JP4296416B2 - シリルケテンアセタール及びジシリルケテンアセタールの製造方法 - Google Patents
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- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
ジシリルケテンアセタールは、化学構造の見地からはシリルケテンアセタールの一種と見なすことができる。故に、その製造方法の多くはシリルケテンアセタールの製造方法に順ずる。
ジシリルケテンアセタールの製造には、原則として上記のいずれの方法を適用することも可能であるが、ジシリルケテンアセタール製造の場合に原料となるカルボン酸シリルエステルは一般的に市販されていない場合が多い。従って、まずカルボン酸のシリル化等によってカルボン酸シリルエステルを得る工程が必要になるため、製造コストが高くなることがさらなる問題である。
このように、既存のジシリルケテンアセタールの製造方法は、副生成物が多いことや目的物の高純度化が困難であるなどの問題点があった。そのため、より高収率で高純度のジシリルケテンアセタールを副生成物なく製造する方法が望まれていた。
請求項1:
下記一般式(1)で表されるα,β−不飽和カルボン酸エステルと、下記一般式(2)で表されるヒドロシラン又はヒドロシロキサンとを触媒量のトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン存在下に反応させることを特徴とする、下記一般式(3)で表されるシリルケテンアセタールの製造方法。
請求項2:
式(2)で表されるヒドロシラン又はヒドロシロキサンと触媒量のトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランの混合物を含む反応器に、式(1)で表されるα,β−不飽和カルボン酸エステルを添加することを特徴とする、請求項1に記載のシリルケテンアセタールの製造方法。
請求項3:
触媒量のトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを含む反応器に、式(1)で表されるα,β−不飽和カルボン酸エステルと、式(2)で表されるヒドロシラン又はヒドロシロキサンを、式(1)の化合物1モルに対して式(2)の化合物のSi−H結合のモル比を0.9〜1.1に調節しながら添加することを特徴とする、請求項1に記載のシリルケテンアセタールの製造方法。
請求項4:
下記一般式(4)で表されるα,β−不飽和カルボン酸エステルと、下記一般式(2)で表されるヒドロシラン又はヒドロシロキサンとを触媒量のトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン存在下に反応させることを特徴とする、下記一般式(5)で表されるジシリルケテンアセタールの製造方法。
請求項5:
式(2)で表されるヒドロシラン又はヒドロシロキサンと触媒量のトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランの混合物を含む反応器に、式(2)の化合物のSi−H結合1モルに対して0.5モル以下の式(4)で表されるα,β−不飽和カルボン酸エステルを添加することを特徴とする、請求項4に記載のジシリルケテンアセタールの製造方法。
請求項6:
下記一般式(6)で表されるシリルケテンアセタールと下記一般式(2)で表されるヒドロシラン又はヒドロシロキサンとを触媒量のトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン存在下に反応させることを特徴とする、下記一般式(7)で表されるジシリルケテンアセタールの製造方法。
反応の際に重合禁止剤を添加することは任意である。重合禁止剤を用いる場合には、例えば2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール(BHT)、1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2,4,6−トリメチルベンゼンのようなヒンダードフェノール系が好ましい。
ジムロート式還流冷却器、撹拌機、温度計、滴下ロートを備えた100mLの四つ口フラスコを窒素置換した。トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン(Acros製、ロットNo.A015140801、以下同様)5.1mg(0.01mmol)、BHT(住友化学(株)製)220mg及びトリエチルシラン11.6g(0.10mol)を仕込み、室温で0.5時間撹拌した。ドライアイス−メタノールバスを用いてフラスコを冷却し、内温を−40〜−35℃に調整した。メタクリル酸メチル10.0g(0.10mol)を滴下ロートから2時間かけて滴下した。滴下中、内温が−30〜−40℃に保たれるように調整した。滴下終了から5分後、ガスクロマトグラフィー(GC)によりメタクリル酸メチルが消失していることが確認された。下記に示されるカルボニル付加物やβ付加物は検出されなかった(Meはメチル基、Etはエチル基を表す)。
1H−NMR(CDCl3,300MHz):δ(ppm)3.51(3H,s),1.56(3H,d,J=0.4Hz),1.53(3H,d,J=0.4Hz),0.99(9H,dt,J=0.7Hz,8.0Hz),0.69(6H,dq,J=1.1Hz,7.9Hz)
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29Si−NMR(CDCl3,59.7MHz):δ(ppm)20.1
MS(EI):m/z 216(M+),173,117,115,89,87,86,70,59
ジムロート式還流冷却器、撹拌機、温度計、滴下ロートを備えた100mLの四つ口フラスコを窒素置換した。三塩化ロジウム三水和物2.6mg(0.01mmol)、BHT22mg、メタクリル酸メチル10.0g(0.10mol)をフラスコ内に仕込み、内容物を撹拌しながらフラスコをオイルバスで加温し、内温を51℃に調節した。滴下ロートよりトリエチルシラン11.6g(0.10mol)を3時間かけて滴下した。滴下に伴って発熱が見られ、内温が54〜60℃に保たれるように加熱を調節した。滴下終了後、1時間56〜59℃で撹拌し、更に1時間65℃で撹拌を続けたところ、メタクリル酸メチルは消失した。反応混合物のGC及びGC/MS分析によれば、主生成物としてシリルケテンアセタールが得られたが、他にカルボニル付加物とβ付加物が生成していた。生成物のGC面積%(TCD)の比はシリルケテンアセタール:カルボニル付加物:β付加物=1:0.081:0.002であった。実施例1と同様の装置を用いて反応混合物を減圧蒸留したところ、沸点が79〜79.5℃/0.85kPaの無色透明留分18.1gが得られた。この留分をGC(TCD)分析したところ、組成は以下のようであった。
シリルケテンアセタール:94.5%
カルボニル付加物:4.1%
β付加物:0%
その他:1.4%
この結果は、蒸留による目的物の高純度化が困難であることを示している。
ジムロート式還流冷却器、撹拌機、温度計、滴下ロートを備えた100mLの四つ口フラスコを窒素置換した。フラスコ内に1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2,4,6−トリメチルベンゼン(以下I−1330、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製)258mg、トルエン5mL及びトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.5mg(0.001mmol)を仕込み、内容物を撹拌しながら氷水浴で2℃に冷却した。滴下ロートからメタクリル酸メチル20.0g(0.20mol)と1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン13.4g(0.10mol)の混合液を4時間かけて滴下した。内温は最高7.5℃まで上昇した。滴下終了後、2〜4℃で1.5時間撹拌を続けたところ、メタクリル酸メチルは消失していた。反応混合物を減圧蒸留すると沸点96〜97.5℃/0.2kPaの無色透明留分26.5gが得られ、NMR及びGC/MSの結果より、この液体は目的の1,3−ビス(1−メトキシ−2−メチル−1−プロペニルオキシ)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンであると同定された。収率は79.1%であった。
1H−NMR(CDCl3,300MHz):δ(ppm)3.51(6H,s),1.56(6H,d,J=0.4Hz),1.52(6H,d,J=0.4Hz),0.20(12H,s)
13C−NMR(CDCl3,75.6MHz):δ(ppm)148.7,91.0,56.6,16.8,16.1,−0.7
29Si−NMR(CDCl3,59.7MHz):δ(ppm)−12.2
MS(EI):m/z 334(M+),233,217,179,163,133
ジムロート式還流冷却器、撹拌機、温度計、滴下ロートを備えた100mLの四つ口フラスコを窒素置換した。フラスコ内にI−1330を258mg、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン7.7mg(0.015mmol)、及びトリエチルシラン11.6g(0.10mol)を仕込み、内容物を室温で0.5時間撹拌した。フラスコを氷水浴で冷却し、内温を1.5℃に調節した。メタクリル酸ビニル11.2g(0.10mol)を滴下ロートから2.5時間かけて滴下した。内温は最高6.5℃まで上昇した。滴下終了後、2℃で2時間撹拌を続け、氷水浴をはずして更に5時間15〜20℃で撹拌した。得られた反応混合物を減圧蒸留した。沸点79.5〜80℃/0.8kPaの無色透明留分19.3gが得られ、NMR及びGC/MSの結果より、この液体は目的の2−メチル−1−トリエチルシロキシ−1−ビニロキシプロペンであると同定された。収率は84.5%であった。
1H−NMR(CDCl3,300MHz):δ(ppm)6.34(1H,dd,J=6.3Hz,14.0Hz),4.49(1H,dd,J=1.8Hz,14.0Hz),4.15(1H,dd,J=1.8Hz,6.3Hz),1.58(3H,d,J=0.4Hz),1.53(3H,d,J=0.4Hz),0.98(9H,dt,J=0.7Hz,7.9Hz),0.68(6H,dq,J=1.2Hz,7.9Hz)
13C−NMR(CDCl3,75.6MHz):δ(ppm)149.2,146.3,93.0,90.7,16.7,16.1,6.5,5.0
29Si−NMR(CDCl3,59.7MHz):δ(ppm)21.9
MS(EI):m/z 228(M+),213,115,87,70,59
ジムロート式還流冷却器、撹拌機、温度計、滴下ロートを備えた100mLの四つ口フラスコを窒素置換した。フラスコ内にI−1330を258mg、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン7.7mg(0.015mmol)及びトリエチルシラン11.6g(0.10mol)を仕込み、内容物を室温で0.5時間撹拌した。フラスコを氷水浴で冷却して内温を3.5℃に調節し、メタクリル酸tert−ブチル13.5g(0.095mol)を滴下ロートより2.5時間で加えた。この間最高6℃まで内温上昇が見られた。滴下終了後3〜3.5℃で3時間撹拌を続けるとトリエチルシランが消失したことがGC分析によりわかった。少量の白色固体を含む反応混合物が得られ、これを減圧蒸留した。沸点73〜75℃/0.3kPaの無色透明留分24.8gが得られ、NMR及びMSの結果より、この液体は目的の1−tert−ブトキシ−2−メチル−1−トリエチルシロキシプロペンであると同定された。収率は81.5%(対トリエチルシラン)であった。
1H−NMR(CDCl3,300MHz):δ(ppm)1.55(3H,d,J=0.4Hz),1.54(3H,d,J=0.4Hz),1.27(9H,s),0.98(9H,dt,J=0.6Hz,7.8Hz),0.69(6H,dq,J=1.1Hz,7.9Hz)
13C−NMR(CDCl3,75.6MHz):δ(ppm)146.7,95.6,78.9,29.1,18.2,17.5,6.7,5.2
29Si−NMR(CDCl3,59.7MHz):δ(ppm)20.1
MS(EI):m/z 258(M+),229,202,173,157,133,115,103,87,75,70,57,41
ジムロート式還流冷却器、撹拌機、温度計、滴下ロートを備えた200mLの四つ口フラスコを窒素置換した。フラスコ内にI−1330を258mg、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン5.1mg(0.01mmol)及びトリエチルシラン11.6g(0.10mol)を仕込み、内容物を室温で15分間撹拌した。フラスコを氷水浴で冷却して内温を4.5℃に調節し、メタクリル酸トリメチルシリル11.1g(0.07mol)を滴下ロートより4時間で加えた。この間最高8℃まで内温上昇が見られた。トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン3mg(0.006mmol)をトルエン溶液として添加した後、メタクリル酸トリメチルシリル4.7g(0.03mol)を滴下ロートより1時間で加えた。滴下終了後5℃で更に9時間撹拌を続け、GC分析すると、トリエチルシランが消失していた。反応混合物にトリエチルアミン22μL(0.16mmol)を添加して0.5時間撹拌し、冷却をやめて室温に戻した。少量の白色固体を含む反応混合物を減圧蒸留した。沸点69〜71℃/0.4kPaの無色透明留分13.5gが得られ、NMR及びMSの結果より、この液体は目的の2−メチル−1−トリエチルシロキシ−1−トリメチルシロキシプロペンであると同定された。収率は49.2%であった。
1H−NMR(CDCl3,300MHz):δ(ppm)1.53(3H,s),1.49(3H,s),0.98(9H,t,J=7.9Hz),0.68(6H,q,J=7.9Hz),0.18(9H,s)
13C−NMR(CDCl3,75.6MHz):δ(ppm)145.0,87.7,17.4,17.2,6.7,5.1,0.4
29Si−NMR(CDCl3,59.7MHz):δ(ppm)20.6,19.6
MS(EI):m/z 274(M+),259,231,175,147,119,115,87,86,73,59
ジムロート式還流冷却器、撹拌機、温度計、滴下ロートを備えた200mLの四つ口フラスコを窒素置換した。トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン1.9mg(0.00375mmol)、トリエチルシラン17.4g(0.15mol)及び1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2,4,6−トリメチルベンゼン581mgをフラスコ内に仕込み、室温で15分間撹拌した。アイスバスを用いてフラスコを冷却し、内温を1.5℃に調整した。メタクリル酸メチル7.5g(0.075mol)を滴下ロートから2.5時間かけて滴下した。滴下に伴って発熱が見られ、内温は最高7℃まで上昇した。滴下終了から5分後、ガスクロマトグラフィー(GC)によりメタクリル酸メチルが消失していることが確認された。2時間後アイスバスを除き、室温で反応混合物を18時間撹拌した後、トリエチルアミン10.5μL(0.075mmol)を添加した。反応混合物のGC/MS分析によって主生成物は目的物であり、下記に示されるカルボニル付加物やβ付加物、及びこれらに由来する副生成物は生成していないことがわかった(Meはメチル基、Etはエチル基を表す)。
1H−NMR(CDCl3,300MHz):δ(ppm)1.50(6H,s),0.98(18H,t,J=7.9Hz),0.67(12H,q,J=7.9Hz)
13C−NMR(CDCl3,75.6MHz):δ(ppm)145.2,87.1,17.4,6.7,5.1
29Si−NMR(CDCl3,59.7MHz):δ(ppm)20.6
MS(EI):m/z 316(M+),259,217,189,173,115,87,59
ジムロート式還流冷却器、撹拌機、温度計、滴下ロートを備えた200mLの四つ口フラスコを窒素置換した。フラスコ内にI−1330を388mg、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン1.28mg(0.0025mmol)及びトリエチルシラン5.8g(0.05mol)を仕込み、内容物を室温で15分間撹拌した。フラスコを氷水浴で冷却して内温を5℃に調節し、1−メトキシ−2−メチル−1−トリエチルシロキシプロペン10.8g(0.050mol)を滴下ロートより3時間で加えた。この間最高9℃まで内温上昇が見られた。滴下終了後5℃で4時間撹拌し、更に室温で12時間反応を続けた。GC/MS分析により、目的物が生成していることが確認された。反応混合物にトリエチルアミン9.8μL(0.07mmol)を添加して0.5時間撹拌した後、減圧蒸留した。沸点91〜91.5℃/0.13kPaの無色透明留分11.0gが得られ、NMR及びMSの結果より、この液体は目的の1,1−ビス(トリエチルシロキシ)−2−メチルプロペンであると同定された。収率は69.5%であった。
Claims (6)
- 下記一般式(1)で表されるα,β−不飽和カルボン酸エステルと、下記一般式(2)で表されるヒドロシラン又はヒドロシロキサンとを触媒量のトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン存在下に反応させることを特徴とする、下記一般式(3)で表されるシリルケテンアセタールの製造方法。
- 式(2)で表されるヒドロシラン又はヒドロシロキサンと触媒量のトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランの混合物を含む反応器に、式(1)で表されるα,β−不飽和カルボン酸エステルを添加することを特徴とする、請求項1に記載のシリルケテンアセタールの製造方法。
- 触媒量のトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを含む反応器に、式(1)で表されるα,β−不飽和カルボン酸エステルと、式(2)で表されるヒドロシラン又はヒドロシロキサンを、式(1)の化合物1モルに対して式(2)の化合物のSi−H結合のモル比を0.9〜1.1に調節しながら添加することを特徴とする、請求項1に記載のシリルケテンアセタールの製造方法。
- 下記一般式(4)で表されるα,β−不飽和カルボン酸エステルと、下記一般式(2)で表されるヒドロシラン又はヒドロシロキサンとを触媒量のトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン存在下に反応させることを特徴とする、下記一般式(5)で表されるジシリルケテンアセタールの製造方法。
- 式(2)で表されるヒドロシラン又はヒドロシロキサンと触媒量のトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランの混合物を含む反応器に、式(2)の化合物のSi−H結合1モルに対して0.5モル以下の式(4)で表されるα,β−不飽和カルボン酸エステルを添加することを特徴とする、請求項4に記載のジシリルケテンアセタールの製造方法。
- 下記一般式(6)で表されるシリルケテンアセタールと下記一般式(2)で表されるヒドロシラン又はヒドロシロキサンとを触媒量のトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン存在下に反応させることを特徴とする、下記一般式(7)で表されるジシリルケテンアセタールの製造方法。
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