり、工業的
に有利な方法とはいえない。
【0005】一方、最近、周期律表第III、IV族の
金属元素を含む有機金属錯体存在下にヒドロシランを脱
水素縮合させることにより、ポリシランを製造する方法
が報告されている[「アカウンツ・オブ・ケミカル・リ
サーチ(Accountsof Chemical R
esearch)」第26巻,第22ページ(1993
年)、及び「アメリカン・ケミカル・ソサエティ・シン
ポジウム・シリーズ(American Chemic
al Society SymposiumSerie
s)」第360巻,第89ページ(1988年)]。し
かしながら、この方法においては、触媒として高価なシ
クロペンタジエニル錯体を用いる必要がある上、この触
媒の調製には発火性で危険な有機リチウムを使用しなけ
ればならず、しかも空気中の微量の酸素や水分によって
容易に分解するため、厳密な不活性ガス雰囲気下で取扱
わなければならないなどの欠点がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、安価で入手及び取扱いの容易な触媒を用
い、有機ヒドロシランからポリシランを収率よく工業的
有利に製造する方法を提供することを目的としてなされ
たものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、重合触媒とし
て、ある種の簡単に入手しうるチタン化合物を用いるこ
とにより、その目的を達成しうることを見出し、この知
見に基づいて本発明をなすに至った。
【0008】すなわち、本発明は、1分子中に、−Si
3基又は>SiH2基を少なくとも1個有する有機ヒド
ロシランを重合させてポリシランを製造するに当り、触
媒として、一般式 R1 nTi(OR24-n (I) (式中のR1及びR2は、それぞれ一価の炭化水素基であ
り、それらはたがいに同一でも異なっていてもよく、n
は0又は1〜3の整数である)で表わされるチタン化合
物を用いることを特徴とするポリシランの製造方法を提
供するものである。
【0009】本発明方法においては、原料モノマーとし
て有機ヒドロシランが用いられる。この有機ヒドロシラ
ンは、1分子中に、−SiH3基又は>SiH2基を少な
くとも1個有するものが用いられ、またこれらが結合す
る有機基としては、アルキル基、アリール基、アリール
アルキル基などが挙げられる。ここで、アルキル基は直
鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよく、また適当
な置換基、例えばハロゲン原子、アルコキシ基などで置
換されていてもよい。さらに、アリール基及びアリール
アルキル基には、芳香環に適当な置換基、例えばハロゲ
ン原子、アルキル基、ハロアルキル基、アルコキシ基、
ハロアルコキシ基、ジアルキルアミノ基などが導入され
ていてもよい。
【0010】このような有機ヒドロシランとしては、−
SiH3基を有するものとして、例えばフェニルシラ
ン、p‐トリルシラン、p‐ジメチルアミノフェニルシ
ラン、p‐トリフルオロメチルフェニルシラン、ナフチ
ルシラン、メチルシラン、ヘキシルシラン、シクロヘキ
シルシラン、ベンジルシラン、1,4‐ビス(トリヒド
ロシリル)ベンゼン、1,3‐ビス(トリヒドロシリ
ル)ベンゼンなどが挙げられ、>SiH2基を有するも
のとして、例えばフェニルメチルシラン、ジフェニルシ
ラン、ジエチルシランなどが挙げられる。これらの中
で、特にフェニルシランなどのモノアリールシラン及び
ヘキシルシランなどのモノアルキルシランが好適であ
る。
【0011】本発明においては、これらの有機ヒドロシ
ランは、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上を組
み合わせて用いてもよい。
【0012】本発明方法においては、触媒として、一般
式 R1 nTi(OR24-n (I) (式中のR1及びR2は、それぞれ一価の炭化水素基であ
り、それらはたがいに同一でも異なっていてもよく、n
は0又は1〜3の整数である)で表わされるチタン化合
物が用いられる。
【0013】上記一般式(I)において、R1、R2で表
わされる一価の炭化水素基としては、例えば炭素数1〜
20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素
数7〜20のアリールアルキル基などが挙げられる。こ
こで炭素数1〜20のアルキル基は直鎖状、分岐状、環
状のいずれであってもよく、具体的にはメチル基、エチ
ル基、n‐プロピル基、イソプロピル基、n‐ブチル
基、イソブチル基、t‐ブチル基、ヘキシル基、シクロ
ヘキシル基などが挙げられる。これらのアルキル基はハ
ロゲン原子、低級アルコキシ基などで置換されていても
よい。炭素数6〜20のアリール基としては、例えばフ
ェニル基、ナフチル基、アンスラニル基などが挙げら
れ、炭素数7〜20のアリールアルキル基としては、例
えばベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基など
が挙げられる。また、前記アリール基及びアリールアル
キル基には、芳香環にハロゲン原子、低級アルキル基、
低級アルコキシ基などの適当な置換基が導入されていて
もよい。このR1及びR2はたがいに同一であってもよい
し、異なっていてもよい。特に好ましいチタン化合物
は、テトライソプロポキシチタン又はメチル(トリイソ
プロポキシ)チタンである。
【0014】これらのチタン化合物としては、例えば四
塩化チタンなどのチタン化合物と、アルコール、アルキ
ルリチウムなどとをその場(in situ)で混合し
て生成させたものを用いてもよい。また、本発明におい
ては、触媒として、このチタン化合物を単独で用いても
よいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。このチタ
ン化合物は、会合した状態で存在することもあるが、こ
のような会合体をそのまま用いてもよい。
【0015】本発明においては、反応温度は、通常0〜
250℃の範囲で選ばれる。この温度が0℃未満では、
反応速度が遅すぎて実用的でないし、250℃を超える
と副反応などが生じ、好ましくない。反応速度、収率、
品質などの点から、好ましい反応温度は20〜160℃
の範囲である。
【0016】重合反応に際しては溶媒は必ずしも必要で
ないが、反応の進行に伴う粘度増加を防ぐ目的などで、
溶媒を用いることができる。この溶媒は、使用する原料
の有機ヒドロシランの反応性を考慮して、一般に用いら
れる溶媒、例えば脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素
類、エーテル類など、具体的にはペンタン、ヘキサン、
オクタン、デカン、シクロヘキサン、デカリン、ベンゼ
ン、トルエン、エチルベンゼン、ジエチルエーテル、テ
トラヒドロフラン、ジオキサンなどから、1種又は2種
以上を適宜選択して用いるのが好ましい。
【0017】また、本発明においては、触媒である前記
一般式(I)で表わされるチタン化合物又はその会合体
は、原料の有機ヒドロシラン1モルに対し、通常0.0
001〜0.5モル、好ましくは、0.001〜0.0
5モルの割合で用いられる。
【0018】このようにして得られた反応生成物のポリ
シランは、反応終了液から公知の方法により、分離回収
することができる。例えば、反応終了液から溶媒、未反
応物及び低沸点生成物を除去したのち、再沈法やクロマ
トグラフィー法などにより、目的のポリシランを得るこ
とができる。
【0019】
【発明の効果】本発明によると、安価で入手及び取扱い
の容易な触媒を用い、有機ヒドロシランから、ポリシラ
ンを収率よく工業的有利に製造することができる。本発
明方法により得られたポリシランは、例えばシリコンカ
ーバイド原料、ホトレジスト材料、導電性材料、サーモ
クロミック材料、非線形光学材料、有機合成原料などと
して有用である。
【0020】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。
【0021】実施例1 テトライソプロポキシチタン(0.16ミリモル)のト
ルエン溶液 1mlにフェニルシラン 1ml(8.1ミ
リモル)を添加し、窒素雰囲気下、80℃で20時間か
きまぜた。次いで、溶媒、未反応のフェニルシラン及び
低沸点生成物を減圧下で除去することにより、ポリシラ
ンを粘性の高い油状物として711mg得た。
【0022】このポリシランについて、ゲルパーミエー
ションクロマトグラフィー法(GPC法)により、重量
平均分子量(Mw)を測定するとともに、プロトン核磁
気共鳴スペクトル(1H−NMR)及び赤外線吸収スペ
クトル(IR)を測定した。結果を下記に示す。 GPC Mw:6201 H−NMR(C66):δ 4.4〜4.8ppm
(m,1H,Si−H)、6.9〜7.6ppm(m,
5H,C65) IR(neat):2138cm-1(Si−H)
【0023】比較例1〜4 実施例1において、触媒として、テトライソプロポキシ
チタンの代わりにテトライソプロポキシジルコニウム、
テトライソプロポキシハフニウム、トリイソプロポキシ
ランタン及びトリイソプロポキシアルミニウムをそれぞ
れ用いた以外は、実施例1と同様に反応を行ったが、い
ずれもポリシランは全く生成しなかった。
【0024】実施例2 実施例1において、触媒として、テトライソプロポキシ
チタンの代わりにメチル(トリイソプロポキシ)チタン
を用いた以外は、実施例1と同様にして反応を行ったと
ころ、ポリシラン 730mgが得られた。このポリシ
ランの物性は実施例1と同様であった。
【0025】実施例3 テトライソプロポキシチタン(0.16ミリモル)のト
ルエン溶液 1mlにヘキシルシラン 1.3ml(8.
0ミリモル)を添加し、窒素雰囲気下、80℃で20時
間かきまぜた。溶媒、未反応のヘキシルシラン及び低沸
点生成物を減圧下に除去することにより、ポリシランを
粘性の高い油状物として650mg得た。得られたポリ
シランについて、GPC法によるMwを測定するととも
に、1H−NMR及びIRを測定した。結果を下記に示
す。 GPC Mw:5401 H−NMR(C66):δ 0.7〜1.5ppm
(m,13H,C613)、3.6〜4.0ppm(m,
1H,Si−H) IR(neat):2130cm-1(Si−H)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1分子中に、−SiH3基又は>SiH2
    基を少なくとも1個有する有機ヒドロシランを重合させ
    てポリシランを製造するに当り、触媒として、一般式 R1 nTi(OR24-n (式中のR1及びR2は、それぞれ一価の炭化水素基であ
    り、それらはたがいに同一でも異なっていてもよく、n
    は0又は1〜3の整数である)で表わされるチタン化合
    物を用いることを特徴とするポリシランの製造法。
  2. 【請求項2】 R1 nTi(OR24-nのR2がイソプロ
    ピル基である請求項1記載の製造法。
  3. 【請求項3】 R1 nTi(OR24-nがテトライソプロ
    ポキシチタン又はメチル(トリイソプロポキシ)チタン
    である請求項2記載の製造法。
  4. 【請求項4】 有機ヒドロシランがモノアルキルシラン
    又はモノアリールシランである請求項1、2又は3記載
    の製造法。
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