JP3349735B2 - ヒドロシリル化法 - Google Patents
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Description
素化合物とジエン類との反応を含むオルガノシリコーン
物質の製造方法に関する。
例えばシラン類及びポリシロキサン類と、オレフィン性
またはアセチレン性不飽和結合を有する化合物類との反
応は周知である。この操作はしばしばヒドロシリル化
(以下に、ハイドロシリレーションとも記載する)また
はヒドロシル化と呼ばれ、オルガノシリコーン物質の合
成方法として広く使用されている。ヒドロシリル化反応
を促進するために有効である多数の触媒が知られている
が、最も普通には白金、ロジウム及びパラジウムのよう
な遷移金属の化合物類または錯化合物類である。該触媒
類の例はハロゲン化白金及びハロゲン化ロジウム例えば
H2PtCl6、PtCl2、RhCl3、RhCl3(SEt2)3(Etはエチル基
を表す)、Rh2(CO)4Cl2、塩化白金と不飽和基を有するシ
ロキサン類との錯化合物、及び白金化合物類とオレフィ
ン類との錯化合物である。
ロシリル化法により合成できる。オルガノ官能性のシラ
ン類およびシロキサン類は、シランまたはシロキサンの
≡SiHをオレフィン性不飽和化合物例えばアリルクロ
ライドまたはアリルグリシジルエーテルへ付加すること
により得ることができる。同様の方法において、≡Si
Hをオレフィン例えばヘキセン−1またはデセン−1と
反応させてそれぞれ珪素と結合したヘキシル基またはデ
シル基を有するシランまたはシロキサン造ることができ
る。またヒドロシリル化反応は、≡SiHとジエン類と
を反応させることによりオレフィン性不飽和結合を含む
珪素と結合した基を有するオルガノシリコーン化合物を
得るのに使用することができる。得られた不飽和オルガ
ノシリコーン化合物類はこれを他のオルガノシリコーン
化合物と反応させてエラストマー類、及びプラスチッ
ク、紙及び他の支持体上の皮膜のような有用な生成物を
得ることができる。しかし、本発明者らは、このヒドロ
シリル化反応中に所望の珪素と結合した基中の二重結合
が末端位置から内部へ移行する異性化が若干生ずること
を見出した。上述のような内部不飽和結合を有する生成
物はエラストマー類及び他の生成物を製造するための更
なるヒドロシリル化反応に対して低反応性を示し、従っ
て、反応生成物中の所望でない成分である。
iH基のジエン類への付加中に生ずる二重結合の移行量
が、固体支持体に化学的に結合した特定の白金化合物類
及び錯化合物類からなる触媒の使用により顕著に減少で
きることを見出した。粒子状固体支持体へ化学的に結合
した特定の白金化合物類がペンテン−1、ヘキセン−
2、アセチレン及びブタジエンを含む不飽和オレフィン
質化合物類のヒドロシリル化触媒として使用できること
は英国特許第1,526,324号明細書に開示されている。し
かし、この英国特許第1,526,324号明細書には、上記触
媒を使用すると生成物中の二重結合内部移行量の望まし
い減少を生ずることができることを開示も示唆もしては
いない。英国特許第2,145,701A号明細書(特開昭60−841
44号公報)は、Pt−S結合を介して化学的に結合した
白金原子を有するヒドロキシル化された珪素酸化物また
はアルミニウム酸化物よりなるヒドロキシル化触媒を開
示している。ヒドロキシル化反応を実施する際に使用で
きる種々の不飽和化合物類として、エチレン、プロピレ
ン、スチレン、ビニル−アセチレン、ブタジエン及びペ
ンタジエンが記載されている。しかし、不飽和結合が末
端炭素原子だけに位置するジエンの使用について並びに
本発明に従ってジエン類を使用することに付随する利点
についての特別の開示はない。
(A)分子中に少なくとも1個の珪素と結合した水素原
子を有するシリコーン化合物と、(B)少なくとも5個
の炭素原子を有しかつ不飽和結合が末端炭素原子に位置
するジエンとを、(C)(i)表面反応性基を有する無
機質固体と、(ii)一般式
たは基を表し、Rはそれぞれ塩素原子、臭素原子、炭素
原子数1〜6個の1価の炭化水素基、炭素原子数1〜6
個のアルコキシ基、または炭素原子数14個以下のオキ
シム基を表し、R’はそれぞれ炭素原子数1〜8個の1
価の炭化水素基を表し、Xは11個までの炭素原子を有
しかつ炭素、水素及び適宜酸素よりなり、且つ珪素−炭
素結合を介して珪素へ結合する1価の基であって、X中
には少なくとも1個の窒素原子が存在し、aは0または
1〜20の整数である]のオルガノシリコーン化合物
と、(iii)白金化合物または錯化合物PtLb(式
中、Lはアミノ基により置換可能である少なくとも1個
の配位子を表し、bはPtの遊離の原子価を満足する数
である)との反応により調製された触媒の存在下で反応
させることからなる、オレフィン性不飽和結合を含み、
且つ珪素と結合した、炭化水素基を有するオルガノシリ
コーン化合物の調製方法を提供するにある。
も1個の≡SiH基を有するモノマー化合物、オリゴマ
ー化合物またはポリマー化合物のいずれもが本発明方法
において使用できる。これらの化合物類及びヒドロシリ
ル化反応におけるそれらの使用は業界で良く文献に記載
されており、シラン類、線状ポリシロキサン類、枝分か
れポリシロキサン類及び環状シロキサン類を包含する。
水素原子のほかに存在する珪素と結合する置換基の性質
は厳格な制限を要するものではないが、通常前記置換基
は炭素原子数1〜10個をもちかつ脂肪性不飽和結合が
不在である1価の炭化水素基、ハロゲン例えば塩素原
子、及び約8個以下の炭素原子をもつアルコキシ基から
選択される。このような化合物類の例は、C6H5SiHC
l2、HSi(OCH3)3、HSiCl3、CH3HSi(OC2H5)2、(CH3)2HSiC
l、メチルハイドロジェンポリシロキサン類、メチルハ
イドロジェンポリシロキサン単位と1種または2種以上
の他のシロキサン単位例えばジメチルシロキサン、トリ
メチルシロキサン及びジメチルハイドロジェンシロキサ
ン単位とのコポリマーである。しかし、本発明方法は、
二重結合内部移行量が最大の減少を示すと思われるクロ
ロシラン類例えばCH3HSiCl2及びHSiCl3 の反応に関連
していることが特に重要である。
子をもちかつ不飽和結合(二重結合)が末端炭素原子に位
置する任意のジエン例えば1,4−ペンタジエン、1,5
−ヘキサジエン、1,9−デカジエン及び1,13−テト
ラデカジエンであることができる。好適なジエン類は炭
素原子数6〜14個のものである。
ガノシリコーン化合物(ii)及び白金化合物または錯
化合物と反応させることにより下記の基
る生成物を生成させることにより調製できる。ここに、
白金は、同一結合基中に、あるいは異なる結合基中にあ
ってもよいX中の1個または2個以上の窒素原子と配位
結合している。反応は任意の順番に反応剤類を混合する
ことにより、例えば必要ならばそれぞれ加温及び触媒を
使用して上記(i)、(ii)及び(iii)を混合す
ることにより、行うことができる。別法として、まず、
白金化合物または錯化合物(iii)をオルガノシリコ
ーン化合物(ii)と反応させ、次に、得られた生成物
を無機質固体(i)と反応させることができる。触媒
(C)を調製するためのより好都合でかつ好適な操作は
英国特許第1,526,324号明細書に記載されている操作で
あり、この操作においては第1工程としてオルガノシリ
コーン化合物(ii)を無機質固体(i)と反応させ、
次に第2工程として生成物を白金化合物または錯化合物
(iii)と反応させるものである。
ルガノシリコーン化合物(ii)と無機質固体(支持体)
(i)の反応は、不活性溶媒例えばトルエン、キシレン、
ペンタンまたはヘプタンの存在下で好都合に行われる。
オルガノシリコーン化合物が水溶性である場合、水性媒
体中で反応を行うことが好ましい。若干の場合におい
て、反応は通常の環境温度で生ずるが、加温通常約80
℃ないし150℃の使用により反応を促進することが好
ましい。所望であれば、触媒を使用して反応を促進する
ことができ、適当な触媒の例はナトリウムエトキシド、
オクタン酸鉛、ジブチルスズジアセテート及び他のシラ
ノール縮合触媒類である。
支持体と結合したオルガノシリコーン化合物と白金化合
物または錯化合物(iii)との反応は、通常環境温度
すなわち約15〜25℃で行うことができる。しかし、
所望であればより高い温度を使用することもできる。こ
の反応は好適には溶媒、最適には極性溶媒例えばメタノ
ール、エタノール、ジオキサン及び/または水の存在下
で行われる。白金化合物または錯化合物は、白金1原子
当たり5〜200原子、より好適には30〜150原子
の窒素原子を触媒中に与える割合で反応させることが好
ましい。
において、置換基Zは無機質固体上のヒドロキシル基と
反応する任意の原子または基であることができ、例えば
塩素、臭素、アルコキシ基例えばメトキシ基、エトキシ
基、プロポキシ基、ブトキシ基、メトキシエトキシ基、
ヒドロキシル基、オキシム例えば-ON=C(C2H5)2及び-ON=
C(C6H5)2であることができる。R置換基はそれぞれZに
ついて例示したものと同一タイプのものでもよいが、ア
ルキル基、アリール基、アラルキル基、アルカリル基及
びハロゲン化アルキル基から選択することもできる。好
適には、Zは炭素原子数1〜4個のアルコキシ基例えば
メトキシ基またはエトキシ基を表し、Rはメチル基、フ
ェニル基または炭素原子数1〜4個のアルコキシ基を表
す。
れメチル基、プロピル基、ヘキシル基またはフェニル基
であることができる。X基は珪素−炭素結合を介して珪
素へ結合している1価の基であり、この基中には少なく
とも1個の窒素原子が存在する。X基は窒素に加えて炭
素及び水素よりなることが好ましいが、エーテル結合の
形態の酸素を含有することもできる。X基の例は−(C
H2)3NH2、−(CH2)4NHCH3、−CH2CH(CH3)CH2N(C3H7)2、
−(CH2)3NHCH2CH2NH2 及び−(CH2)4NH(CH2)4NH2であ
る。好適には、X基は窒素含有基、例えば−(CH2)3N
H2、−(CH2)3NHCH2CH2NH2または−CH2CH(CH3)CH2NHCH2C
H2 --NH2である。1個または2個以上の配位子Lは例え
ばアルキル基例えばメチル基、ブチル基またはヘキシル
基、フェニル基、−CO、ハロゲン原子例えば塩素、
H、アセチルアセトネート、アミノ基またはオレフィン
例えばCH2=CH2である。有効な白金化合物または
錯化合物(iii)の例は、PtCl2、H2PtCl6、Na2PtCl4
・4H2O、K[Pt(CH2=CH2)Cl3]H2O、Pt2(CH2=CH2)2Cl4、Cl
2Pt(Et2S)2(Etはエチル基である)、[PtCl2P(C6H5)3]2及
びPtBr2(NH3)2 である。
が結合する固体は好ましくは粒状で無機質のものであ
り、オルガノシリコーン化合物(ii)中の基の化学的
結合を許容できるものでなければならない。通常このよ
うな固体類は、有機−珪素結合基が結合する前にはオル
ガノシリコーン化合物類と反応して所要の表面と結合し
た窒素含有基を生成できる表面基、通常ヒドロキシル基
を有する固体類である。粒状固体類として特に好適なも
のはシリカ類例えば石英、沈降シリカ及びシリカゲルで
ある。しかし、他の個体類例えばゼオライトモレキュラ
ーシーブ、カオリン、アルミナ及びチタニアを使用する
こともできる。固体が粒状形態である場合、5〜100
メッシュ英国標準テスト・シーブ(British Standard T
est Sieve)(BS 410:1962) の範囲内の粒径をもつこと
が好ましく、それによってジエンと珪素−水素化合物の
反応生成物からの粒状固体の分離がより容易に達成でき
る。
と有機化合物(ジエン)(B)の反応は任意の慣用の操作技
法を使用して行うことができる。例えば、常圧下、減圧
下または加圧下で、溶媒の存在または不在下、20℃以
下から160℃以上までの温度で行うことができる。通
常、約80℃ないし約180℃の範囲の温度、及び所望
であれば加圧を使用することによって反応を促進するこ
とが好ましい。珪素−水素化合物とジエン中の両方の不
飽和基との反応を最少限にするために、ジエンは少なく
とも化学量論量の2倍の過剰量で使用することが好まし
い。触媒(C)はデカンテーションまたは濾過により反応
混合物から容易に回収できる。触媒を回収した後、触媒
はリサイクルすることができる。しかし、触媒(C)の不
均質特性のために、触媒(C)はバッチ式ではなく連続式
で使用することが特に適当である。従って、本発明方法
は、所望の反応時間及び生成物類を得るための温度及び
圧力のような反応条件を使用して有機化合物(ジエン)
(B)とシリコーン化合物(珪素−水素化合物)(A)を触媒
床の上または中に通すことにより行うことができる。
素と結合したオレフィン性不飽和結合を含む炭化水素基
が少なくとも1個存在するシラン類及びシロキサン類で
ある。触媒(C)を使用することにより、より一般的な白
金触媒を使用する方法と比較して末端でない位置のオレ
フィン性不飽和結合の割合が顕著に減少した生成物を得
ることができることを見出した。本発明方法による生成
物は、ハイドロシリレーション反応または他の反応によ
り硬化することができるオルガノシリコーン化合物例え
ばエラストマー類及び被覆組成物の調製に使用すること
ができる。
お、Meはメチル基を、Etはエチル基を示す。 実施例1 水(2500g)に溶解した(EtO)3Si(CH2)3NH2(90g)
をシリカゲル[グレース(Grace)ID112](300
g)へ添加し、混合物を通常の環境温度で約16時間に
わたり撹拌した。1.43重量%の窒素を含有するシリ
カゲルを回収し、乾燥した。次に、この生成物(100
g)を水(400ml)及びメタノール(200ml)中に
溶解したNa2PtCl4・4H2O(4.71g)と混合した。固体を
回収し、乾燥して0.49重量%の白金及び40:1の
N:Ptモル比を有する粒状触媒を得た。1,5−ヘキ
サジエン(98.4g)、HSiMeCl2(46.0g)及び上述の
ようにして調製した触媒1.63gをフラスコ中で混合
し、4時間にわたり還流温度へ加熱した。蒸留して過剰
の1,5−ヘキサジエンを除去した後、1,5−ヘキセニ
ル(メチル)ジクロロシラン及びCl2MeSi(CH2)6SiMeCl2の
混合物60.7gを得た。ヘキセニルシランは、内部不
飽和異性体への異性化が1%以下であることが観察され
た。イソプロピルアルコール中のH2PtCl6・6H2O溶液を同
一Pt重量を提供する量で使用して反応を反復したとこ
ろ、ヘキセニルシランは33%の内部結合異性体を含有
することが観察された。触媒をリサイクルし、更に6回
再使用して合計1,5−ヘキサジエン688.8gとHMeS
iCl2322gとを反応させた。
例1に記載したようにして調製した触媒18.5gを充
填した。次に、HSiMeCl26.72kgと1,5−ヘキサジ
エン15.1kgの混合物を234時間にわたり触媒上
に通した。ガラス管から流出する生成物の分析は、実質
上完全な反応が生じ、得られたヘキセニル(メチル)ジク
ロロシラン生成物の異性化は1%以下であることを示し
た。
5g)をシリカゲル(600g:グレースID113)へ
添加し、混合物を24時間にわたり環境温度で撹拌し
た。次に、シリカゲルを回収し、熱トルエンで抽出し、
乾燥して0.1重量%の窒素を含有する生成物を得た。
次に、この生成物(50g)を水(150ml)、メタノー
ル(100ml)及び水(50ml)中のNa2PtCl4・4H2O
(0.0325g)と混合し、得られた混合物を24時間
にわたり室温で撹拌した。固体を回収し、メタノール
(5×200ml)で洗浄し、エーテル(3×200ml)
で洗浄し、乾燥して0.011重量%の白金を含有し、
126:1のN:Pt比を有する粒状触媒を得た。1,
5−ヘキサジエン(49.2g、0.6モル)、メチルジク
ロロシラン(23.0g、0.2モル)及び上述の触媒8.
8g(5×10-6モルPt)をフラスコに装入し、加熱し
て還流した。反応はスムーズに進行して完了し、完了ま
でに還流温度が53℃から72℃へ上昇した。次に、生
成物を触媒からデカンテーションし、更に、1,5−ヘ
キサジエン(49.2g)及びメチルジクロロシラン(2
3.0g)をフラスコへ添加し、反応を反復した。触媒を
更に2回同様にリサイクルした。得られた生成物のガス
−液体クロマトグラフ分析により以下の表に示すピーク
面積割合が得られ、また、反応が完了する時間について
も記載する。
ンN.MR.分析は末端二重結合の1.1%が内部位置に
移行したことを示した。
ル)、メチルジクロロシラン(23.0g、0.2モル)及
びハイドロシリレーション触媒(0.40g、10-5モル
Pt、実施例1に記載したように調製したもの)を反応
容器へ装入した。試薬を66℃へ加熱し、90分間掛け
て90℃へ昇温させ、次に、反応混合物をこの温度で更
に150分間維持した。得られた生成物のガス−液体ク
ロマトグラフ分析により以下のピーク面積割合が得られ
た: 1,13-テトラデカジエン 72.9% 1-(メチルジクロロシリル)-13-テトラデセン 17.7% 1,14-ビス(メチルジクロロシリル)テトラデカン 2.4% 1−(メチルジクロロシリル)−13−テトラデセンは、
末端二重結合の2.9%が内部位置に移行した。
3,3−テトラメチルジシロキサン(105g、0.75
モル)及び触媒1.88g(実施例1と同様に調製したも
の、5×10-5モルPt)をフラスコに装入し、加熱し
て還流した。反応はスムーズに進行して完了し、完了す
るまでに還流温度が58℃から72℃へ上昇した。次
に、生成物を触媒からデカンテーションし、更に1,5
−ヘキサジエン(246g)及び1,1,3,3−テトラメ
チルジシロキサン(105g)をフラスコへ添加し、反応
を反復した。得られた生成物のガス−液体クロマトグラ
フ分析により以下の表に示すピーク面積割合が得られ、
また、反応が完了するまでの時間も記載する。
チルジシロキサンのプロトンN.M.R.分析は、1.6%
の二重結合が内部位置に移行したことを示した。
7.1g)と1,5−ヘキサジエン(49.2g)とを反応さ
せた。得られたヘキセニルシランは、内部二重結合異性
体を1.6%しか含有していなかった。触媒としてイソ
プロピルアルコール中のH2PtCl6・6H2Oの溶液を使用し
て反応を反復したところ、異性体の割合は7.8%であ
った。
Claims (6)
- 【請求項1】 (A)分子中に少なくとも1個の珪素と
結合した水素原子を有するシリコーン化合物と、(B)
オレフィン性不飽和結合を含む有機化合物とを、 (C)(i)表面反応性基を有する無機質固体と、 (ii)一般式 【化1】 [式中、Zは(i)中の表面反応性基と反応する原子ま
たは基を表し、Rはそれぞれ塩素原子、臭素原子、炭素
原子数1〜6個の1価の炭化水素基、炭素原子数1〜6
個のアルコキシ基、または炭素原子数14個以下のオキ
シム基を表し、R’はそれぞれ炭素原子数1〜8個の1
価の炭化水素基を表し、Xは11個までの炭素原子を有
しかつ炭素、水素及び適宜酸素よりなり、且つ珪素−炭
素結合を介して珪素へ結合する1価の基であって、X中
には少なくとも1個の窒素原子が存在し、aは0または
1〜20の整数である]のオルガノシリコーン化合物
と、 (iii)白金化合物または錯化合物PtLb(式中、
Lはアミノ基により置換可能である少なくとも1個の配
位子を表し、bはPtの遊離の原子価を満足する数であ
る)との反応により調製された触媒の存在下で反応させ
ることからなる、オレフィン性不飽和結合を含み且つ珪
素と結合した炭化水素基を有するオルガノシリコーン化
合物の調製方法であって、有機化合物(B)が少なくと
も5個の炭素原子をもちかつ不飽和結合が末端炭素原子
に位置するジエンであることを特徴とする、オルガノシ
リコーン化合物の調製方法。 - 【請求項2】 無機固体(i)がシリカである、請求項
1記載の方法。 - 【請求項3】 ジエンが6〜14個の炭素原子を有す
る、請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 触媒(C)中のN原子とPt原子との比
が30:1〜150:1である、請求項1ないし3のい
ずれか1項に記載の方法。 - 【請求項5】 オルガノシリコーン化合物(A)がCH
3HSiCl2及びHSiCl3から選択される、請求
項1ないし4のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項6】 シリコーン化合物(A)と有機化合物
(B)とを触媒(C)の床上を通過させるか、または該
床中を通過させる、請求項1ないし5のいずれか1項記
載の方法。
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