JP6547629B2 - ケイ素化合物の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ケイ素化合物の製造方法に関する。
末端に加水分解性シリル基を有する化合物は、分子間で反応したり基材の表面と化学結合を形成したりしやすい。そのため、該化合物は、表面処理剤や反応性接着剤等として広く使用されている。たとえば、特定の機能を有する分子の末端に加水分解性シリル基を導入した化合物を基材にコーティングすることによって、特定の機能を有する分子を基材の表面に結合させることができる。
末端に加水分解性シリル基を導入する方法としては、原料化合物の分子の末端に2−プロペニル基(−CHCH=CH、慣用名:アリル基)を導入し、次いで、2−プロペニル基が導入された化合物にヒドロシラン化合物を反応させて、ヒドロシリル化する方法が好適に用いられる。ヒドロシリル化反応は、たとえば、微量の遷移金属触媒の存在下で行われる。
原料化合物の分子の末端に2−プロペニル基を導入する方法としては、分子の末端に3−ハロプロピル基を有する化合物を脱ハロゲン化水素して、末端を2−プロペニル基とする方法;分子の末端に水酸基を持つ化合物をハロゲン化アリルと反応させて、分子の末端にアリルオキシ基(−O−CHCH=CH)を有するアリルエーテル化合物とする方法;等がある。
ところが、ヒドロシリル化反応の選択率は、分子の末端に2−プロペニル基を有する化合物の種類等によっては必ずしも高くない。たとえば、アリルエーテル化合物のヒドロシリル化反応によれば、末端に加水分解性シリル基を有する目的の化合物が75〜85モル%生成するが、その際、二重結合が内部に移動した1−プロペニル基(−CH=CH−CH)を有する副生物が15〜25モル%副生する。
副生物の生成量が多いと、目的の化合物の製造コストが増加する。また、該化合物と副生物とを分離する工程が必要となる。一般に、低分子量の化合物の反応の場合には、目的の化合物の沸点は原料および副生物の沸点よりも充分に高くなるため、蒸留精製により、これらを分離しやすい。しかしながら、原料が高分子量の化合物である場合には、蒸留精製による分離自体が困難であるため、目的の化合物と副生物とを含む反応混合物をそのまま表面処理剤等として使用せざるを得ない。この場合、反応混合物中の副生物量が多いと、表面処理剤と基材との密着性が低下し、表面処理剤としての機能が不充分となる。
また、たとえば1−プロぺニル基を有する副生物であるプロぺニルエーテルは、水が作用することにより、悪臭の原因となるプロピオンアルデヒドを生成する(特許文献1参照。)。
特公平7−91389号公報
本発明は、簡便かつ容易な方法で、2−プロペニル基を有する化合物のヒドロシリル化反応を高選択率に行うケイ素化合物の製造方法の提供を目的とする。
本発明は、下記[1]〜[11]の構成を有するケイ素化合物の製造方法を提供する。
[1]下式(3)で表される基を有する化合物と、H−Si結合を有するケイ素化合物(4)とを、遷移金属触媒(C)および下式(D)で表される基を有する化合物の存在下に反応させて、下式(5)で表される基を有する化合物を得ることを特徴とする、ケイ素化合物の製造方法。
−CHCH=CH・・・(3)
−S(=O)−・・・(D)
−CHCHCHSi≡・・・(5)
[2]前記式(D)で表される基を有する化合物が、ジメチルスルホキシドまたはテトラメチレンスルホキシドである、[1]のケイ素化合物の製造方法。
[3]前記H−Si結合を有するケイ素化合物(4)が下式(41)で表される化合物であり、前記式(5)で表される基が、下式(5−1)で表される基である、[1]または[2]のケイ素化合物の製造方法。
HSiL・・・(41)
−CHCHCHSiL・・・(5−1)
式中の記号は以下を示す。
L:加水分解性基。
R:1価の炭化水素基。
mおよびn:mは1〜3の整数であり、nは0〜2の整数であり、m+n=3。
[4]前記Lが炭素数1〜4のアルコキシ基である、[3]のケイ素化合物の製造方法。
[5]前記H−Si結合を有するケイ素化合物(4)が、線状または環状のオルガノポリシロキサン化合物である、[1]または[2]のケイ素化合物の製造方法。
[6]前記式(3)で表される基を有する化合物がアリルオキシ基を有する化合物である、[1]〜[5]のいずれかのケイ素化合物の製造方法。
[7]前記式(3)で表される基を有する化合物が、前記式(3)で表される基を1〜3個有する化合物である、[1]〜[6]のいずれかのケイ素化合物の製造方法。
[8]前記式(3)で表される基を有する化合物が、ポリオキシアルキレン鎖またはポリオキシフルオロアルキレン鎖を有する化合物である、[1]〜[7]のいずれかのケイ素化合物の製造方法。
[9]前記式(3)で表される基を有する化合物の数平均分子量が、200〜20,000である、[1]〜[8]のいずれかのケイ素化合物の製造方法。
[10]前記遷移金属触媒(C)が白金触媒である、[1]〜[9]のいずれかのケイ素化合物の製造方法。
[11]前記遷移金属触媒(C)が、Pt/ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体またはPt/テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン錯体である、[10]のケイ素化合物の製造方法。
本発明のケイ素化合物の製造方法によれば、簡便かつ容易な方法で、2−プロペニル基を有する化合物のヒドロシリル化反応を高選択率に行える。
本明細書において、式(41)で表される化合物を化合物(41)と記す。他の式で表される化合物も同様に記す。また、式(D)で表される基を基(D)と記す。他の式で表される基も同様に記す。また、式(3)で表される基を有する化合物を化合物(3)と記す。他の式で表される基を有する化合物も同様に記す。
以下の用語の定義は、本明細書および特許請求の範囲にわたって適用される。
「加水分解性シリル基」とは、加水分解反応することによってシラノール基(Si−OH)を形成し得る基を意味する。たとえば、式(41)中の−SiLは加水分解性シリル基である。
「エーテル性酸素原子」とは、炭素−炭素原子間においてエーテル結合(−O−)を形成する酸素原子を意味する。
「フルオロアルキレン基」とは、アルキレン基の水素原子の一部またはすべてがフッ素原子に置換された基を意味し、「ペルフルオロアルキレン基」とは、アルキレン基の水素原子のすべてがフッ素原子に置換された基を意味する。
「フルオロアルキル基」とは、アルキル基の水素原子の一部またはすべてがフッ素原子に置換された基を意味し、「ペルフルオロアルキル基」とは、アルキル基の水素原子のすべてがフッ素原子に置換された基を意味する。
オキシペルフルオロアルキレン基の化学式は、その酸素原子をペルフルオロアルキレン基の右側に記載して表すものとする。オキシアルキレン基の化学式も同様である。
「有機基」とは、炭素原子を有する基である。
〔化合物(3)〕
化合物(3)は、下式(3)で表される基(すなわち、2−プロペニル基)を1つ以上有する。化合物(3)の有する基(3)の数に制限はなく、化合物(3)の製造の容易性、H−Si結合を有するケイ素化合物(4)(以下、「化合物(4)」とも記す。)との反応性、本発明の方法で製造される化合物(5)の用途等に応じて決定できる。化合物(5)を表面処理剤として使用する場合、表面改質性が高い点から、化合物(3)の有する基(3)の数は3以下が好ましく、2以下が特に好ましい。反応性接着剤として使用する場合には、充分な接着性を付与できる点から、化合物(3)の有する基(3)の数は2以上が好ましく、3以上が特に好ましい。化合物(3)は、1種を使用しても、2種以上を併用してもよい。
−CHCH=CH・・・(3)
基(3)を1つ有する化合物(3)は下式(3A)で表され、基(3)を2つ有する化合物(3)は下式(3B)で表される。
−CHCH=CH・・・(3A)
CH=CHCH−R−CHCH=CH・・・(3B)
基(3)を3つ有する化合物(3)は、下式(3C)で表される。
Figure 0006547629
上記式におけるR、R、Rは、その基(3)に結合する末端がエーテル性酸素原子であることが好ましい。すなわち、化合物(3)はアリルオキシ基を有する化合物であることが好ましい。同様に、化合物(3)の有する基(3)の数が4以上の場合も、化合物(3)はアリルオキシ基を4以上有する化合物であることが好ましい。
(化合物(3A))
化合物(3A)は、基(3)を1つ有するため、該化合物(3A)と化合物(4)との反応により、基(5)を1つ有する化合物が生成する。たとえば、化合物(4)として、下式(41)で表される化合物を用いた場合には、下式(5−11)で表される化合物が生成する。
HSiL・・・(41)
−CHCHCHSiL・・・(5−11)
式中の記号は以下を示す。
L:加水分解性基。
R:1価の炭化水素基。
mおよびn:mは1〜3の整数であり、nは0〜2の整数であり、m+n=3。
式(3A)中のRは、−CHCH=CHと結合した原子または1価の基であり、たとえば、水素原子、ハロゲン原子、アミノ基および1価の有機基が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
1価の有機基としては、たとえば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基、複素環基等が挙げられる。アルキル基、アルケニル基およびアルキニル基は、その炭素−炭素原子間にまたはその末端に、−O−、−S−、−CO−O−、−CO−S−、−CO−NH−および−NH−CO−O−からなる群より選ばれる1種以上を有してもよい。また、1価の有機基は、その炭素原子に結合した水素原子の一部またはすべてがハロゲン原子に置換されたハロゲン化有機基であってもよい。
が1価の有機基である場合、前記のように、その結合末端はエーテル性酸素原子であることが好ましい。また、Rはポリオキシアルキレン鎖やポリオキシフルオロアルキレン鎖を有していることが好ましい。ポリオキシフルオロアルキレン鎖はポリオキシペルフルオロアルキレン鎖であってもよい。
ポリオキシアルキレン鎖やポリオキシフルオロアルキレン鎖を有する化合物(3)は比較的高分子量の化合物となることが多く、後述のように、本発明はそのような比較的高分子量の化合物(3)から化合物(5)を製造する方法として適している。
としては、CH−RA1−O−、CH−RA1−O−(C2yO)y1−、CH−RA1−、CF−RA1−O−、CF−RA1−O−(C2yO)y1−、CF−RA1−O−(Cσ2σO)σ1−、CF−RA1−および下式で表される基等が好ましい。
Figure 0006547629
A1は、単結合または炭素数1〜30のアルキレン基またはフルオロアルキレン基であり、アルキレン基またはフルオロアルキレン基の炭素数は、1〜20が好ましい。yおよびσは1〜10の整数であり、1〜4が好ましい。y1およびσ1は1〜500の整数であり、1〜200が好ましい。
アルキレン基、フルオロアルキレン基は、直鎖状でも分岐状でもよい。
y1が2以上のとき、(C2yO)y1はyの異なる2種以上のC2yOからなるものであってもよい。(C2yO)の具体例としては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシトリメチレン基、オキシテトラメチレン基等が挙げられる。
σ1が2以上のとき、(Cσ2σO)σ1はσの異なる2種以上のCσ2σOからなるものであってもよい。
としては、下式(1)で表される基も好ましい。
A−O−Q−(C2bO)−X−O−・・・(1)
式(1)中の記号は以下を示す。
A:炭素数1〜20のペルフルオロアルキル基。
Q:単結合、−CH−、−CHF−、−Q−CH−、−Q−CHF−、−Q−O−CH−、−Q−O−CHF−、−Q−CH−O−または−Q−CHF−O−。
:炭素数1〜10のフルオロアルキレン基、炭素−炭素原子間にエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のフルオロアルキレン基、炭素数1〜10のアルキレン基、または炭素−炭素原子間にエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のアルキレン基。
b、d:bは1〜10の整数であり、dは1〜200の整数であり、dが2以上のとき、(C2bO)はbの異なる2種以上のC2bOからなるものであってもよい。
X:CFOを有しない2価の有機基。
が基(1)である化合物(3A)(以下、「化合物(3A1)」とも記す。)と、化合物(41)とを反応させて得られた化合物(5−11)(以下、「化合物(5−11a)」とも記す。)は、たとえば、タッチパネルの、指で触れる面を構成する部材等の基材の表面に撥水撥油性を有する表面処理層を形成するための表面処理剤として好適に使用できる。
なお、化合物(3A1)は、A、Q、(C2bO)およびXの1つ以上が異なる2種以上の化合物の混合物であってもよい。
<A基>
A基は、炭素数1〜20のペルフルオロアルキル基である。炭素数1〜20のペルフルオロアルキル基としては、化合物(5−11a)を表面処理剤に用いたときに、より耐摩擦性に優れ、繰り返し摩擦によっても撥水撥油性が低下しにくい表面処理層を形成できる点から、炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基が好ましく、炭素数1〜3のペルフルオロアルキル基が特に好ましい。ペルフルオロアルキル基は、直鎖状でも分岐状でもよく、環構造を含む置換基を有していてもよい。
Aとしては、CF−、CFCF−、CFCFCF−、CFCFCFCF−、CFCFCFCFCF−、CFCFCFCFCFCF−が好ましく、CF−、CFCF−、CFCFCF−が特に好ましい。
<Q基>
Q基は、単結合、−CH−、−CHF−、−Q−CH−、−Q−CHF−、−Q−O−CH−、−Q−O−CHF−、−Q−CH−O−または−Q−CHF−O−であり、Qは、炭素数1〜10のフルオロアルキレン基、炭素−炭素原子間にエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のフルオロアルキレン基、炭素数1〜10のアルキレン基、または炭素−炭素原子間にエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のアルキレン基である。
フルオロアルキレン基は、ペルフルオロアルキレン基でも、水素原子を1個以上有するフルオロアルキレン基でもよい。化合物(5−11a)を表面処理剤に用いたときに、形成される表面処理層の撥水撥油性がより優れる点等からは、ペルフルオロアルキレン基が好ましい。化合物(5−11a)の溶媒への溶解性が優れ、表面処理層を形成するためのコーティング液中や基材の表面への塗布時における化合物(5−11a)の凝集が抑制され、均一性に優れた表面処理層を形成できる点からは、水素原子を1個以上有するフルオロアルキレン基が好ましい。
Q基としては、化合物(3A1)の製造しやすさ等の点から、単結合、−CH−、−Q−CH−または−Q−O−CH−が好ましい。
は、炭素数が1〜8であることが好ましい。−Q−CH−におけるQとしては、たとえば、−CF−、−CFCFOCF−または−CFCFOCFCFOCF−が好ましい。−Q−O−CH−におけるQとしては、−CHFCF−、−CFCF−O−CHFCF−、−CFCFOCFCF−O−CHFCF−、−CF(CF)CF−O−CHFCF−、−CF(CF)CFOCF(CF)CF−O−CHFCF−が好ましい。中でも耐摩擦性の点からは、Qとしては、−CF−または直鎖状であるQが好ましく、直鎖状のQとしては、−CHFCF−、−CFCF−O−CHFCF−、−CFCFOCFCF−O−CHFCF−、−CFCFOCF−または−CFCFOCFCFOCF−が好ましい。
<A−O−Q−基>
Q基が単結合である場合のA−O−Q−基の具体例としては、下記基が挙げられる。
CF−O−、
CFCF−O−、
CFCFCF−O−。
Q基が−Q−O−CH−である場合、A−O−Q−基の具体例としては、下記の基が挙げられる。
CF−O−CHFCF−O−CH−、
CFCF−O−CHFCF−O−CH−、
CFCFCF−O−CHFCF−O−CH−、
CFCFCFCF−O−CHFCF−O−CH−、
CFCFCFCFCFCF−O−CHFCF−O−CH−。
CF−O−CFCF−O−CHFCF−O−CH−、
CFCF−O−CFCF−O−CHFCF−O−CH−、
CF−O−CFCFOCFCF−O−CHFCF−O−CH−、
CFCF−O−CFCFOCFCF−O−CHFCF−O−CH−、
CFCFCF−O−CF(CF)CF−O−CHFCF−O−CH−、
CFCFCF−O−CF(CF)CFOCF(CF)CF−O−CHFCF−O−CH−。
Q基が−Q−CH−である場合、A−O−Q−基の具体例としては、下記の基が挙げられる。
CF−O−CF−CH−、
CFCF−O−CF−CH−、
CF−O−CFCFOCF−CH−、
CFCF−O−CFCFOCF−CH−、
CF−O−CFCFOCFCFOCF−CH−、
CFCF−O−CFCFOCFCFOCF−CH−。
Q基が−CH−である場合のA−O−Q−基の具体例としては、下記の基が挙げられる。
CF−O−CH−、
CFCF−O−CH−。
<(C2bO)
(C2bO)において、bは1〜10の整数であり、dは1〜200の整数であり、dが2以上のとき、(C2bO)はbの異なる2種以上のC2bOからなるものであってもよい。
bは、化合物(5−11a)を用いて形成される表面処理層に耐摩擦性、指紋汚れ除去性を充分に付与する点からは、1〜4の整数が好ましく、表面処理層に潤滑性を充分に付与する点からは、1または2が好ましい。したがって、表面処理層に耐摩擦性、指紋汚れ除去性および潤滑性を充分に付与する点からは、bが1〜4の整数である(C2bO)と、bが1または2である(C2bO)とをbが異なる組合せで組み合わせてもよい。
bが2以上の場合、C2bは直鎖状でも分岐状でもよい。表面処理層に指紋汚れ除去性、潤滑性を充分に付与する点からは、直鎖状が好ましい。
dは、化合物(5−11a)を用いて形成される表面処理層に撥水撥油性を充分に付与する点からは、2以上の整数が好ましく、10以上の整数がより好ましく、20以上の整数が特に好ましい。化合物(5−11a)の数平均分子量が大きすぎると、単位分子量当たりに存在する−SiL基の数が減少し、化合物(5−11a)を用いて形成する表面処理層の耐摩擦性が低下する点からは、dは、150以下の整数が好ましく、100以下の整数がより好ましく、80以下の整数が特に好ましい。
dが2以上のとき、(C2bO)は、bの異なる2種以上のC2bOからなるものであってもよい。
(C2bO)において、bの異なる2種以上のC2bOが存在する場合、各C2bOの結合順序は限定されない。たとえば、CFOとCFCFOが存在する場合、CFOとCFCFOがランダムに配置されてもよく、CFOとCFCFOが交互に配置されてもよく、複数のCFOからなるブロックと複数のCFCFOからなるブロックが連結してもよい。
(C2bO)としては、(CFO)、(CO)、(CO)、(CO)、(C10O)等が挙げられる。bの異なる2種以上の(C2bO)の組み合わせとしては、これらのうちの2種以上を任意に組み合わせたものが挙げられる。化合物(5−11a)を用いて形成される表面処理層に、撥水撥油性、耐摩擦性、指紋汚れ除去性を充分に付与する点からは、下式(8−1)〜(8−6)で表される基が好ましく、下式(8−1)で表される基、下式(8−2)で表される基、下式(8−3)で表される基または下式(8−5)で表される基が特に好ましい。
(CFCFO)・・・(8−1)
{(CFCFO)d1(CFCFCFCFO)d2}・・・(8−2)
{(CFO)d1(CFCFO)d2}・・・(8−3)
(CF(CF)CFO)・・・(8−4)
(CFCFCFO)・・・(8−5)
{(CFO)d1(CF(CF)CFO)d2}・・・(8−6)
d1およびd2は、いずれも1以上の整数であり、d1+d2は2〜200の整数である。また、基(8−2)において、d1個の(CFCFO)およびd2個の(CFCFCFCFO)の結合順序は限定されない。基(8−3)および基(8−6)においても同様である。
これらのうち、{(CFO)d1(CFCFO)d2}は、化合物(3A1)の製造のしやすさ等の点から、CFO{(CFO)d1−1(CFCFO)d2}である(ただし、左側のCFOが式(1)のQに結合する。)ことが好ましい。
化合物(5−11a)を用いて形成される表面処理層に撥水撥油性、耐摩擦性、指紋汚れ除去性を充分に付与する点からは、d1は、2以上の整数が好ましく、5以上の整数がより好ましく、10以上の整数が特に好ましい。化合物(5−11a)の数平均分子量が大きすぎると、単位分子量当たりに存在する−SiL基の数が減少し、化合物(5−11a)を用いて形成する表面処理層の耐摩擦性が低下する点からは、d1は、100以下の整数が好ましく、80以下の整数がより好ましく、50以下の整数が特に好ましい。
表面処理層に撥水撥油性、耐摩擦性、指紋汚れ除去性を充分に付与する点からは、d2は、2以上の整数が好ましく、5以上の整数がより好ましく、10以上の整数が特に好ましい。化合物(5−11a)の数平均分子量が大きすぎると、単位分子量当たりに存在する−SiL基の数が減少し、化合物(5−11a)を用いて形成する表面処理層の耐摩擦性が低下する点からは、d2は、100以下の整数が好ましく、80以下の整数がより好ましく、50以下の整数が特に好ましい。
化合物(3A1)は、(C2bO)におけるdの数が異なる複数種の化合物の混合物として製造されうる。この場合、混合物としてのdの平均値は、1〜200が好ましく、2〜150が特に好ましい。また、化合物(3A1)は、d1およびd2の数が異なる複数種の化合物の混合物として製造されうる。この場合、混合物としてのd1の平均値は、1〜100が好ましく、d2の平均値は1〜100が好ましい。
<X基>
Xは、CFOを有しない2価の有機基である。Xとしては、たとえば、炭素数1〜6のフルオロアルキレン基、炭素数1〜6のアルキレン基が好ましい。製造の容易性の点から、水素原子を1個以上含む炭素数1〜6のフルオロアルキレン基がより好ましく、下式(6)で表される基が特に好ましい。
−(CFCFX−CH−・・・(6)
ただし、式(6)中、aは0〜2、XはFまたはCFである。
基(6)としては、たとえば、−CFCH−、−CFCFCH−、−CFCFCFCH−、−CF(CF)CH−等が挙げられる。
化合物(3A1)の基(3)は、分子の末端に3−ハロプロピル基を有する原料化合物を脱ハロゲン化水素して、分子の末端を2−プロペニル基とする方法;分子の末端に水酸基を持つ化合物をハロゲン化アリルと反応させて、分子の末端にアリルオキシ基(−O−CHCH=CH)を導入する方法;等で、導入される。化合物(3A1)としては、市販品も使用できる。
(化合物(3A)の好ましい態様)
化合物(3A)としては、下式の化合物が好ましい。
CH−RA1−O−CHCH=CH
CH−RA1−O−(C2yO)y1−CHCH=CH
CH−RA1−CHCH=CH
Figure 0006547629
化合物(3A)のうち、化合物(3A1)としては、下式の化合物が好ましい。
Qが単結合である場合、以下の化合物(311)〜(313)が挙げられる。
A−O−(C2bO)−CFCH−O−CHCH=CH・・・(311)
A−O−(C2bO)−CFCFCH−O−CHCH=CH・・・(312)
A−O−(C2bO)−CFCFCFCH−O−CHCH=CH・・・(313)
Qが−Q−O−CH−である場合、以下の化合物(321)〜(322)、化合物(331)〜(338)が挙げられる。
A−O−CHFCF−O−CH−(C2bO)−CFCH−O−CHCH=CH・・・(321)
A−O−CHFCF−O−CH−(C2bO)−CFCFCFCH−O−CHCH=CH・・・(322)
A−O−CFCF−O−CHFCF−O−CH−(C2bO)−CFCH−O−CHCH=CH・・・(331)
A−O−CFCF−O−CHFCF−O−CH−(C2bO)−CFCFCFCH−O−CHCH=CH・・・(332)
A−O−CFCFOCFCF−O−CHFCF−O−CH−(C2bO)−CFCH−O−CHCH=CH・・・(333)
A−O−CFCFOCFCF−O−CHFCF−O−CH−(C2bO)−CFCFCFCH−O−CHCH=CH・・・(334)
A−O−CF(CF)CF−O−CHFCF−O−CH−(C2bO)−CFCH−O−CHCH=CH・・・(335)
A−O−CF(CF)CF−O−CHFCF−O−CH−(C2bO)−CFCFCFCH−O−CHCH=CH・・・(336)
A−O−CF(CF)CFOCF(CF)CF−O−CHFCF−O−CH−(C2bO)−CFCH−O−CHCH=CH・・・(337)
A−O−CF(CF)CFOCF(CF)CF−O−CHFCF−O−CH−(C2bO)−CFCFCFCH−O−CHCH=CH・・・(338)
Qが−Q−CH−である場合、以下の化合物(343)〜(348)が挙げられる。
A−O−CF−CH−(C2bO)−CFCH−O−CHCH=CH・・・(343)
A−O−CF−CH−(C2bO)−CFCFCFCH−O−CHCH=CH ・・・(344)
A−O−CFCFOCF−CH−(C2bO)−CFCH−O−CHCH=CH・・・(345)
A−O−CFCFOCF−CH−(C2bO)−CFCFCFCH−O−CHCH=CH・・・(346)
A−O−CFCFOCFCFOCF−CH−(C2bO)−CFCH−O−CHCH=CH・・・(347)
A−O−CFCFOCFCFOCF−CH−(C2bO)−CFCFCFCH−O−CHCH=CH・・・(348)
Qが−CH−である場合、以下の化合物(341)〜(342)が挙げられる。
A−O−CH−(C2bO)−CFCH−O−CHCH=CH・・・(341)
A−O−CH−(C2bO)−CFCFCFCH−O−CHCH=CH・・・(342)
(化合物(3B))
化合物(3B)は下式(3B)で表され、基(3)を2つ有する。そのため、化合物(3B)と化合物(4)との反応により、通常、基(5)を2つ有する化合物と、基(5)を1つ有する化合物とが生成する。たとえば、化合物(4)として、化合物(41)を用いた場合には、基(5−1)を2つ有する下式(5−121)で表される化合物と、基(5−1)を1つ有する下式(5−122)で表される化合物とが生成する。化合物(5−121)は、化合物(3B)の2つの基(3)の両方がヒドロシリル化された化合物で、化合物(5−122)は、化合物(3B)の2つの基(3)のうちの一方がヒドロシリル化された化合物である。このように基(3)を複数有する化合物(3)を用いた場合には、通常、複数の基(3)の全てがヒドロシリル化された化合物と一部のみがヒドロシリル化された化合物とが生成する。
CH=CHCH−R−CHCH=CH・・・(3B)
SiCHCHCH−R−CHCHCHSiL・・・(5−121)
CH=CHCH−R−CHCHCHSiL・・・(5−122)
式(3B)中のRは、単結合、または2つの−CHCH=CHと結合可能な2価の基である。2価の基は、たとえば、2価の有機基、−O−、−S−、等が挙げられる。
2価の有機基としては、たとえば、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、アラルキレン基、複素環を有する2価の有機基等が挙げられる。アルキレン基、アルケニレン基およびアルキニレン基は、その炭素−炭素原子間にまたはその両末端もしくは片末端に、−O−、−S−、−CO−O−、−CO−S−、−CO−NH−、−NH−CO−O−、−O−CO−、−S−CO−、−NH−CO−および−O−CO−NH−からなる群より選ばれる2価の基の1種以上を有してもよい。また、2価の有機基は、その炭素原子に結合した水素原子の一部またはすべてがハロゲン原子によって置換されたハロゲン化有機基であってもよい。
が2価の有機基である場合、前記のように、その両結合末端はエーテル性酸素原子であることが好ましい。また、Rはポリオキシアルキレン鎖やポリオキシフルオロアルキレン鎖を有していることが好ましい。ポリオキシフルオロアルキレン鎖はポリオキシペルフルオロアルキレン鎖であってもよい。
ポリオキシアルキレン鎖やポリオキシフルオロアルキレン鎖を有する化合物(3)は比較的高分子量の化合物となることが多く、後述のように、本発明はそのような比較的高分子量の化合物(3)から化合物(5)を製造する方法として適している。
としては、単結合、−O−、−O−RB1−O−、−O−(C2yO)y1−、−O−RB1−O−(C2yO)y1−、RB1、−RB1−O−、−O−RB1−、−RB1−O−(C2yO)y1−等が好ましい。
B1は、RA1と同じ意味(ただし、単結合を除く)を表し、好ましい態様等も同様である。yおよびy1は上記のとおりであり、好ましい態様等も上記のとおりである。
としては、下式(10)で表される基も好ましい。
−O−Q−(C2bO)−X−O−・・・(10)
式(10)中の記号は、式(1)中の記号と同じ意味を示す。好ましい態様等も同様である。−O−Q−基の具体例としては、Qが−CH−である−O−CH−が挙げられる。
が基(10)である化合物(3B)(以下、「化合物(3B1)」とも記す。)と化合物(41)とを反応させて得られた反応混合物(以下、「混合物(5−12a)」とも記す。)は、たとえば、タッチパネルの、指で触れる面を構成する部材等の基材の表面に撥水撥油性を有する表面処理層を形成するための表面処理剤として好適に使用できる。混合物(5−12a)は、通常、化合物(3B1)の2つの基(3)の両方がヒドロシリル化された化合物と、一方がヒドロシリル化された化合物とを含む。
なお、化合物(3B1)は、Q、(C2bO)およびXの1つ以上が異なる2種以上の化合物の混合物であってもよい。
化合物(3B1)の2つの基(3)は、分子の両末端に3−ハロプロピル基を有する化合物を脱ハロゲン化水素して、分子の両末端を2−プロペニル基とする方法;分子の両末端に水酸基を持つ化合物をハロゲン化アリルと反応させて、分子の両末端にアリルオキシ基(−O−CHCH=CH)を導入する方法;等で、導入される。化合物(3B1)としては、市販品も使用できる。
(化合物(3B)の好ましい態様)
化合物(3B)としては、下式の化合物が好ましい。
CH=CH−CH−O−RB1−O−CHCH=CH
CH=CH−CH−O−(C2yO)y1−CHCH=CH
CH=CH−CH−O−RB1−O−(C2yO)y1−CHCH=CH
CH=CH−CH−O−(C2yO)y1−RB1−O−(C2yO)y1−CHCH=CH
CH=CH−CH−RB1−CH−CH=CH
化合物(3B)のうち、化合物(3B1)としては、Qが−CH−である以下の化合物(3410)〜(3430)が挙げられる。
CH=CH−CH−O−CH−(C2bO)−CFCH−O−CHCH=CH・・・(3410)
CH=CH−CH−O−CH−(C2bO)−CFCFCH−O−CHCH=CH・・・(3420)
CH=CH−CH−O−CH−(C2bO)−CFCFCFCH−O−CHCH=CH・・・(3430)
(化合物(3C))
化合物(3C)は、上式(3C)で表され、基(3)を3つ有する。そのため、化合物(3C)と化合物(4)との反応により、通常、基(5)を3つ有する化合物と、基(5)を2つ有する化合物と、基(5)を1つ有する化合物が生成する。
化合物(3C)としては、たとえば、3官能アルコールから誘導される下式(3C1)で表される化合物が挙げられる。
[O(Cβ2βO)γCHCH=CH・・・(3C1)
式中、Rは、3価の基であり、βは1〜10の整数、γは0〜500の整数である。3価の基としては、3価の有機基が挙げられる。
なお、基(3)を4つ以上有する化合物としては、たとえば、多官能アルコールから誘導される下式(3D1)で表される化合物が挙げられる。
[O(Cβ2βO)γCHCH=CHδ・・・(3D1)
式中、Rは、4価以上の基であり、βおよびγは上記と同じ意味を示す。δは4以上の整数であり、Rの価数と同じ整数である。4価以上の基としては、4価以上の有機基が挙げられる。
(化合物(3)の数平均分子量)
化合物(3)の数平均分子量には制限はなく、化合物(5)の用途等に応じて選択できる。表面処理剤等に好適な化合物(5−11a)または混合物(5−12a)を製造する場合には、化合物(3A1)および化合物(3B1)の数平均分子量は、500〜10,000が好ましく、1,000〜8,000が特に好ましい。
また、本発明の製造方法によれば、化合物(5)を高選択率で製造できるため、化合物(4)との反応により得られた反応混合物を蒸留精製等で精製しなくても、表面処理剤等の用途にそのまま使用できる。よって、本発明の製造方法は、化合物(3)として数平均分子量が200〜20,000の高分子量の化合物を用い、得られた反応混合物も高分子量であって蒸留精製自体が困難な場合において、特に有効である。
化合物(3)の数平均分子量(Mn)は、NMR分析法を用い以下の方法で得られる値である。たとえば、基(1)を有する化合物(3A1)または基(10)を有する化合物(3B1)の場合には、19F−NMR(溶媒:CDCl、内部標準:CFCl)により、(C2bO)の繰り返し単位を同定するとともに、繰り返し単位の数を算出し、一分子あたりの(C2bO)の分子量の平均値を算出する。次に、H−NMR(溶媒:CDCl、内部標準:TMS)により、末端基であるAおよびCH=CH−CH−の同定および定量を行い、末端基のモル数に基づいて、該化合物の数平均分子量(Mn)を算出する。
化合物(3A1)および化合物(3B1)以外の化合物(3)については、H−NMRにより、R、R、RまたはRの構造を同定するとともに、末端基であるCH=CH−CH−の同定および定量を行い、末端基のモル数に基づいて、該化合物の数平均分子量(Mn)を算出する。
〔化合物(4)〕
化合物(4)は、H−Si結合を有するケイ素化合物である。化合物(4)は1分子中に1つのH−Si結合を有していても、複数のH−Si結合を有していてもよい。このような化合物としては、モノシラン化合物、直鎖状または環状のポリシラン化合物および直鎖状または環状のポリシロキサン化合物のSi原子の一部または全てに水素原子が結合したH−Si結合を有するケイ素化合物が挙げられる。H−Si結合を有するポリシラン化合物やポリシロキサン化合物としては、ケイ素原子に結合した有機基を有する、オルガノポリシラン化合物やオルガノポリシロキサン化合物が好ましい。
化合物(4)としては、下式(41)で表されるヒドロシラン化合物、下式(42)で表される環状オルガノヒドロポリシロキサン化合物および下式(43)で表される線状オルガノヒドロポリシロキサン化合物が好ましい。
HSiL・・・(41)
Figure 0006547629
式(42)中、*と*とは結合して環を形成している。
Figure 0006547629
式(41)、下式(42)および下式(43)中の記号は以下を示す。
式中の記号は以下を示す。
L:加水分解性基。
R:1価の炭化水素基。
11〜R13およびR21〜R27:それぞれ独立に1価の炭化水素基。
:水素原子または1価の炭化水素基。
mおよびn:mは1〜3の整数であり、nは0〜2の整数であり、m+n=3。
pおよびq:pは1〜10の整数であり、qは0〜9の整数であり、p+qは3〜10の整数。
rおよびs:rは1〜100の整数であり、sは0〜1,000の整数であり、r+sは1〜1,000の整数。
化合物(4)は1種を使用しても、2種以上を使用してもよい。
(化合物(41))
Lとしては、アルコキシ基、ハロゲン原子、アシル基、イソシアナート基等が挙げられる。アルコキシ基としては、炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましい。
Lは、工業的な製造が容易な点から、炭素数1〜4のアルコキシ基またはハロゲン原子が好ましい。ハロゲン原子としては、Rについて例示したハロゲン原子が挙げられ、塩素原子が特に好ましい。
Lは、塗布時のアウトガスが少なく、製造される化合物(5−1)の保存安定性に優れる点で、炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましい。アルコキシ基がエトキシ基であると、化合物(5−1)の長期の保存安定性が優れる。アルコキシ基がメトキシ基であると、化合物(5−1)を表面処理剤として用いた場合、基材への塗布後の反応時間が短くなる。
mは、2または3が好ましく、3が特に好ましい。分子中にLが複数存在することにより、Lが加水分解して生成するシラノール基と基材の表面との結合がより強固になるとともに、基材表面上で隣接する化合物(1)が相互に結合することにより強固な表面処理層を形成すると考えられる。
mが2以上である場合、1分子中に存在する複数のLは互いに同じでも異なっていてもよい。原料の入手容易性や製造が簡便な点で、互いに同じであることが好ましい。
Rとしては、アルキル基、シクロアルキル基等の1価の飽和炭化水素基、フェニル基、アルケニル基または2−プロペニル基等が挙げられる。1価の炭化水素基としては、1価の飽和炭化水素基およびフェニル基が特に好ましい。1価の飽和炭化水素基の炭素数は1〜6が好ましく、1〜3がより好ましく、1〜2が特に好ましい。
Rは、合成の簡便性の点から、炭素数が1〜6のアルキル基が好ましく、炭素数が1〜3のアルキル基がより好ましく、炭素数が1〜2のアルキル基が特に好ましい。
nは、0〜2の整数であり、m+n=3である。nは0または1(mが3または2)が好ましく、nが0(mが3)であることが特に好ましい。nが0または1(mが3または2)であると、Lが加水分解して生成するシラノール基と基材の表面との結合や基材表面上で隣接するケイ素化合物間でシロキサン結合が形成されやすい。
−SiLとしては、−Si(OCH、−SiCH(OCH、−Si(OCHCH、−SiCl、−Si(OCOCH、−Si(NCO)が挙げられる。工業的な製造における取扱いやすさから、−Si(OCH、−SiCH(OCH、−Si(OCHCHが好ましい。
化合物(41)と化合物(3)との反応において、化合物(41)は、化合物(3)の有する基(3)に対するモル比が0.95〜20であることが好ましく、0.98〜5が特に好ましい。上記範囲の下限値以上であれば、化合物(5−1)がより高選択率で得られやすい。また、ヒドロシリル化反応の反応速度が優れる。上記範囲の上限値以下であれば、化合物(41)の使用量を抑制しつつ、化合物(5−1)を高選択率で得ることができる。
(化合物(42))
11〜R13は、それぞれ独立に1価の炭化水素基であり、たとえば、Rとして示したものであり、好ましい態様も同様である。R11〜R13は、それぞれ同じ炭化水素基であっても、異なる炭化水素基であってもよく、同じ炭化水素基であることが好ましい。
pは、1〜8の整数が好ましく、1〜5の整数が特に好ましい。qは0〜7の整数が好ましく、0〜4の整数が特に好ましい。p+qは3〜8の整数が好ましく、3〜6の整数が特に好ましい。該範囲であると、入手が容易であり、なかでもpが4でqが0の下式(4−3)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006547629
化合物(42)と化合物(3)との反応により、下式(5−2)で表される基が生成する。
Figure 0006547629
式(5−2)中、*と*とは結合して環を形成している。
p、q、R11〜R13は上記と同じである。tはp以下の整数(すなわち、p−tは0または正の整数。)である。
化合物(42)と化合物(3)との反応において、化合物(42)の有するH−Si結合の、化合物(3)の有する基(3)に対するモル比は、目的に応じて任意に調整できる。たとえば、該モル比を1以上にすることで、H−Si結合を残存させることができ、上式(5−2)で表される基(ただし、p>t。)を有する化合物を得ることが可能となる。そして、残存した(p−t)個のH−Si結合と、化合物(3)以外の−CH=CH基を有する化合物(α)とを反応させることもできる。たとえば、H−Si結合が複数個残存している場合、該H−Si結合に対して、−CH=CH基と−SiL基とを有する化合物(α)を反応させてヒドロシリル化することで、−SiL基を複数有する化合物を製造できる。このような化合物(α)としては、たとえば、CH=CHSi(OCH、CH=CHSi(CH)(OCH、CH=CHSi(OCHCH、CH=CHSiCl、CH=CHCHSi(OCH等が挙げられる。
(化合物(43))
21〜R27は、それぞれ独立に1価の炭化水素基であり、たとえば、Rとして示したものであり、好ましい態様も同様である。R21〜R27は、それぞれ同じ炭化水素基であっても、異なる炭化水素基であってもよく、同じ炭化水素基であることが好ましい。
は水素原子または1価の炭化水素基であり、1価炭化水素基としては、たとえば、Rとして示したものであり、好ましい態様も同様である。
rは1〜50の整数が好ましく、1〜20の整数が特に好ましい。sは0〜500の整数が好ましく、0〜200の整数が特に好ましい。r+sは1〜500の整数が好ましく、1〜200の整数が特に好ましい。該範囲であると原料の入手容易性や製造が簡便である。
化合物(43)と化合物(3)の反応により、たとえば、Rが水素原子でない場合、下式(5−3)で表される基が生成する。
Figure 0006547629
r、s、R21〜R27は上記と同じである。εはr以下の整数(すなわち、r−εは0または正の整数。)である。
化合物(43)と化合物(3)の反応において、化合物(43)の有するH−Si結合の、化合物(3)の有する基(3)に対するモル比は、目的に応じて任意に調整できる。たとえば、該モル比を1以上にすることで、H−Si結合を残存させることができ、上式(5−3)で表される基(ただし、r>ε。)を有する化合物を得ることが可能となる。そして、残存した(r−ε)個のH−Si結合と、化合物(3)以外の−CH=CH基を有する上述の化合物(α)とを反応させることもできる。たとえば、H−Si結合が複数個残存している場合、該H−Si結合に対して、化合物(α)を反応させてヒドロシリル化することで、−SiL基を複数有する化合物を製造できる。
なお、化合物(43)中のRが水素原子である場合、化合物(43)中の2つのSi−R結合の1つ以上に対して、化合物(3)が反応する場合もある。
〔遷移金属触媒(C)〕
遷移金属触媒(C)としては、第8〜10族遷移金属触媒が好ましく、なかでも、白金(Pt)触媒、ルテニウム(Ru)触媒、ロジウム(Rh)触媒が好ましい。後述の化合物(D)と併用することにより、化合物(5)がより高選択率で得られやすい点から、白金触媒が特に好ましい。なお、第8〜10族とは、IUPAC無機化学命名法改訂版(1989年)による族番号である。
白金触媒としては、Pt/ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体、Pt/テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン錯体、塩化白金酸、酸化白金等が挙げられる。後述の化合物(D)と併用することにより、化合物(5)がより高選択率で得られやすい点から、Pt/ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体およびPt/テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン錯体のいずれかが好ましい。
遷移金属触媒(C)の使用量は、化合物(3)に対する質量比が、0.01〜1,000ppmであることが好ましく、1〜100ppmであることが特に好ましい。上記範囲内であれば適度な反応条件で反応が進行し、触媒に起因する着色も少ない。
(化合物(D))
化合物(D)は、下式(D)で表される基を有する。
−S(=O)−・・・(D)
化合物(D)は、テトラメチレンスルホキシド(以下、「TMSO」とも記す。)、ジメチルスルホキシド(以下、「DMSO」とも記す。)等のスルホキシド化合物である。
化合物(D)は1種を使用しても、2種以上を使用してもよい。
該化合物(D)を遷移金属触媒(C)と併用することにより、化合物(5)が高選択率で得られる。
化合物(D)はドナー数が大きい。ドナー数は、溶媒パラメータの一つであり、電子(対)供与性の尺度である。ドナー数が大きい化合物ほど、電子(対)供与性が大きく、配位能力が高いことを示す。ドナー数が大きい化合物(D)を遷移金属触媒(C)と併用すると、遷移金属触媒(C)中の遷移金属に化合物(D)が配位し、そのため、化合物(3)の遷移金属への配位が制御されるものと考えられる。その結果、目的の化合物(5)が選択的に得られやすいものと考えられる。
ドナー数は、化合物とSbClとが1:1付加体を形成するときの熱量であり、種々の化合物のドナー数、ドナー数の算出方法等は、たとえば、下記参考文献(1)および(2)等に開示されている。(1)Pure&Appl.Chem.,Vol.41,No.3,pp.291−326,1975。(2)Pure&Appl.Chem.,Vol.58,No.8,pp.1153−1161,1986。
化合物(D)の使用量は、化合物(3)の100質量部に対して、0.001〜1,000質量部であることが好ましく、0.01〜10質量部が特に好ましい。上記範囲内であれば、化合物(5)がより高選択率で得られやすい。
遷移金属触媒(C)と化合物(D)の使用量の質量比率(化合物(D):遷移金属触媒(C))は、10:1〜10,000:1が好ましく、20:1〜1,000:1が特に好ましい。上記範囲内であれば、化合物(5)がより高選択率で得られやすい。
〔ヒドロシリル化反応〕
遷移金属触媒(C)および化合物(D)の存在下における、化合物(3)と化合物(4)とのヒドロシリル化反応は、たとえばポリオレフィン、含フッ素樹脂等の樹脂製容器、ガラス製容器、SUS等の金属製容器、または含フッ素樹脂等で被覆したライニング容器等を用いて行う。
反応温度は、反応が充分に進行し、副生物の生成が抑制される点から、0〜100℃が好ましく、20〜50℃が特に好ましい。反応時間は、1〜100時間が好ましく、2〜20時間が特に好ましい。反応圧力は−0.01〜1MPaGが好ましく、0〜0.1MPaGがより好ましい。「MPaG」における「G」はゲージ圧を示す。
(溶媒)
ヒドロシリル化反応は溶媒の存在下で行っても、非存在下で行ってもよい。溶媒の存在下で行う場合、溶媒としては、有機溶媒が好ましい。有機溶媒は、フッ素系有機溶媒であっても非フッ素系有機溶媒であってもよく、両溶媒を用いてもよい。
フッ素系有機溶媒としては、フッ素化アルカン、フッ素化芳香族化合物、フルオロアルキルエーテル、フッ素化アルキルアミン、フルオロアルコール等が挙げられる。
フッ素化アルカンとしては、炭素数4〜8の化合物が好ましい。市販品としては、たとえばC13H(AC−2000:製品名、旭硝子社製)、C13(AC−6000:製品名、旭硝子社製)、CCHFCHFCF(バートレル:製品名、デュポン社製)等が挙げられる。
フッ素化芳香族化合物としては、たとえばヘキサフルオロベンゼン、トリフルオロメチルベンゼン、ペルフルオロトルエン、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、1,4−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン等が挙げられる。
フルオロアルキルエーテルとしては、炭素数4〜12の化合物が好ましい。市販品としては、たとえばCFCHOCFCFH(AE−3000:製品名、旭硝子社製)、COCH(ノベック−7100:製品名、3M社製)、COC(ノベック−7200:製品名、3M社製)、C13OCH(ノベック−7300:製品名、3M社製)等が挙げられる。
フッ素化アルキルアミンとしては、たとえばペルフルオロトリプロピルアミン、ペルフルオロトリブチルアミン等が挙げられる。
フルオロアルコールとしては、たとえば2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、ヘキサフルオロイソプロパノール等が挙げられる。
フッ素系有機溶媒としては、化合物(3)と他の化合物との相溶性等の点で、フッ素化アルカン、フッ素化芳香族化合物、フルオロアルキルエーテルからなる群から選択される少なくとも1種の含フッ素有機溶媒を使用することが好ましい。
非フッ素系有機溶媒としては、水素原子および炭素原子のみからなる化合物と、水素原子、炭素原子および酸素原子のみからなる化合物が好ましく、炭化水素系有機溶媒、ケトン系有機溶媒、エーテル系有機溶媒、エステル系有機溶媒が挙げられる。
炭化水素系有機溶媒としては、ヘキサン、へプタン、シクロヘキサン等が好ましい。
ケトン系有機溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が好ましい。
エーテル系有機溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラエチレングリコールジメチルエーテル等が好ましい。
エステル系有機溶媒としては、酢酸エチル、酢酸ブチル等が好ましい。
非フッ素系有機溶媒としては、化合物(3)と他の化合物との相溶性等の点で、炭化水素系有機溶媒が特に好ましい。
溶媒の使用量は、化合物(3)の100質量部に対する質量比が、0.1〜10,000質量部が好ましく、1〜1,000質量部が特に好ましい。上記範囲内であれば、各化合物を相溶化させる効果があり、反応条件を穏やかにすることができる。
以上のように、2−プロペニル基を有する化合物(3)とSi−H結合を有するケイ素化合物(4)とを、遷移金属触媒(C)および化合物(D)の存在下に反応させる本発明のケイ素化合物の製造方法によれば、簡便かつ容易な方法で、化合物(3)のヒドロシリル化反応を高選択率で行うことができ、化合物(5)を高選択率で得ることができる。また、二重結合が内部に移動した1−プロペニル基を有する副生物の生成を低く抑えることができる。
そのため、化合物(3)が高分子量の化合物であって、蒸留精製等による目的の化合物と副生物との分離が困難な場合において、反応混合物を精製せずにそのまま、必要に応じて溶媒等の他の成分と混合して表面処理剤等として使用した場合でも、充分な機能を発揮できる。また、1−プロぺニル基を有する副生物の生成に起因する悪臭の問題も抑制できる。
以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
以下、「%」は特に断りのない限り「質量%」である。
例2、3、16、18、20、22、24、26、28、30、32、33、35、36、38、39、41、42、44、45、47、48は実施例、例1、4〜15、17、19、21、23、25、27、29、31、34、37、40、43、46は比較例である。
なお、以下、含フッ素有機溶媒C13Hを「AC−2000」(製品名、旭硝子社製)、含フッ素有機溶媒C13を「AC−6000」(製品名、旭硝子社製)と記す。
〔化合物(3)〕
化合物(3)として、以下の化合物(3−1)〜(3〜4)、化合物(3−6)〜(3−12)および混合物(3−5)を用いた。
〔製造例1:化合物(3−1)の製造〕
国際公開第2009/008380号の例1の方法で下記化合物(3−1a)を得た。
CF−O−(CFCFO)−CFCHOH・・・(3−1a)
化合物(3−1a)のNMRスペクトル;
H−NMR(300.4MHz、溶媒:CDCl、基準:TMS) δ(ppm):1.9(1H)、3.9(2H)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:CDCl、基準:CFCl) δ(ppm):−56.2(3F)、−81.4(2F)、−89.5(26F)、−91.4(2F)。
単位数dの平均値:7。
数平均分子量:1,000。
200mLの2つ口ナスフラスコ内に、化合物(3−1a)の50.0g、硫酸水素テトラブチルアンモニウムの2.1g、臭化アリルの18.0g、および30%水酸化ナトリウム水溶液の26.4gを加え、60℃で8時間撹拌した。反応終了後、AC−2000の50gを加え、希塩酸水溶液で1回洗浄し、有機相を回収した。回収した有機相をシリカゲルカラムに通し、回収した溶液をエバポレータで濃縮し、化合物(3−1)の50.2g(収率96.5%)を得た。
CF−O−(CFCFO)−CFCH−O−CH−CH=CH・・・(3−1)
化合物(3−1)のNMRスペクトル;
H−NMR(300.4MHz、溶媒:CDCl、基準:TMS) δ(ppm):3.8(2H)、4.1(2H)、5.2〜5.3(2H)、5.9(1H)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:CDCl、基準:CFCl) δ(ppm):−56.3(3F)、−78.3(2F)、−89.5(26F)、−91.5(2F)。
単位数dの平均値:7。
化合物(3−1)の数平均分子量:1,000。
〔製造例2:化合物(3−2)の製造〕
国際公開第2013/121986号の例7の方法で下記化合物(3−2)を得た。
CF−O−(CFCFOCFCFCFCFO)d1−(CFCFO)d2CFCFCFCH−O−CH−CH=CH・・・(3−2)
化合物(3−2a)のNMRスペクトル;
H−NMR(300.4MHz、溶媒:CDCl、基準:TMS) δ(ppm):3.8(2H)、4.1(2H)、5.2(2H)、5.9(1H)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:CDCl、基準:CFCl) δ(ppm):−56.2(3F)、−84.1(54F)、−89.3(54F)、−91.4(2F)、−120.5(2F)、−126.6(52F)、−128.6(2F)。
単位数d1の平均値:13。
単位数d2の平均値:1。
化合物(3−2)の数平均分子量:4,700。
〔製造例3:化合物(3−3)の製造〕
100mLの2つ口ナスフラスコ内に、下記化合物(3−3a)(FLUOROLINK D4000:製品名、ソルベイソレクシス社製)の30.0g、硫酸水素テトラブチルアンモニウムの0.64g、臭化アリルの4.5g、および30%水酸化ナトリウム水溶液の6.0gを加え、60℃で8時間撹拌した。反応終了後、AC−2000の30gを加え、希塩酸水溶液で1回洗浄し、有機相を回収した。回収した有機相をシリカゲルカラムに通し、回収した溶液をエバポレータで濃縮し、化合物(3−3)の29.7g(収率97.1%)を得た。
HO−CH−CFO{(CFO)d1−1(CFCFO)d2}−CFCH−OH ・・・(3−3a)
CH=CH−CH−O−CH−CFO{(CFO)d1−1(CFCFO)d2}−CFCH−O−CH−CH=CH・・・(3−3)
化合物(3−3)のNMRスペクトル;
H−NMR(300.4MHz、溶媒:CDCl、基準:TMS) δ(ppm):3.7(4H)、4.1(4H)、5.2〜5.3(4H)、5.9(2H)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:CDCl、基準:CFCl) δ(ppm):−52.3〜−55.7(42F)、−78.1(2F)、−80.2(2F)、−89.4〜−91.1(84F)。
単位数(d1−1)の平均値:21。
単位数d2の平均値:21。
化合物(3−3)の数平均分子量:4,100。
〔製造例4:化合物(3−4)の製造〕
300mLの3つ口フラスコに、20%KOH水溶液の2.9g、tert−ブチルアルコールの33g、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンの110g、化合物(3−3a)の220gを入れ、CFCFCF−O−CF=CFの14.6gを加えた。窒素雰囲気下、40℃で20時間撹拌した。希塩酸水溶液で1回洗浄し、有機相を回収し、エバポレータで濃縮することによって、粗生成物(a)の233gを得た。粗生成物(a)をAC−2000の115gで希釈し、シリカゲルカラムクロマトグラフィに展開して分取した。展開溶媒としては、AC−2000、AC−2000/CFCHOCFCFH(AE−3000:製品名、旭硝子社製)(質量比1/2)、AE−3000/アセトン(質量比2/1)を順に用いた。各フラクションについて、末端基の構造および構成単位の単位数(d1、d2)の平均値をH−NMRおよび19F−NMRの積分値から求めた。これにより、粗生成物(a)中には化合物(3−4a)、化合物(3−4b)および化合物(3−3a)がそれぞれ、50モル%、25モル%および25モル%含まれていたことがわかった。また、化合物(3−4a)の105.1g(収率44.8%)が得られた。
CFCFCF−O−CHFCF−O−CH−(CFO){(CFO)d1−1(CFCFO)d2}−CFCH−OH・・・(3−4a)
CFCFCF−O−CHFCF−O−CH−(CFO){(CFO)d1−1(CFCFO)d2}−CFCH−O−CFCHF−O−CFCF−CF・・・(3−4b)
化合物(3−4a)のNMRスペクトル;
H−NMR(300.4MHz、溶媒:CDCl、基準:TMS) δ(ppm):3.9(2H)、4.2(2H)、5.8〜6.0(1H)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:CDCl、基準:CFCl) δ(ppm):−52.4〜−55.8(42F)、−78.8(1F)、−80.8(1F)、−81.4(1F)、−82.2(3F)、−83.5(1F)、−85.3〜−88.2(2F)、−89.4〜−91.1(86F)、−130.5(2F)、−145.1(1F)。
単位数(d1−1)の平均値:21。
単位数d2の平均値:21。
化合物(3−4a)の数平均分子量:4,300。
化合物(3−4b)のNMRスペクトル;
H−NMR(300.4MHz、溶媒:CDCl、基準:TMS) δ(ppm):4.2(4H)、5.8〜6.0(2H)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:CDCl、基準:CFCl) δ(ppm):−52.4〜−55.8(42F)、−78.8(2F)、−80.7(2F)、−82.2(6F)、−85.3〜−88.2(4F)、−89.4〜−91.1(88F)、−130.5(4F)、−145.1(2F)。
単位数(d1−1)の平均値:21。
単位数d2の平均値:21。
化合物(3−4b)の数平均分子量:4,500。
100mLの2つ口ナスフラスコ内に、化合物(3−4a)の52.0g、硫酸水素テトラブチルアンモニウムの0.52g、臭化アリルの4.4g、および30%水酸化ナトリウム水溶液の6.5gを加え、60℃で8時間撹拌した。反応終了後、AC−2000の50gを加え、希塩酸水溶液で1回洗浄し、有機相を回収した。回収した有機相をシリカゲルカラムに通し、回収した溶液をエバポレータで濃縮し、化合物(3−4)の52.4g(収率99.9%)を得た。
CFCFCF−O−CHFCF−O−CH−(CFO){(CFO)d1−1(CFCFO)d2}−CFCH−O−CH−CH=CH・・・(3−4)
化合物(3−4)のNMRスペクトル;
H−NMR(300.4MHz、溶媒:CDCl、基準:TMS) δ(ppm):3.7(2H)、4.1(2H)、4.2(2H)、5.2〜5.3(2H)、5.8〜6.0(2H)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:CDCl、基準:CFCl) δ(ppm):−52.3〜−55.7(42F)、−78.1(1F)、−78.7(1F)、−80.2(1F)、−80.7(1F)、−82.2(3F)、−85.4〜−88.2(2F)、−89.4〜−91.1(86F)、−130.5(2F)、−145.1(1F)。
単位数(d1−1)の平均値:21。
単位数d2の平均値:21。
化合物(3−4)の数平均分子量:4,300。
〔製造例5:混合物(3−5)の合成〕
100mLの2つ口ナスフラスコ内に、製造例4で得た粗生成物(a)の26.0g、硫酸水素テトラブチルアンモニウムの0.26g、臭化アリルの2.2g、および30%水酸化ナトリウム水溶液の3.3gを加え、60℃で8時間撹拌した。反応終了後、AC−2000の30gを加え、希塩酸水溶液で1回洗浄し、有機相を回収した。回収した有機相をシリカゲルカラムに通し、回収した溶液をエバポレータで濃縮し、混合物(3−5)の26.1g(収率99.0%)を得た。
混合物(3−5)は、化合物(3−3)、化合物(3−4)および化合物(3−4b)の25:50:25(モル%)混合物である。
〔製造例6:化合物(3−6)の合成〕
100mLのナスフラスコに、化合物(3−4a)の30.0g、フッ化ナトリウム粉末の0.9g、ジクロロペンタフルオロプロパン(AK−225:製品名、旭硝子社製)の30gを取り入れ、CFCFCFOCF(CF)COFの3.5gを加えた。窒素雰囲気下、50℃で24時間撹拌した。加圧ろ過器でフッ化ナトリウム粉末を除去した後、過剰のCFCFCFOCF(CF)COFとAK−225を減圧留去した。得られた粗生成物をAC−2000で希釈し、シリカゲルカラムに通し、回収した溶液をエバポレータで濃縮し、化合物(3−6d)の31.8g(収率98.8%)を得た。
CFCFCF−O−CHFCFO−CH−(CFO){(CFO)d1−1(CFCFO)d2}−CFCH−OC(=O)CF(CF)OCFCFCF・・・(3−6d)
化合物(3−6d)のNMRスペクトル;
H−NMR(300.4MHz、溶媒:CDCl、基準:TMS) δ(ppm):4.2(2H)、4.7(2H)、5.8〜6.0(1H)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:CDCl、基準:CFCl) δ(ppm):−52.4〜−55.8(42F)、−78.8〜−88.2(17F)、−89.4〜−91.1(86F)、−130.3(2F)、−130.5(2F)、−132.5(1F)、−145.1(1F)。
単位数(d1−1)の平均値:21。
単位数d2の平均値:21。
化合物(3−6d)の数平均分子量:4,500。
オートクレーブ(ニッケル製、内容積1L)を用意し、オートクレーブのガス出口に、20℃に保持した冷却器、NaFペレット充填層、および0℃に保持した冷却器を直列に設置した。また0℃に保持した冷却器から凝集した液をオートクレーブに戻す液体返送ラインを設置した。
オートクレーブにClCFCFClCFOCFCFCl(以下、「CFE−419」とも記す。)の750gを投入し、25℃に保持しながら撹拌した。オートクレーブに窒素ガスを25℃で1時間吹き込んだ後、20%フッ素ガスを、25℃、流速2.0L/時間で1時間吹き込んだ。次いで、20%フッ素ガスを同じ流速で吹き込みながら、オートクレーブに、化合物(3−6d)の31.0gをCFE−419の124gに溶解した溶液を、4.3時間かけて注入した。
次いで、20%フッ素ガスを同じ流速で吹き込みながら、オートクレーブの内圧を0.15MPa(ゲージ圧)まで加圧した。オートクレーブ内に、CFE−419中に0.05g/mLのベンゼンを含むベンゼン溶液の4mLを、25℃から40℃にまで加熱しながら注入し、オートクレーブのベンゼン溶液注入口を閉めた。15分撹拌した後、再びベンゼン溶液の4mLを、40℃を保持しながら注入し、注入口を閉めた。同様の操作をさらに3回繰り返した。ベンゼンの注入総量は0.17gであった。
さらに、20%フッ素ガスを同じ流速で吹き込みながら、1時間撹拌を続けた。次いで、オートクレーブ内の圧力を大気圧にして、窒素ガスを1時間吹き込んだ。オートクレーブの内容物をエバポレータで濃縮し、化合物(3−6c)の31.1g(収率98.5%)を得た。
CFCFCF−O−(CFCFO)(CFCFO){(CFO)d1−1(CFCFO)d2}CFCFO−C(=O)CF(CF)OCFCFCF・・・(3−6c)
化合物(3−6c)のNMRスペクトル;
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:CDCl、基準:CFCl) δ(ppm):−52.4〜−55.7(42F)、−78.8〜−88.1(11F)、−89.4〜−91.1(96F)、−91.5(2F)、−130.3(2F)、−130.5(2F)、−132.5(1F)。
単位数(d1−1)の平均値:21。
単位数d2の平均値:21。
化合物(3−6c)の数平均分子量:4,600。
PFA製丸底フラスコに、化合物(3−6c)の30.0gおよびAK−225の60gを入れた。氷浴で冷却しながら撹拌し、窒素雰囲気下、メタノールの2.0gを滴下漏斗からゆっくり滴下した。窒素でバブリングしながら12時間撹拌した。反応混合物をエバポレータで濃縮し、化合物(3−6b)の27.6g(収率98.8%)を得た。
CFCFCF−O−(CFCFO)(CFCFO){(CFO)d1−1(CFCFO)d2}−CFC(=O)OCH・・・(3−6b)。
化合物(3−6b)のNMRスペクトル;
H−NMR(300.4MHz、溶媒:CDCl、基準:TMS) δ(ppm):3.9(3H)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:CDCl、基準:CFCl) δ(ppm):−52.4〜−55.8(42F)、−82.2(3F)、−89.4〜−91.1(92F)、−130.5(2F)。
単位数(d1−1)の平均値:21。
単位数d2の平均値:21。
化合物(3−6b)の数平均分子量:4,300。
100mLの3つ口ナスフラスコ中にて、塩化リチウムの0.18gをエタノールの18.3gに溶解させた。これに、化合物(3−6b)の25.0gを加えて氷浴で冷却しながら、水素化ホウ素ナトリウムの0.75gをエタノールの22.5gに溶解した溶液をゆっくり滴下した。その後、氷浴を取り外し、室温までゆっくり昇温しながら撹拌を続けた。室温で12時間撹拌後、液性が酸性になるまで塩酸水溶液を滴下した。AC−2000の20mLを添加し、水で1回、飽和食塩水で1回洗浄し、有機相を回収した。回収した有機相をエバポレータで濃縮し、化合物(3−6a)の24.6g(収率99.0%)を得た。
CFCFCF−O−(CFCFO)(CFCFO){(CFO)d1−1(CFCFO)d2}−CFCHOH・・・(3−6a)。
化合物(3−6a)のNMRスペクトル;
H−NMR(300.4MHz、溶媒:CDCl、基準:TMS) δ(ppm):3.9(2H)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:CDCl、基準:CFCl) δ(ppm):−52.4〜−55.7(42F)、−81.4(1F)、−82.2(3F)、−83.4(1F)、−89.4〜−91.1(90F)、−130.5(2F)。
単位数(d1−1)の平均値:21。
単位数d2の平均値:21。
化合物(3−6a)の数平均分子量:4,200。
100mLの2つ口ナスフラスコ内に、化合物(3−6a)の20.0g、硫酸水素テトラブチルアンモニウムの0.21g、臭化アリルの1.76g、および30%水酸化ナトリウム水溶液の2.6gを加え、60℃で8時間撹拌した。反応終了後、AC−2000の20gを加え、希塩酸水溶液で1回洗浄し、有機相を回収した。回収した有機相をシリカゲルカラムに通し、回収した溶液をエバポレータで濃縮し、化合物(3−6)の19.8g(収率98.2%)を得た。
CFCFCF−O−(CFCFO)(CFCFO){(CFO)d1−1(CFCFO)d2}−CFCH−O−CHCH=CH・・・(3−6)。
CFCFCF−O−(CFCFO)(CFCFO){(CFO)d1(CFCFO)d2−2}−CFCH−O−CHCH=CH・・・(3−6)。
化合物(3−6)のNMRスペクトル;
H−NMR(300.4MHz、溶媒:CDCl、基準:TMS) δ(ppm):3.7(2H)、4.1(2H)、5.2〜5.3(2H)、5.9(1H)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:CDCl、基準:CFCl) δ(ppm):−52.3〜−55.7(42F)、−78.1(1F)、−80.1(1F)、−82.1(3F)、−89.4〜−91.1(94F)、−130.5(2F)。
単位数(d1−1)の平均値:21。
単位数d2の平均値:21。
化合物(3−6)の数平均分子量:4,300。
化合物(3−7):n−ブチルアリルエーテル。
化合物(3−8):グリシジルアリルエーテル。
化合物(3−9):CHO−(CHCHO)y1−CHCH=CH、単位数y1の平均値:10、数平均分子量:510。(ユニオックスPKA−5009:製品名、日本油脂社製)。
化合物(3−10):CH=CHCHO−(CHCHO)y1−CHCH=CH、単位数y1の平均値:10、数平均分子量:540。(ユニオックスAA−480R:製品名、日本油脂社製)。
化合物(3−11):CH=CHCHO−(CO)y1−CHCH=CH、単位数y1の平均値:50、数平均分子量:3,000。(ユニセーフPKA−5018:製品名、日本油脂社製)。
化合物(3−12):1−オクテン。
〔化合物(4)〕
化合物(4)として、以下の化合物を用いた。
化合物(4−1):HSi(OCH
化合物(4−2):HSi(CH)(OCH
化合物(4−3):上式(4−3)で表される化合物。
〔遷移金属触媒(C)〕
遷移金属触媒(C)として、以下の化合物を用いた。
化合物(C1):Pt/ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体(2.0%キシレン溶液)。
化合物(C2):Pt/テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン錯体(1.8%ビニルメチルシクロテトラシロキサン溶液)。
〔化合物(D)〕
化合物(D)として、以下の化合物を用いた。
DMSO:ジメチルスルホキシド。
TMSO:テトラメチレンスルホキシド。
〔化合物(Dα)〕
化合物(D)の比較として、以下の化合物(Dα)を用いた。
HMPA:ヘキサメチルホスホルアミド。
DMF:N,N−ジメチルホルムアミド。
ピリジン。
テトラメチル尿素。
アセトン。
トルエン。
ヘキサン。
メタノール。
THF:テトラヒドロフラン。
NMF:N−メチルホルムアミド。
トリエチルアミン。
〔有機溶媒(E)〕
有機溶媒(E)として、以下の化合物を用いた。
含フッ素有機溶媒(E1):AC−2000。
含フッ素有機溶媒(E2):AC−6000。
非フッ素有機溶媒(E3):トルエン。
〔例1〜48〕
PP製サンプル瓶またはPFA製フラスコに、表1〜2に示す仕込み量の化合物(3)、化合物(4)、遷移金属触媒(C)、化合物(D)または化合物(Dα)および有機溶媒(E)と攪拌子とを入れ、密閉して、表1〜2に示す反応条件で反応させた。なお、本明細書において、「室温」とは、20〜30℃である。
反応終了後の反応混合物のH−NMR分析によって、反応の転化率および選択率を算出した。結果を表1および表2に示す。
なお、遷移金属触媒(C1)および遷移金属触媒(C2)は、上述のとおり、溶液として添加している。表1および表2中の遷移金属触媒(C)の記載に関して、「mg(溶液)」とは、溶液としての質量を意味し、「μg(触媒)」とは、遷移金属触媒の正味量を意味する。
また、転化率および選択率は、以下を意味する。
転化率:化合物(3)から化合物(5)および1−プロペニル基(−CH=CH−CH)を有する副生物(シス体とトランス体を含む。)が生成するにあたり、基(5)と1−プロペニル基との合計のモル数を、基(3)も含めたモル数で割った値を百分率で表した数値。
選択率:基(5)のモル数を、基(5)と1−プロペニル基の合計のモル数で割った値を百分率で表した数値。
Figure 0006547629
Figure 0006547629
例2、3、16、18、20、22、24、26、28、30、32、33、35、36、38、39、41、42、44、45、47、48では、基(5)を有する化合物が高選択率で得られた。
本発明の製造方法によれば、タッチパネルの、指で触れる面を構成する部材等の基材の表面に撥水撥油性を付与する表面処理等に好適に用いることができるケイ素化合物を簡便かつ容易な方法で、高選択率に製造できる。

なお、2013年12月13日に出願された日本特許出願2013−258414号および日本特許出願2013−258415号の明細書、特許請求の範囲および要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (10)

  1. 下式(3)で表される基を有する化合物と、H−Si結合を有するケイ素化合物(4)とを、遷移金属触媒(C)および下式(D)で表される基を有する化合物の存在下に反応させて、下式(5)で表される基を有する化合物を得る、ケイ素化合物の製造方法であって、
    前記式(3)で表される基を有する化合物が、ポリオキシアルキレン鎖またはポリオキシフルオロアルキレン鎖を有する化合物である、ケイ素化合物の製造方法。
    −CHCH=CH・・・(3)
    −S(=O)−・・・(D)
    −CHCHCHSi≡・・・(5)
  2. 前記式(D)で表される基を有する化合物が、ジメチルスルホキシドまたはテトラメチレンスルホキシドである、請求項1に記載のケイ素化合物の製造方法。
  3. 前記H−Si結合を有するケイ素化合物(4)が下式(41)で表される化合物であり、前記式(5)で表される基が、下式(5−1)で表される基である、請求項1または2に記載のケイ素化合物の製造方法。
    HSiL・・・(41)
    −CHCHCHSiL・・・(5−1)
    式中の記号は以下を示す。
    L:加水分解性基。
    R:1価の炭化水素基。
    mおよびn:mは1〜3の整数であり、nは0〜2の整数であり、m+n=3。
  4. 前記Lが炭素数1〜4のアルコキシ基である、請求項3に記載のケイ素化合物の製造方法。
  5. 前記H−Si結合を有するケイ素化合物(4)が、線状または環状のオルガノポリシロキサン化合物である、請求項1または2に記載のケイ素化合物の製造方法。
  6. 前記式(3)で表される基を有する化合物がアリルオキシ基を有する化合物である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のケイ素化合物の製造方法。
  7. 前記式(3)で表される基を有する化合物が、前記式(3)で表される基を1〜3個有する化合物である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のケイ素化合物の製造方法。
  8. 前記式(3)で表される基を有する化合物の数平均分子量が、200〜20,000である、請求項1〜のいずれか一項に記載のケイ素化合物の製造方法。
  9. 前記遷移金属触媒(C)が白金触媒である、請求項1〜のいずれか一項に記載のケイ素化合物の製造方法。
  10. 前記遷移金属触媒(C)が、Pt/ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体またはPt/テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン錯体である、請求項に記載のケイ素化合物の製造方法。
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