JP3193740B2 - 有機ケイ素化合物及びその製造方法 - Google Patents

有機ケイ素化合物及びその製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な有機ケイ素化合
物及びその製造方法に関し、詳しくは分子鎖片末端に2
個以上のケイ素原子結合有機官能基を有し、他方の分子
鎖末端に2個以上のケイ素原子結合加水分解性基を有す
る、有機ケイ素化合物及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ケイ素原子結合水素原子とケイ素
原子結合加水分解性基とを有する有機ケイ素化合物とし
ては、トリアルコキシシランが知られている。また、こ
のトリアルコキシシランの誘導体である3−アミノプロ
ピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルト
リメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等が知ら
れており、これらはシランカップリング剤と呼ばれ、有
機樹脂と無機物質との間に介在して、両者の相溶性、接
着性等を向上させるために有用とされ、各種有機樹脂の
物理特性改質用添加剤、接着剤、プライマーとして広く
使用されている。さらに、本発明者らは、先にシロキサ
ンスペーサーを有する新規な異種二官能性有機ケイ素化
合物を提案した(特願平3−27920号)。しかしな
がら、シランカップリング剤およびこれらの有機ケイ素
化合物は、一分子中に2個以上の加水分解性基を含有し
ていても、有機官能基を1個しか含有していないため、
用途によってはその特性を十分発揮できなかった。例え
ばアミノ基含有トリアルコキシシランをポリイミド樹脂
の改質剤として使用した場合には、ポリイミド樹脂の末
端にしか加水分解性基を導入できず、十分な改質効果が
得られないという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記の
問題点を解決すべく鋭意研究した結果、本発明に到達し
た。すなわち、本発明の目的は、一分子中に2個以上の
有機官能基と2個以上のケイ素原子結合加水分解性基と
を有する新規な有機ケイ素化合物及びその製造方法を提
供するにある。
【0004】
【課題を解決するための手段およびその作用】本発明
は、一般式:
【化4】 (式中、R1は脂肪族不飽和結合を含まない同一または
異種の一価炭化水素基、R2は二価炭化水素基、 Aはア
ミノ基、エポキシ官能性有機基、ヒドロキシ基から選択
される有機官能基またはこれらの官能基の活性水素がト
リオルガノシリル基で置換された有機官能基、Xは加水
分解性基、nは0または1の整数、mは0から100ま
での整数、pは0または1の整数を示す。)で表される
有機ケイ素化合物(I)及び、一般式:
【化5】 (式中、R1、R2、X、n、m、pは前記に同じであ
る。)で表される有機ケイ素化合物(II)と、アミノ
基、エポキシ官能性有機基、ヒドロキシ基から選択され
る有機官能基を含有する脂肪族不飽和炭化水素化合物ま
たはこれらの有機官能基の活性水素がトリオルガノシリ
ル基で置換された脂肪族不飽和炭化水素化合物とを付加
反応させることを特徴とする、一般式:
【化6】 (式中、R1、R2、A、X、n、m、pは前記に同じで
ある。)で表される有機ケイ素化合物(I)の製造方法
に関する。
【0005】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
有機ケイ素化合物は、一般式:
【化7】 で示される。 上式中、R1は脂肪族不飽和結合を含まな
い同一または異種の一価炭化水素基であり、具体的には
メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基;フェ
ニル基、トリル基、キシリル基等のアリール基;クロロ
メチル基、パーフルオロメチル基等の置換アルキル基等
が例示される。 R2は二価炭化水素基であり、具体的に
はメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基
等のアルキレン基が挙げられる。Aはアミノ基、N(2
−アミノエチル)アミノ基、N−シクロヘキシルアミノ
基等のアミノ基; グリシドキシ基、3,4エポキシシク
ロヘキシル基等のエポキシ官能性有機基;ヒドロキシ基
から選択される有機官能基、またはこれらの活性水素が
トリオルガノシリル基で置換された基である。以下に有
機官能基Aと上述のR2が結合した有機官能基の例を示
す。
【化8】
【化9】
【化10】
【化11】
【化12】
【化13】
【化14】
【化15】
【化16】
【化17】
【化18】 Xは加水分解性基であり、メトキシ基やエトキシ基のよ
うなアルコキシ基、アセトキシ基、オキシム基、アミド
基等が例示される。nは0または1の整数であり、nが
0の場合は3個の有機官能基を有する有機ケイ素化合物
であり、またnが1の場合は2個の有機官能基を有する
有機ケイ素化合物となる。ここでnの数値は本発明の特
徴をなすものであり、nが0または1の整数をとること
によって、本発明の有機ケイ素化合物は一分子中に2ま
たは3個のケイ素原子に結合した有機官能基を有する有
機ケイ素化合物を提供することができる。mは0から1
00までの整数であり、mが0のときは加水分解性基結
合ケイ素原子が直接R2に結合しており、mが1増加す
る毎にR2と加水分解性基結合ケイ素原子の間に、R1
2個結合したシロキサン単位が1単位ずつ増加する。p
は0または1の整数であり、pが0のときは3個の加水
分解性基を有する有機ケイ素化合物となり、またpが1
のときは2個の加水分解性基を有する有機ケイ素化合物
となる。
【0006】以下に、本発明の有機ケイ素化合物の製造
方法を説明する。本発明の製造方法で使用される有機ケ
イ素化合物(II)は一般式:
【化19】 で表される。上式中、R1、R2、X、n、m、pは前記
と同じである。nが0の場合はケイ素原子結合水素原子
を3個有する有機ケイ素化合物であり、nが1の場合は
ケイ素原子結合水素原子を2個有する有機ケイ素化合物
である。このような有機ケイ素化合物の合成ルートの一
例として以下のルートが挙げられる。
【化20】
【0007】本発明において、有機ケイ素化合物(II)
と付加反応させる、アミノ基、エポキシ官能性有機基、
ヒドロキシ基から選択される有機官能基を有する脂肪族
不飽和炭化水素化合物またはこれらの有機官能基の活性
水素がトリオルガノシリル基で置換された脂肪族不飽和
炭化水素化合物(以下 化合物(III)と総称する。)と
しては、以下の化合物が挙げられる。
【化21】
【化22】
【化23】
【化24】
【化25】
【化26】
【化27】
【化28】
【化29】
【化30】
【化31】
【0008】有機ケイ素化合物(II)と化合物(III)
との反応で使用される触媒は、ヒドロシリル化反応に使
用されるものである。具体的には、塩化白金酸、塩化白
金酸のアルコール溶液、白金とオレフィンの錯体、白金
とビニルシロキサンの錯体等の白金系触媒;ウィルキン
ソン錯体、ロジウムとカルボニルの錯体等のロジウム系
触媒等が例示される。このヒドロシリル化反応で使用さ
れる触媒の使用量は、有機ケイ素化合物(II)と化合物
(III)の総量100万重量部に対して、触媒原子として
1〜100重量部の範囲内の量であり、好ましくは1〜
50重量部の量である。これは触媒の添加量が、有機ケ
イ素化合物(II)と化合物(III)の総量100万重量
部に対して、触媒原子として1重量部未満であると付加
反応が進行しない場合もあり、また100重量部を越え
ても、付加反応速度がその使用量に比例して促進される
ことはなく、このような高価な触媒を多量に使用するこ
とは、不経済だからである。
【0009】この付加反応温度は特に限定されないが、
通常、25〜250℃の範囲内であり、好ましくは50
〜200℃の範囲である。これは反応温度が25℃未満
であると反応速度が遅く生産性が低下し、また反応温度
が250℃を越えると付加反応触媒によって引き起こさ
れる副反応が起こる恐れがあるためである。
【0010】尚、この付加反応時に、有機溶媒を使用す
ることは本発明の目的を損わない限り任意である。この
ような有機溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン等芳香族系溶媒、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族系溶
媒、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテ
ル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系
溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒等が
ある。
【0011】ここで重要なことは、有機ケイ素化合物
(II)中のケイ素原子結合水素原子と等モル以上の化合
物(III)を付加反応に用いることである。付加反応終
了後、反応混合物から蒸留によって未反応の化合物(II
I)を減圧留去することにより、目的とする有機ケイ素
化合物(I)を得ることができる。
【0012】本発明の有機ケイ素化合物は、一分子中に
2個以上のケイ素原子結合有機官能基とケイ素原子結合
加水分解性基を有しており、ポリイミド樹脂等の各種有
機樹脂の改質剤として有用であり、また各種有機樹脂と
無機物質を接着させるための接着剤あるいはプライマー
として有用である。
【0013】
【実施例】以下、実施例にて、本発明をより詳細に説明
する。実施例中、Meはメチル基を表す。
【0014】
【実施例1】攪拌器、還流冷却管、滴下ロート、温度計
を備えた四つ口フラスコに、次式で示される化合物10
8.7グラム(0.261モル)と、塩化白金酸と1,3
−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン
とより調製した、白金ビニルシロキサン錯体(白金濃度
4.6重量パーセント)47.3ミリグラムを入れた。
【化32】 これらの混合物を90℃まで加熱し、そこにN−トリメ
チルシリルアリルアミン80.9グラム(0.626モ
ル)を1.2時間かけて滴下した。 滴下終了後、90〜
170℃で3.5時間反応させた。 反応混合物から低沸
点物質を190℃/3mmHgで3時間減圧留去し、
次式で示される化合物(A)を155.8グラム得た。
この化合物の収率は89%であった。
【化33】
【0015】
【実施例2】攪拌器、還流冷却管、滴下ロート、温度計
を備えた四つ口フラスコに、次式で示される化合物6
8.6グラム(0.0962モル)と、塩化白金酸と1,
3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサ
ンとより調製した、白金ビニルシロキサン錯体(白金濃
度4.6重量パーセント)15.0ミリグラムを入れた。
【化34】 これらの混合物を105℃まで加熱し、そこにN−トリ
メチルシリルアリルアミン31.2グラム(0.241モ
ル)を50分間かけて滴下した。滴下終了後、120〜
164℃で2時間反応させた。反応混合物から低沸点物
質を130℃/2mmHgで3時間減圧留去し、次式で
示される化合物(B)を89.0グラム得た。この化合
物の収率は96%であった。
【化35】
【0016】
【実施例3】攪拌器、還流冷却管、滴下ロート、温度計
を備えた四つ口フラスコに、次式で示される化合物1
0.1グラム(0.0242モル)と、塩化白金酸と1,
3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサ
ンとより調製した、白金ビニルシロキサン錯体のi−プ
ロパノール溶液(白金濃度4.7重量パーセント)7.0
ミリグラムを入れた。
【化36】 これらの混合物を85℃まで加熱し、そこにアリルグリ
シジルエーテル6.91グラム(0.0605モル)を1
0分間かけて滴下した。 滴下終了後、85〜110℃
で1.5時間反応させた。 反応混合物から低沸点物質を
140℃/30mmHgで1時間、次いで180℃/2
mmHgで1時間減圧留去し、次式で示される化合物
(C)を14.5グラム得た。この化合物の収率は93
%であった。
【化37】
【0017】
【実施例4】攪拌器、還流冷却管、滴下ロート、温度計
を備えた四つ口フラスコに、次式で示される化合物1
2.0グラム(0.0288モル)と、塩化白金酸と1,
3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサ
ンとより調製した、白金ビニルシロキサン錯体のi−プ
ロパノール溶液(白金濃度4.7重量パーセント)7.0
ミリグラムを入れた。
【化38】 これらの混合物を100℃まで加熱し、そこにアリルト
リメチルシリルエーテル9.38グラム(0.0720モ
ル)を10分間かけて滴下した。滴下終了後、100〜
120℃で1時間反応させた。反応混合物から低沸点物
質を100℃/28mmHgで1時間、次いで140℃
/2mmHgで1時間減圧留去し、次式で示される化合
物(D)を18.4グラム得た。 この化合物の収率は9
4%であった。
【化39】
【0018】
【応用例1】攪拌器、還流冷却管、滴下ロート、温度計
を備えた四つ口フラスコに、二無水ピロメリット酸3.
9グラム(17.9ミリモル)、無水フタル酸0.41グ
ラム(2.75ミリモル)、N−メチル−2−ピロリジ
ノン(以下NMPと略す。) 68.6グラムを入れ
て、完全に溶解させた。そこに、実施例2で得られた化
合物(B)18.8グラム(19.3ミリモル)とNMP
18.6グラムの混合物を20分間かけて滴下した。滴
下終了後、室温で1.5時間反応させた。得られたポリ
アミック酸NMP溶液をガラスプレートに塗布し、オー
ブン中で200℃、3時間加熱したところ、黄色のポリ
イミド樹脂が得られた。このポリイミド樹脂は、ガラス
プレートに対し優れた接着性を示した。
【0019】
【発明の効果】本発明の有機ケイ素化合物は、新規な有
機ケイ素化合物であり、またその製造方法はかかる新規
な有機ケイ素化合物を生産性よく製造できるという特徴
を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は実施例1で製造した有機ケイ素化合物
(A)の赤外線吸収スペクトルチャートである。
【図2】図2は実施例2で製造した有機ケイ素化合物
(B)の赤外線吸収スペクトルチャートである。
【図3】図3は実施例3で製造した有機ケイ素化合物
(C)の赤外線吸収スペクトルチャートである。
【図4】図4は実施例4で製造した有機ケイ素化合物
(D)の赤外線吸収スペクトルチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 77/50 C08G 77/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式: 【化1】 (式中、R1は脂肪族不飽和結合を含まない同一または
    異種の一価炭化水素基、R2は二価炭化水素基、 Aはア
    ミノ基、エポキシ官能性有機基、ヒドロキシ基から選択
    される有機官能基またはこれらの官能基の活性水素がト
    リオルガノシリル基で置換された有機官能基、Xは加水
    分解性基、nは0または1の整数、mは0から100ま
    での整数、pは0または1の整数を示す。)で表される
    有機ケイ素化合物(I)。
  2. 【請求項2】一般式: 【化2】 (式中、R1、R2、X、n、m、pは前記に同じであ
    る。)で表される有機ケイ素化合物(II)と、アミノ
    基、エポキシ官能性有機基、ヒドロキシ基から選択され
    る有機官能基を含有する脂肪族不飽和炭化水素化合物ま
    たはこれらの有機官能基の活性水素がトリオルガノシリ
    ル基で置換された脂肪族不飽和炭化水素化合物とを付加
    反応させることを特徴とする、一般式: 【化3】 (式中、R1、R2、A、X、n、m、pは前記に同じで
    ある。)で表される有機ケイ素化合物(I)の製造方
    法。
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