JP3125654B2 - 環状エーテル基を有するジヒドロキシシラン - Google Patents

環状エーテル基を有するジヒドロキシシラン

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JP3125654B2 JP07287941A JP28794195A JP3125654B2 JP 3125654 B2 JP3125654 B2 JP 3125654B2 JP 07287941 A JP07287941 A JP 07287941A JP 28794195 A JP28794195 A JP 28794195A JP 3125654 B2 JP3125654 B2 JP 3125654B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、親水性のシリコー
ンオイル、ワニス及びゴム等の原料として有用な環状エ
ーテル基を有するジヒドロキシシランに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
エーテル基を有する親水性シリコーンとしては、分子中
に≡SiCH2CH2CH2O(C24O) a(C36O)
bR(但し、R=H,−CH3,−C49又は−COCH
3、a,b=1〜1000の整数)を持つ直鎖状のポリ
エーテル基を持つものが知られ、ポリウレタン用整泡剤
として利用されている(文献;伊藤邦雄編「シリコーン
ハンドブック」,日刊工業新聞社刊,179頁,199
0年)が、環状エーテル基、特に1,4−ジオキサニル
基を有する有機ケイ素化合物は報告されていない。
【0003】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者らは、当該技術分野において、親水性のシリコー
ンオイル、シリコーンワニス及びシリコーンゴムが要望
されている点に鑑み、親水性シリコーン類を与える新規
有機ケイ素化合物について鋭意研究を行った結果、下記
式(2)で示されるメチルジクロロシランから得られる
下記一般式(3)のメチルジアルコキシシランのSiH
基と下記式(4)で示される2−アリロキシメチル−
1,4−ジオキサンの−CH=CH2基とを白金系、ロ
ジウム系等の付加反応触媒の存在下で付加反応させるこ
とにより、下記一般式(5)で示される新規な有機ケイ
素化合物、即ち〔3−{(1,4−ジオキサン−2−イ
ル)メトキシ}プロピル〕メチルジアルコキシシランが
通常85%以上の高収率で得られると共に、この有機ケ
イ素化合物(5)を加水分解することにより、下記式
(1)で示される新規なジヒドロキシシランが得られる
ことを見い出した。
【0004】
【化2】 (但し、式中R1,R2は互いに同一又は異種の炭素数1
〜6のアルキル基である。)
【0005】そして、この式(1)で示されるジヒドロ
キシシランは、分子中に縮合可能な2個のOH基を有し
ており、酸やアルカリ触媒の存在下で容易に重合し、環
状エーテル基を持つポリシロキサンになること、このポ
リシロキサンはガラス基板上に形成された膜の水への接
触角が500Å膜厚において55°であり、良好な親水
性を示すことを知見し、親水性オルガノポリシロキサン
の製造に有用であることを見い出したものである。
【0006】また従来より、銅触媒を用い、金属ケイ素
と塩化メチルとを高温で接触反応させる所謂Rocho
wの直接法(文献;E.G.Rochow,J.Am.
Soc.,67巻,963頁,1945年)において
は、得られる全クロロシラン量の0.5〜3%が上記式
(1)のメチルジクロロシランであり、この副生ジクロ
ロシランの有効利用が強く望まれているが、本発明の式
(1)のジヒドロキシシランは、この直接法から副生す
るジクロロシランを原料とし得るので、この副生ジクロ
ロシランの有効利用という点からも工業的に重要なもの
であることを知見し、本発明をなすに至ったものであ
る。
【0007】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明の環状エーテル基を有するジヒドロキシシラ
ンは、下記式(1)で示される。
【0008】
【化3】
【0009】この式(1)のジヒドロキシシランは、下
記反応式に示すように、下記一般式(5)で示されるジ
アルコキシシランを加水分解することにより合成するこ
とができる。
【0010】
【化4】 (但し、式中R1,R2はそれぞれ炭素数1〜6のアルキ
ル基である。)
【0011】ここで、式(5)のジアルコキシシランを
加水分解する場合、加水分解用の触媒を必要とする。触
媒としては、塩酸、リン酸、硫酸、メタンスルホン酸、
トリフロロメタンスルホン酸、トリフロロ酢酸、陽イオ
ン交換樹脂等の酸性触媒、又は苛性ソーダー、苛性カ
リ、トリエチルアミン、アンモニア等の塩基触媒を用い
ることができる。但し、生成物のジヒドロキシシランを
縮合させ、高分子化させない触媒としては、この中では
陽イオン交換樹脂が最も好ましい。また、陽イオン交換
樹脂を使用した場合、濾過操作により固体の陽イオン交
換樹脂を完全に除去可能であり、中和等の後操作は特に
必要ない。
【0012】加水分解時に用いる水の量は、原料のジア
ルコキシシラン(5)のアルコキシ基を基準に1当量以
上、好ましくは1.05〜20当量が使用される。1当
量より少ない場合は、アルコキシ基の残存量が多くなる
ので好ましくない。なお、使用する水は蒸留水又はイオ
ン交換水が望ましい。
【0013】加水分解反応は、通常は常圧下で実施され
るが、場合によっては加圧下で実施してもよい。また必
要に応じて反応から副生するアルコールを減圧条件下で
蒸留除去しながら反応操作を行うこともできる。反応温
度としては、通常−50℃〜100℃であり、特に−3
0℃〜80℃が好ましい。反応温度が100℃より高い
場合は生成したSiOH同士の縮合反応が進行し、2量
体以上のポリシロキサンが生成して、結果として目的物
の収率が低下する。また、−50℃より低い場合は反応
速度が遅く好ましくない。反応時間は通常1〜60分で
ある。
【0014】反応終了後、反応により副生したアルコー
ル及び過剰に用いた水をストリップすることにより、目
的のジヒドロキシシランを得ることができる。
【0015】ここで、上記式(5)のジアルコキシシラ
ンは新規物質であり、このジアルコキシシラン(5)
は、下記反応式に従い、下記一般式(3)で示されるメ
チルジアルコキシシランを出発原料として使用し、これ
と式(4)の2−アリロキシメチル−1,4−ジオキサ
ンとを付加反応触媒、好ましくは白金系又はロジウム系
触媒の存在下で付加反応を行うことにより、通常85%
以上の高収率で合成することができる。なお、式(3)
のメチルジアルコキシシランは公知方法、特に上述した
式(2)のメチルジクロロシランとアルコールとを反応
させることにより得られるが、この場合、メチルジクロ
ロシランとしては、上述した直接法によるメチルジクロ
ロシランを使用することができる。
【0016】
【化5】
【0017】上記反応において、式(3)のメチルジア
ルコキシシランと式(4)の2−アリロキシメチル−
1,4−ジオキサンとの反応モル比は通常1対1〜10
であるが、経済性を考慮してのモル比は、好ましくは1
対1〜2である。
【0018】この反応に用いる付加反応触媒としては、
白金系触媒及びロジウム系触媒が好ましいが、使用でき
る白金系触媒は元素状の白金、塩化白金酸、塩化白金酸
のアルコール処理物、白金のシクロプロパン錯体、白金
のエチレン錯体などである。一方、使用できるロジウム
系触媒は塩化ロジウム、塩化ロジウムのトリフェニル燐
錯体、或いはテトラブチルアンモニウムハイドライドと
塩化ロジウムの錯体などである。触媒の使用量は、用い
るメチルジアルコキシシランの重量の1〜10,000
ppmであるが、適当な量は10〜1,000ppmで
ある。
【0019】なお、この反応は、トルエンやキシレンの
ような芳香族溶媒、n−ヘプタンやn−ヘキサンのよう
な脂肪族溶媒、又はテトラヒドロフラン、ジオキサン、
ジエチルエーテルのようなエーテル系溶媒の存在下で実
施してもよいが、ポットイールド(釜収量)が減少する
ので、無溶媒で行うのがよい。
【0020】反応は通常常圧下で行われるが、加圧下で
実施してもよい。反応温度は通常10〜200℃でよい
が、適当な範囲は20〜150℃である。通常の反応時
間は0.5〜10時間であるが、適当な範囲は2〜6時
間である。
【0021】ここで、式(4)の2−アリロキシメチル
−1,4−ジオキサンは従来公知の方法で得ることがで
きるが、特にエチレンクロロヒドリンとアリルグリシジ
ルエーテルとを塩化第2錫触媒の存在下で接触させて反
応させた後、脱塩化水素剤を用いて分子内環化反応を生
じさせて、2−アリロキシメチル−1,4−ジオキサン
を製造する方法において、上記エチレンクロロヒドリン
とアリルグリシジルエーテルとの反応及び上記分子内環
化反応時にそれぞれ分子中に少なくとも1個のSiO結
合を有するケイ素化合物を共存させることが好ましく、
これにより副生ポリマーの生成を抑制し、2−アリロキ
シメチル−1,4−ジオキサンを高収率で得ることがで
きる。
【0022】
【化6】
【0023】本発明の式(1)のジヒドロキシシラン
は、酸やアルカリ触媒の存在下で容易に重合し、下記式
(a)で示される構造を持つポリシロキサンになる。こ
のポリシロキサン(a)は、ガラス基板上に500Åの
膜を形成した場合の水への接触角が55°であり、これ
は、n=7以上の−〔Si(CH32n−の構造を持
つポリシロキサンの495Åの膜の水への接触角が98
°であることに比較して、優れた親水性を示すものであ
る。
【0024】
【化7】 (n=7以上)
【0025】従って、本発明のジヒドロキシシランは、
種々のシリコーン製品の基礎原料として使用されるが、
特にシロキサンポリマーに更に誘導することにより親水
性を特徴とする加工品となり、例えば化粧品オイル、繊
維柔軟剤、含水性コンタクトレンズ、ポリウレタン向整
泡剤、防曇剤、イオン電導性材料、ペインタブル表面塗
料、親水性ゴム、耐汚染性シーラントとして応用され
る。
【0026】
【発明の効果】本発明の環状エーテル基を有するジヒド
ロキシシランは、親水性シリコーンポリマーを得るのに
有用で、建築用耐汚染性シーラント等に応用することが
できる。
【0027】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明は下記の実施例に制限されるものではな
い。
【0028】〔実施例1〕窒素置換した500mlのフ
ラスコに下記式(i)で示される〔3−{(1,4−ジ
オキサン−2−イル)メトキシ}プロピル〕メチルジメ
トキシシランを100.0g(0.378モル)と蒸留
水50g(2.775モル)とを仕込んだ。この混合物
に陽イオン交換樹脂(商品名はCT−175、ピュロラ
イト社製)を0.5g加えた。
【0029】
【化8】
【0030】25℃で撹拌反応させると、3分後に反応
系が均一となり、反応が進んだことを示した。更に内温
を25〜30℃に保ちながら、減圧下にて反応につれ副
生するメタノールを除去しつつ撹拌を10分間続けた。
固体のイオン交換樹脂を濾過により除去した後、減圧下
で副生したメタノールと過剰に使用した水を除去したと
ころ、無色透明の油状生成物が得られた(収量79.4
g(0.336モル)、収率88.9%)。
【0031】得られた油状物の元素分析、1H−NMR
分析及びIR分析の結果は下記に示す通りであり、この
油状物は下記式(ii)に示す〔3−{(1,4−ジオ
キサン−2−イル)メトキシ}プロピル〕メチルジメト
キシシランであると同定された。
【0032】
【化9】
【0033】
【化10】 IR分析 IRチャートを図1に示す。
【0034】〔実施例2〕実施例1において、ジアルコ
キシシランを上記式(i)の〔3−{(1,4−ジオキ
サン−2−イル)メトキシ}プロピル〕メチルジメトキ
シシランに代えて、下記式(iii)のジエトキシシラ
ンを使用した他は同一の条件で反応を実施したところ、
目的物の上記式(ii)のジヒドロキシシランが収率8
6.4%で得られた。
【0035】
【化11】
【0036】〔実施例3〕実施例1において、ジアルコ
キシシランを上記式(i)の〔3−{(1,4−ジオキ
サン−2−イル)メトキシ}プロピル〕メチルジメトキ
シシランに代えて、下記式(iv)のジヘキソキシシラ
ンを使用した他は同一の条件で反応を実施したところ、
目的物の上記式(ii)のジヒドロキシシランが収率8
1.1%で得られた。
【0037】
【化12】
【0038】〔参考例1〕撹拌機、温度計、還流器、滴
下ロートを備えた1000mlの丸底フラスコにメチル
ジメトキシシラン250.0g(2.354モル)と塩
化白金酸・6水和物0.0041gを加え、撹拌した。
この混合物に、2−アリロキシメチル−1,4−ジオキ
サン372.5g(2.355モル)を30℃にて3時
間かけて滴下した。滴下終了後、更に35℃にて2時間
撹拌を続けた。反応終了後、減圧下で蒸留することによ
り、無色透明液状物を550.3g得た(収率88.4
%)。
【0039】得られた液状物の沸点、屈折率、粘度、並
びにGC−MSスペクトル、1H−NMR、赤外線吸収
スペクトルの測定結果は以下の通りであり、この液状物
は目的のジアルコキシシラン、即ち〔3−{(1,4−
ジオキサン−2−イル)メトキシ}プロピル〕メチルジ
メトキシシランであると同定された。 沸点:125℃/4mmHg 屈折率(n25 D):1.4414 粘度(cs,25℃):6.5 GC−MS分析:(m/e) M+264
【0040】
【化13】
【0041】〔参考例2〕撹拌機、温度計、還流器、滴
下ロートを備えた1000mlの丸底フラスコにメチル
ジエトキシシラン200.0g(1.490モル)と塩
化白金酸・6水和物0.0041gを加え、撹拌した。
この混合物に、2−アリロキシ−1,4−ジオキサン2
36.0g(1.492モル)を35℃にて2.5時間
かけて滴下した。滴下終了後、更に40℃にて2時間撹
拌を続けた。反応終了後、減圧下で蒸留することによ
り、無色透明液状物を371.8g得た(収率85.3
%)。
【0042】得られた液状物の沸点、屈折率、粘度、並
びにGC−MSスペクトル、1H−NMR、赤外線吸収
スペクトルの測定結果は以下の通りであり、この液状物
は目的のジアルコキシシラン、即ち〔3−{(1,4−
ジオキサン−2−イル)メトキシ}プロピル〕メチルジ
エトキシシランであると同定された。 沸点:139℃/4mmHg 屈折率(n25 D):1.4390 粘度(cs,25℃):5.8 GC−MS分析:(m/e) M+292
【0043】
【化14】
【0044】〔参考例3〕参考例1において、SiH基
含有ジアルコキシシランのメチルジメトキシシランに代
えてH(CH3)Si(OCH2CH2CH2CH2CH2
32513.5g(2.354モル)を使用する他は
同一の条件下で反応を実施したところ、下記式の目的化
合物が収率88.1%で得られた。
【0045】
【化15】
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の目的化合物の赤外線吸収スペクトル
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 政晴 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社 シリコーン電 子材料技術研究所内 (56)参考文献 特開 平10−77346(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07F 7/08 C08G 77/14 CA(STN) CAOLD(STN) REGISTRY(STN) WPIDS(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式(1)で示される環状エーテル基
    を有するジヒドロキシシラン。 【化1】
JP07287941A 1995-10-09 1995-10-09 環状エーテル基を有するジヒドロキシシラン Expired - Fee Related JP3125654B2 (ja)

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