JP6885294B2 - 多環式アミノシラン化合物およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、多環式アミノシラン化合物およびその製造方法に関し、さらに詳述すると、シランカップリング剤、表面処理剤、樹脂添加剤、塗料添加剤、接着剤等として有用な多環式アミノシラン化合物およびその製造方法に関する。
アミノ基を有するシラン化合物は、シランカップリング剤、表面処理剤、樹脂添加剤、塗料添加剤、接着剤等として有用であり、このようなアミノ基を有するシラン化合物としては、例えば、アミノプロピルトリメトキシシラン等の１級アミノ基を有するオルガノキシシラン化合物、Ｎ−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン等の２級アミノ基を有するオルガノキシシラン化合物、ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン等の３級アミノ基を有するオルガノキシシラン化合物が知られている。
しかし、これらのシラン化合物は、１分子あたり１つの官能基、すなわちアミノ基しか有していないため、シランカップリング剤、表面処理剤、樹脂添加剤、塗料添加剤、接着剤等として使用した場合、官能基導入による効果の発現が不十分となる場合がある。
上記問題を解決するため、特許文献１および特許文献３では、分子内オルガノキシシリル基を有する３級アミノシラン化合物が提案され、引用文献２には、分子内オルガノキシシリル基を有する２級アミノシラン化合物が提案されており、これらの化合物は、水分と反応することにより、元々有しているアミノ基に加えて水酸基が生成し、上記官能基導入による効果が大きくなる。
しかも、分子内オルガノキシ基部分は、水分と反応した際にメタノールやエタノール等の低沸アルコールを生成しないため、環境負荷が少ない化合物としても有用である。
しかも、分子内オルガノキシ基部分は、水分と反応した際にメタノールやエタノール等の低沸アルコールを生成しないため、環境負荷が少ない化合物としても有用である。
上記特許文献１〜３の化合物は、いずれも１分子あたり１つのアミノ基と水分と反応して生成する１つの水酸基を官能基として有しているものの、近年、シランカップリング剤、表面処理剤、樹脂添加剤、塗料添加剤、接着剤等において、その使用目的の多様化に伴い、より添加効果の大きいシラン化合物が求められてきているが、特許文献１〜３の化合物では添加効果が少ない可能性がある。
さらに近年、地球温暖化や健康問題等に関係の深い環境問題において、揮発性有機化合物の削減が大きなテーマとして挙げられており、オルガノキシシラン化合物から発生する低沸アルコール量を削減することで、揮発性有機化合物の削減に取り組む開発が行われており、より低沸アルコールの発生量が少ないシラン化合物が望まれている。
さらに近年、地球温暖化や健康問題等に関係の深い環境問題において、揮発性有機化合物の削減が大きなテーマとして挙げられており、オルガノキシシラン化合物から発生する低沸アルコール量を削減することで、揮発性有機化合物の削減に取り組む開発が行われており、より低沸アルコールの発生量が少ないシラン化合物が望まれている。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、シランカップリング剤、表面処理剤、樹脂添加剤、塗料添加剤、接着剤等として用いた場合に、より添加効果が大きく、使用時に低沸アルコール発生の少ないシラン化合物およ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、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、特定の多環式アミノシラン化合物が、シランカップリング剤、表面処理剤、樹脂添加剤、塗料添加剤、接着剤等として用いた場合に、より添加効果が大きく、かつ使用時に低沸アルコールが発生しない、または発生がより少なくなることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
１． 下記一般式（１）で示される多環式アミノシラン化合物、
［式中、Ｒ1は、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０の１価炭化水素基または下記一般式（２）で示されるオルガノキシ基を表し、
−ＯＲ8 （２）
（式中、Ｒ8は、置換または非置換の炭素数１〜２０の１価炭化水素基を表す。）
Ｒ2〜Ｒ5は、互いに独立して置換または非置換の炭素数１〜２０の１価炭化水素基を表し、
Ｒ6およびＲ7は、互いに独立してヘテロ原子を含んでいてもよい置換または非置換の炭素数１〜２０の２価炭化水素基を表す。］
２． 下記一般式（３）
（式中、Ｒ1、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5およびＲ7は、前記と同じ意味を表し、Ｒ9は、置換または非置換の炭素数１〜２０の１価炭化水素基を表す。）
で示されるエポキシ基含有オルガノキシシラン化合物と、下記一般式（４）
（式中、Ｒ2およびＲ6は、前記と同じ意味を表す。）
で示される水酸基含有アミン化合物を反応させる工程と、この工程で得られた反応混合物を蒸留する工程を含む１の多環式アミノシラン化合物の製造方法、
３． 塩基性触媒または酸触媒を用いて前記蒸留を行う２の多環式アミノシラン化合物の製造方法、
４． 前記一般式（１）で示される多環式アミノシラン化合物よりも高沸点の化合物を溶媒として用いて前記蒸留を行う２または３の多環式アミノシラン化合物の製造方法
を提供する。
１． 下記一般式（１）で示される多環式アミノシラン化合物、
−ＯＲ8 （２）
（式中、Ｒ8は、置換または非置換の炭素数１〜２０の１価炭化水素基を表す。）
Ｒ2〜Ｒ5は、互いに独立して置換または非置換の炭素数１〜２０の１価炭化水素基を表し、
Ｒ6およびＲ7は、互いに独立してヘテロ原子を含んでいてもよい置換または非置換の炭素数１〜２０の２価炭化水素基を表す。］
２． 下記一般式（３）
で示されるエポキシ基含有オルガノキシシラン化合物と、下記一般式（４）
で示される水酸基含有アミン化合物を反応させる工程と、この工程で得られた反応混合物を蒸留する工程を含む１の多環式アミノシラン化合物の製造方法、
３． 塩基性触媒または酸触媒を用いて前記蒸留を行う２の多環式アミノシラン化合物の製造方法、
４． 前記一般式（１）で示される多環式アミノシラン化合物よりも高沸点の化合物を溶媒として用いて前記蒸留を行う２または３の多環式アミノシラン化合物の製造方法
を提供する。
本発明の多環式アミノシラン化合物は、添加効果が大きく、かつ使用時に低沸アルコールが発生しない、または発生がより少ないという特性を有しているため、シランカップリング剤、表面処理剤、樹脂添加剤、塗料添加剤、接着剤等として有用である。
以下、本発明について具体的に説明する。
本発明に係る多環式アミノシラン化合物は、下記一般式（１）で示される。
本発明に係る多環式アミノシラン化合物は、下記一般式（１）で示される。
一般式（１）において、Ｒ1は、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０、好ましくは炭素数１〜１０、より好ましくは炭素数１〜５の１価炭化水素基または下記一般式（２）で示されるオルガノキシ基を表し、Ｒ2〜Ｒ5は、互いに独立して置換または非置換の炭素数１〜２０、好ましくは炭素数１〜１０、より好ましくは炭素数１〜５の１価炭化水素基を表し、Ｒ6およびＲ7は、互いに独立してヘテロ原子を含んでいてもよい置換または非置換の炭素数１〜２０、好ましくは炭素数１〜１０、より好ましくは炭素数１〜５の２価炭化水素基を表す。
−ＯＲ8 （２）
（式中、Ｒ8は、置換または非置換の炭素数１〜２０、好ましくは炭素数１〜１０、より好ましくは炭素数１〜５の１価炭化水素基を表す。）
（式中、Ｒ8は、置換または非置換の炭素数１〜２０、好ましくは炭素数１〜１０、より好ましくは炭素数１〜５の１価炭化水素基を表す。）
ここで、Ｒ1〜Ｒ5、Ｒ8の置換もしくは非置換の炭素数１〜２０の１価炭化水素基としては、直鎖状、分岐鎖状または環状のいずれでもよく、例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。
具体的には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、デシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、イコシル基等の直鎖状のアルキル基；イソプロピル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、テキシル、２−エチルヘキシル基等の分岐鎖状のアルキル基；シクロペンチル、シクロヘキシル基等の環状のアルキル基；ビニル、アリル、ブテニル、ペンテニル基等のアルケニル基；フェニル、トリル基等のアリール基；ベンジル基等のアラルキル基等が挙げられ、これらの中でも、原料の入手容易性、生成物の有用性の観点から、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数１〜３の直鎖のアルキル基；アリル基、ブテニル基、ペンテニル基等の炭素数１〜５のアルケニル基が好ましい。
具体的には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、デシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、イコシル基等の直鎖状のアルキル基；イソプロピル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、テキシル、２−エチルヘキシル基等の分岐鎖状のアルキル基；シクロペンチル、シクロヘキシル基等の環状のアルキル基；ビニル、アリル、ブテニル、ペンテニル基等のアルケニル基；フェニル、トリル基等のアリール基；ベンジル基等のアラルキル基等が挙げられ、これらの中でも、原料の入手容易性、生成物の有用性の観点から、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数１〜３の直鎖のアルキル基；アリル基、ブテニル基、ペンテニル基等の炭素数１〜５のアルケニル基が好ましい。
また、これらの炭化水素基は、その水素原子の一部または全部がその他の置換基で置換されていてもよく、この置換基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、（イソ）プロポキシ基等の炭素数１〜３のアルコキシ基；フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子；シアノ基；アミノ基；炭素数２〜１０のアシル基；トリクロロシリル基；それぞれ各アルキル基、各アルコキシ基が炭素数１〜５である、トリアルキルシリル基、ジアルキルモノクロロシリル基、モノアルキルジクロロシリル基、トリアルコキシシリル基、ジアルキルモノアルコキシシリル基、モノアルキルジアルコキシシリル基等が挙げられる。
また、Ｒ6およびＲ7の炭素数１〜２０のヘテロ原子を含んでもよい２価炭化水素基の具体例としては、メチレン、エチレン、メチルエチレン（プロピレン）、トリメチレン、メチルプロピレン、テトラメチレン、ヘキサメチレン、オクタメチレン、デカメチレン、イソブチレン基等のアルキレン基；フェニレン、メチルフェニレン基等のアリーレン基；エチレンフェニレン、エチレンフェニレンメチレン基等のアラルキレン基；２−オキサプロピレン、２−オキサペンチレン等のオキサアルキレン基等が挙げられる。
これらの中でも、原料の入手容易性、生成物の有用性の観点から、Ｒ6は、炭素数１〜５のアルキレン基が好ましく、Ｒ7は、炭素数１〜５のオキサアルキレン基が好ましい。
これらの中でも、原料の入手容易性、生成物の有用性の観点から、Ｒ6は、炭素数１〜５のアルキレン基が好ましく、Ｒ7は、炭素数１〜５のオキサアルキレン基が好ましい。
上記一般式（１）で示される多環式アミノシラン化合物の具体例としては、５−アザ−２，９，１１−トリオキサ−１−シラ−１，５−ジメチルビシクロ［５．３．１］ウンデカン、５−アザ−２，９，１１−トリオキサ−１−シラ−１−メトキシ−５−メチルビシクロ［５．３．１］ウンデカン、５−アザ−２，９，１１−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−５−メチルビシクロ［５．３．１］ウンデカン、５−アザ−２，９，１１−トリオキサ−１−シラ−５−エチル−１−メチルビシクロ［５．３．１］ウンデカン、５−アザ−２，９，１１−トリオキサ−１−シラ−５−エチル−１−メトキシビシクロ［５．３．１］ウンデカン、５−アザ−２，９，１１−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−５−エチルビシクロ［５．３．１］ウンデカン、５−アザ−２，９，１１−トリオキサ−１−シラ−１，３，５−トリメチルビシクロ［５．３．１］ウンデカン、５−アザ−２，９，１１−トリオキサ−１−シラ−１−メトキシ−３，５−ジメチルビシクロ［５．３．１］ウンデカン、５−アザ−２，９，１１−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−３，５−ジメチルビシクロ［５．３．１］ウンデカン、５−アザ−２，９，１１−トリオキサ−１−シラ−５−エチル−１，３−ジメチルビシクロ［５．３．１］ウンデカン、５−アザ−２，９，１１−トリオキサ−１−シラ−５−エチル−１−メトキシ−３−メチルビシクロ［５．３．１］ウンデカン、５−アザ−２，９，１１−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−５−エチル−３−メチルビシクロ［５．３．１］ウンデカン、６−アザ−２，１０，１２−トリオキサ−１−シラ−１，６−ジメチルビシクロ［６．３．１］ドデカン、６−アザ−２，１０，１２−トリオキサ−１−シラ−１−メトキシ−６−メチルビシクロ［６．３．１］ドデカン、６−アザ−２，１０，１２−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−６−メチルビシクロ［６．３．１］ドデカン、６−アザ−２，１０，１２−トリオキサ−１−シラ−６−エチル−１−メチルビシクロ［６．３．１］ドデカン、６−アザ−２，１０，１２−トリオキサ−１−シラ−６−エチル−１−メトキシビシクロ［６．３．１］ドデカン、６−アザ−２，１０，１２−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−６−エチルビシクロ［６．３．１］ドデカン、６−アザ−２，１０，１２−トリオキサ−１−シラ−１，３，６−トリメチルビシクロ［６．３．１］ドデカン、６−アザ−２，１０，１２−トリオキサ−１−シラ−１−メトキシ−３，６−ジメチルビシクロ［６．３．１］ドデカン、６−アザ−２，１０，１２−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−３，６−ジメチルビシクロ［６．３．１］ドデカン、６−アザ−２，１０，１２−トリオキサ−１−シラ−６−エチル−１，３−ジメチルビシクロ［６．３．１］ドデカン、６−アザ−２，１０，１２−トリオキサ−１−シラ−６−エチル−１−メトキシ−３−メチルビシクロ［６．３．１］ドデカン、６−アザ−２，１０，１２−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−６−エチル−３−メチルビシクロ［６．３．１］ドデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−１，５−ジメチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−１−メトキシ−５−メチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−５−メチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−５−エチル−１−メチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−５−エチル−１−メトキシビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−５−エチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−５−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチル−１−メチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−５−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチル−１−メトキシビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−５−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−５−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）エチル−１−メチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−５−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）エチル−１−メトキシビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−５−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）エチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−１，３，５−トリメチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−１−メトキシ−３，５−ジメチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−３，５−ジメチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−５−エチル−１，３−ジメチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−５−エチル−１−メトキシ−３−メチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−５−エチル−３−メチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−５−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチル−１，３−ジメチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−５−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチル−１−メトキシ−３−メチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−５−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチル−３−メチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−５−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）エチル−１，３−ジメチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−５−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）エチル−１−メトキシ−３−メチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−５−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）エチル−３−メチルビシクロ［５．５．１］トリデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−１，６−ジメチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−１−メトキシ−６−メチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−６−メチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−６−エチル−１−メチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−６−エチル−１−メトキシビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−６−エチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−６−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチル−１−メチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−６−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチル−１−メトキシビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−６−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−６−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）エチル−１−メチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−６−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）エチル−１−メトキシビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−６−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）エチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−１，３，６−トリメチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−１−メトキシ−３，６−ジメチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−３，６−ジメチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−６−エチル−１，３−ジメチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−６−エチル−１−メトキシ−３−メチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−６−エチル−３−メチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−６−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチル−１，３−ジメチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−６−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチル−１−メトキシ−３−メチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−６−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチル−３−メチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−６−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）エチル−１，３−ジメチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−６−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）エチル−１−メトキシ−３−メチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン、６−アザ−２，１０，１４−トリオキサ−１−シラ−１−エトキシ−６−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）エチル−３−メチルビシクロ［６．５．１］テトラデカン等が例示される。
本発明の上記一般式（１）で示される多環式アミノシラン化合物の製造方法としては、例えば、下記一般式（３）で示されるエポキシ基含有オルガノキシシラン化合物と、下記一般式（４）で示される水酸基含有アミン化合物を反応させて得られる反応混合物を蒸留する方法が挙げられる。
上記一般式（３）において、Ｒ9の置換または非置換の炭素数１〜２０の１価炭化水素基としては、上記Ｒ1で例示した基と同様の基が挙げられる。
上記一般式（３）で示されるエポキシ含有オルガノキシシラン化合物の具体例としては、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、グリシドキシメチルジメトキシメチルシラン、グリシドキシメチルトリエトキシシラン、グリシドキシメチルジエトキシメチルシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルジエトキシメチルシラン等が挙げられる。
上記一般式（４）で示される水酸基含有アミン化合物の具体例としては、メチルエタノールアミン、エチルエタノールアミン、メチルイソプロパノールアミン、エチルイソプロパノールアミン、（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル）エタノールアミン、（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル）エタノールアミン、（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル）イソプロパノールアミン、（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル）イソプロパノールアミン等が挙げられる。
上記一般式（３）で示されるエポキシ基含有オルガノキシシラン化合物と上記一般式（４）で示される水酸基含有アミン化合物の配合比は特に限定されるものではないが、反応性、生産性の点から、一般式（３）で示される化合物１モルに対し、一般式（４）で示される化合物０．２〜５．０モルの範囲が好ましく、０．５〜２．０モルの範囲がより好ましい。
上記反応は無触媒でも進行するが、反応速度を向上させる目的で触媒を用いることもできる。
反応に用いられる触媒の具体例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムメトキシドのメタノール溶液、ナトリウムエトキシドのエタノール溶液等の塩基性触媒；メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等のスルホン酸化合物；硫酸、塩酸、硝酸等の無機酸等の酸触媒、およびこれらの酸の塩等が挙げられる。
触媒の使用量は特に限定されないが、反応性、生産性の点から、上記一般式（３）で示されるエポキシ基含有オルガノキシシラン化合物１モルに対し、０．０００１〜０．２モルの範囲が好ましく、０．００１〜０．１モルの範囲がより好ましい。
反応に用いられる触媒の具体例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムメトキシドのメタノール溶液、ナトリウムエトキシドのエタノール溶液等の塩基性触媒；メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等のスルホン酸化合物；硫酸、塩酸、硝酸等の無機酸等の酸触媒、およびこれらの酸の塩等が挙げられる。
触媒の使用量は特に限定されないが、反応性、生産性の点から、上記一般式（３）で示されるエポキシ基含有オルガノキシシラン化合物１モルに対し、０．０００１〜０．２モルの範囲が好ましく、０．００１〜０．１モルの範囲がより好ましい。
なお、上記反応は無溶媒でも進行するが、溶媒を用いることもできる。
反応に用いられる溶媒の具体例としては、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、イソオクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒；ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒；酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒；アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン等の非プロトン性極性溶媒；ジクロロメタン、クロロホルム等の塩素化炭化水素系溶媒；メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール等のアルコール系溶媒等が挙げられ、これらの溶媒は１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
反応に用いられる溶媒の具体例としては、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、イソオクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒；ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒；酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒；アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン等の非プロトン性極性溶媒；ジクロロメタン、クロロホルム等の塩素化炭化水素系溶媒；メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール等のアルコール系溶媒等が挙げられ、これらの溶媒は１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
本発明の反応は、下記スキームのように一般式（３）で示されるエポキシ基含有オルガノキシシラン化合物と一般式（４）で示される水酸基含有アミン化合物が反応し、水酸基を有するアミノオルガノシラン化合物がまず生成し、この水酸基を有するアミノオルガノキシシラン化合物を含有する反応液を蒸留する段階で分子内脱アルコール環化により、目的とする多環式アミノシラン化合物が生成するものと考えられる。
蒸留方法としては通常の方法を採用することができるが、脱アルコール反応の反応速度を促進させるために、反応液中に存在する分子間で脱アルコール縮合した高分子化合物をクラッキングし、目的とする多環式アミノシラン化合物へと変換するために、塩基性触媒または酸触媒を添加して蒸留することが好ましい。
また、上記高分子化合物の生成のため、反応液が増粘、固化する場合があり、この現象を抑制するために溶媒を添加して蒸留することが好ましく、特に、目的の多環式アミノシラン化合物よりも沸点が高い溶媒を使用して蒸留することが好ましい。
また、上記高分子化合物の生成のため、反応液が増粘、固化する場合があり、この現象を抑制するために溶媒を添加して蒸留することが好ましく、特に、目的の多環式アミノシラン化合物よりも沸点が高い溶媒を使用して蒸留することが好ましい。
蒸留に用いられる触媒の具体例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムメトキシドのメタノール溶液、ナトリウムエトキシドのエタノール溶液等の塩基性触媒；メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等のスルホン酸化合物、硫酸、塩酸、硝酸等の無機酸等の酸触媒および上記酸の塩等が挙げられる。
触媒の使用量は特に限定されるものではないが、反応性、生産性の点から、上記一般式（３）で示されるエポキシ基含有オルガノキシシラン化合物１モルに対し、０．０００１〜０．２モルの範囲が好ましく、０．００１〜０．１モルの範囲がより好ましい。
触媒の使用量は特に限定されるものではないが、反応性、生産性の点から、上記一般式（３）で示されるエポキシ基含有オルガノキシシラン化合物１モルに対し、０．０００１〜０．２モルの範囲が好ましく、０．００１〜０．１モルの範囲がより好ましい。
蒸留に用いられる溶媒は、目的物の沸点に応じて適宜選択すればよく、その具体例としては、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、イソオクタン、デカン、トリデカン、オクタデカン、エイコサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ドデシルベンゼン等の炭化水素系溶媒；ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジフェニルエーテル等のエーテル系溶媒；酢酸エチル、酢酸ブチル、ステアリン酸メチル、オレイン酸メチル等のエステル系溶媒；アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン等の非プロトン性極性溶媒；ジクロロメタン、クロロホルム等の塩素化炭化水素系溶媒；メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−デカノール、１−オクタデカノール、２−ヘキシル−１−デカノール、オレイルアルコール、１−ドコサノール等のアルコール系溶媒等が挙げられ、これらの溶媒は１種を単独で使用してもよく、あるいは２種以上を混合して使用してもよい。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
なお、1Ｈ−ＮＭＲスペクトルは、６００ＭＨｚ、重クロロホルム溶媒により、ＩＲスペクトルは、Ｄ−ＡＴＲにより測定した。
なお、1Ｈ−ＮＭＲスペクトルは、６００ＭＨｚ、重クロロホルム溶媒により、ＩＲスペクトルは、Ｄ−ＡＴＲにより測定した。
［実施例１］
撹拌機、還流器、滴下ロートおよび温度計を備えたフラスコに、メチルエタノールアミン９４．６ｇ（１．３ｍｏｌ）、メタノール７６．８ｇを仕込み、６０℃に加熱した。内温が安定した後、３−グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン２６４．４ｇ（１．２ｍｏｌ）を２時間かけて滴下し、その温度で２時間撹拌した。反応液に２８質量％ナトリウムメトキシドのメタノール溶液４．６ｇ、１−オクタデカノール３００ｇを添加して蒸留し、沸点１１４−１１６℃／０．４ｋＰａの留分２１３．２ｇを得た。
撹拌機、還流器、滴下ロートおよび温度計を備えたフラスコに、メチルエタノールアミン９４．６ｇ（１．３ｍｏｌ）、メタノール７６．８ｇを仕込み、６０℃に加熱した。内温が安定した後、３−グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン２６４．４ｇ（１．２ｍｏｌ）を２時間かけて滴下し、その温度で２時間撹拌した。反応液に２８質量％ナトリウムメトキシドのメタノール溶液４．６ｇ、１−オクタデカノール３００ｇを添加して蒸留し、沸点１１４−１１６℃／０．４ｋＰａの留分２１３．２ｇを得た。
得られた留分の質量スペクトル、1Ｈ−ＮＭＲスペクトル、ＩＲスペクトルを測定し、得られた化合物が５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−１，５−ジメチルビシクロ［５．５．１］トリデカンであることを確認した。1Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図１に、ＩＲスペクトルを図２に示す。
質量スペクトル
ｍ／ｚ ２３１，２１６，１８８，１７４，１５８，５８
質量スペクトル
ｍ／ｚ ２３１，２１６，１８８，１７４，１５８，５８
［実施例２］
蒸留前に添加する溶媒を１−オクタデカノールから１−オクタデカンに変更した以外は、実施例１と同様に反応および蒸留を行い、沸点１１４−１１６℃／０．４ｋＰａの留分２０５．３ｇを得た。得られた留分の1Ｈ−ＮＭＲスペクトル、ＩＲスペクトル、質量スペクトル測定により、実施例１と同じ５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−１，５−ジメチルビシクロ［５．５．１］トリデカンが得られたことを確認した。
蒸留前に添加する溶媒を１−オクタデカノールから１−オクタデカンに変更した以外は、実施例１と同様に反応および蒸留を行い、沸点１１４−１１６℃／０．４ｋＰａの留分２０５．３ｇを得た。得られた留分の1Ｈ−ＮＭＲスペクトル、ＩＲスペクトル、質量スペクトル測定により、実施例１と同じ５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−１，５−ジメチルビシクロ［５．５．１］トリデカンが得られたことを確認した。
［実施例３］
蒸留前に添加する溶媒を１−オクタデカノールからオレイルアルコールに変更した以外は、実施例１と同様に反応および蒸留を行い、沸点１１４−１１６℃／０．４ｋＰａの留分２１３．５ｇを得た。得られた留分の1Ｈ−ＮＭＲスペクトル、ＩＲスペクトル、質量スペクトル測定により、実施例１と同じ５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−１，５−ジメチルビシクロ［５．５．１］トリデカンが得られたことを確認した。
蒸留前に添加する溶媒を１−オクタデカノールからオレイルアルコールに変更した以外は、実施例１と同様に反応および蒸留を行い、沸点１１４−１１６℃／０．４ｋＰａの留分２１３．５ｇを得た。得られた留分の1Ｈ−ＮＭＲスペクトル、ＩＲスペクトル、質量スペクトル測定により、実施例１と同じ５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−１，５−ジメチルビシクロ［５．５．１］トリデカンが得られたことを確認した。
［実施例４］
３−グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン２６４．４ｇを３−グリシドキシプロピルジエトキシメチルシラン２９８．１ｇに、メタノール７６．８ｇをエタノール１１０．６ｇに変更した以外は、実施例１と同様に反応および蒸留を行い、沸点１１４−１１６℃／０．４ｋＰａの留分２１５．５ｇを得た。得られた留分の1Ｈ−ＮＭＲスペクトル、ＩＲスペクトル、質量スペクトル測定により、実施例１と同じ５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−１，５−ジメチルビシクロ［５．５．１］トリデカンが得られたことを確認した。
３−グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン２６４．４ｇを３−グリシドキシプロピルジエトキシメチルシラン２９８．１ｇに、メタノール７６．８ｇをエタノール１１０．６ｇに変更した以外は、実施例１と同様に反応および蒸留を行い、沸点１１４−１１６℃／０．４ｋＰａの留分２１５．５ｇを得た。得られた留分の1Ｈ−ＮＭＲスペクトル、ＩＲスペクトル、質量スペクトル測定により、実施例１と同じ５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−１，５−ジメチルビシクロ［５．５．１］トリデカンが得られたことを確認した。
［実施例５］
撹拌機、還流器、滴下ロートおよび温度計を備えたフラスコに、エチルエタノールアミン１１２．３ｇ（１．３ｍｏｌ）、メタノール７６．８ｇを仕込み、６０℃に加熱した。内温が安定した後、３−グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン２６４．４ｇ（１．２ｍｏｌ）を２時間かけて滴下し、その温度で２時間撹拌した。反応液に２８質量％ナトリウムメトキシドのメタノール溶液４．６ｇ、１−オクタデカノール３００ｇを添加して蒸留し、沸点１２６−１２７℃／０．４ｋＰａの留分２４８．２ｇを得た。
撹拌機、還流器、滴下ロートおよび温度計を備えたフラスコに、エチルエタノールアミン１１２．３ｇ（１．３ｍｏｌ）、メタノール７６．８ｇを仕込み、６０℃に加熱した。内温が安定した後、３−グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン２６４．４ｇ（１．２ｍｏｌ）を２時間かけて滴下し、その温度で２時間撹拌した。反応液に２８質量％ナトリウムメトキシドのメタノール溶液４．６ｇ、１−オクタデカノール３００ｇを添加して蒸留し、沸点１２６−１２７℃／０．４ｋＰａの留分２４８．２ｇを得た。
得られた留分の質量スペクトル、1Ｈ−ＮＭＲスペクトル、ＩＲスペクトルを測定し、得られた化合物が５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−５−エチル−１−メチルビシクロ［５．５．１］トリデカンであることを確認した。1Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図３に、ＩＲスペクトルを図４に示す。
質量スペクトル
ｍ／ｚ ２４５，２３０，２００，１７２，１４５，７２
質量スペクトル
ｍ／ｚ ２４５，２３０，２００，１７２，１４５，７２
［実施例６］
撹拌機、還流器、滴下ロートおよび温度計を備えたフラスコに、（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル）エタノールアミン３３．７ｇ（０．２１ｍｏｌ）、メタノール１２．８ｇを仕込み、６０℃に加熱した。内温が安定した後、３−グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン４４．１ｇ（０．２ｍｏｌ）を２時間かけて滴下し、その温度で２時間撹拌した。反応液に２８質量％ナトリウムメトキシドのメタノール溶液０．７７ｇ、１−ドコサノール１３０ｇを添加して蒸留し、沸点１４１−１５０℃／０．１ｋＰａの留分４４．２ｇを得た。
撹拌機、還流器、滴下ロートおよび温度計を備えたフラスコに、（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル）エタノールアミン３３．７ｇ（０．２１ｍｏｌ）、メタノール１２．８ｇを仕込み、６０℃に加熱した。内温が安定した後、３−グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン４４．１ｇ（０．２ｍｏｌ）を２時間かけて滴下し、その温度で２時間撹拌した。反応液に２８質量％ナトリウムメトキシドのメタノール溶液０．７７ｇ、１−ドコサノール１３０ｇを添加して蒸留し、沸点１４１−１５０℃／０．１ｋＰａの留分４４．２ｇを得た。
得られた留分の質量スペクトル、1Ｈ−ＮＭＲスペクトル、ＩＲスペクトルを測定し、得られた化合物が５−アザ−２，９，１３−トリオキサ−１−シラ−５−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）エチル−１−メチルビシクロ［５．５．１］トリデカンであることを確認した。1Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図５に、ＩＲスペクトルを図６に示す。
質量スペクトル
ｍ／ｚ ２３０，１４３，１０１，１００，８６，５８
質量スペクトル
ｍ／ｚ ２３０，１４３，１０１，１００，８６，５８
Claims (4)
- 下記一般式（１）で示される多環式アミノシラン化合物。
−ＯＲ8 （２）
（式中、Ｒ8は、非置換の炭素数１〜５の１価炭化水素基を表す。）
Ｒ2は、非置換の、またはＮ，Ｎ−ジメチルアミノ基もしくはＮ，Ｎ−ジエチルアミノ基で置換された炭素数１〜５の１価炭化水素基を表し、
Ｒ3〜Ｒ5は、互いに独立して、水素原子または非置換の炭素数１〜５の１価炭化水素基を表し、
Ｒ6およびＲ7は、互いに独立して酸素原子を含んでいてもよい非置換の炭素数１〜５の２価炭化水素基を表す。］ - 下記一般式（３）
で示されるエポキシ基含有オルガノキシシラン化合物と、下記一般式（４）
で示される水酸基含有アミン化合物を反応させる工程と、この工程で得られた反応混合物を蒸留する工程を含む請求項１記載の多環式アミノシラン化合物の製造方法。 - 塩基性触媒または酸触媒を用いて前記蒸留を行う請求項２記載の多環式アミノシラン化合物の製造方法。
- 前記一般式（１）で示される多環式アミノシラン化合物よりも高沸点の化合物を溶媒として用いて前記蒸留を行う請求項２または３記載の多環式アミノシラン化合物の製造方法。
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