JP5481649B2 - 環状シラン化合物の製造方法 - Google Patents
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Description
従来、例えばデカメチルシクロペンタシランは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を用いるジメチルジクロロシランの脱塩素化反応による鎖状ポリシラン又はシクロヘキサシラン類の製造時において副産物として取得されるため、収率も純度も低かった。
しかし当該方法にも、反応時間が長くなると生成したデカメチルシクロペンタシランが熱分解するため、反応時間の厳密な制御が必要である等の問題があった。
[1]鎖状ポリシランを、周期律表第8族又は第11族遷移金属酸化物の存在下に熱分解を行う、環状シラン化合物の製造方法、
[2]鎖状ポリシランが、下記式(1)
[3]環状シラン化合物が、下記式(2)
[4]環状シラン化合物が、デカメチルシクロペンタシランである、上記[1]〜[3]のいずれかに記載された環状シラン化合物の製造方法、及び、
[5]周期律表第8族遷移金属が鉄であり、第11族遷移金属が銅である、上記[1]〜[4]のいずれかに記載された環状シラン化合物の製造方法。
アリール基は、単環又は多環のアリール基を意味し、多環アリール基の場合は、完全不飽和に加え、部分飽和の基も包含する。例えばフェニル基、ナフチル基、アズレニル基、インデニル基、インダニル基、テトラリニル基等が挙げられる。これらのうち、好ましくは、C6〜C10アリール基である。
アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、3−フェニル−n−プロピル基、1−フェニル−n−へキシル基、ナフタレン−1−イルメチル基、ナフタレン−2−イルエチル基、1−ナフタレン−2−イル−n−プロピル基、インデン−1−イルメチル基等が挙げられる。好ましくは、C6〜C10アリールC1〜C6アルキル基である。
mは2〜50,000のいずれかの整数を表す。
R1及びR2は式(1)で挙げたものと同様のものが例示でき、nは1〜20のいずれかの整数を表し、3〜8のいずれかの整数であることがより好ましい。すなわち、本発明の環状シラン化合物としては、シクロペンタシラン環、シクロヘキサシラン環、シクロヘプタシラン環、シクロオクタシラン環を有する化合物であることが好ましい。
環状シラン化合物として具体的には、パーアルキルシクロシラン、より具体的には例えば、デカメチルシクロペンタシラン、ドデカメチルシクロヘキサシラン等が挙げられる。
ここで、環状カルボシラン化合物とは、ケイ素と炭素からなる骨格を有し、かつ部分的にケイ素−炭素−ケイ素の結合を有する環状の化合物である。
本発明の第一の態様の製造方法においては、これらの金属酸化物を1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、本発明の第一の態様の製造方法を阻害しない限り、前記の金属酸化物の他に任意成分を添加しうる。
また反応は常圧、不活性ガス気流下で行われることが好ましく、不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、及びこれらの混合ガス等が挙げられる。
6〜8員の環状カルボシラン化合物としては、例えば、原料としてポリ(ジメチルシリレン)を使用した場合には、下記式(3)〜(5)で表される化合物等を例示することができる。ただしこれ等の化学構造は、ガスクロマトグラフィー−質量分析(GC−MS)と赤外分光(IR)分析(Si−H伸縮振動νSi-Hによる吸収)の結果に基づく推測である。
R1及びR2は式(1)で挙げたものと同様のものが例示でき、nは1〜20のいずれかの整数であり、具体的には、パーアルキルシクロシラン、より具体的には例えば、デカメチルシクロペンタシラン、ドデカメチルシクロヘキサシラン等が挙げられる。
周期律表第12族元素としては、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)等、第13族元素としては、アルミニウム(Al)等、第14族元素としては、ケイ素(Si)、スズ(Sn)、鉛(Pb)等、第15族元素としてはアンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)等が挙げられる。
金属単体としては、具体的には、Zn等が挙げられる。
また、金属化合物としては、TiCl4,MnCl2,FeCl2,CoCl2,PdCl2,ZnCl2,ZnO,CdCl2,AlCl3,SiCl4,SnCl2,SnCl4,SnO,SnO2,PbCl2,SbCl5,BiCl3等が挙げられる。これらのうち、ZnCl2,ZnO,AlCl3,SnCl2,SnCl4,PbCl2,SbCl5,BiCl3がとくに好ましい。なお、金属化合物は、第8族または第11族遷移金属の酸化物でないことが好ましい。
本発明の第二の態様の製造方法においては、これらの金属添加物を1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、本発明の第二の態様の製造方法を阻害しない限り、前記の金属添加物の他に任意成分を添加しうる。
また反応は常圧、不活性ガス気流下で行われることが好ましく、不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、これらの混合ガス等が挙げられる。
ポリ(ジメチルシリレン)(商品名PDMS、日本曹達社製)20.40g、及び酸化鉄(III)(和光純薬工業社製)0.2mg(PDMSに対して10wt.ppm)を反応容器に投入し、窒素気流下で熱分解(室温から40分かけて約400℃に昇温した後、約400℃で50分間加熱)を行った。
用いる金属酸化物の種類及び投入量を変更した以外は実施例1と同様にして、表1のとおりポリ(ジメチルシリレン)の熱分解を行った。なお、表中(ppm)は、(wt.ppm)を表わす。
実施例1〜8で得た反応物をガスクロマトグラフィー(GC)にて分析した。
測定条件は以下の通りに行った。
GC装置:GC−14A(島津製作所製)
カラム:ガラスカラム 7G 3.2mmφ×2.1m(島津製作所製)
充填剤:Silicone OV−17 2% Chromosorb WAW DMCS 60/80mesh(ジーエルサイエンス製)
注入口温度:200℃
カラム温度:100℃(10分)→20℃/分→250℃(5分)
検出器:TCD 125mA、220℃
キャリアガス:ヘリウム 100mL/分
注入量:0.6μL
データ処理装置:クロマトパック C−R6A(島津製作所製)
実施例1〜8及び比較例1で得た熱分解生成物について、環状カルボシラン化合物を含有するGC上のピーク(A)(保持時間4.8分)の面積と、デカメチルシクロペンタシランのGC上のピーク(B)(保持時間4.0分)の面積比(A/B)及びBの面積値を表2に示す。これらの結果より、何も添加せずにポリ(ジメチルシリレン)の熱分解を行った比較例1に比べて、金属酸化物を添加した実施例においてA/B値が減少しており、該金属酸化物を添加することにより、環状シラン化合物の生成量を環状カルボシラン化合物に対して相対的に増加させることができることがわかった。また、比較例1に比べて、金属酸化物を添加した実施例において、デカメチルシクロペンタシランの生成量を表す面積値が増加しており(特に、銅又は鉄の酸化物を用いた場合)、該金属酸化物を添加することにより、その生成量を増加させることができることがわかった。
[参考例1]
ポリ(ジメチルシリレン)(商品名:PDMS、日本曹達社製)20.6g、及びAlCl3(和光純薬工業社製)24mg(PDMSに対して1170wt.ppm)を反応容器に投入し、窒素気流下で熱分解(室温から45分かけて400℃に昇温した後、約400℃で30分間加熱)を行った。
用いる金属添加物の種類及び添加量を変更した以外は参考例1と同様にして、表3のとおりポリ(ジメチルシリレン)の熱分解を行った。
参考例及び比較例で得た反応物をガスクロマトグラフィー(GC)にて分析した。測定条件は以下の通りに行った。
GC装置:GC−14A(島津製作所製)
カラム:ガラスカラム7G 3.2mmφ×2.1m(島津製作所製)
充填剤:Silicone OV−17 2% Chromosorb WAW DMCS 60/80mesh(ジーエルサイエンス製)
注入口温度:200℃
カラム温度:100℃(10分)→20℃/分→250℃(5分)
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キャリアガス:ヘリウム 100mL/分
注入量:0.6μL
データ処理装置:クロマトパック C−R6A(島津製作所製)
参考例1〜16及び比較例2の化合物について、環状カルボシラン化合物を含有するGC上のピーク(A)(保持時間4.8分)の面積と、デカメチルシクロペンタシランのGC上のピーク(B)(保持時間4.0分)の面積比(A/B値)及びAの面積値を表4に示す。これらの結果より、何も添加せずにポリ(ジメチルシリレン)の熱分解を行った比較例2に比べて、金属化合物を添加した参考例においてA/B値が増加しており、該金属化合物を添加することにより、環状カルボシラン化合物の生成量を環状シラン化合物に対して相対的に増加させることができることがわかった。また比較例2に比べて、参考例において、環状カルボシラン化合物の生成量を表す面積値が増加しており(一部例外有り)、該金属化合物を添加することにより、その生成量を増加させることができることがわかった。
本発明は、2009年4月13日出願の日本国特許出願2009−096720、及び2009年4月13日出願の日本国特許出願2009−096721に基づくものであり、それらの内容はここに参照として取り込まれる。
Claims (5)
- 鎖状ポリシランを、周期律表第8族又は第11族遷移金属酸化物の存在下に熱分解を行う、環状シラン化合物の製造方法。
- 環状シラン化合物が、デカメチルシクロペンタシランである、請求項1〜3のいずれか一項に記載された環状シラン化合物の製造方法。
- 周期律表第8族遷移金属が鉄であり、第11族遷移金属が銅である、請求項1〜4のいずれか一項に記載された環状シラン化合物の製造方法。
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