JP3115064B2 - 新規シラン化合物の製造方法 - Google Patents

新規シラン化合物の製造方法

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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02Silicon compounds
    • C07F7/08Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/18Compounds having one or more C—Si linkages as well as one or more C—O—Si linkages
    • C07F7/1804Compounds having Si-O-C linkages

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は新規なシラン化合物
造方法に関し、さらに詳しくは、プロピレンの重合触媒
成分、シランカップリング剤などとして用いられる新規
シラン化合物製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術とその課題】プロピレン重合を行なう際に
は、従来、触媒成分として、アルコキシシラン類を用い
ると、高い立体規則性を有する重合体を製造し得ること
が知られている。しかしながら、従来知られているアル
コキシシランなどを用いて製造された触媒成分を用いて
プロピレンを重合させても、高重合活性と高立体規則性
の両方を十分に満足させることはできなかった。
【0003】また、シラン化合物はシランカップリング
剤あるいは樹脂改質剤などとしての用途が期待されてお
り、このため新規なシラン化合物の出現が望まれてい
る。
【0004】そこで本発明は、高活性で、かつ高立体規
則性であるプロピレンの重合触媒成分またはシランカッ
プリング剤などとして有用な新規シラン化合物製造方
法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、次式(I):
【0006】
【化3】 (式中、Rはイソプロピル基、tert−ブチル基、s
ec−ブチル基、シクロヘキシル基またはメンチル基を
表す)で示されるシラン化合物、すなわち、イソプロポ
キシシクロペンチルジメトキシシラン、tert−ブト
キシシクロペンチルジメトキシシラン、sec−ブトキ
シシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシルオ
キシシクロペンチルジメトキシシラン及びメンチルオキ
シシクロペンチルジメトキシシランの製造方法を提供す
るものである。尚、ここでメンチル基とは、次式:
【0007】
【化4】 の基のことである。
【0008】このシラン化合物(I)は、R=イソプロ
ピル基の場合には82℃/12mmHg、R=tert
−ブチル基の場合には70℃/7mmHg、R=sec
−ブチル基の場合には99℃/16mmHg、R=シク
ロヘキシル基の場合には95℃/0.1mmHg、R=
メンチル基の場合には101℃/0.1mmHgの沸点
を有する。このシラン化合物の構造は、GC‐MS、
H‐NMR、赤外線吸収スペクトル(IR)等により確
認することができる。
【0009】例えば、H‐NMRを用いて化合物
(I)を分析すると;Rがイソプロピル基の場合には、
δ=1.1〜1.3にイソプロピル基中の−C 、δ
=1.4〜2.1にシクロペンチル基、δ=3.57に
メトキシ基、δ=4.2にイソプロポキシ基中の−O−
<に基づくシグナルが観察される。Rがtert−
ブチル基の場合には、δ=1.27にtert−ブトキ
シ基、δ=1.4〜1.8にシクロペンチル基、δ=
3.51にメトキシ基に基づくシグナルが観察される。
また、Rがsec−ブチル基の場合には、δ=0.7〜
1.9にsec−ブチル基中の−C 及び−C
並びにシクロペンチル基、δ=3.50にメトキシ基、
δ=3.93にブトキシ基中の−O−C<に基づくシ
グナルが観察される。Rがシクロヘキシル基の場合に
は、δ=0.6〜2.0にシクロヘキシル基中の−C
−及びシクロペンチル基、δ=3.45にメトキシ
基、δ=3.8にシクロヘキシルオキシ基中の−O−C
<に基づくシグナルが観察される。Rがメンチル基の
場合には、δ=0.6〜1.2にメンチルオキシ基中の
酸素原子から数えて二番目以降の炭素原子に結合するプ
ロトン、δ=1.4〜2.0にシクロペンチル基、δ=
3.55にメトキシ基、δ=3.75にメンチルオキシ
基中の−O−C<に基づくシグナルが観察される。
【0010】また、IRスペクトルによる分析からは、
いずれの化合物も、1100cm−1付近にSiOC結
合に基づく大きな吸収が観察される。
【0011】このシラン化合物(I)を触媒成分として
用いると、高立体規則性を有するポリプロピレン、ポリ
ブテン等のオレフィン系重合体を、高重合活性下に製造
することができる。
【0012】また、このシラン化合物(I)は加水分解
性の基を有しているため、シランカップリング剤、重合
性モノマー及び樹脂改質剤として用いることができる。
【0013】本発明は、上記式(I)で示される新規シ
ラン化合物の製造方法を提供する。すなわち、シクロペ
ンチルトリハロシランをROH(ここで、Rは上記と同
義)と反応させ、次いで、得られた反応物をメタノール
と反応させることによって上記式(I)のシラン化合物
を製造するものである。原料となるシクロペンチルトリ
ハロシランは、次式(II)
【0014】
【化5】 (Xは、ハロゲン原子を表し、好ましくはClまたはB
rである)で表され、シクロペンテン及びトリハロシラ
ン(H−SiX)から、ヒドロシリル化反応により容
易に製造することができる:
【0015】
【化6】 このときシクロペンテン1モル当り、トリハロシラン
0.9〜1.1モルを使用する。その反応条件は、例え
ば、温度100〜200℃で、10分間〜10時間であ
り、白金系触媒、例えば塩化白金酸、白金‐1,1,
3,3−テトラメチル−1,3−ジビニルジシロキサン
錯体等を使用すると好ましい。また、溶媒を用いること
もでき、例えばベンゼン、トルエン等が挙げられる。
【0016】本発明では、このようにして得られたシク
ロペンチルトリハロシラン(II)をROH(ここで、
Rは上記と同義)と反応させる:
【0017】
【化7】 この反応を行なう際には、シクロペンチルトリハロシラ
ン(II)1モルに対して、ROHを1〜3モル使用す
る。反応は、例えば20〜100℃の温度で10分間〜
5時間、好ましくは40〜70℃の温度で30分間〜2
時間行なう。溶媒を使用することもでき、例えばヘキサ
ン、エーテル、石油エーテル、ベンゼン等の有機溶媒が
挙げられる。
【0018】ここで、反応を速やかに進行させるため
に、ハロゲン化水素受容剤を共存させることが好まし
い。ハロゲン化水素受容剤としては、第3級アミン類、
窒素含有複素環化合物、例えばピリジン、キノリン、イ
ソキノリンなどが挙げられる。なかでもピリジン及びキ
ノリンが好ましく用いられる。ハロゲン化水素受容剤
は、シクロペンチルトリハロシラン1モルに対して、1
〜1.5モルの量で使用するのが好ましい。
【0019】本発明においては次に、得られた反応生成
物(III)をメタノールと反応させることにより、前
記した本発明のシラン化合物(I)を製造する。
【0020】
【化8】 この反応の際には、化合物(III)1モルに対してメ
タノールを2〜3モル使用する。反応は、0〜100℃
の温度で10分間〜5時間、好ましくは10〜60℃の
温度で30分間〜2時間行なう。反応Cにおいても、反
応を速やかに進行させるためにハロゲン化水素受容剤を
共存させることが好ましい。ハロゲン化水素受容剤とし
ては、先に反応Bにおいて例示したハロゲン化水素受容
剤を使用できる。ここで使用するハロゲン化水素受容剤
は、先の反応で使用した化合物と同一であっても異なっ
ていても良いが、通常では同一のものを使用する。ハロ
ゲン化水素受容剤は、化合物(III)1モルに対して
2〜3モルの量で使用するのが好ましい。
【0021】また、上記した反応B及び反応Cにおいて
は、不活性気体を吹き込むことにより、生成するハロゲ
ン化水素を反応系から除去して、反応を速やかに進行さ
せることもできる。
【0022】上記した製造方法により、新規シラン化合
物(I)が高収率で得られる。
【0023】本発明はまた、上記式(I)で示されたシ
ラン化合物を製造するための、上記と異なる方法を提供
する。すなわち、シクロペンチルトリメトキシシランと
ROH(ここで、Rは前記と同義)のアルコール交換反
応により上記シラン化合物にRO基を導入することによ
り、式(I)の化合物を製造する方法である:
【0024】
【化9】 上記反応式においては、化合物(IV)1モルに対し
て、ROHを1〜20モル使用する。反応は、例えば0
〜100℃の温度で10分間〜20時間行なう。このア
ルコール交換反応の際には、触媒として、酸、例えばト
リフルオロボラン‐エーテル錯体、トルエンスルホン
酸、あるいはアルコールと反応して酸を生成するもの、
例えばトリメチルクロロシラン;または塩基、例えばア
ルカリ金属アルコキシド類、金属水酸化物類等を用いる
ことができる。
【0025】また、出発物質であるシクロペンチルトリ
メトキシシラン(IV)は、シクロペンチルトリクロロ
シランとメタノールとの塩化水素の生成を伴う反応によ
り製造できる。
【0026】
【実施例】以下の実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。
【0027】
【実施例1】イソプロポキシシクロペンチルジメトキシ
シランの製造(1) 100mlの耐圧容器に、シクロペンテン16.7g
(0.245モル)、トリクロロシラン30.1g
(0.222モル)及び0.077ミリモル/mlの塩
化白金酸のイソプロピルアルコール溶液25μl(白金
含量1.92×10−6モル)を仕込み、150℃で3
0分間攪拌することにより、シクロペンチルトリクロロ
シランを定量的に得た。
【0028】磁気撹拌子、還流冷却器及び滴下ロートを
備えた500mlの三つ口フラスコに、先に得たシクロ
ペンチルトリクロロシラン44.8g(0.220モ
ル)及びヘキサン320mlを仕込み、ここに、ピリジ
ン54.8g(0.693モル)及びイソプロピルアル
コール14.5g(0.241モル)の混合物を、室温
にて撹拌下30分間で滴下した。さらに30分間攪拌を
続けた後、ここにメタノール15.5g(0.484モ
ル)を添加し、さらに30分間攪拌を続けてから反応を
終了した。
【0029】生成した塩を濾過により除去し、次いでヘ
キサンを留去した後、減圧蒸留することにより、沸点が
82℃/12mmHgの液体30.7g(0.141モ
ル)を得た。この生成物がイソプロポキシシクロペンチ
ルジメトキシシランであることを、GC‐MS、H‐
NMR及びIRによって確認した。H‐NMR及びI
Rの測定結果をそれぞれ図1及び図2に示した。収率は
64%であった。
【0030】なお、H‐NMR及びIRは、次の条件
で測定した。
【0031】 H‐NMR 測定装置:HITACHI R−1500〔(株)日立
製作所製〕、測定溶媒:CDCl、標準物質:テトラ
メチルシラン(TMS)IR 測定装置:1600シリーズFT‐IR(パーキンエル
マー社製)測定方法:液膜法(KBr板) また、GC‐MSは、HP 5970B(ヒューレット
パッカード社製)を用い、その測定結果は以下の通り
であった:m/e(スペクトル強度比):218
(1)、203(5)、175(2)、149(7
4)、135(20)、107(100)、91(1
9)、77(39)、59(18)。
【0032】
【実施例2】イソプロポキシシクロペンチルジメトキシ
シランの製造(2) 磁気撹拌子及び還流冷却器を備えた100mlの三つ口
フラスコに、シクロペンチルトリメトキシシラン25.
0g(0.131モル)、イソプロピルアルコール7.
87(0.131モル)及びカリウムtert−ブトキ
シド20mg(0.18ミリモル)を仕込み、80℃の
油浴で10時間加熱撹拌して反応させた。冷却後、塩化
アンモニウムを添加することによりアルカリを中和し、
次いで減圧蒸留することにより、イソプロポキシシクロ
ペンチルジメトキシシラン5.15g(0.0236モ
ル)を得た。構造は、実施例1と同様にして確認した。
収率は18%であった。
【0033】
【実施例3】tert−ブトキシシクロペンチルジメト
キシシランの製造(1) 磁気撹拌子、還流冷却器及び滴下ロートを備えた500
mlの三つ口フラスコに、実施例1と同様にして製造し
たシクロペンチルトリクロロシラン37.7g(0.1
85モル)及びヘキサン300mlを仕込み、ここに、
ピリジン49.3g(0.623モル)及びtert−
ブタノール20.1g(0.271モル)の混合物を、
室温にて撹拌下30分間で滴下した。2時間加熱還流し
た後、ここにメタノール18.4g(0.574モル)
を添加し、さらに1時間還流を続けてから反応を終了し
た。
【0034】生成した塩を濾過により除去し、次いでヘ
キサンを留去した後、減圧蒸留することにより、沸点が
70℃/7mmHgの液体32.7g(0.141モ
ル)を得た。この生成物がtert−ブトキシシクロペ
ンチルジメトキシシランであることを、GC‐MS、
H‐NMR及びIRによって確認した。H‐NMRの
測定は、標準物質としてTMSを用いずにCHCl
使用した以外は実施例1と同様に行った。H‐NMR
及びIRの測定結果をそれぞれ図3及び図4に示した。
収率は76%であった。
【0035】なお、GC‐MSの結果は以下の通りであ
った:m/e(スペクトル強度比):217(45)、
175(3)、163(26)、131(14)、10
7(100)、77(17)、59(7)。
【0036】
【実施例4】tert−ブトキシシクロペンチルジメト
キシシランの製造(2) 実施例2と同様の装置に、シクロペンチルトリメトキシ
シラン25.0g(0.131モル)、tert−ブタ
ノール9.74g(0.131モル)及びカリウムte
rt−ブトキシド20mg(0.18ミリモル)を仕込
んだ以外は実施例2と同様に処理して、tert−ブト
キシシクロペンチルジメトキシシラン6.25g(0.
0269モル)を得た。構造は、実施例3と同様にして
確認した。収率は21%であった。
【0037】
【実施例5】sec−ブトキシシクロペンチルジメトキ
シシランの製造(1) シクロペンチルトリクロロシランの量を36.6g
(0.180モル)、ヘキサンの量を300ml、ピリ
ジンの量を45.6g(0.576モル)、メタノール
の量を16.7g(0.522モル)とし、イソプロパ
ノールの代わりにsec−ブタノール17.3g(0.
234モル)を使用した以外は、実施例1と同様の操作
を行った。沸点が99℃/16mmHgの生成物28.
6g(0.123モル)が得られた。
【0038】この生成物がsec−ブトキシシクロペン
チルジメトキシシランであることを、GC‐MS、
‐NMR及びIRによって確認した。ここで、H‐N
MRは、測定装置として HITACHI R−24B
〔(株)日立制作所製〕を、溶媒としてCClを用
い、CHClを標準物質として測定した。収率は68
%であった。GC‐MSの結果は以下の通りであった:
m/e(スペクトル強度比):203(16)、163
(27)、135(43)、107(100)、91
(29)、77(37)、59(23)。
【0039】
【実施例6】sec−ブトキシシクロペンチルジメトキ
シシランの製造(2) 磁気撹拌子を備えた100mlの三つ口フラスコに、シ
クロペンチルトリメトキシシラン10.3g(0.05
42モル)、sec−ブタノール40.3g(0.54
3モル)及びナトリウムメトキシド33.7mg(0.
625ミリモル)を仕込み、室温で2時間攪拌して反応
させた。その後、トリメチルクロロシランを添加してア
ルカリを中和し、次いで減圧蒸留することにより、se
c−ブトキシシクロペンチルジメトキシシラン10.6
g(0.0457モル)を得た。構造は、実施例5と同
様にして確認した。H‐NMR及びIRの測定結果を
それぞれ図5及び図6に示した。収率は84%であっ
た。
【0040】
【実施例7】シクロヘキシルオキシシクロペンチルジメ
トキシシランの製造(1) シクロペンチルトリクロロシランの量を39.7g
(0.195モル)、ヘキサンの量を300ml、ピリ
ジンの量を51.0g(0.644モル)、メタノール
の量を18.1g(0.566モル)とし、イソプロパ
ノールの代わりにシクロヘキサノール23.0g(0.
230モル)を使用した以外は、実施例1と同様の操作
を行った。沸点が95℃/0.1mmHgの生成物3
5.8g(0.138モル)が得られた。
【0041】この生成物がシクロヘキシルオキシシクロ
ペンチルジメトキシシランであることを、GC‐MS、
H‐NMR及びIRによって確認した。ここで、
‐NMRは、実施例5と同様にして測定した。収率は7
1%であった。GC‐MSの結果は以下の通りであっ
た:m/e(スペクトル強度比):189(56)、1
47(10)、131(10)、107(100)、9
1(19)、77(25)。
【0042】
【実施例8】シクロヘキシルオキシシクロペンチルジメ
トキシシランの製造(2) シクロペンチルトリメトキシシランの量を10.0g
(0.0526モル)、ナトリウムメトキシドの量を8
5.1mg(1.58ミリモル)とし、sec−ブタノ
ールの代わりにシクロヘキサノール52.7g(0.5
26モル)を用い、かつ反応時間を1.5時間とした以
外は、実施例6と同様の操作を行って、シクロヘキシル
オキシシクロペンチルジメトキシシラン11.3g
(0.0438モル)を得た。その構造は実施例5と同
様にして確認した。H‐NMR及びIRの測定結果を
それぞれ図7及び図8に示した。収率は83%であっ
た。
【0043】
【実施例9】メンチルオキシシクロペンチルジメトキシ
シランの製造(1) シクロペンチルトリクロロシランの量を36.6g
(0.180モル)、ヘキサンの量を200ml、ピリ
ジンの量を45.4g(0.574モル)、メタノール
の量を17.9g(0.559モル)とし、イソプロパ
ノールの代わりに(−)−メントールのヘキサン溶液
〔39.4g(0.252モル)のメントールをヘキサ
ン100mlに溶かしたもの〕を使用した以外は、実施
例1と同様の操作を行って、メンチルオキシシクロペン
チルジメトキシシラン39.6g(0.126モル)を
得た。その構造は実施例5と同様にして測定した。収率
は70%であった。GC‐MSの結果は以下の通りであ
った:m/e(スペクトル強度比):245(25)、
229(93)、161(51)、138(61)、1
37(52)、131(36)、107(100)、9
1(58)、81(89)。
【0044】
【実施例10】メンチルオキシシクロペンチルジメトキ
シシランの製造(2) 磁気撹拌子及び還流冷却器を備えた100mlの三つ口
フラスコに、シクロペンチルトリメトキシシラン10.
8g(0.0568モル)、(−)−メントール44.
4g(0.284モル)及びナトリウムメトキシド6
8.8mg(1.27ミリモル)を仕込み、50℃の油
浴で3時間加熱撹拌して反応させた。冷却後、塩化アン
モニウムを添加することによりアルカリを中和し、次い
で減圧蒸留することにより、沸点101℃/0.1mm
Hgの生成物16.3g(0.0517モル)を得た。
この生成物がメンチルオキシシクロペンチルジメトキシ
シランであることは、実施例5と同様にして確認した。
H‐NMR及びIRの測定結果をそれぞれ図9及び図
10に示した。収率は91%であった。
【0045】
【発明の効果】本発明により、プロピレンの重合触媒成
分、シランカップリング剤などとして有用な新規なシラ
ン化合物製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で製造したイソプロポキシシクロペン
チルジメトキシシランのH‐NMRのチャート。
【図2】実施例1で製造したイソプロポキシシクロペン
チルジメトキシシランのIRのチャート。
【図3】実施例3で製造したtert−ブトキシシクロ
ペンチルジメトキシシランのH‐NMRのチャート。
【図4】実施例3で製造したtert−ブトキシシクロ
ペンチルジメトキシシランのIRのチャート。
【図5】実施例6で製造したsec−ブトキシシクロペ
ンチルジメトキシシランのH‐NMRのチャート。
【図6】実施例6で製造したsec−ブトキシシクロペ
ンチルジメトキシシランのIRのチャート。
【図7】実施例8で製造したシクロヘキシルオキシシク
ロペンチルジメトキシシランのH‐NMRのチャー
ト。
【図8】実施例8で製造したシクロヘキシルオキシシク
ロペンチルジメトキシシランのIRのチャート。
【図9】実施例10で製造したメンチルオキシシクロペ
ンチルジメトキシシランのH‐NMRのチャート。
【図10】実施例10で製造したメンチルオキシシクロ
ペンチルジメトキシシランのIRのチャート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植木 聰 埼玉県入間郡大井町西鶴ヶ岡一丁目3番 1号 東燃株式会社 総合研究所内 (72)発明者 奥村 義治 埼玉県入間郡大井町西鶴ヶ岡一丁目3番 1号 東燃株式会社 総合研究所内 (56)参考文献 特開 平1−156305(JP,A) 特開 平2−53791(JP,A) 特開 平4−175310(JP,A) 特開 平6−184215(JP,A) 特開 平5−310825(JP,A) 特開 平4−182489(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07F 7/18 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シクロペンチルトリハロシランをROH
    (式中、Rはイソプロピル基、tert−ブチル基、s
    ec−ブチル基、シクロヘキシル基またはメンチル基を
    表す)と反応させ、次いで、得られた反応物をメタノー
    ルと反応させることを特徴とする次式(I): 【化1】 で示されるシラン化合物の製造方法
  2. 【請求項2】 シクロペンチルトリメトキシシランとR
    OH(Rは請求項1と同義である)のアルコール交換反
    応により上記シラン化合物にRO基を導入することを特
    徴とする次式(I): 【化2】 で示されるシラン化合物の製造方法。
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