JP5652829B2 - 無水条件におけるシラノールの製造方法 - Google Patents
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Description
そこで、無水条件シラノール合成法またはシラノールを経由しないシロキサンの合成が求められている。
その一つとして、Gevorgyanと山本らは、B(C6F5)3触媒の存在下、アルコキシシランとヒドロシラン(HSiEt3)を反応させることで、メタンの脱離を伴いながらシロキサン結合を形成できることを報告している(非特許文献2)。しかし、この反応では、ルイス酸触媒であるB(C6F5)3により、原料の基質同士で不均化が進行し反応を制御できないなどの問題があるため、工業化に適した方法とは言い難い。
本発明は、このような従来技術の問題点を克服して、無水条件かつ温和な条件でシラノールを合成できるとともに、様々な置換基を有する基質に適応でき、高い構造制御性を有しながらシロキサン類を収率良く自在に製造する方法を提供することを目的とするものである。
[1]下記の式(1)で示されるベンジルオキシ置換シランをシラノール前駆体とし、触媒として周期律表9族又は10族の金属或いは該金属の化合物を用い、無水条件下で、水
素添加反応を行うことを特徴とするシラノールの製造方法。
R4-nSi(OCH2Ph)n・・・・・・・・・式(1)
(式中、Phはフェニル基を示し、nは1〜4の整数であり、Rはそれぞれ独立して同一又は相異なり、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数3〜7のシクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アシル基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、カルボキシル基又はアシロキシ基を示す。)
[2]前記触媒が、不均一系触媒であることを特徴とする[1]に記載のシラノールの製造方法。
[3]前記触媒が、炭素に担持された触媒であることを特徴とする[2]に記載のシラノールの製造方法。
[4][1]〜[3]に記載のシラノールの製造方法において、反応系にハロゲン化ケイ素又は遷移金属アルコキシドを共存させて、クロスカップリング型シロキサンを製造することを特徴とするシロキサンの製造方法。
R4-nSi(OCH2Ph)n・・・・・・・・・式(1)
(式中、Phはフェニル基を示し、nは1〜4の整数であり、Rはそれぞれ独立して同一又は相異なり、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数3〜7のシクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アシル基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、カルボキシル基又はアシロキシ基を示す。)
水素圧は特に制限されないが、好ましくは1〜10気圧で行う。
反応時間は、通常1〜24時間である。
これらの活性成分は、種々の担体、例えばアルミナ、ケイソウ土、活性炭、無機物或いは有機物からなる繊維、炭酸カルシウム、シリカ、シリカ−アルミナ、硫酸バリウム、酸化チタン等の金属酸化物或いは金属の塩或いは有機高分子状樹脂に担持して使用してもよいし、或いは活性成分だけを単独使用することもできるが、本発明において用いられる金属触媒は、容易に取り除けるという点から不均一系触媒であることが好ましく、これらの触媒の中では、Pd−CやPt−C等が好ましく、殊にPd−Cが特に好ましい。
金属触媒の使用量は、活性成分換算で、原料に対して、通常0.1〜15.0mol%である。
下記の式(3)は、ハロゲン化ケイ素の一例としてトリメチルクロロシランを共存させた場合を示すものである。
図中、(I)のシラノールが生成される反応は比較的遅い反応である。これに対して、(II)のシラノールとハロゲン化ケイ素化合物とのクロスカップリング反応は、速い反応である。したがって、無水条件下でシラノールが生成される本発明の方法においては、反応の系に水に不安定なハロゲン化ケイ素を共存させることにより、シラノールの発生と共に逐次的に反応し、目的とするクロスカップリング型のシロキサン類が合成される。
反応終了後、パラジウム炭素を遠心分離またはフィルターで分離し、シラノール類を取り出すことができる。
磁気攪拌子を備えた二口フラスコにベンジルアルコール(1.33g、12.4mmol)、トリエチルアミン(1.26g、12.4mmol)、ジメチルアミノピリジン(57.9mg、0.474mmol)を入れジクロロメタン7mlで希釈した。これを0℃まで冷却し、ジクロロジフェニルシラン(1.51g、5.92mmol)をジクロロメタン7mlで希釈した溶液を10分かけて滴下した。滴下後室温で4時間撹拌し、ジクロロメタンを留去し、ヘキサン溶液として分液することで、前駆体であるジフェニルジベンジルオキシシランを収率82.1%(1.93g)で得た。
実施例1の条件と同じく、磁気攪拌子を備えた二口フラスコにベンジルアルコール(3.14g、29.3mmol)、トリエチルアミン(2.97g、29.3mmol)、ジメチルアミノピリジン(139mg、1.13mmol)を入れジクロロメタン10mlで希釈した。これを0℃まで冷却し、クロロトリフェニルシラン(2.00g、9.44mmol)をジクロロメタン10mlで希釈した溶液を10分かけて滴下した。滴下後室温で4時間撹拌し、ジクロロメタンを留去し、ヘキサン溶液として分液する事でフェニルトリベンジルオキシシランを収率73.1%(2.94g)で得た。
磁気攪拌子を備えた二口フラスコに、ベンジルオキシ換算で10mol%のパラジウム炭素(107mg)および合成例1で得られたジフェニルジベンジルオキシシラン(100mg、0.25mmol)を入れ、酢酸エチルを6ml加えた。水素ガスで置換し、室温で12時間反応させた。その後パラジウム炭素を遠心分離し、反応溶媒を留去した。
析出した白色固体を1H,13C,29Si NMRで分析すると、ジフェニルシランジオールであることが確認され、質量からその収率は98%であった。
磁気攪拌子を備えた二口フラスコにベンジルオキシ換算で10mol%のパラジウム炭素(107mg)および、合成例2で得られたフェニルトリベンジルオキシシラン(100mg、0.235mmol)を入れ酢酸エチル6mlを加えた。水素ガスで置換し、室温で12時間反応させた。その後パラジウム炭素を遠心分離し、反応溶媒を留去した。
析出した無色微結晶を1H,13C,29Si NMRで分析すると、フェニルシラントリオールであることが確認され、質量からその収率は99%であった。
本実施例では、トリメチルクロロシランを共存させ、実施例1と同様にして反応させた。
磁気攪拌子を備えた二口フラスコにベンジルオキシ換算で10mol%のパラジウム炭素(229mg)および、ジフェニルジベンジルオキシシラン(200mg、0.50mmol)を入れ酢酸エチルを6ml加えた。水素ガスで置換し、さらにトリメチルクロロシラン(2.18g、20.2mmol)を加え、室温で12時間反応させた。その後溶媒を留去し、少量の酢酸エチルで2回共沸させた。再び酢酸エチル溶液とし、パラジウム炭素を遠心分離し、反応溶媒を留去した。
得られた無色液体を分取GPCにより分取し1H,13C,29Si NMRで分析すると、
Ph2Si(OSiMe3)2であることが確認され、質量からその収率は99%であった。
本実施例では、トリメチルクロロシランを共存させ、実施例2と同様にして反応させた。
磁気攪拌子を備えた二口フラスコにベンジルオキシ換算で5mol%のパラジウム炭素(160mg)および、フェニルトリベンジルオキシシラン(200mg、0.47mmol)を入れ酢酸エチルを6ml加えた。水素ガスで置換し、さらにトリメチルクロロシラン(3.04g、28.2mmol)を加え、室温で12時間反応させた。その後溶媒を留去し、少量の酢酸エチルで2回共沸させた。再び酢酸エチル溶液とし、パラジウム炭素を遠心分離し、反応溶媒を留去した。得られた無色液体を分取GPCにより分取し1H,13C,29Si NMRで分析すると、PhSi(OSiMe3)3であることが確認され、質量からその収率は94%であった。
本実施例では、原料にテトラベンジルオキシシランを用い、トリメチルクロロシランを共存させて反応させた。
磁気攪拌子を備えた二口フラスコにベンジルオキシ換算で5mol%のパラジウム炭素(199mg)および、テトラベンジルオキシシラン(200mg、0.44mmol)を入れ酢酸エチルを6ml加えた。水素ガスで置換し、さらにトリメチルクロロシラン(5.68g、52.6mmol)を加え、室温で12時間反応させた。その後溶媒を留去し、少量の酢酸エチルで2回共沸させた。再び酢酸エチル溶液とし、パラジウム炭素を遠心分離し、反応溶媒を留去した。得られた無色液体を分取GPCにより分取し1H,13C,29Si で分析すると、Si(OSiMe3)4であることが確認され、質量からその収率は71%であった。
Claims (4)
- 下記の式(1)で示されるベンジルオキシ置換シランをシラノール前駆体とし、触媒として周期律表9族又は10族の金属或いは該金属の化合物を用い、無水条件下で、水素添加反応を行うことを特徴とするシラノールの製造方法。
R4-nSi(OCH2Ph)n・・・・・・・・・式(1)
(式中、Phはフェニル基を示し、nは1〜4の整数であり、Rはそれぞれ独立して同一又は相異なり、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数3〜7のシクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アシル基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、カルボキシル基又はアシロキシ基を示す。) - 前記触媒が、不均一系触媒であることを特徴とする請求項1に記載のシラノールの製造方法。
- 前記触媒が、炭素に担持された触媒であることを特徴とする請求項2に記載のシラノールの製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のシラノールの製造方法において、反応系にハロゲン化ケイ素を共存させて、クロスカップリング型シロキサンを製造することを特徴とするシロキサンの製造方法。
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