JP4436486B2 - ヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は同一分子内にヒドロキシフェニル基と脂肪族不飽和結合を含有する新規な有機けい素化合物およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルケニル基含有オルガノポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンを主成分として白金系触媒の存在下で硬化するシリコーン組成物は、付加反応硬化型シリコーン組成物と呼ばれており、数多くの産業分野で使用されている。ところが、この種のシリコーン組成物の硬化物はその表面が不活性であるために、これらの硬化物にエポキシ樹脂、フェノール樹脂等の各種有機樹脂を接着させることは極めて難しかった。そのため付加反応硬化型シリコーン組成物の硬化物表面をオゾン処理して、そのオゾン処理された表面に各種有機樹脂を接触させ硬化させて、これら両者を接着一体化させる方法が試みられている。しかし、この方法は経時的に接着性が低下するという欠点があり実用上満足できる方法ではなかった。そのため付加反応型シリコーン組成物の硬化物と各種有機樹脂を接着するための接着付与剤の出現が望まれていた。このような接着付与剤としては、例えば、有機樹脂との接着性を向上させるための官能基としてのヒドロキシフェニル基と、付加反応硬化物中に組み込まれるための官能基としてのアルケニル基を同一分子中に含有する有機けい素化合物が有効であると考えられるが、このような有機けい素化合物は知られていなかった。尚、ヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物は知られている（特開平２−１６６１２３号公報、特開平２−２２５５２４号公報参照）が、脂肪族不飽和結合を含有するヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物は知られていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは上記問題点を解決するため鋭意検討した結果、本発明に到達した。即ち、本発明の目的は、同一分子内にヒドロキシフェニル基と脂肪族不飽和結合を含有する新規な有機けい素化合物およびその製造方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
一般式：
【化４】
[式中、Xは脂肪族不飽和基含有１価炭化水素、Zは-C(O)O-で示されるカルボニルオキシ基またはフェニレン基、Yはヒドロキシフェニル基、アルキル基置換ヒドロキシフェニル基またはアルコキシ基置換ヒドロキシフェニル基、R1は炭素原子数が２以上の同種または異種の二価炭化水素基、Rは脂肪族不飽和結合を含まない同種または異種の一価炭化水素基、Aは炭素原子数が１以上の二価炭化水素基または式：−R2−O−R2−（式中、R2は二価炭化水素基である）で示される基である。mおよびpは０または１であり、nは０〜２であり、qは０〜７の整数である。]で示されるヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物およびその製造方法に関する。
【０００５】
まず、本発明のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物について説明するに、本発明のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合は上記一般式で示される化合物であり、分子中にヒドロキシフェニル基と脂肪族不飽和結合含有１価炭化水素を含有する。上式中、Xはアルケニル基であり、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、ヘキセニル基が例示される。Zは-C(O)O-で示されるカルボニルオキシ基またはフェニレン基であり、フェニレン基としてはo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基が例示される。Yは置換もしくは非置換のヒドロキシフェニル基であり、ヒドロキシフェニル基、アルキル基置換ヒドロキシフェニル基またはアルコキシ基置換ヒドロキシフェニル基が例示される。水酸基、アルキル基、アルコキシ基の置換位置は特に限定されない。このようなアルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が例示され、アルコキシ基としてはメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基が例示される。また置換もしくは非置換のヒドロキシフェニル基としては、2-ヒドロキシフェニル基、4-ヒドロキシフェニル基、3,4-ジヒドロキシフェニル基、3,5-ジヒドロキシフェニル基等のヒドロキシフェニル基；3,5-ジターシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル基、3-メチル-4-ヒドロキシフェニル基等のアルキル基置換ヒドロキシフェニル基；4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル基、3,5-ジメトキシ-4-ヒドロキシフェニル基等のアルコキシ基置換ヒドロキシフェニル基が例示されるが、入手の容易さから、Yは2-ヒドロキシフェニル基および4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル基であることが好ましい。R1は脂肪族不飽和結合を含まない炭素数二個以上の同種または異種の二価炭化水素基であり、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基などのアルキレン基、フェニレン基などのアリーレン基が例示される。Rは脂肪族不飽和結合を含まない同種または異種の一価炭化水素基であり、メチル基、エチル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などのアルキル基；フェニル基、トリル基、キシリル基などのアリール基；ベンジル基、フェネチル基などのアラルキル基が例示される。Aは炭素原子数が１以上の二価炭化水素基または
式：−R2−O−R2−
（式中、R2は二価炭化水素基であり、前述したようなアルキレン基、アリーレン基が挙げられる。）で示される基であり、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、エチレンオキシプロピレン基が例示される。mおよびpは０または１である。nは０〜２であり、qは０〜７の整数である。
【０００６】
このような本発明のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物としては、例えば、下記式で示される化合物が挙げられる。
【化５】
【化６】
【化７】
【化８】
【化９】
【化１０】
【化１１】
【化１２】
【化１３】
【化１４】
【化１５】
【化１６】
【化１７】
【化１８】
【化１９】
【化２０】
【化２１】
【化２２】
【化２３】
【化２４】
【化２５】
【化２６】
【化２７】
【化２８】
【化２９】
【化３０】
【化３１】
【化３２】
【化３３】
【化３４】
【化３５】
【化３６】
【化３７】
【化３８】
【化３９】
【化４０】
【化４１】
【化４２】
【０００７】
次に、本発明の本発明のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物の製造方法について説明する。
本発明の本発明のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物の製造方法は、
（Ａ）一般式：
【化４３】
[式中、Xはアルケニル基、Zは-C(O)O-で示されるカルボニルオキシ基またはフェニレン基、Rは脂肪族不飽和結合を含まない同種または異種の一価炭化水素基、Aは炭素原子数が１以上の二価炭化水素基または式：−R2−O−R2−（式中、R2は二価炭化水素基である）で示される基である。mおよびpは０または１であり、nは０〜２であり、qは０〜７の整数である。]で示されるけい素原子結合水素原子含有有機けい素化合物と、
（Ｂ）一般式：
R3-Y1
[式中、R3は脂肪族不飽和結合含有一価炭化水素基であり、Y1は置換もしくは非置換のヒドロキシフェニル基である。]で示される脂肪族不飽和結合含有化合物を、ヒドロシリル化触媒存在下に付加反応させることを特徴とする、請求項１記載のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物の製造方法、および
（Ａ）一般式：
【化４４】
[式中、Xはアルケニル基、Zは-C(O)O-で示されるカルボニルオキシ基またはフェニレン基、Rは脂肪族不飽和結合を含まない同種または異種の一価炭化水素基、Aは炭素原子数が１以上の二価炭化水素基または式：−R2−O−R2−（式中、R2は二価炭化水素基である）で示される基である。mおよびpは０または１であり、nは０〜２であり、qは０〜７の整数である。]で示されるけい素原子結合水素原子含有有機けい素化合物と、
（Ｂ）一般式：
R3-Y2
[式中、R3は脂肪族不飽和結合含有一価炭化水素基であり、Y2は置換もしくは非置換のトリオルガノシロキシフェニル基である。]で示される脂肪族不飽和結合含有化合物を、ヒドロシリル化触媒存在下に付加反応させ、しかる後、脱シリル化反応することを特徴とする、ヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物の製造方法である。
【０００８】
これらの方法において、（Ａ）成分のけい素原子結合水素原子含有有機けい素化合物は、上式中のX,Z,A,R,n,m,pは前記と同様である。これらの有機けい素化合物は従来公知の方法により製造できる。例えば、水とエーテル混合溶媒存在下に、
式：CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(OCH3)3
で示されるシランに、
式：H(CH3)2SiCl
で示されるシランを滴下することにより、
式：CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si{OSi(CH3)2H}3
で示されるけい素原子結合水素原子含有有機けい素化合物が生成することが知られている（米国特許３３９８０１７号参照）。この他にも、メタクリル官能基含有クロロシランを1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンの存在下に加水分解したり、また、メタクリル官能基含有クロロシランを加水分解してシラノールとした後、これをジオルガノクロロシランと反応させたりして製造することができる。この際、シラノール基の縮合を抑えるために、発生する塩化水素の捕捉剤としてトリエチルアミン、ピリジン等のアミン類を使用することが望ましい。また、強酸とカルボン酸の存在下、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンと式：CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(OCH3)3
で示されるシランを反応させることによっても合成できる（特願平９−１１７５７３号参照）。
【０００９】
（Ｂ）成分の脂肪族不飽和結合含有フェノール化合物において、上式中、R3は脂肪族不飽和結合含有一価炭化水素基であり、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ヘキセニル基が例示される。これらの中でも入手のしやすさおよび経済性からアリル基が好ましい。Y1は置換もしくは非置換のヒドロキシフェニル基であり、このようなY1としては、前述したYで例示されたヒドロキシフェニル基が挙げられる。また、Y2は置換もしくは非置換のトリオルガノシロキシフェニル基であり、このような有機基としては、前述したYで例示されたヒドロキシフェニル基の水酸基がトリメチルシロキシ化された基が例示される。このような（Ｂ）成分としては、特に、2-アリルフェノール、オイゲノールまたはそれらのトリメチルシリルエーテルが好ましい。また、フェノール性水酸基はヒドロシリル化反応触媒の存在下、けい素原子結合水素原子と脱水素縮合反応を起こすので、特に高純度の目的物を必要とする場合は（Ｂ）成分としてフェノール性水酸基がトリオルガノシロキシ化された脂肪族不飽和結合含有化合物を使用するのが好ましい。
【００１０】
ヒドロシリル化反応用触媒としては、例えば、周期率表第８属遷移金属錯体触媒が挙げられる。この中でも白金系触媒が特に有効であり、塩化白金酸およびそのアルコール溶液、白金のオレフィン錯体、白金とビニル基含有シロキサンとの錯体などの白金化合物が好ましい。
【００１１】
（Ａ）成分と（Ｂ）成分を反応させるに際しては、（Ａ）成分中のアルケニル基とけい素原子結合水素原子との付加反応速度を抑制するために、（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応用触媒を予め混合し、これに（Ａ）成分をゆっくり滴下する方法が好ましい。（Ａ）成分の量と（Ｂ）成分の量の比率は、通常、（Ａ）成分中のけい素原子結合水素原子当量に対する（Ｂ）成分中の脂肪族不飽和結合の当量の比率が０．８以上である範囲内であり、好ましくは、０．８〜２．００の範囲であり、さらに好ましいは０．９〜１．５の範囲である。この反応は、有機溶媒の存在下で行うのが好ましいが、無溶媒で行うこともできる。使用される溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレンのような芳香族類；ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカンのような脂肪族類；テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジブチルエーテルのようなエーテル類；アセトン、メチルエチルケトンのようなケトン類；酢酸エチル、酢酸ブチルのようなエステル類；四塩化炭素、トリクロロエタン、ジクロロメチレン、クロロホルムのような塩素化炭化水素類が例示される。反応は室温でも行うことができるが、通常、５０〜２００℃の温度範囲内で行うのが好ましい。反応中は反応溶液をガスクロマトグラフィー分析（ＧＬＣ）や赤外分光分析（ＩＲ）を使用して分析し、（Ａ）成分のけい素原子結合水素原子含有オリゴシロキサンの特性吸収が消失した時点を反応終了とする。反応終了後、未反応の（Ｂ）成分や有機溶媒などの低沸点物を加熱減圧留去等の方法で除くことにより、本発明の脂肪族不飽和結合およびヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物が得られる。
【００１２】
（Ｂ）成分としてフェノール性水酸基がトリオルガノシロキシ化された脂肪族不飽和結合化合物を使用した場合はフェノール性水酸基がトリオルガノシロキシ化された付加物が得られるので、このトリオルガノシリル基をはずしてヒドロキシフェニル基を再生させる必要がある。この脱シリル化方法としては従来公知の方法が使用できるが、トリオルガノシロキシ化された付加物をアミン化合物またはアンモニアを触媒としてプロトン性溶媒の存在下で脱シリル化する方法が好ましい（本発明者らが平成１０年８月２８日付で出願した「発明の名称「アリールシリルエーテル化合物の脱シリル化方法およびヒドロキシフェニル基含有けい素化合物の製造方法参照」）。この方法にしたがえば、副反応がなく、高収率で目的のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物が得られる。
【００１３】
以上のような本発明のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物は、同一分子内に脂肪族不飽和結合含有１価炭化水素基含有するため、付加反応硬化型シリコーン組成物への相溶性をゆうし、この付加反応硬化型シリコーン組成物中のオルガノハイドロジェンポリシロキサンと反応して硬化する。また、分子内にヒドロキシフェニル基を含有するため、この有機けい素化合物を含有させた付加反応硬化型シリコーン組成物の硬化物は、その表面にヒドロキシフェニル基を有するシリコーン硬化物となり、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の各種有機樹脂と接着するという特性を有する。
したがって、本発明のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物は、かかる特性の要求される用途、例えば、付加反応硬化型シリコーン組成物を各種基材に接着させるための接着性付与剤として有用である。
【００１４】
［参考例］
攪拌機、温度計、冷却管、滴下漏斗を備えた１リットルフラスコに、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン７３．７グラム(０.５５モル)、氷１８グラム、水１００グラムおよび濃塩酸５０グラムを投入した。これに、メタクリロキシプロピルジメチルクロロシラン２１５．７グラム(１モル)を、反応温度が１０℃を超えないように氷浴で冷却しながら滴下した。滴下終了後、フラスコを静置して水層を分離し、得られた有機層を２回水洗した。この有機層を５％炭酸水素ナトリウム水溶液で２回洗浄し、さらに２回水洗した。このようにして水層を除いた有機層に硫酸ナトリウムを加えて乾燥させた後、硫酸ナトリウムを濾別した。次いでこれにフェノチアジン０．６グラムを添加して減圧蒸留し、７１〜８０℃／１ｍｍＨｇの留分１９８グラムを得た。得られた留分を核磁気共鳴分析(以下、ＮＭＲ)および赤外分光分析(以下、ＩＲ)により分析したところ、下記式１で示されるジシロキサンであることが判明した。このジシロキサンのガスクロマトグラフィー(以下、ＧＬＣ)による純度は９９％であった。
式１：
【化４５】
【００１５】
［実施例１］
還流冷却器、温度計、滴下漏斗を取り付けた100ミリリットル3口フラスコに、回転子、下記式２で示される化合物28.66グラム(0.1212モル)、下記式３で示される重合禁止剤0.030グラムおよび塩化白金酸と1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサンの錯体のトルエン溶液（白金金属含有量２重量％）１７マイクロリットルを仕込んだ。次いで80℃まで加熱した後、参考例で合成したジシロキサン30.03グラム（０.１１５３モル）を滴下した。滴下終了後80℃で４０分間攪拌した。反応溶液をＧＬＣおよびＩＲにより分析して、ＧＬＣで原料のジシロキサンのシグナルおよびＩＲでけい素原子結合水素原子によるシグナルが消失した時点で反応を終了させた。反応溶液から未反応の下記式２で示される化合物を加熱減圧留去して、５４.５４グラムの残留物を得た。
式２：
【化４６】
式３：
【化４７】
【００１６】
次に、還流冷却器、温度計を取り付けた２００ミリリットル４口フラスコに、上記得られた残留物５３．９０グラム、メタノール４５．０グラム、テトラヒドロフラン３０．０グラム、ジエチルアミン１．２４グラムと回転子を投入し、６０℃で２時間加熱還流した。その後、低沸点物を留去して残留物４６．７３グラムを得た。これをＮＭＲおよびＩＲにより分析したところ、下記式４で示されるヒドロキシフェニル基含有メタクリル官能性有機けい素化合物であることが判明した。またこの有機けい素化合物のＧＬＣによる純度は９３．９％であった。
式４：
【化４８】
【００１７】
［実施例２］
温度計、滴下漏斗を取り付けた５０ミリリットル２口フラスコに、回転子、下記式５で示される化合物５４.５４グラム(０.２６４３モル)、下記式６で示される重合禁止剤0.005グラムおよび塩化白金酸と1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサンの錯体のトルエン溶液（白金金属含有量２重量％）３マイクロリットルを仕込んだ。次いで80℃まで加熱した後、下記式７で示されるトリシロキサン4.02グラム（0.0125モル）を滴下した。滴下終了後80℃で９０分間攪拌した。反応溶液をＧＬＣおよびＩＲにより分析し、ＧＬＣで原料のジシロキサンのシグナルおよびＩＲでけい素原子結合水素原子によるシグナルが消失した時点で反応が終了したと判断し、反応溶液から未反応の下記式５で示される化合物を加熱減圧留去した。次いで、還流冷却器を取り付けてメタノール3.00グラム、ジエチルアミン0.20グラムを加えて55℃で２時間加熱還流した。その後低沸点物を留去することにより、残留物5.85グラムを得た。これをＮＭＲおよびＩＲにより分析したところ、下記式８で示されるヒドロキシフェニル基含有メタクリル官能性有機けい素化合物であることが判明した。またこの有機けい素化合物のＧＬＣによる純度は９３．０％であった。
式５：
【化４９】
式６：
【化５０】
式７：
【化５１】
式８：
【化５２】
【００１８】
［実施例３］
温度計、滴下漏斗を取り付けた３００ミリリットル４口フラスコに、前記式２で示される化合物９５．５６グラム(０．４０４３モル)および塩化白金酸と1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサンの錯体のトルエン溶液（白金金属濃度２重量％）７５マイクロリットルを仕込んだ。次いで90℃まで加熱して、アリルジメチルシランのテトラヒドロフラン溶液１４７．１０グラム（アリルジメチルシラン０．２６６６モル）を滴下した。滴下終了後、90℃で９０分間攪拌し、反応溶液をＧＬＣおよびＩＲにより分析したところ、ＩＲでケイ素原子結合水素原子によるシグナルが消失していた。これにより反応が終了したと判断し、次いで、冷却後、還流冷却器を取り付けてメタノール４０グラム、ジエチルアミン２グラムを加えて55℃で２時間加熱還流した。その後低沸点物を加熱減圧留去することにより、残留物３８．９４グラムが得られた。これをＮＭＲおよびＩＲにより分析したところ、下記式９で示されるヒドロキシフェニル基含有アリル官能性有機けい素化合物であることが判明した。またこの有機けい素化合物のＧＬＣによる純度は８１．７％であり、残りは下記式１０で示されるもの（式中rは0,2,3である）であった。
式９：
【化５３】
式１０：
【化５４】
【００１９】
［実施例４］
２５℃における粘度が２０００ｍｍ２／ｓ、両末端ビニルジメチルシロキシ基封鎖ポリジメチルシロキサン１０．０１グラム（ビニル基含有量０．７４ミリモル）、２５℃における両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン０．２２７２グラム（けい素原子結合水素原子含有量３．５６ミリモル）、フェニルブチノール０．４９９ミリグラム、実施例１で得られた式４で示されるヒドロキシフェニル基含有メタクリル官能性有機けい素化合物０．６３８グラムからなる組成物を調製した。ついで、この組成物に塩化白金酸と１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサンの錯体を白金金属量が組成物全量に対して１ｐｐｍとなるような量を添加配合して、付加反応硬化型シリコーンゴム組成物を調製した。このシリコーンゴム組成物をポリテトラフルオロエチレン製の皿（６０ｍｍ×６０ｍｍ×１０ｍｍ）に流し込み、次いでこれを１５０℃のオーブン中に1時間放置し硬化させて厚さ１０ｍｍのシリコーンゴムシートを得た。次いでこのシリコーンゴムシート表面に、中央が丸く（直径１０ｍｍ）くり貫かれた厚さ１ｍｍのポリテトラフルオロエチレン製のシートを載せ、そのくり貫かれた部分に、市販の硬化性エポキシ樹脂［コニシ(株)製：商品名エポキシ樹脂ボンドＥ３９］を流し込んだ。次いでこの上にポリテトラフルオロエチレン製のシートを重ね合わせてその上に重さ６００グラムの重りを載せた。この試験体を１５０℃のオーブンに入れて、１時間放置することによりエポキシ樹脂を硬化させ、エポキシ樹脂とシリコーンゴムが一体化した成形体を得た。この成形体からエポキシ樹脂を引き剥がして、エポキシ樹脂とシリコーンゴムとの破断界面を肉眼にて観察したところ、その破断界面は全面シリコーンゴム層で破断されており、凝集破壊であることが判明した。これにより、エポキシ樹脂とシリコーンゴムが強固に接着していることが判明した。また、上記において、市販のエポキシ樹脂の替りに、エポキシ樹脂／フェノール樹脂を主剤とするフェノール／エポキシ樹脂を使用した以外は、上記と同様にしてフェノール／エポキシ樹脂のシリコーンゴムへの接着性を調べた。尚、このフェノール・エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂［油化シェルエポキシ(株)製、商品名ＹＤＦ−８１７０］１００重量部、フェノール樹脂［大内新興化学(株)製、商品名ノクラックNS−５１０］１０重量部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン５重量部およびイミダゾール系硬化剤［旭化成工業(株)製、商品名ノバキュアーＨＸ−３７２１］２０重量部を均一に混合して調製した。この結果、その破断界面は全面シリコーンゴム層で破断されており、凝集破壊であることが判明した。
【００２０】
【発明の効果】
本発明のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物は、同一分子内に脂肪族不飽和結合含有一価炭化水素基とヒドロキシフェニル基を有する新規な化合物であり、例えば、付加反応硬化型シリコーン組成物用接着付与剤として有効である。また、本発明の製造方法はこのような化合物を生産性良く製造できるという特徴を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施例１で合成したヒドロキシフェニル基含有メタクリル官能性有機けい素化合物の核磁気共鳴分析チャートである。
【図２】図２は実施例１で合成したヒドロキシフェニル基含有メタクリル官能性有機けい素化合物の赤外分光分析チャートである。
【図３】図３は実施例２で合成したヒドロキシフェニル基含有メタクリル官能性有機けい素化合物の核磁気共鳴分析チャートである。
【図４】図４は実施例２で合成したヒドロキシフェニル基含有メタクリル官能性有機けい素化合物の赤外分光分析チャートである。
【図５】図５は実施例３で合成したヒドロキシフェニル基含有メタクリル官能性有機けい素化合物の核磁気共鳴分析チャートである。
【図６】図６は実施例３で合成したヒドロキシフェニル基含有メタクリル官能性有機けい素化合物の赤外分光分析チャートである。
【産業上の利用分野】
本発明は同一分子内にヒドロキシフェニル基と脂肪族不飽和結合を含有する新規な有機けい素化合物およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルケニル基含有オルガノポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンを主成分として白金系触媒の存在下で硬化するシリコーン組成物は、付加反応硬化型シリコーン組成物と呼ばれており、数多くの産業分野で使用されている。ところが、この種のシリコーン組成物の硬化物はその表面が不活性であるために、これらの硬化物にエポキシ樹脂、フェノール樹脂等の各種有機樹脂を接着させることは極めて難しかった。そのため付加反応硬化型シリコーン組成物の硬化物表面をオゾン処理して、そのオゾン処理された表面に各種有機樹脂を接触させ硬化させて、これら両者を接着一体化させる方法が試みられている。しかし、この方法は経時的に接着性が低下するという欠点があり実用上満足できる方法ではなかった。そのため付加反応型シリコーン組成物の硬化物と各種有機樹脂を接着するための接着付与剤の出現が望まれていた。このような接着付与剤としては、例えば、有機樹脂との接着性を向上させるための官能基としてのヒドロキシフェニル基と、付加反応硬化物中に組み込まれるための官能基としてのアルケニル基を同一分子中に含有する有機けい素化合物が有効であると考えられるが、このような有機けい素化合物は知られていなかった。尚、ヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物は知られている（特開平２−１６６１２３号公報、特開平２−２２５５２４号公報参照）が、脂肪族不飽和結合を含有するヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物は知られていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは上記問題点を解決するため鋭意検討した結果、本発明に到達した。即ち、本発明の目的は、同一分子内にヒドロキシフェニル基と脂肪族不飽和結合を含有する新規な有機けい素化合物およびその製造方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
一般式：
【化４】
【０００５】
まず、本発明のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物について説明するに、本発明のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合は上記一般式で示される化合物であり、分子中にヒドロキシフェニル基と脂肪族不飽和結合含有１価炭化水素を含有する。上式中、Xはアルケニル基であり、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、ヘキセニル基が例示される。Zは-C(O)O-で示されるカルボニルオキシ基またはフェニレン基であり、フェニレン基としてはo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基が例示される。Yは置換もしくは非置換のヒドロキシフェニル基であり、ヒドロキシフェニル基、アルキル基置換ヒドロキシフェニル基またはアルコキシ基置換ヒドロキシフェニル基が例示される。水酸基、アルキル基、アルコキシ基の置換位置は特に限定されない。このようなアルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が例示され、アルコキシ基としてはメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基が例示される。また置換もしくは非置換のヒドロキシフェニル基としては、2-ヒドロキシフェニル基、4-ヒドロキシフェニル基、3,4-ジヒドロキシフェニル基、3,5-ジヒドロキシフェニル基等のヒドロキシフェニル基；3,5-ジターシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル基、3-メチル-4-ヒドロキシフェニル基等のアルキル基置換ヒドロキシフェニル基；4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル基、3,5-ジメトキシ-4-ヒドロキシフェニル基等のアルコキシ基置換ヒドロキシフェニル基が例示されるが、入手の容易さから、Yは2-ヒドロキシフェニル基および4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル基であることが好ましい。R1は脂肪族不飽和結合を含まない炭素数二個以上の同種または異種の二価炭化水素基であり、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基などのアルキレン基、フェニレン基などのアリーレン基が例示される。Rは脂肪族不飽和結合を含まない同種または異種の一価炭化水素基であり、メチル基、エチル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などのアルキル基；フェニル基、トリル基、キシリル基などのアリール基；ベンジル基、フェネチル基などのアラルキル基が例示される。Aは炭素原子数が１以上の二価炭化水素基または
式：−R2−O−R2−
（式中、R2は二価炭化水素基であり、前述したようなアルキレン基、アリーレン基が挙げられる。）で示される基であり、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、エチレンオキシプロピレン基が例示される。mおよびpは０または１である。nは０〜２であり、qは０〜７の整数である。
【０００６】
このような本発明のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物としては、例えば、下記式で示される化合物が挙げられる。
【化５】
次に、本発明の本発明のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物の製造方法について説明する。
本発明の本発明のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物の製造方法は、
（Ａ）一般式：
【化４３】
（Ｂ）一般式：
R3-Y1
[式中、R3は脂肪族不飽和結合含有一価炭化水素基であり、Y1は置換もしくは非置換のヒドロキシフェニル基である。]で示される脂肪族不飽和結合含有化合物を、ヒドロシリル化触媒存在下に付加反応させることを特徴とする、請求項１記載のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物の製造方法、および
（Ａ）一般式：
【化４４】
（Ｂ）一般式：
R3-Y2
[式中、R3は脂肪族不飽和結合含有一価炭化水素基であり、Y2は置換もしくは非置換のトリオルガノシロキシフェニル基である。]で示される脂肪族不飽和結合含有化合物を、ヒドロシリル化触媒存在下に付加反応させ、しかる後、脱シリル化反応することを特徴とする、ヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物の製造方法である。
【０００８】
これらの方法において、（Ａ）成分のけい素原子結合水素原子含有有機けい素化合物は、上式中のX,Z,A,R,n,m,pは前記と同様である。これらの有機けい素化合物は従来公知の方法により製造できる。例えば、水とエーテル混合溶媒存在下に、
式：CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(OCH3)3
で示されるシランに、
式：H(CH3)2SiCl
で示されるシランを滴下することにより、
式：CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si{OSi(CH3)2H}3
で示されるけい素原子結合水素原子含有有機けい素化合物が生成することが知られている（米国特許３３９８０１７号参照）。この他にも、メタクリル官能基含有クロロシランを1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンの存在下に加水分解したり、また、メタクリル官能基含有クロロシランを加水分解してシラノールとした後、これをジオルガノクロロシランと反応させたりして製造することができる。この際、シラノール基の縮合を抑えるために、発生する塩化水素の捕捉剤としてトリエチルアミン、ピリジン等のアミン類を使用することが望ましい。また、強酸とカルボン酸の存在下、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンと式：CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(OCH3)3
で示されるシランを反応させることによっても合成できる（特願平９−１１７５７３号参照）。
【０００９】
（Ｂ）成分の脂肪族不飽和結合含有フェノール化合物において、上式中、R3は脂肪族不飽和結合含有一価炭化水素基であり、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ヘキセニル基が例示される。これらの中でも入手のしやすさおよび経済性からアリル基が好ましい。Y1は置換もしくは非置換のヒドロキシフェニル基であり、このようなY1としては、前述したYで例示されたヒドロキシフェニル基が挙げられる。また、Y2は置換もしくは非置換のトリオルガノシロキシフェニル基であり、このような有機基としては、前述したYで例示されたヒドロキシフェニル基の水酸基がトリメチルシロキシ化された基が例示される。このような（Ｂ）成分としては、特に、2-アリルフェノール、オイゲノールまたはそれらのトリメチルシリルエーテルが好ましい。また、フェノール性水酸基はヒドロシリル化反応触媒の存在下、けい素原子結合水素原子と脱水素縮合反応を起こすので、特に高純度の目的物を必要とする場合は（Ｂ）成分としてフェノール性水酸基がトリオルガノシロキシ化された脂肪族不飽和結合含有化合物を使用するのが好ましい。
【００１０】
ヒドロシリル化反応用触媒としては、例えば、周期率表第８属遷移金属錯体触媒が挙げられる。この中でも白金系触媒が特に有効であり、塩化白金酸およびそのアルコール溶液、白金のオレフィン錯体、白金とビニル基含有シロキサンとの錯体などの白金化合物が好ましい。
【００１１】
（Ａ）成分と（Ｂ）成分を反応させるに際しては、（Ａ）成分中のアルケニル基とけい素原子結合水素原子との付加反応速度を抑制するために、（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応用触媒を予め混合し、これに（Ａ）成分をゆっくり滴下する方法が好ましい。（Ａ）成分の量と（Ｂ）成分の量の比率は、通常、（Ａ）成分中のけい素原子結合水素原子当量に対する（Ｂ）成分中の脂肪族不飽和結合の当量の比率が０．８以上である範囲内であり、好ましくは、０．８〜２．００の範囲であり、さらに好ましいは０．９〜１．５の範囲である。この反応は、有機溶媒の存在下で行うのが好ましいが、無溶媒で行うこともできる。使用される溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレンのような芳香族類；ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカンのような脂肪族類；テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジブチルエーテルのようなエーテル類；アセトン、メチルエチルケトンのようなケトン類；酢酸エチル、酢酸ブチルのようなエステル類；四塩化炭素、トリクロロエタン、ジクロロメチレン、クロロホルムのような塩素化炭化水素類が例示される。反応は室温でも行うことができるが、通常、５０〜２００℃の温度範囲内で行うのが好ましい。反応中は反応溶液をガスクロマトグラフィー分析（ＧＬＣ）や赤外分光分析（ＩＲ）を使用して分析し、（Ａ）成分のけい素原子結合水素原子含有オリゴシロキサンの特性吸収が消失した時点を反応終了とする。反応終了後、未反応の（Ｂ）成分や有機溶媒などの低沸点物を加熱減圧留去等の方法で除くことにより、本発明の脂肪族不飽和結合およびヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物が得られる。
【００１２】
（Ｂ）成分としてフェノール性水酸基がトリオルガノシロキシ化された脂肪族不飽和結合化合物を使用した場合はフェノール性水酸基がトリオルガノシロキシ化された付加物が得られるので、このトリオルガノシリル基をはずしてヒドロキシフェニル基を再生させる必要がある。この脱シリル化方法としては従来公知の方法が使用できるが、トリオルガノシロキシ化された付加物をアミン化合物またはアンモニアを触媒としてプロトン性溶媒の存在下で脱シリル化する方法が好ましい（本発明者らが平成１０年８月２８日付で出願した「発明の名称「アリールシリルエーテル化合物の脱シリル化方法およびヒドロキシフェニル基含有けい素化合物の製造方法参照」）。この方法にしたがえば、副反応がなく、高収率で目的のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物が得られる。
【００１３】
以上のような本発明のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物は、同一分子内に脂肪族不飽和結合含有１価炭化水素基含有するため、付加反応硬化型シリコーン組成物への相溶性をゆうし、この付加反応硬化型シリコーン組成物中のオルガノハイドロジェンポリシロキサンと反応して硬化する。また、分子内にヒドロキシフェニル基を含有するため、この有機けい素化合物を含有させた付加反応硬化型シリコーン組成物の硬化物は、その表面にヒドロキシフェニル基を有するシリコーン硬化物となり、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の各種有機樹脂と接着するという特性を有する。
したがって、本発明のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物は、かかる特性の要求される用途、例えば、付加反応硬化型シリコーン組成物を各種基材に接着させるための接着性付与剤として有用である。
【００１４】
［参考例］
攪拌機、温度計、冷却管、滴下漏斗を備えた１リットルフラスコに、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン７３．７グラム(０.５５モル)、氷１８グラム、水１００グラムおよび濃塩酸５０グラムを投入した。これに、メタクリロキシプロピルジメチルクロロシラン２１５．７グラム(１モル)を、反応温度が１０℃を超えないように氷浴で冷却しながら滴下した。滴下終了後、フラスコを静置して水層を分離し、得られた有機層を２回水洗した。この有機層を５％炭酸水素ナトリウム水溶液で２回洗浄し、さらに２回水洗した。このようにして水層を除いた有機層に硫酸ナトリウムを加えて乾燥させた後、硫酸ナトリウムを濾別した。次いでこれにフェノチアジン０．６グラムを添加して減圧蒸留し、７１〜８０℃／１ｍｍＨｇの留分１９８グラムを得た。得られた留分を核磁気共鳴分析(以下、ＮＭＲ)および赤外分光分析(以下、ＩＲ)により分析したところ、下記式１で示されるジシロキサンであることが判明した。このジシロキサンのガスクロマトグラフィー(以下、ＧＬＣ)による純度は９９％であった。
式１：
【化４５】
［実施例１］
還流冷却器、温度計、滴下漏斗を取り付けた100ミリリットル3口フラスコに、回転子、下記式２で示される化合物28.66グラム(0.1212モル)、下記式３で示される重合禁止剤0.030グラムおよび塩化白金酸と1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサンの錯体のトルエン溶液（白金金属含有量２重量％）１７マイクロリットルを仕込んだ。次いで80℃まで加熱した後、参考例で合成したジシロキサン30.03グラム（０.１１５３モル）を滴下した。滴下終了後80℃で４０分間攪拌した。反応溶液をＧＬＣおよびＩＲにより分析して、ＧＬＣで原料のジシロキサンのシグナルおよびＩＲでけい素原子結合水素原子によるシグナルが消失した時点で反応を終了させた。反応溶液から未反応の下記式２で示される化合物を加熱減圧留去して、５４.５４グラムの残留物を得た。
式２：
【化４６】
【化４７】
次に、還流冷却器、温度計を取り付けた２００ミリリットル４口フラスコに、上記得られた残留物５３．９０グラム、メタノール４５．０グラム、テトラヒドロフラン３０．０グラム、ジエチルアミン１．２４グラムと回転子を投入し、６０℃で２時間加熱還流した。その後、低沸点物を留去して残留物４６．７３グラムを得た。これをＮＭＲおよびＩＲにより分析したところ、下記式４で示されるヒドロキシフェニル基含有メタクリル官能性有機けい素化合物であることが判明した。またこの有機けい素化合物のＧＬＣによる純度は９３．９％であった。
式４：
【化４８】
［実施例２］
温度計、滴下漏斗を取り付けた５０ミリリットル２口フラスコに、回転子、下記式５で示される化合物５４.５４グラム(０.２６４３モル)、下記式６で示される重合禁止剤0.005グラムおよび塩化白金酸と1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサンの錯体のトルエン溶液（白金金属含有量２重量％）３マイクロリットルを仕込んだ。次いで80℃まで加熱した後、下記式７で示されるトリシロキサン4.02グラム（0.0125モル）を滴下した。滴下終了後80℃で９０分間攪拌した。反応溶液をＧＬＣおよびＩＲにより分析し、ＧＬＣで原料のジシロキサンのシグナルおよびＩＲでけい素原子結合水素原子によるシグナルが消失した時点で反応が終了したと判断し、反応溶液から未反応の下記式５で示される化合物を加熱減圧留去した。次いで、還流冷却器を取り付けてメタノール3.00グラム、ジエチルアミン0.20グラムを加えて55℃で２時間加熱還流した。その後低沸点物を留去することにより、残留物5.85グラムを得た。これをＮＭＲおよびＩＲにより分析したところ、下記式８で示されるヒドロキシフェニル基含有メタクリル官能性有機けい素化合物であることが判明した。またこの有機けい素化合物のＧＬＣによる純度は９３．０％であった。
式５：
【化４９】
【化５０】
【化５１】
【化５２】
［実施例３］
温度計、滴下漏斗を取り付けた３００ミリリットル４口フラスコに、前記式２で示される化合物９５．５６グラム(０．４０４３モル)および塩化白金酸と1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサンの錯体のトルエン溶液（白金金属濃度２重量％）７５マイクロリットルを仕込んだ。次いで90℃まで加熱して、アリルジメチルシランのテトラヒドロフラン溶液１４７．１０グラム（アリルジメチルシラン０．２６６６モル）を滴下した。滴下終了後、90℃で９０分間攪拌し、反応溶液をＧＬＣおよびＩＲにより分析したところ、ＩＲでケイ素原子結合水素原子によるシグナルが消失していた。これにより反応が終了したと判断し、次いで、冷却後、還流冷却器を取り付けてメタノール４０グラム、ジエチルアミン２グラムを加えて55℃で２時間加熱還流した。その後低沸点物を加熱減圧留去することにより、残留物３８．９４グラムが得られた。これをＮＭＲおよびＩＲにより分析したところ、下記式９で示されるヒドロキシフェニル基含有アリル官能性有機けい素化合物であることが判明した。またこの有機けい素化合物のＧＬＣによる純度は８１．７％であり、残りは下記式１０で示されるもの（式中rは0,2,3である）であった。
式９：
【化５３】
【化５４】
［実施例４］
２５℃における粘度が２０００ｍｍ２／ｓ、両末端ビニルジメチルシロキシ基封鎖ポリジメチルシロキサン１０．０１グラム（ビニル基含有量０．７４ミリモル）、２５℃における両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン０．２２７２グラム（けい素原子結合水素原子含有量３．５６ミリモル）、フェニルブチノール０．４９９ミリグラム、実施例１で得られた式４で示されるヒドロキシフェニル基含有メタクリル官能性有機けい素化合物０．６３８グラムからなる組成物を調製した。ついで、この組成物に塩化白金酸と１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサンの錯体を白金金属量が組成物全量に対して１ｐｐｍとなるような量を添加配合して、付加反応硬化型シリコーンゴム組成物を調製した。このシリコーンゴム組成物をポリテトラフルオロエチレン製の皿（６０ｍｍ×６０ｍｍ×１０ｍｍ）に流し込み、次いでこれを１５０℃のオーブン中に1時間放置し硬化させて厚さ１０ｍｍのシリコーンゴムシートを得た。次いでこのシリコーンゴムシート表面に、中央が丸く（直径１０ｍｍ）くり貫かれた厚さ１ｍｍのポリテトラフルオロエチレン製のシートを載せ、そのくり貫かれた部分に、市販の硬化性エポキシ樹脂［コニシ(株)製：商品名エポキシ樹脂ボンドＥ３９］を流し込んだ。次いでこの上にポリテトラフルオロエチレン製のシートを重ね合わせてその上に重さ６００グラムの重りを載せた。この試験体を１５０℃のオーブンに入れて、１時間放置することによりエポキシ樹脂を硬化させ、エポキシ樹脂とシリコーンゴムが一体化した成形体を得た。この成形体からエポキシ樹脂を引き剥がして、エポキシ樹脂とシリコーンゴムとの破断界面を肉眼にて観察したところ、その破断界面は全面シリコーンゴム層で破断されており、凝集破壊であることが判明した。これにより、エポキシ樹脂とシリコーンゴムが強固に接着していることが判明した。また、上記において、市販のエポキシ樹脂の替りに、エポキシ樹脂／フェノール樹脂を主剤とするフェノール／エポキシ樹脂を使用した以外は、上記と同様にしてフェノール／エポキシ樹脂のシリコーンゴムへの接着性を調べた。尚、このフェノール・エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂［油化シェルエポキシ(株)製、商品名ＹＤＦ−８１７０］１００重量部、フェノール樹脂［大内新興化学(株)製、商品名ノクラックNS−５１０］１０重量部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン５重量部およびイミダゾール系硬化剤［旭化成工業(株)製、商品名ノバキュアーＨＸ−３７２１］２０重量部を均一に混合して調製した。この結果、その破断界面は全面シリコーンゴム層で破断されており、凝集破壊であることが判明した。
【００２０】
【発明の効果】
本発明のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物は、同一分子内に脂肪族不飽和結合含有一価炭化水素基とヒドロキシフェニル基を有する新規な化合物であり、例えば、付加反応硬化型シリコーン組成物用接着付与剤として有効である。また、本発明の製造方法はこのような化合物を生産性良く製造できるという特徴を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施例１で合成したヒドロキシフェニル基含有メタクリル官能性有機けい素化合物の核磁気共鳴分析チャートである。
【図２】図２は実施例１で合成したヒドロキシフェニル基含有メタクリル官能性有機けい素化合物の赤外分光分析チャートである。
【図３】図３は実施例２で合成したヒドロキシフェニル基含有メタクリル官能性有機けい素化合物の核磁気共鳴分析チャートである。
【図４】図４は実施例２で合成したヒドロキシフェニル基含有メタクリル官能性有機けい素化合物の赤外分光分析チャートである。
【図５】図５は実施例３で合成したヒドロキシフェニル基含有メタクリル官能性有機けい素化合物の核磁気共鳴分析チャートである。
【図６】図６は実施例３で合成したヒドロキシフェニル基含有メタクリル官能性有機けい素化合物の赤外分光分析チャートである。
Claims (4)
- 一般式：
式：−R2−O−R2−
（式中、R2はエチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基およびフェニレン基からなる群から選択される基である。）で示される基である。mおよびpは０または１であり、nは０〜２であり、qは０〜７の整数である。]で示されるヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物。 - Xがイソプロペニル基またはアリル基であり、Yが2-ヒドロキシフェニル基または３-メトキシ-4-ヒドロキシフェニル基である請求項１記載のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物。
- （Ａ）一般式：
式：−R2−O−R2−
（式中、R2はエチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基およびフェニレン基からなる群から選択される基である。）で示される基である。mおよびpは０または１であり、nは０〜２であり、qは０〜７の整数である。]で示されるけい素原子結合水素原子含有有機けい素化合物と、（Ｂ）一般式：
R3-Y1
[式中、R3はビニル基、アリル基、ブテニル基およびヘキセニル基からなる群から選択される基であり、Y1はメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基およびブトキシ基からなる群から選択される基で置換されたヒドロキシフェニル基またはヒドロキシフェニル基である。]で示される脂肪族不飽和結合含有化合物を、ヒドロシリル化触媒存在下に付加反応させることを特徴とする、請求項１記載のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物の製造方法。 - （Ａ）一般式：
式：−R2−O−R2−（式中、R2はエチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基およびフェニレン基からなる群から選択される基である）で示される基である。mおよびpは０または１であり、nは０〜２であり、qは０〜７の整数である。]で示されるけい素原子結合水素原子含有オリゴシロキサンと、
（Ｂ）一般式：
R3-Y2
[式中、R3はビニル基、アリル基、ブテニル基およびヘキセニル基からなる群から選択される基であり、Y2はメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基およびブトキシ基からなる群から選択される基で置換されたトリオルガノシロキシフェニル基またはトリオルガノシロキシフェニル基である。]で示される脂肪族不飽和結合含有化合物を、ヒドロシリル化触媒存在下に付加反応させ、しかる後、脱シリル化反応することを特徴とする、請求項１記載のヒドロキシフェニル基含有有機けい素化合物の製造方法。
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