JP3125655B2 - 環状エーテル基を有する有機ケイ素化合物及びその製造方法 - Google Patents
環状エーテル基を有する有機ケイ素化合物及びその製造方法Info
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- JP3125655B2 JP3125655B2 JP07287942A JP28794295A JP3125655B2 JP 3125655 B2 JP3125655 B2 JP 3125655B2 JP 07287942 A JP07287942 A JP 07287942A JP 28794295 A JP28794295 A JP 28794295A JP 3125655 B2 JP3125655 B2 JP 3125655B2
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- cyclic ether
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
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(1,4−ジオキサニル基)を有する新規有機
ケイ素化合物及びその製造方法に関し、更に詳述すると
下記一般式(1)で示される〔3−{(1,4−ジオキ
サン−2−イル)メトキシ}プロピル〕メチルジアルコ
キシシラン及びその製造方法に関する。
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(1,4−ジオキサニル基)を有する新規有機
ケイ素化合物及びその製造方法に関し、更に詳述すると
下記一般式(1)で示される〔3−{(1,4−ジオキ
サン−2−イル)メトキシ}プロピル〕メチルジアルコ
キシシラン及びその製造方法に関する。
【0002】
【化2】 (式中、R1,R2は互いに同一又は異種の炭素数1〜6
のアルキル基を示す。)
のアルキル基を示す。)
【0003】
【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(C2H4O) a(C3H6O)
bR(但し、R=H,−CH3,−C4H9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。
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(C2H4O) a(C3H6O)
bR(但し、R=H,−CH3,−C4H9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。
【0004】
【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
一般式(2)で示されるメチルジアルコキシシランのS
iH基と下記式(3)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(1)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ことを見い出し
た。そして、この式(1)の1,4−ジオキサニル基を
有するジアルコキシシランを加水分解した後、重合させ
れば、1,4−ジオキサニル基の特徴が発揮されて、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
ーンゴムが製造できることを見い出し、本発明をなすに
至ったものである。
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
一般式(2)で示されるメチルジアルコキシシランのS
iH基と下記式(3)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(1)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ことを見い出し
た。そして、この式(1)の1,4−ジオキサニル基を
有するジアルコキシシランを加水分解した後、重合させ
れば、1,4−ジオキサニル基の特徴が発揮されて、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
ーンゴムが製造できることを見い出し、本発明をなすに
至ったものである。
【0005】
【化3】 (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。)
〜6のアルキル基である。)
【0006】従って、本発明は、上記一般式(1)で示
される環状エーテルを有する有機ケイ素化合物、及びア
ルコキシ基の炭素数が1〜6であるメチルジアルコキシ
シランと2−アリロキシメチル−1,4−ジオキサンと
を付加反応触媒の存在下で付加反応させることを特徴と
する上記の有機ケイ素化合物の製造方法を提供する。
される環状エーテルを有する有機ケイ素化合物、及びア
ルコキシ基の炭素数が1〜6であるメチルジアルコキシ
シランと2−アリロキシメチル−1,4−ジオキサンと
を付加反応触媒の存在下で付加反応させることを特徴と
する上記の有機ケイ素化合物の製造方法を提供する。
【0007】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明に係わる環状エーテル基を有するケイ素化合
物は次の一般式(1)で示される。
と、本発明に係わる環状エーテル基を有するケイ素化合
物は次の一般式(1)で示される。
【0008】
【化4】 (式中、R1,R2は互いに同一又は異種の炭素数1〜6
のアルキル基を示す。)
のアルキル基を示す。)
【0009】ここで、R1,R2は炭素数7以上でもよい
が、用途としてはポリシロキサンの型でシリコーンオイ
ル、ワニス及びゴムとして使用される関係上、加水分解
する必要があるので低級アルキル基でよく、その具体例
は下記に示すような炭素数6以下の直鎖状又は分岐状の
アルキル基がよい。
が、用途としてはポリシロキサンの型でシリコーンオイ
ル、ワニス及びゴムとして使用される関係上、加水分解
する必要があるので低級アルキル基でよく、その具体例
は下記に示すような炭素数6以下の直鎖状又は分岐状の
アルキル基がよい。
【0010】
【化5】
【0011】本発明の式(1)で示される環状エーテル
を有するケイ素化合物は、次式で示されるルートによっ
ても、即ちメチルジクロロシランと2−アリロキシメチ
ル−1,4−ジオキサンとを白金系又はロジウム系触媒
の存在下で付加反応させた後、得られた環状エーテル基
含有ジクロロシランを炭素数6以下のアルコールと反応
させることによっても得られるが、途中で生成する環状
エーテル含有ジクロロシランが空気中では不安定であ
る。
を有するケイ素化合物は、次式で示されるルートによっ
ても、即ちメチルジクロロシランと2−アリロキシメチ
ル−1,4−ジオキサンとを白金系又はロジウム系触媒
の存在下で付加反応させた後、得られた環状エーテル基
含有ジクロロシランを炭素数6以下のアルコールと反応
させることによっても得られるが、途中で生成する環状
エーテル含有ジクロロシランが空気中では不安定であ
る。
【0012】
【化6】
【0013】これに対し、メチルジクロロシランの代わ
りに下記一般式(2)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(3)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、式(1)の〔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を高収率で製造することができる。
なお、一般式(2)で示されるメチルジアルコキシシラ
ンは公知の方法、例えばメチルジクロロシランとアルコ
ールを反応させることにより得られる。
りに下記一般式(2)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(3)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、式(1)の〔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を高収率で製造することができる。
なお、一般式(2)で示されるメチルジアルコキシシラ
ンは公知の方法、例えばメチルジクロロシランとアルコ
ールを反応させることにより得られる。
【0014】
【化7】
【0015】ここで、上記反応式Aの反応において、式
(2)のメチルジアルコキシシランと式(3)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。
(2)のメチルジアルコキシシランと式(3)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。
【0016】この反応に用いる付加反応触媒としては、
上述したように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
〜10,000ppmであるが、適当な量は10〜1,
000ppmである。
上述したように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
〜10,000ppmであるが、適当な量は10〜1,
000ppmである。
【0017】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。
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。
【0018】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。
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。
【0019】ここで、本発明の原料物質として用いる
(3)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。
(3)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。
【0020】
【化8】
【0021】本発明の式(1)で示される有機ケイ素化
合物は、特に前記したようにシロキサンポリマーの原料
として有用である。本発明の有機ケイ素化合物は1分子
中に2個のアルコキシ基を有しており、加水分解するこ
とによりシロキサンに誘導でき、シロキサンポリマーの
原料として有効に使用される。本発明の式(1)の有機
ケイ素化合物を加水分解して得られる下記式(a)の単
位を持つポリマーは、疎水性を持つ−(SiMe2O)
−単位(Me:メチル基)を有するジメチルポリシロキ
サンとは極めて表面特性が異なっており、ガラス表面に
処理された後者のポリマーが水への接触角が99度であ
るのに対して(100Å膜厚)、前者の、即ち本発明に
係わるポリマーは水への接触角が56度であった(98
0Å膜厚)。このことは、本発明の有機ケイ素化合物か
ら誘導できるポリマーが水になじみ易く、親水性ポリマ
ーとして有用なことを示している。
合物は、特に前記したようにシロキサンポリマーの原料
として有用である。本発明の有機ケイ素化合物は1分子
中に2個のアルコキシ基を有しており、加水分解するこ
とによりシロキサンに誘導でき、シロキサンポリマーの
原料として有効に使用される。本発明の式(1)の有機
ケイ素化合物を加水分解して得られる下記式(a)の単
位を持つポリマーは、疎水性を持つ−(SiMe2O)
−単位(Me:メチル基)を有するジメチルポリシロキ
サンとは極めて表面特性が異なっており、ガラス表面に
処理された後者のポリマーが水への接触角が99度であ
るのに対して(100Å膜厚)、前者の、即ち本発明に
係わるポリマーは水への接触角が56度であった(98
0Å膜厚)。このことは、本発明の有機ケイ素化合物か
ら誘導できるポリマーが水になじみ易く、親水性ポリマ
ーとして有用なことを示している。
【0022】
【化9】
【0023】
【発明の効果】本発明の新規有機ケイ素化合物は、親水
性シリコーンポリマーを得るのに有用であり、本発明の
製造方法によればかかる有機ケイ素化合物を高収率で製
造できる。
性シリコーンポリマーを得るのに有用であり、本発明の
製造方法によればかかる有機ケイ素化合物を高収率で製
造できる。
【0024】
【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。
るが、本発明は下記の実施例に制限されるものではな
い。
【0025】〔実施例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
%)。
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
%)。
【0026】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。
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。
【0027】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
【0028】
【化10】 IR 分析:IRチャートを図1に示す。
【0029】〔実施例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
%)。
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
%)。
【0030】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。
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。
【0031】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
【0032】
【化11】 IR 分析:IRチャートを図2に示す。
【0033】〔実施例3〕実施例1において、触媒とし
て使用する塩化白金酸・6水和物を下記式のロジウム触
媒0.0105gに代えた他は同一の条件下で反応を実
施したところ、目的の〔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
ンが収率88.2%で得られた。
て使用する塩化白金酸・6水和物を下記式のロジウム触
媒0.0105gに代えた他は同一の条件下で反応を実
施したところ、目的の〔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
ンが収率88.2%で得られた。
【0034】
【化12】
【0035】〔実施例4〕実施例2において、触媒とし
て使用する塩化白金酸・6水和物を下記式のロジウム触
媒0.0111gに代えた他は同一の条件下で反応を実
施したところ、目的の〔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
ンが収率86.2%で得られた。
て使用する塩化白金酸・6水和物を下記式のロジウム触
媒0.0111gに代えた他は同一の条件下で反応を実
施したところ、目的の〔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
ンが収率86.2%で得られた。
【0036】
【化13】
【0037】〔実施例5〕実施例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(OCH2CH2CH2CH2CH2C
H3)2513.5g(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。
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(OCH2CH2CH2CH2CH2C
H3)2513.5g(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。
【0038】
【化14】
【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。
である。
【図2】実施例2の目的化合物の赤外線吸収スペクトル
である。
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 実 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 (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 (72)発明者 平井 隆史 神奈川県厚木市戸田1096 コーポ中富 201 (72)発明者 番能 忠 神奈川県平塚市高村26 高村団地38− 101 (72)発明者 梅野 正行 神奈川県茅ヶ崎市茅ヶ崎521−3 (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 7/18 B01J 27/13 C07B 61/00 CA(STN) CAOLD(STN) REGISTRY(STN) WPIDS(STN)
Claims (2)
- 【請求項1】 下記一般式(1)で示される環状エーテ
ル基を有する有機ケイ素化合物。 【化1】 (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。) - 【請求項2】 アルコキシ基の炭素数が1〜6であるメ
チルジアルコキシシランと2−アリロキシメチル−1,
4−ジオキサンとを付加反応触媒の存在下で付加反応さ
せることを特徴とする請求項1記載の有機ケイ素化合物
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07287942A JP3125655B2 (ja) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | 環状エーテル基を有する有機ケイ素化合物及びその製造方法 |
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