JP3666551B2 - ビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン化合物の製造方法 - Google Patents

ビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン化合物の製造方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体絶縁膜、液晶配向膜等に使用されるポリイミドの変性剤、或いはポリアミド、ポリウレタン等の変性剤として有用なビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン化合物の新規製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン化合物は、半導体絶縁膜、半導体製造用感光性樹脂、液晶配向膜等に使用されるポリイミドの密着性や成型性向上用の変性剤として、或いはポリアミド、ポリウレタン等の特性改質用の変性剤として有用な化合物である。
【0003】
ビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン化合物の製造方法としては、1,4−ビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼンの製造方法に関してアリルアミンと1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼンを白金触媒の存在下に直接ヒドロシリル化反応させる方法(Izv.Akad.Nauk SSSR Ser.Khim.,2249(1969))及びN−(トリメチルシリル)アリルアミンと1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼンを白金触媒の存在下にヒドロシリル化反応させた後、脱トリメチルシリル化反応する方法(Dokl.Akad.Nauk SSSR,179,600(1968))が公知である。
【0004】
しかしながら、前者の方法では、反応が非常に遅く長時間を要するだけでなく、多くの副反応を伴うため、収率が低くかつ高純度の目的物が得られない問題点があった。一方後者の方法では、N−(トリメチルシリル)アリルアミンの反応性が非常に高いため空気中の湿気などにより分解し易いので取り扱いが難しく、また、工業的スケールで容易に製造する方法がないという問題点があった。
【0005】
更に、これらいずれの方法においても、ヒドロシリル化反応の際に末端ではなく内部に付加した異性体が大量に生成し、結果として目的物中に(2−アミノプロピルジメチルシリル)(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼンが混入する問題点があった。この異性体は本目的の化合物に対して熱安定性が低いため、耐熱性の要求されるポリイミド変性用途等で使用した場合、性能が落ちる等の問題を生じる。
【0006】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、安価かつ簡便に、しかも異性体を生成させることなく高収率でビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン化合物を製造する方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者等は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、N,N−ビス(トリメチルシリル)アリルアミンとビス(ジメチルシリル)ベンゼン化合物とを白金触媒の存在下にヒドロシリル化反応させた後、脱トリメチルシリル化反応することにより、安価かつ簡便に、しかも異性体を生成させることなく高収率でビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン化合物を合成できることを見出し、本発明をなすに至ったものである。
【0008】
以下、本発明について詳しく説明する。
本発明の下記一般式[II]で表されるビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン化合物は、下記式で表されるN,N−ビス(トリメチルシリル)アリルアミンと下記一般式[I]で表されるビス(ジメチルシリル)ベンゼン化合物とを白金触媒の存在下にヒドロシリル化反応させた後、脱トリメチルシリル化反応することを特徴とするものである。
【0009】
【化3】
Figure 0003666551
【0010】
ここで、本発明の下記一般式[I]で表されるビス(ジメチルシリル)ベンゼン化合物は、具体的には、1,2−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン、1,3−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン及び1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼンである。
【0011】
【化4】
Figure 0003666551
【0012】
N,N−ビス(トリメチルシリル)アリルアミンとビス(ジメチルシリル)ベンゼン化合物とのヒドロシリル化反応は、0〜200℃、特に40〜120℃で行われることが好ましく、その際、使用されるN−ビス(トリメチルシリル)アリルアミンの量は、ビス(ジメチルシリル)ベンゼン化合物1モルに対し1〜3モル、特には2〜2.5モルが好ましい。また、反応方法には特に制限がなく、N,N−ビス(トリメチルシリル)アリルアミンをビス(ジメチルシリル)ベンゼン化合物へ加える方法でも、その逆でもよい。
【0013】
なお、N,N−ビス(トリメチルシリル)アリルアミンはN−(トリメチルシリル)アリルアミンに比較して非常に安定性が高く、空気中の湿気等ではほとんど加水分解せず、非常に取り扱いが容易な化合物であり、例えば、アリルアミンとヘキサメチルジシラザンをアリールスルホン酸化合物又はその塩等の触媒の存在下に反応させる方法により容易に工業的に製造することができる(特願平9−37191号)。
【0014】
上記N,N−ビス(トリメチルシリル)アリルアミンとビス(ジメチルシリル)ベンゼン化合物のヒドロシリル化反応で使用される白金触媒としては、白金金属、塩化白金酸等の白金化合物、[PtCl2(PPh32]或いは白金1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体のごときオレフィン又はそのシロキサン誘導体をリガンドとする白金錯体等が使用できる。白金触媒の使用量は、基質であるN,N−ビス(トリメチルシリル)アリルアミンに対し、0.1〜1000ppm、特に10〜200ppmが好ましい。
【0015】
一方、脱トリメチルシリル化反応は、水或いはメタノール、エタノール等のアルコールのごとき活性水素を有する化合物と混合することにより容易に行うことができる。活性水素を有する化合物の使用量は、使用したN,N−ビス(トリメチルシリル)アリルアミン1モルに対し1〜100モルが好ましく、反応温度は0〜200℃、特に還流下で行うことが好ましい。なお、このアルコールとの反応においては、触媒は必要ないが、より反応時間を短縮させるために、アンモニウム塩等の塩類やp−トルエンスルホン酸等の酸を触媒として添加してもよい。
【0016】
本発明におけるヒドロシリル化反応、脱トリメチルシリル化反応はいずれも本質的に無溶媒で行うことが可能であるが、場合によってはトルエン、キシレン、ヘキサン、デカン、テトラヒドロフラン等の非プロトン性溶媒を使用することも可能である。
【0017】
本発明の方法により得られる一般式[II]で表されるビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン化合物は、具体的には1,2−ビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼンである。
【0018】
【化5】
Figure 0003666551
【0019】
【実施例】
以下、合成例、実施例及び比較例を示し、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。
【0020】
[合成例1]
撹拌機、還流冷却器、温度計及び滴下ロートを備えた2Lのフラスコ中に金属マグネシウム48.6g(2.0モル)、テトラヒドロフラン600ml及び少量のヨウ素を仕込み、窒素ガス雰囲気下に滴下ロートよりp−ジブロモベンゼン235.9g(1.0モル)をテトラヒドロフラン400mlに溶解した溶液を内温50〜60℃で3時間で滴下し、更に還流下で5時間撹拌した。
【0021】
得られたグリニヤール試薬へ、滴下ロートよりジメチルクロロシラン189.2g(2.0モル)を水冷下2時間で滴下した後、還流下3時間撹拌し反応させた。この反応液へ水400gを加え、分液操作により上層の有機層を分離し、蒸留により73〜75℃/6mmHgの留分を分取することにより、140.0gの1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼンを得た。
【0022】
[合成例2]
撹拌機、還流冷却器、温度計及び滴下ロートを備えた2Lのフラスコ中に金属マグネシウム48.6g(2.0モル)、テトラヒドロフラン600m1及び少量のヨウ素を仕込み、窒素ガス雰囲気下に滴下ロートよりm−ジブロモベンゼン235.9g(1.0モル)をテトラヒドロフラン400mlに溶解した溶液を内温50〜60℃で3時間で滴下し、更に還流下で5時間撹拌した。
【0023】
得られたグリニヤール試薬へ、滴下ロートよりジメチルシラン189.2g(2.0モル)を水冷下2時間で滴下した後、還流下3時間撹拌し反応させた。この反応液へ水400gを加え、分液操作により上層の有機層を分離し、蒸留により86〜87℃/10mmHgの留分を分取することにより、112.8gの1,3−ビス(ジメチルシリル)ベンゼンを得た。
【0024】
[合成例3]
蒸留塔、撹拌機、温度計及び滴下ロートを備えた500mlのフラスコ中にヘキサメチルジシラザン193.7g(1.2モル)及びドデシルベンゼンスルホン酸7.0g(0.02モル)を仕込み、そこへ滴下ロートよりアリルアミン114.2g(2.0モル)を内温70℃で1時間かけて滴下し、3時間還流して反応させた後、引き続いてアリルアミンを8時間かけて留出除去した。得られた反応液から、減圧蒸留により89〜90℃/40mmHgの留分を分取することにより、N,N−ビス(トリメチルシリル)アリルアミン192.0gを得た。
【0025】
[実施例1]
撹拌機、還流冷却器、温度計及び滴下ロートを備えた1Lガラスフラスコ中にN,N−ビス(トリメチルシリル)アリルアミン201.5g(1.0モル)及び白金1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の3%キシレン溶液0.33gを仕込み、そこに滴下ロートより1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン97.2g(0.5モル)を60〜65℃にて3時間かけて滴下し、そのまま2時間熟成した後、この反応液ヘメタノール192.0g(6.0モル)を加え、6時間還流し反応させた。得られた反応液から減圧蒸留により163〜165℃/1mmHgの留分142.0gを分取した。
【0026】
得られた化合物は、質量スペクトル(MS)、核磁気共鳴スペクトル(NMR)及び赤外吸収スペクトル(IR)の測定結果より1,4−ビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼンであることが確認された(収率92%)。また、得られた化合物はガスクロマトグラフィーによる分析から、異性体を含有していないことが確認された。
・質量スペクトル(MS):m/z(帰属)
308(分子イオン(M+)ピーク)
293(M+−CH3イオンピーク)
116(Si(CH32(CH2CH2CH2NH2)イオンピーク)
・核磁気共鳴スペクトル(NMR):図1(溶媒:C66
・赤外吸収スペクトル(IR) :図2
【0027】
[比較例1]
N,N−ビス(トリメチルシリル)アリルアミン201.5g(1.0モル)の代わりにN−(トリメチルシリル)アリルアミン129.3g(1.0モル)を使用する以外は実施例1と同様の方法で反応液を得た。反応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、目的とする(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼンの極めて近沸点化合物として9.0%の副生物が観測され、質量スペクトルによる分析の結果、異性体であることが確認された。
【0028】
[実施例2]
撹拌機、還流冷却器、温度計及び滴下ロートを備えた1Lガラスフラスコ中にN,N−ビス(トリメチルシリル)アリルアミン201.5g(1.0モル)及び白金1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の3%キシレン溶液0.33gを仕込み、そこに滴下ロートより1,3−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン97.2g(0.5モル)を60〜65℃にて3時間かけて滴下し、そのまま2時間熱成した後、この反応液ヘメタノール192.0g(6.0モル)を加え、6時間還流し反応させた。得られた反応液から減圧蒸留により154〜155℃/0.35mmHgの留分125.0gを分取した。
【0029】
得られた化合物は、質量スペクトル(MS)、核磁気共鳴スペクトル(NMR)及び赤外吸収スペクトル(IR)の測定結果より1,3−ビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼンであることが確認された(収率81%)。また、得られた化合物はガスクロマトグラフィーによる分析から、異性体を含有していないことが確認された。
・質量スペクトル(MS):m/z(帰属)
308(分子イオン(M+)ピーク)
293(M+−CH3イオンピーク)
116(Si(CH32(CH2CH2CH2NH2)イオンピーク)
・核磁気共鳴スペクトル(NMR):図3(溶媒:C66
・赤外吸収スペクトル(IR) :図4
【0030】
【発明の効果】
本発明によれば、ビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン化合物を安価かつ簡便に、しかも異性体を生成させることなく高収率で合成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1で得られた化合物の核磁気共鳴スペクトル(NMR)を示すチャートである。
【図2】本発明の実施例1で得られた化合物の赤外吸収スペクトル(IR)を示すチャートである。
【図3】本発明の実施例2で得られた化合物の核磁気共鳴スペクトル(NMR)を示すチャートである。
【図4】本発明の実施例2で得られた化合物の赤外吸収スペクトル(IR)を示すチャートである。

Claims (1)

  1. N,N−ビス(トリメチルシリル)アリルアミンと下記一般式[I]
    Figure 0003666551
    で表されるビス(ジメチルシリル)ベンゼン化合物とを白金触媒の存在下にヒドロシリル化反応させた後、脱トリメチルシリル化反応することを特徴とする下記一般式[II]
    Figure 0003666551
    で表されるビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン化合物の製造方法。
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