JP5311091B2 - ポリカルボシラン及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、新規なポリカルボシラン及びその製造方法に関し、更に詳しくは、側鎖にオキセタニル基を有するポリカルボシラン及びその製造方法に関する。
オキセタニル基を有する化合物としては、側鎖にオキセタニル基を有するポリシラン（特開２００４−２６８９５号公報）、側鎖にオキセタニル基を有するシルセスキオキサン（特開２００３−１４９８２２号公報）、及び、側鎖にエポキシ基やニトリル基を有するポリカルボシランが知られている（J. Inorg. Organomet. Polym., Vol.5, No.1, 1995, 75-85）。
しかし、側鎖にオキセタニル基を有するポリカルボシランは知られていない。
特開２００４−０２６８９５号公報において、ハロゲン基含有ポリシラン化合物にオキセタン基とヒドロキシル基を有する化合物を反応させて、オキセタニル基をポリシランに導入する方法が開示されている。
ポリカルボシランは、優れた耐熱性、耐分解性を示すため、セラミック材料の前駆体や耐熱性材料として用いられている（特開平０７−１１８００７号公報、特開平１０−０６９８１９号公報、特開平０９−０１３２７８号公報）。
しかし、側鎖にオキセタニル基を有するポリカルボシランは知られていない。
特開２００４−０２６８９５号公報において、ハロゲン基含有ポリシラン化合物にオキセタン基とヒドロキシル基を有する化合物を反応させて、オキセタニル基をポリシランに導入する方法が開示されている。
ポリカルボシランは、優れた耐熱性、耐分解性を示すため、セラミック材料の前駆体や耐熱性材料として用いられている（特開平０７−１１８００７号公報、特開平１０−０６９８１９号公報、特開平０９−０１３２７８号公報）。
従来のポリカルボシランは、汎用の溶媒に対する溶解性が低いため、可溶な溶媒が特殊なものに限定される場合がある。そのため、ポリカルボシランの利用が制限されるという問題があった。
本発明は、汎用の有機溶媒に対する溶解性に優れたポリカルボシラン及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、汎用の有機溶媒に対する溶解性に優れたポリカルボシラン及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、下記一般式で表される、オキセタニル基を有するポリカルボシランを新たに合成し、これが汎用の有機溶媒に対する溶解性が向上したことを見出した。
〔式中、各Ｒは、オキセタニル基を有しない炭素数２〜４０のアルキル基、アリール基、又は、オキセタニル基を有する炭素数２〜４０のアルキル基（但し、エーテル結合を有していても良い。）を示し、２つのＲのうちの少なくとも１つはオキセタニル基を有する炭素数２〜４０のアルキル基（但し、エーテル結合を有していても良い。）であり、Ｒ’は、炭素数１〜２０のアルキレン基、アリーレン基、又は、アラルキレン基を示し、ｎは５〜２００の整数を示す。〕
本発明のポリカルボシランは、下記一般式（２）で表される化合物である。
〔式中、Ｒ１は、オキセタニル基を有しない炭素数１〜４０のアルキル基、オキセタニル基を有しない炭素数６〜４０のアリール基、又は、下記一般式（ａ）で表される基であり、Ｒ３は、炭素数１〜２０のアルキレン基、アリーレン基又はアラルキレン基であり、Ｒ４は、炭素数２〜２０のアルキレン基であり、Ｒ５は、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数６〜２０のアリール基又はアラルキル基であり、ｎは、５〜２００の整数である。〕
〔式中、Ｒ ４ は、炭素数２〜２０のアルキレン基であり、Ｒ ５ は、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数６〜２０のアリール基又はアラルキル基である。〕
また、本発明のポリカルボシランの製造方法は、下記一般式（６）で表される化合物と、ビニルオキセタン化合物とをヒドロシリル化反応する工程を備え、
上記ビニルオキセタン化合物は、３−エチル−３−アリルオキシメチルオキセタン、３−メチル−３−アリルオキシメチルオキセタン、３−アリルオキシメチルオキセタン、３−エチル−３−ビニルオキシメチルオキセタン、３−メチル−３−ビニルオキシメチルオキセタン及び３−ビニルオキシメチルオキセタンから選ばれることを特徴とする。
〔式中、Ｒ３は、炭素数１〜２０のアルキレン基、アリーレン基又はアラルキレン基であり、Ｒ７は、水素原子、オキセタニル基を有しない炭素数１〜４０のアルキル基、又は、オキセタニル基を有しない炭素数６〜４０のアリール基であり、ｎは、５〜２００の整数である。〕
また、本発明のポリカルボシランの製造方法は、下記一般式（６）で表される化合物と、ビニルオキセタン化合物とをヒドロシリル化反応する工程を備え、
上記ビニルオキセタン化合物は、３−エチル−３−アリルオキシメチルオキセタン、３−メチル−３−アリルオキシメチルオキセタン、３−アリルオキシメチルオキセタン、３−エチル−３−ビニルオキシメチルオキセタン、３−メチル−３−ビニルオキシメチルオキセタン及び３−ビニルオキシメチルオキセタンから選ばれることを特徴とする。
本発明の新規なポリカルボシランは、極性官能基であるオキセタニル基を側鎖として有するため、極性溶媒との親和性が向上し、アセトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトンのようなケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチルのようなエステル系溶媒、プロピレングリコールジメチルエーテルのようなプロピレングリコール系溶媒等の汎用の有機溶媒への溶解性が高い。
本発明のポリカルボシランは、そのため、樹脂の改質剤、無機化合物の表面処理剤として有用である。
本発明により、ポリカルボシランの特性を損なわず、種々の形状に容易に成形できる耐熱性材料を提供することができる。
本発明のポリカルボシランは、製造原料として比較的入手しやすいケイ素化合物を用いることができ、ポリカルボシランを安全に且つ効率的に製造することができる。
本発明のポリカルボシランは、そのため、樹脂の改質剤、無機化合物の表面処理剤として有用である。
本発明により、ポリカルボシランの特性を損なわず、種々の形状に容易に成形できる耐熱性材料を提供することができる。
本発明のポリカルボシランは、製造原料として比較的入手しやすいケイ素化合物を用いることができ、ポリカルボシランを安全に且つ効率的に製造することができる。
以下、本発明について詳述する。
１．ポリカルボシラン
本発明のポリカルボシランは、下記一般式（２）で表される。
〔式中、Ｒ １ は、オキセタニル基を有しない炭素数１〜４０のアルキル基、オキセタニル基を有しない炭素数６〜４０のアリール基、又は、下記一般式（ａ）で表される基であり、Ｒ ３ は、炭素数１〜２０のアルキレン基、アリーレン基又はアラルキレン基であり、Ｒ ４ は、炭素数２〜２０のアルキレン基であり、Ｒ ５ は、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数６〜２０のアリール基又はアラルキル基であり、ｎは、５〜２００の整数である。〕
〔式中、Ｒ ４ は、炭素数２〜２０のアルキレン基であり、Ｒ ５ は、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数６〜２０のアリール基又はアラルキル基である。〕
上記一般式（２）において、Ｒ１は、オキセタニル基を有しない炭素数１〜４０のアルキル基、オキセタニル基を有しない炭素数６〜４０のアリール基、又は、上記一般式（ａ）で表される基である。
上記Ｒ１がアルキル基である場合、直鎖状及び分岐状のいずれでもよく、好ましい炭素数は１〜３０、より好ましくは１〜２０である。このアルキル基の具体例は、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデカニル基等である。これらのうち、メチル基が特に好ましい。
１．ポリカルボシラン
本発明のポリカルボシランは、下記一般式（２）で表される。
上記一般式（２）において、Ｒ１は、オキセタニル基を有しない炭素数１〜４０のアルキル基、オキセタニル基を有しない炭素数６〜４０のアリール基、又は、上記一般式（ａ）で表される基である。
上記Ｒ１がアルキル基である場合、直鎖状及び分岐状のいずれでもよく、好ましい炭素数は１〜３０、より好ましくは１〜２０である。このアルキル基の具体例は、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデカニル基等である。これらのうち、メチル基が特に好ましい。
上記一般式（２）において、Ｒ３は、炭素数１〜２０のアルキレン基、アリーレン基又はアラルキレン基である。アリーレン基及びアラルキレン基の炭素数は、それぞれ、通常、６〜２０及び７〜２０である。上記Ｒ３は、アリーレン基であることが特に好ましい。
また、上記一般式（２）において、両末端は、通常、フェニル基又は水酸基である。
また、上記一般式（２）におけるｎは、５〜２００の整数であり、好ましくは１０〜１００である。ｎが２００を超えると、汎用の有機溶媒に対するポリカルボシランの溶解性が低下する場合があり。一方、ｎが５未満では、耐熱性材料としての特性が十分でない場合がある。
また、上記一般式（２）において、両末端は、通常、フェニル基又は水酸基である。
また、上記一般式（２）におけるｎは、５〜２００の整数であり、好ましくは１０〜１００である。ｎが２００を超えると、汎用の有機溶媒に対するポリカルボシランの溶解性が低下する場合があり。一方、ｎが５未満では、耐熱性材料としての特性が十分でない場合がある。
上記一般式（２）におけるＲ４は、炭素数２〜２０のアルキレン基である。Ｒ４がアルキレン基である場合、好ましい炭素数は、２〜１４である。このアルキレン基は、直鎖状でよいし、側鎖を有してもよい。このアルキレン基の具体例は、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等である。特にプロピレン基が好ましい。
上記一般式（２）におけるＲ５は、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数６〜２０のアリール基又はアラルキル基である。Ｒ５がアルキル基である場合、好ましい炭素数は、１〜１２であり、より好ましくは１〜６である。このアルキル基は、直鎖状及び分岐状のいずれでもよい。また、このアルキル基の具体例は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等である。上記Ｒ５は、アルキル基であることが好ましく、特にエチル基が好ましい。
本発明における好ましいポリカルボシランの具体例を以下に例示する。
〔式中、Ｒ６は、オキセタニル基を有しない炭素数１〜４０のアルキル基、又は、オキセタニル基を有しない炭素数６〜４０のアリール基であり、ｎは、５〜２００の整数である。〕
〔式中、Ｒ６は、オキセタニル基を有しない炭素数１〜４０のアルキル基、又は、オキセタニル基を有しない炭素数６〜４０のアリール基であり、ｎは、５〜２００の整数である。〕
〔式中、Ｒ６は、オキセタニル基を有しない炭素数１〜４０のアルキル基、又は、オキセタニル基を有しない炭素数６〜４０のアリール基であり、ｎは、５〜２００の整数である。〕
これらのうち、一般式（３）及び（４）のポリカルボシランが特に好ましい。
これらのうち、一般式（３）及び（４）のポリカルボシランが特に好ましい。
２．ポリカルボシランの製造方法
本発明のポリカルボシランの製造方法は、下記一般式（６）で表される化合物と、ビニルオキセタン化合物とをヒドロシリル化反応する工程を備え、
上記ビニルオキセタン化合物は、３−エチル−３−アリルオキシメチルオキセタン、３−メチル−３−アリルオキシメチルオキセタン、３−アリルオキシメチルオキセタン、３−エチル−３−ビニルオキシメチルオキセタン、３−メチル−３−ビニルオキシメチルオキセタン及び３−ビニルオキシメチルオキセタンから選ばれることを特徴とする。
〔式中、Ｒ３は、炭素数１〜２０のアルキレン基、アリーレン基又はアラルキレン基であり、Ｒ７は、水素原子、オキセタニル基を有しない炭素数１〜４０のアルキル基、又は、オキセタニル基を有しない炭素数６〜４０のアリール基であり、ｎは、５〜２００の整数である。〕
本発明のポリカルボシランの製造方法は、下記一般式（６）で表される化合物と、ビニルオキセタン化合物とをヒドロシリル化反応する工程を備え、
上記ビニルオキセタン化合物は、３−エチル−３−アリルオキシメチルオキセタン、３−メチル−３−アリルオキシメチルオキセタン、３−アリルオキシメチルオキセタン、３−エチル−３−ビニルオキシメチルオキセタン、３−メチル−３−ビニルオキシメチルオキセタン及び３−ビニルオキシメチルオキセタンから選ばれることを特徴とする。
上記一般式（６）において、Ｒ３は、上記一般式（２）におけるＲ３と同様であり、その説明が適用される。好ましいＲ３は、アリーレン基である。また、Ｒ７は、上記のように、水素原子、所定の炭素数を有する、アルキル基又はアリール基であり、アルキル基又はアリール基の場合には、上記一般式（２）におけるＲ１と同様であり、その説明が適用される。好ましいＲ７は、製造原料としての入手のしやすさから、メチル基である。
上記ビニルオキセタン化合物の構造は、下記に示される。
〔式中、Ｒ８’は、オキセタニル基を有する有機基であり、ｍは、０〜１２の整数である。〕
上記ビニルオキセタン化合物としては、３−エチル−３−アリルオキシメチルオキセタン、３−メチル−３−アリルオキシメチルオキセタン、３−アリルオキシメチルオキセタン、３−エチル−３−ビニルオキシメチルオキセタン、３−メチル−３−ビニルオキシメチルオキセタン、３−ビニルオキシメチルオキセタンである。
上記ビニルオキセタン化合物としては、３−エチル−３−アリルオキシメチルオキセタン、３−メチル−３−アリルオキシメチルオキセタン、３−アリルオキシメチルオキセタン、３−エチル−３−ビニルオキシメチルオキセタン、３−メチル−３−ビニルオキシメチルオキセタン、３−ビニルオキシメチルオキセタンである。
上記一般式（６）で表される化合物及び上記ビニルオキセタン化合物のヒドロシリル化反応は、通常、トルエン、テトラヒドロフラン等の有機溶媒中、触媒の存在下で行われる。
上記一般式（６）で表される化合物及び上記ビニルオキセタン化合物の仕込み割合は、上記一般式（６）で表される化合物におけるＳｉＨ基が、上記ビニルオキセタン化合物における炭素−炭素不飽和基（ＣＨ２＝ＣＨ−）１当量に対し、好ましくは０．１〜２．０当量であり、より好ましくは１．０〜２．０当量である。
上記一般式（６）で表される化合物及び上記ビニルオキセタン化合物の仕込み割合は、上記一般式（６）で表される化合物におけるＳｉＨ基が、上記ビニルオキセタン化合物における炭素−炭素不飽和基（ＣＨ２＝ＣＨ−）１当量に対し、好ましくは０．１〜２．０当量であり、より好ましくは１．０〜２．０当量である。
上記触媒としては、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、白金等の、周期表第８属〜第１０属の金属の単体、有機金属錯体、金属塩、金属酸化物等が挙げられる。これらのうち、白金系触媒が好ましく使用される。この白金系触媒としては、１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン白金錯体等の白金−ビニルシロキサン錯体、塩化白金酸六水和物（Ｈ２ＰｔＣｌ６・６Ｈ２Ｏ）、ｃｉｓ−ＰｔＣｌ２（ＰｈＣＮ）２、白金カーボン等が例示される。尚、Ｐｈはフェニル基を表す。
上記触媒の使用量は、上記一般式（６）で表される化合物の使用量に対して、好ましくは０．１〜１，０００ｐｐｍである。
上記触媒の使用量は、上記一般式（６）で表される化合物の使用量に対して、好ましくは０．１〜１，０００ｐｐｍである。
また、上記ヒドロシリル化反応は、通常、加熱下で行われる。反応温度は、一般に、外部からの加熱及び原料化合物の供給速度に依存する。通常、３０℃〜１２０℃の範囲の温度に保持することで、ヒドロシリル化反応を円滑に行うことができる。この温度が３０℃未満では、ヒドロシリル化反応が円滑に進まず、１２０℃を超えると、ポリマーの分子量制御が困難になる場合がある。
反応終了後、常法により、洗浄、層分離、脱溶媒等を行い、本発明のポリカルボシランを回収することができる。
反応終了後、常法により、洗浄、層分離、脱溶媒等を行い、本発明のポリカルボシランを回収することができる。
尚、上記一般式（６）で表される化合物は、下記一般式（８）で表されるジハロゲノシランと、下記一般式（９）で表されるジハロゲン化物とをグリニャール反応させることにより容易に得ることができる。
〔式中、各Ｘ１は、同一の又は異なるハロゲンを示し、Ｒ７は、水素原子、オキセタニル基を有しない炭素数１〜４０のアルキル基、又は、オキセタニル基を有しない炭素数６〜４０のアリール基である。〕
〔式中、各Ｘ２は、同一の又は異なるハロゲンを示し、Ｒ３は、炭素数１〜２０のアルキレン基、アリーレン基又はアラルキレン基である。〕
上記一般式（８）で表されるジハロゲノシランにおいて、Ｘ１は、好ましくは、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。
また、上記一般式（９）で表されるジハロゲン化物において、Ｘ２は、好ましくは、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。
上記一般式（９）で表されるジハロゲン化物としては、Ｒ３がアリーレン基である、ジハロゲン化アリールが好ましく、特に、パラジブロモベンゼンが好ましい。
また、上記一般式（９）で表されるジハロゲン化物において、Ｘ２は、好ましくは、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。
上記一般式（９）で表されるジハロゲン化物としては、Ｒ３がアリーレン基である、ジハロゲン化アリールが好ましく、特に、パラジブロモベンゼンが好ましい。
上記化合物（８）に対する化合物（９）の仕込み割合（モル比）は、好ましくは０．５〜１．５である。
本発明のポリカルボシランとして、上記一般式（３）におけるＲ６がメチル基である、下記構造式（１１）で表されるポリカルボシランの製造方法を以下に説明する。
まず、公知の方法により調製した活性化マグネシウムに、ジクロロメチルシラン及びパラジブロモベンゼンの混合液を滴下して、グリニャール反応させ、下記構造式（１０）に示される、Ｓｉ−Ｈ基を有するポリカルボシランを得る。
〔式中、Ｙは、水酸基又はフェニル基であり、ｎは、５〜２００の整数である。〕
まず、公知の方法により調製した活性化マグネシウムに、ジクロロメチルシラン及びパラジブロモベンゼンの混合液を滴下して、グリニャール反応させ、下記構造式（１０）に示される、Ｓｉ−Ｈ基を有するポリカルボシランを得る。
上記ポリカルボシラン（１０）を得る反応における具体的操作としては、充分乾燥させたマグネシウムに、溶媒及び活性化剤を加え、ジクロロメチルシラン及びパラジブロモベンゼンの混合液を滴下する。このときの反応温度は、常温から溶媒の沸点の範囲で適宜、選択される。全量滴下した後、常温に戻したり、若干加温したり、あるいは溶媒の沸点近くで還流を行う。反応温度が高すぎると、得られるポリカルボシラン（１０）が高分子量となる場合がある。
上記溶媒としては、ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、石油エーテル、トルエン、キシレン、ガソリン、リグロイン等の炭化水素類；ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類が例示される。
また、上記活性化剤としては、１，２−ジブロモエタン、ヨウ素等が例示される。
反応終了後、溶媒及びマグネシウム塩を除去し、再沈殿によってポリカルボシランを単離する。
上記溶媒としては、ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、石油エーテル、トルエン、キシレン、ガソリン、リグロイン等の炭化水素類；ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類が例示される。
また、上記活性化剤としては、１，２−ジブロモエタン、ヨウ素等が例示される。
反応終了後、溶媒及びマグネシウム塩を除去し、再沈殿によってポリカルボシランを単離する。
その後、このようにして得られたポリカルボシラン（１０）を、白金系触媒の存在下、上記ビニルオキセタン化合物とヒドロシリル化反応させることにより、下記構造式（１１）で表されるポリカルボシランを得ることができる。
以下、本発明を参考例及び実施例によって具体的に説明する。
参考例１
攪拌機、温度計及び冷却管を備えた反応器を乾燥窒素雰囲気下にして、マグネシウム７５．１ｇ（３．０８ｍｏｌ）及びテトラヒドロフラン５００ミリリットルを仕込み、攪拌した。その後、反応器に１，２−ジブロモエタンを加えてマグネシウムを活性化させた。
その後、１，４−ジブロモベンゼン３２３ｇ（１．２７ｍｏｌ）及びジクロロメチルシラン１２５ｇ（１．０９ｍｏｌ）をテトラヒドロフラン５００ミリリットルに溶解させて得られた溶液を、滴下ロートに仕込み、反応系に滴下した。
滴下終了後、オイルバスをセットし、加熱還流（６７℃）を３時間行った。
次いで、反応液を分液ロートに移した。有機層を水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムを加え脱水した。減圧下、溶媒を留去し、その後、残渣を良溶媒に溶かし、貧溶媒に滴下することにより、下記構造式（１２）で表される、Ｓｉ−Ｈ基を有するポリカルボシランを得た。収率は６６．８％、構造式（１２）におけるｎの平均値は２０、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）による重量平均分子量Ｍｗは２，７００、Ｍｗ／Ｍｎは３．５８であった。
１Ｈ ＮＭＲスペクトルのケミカルシフトは、以下のとおりである。
１Ｈ ＮＭＲ（２７０ＭＨｚ、溶媒；ＣＤＣｌ３）
δ７．５７（ｓ，４Ｈ）［ａ，ｂ］，
δ４．９５（ｑ，Ｊ＝３．８Ｈｚ，１Ｈ）［ｄ］，
δ０．６４（ｄ，Ｊ＝３．８Ｈｚ，３Ｈ）［ｃ］
攪拌機、温度計及び冷却管を備えた反応器を乾燥窒素雰囲気下にして、マグネシウム７５．１ｇ（３．０８ｍｏｌ）及びテトラヒドロフラン５００ミリリットルを仕込み、攪拌した。その後、反応器に１，２−ジブロモエタンを加えてマグネシウムを活性化させた。
その後、１，４−ジブロモベンゼン３２３ｇ（１．２７ｍｏｌ）及びジクロロメチルシラン１２５ｇ（１．０９ｍｏｌ）をテトラヒドロフラン５００ミリリットルに溶解させて得られた溶液を、滴下ロートに仕込み、反応系に滴下した。
滴下終了後、オイルバスをセットし、加熱還流（６７℃）を３時間行った。
次いで、反応液を分液ロートに移した。有機層を水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムを加え脱水した。減圧下、溶媒を留去し、その後、残渣を良溶媒に溶かし、貧溶媒に滴下することにより、下記構造式（１２）で表される、Ｓｉ−Ｈ基を有するポリカルボシランを得た。収率は６６．８％、構造式（１２）におけるｎの平均値は２０、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）による重量平均分子量Ｍｗは２，７００、Ｍｗ／Ｍｎは３．５８であった。
１Ｈ ＮＭＲ（２７０ＭＨｚ、溶媒；ＣＤＣｌ３）
δ７．５７（ｓ，４Ｈ）［ａ，ｂ］，
δ４．９５（ｑ，Ｊ＝３．８Ｈｚ，１Ｈ）［ｄ］，
δ０．６４（ｄ，Ｊ＝３．８Ｈｚ，３Ｈ）［ｃ］
参考例２
攪拌機、温度計及び冷却管を備えた反応器を乾燥窒素雰囲気下にして、マグネシウム４５．５ｇ（１．８７ｍｏｌ）及びテトラヒドロフラン５５０ミリリットルを仕込み、攪拌した。その後、反応器に１，２−ジブロモエタンを加えてマグネシウムを活性化させた。 その後、１，４−ジブロモベンゼン２２０．８ｇ（９３７ｍｍｏｌ）及びメチルジクロロシラン９２．０ｇ（８００ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン２５０ミリリットルに溶解させて得られた溶液を、滴下ロートに仕込み、反応系に４時間かけて滴下した。
滴下終了後、オイルバスをセットし、加熱還流（６７℃）を３時間行った。
次いで、反応液を分液ロートに移し、参考例１と同様の操作を行い、上記構造式（１２）で表される、Ｓｉ−Ｈ基を有するポリカルボシラン９２．７ｇを得た。収率は９５％、構造式（１２）におけるｎの平均値は４８、Ｍｗは６，５００、Ｍｗ／Ｍｎは２．５８であった。
攪拌機、温度計及び冷却管を備えた反応器を乾燥窒素雰囲気下にして、マグネシウム４５．５ｇ（１．８７ｍｏｌ）及びテトラヒドロフラン５５０ミリリットルを仕込み、攪拌した。その後、反応器に１，２−ジブロモエタンを加えてマグネシウムを活性化させた。 その後、１，４−ジブロモベンゼン２２０．８ｇ（９３７ｍｍｏｌ）及びメチルジクロロシラン９２．０ｇ（８００ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン２５０ミリリットルに溶解させて得られた溶液を、滴下ロートに仕込み、反応系に４時間かけて滴下した。
滴下終了後、オイルバスをセットし、加熱還流（６７℃）を３時間行った。
次いで、反応液を分液ロートに移し、参考例１と同様の操作を行い、上記構造式（１２）で表される、Ｓｉ−Ｈ基を有するポリカルボシラン９２．７ｇを得た。収率は９５％、構造式（１２）におけるｎの平均値は４８、Ｍｗは６，５００、Ｍｗ／Ｍｎは２．５８であった。
実施例１
攪拌機、温度計及び冷却管を備えた反応器を乾燥窒素雰囲気下にして、参考例１で得たポリカルボシラン１９．０ｇ（２５７ｍｍｏｌ）、３−エチル−３−アリルオキシメチルオキセタン２７．１ｇ（１７３ｍｍｏｌ）及びトルエン４００ミリリットルを仕込み、オイルバスを用いて加熱した。内部温度が８０℃に達したところで、１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン白金錯体Ｐｔ［（Ｃ＝Ｃ−Ｓｉ（Ｍｅ）２）２Ｏ］の２．１％キシレン溶液を２５０マイクロリットル添加した。その後、８０℃で３時間反応させた。
次いで、反応液を分液ロートに移した。有機層を水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムを加え脱水した。減圧下、溶媒を留去し、その後、残渣を良溶媒に溶かし、貧溶媒に滴下し、再沈殿させた。次いで、減圧下、溶媒を留去後、下記構造式（１３）で表される、オキセタニル基を有するポリカルボシランを得た。収率は３７．８％、Ｍｗは６，１００、Ｍｗ／Ｍｎは１．２８であった。
１Ｈ ＮＭＲスペクトルのケミカルシフトは、以下のとおりである。
１Ｈ ＮＭＲ（２７０ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）
δ７．４９−７．５７（ｍ，４Ｈ）［ａ，ｂ］，
δ４．３５−４．４５（ｍ，４Ｈ）［ｊ，ｋ］，
δ３．４１−３．４９（ｍ，４Ｈ）［ｇ，ｆ］，
δ１．６１−１．７７（ｍ，４Ｈ）［ｅ，ｈ］，
δ１．０４−１．１０（ｂｒ，２Ｈ）［ｄ］，
δ０．８０−０．９０（ｍ，３Ｈ）［ｉ］，
δ０．５５−０．６０（ｄ，３Ｈ）［ｃ］
攪拌機、温度計及び冷却管を備えた反応器を乾燥窒素雰囲気下にして、参考例１で得たポリカルボシラン１９．０ｇ（２５７ｍｍｏｌ）、３−エチル−３−アリルオキシメチルオキセタン２７．１ｇ（１７３ｍｍｏｌ）及びトルエン４００ミリリットルを仕込み、オイルバスを用いて加熱した。内部温度が８０℃に達したところで、１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン白金錯体Ｐｔ［（Ｃ＝Ｃ−Ｓｉ（Ｍｅ）２）２Ｏ］の２．１％キシレン溶液を２５０マイクロリットル添加した。その後、８０℃で３時間反応させた。
次いで、反応液を分液ロートに移した。有機層を水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムを加え脱水した。減圧下、溶媒を留去し、その後、残渣を良溶媒に溶かし、貧溶媒に滴下し、再沈殿させた。次いで、減圧下、溶媒を留去後、下記構造式（１３）で表される、オキセタニル基を有するポリカルボシランを得た。収率は３７．８％、Ｍｗは６，１００、Ｍｗ／Ｍｎは１．２８であった。
１Ｈ ＮＭＲ（２７０ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）
δ７．４９−７．５７（ｍ，４Ｈ）［ａ，ｂ］，
δ４．３５−４．４５（ｍ，４Ｈ）［ｊ，ｋ］，
δ３．４１−３．４９（ｍ，４Ｈ）［ｇ，ｆ］，
δ１．６１−１．７７（ｍ，４Ｈ）［ｅ，ｈ］，
δ１．０４−１．１０（ｂｒ，２Ｈ）［ｄ］，
δ０．８０−０．９０（ｍ，３Ｈ）［ｉ］，
δ０．５５−０．６０（ｄ，３Ｈ）［ｃ］
［ポリカルボシランの溶解性評価］
参考例１で得られた、上記構造式（１２）で表される、Ｓｉ−Ｈ基を有するポリカルボシラン、及び、実施例１で得られた、上記構造式（１３）で表される、オキセタニル基を有するポリカルボシランについて、下記の汎用溶媒に対する溶解性を試験し、比較した。
２５℃において、各ポリカルボシランを、トルエン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、プロピレングリコールジメチルエーテル（ＰＧＤＭ）、乳酸エチル（ＥＬ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）及びメチルアミルケトン（ＭＡＫ）に、それぞれ、濃度が５質量％となるように添加した時の溶解性を観察し、その結果を表１に示した。溶解した場合は「○」、溶解しなかった場合は「×」で表した。
参考例１で得られた、上記構造式（１２）で表される、Ｓｉ−Ｈ基を有するポリカルボシラン、及び、実施例１で得られた、上記構造式（１３）で表される、オキセタニル基を有するポリカルボシランについて、下記の汎用溶媒に対する溶解性を試験し、比較した。
２５℃において、各ポリカルボシランを、トルエン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、プロピレングリコールジメチルエーテル（ＰＧＤＭ）、乳酸エチル（ＥＬ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）及びメチルアミルケトン（ＭＡＫ）に、それぞれ、濃度が５質量％となるように添加した時の溶解性を観察し、その結果を表１に示した。溶解した場合は「○」、溶解しなかった場合は「×」で表した。
本発明のポリカルボシランは、樹脂の改質剤、無機化合物の表面処理剤、耐熱性材料等を形成する物質として有用であり、特に、耐熱性絶縁材料に有用である。
Claims (4)
- 下記一般式（２）で表されることを特徴とするポリカルボシラン。
- 上記一般式（２）におけるＲ １ が、オキセタニル基を有しない炭素数１〜４０のアルキル基、又は、オキセタニル基を有しない炭素数６〜４０のアリール基である請求項１にポリカルボシラン。
- 下記一般式（３）、（４）及び（５）で表された化合物の群から選ばれた請求項２に記載のポリカルボシラン。
- 請求項１に記載のポリカルボシランの製造方法であって、下記一般式（６）で表される化合物と、ビニルオキセタン化合物とをヒドロシリル化反応する工程を備え、
上記ビニルオキセタン化合物は、３−エチル−３−アリルオキシメチルオキセタン、３−メチル−３−アリルオキシメチルオキセタン、３−アリルオキシメチルオキセタン、３−エチル−３−ビニルオキシメチルオキセタン、３−メチル−３−ビニルオキシメチルオキセタン及び３−ビニルオキシメチルオキセタンから選ばれることを特徴とするポリカルボシランの製造方法。
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