JP3427145B2 - 3−クロロプロピルトリメトキシシランの製造方法 - Google Patents

3−クロロプロピルトリメトキシシランの製造方法

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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トリメトキシシラ
ンと塩化アリルから3−クロロプロピルトリメトキシシ
ランを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】3−ク
ロロプロピルトリメトキシシランは、シランカップリン
グ剤の1種として有用な化合物であり、また、クロル基
を種々の求核剤と反応させた各種のシランカップリング
剤の合成中間体としても有用な化合物である。
【0003】一般的な3−クロロプロピルトリメトキシ
シランの商業的製造方法は、白金触媒の存在下、塩化ア
リルとトリクロロシランのヒドロシリル化反応により生
成する3−クロロプロピルトリクロロシランを、メタノ
ールと反応させて3−クロロプロピルトリメトキシシラ
ンとする2段階法が用いられている(伊藤邦雄編、日刊
工業新聞社、シリコーンハンドブック、47頁)。
【0004】しかしながら、この方法はいくつかの欠点
があり、その一つは、第1段階の塩化アリルとトリクロ
ロシランのヒドロシリル化反応の収率が高くないという
点である。第二の問題点は、3−クロロプロピルトリク
ロロシランを3−クロロプロピルトリメトキシシランに
変換する反応で、反応自体は高収率で進行するものの、
この過程で塩化水素が発生するため、この塩化水素を中
和廃棄するか、回収して再利用する必要があり、工程の
複雑化とコストアップが避けて通れない課題であった。
【0005】一方、塩化アリルとトリメトキシシランを
直接反応させて1段階で3−クロロプロピルトリメトキ
シシランを製造する方法についても検討されてきてい
る。
【0006】特開昭62−230794号公報では、触
媒として[IrCl(cod)]2を、またJourn
al of Molecular Catalysi
s,81巻(1993)207−214では、触媒とし
て[IrCl(coe)]2を用いて3−クロロプロピ
ルトリメトキシシランを合成することが記載されてい
る。しかしながら、イリジウム金属は高価であり、その
結果これらの錯体触媒は非常に高価になるため、工業的
に用いるには、触媒コストがあまりにも高い。
【0007】また、上記Journal of Mol
ecular Catalysis,81巻(199
3)207−214では、同様にルテニウムカルボニル
錯体を用いてトリメトキシシランと塩化アリルの全量を
反応器に仕込み反応させる方法で、3−クロロプロピル
トリメトキシシランが得られることが記載されている
が、収率は満足できるものではなかった。
【0008】更に、特開平6−157555号、特開平
7−285972号公報では、同様にルテニウムカルボ
ニル錯体を用いてトリメトキシシランと塩化アリルを反
応させることにより、良好な収率で3−クロロプロピル
トリメトキシシランが得られることが記載されており、
特に特開平7−285972号公報では、ルテニウムカ
ルボニル触媒の存在下にモル過剰のトリメトキシシラン
に塩化アリルを添加する方法により、高い収率で3−ク
ロロプロピルトリメトキシシランが得られることが記載
されている。
【0009】しかしながら、トリメトキシシランは金属
類の存在下、不均化反応を起こし、発火性のあるテトラ
ヒドロシラン及びテトラメトキシシランを生成すること
が知られており、大量のトリメトキシシランを金属触媒
と共に反応器に添加して置くことは好ましくない。また
上記の特開平7−285972号公報には、ルテニウム
カルボニル触媒の存在下に3−クロロプロピルトリメト
キシシランを溶媒として用い、トリメトキシシランと塩
化アリルを連続的に添加する方法が記載されているが、
収率は満足できるものではなかった。
【0010】このため、このようにトリメトキシシラン
は金属類の存在下、不均化反応を起こし、テトラヒドロ
シラン及びテトラメトキシシランを生成するおそれがあ
るので、未反応のトリメトキシシランを大量に反応器に
金属触媒と共に添加して置くことなく、高い収率でトリ
メトキシシランと塩化アリルとから直接3−クロロプロ
ピルトリメトキシシランを製造する方法の開発が望まれ
ていた。
【0011】この場合、(1)塩化アリルとトリメトキ
シシランの全量を最初から反応器に添加する方法では、
トリメトキシシランの不均化により発火性のテトラヒド
ロシランなどが生成する危険性がある上、3−クロロプ
ロピルトリメトキシシランの収率も低く、(2)塩化ア
リルにトリメトキシシランを添加する方法では、収率の
低下が著しく、(3)トリメトキシシランと塩化アリル
を同時に添加する方法では、溶媒の使用が必須である
が、上記特開平7−285972号公報によれば、ヘキ
サンなどのアルカン類、ベンゼン、トルエン、キシレン
などの芳香族溶媒、イソプロピルエーテル、テトラヒド
ロフランなどのエーテル類、アセトニトリルなどのニト
リル類、ジクロロエタンのようなハロアルカン類、アセ
トンのようなケトン類を溶媒として用いた場合には反応
速度、選択性のどちらか又は両方に悪影響があることが
記載されており、このように一般に、塩化アリルとトリ
メトキシシランより3−クロロプロピルトリメトキシシ
ランを製造する時には溶媒の使用を避けるべきとされて
いた。
【0012】本発明は、このような状況下において、塩
化アリルとトリメトキシシランとを直接反応して3−ク
ロロプロピルトリメトキシシランを製造する場合におい
て、未反応のトリメトキシシランを大量に反応器中に金
属触媒と共に置くことなく、発火性のおそれを回避して
安全にかつ高収率で3−クロロプロピルトリメトキシシ
ランを製造する方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、塩化アリルとトリメトキシシランとを製造する際
に、触媒としてRu3(CO)12触媒又はRu3(CO)
12から誘導して得られる触媒を用い、また溶媒としてト
リメトキシシランよりも高沸点のアルカン類を用い、上
記触媒の存在下、上記溶媒中に塩化アリルとトリメトキ
シシランとを同時に添加して反応させた場合、予期に反
して高い収率で3−クロロプロピルトリメトキシシラン
が得られること、そしてこの方法はこのように高収率で
ある上、安全で、しかも安価に3−クロロプロピルトリ
メトキシシランを合成できるので、工業的に有利である
ことを見出し、本発明をなすに至ったものである。
【0014】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明の3−クロロプロピルトリメトキシシランの
製造方法は、塩化アリルとトリメトキシシランとを反応
させて3−クロロプロピルトリメトキシシランを製造す
る方法において、触媒としてRu3(CO)12又はその
誘導体を用いると共に、溶媒としてトリメトキシシラン
より高沸点のアルカン類を用い、上記触媒の存在下、上
記アルカン類に塩化アリルとトリメトキシシランとを同
時に添加して反応させるものである。
【0015】ここで、本発明において使用する触媒は、
Ru3(CO)12又はRu3(CO)12から誘導して得ら
れる触媒である。Ru3(CO)12から誘導して得られ
る触媒としては、Ru3(CO)12をRuに対して過剰
モルのヒドロシラン類及びオレフィン類で加熱処理する
ことにより得られる触媒やRu3(CO)12とアセナフ
チレンとを加熱処理することにより得られる触媒などが
挙げられ、特にRu3(CO)12をRuに対して過剰モ
ルのヒドロシラン類及びオレフィン類で加熱処理したも
のが好ましい。
【0016】この場合、触媒を加熱処理する際に用いる
ヒドロシラン類としては、トリメチルシラン、トリエチ
ルシランなどのアルキルシラン類や、トリメトキシシラ
ン、トリエトキシシランなどのアルコキシシラン類など
が挙げられるが、不純物とならないためにトリメトキシ
シランを用いることが好ましい。
【0017】また、触媒調製の際に用いるオレフィン類
としては、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン
などのアルキルオレフィンやスチレンなどの芳香族オレ
フィン、トリメチルビニルシラン、ジメチルジビニルシ
ランなどのビニルシラン類、1,1,3,3−テトラメ
チル−1,3−ジビニルジシロキサン、1,1,3,
3,5,5−ヘキサメチル−1,3−ジビニルトリシロ
キサンなどが挙げられる。この中でも、1−ヘキセン、
ジメチルジビニルシランが最も好ましい。
【0018】上記ヒドロシラン類の使用量は、Ruに対
して50〜3,000当量、特に500〜2,000当
量が好ましい。但し、反応に用いるヒドロシランと異な
るヒドロシランを用いる場合は、不純物を生成する原因
となるためその使用量は少ない方が好ましい。
【0019】オレフィン類の使用量は、少なすぎると生
成する触媒の活性が十分高くならず、また、多すぎると
ヒドロシリル化反応時に不純物を生成する原因となるた
め、その使用量は用いるルテニウム金属のモル数に対し
て2〜2,000当量、特に10〜200当量が好まし
い。
【0020】触媒の調製温度は50〜120℃、特に7
0〜90℃が好ましい。反応時間は0.5〜5時間、特
に1〜2時間が好ましい。
【0021】溶媒として用いるトリメトキシシランより
も高沸点のアルカン類には、n−ヘプタン、n−オクタ
ン、i−オクタン、n−デカンなどが挙げられる。アル
カン類の使用量は、少なすぎると溶媒としての効果がな
く、また多すぎると反応器の効率が低下するため、全反
応剤の5〜30重量%、特に10〜15重量%が好まし
い。
【0022】トリメトキシシランの使用量は、塩化アリ
ル1モルに対して0.9〜3.0モル、特に1.0〜
1.3モルが好ましい。トリメトキシシランを過剰に用
いた場合には、反応終了後に蒸留により未反応のトリメ
トキシシランを容易に回収することができ、回収したト
リメトキシシランは再び反応に用いることができる。
【0023】反応温度は60〜120℃で行うことがで
き、特に80〜100℃で行うことが好ましい。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、3−クロロプロピルト
リメトキシシランを高収率で、かつ安全にしかも安価に
製造することができる。
【0025】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、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。
【0026】〔実施例1〕ブラインコンデンサ、温度
計、撹拌器を取り付けた200mlの4つ口丸底フラス
コにn−ヘプタン11.8g(全反応剤の10重量%)
と5.3mgのRu3(CO)12(0.025mmol
の金属Ru)を添加し、加熱して反応器の内容物の温度
を85℃に上げた。その後、トリメトキシシラン79.
4g(0.65mol)及び塩化アリル38.3g
(0.5mol)の混合液を5時間かけて反応器に滴下
した。滴下中は、発熱により内温は95℃まで上昇し
た。滴下終了後、冷却して反応物をガスクロマトグラフ
ィー(GC)で分析したところ、塩化アリルは残存して
いなかった。内部標準としてメシチレン20.0gを加
えてGC分析した結果、3−クロロプロピルトリメトキ
シシランの収量が塩化アリルを基準にして87.6%で
あることが判明した。
【0027】〔実施例2〕53.3mgのRu3(C
O)12(0.25mmolの金属Ru)にトリメトキシ
シラン4.0g(0.0325mol)及び1−ヘキセ
ン0.21g(2.5mmol)を添加し、75〜80
℃で1時間加熱処理することにより得られた触媒を用
い、その0.42g(0.025mmolの金属Ru)
を実施例1と同様の反応器に添加し、n−ヘプタン1
1.8g、トリメトキシシラン79.4g及び塩化アリ
ル38.3gを用いて実施例1の手順を繰り返した。ト
リメトキシシランと塩化アリルの滴下終了後、冷却して
反応物をGCで分析したところ、塩化アリルは残存して
いなかった。内部標準としてメシチレン20.0gを加
えてGC分析した結果、3−クロロプロピルトリメトキ
シシランの収量が塩化アリルを基準にして87.6%で
あることが判明した。
【0028】〔実施例3〕実施例2で用いた触媒と同じ
ものを0.42g、n−オクタン11.8g、トリメト
キシシラン79.4g及び塩化アリル38.3gを用い
て実施例2の手順を繰り返した。トリメトキシシランと
塩化アリルの滴下終了後、冷却して反応物をGCで分析
したところ、塩化アリルは残存していなかった。内部標
準としてメシチレン20.0gを加えてGC分析した結
果、3−クロロプロピルトリメトキシシランの収量が塩
化アリルを基準にして86.5%であることが判明し
た。
【0029】〔実施例4〕溶媒としてi−オクタン1
1.8gを用いて実施例3の手順を繰り返した。トリメ
トキシシランと塩化アリルの滴下終了後、冷却して反応
物をGCで分析したところ、塩化アリルは残存していな
かった。内部標準としてメシチレン20.0gを加えて
GC分析した結果、3−クロロプロピルトリメトキシシ
ランの収量が塩化アリルを基準にして86.1%である
ことが判明した。
【0030】〔比較例1〕溶媒としてテトラメトキシシ
ラン11.8gを用いて実施例3の手順を繰り返した。
トリメトキシシランと塩化アリルの滴下終了後、更に8
5℃で2時間放置し、その後冷却して反応物をGCで分
析したところ、塩化アリルは残存していなかった。内部
標準としてメシチレン20.0gを加えてGC分析した
結果、3−クロロプロピルトリメトキシシランの収量が
塩化アリルを基準にして76.5%であることが判明し
た。
【0031】〔比較例2〕溶媒としてテトラヒドロフラ
ン11.8gを用いて実施例3の手順を繰り返した。ト
リメトキシシランと塩化アリルの滴下終了後、更に85
℃で2時間放置し、その後冷却してから内部標準として
メシチレン20.0gを加えてGC分析した結果、3−
クロロプロピルトリメトキシシランの収量が塩化アリル
を基準にして46.1%であることが判明した。
【0032】〔比較例3〕溶媒としてトルエン11.8
gを用いて実施例3の手順を繰り返した。トリメトキシ
シランと塩化アリルの滴下終了後、更に85℃で2時間
放置し、その後冷却してから内部標準としてメシチレン
20.0gを加えてGC分析した結果、3−クロロプロ
ピルトリメトキシシランの収量が塩化アリルを基準にし
てわずか13.6%であることが判明した。
【0033】以上の結果より、Ru3(CO)12又はそ
の誘導体触媒の存在下に塩化アリルとトリメトキシシラ
ンとの同時滴下により3−クロロプロピルトリメトキシ
シランを製造する際の溶媒としてトリメトキシシランよ
り高沸点のアルカン類を用いることで、反応を安全に行
うことができ、かつ高収率で3−クロロプロピルトリメ
トキシシランを合成し得ることが認められる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 幹夫 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社 合成技術研究 所内 (72)発明者 久保田 透 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社 合成技術研究 所内 (56)参考文献 特開 平7−285972(JP,A) 特開 平6−157555(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07F 7/18 CA(STN) CAOLD(STN) REGISTRY(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩化アリルとトリメトキシシランとを反
    応させて3−クロロプロピルトリメトキシシランを製造
    する方法において、触媒としてRu3(CO)12又はそ
    の誘導体を用いると共に、溶媒としてトリメトキシシラ
    ンより高沸点のアルカン類を用い、上記触媒の存在下、
    上記アルカン類に塩化アリルとトリメトキシシランとを
    同時に添加して反応させることを特徴とする3−クロロ
    プロピルトリメトキシシランの製造方法。
  2. 【請求項2】 Ru3(CO)12の誘導体がRuに対し
    て過剰モル量のオレフィン類とヒドロシラン類とを加熱
    下で反応させて得られたものである請求項1記載の製造
    方法。
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