JP7495824B2 - 有機シラノール化合物の製造方法 - Google Patents
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Description
[1]
下記一般式(1):
で表されるシリル化合物と、
下記一般式(2):
で表される金属水酸化物との反応において、
硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、塩化亜鉛、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、五酸化二リン、活性アルミナ、シリカゲル、およびモレキュラーシーブからなる群より選ばれる少なくとも1種の脱水剤を用いることを特徴とする、
下記一般式(3):
で表される有機シラノール化合物の製造方法。
[2]
一般式(2)において、Mがアルカリ金属である、[1]に記載の製造方法。
[3]
1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、および4-メチルテトラヒドロピランからなる群より選ばれる少なくとも1種の溶媒を利用する、[1]または[2]に記載の製造方法。
[4]
一般式(1)で表される前記シリル化合物、一般式(2)で表される前記金属水酸化物、および前記脱水剤を含む混合物中で、一般式(1)で表される前記シリル化合物と一般式(2)で表される前記金属水酸化物とを反応させる、[1]~[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5]
A)一般式(1)で表される前記シリル化合物、および一般式(2)で表される前記金属水酸化物を含む混合物中で、一般式(1)で表される前記シリル化合物と一般式(2)で表される前記金属水酸化物とを反応させる工程Aと、
B)前記工程Aにおいて蒸発した、水を含む物質を液化させる工程Bと、
C)前記工程Bにおいて、液化した水を含む物質と脱水剤とを接触させる工程Cと、
D)前記工程Cにおいて、液化し、脱水剤と接触させた物質を、前記工程Aに再利用する工程Dと、
を含む、[1]~[3]のいずれかに記載の製造方法。
で表されるシリル化合物と、
下記一般式(2):
で表される金属水酸化物との反応において、
硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、塩化亜鉛、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、五酸化二リン、活性アルミナ、シリカゲル、およびモレキュラーシーブからなる群より選ばれる少なくとも1種の脱水剤を利用することを特徴とする、
下記一般式(3):
で表される有機シラノール化合物の製造方法。
化合物(1)において、R1~R3は各々独立に置換されていてもよい炭素数1~10個の炭化水素基であり、R4は-OSiR5R6R7(R5~R7は各々独立に置換されていても良い炭素数1~10個の炭化水素基である。)、-OR8(R8は置換されていてもよい炭素数1~10個の炭化水素基である。)、またはX(Xはハロゲン原子である。)である。
上記炭化水素基は、必要に応じて、官能基を有していてもよい。
このような官能基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子、ニトリル基(-CN)、エーテル基(-O-)、カーボネート基(-OCO2-)、エステル基(-CO2-)、カルボニル基(-CO-)、スルフィド基(-S-)、スルホキシド基(-SO-)、スルホニル基(-SO2-)、およびウレタン基(-NHCO2-)等が挙げられる。
上記の中でも、入手が容易であり、製造コストをより抑制でき、経済性により優れる製造方法となる傾向にあることから、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサフェニルジシロキサン、メトキシトリメチルシラン、エトキシトリメチルシラン、トリメチルシリルフルオリド、トリエチルシリルフルオリド、トリフェニルシリルフルオリド、トリメチルシリルクロリド、およびトリエチルシリルクロリドがより好ましい。同様の観点から、ヘキサメチルジシロキサン、メトキシトリメチルシラン、およびトリフェニルシリルフルオリドがさらに好ましい。
化合物(1)は、単独で用いても良いし、複数種を組み合わせて用いても良い。
金属水酸化物を示す一般式(2)において、Mはアルカリ金属、またはアルカリ土類金属である。化合物(1)との反応性がより高くなり、反応時間がより短くなる傾向にあることから、アルカリ金属がより好ましい。アルカリ金属としては特に限定されないが、入手が容易であり、製造コストをより抑制でき、経済性により優れる製造方法となる傾向にあることから、リチウム、ナトリウム、およびカリウムが好ましい。化合物(3)の収率がより高くなる傾向にあることから、ナトリウム、カリウムがさらに好ましい。
化合物(2)は、単独で用いても良いし、複数種を組み合わせて用いても良い。
化合物(1)と化合物(2)とを反応させることにより、化合物(3)を得ることができる。
化合物(1)と化合物(2)とを反応させることにより、化合物(3)が得られる詳細な理由は明らかではないが、下記に示すように化合物(1)と化合物(2)が反応することでシラノール(R1R2R3SiOH)を形成し、シラノールと化合物(2)とが反応することで、下記式(3)で表される化合物と水とが生成すると推察される。
これらの脱水剤は単独で用いても良いし、複数種を組み合わせて用いても良い。
工程A)化合物(1)、および化合物(2)を含む混合物中で、化合物(1)と化合物(2)とを反応させる工程A、
工程B)上記工程Aにおいて蒸発した水を含む物質Bを、液化させる工程B、
工程C)上記工程Bにおいて液化した水を含む物質Cと脱水剤とを、接触させる工程C、
工程D)上記工程Cにおいて液化し、脱水剤を接触させた物質Dを、上記工程Aに再利用する工程D、
を含むことが好ましい。上記工程Dにおける再利用としては、上記物質Dを工程Aの混合物中に添加することが挙げられる。
化合物(3)の収率がより優れる傾向にあり、脱水剤が簡便な操作で再生、再利用でき、経済性により優れる製造方法となる傾向にあることから、脱水剤は活性アルミナ、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、およびモレキュラーシーブがより好ましい。同様の観点から、活性アルミナ、モレキュラーシーブがより好ましく、モレキュラーシーブさらに好ましい。
上記溶媒としては、反応時に不活性であり、一般的に使用されるものであれば特に限定されないが、具体例としては、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン、および1,2-ジクロロベンゼン等の芳香族系溶媒、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、4-メチルテトラヒドロピラン、シクロペンチルメチルエーテル、およびアニソール等のエーテル基含有溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、およびベンゾニトリル等のニトリル基含有溶媒、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-ブタノール、および2-ブタノール等の水酸基含有溶媒等が挙げられる。中でも、化合物(3)の収率が高まる傾向にあることから、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、4-メチルテトラヒドロピラン、シクロペンチルメチルエーテル、およびアニソール等のエーテル基含有溶媒がより好ましい。同様の観点から、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、および4-メチルテトラヒドロピランがより好ましく、1,2-ジメトキシエタン、および4-メチルテトラヒドロピランがさらに好ましい。
これらの有機溶媒は単独で用いても良いし、複数種を組み合わせて用いても良い。
反応温度は上記範囲であれば一定である必要はなく、途中で変化させてもよい。
反応雰囲気は、単独で用いても良いし、複数種の反応雰囲気を組み合わせて用いても良い。
これらの方法は、単独で用いても良いし、複数種の方法を組み合わせて用いても良い。
核磁気共鳴分析(NMR):1H-NMR、19F-NMRによる分子構造解析
測定装置:JNM-ECZ400S型核磁気共鳴装置(日本電子株式会社製)
溶媒:重クロロホルム
基準物質:テトラメチルシラン(0.00ppm)
積算回数:8回
反応温度は、外部加熱冷却装置を用いず、室温である場合は、室温である。また、ウォーターバスやオイルバス等の外部加熱冷却装置を利用する場合には、外部加熱冷却装置に用いられている媒体の温度が反応温度である。
還流冷却器を取り付けた200mLの3口フラスコに、窒素雰囲気下、ヘキサメチルジシロキサン(10.0g、61.6mmol)、4-メチルテトラヒドロピラン(50.0g)、水酸化ナトリウム(5.0g、125.0mmol)、酸化カルシウム(6.9g、123.0mmol)を加え、125℃で30時間加熱後、室温まで冷却した後、不溶物を濾過し、ナトリウムトリメチルシラノラートを含有する4-メチルテトラヒドロピラン溶液を得た。得られた溶液をサンプリングし、1H-NMRで測定すると、ナトリウムトリメチルシラノラート(有機シラノール化合物)が80.0mol%生成していることが確認された。さらに、得られた溶液から未反応のヘキサメチルジシロキサンと、4-メチルテトラヒドロピランを減圧留去すると白色固体(11.0g)が得られた。得られた白色固体は1H-NMRより、ナトリウムトリメチルシラノラート(有機シラノール化合物)が98.0質量%(収率78.0mol%)、4-メチルテトラヒドロピランが2.0質量%含まれていることが確認された。
ナトリウムトリメチルシラノラート(有機シラノール化合物)
1H-NMR:δ(ppm)0.20(9H)
なお、室温まで冷却した3口フラスコの気相部を、可燃性ガス検知器(新コスモス株式会社製、XP-3110)にて測定をした結果、水素は検出されなかった。
還流冷却器を取り付けた200mLの3口フラスコに、窒素雰囲気下、ヘキサメチルジシロキサン(10.0g、61.6mmol)、1,2-ジメトキシエタン(50.0g)、水酸化ナトリウム(5.0g、125.0mmol)、酸化カルシウム(6.9g、123.0mmol)を加え、85℃で10時間加熱後、室温まで冷却した後、不溶物を濾過し、ナトリウムトリメチルシラノラート(有機シラノール化合物)を含有する1,2-ジメトキシエタン溶液を得た。得られた溶液をサンプリングし、1H-NMRで測定すると、ナトリウムトリメチルシラノラート(有機シラノール化合物)が74.1mol%生成していることが確認された。
なお、室温まで冷却した3口フラスコの気相部を、可燃性ガス検知器(新コスモス株式会社製、XP-3110)にて測定をした結果、水素は検出されなかった。
還流冷却器を取り付けた200mLの3口フラスコに、窒素雰囲気下、ヘキサメチルジシロキサン(10.0g、61.6mmol)、4-メチルテトラヒドロピラン(50.0g)、水酸化カリウム(10.0g、178.2mmol)、酸化カルシウム(6.9g、123.0mmol)を加え120℃で7時間加熱後、室温まで冷却した後、不溶物を濾過し、カリウムトリメチルシラノラート(有機シラノール化合物)を含有する4-メチルテトラヒドロピラン溶液を得た。得られた溶液をサンプリングし、1H-NMRで測定すると、カリウムトリメチルシラノラート(有機シラノール化合物)が99.5mol%生成していることが確認された。
カリウムトリメチルシラノラート(有機シラノール化合物)
1H-NMR:δ(ppm)0.21(9H)
なお、室温まで冷却した3口フラスコの気相部を、可燃性ガス検知器(新コスモス株式会社製、XP-3110)にて測定をした結果、水素は検出されなかった。
300mLの3口フラスコに、窒素雰囲気下、ヘキサメチルジシロキサン(30.0g、184.8mmol)、4-メチルテトラヒドロピラン(210.0g)、水酸化ナトリウム(14.8g、370.0mmol)、を加え、モレキュラーシーブ3A1/16(33.3g)を充填したソックスレー抽出器を取り付け、その上に還流冷却器を取り付けた。その後、125℃で30時間加熱後、室温まで冷却した後、不溶物を濾過し、ナトリウムトリメチルシラノラート(有機シラノール化合物)を含有する4-メチルテトラヒドロピラン溶液を得た。得られた溶液をサンプリングし、1H-NMRで測定すると、ナトリウムトリメチルシラノラート(有機シラノール化合物)が95.0mol%生成していることが確認された。
なお、室温まで冷却した3口フラスコの気相部を、可燃性ガス検知器(新コスモス株式会社製、XP-3110)にて測定をした結果、水素は検出されなかった。
実施例4で使用したモレキュラーシーブ3A1/16を取り出し、180℃、0.5kPa、24時間の条件にて、真空乾燥機で乾燥した。乾燥したモレキュラーシーブ3A1/16を用い、実施例4と同じ条件にて反応し、ナトリウムトリメチルシラノラート(有機シラノール化合物)を含有する4-メチルテトラヒドロピラン溶液を得た。得られた溶液をサンプリングし、1H-NMRで測定すると、ナトリウムトリメチルシラノラート(有機シラノール化合物)が94.6mol%生成していることが確認された。
なお、室温まで冷却した3口フラスコの気相部を、可燃性ガス検知器(新コスモス株式会社製、XP-3110)にて測定をした結果、水素は検出されなかった。
還流冷却器を取り付けた100mLの3口フラスコに、窒素雰囲気下、トリフェニルシリルフルオリド(5.0g、18.0mmol)、1,2-ジメトキシエタン(40.0g)、水酸化ナトリウム(1.5g、37.5mmol)、酸化カルシウム(2.0g、35.7mmol)を加え90℃で8時間加熱後、室温まで冷却した後、不溶物を濾過し、ナトリウムトリフェニルシラノラート(有機シラノール化合物)を含有する1,2-ジメトキシエタン溶液を得た。得られた溶液をサンプリングし、1H-NMRで測定すると、ナトリウムトリフェニルシラノラート(有機シラノール化合物)が96.5mol%生成していることが確認された。
ナトリウムトリフェニルシラノラート(有機シラノール化合物)
1H-NMR:δ(ppm)7.52-7.60(9H)、7.97-8.00(6H)
なお、室温まで冷却した3口フラスコの気相部を、可燃性ガス検知器(新コスモス株式会社製、XP-3110)にて測定をした結果、水素は検出されなかった。
還流冷却器を取り付けた100mLの3口フラスコに、窒素雰囲気下、メトキシトリメチルシラン(10.0g、96.0mmol)、1,2-ジメトキシエタン(50.0g)、水酸化カリウム(16.0g、285.2mmol)、酸化カルシウム(8.1g、144.4mmol)を加え60℃で2時間、100℃で4時間加熱後、室温まで冷却した後、不溶物を濾過し、カリウムトリメチルシラノラート(有機シラノール化合物)を含有する1,2-ジメトキシエタン溶液を得た。得られた溶液をサンプリングし、1H-NMRで測定すると、カリウムトリメチルシラノラート(有機シラノール化合物)が99.9mol%生成していることが確認された。
なお、室温まで冷却した3口フラスコの気相部を、可燃性ガス検知器(新コスモス株式会社製、XP-3110)にて測定をした結果、水素は検出されなかった。
還流冷却器を取り付けた300mLの3口フラスコに、窒素雰囲気下、ヘキサメチルジシロキサン(30.0g、184.8mmol)、4-メチルテトラヒドロピラン(150.0g)、水酸化ナトリウム(14.8g、370.0mmol)を加え、125℃で30時間加熱後、室温まで冷却した後、不溶物を濾過し、ナトリウムトリメチルシラノラート(有機シラノール化合物)を含有する4-メチルテトラヒドロピラン溶液を得た。得られた溶液をサンプリングし、1H-NMRで測定すると、ナトリウムトリメチルシラノラート(有機シラノール化合物)が45.0mol%生成していることが確認された。
還流冷却器を取り付けた100mLの3口フラスコに、窒素雰囲気下、ヘキサメチルジシロキサン(5.0g、30.8mmol)、エタノール(30.1g)、水酸化ナトリウム(3.1g、77.5mmol)を加え、70℃で7時間加熱後、室温まで冷却した後、不溶物を濾過し、ナトリウムトリメチルシラノラート(有機シラノール化合物)を含有するエタノール溶液を得た。得られた溶液をサンプリングし、1H-NMRで測定すると、ナトリウムトリメチルシラノラート(有機シラノール化合物)が64.0mol%生成していることが確認された。
Claims (5)
- 下記一般式(1):
で表されるシリル化合物と、
下記一般式(2):
で表される金属水酸化物との反応において、
硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、塩化亜鉛、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、五酸化二リン、活性アルミナ、シリカゲル、およびモレキュラーシーブからなる群より選ばれる少なくとも1種の脱水剤を用いることを特徴とする、
下記一般式(3):
で表される有機シラノール化合物の製造方法。 - 一般式(2)において、Mがアルカリ金属である、請求項1に記載の製造方法。
- 1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、および4-メチルテトラヒドロピランからなる群より選ばれる少なくとも1種の溶媒を利用する、請求項1または2に記載の製造方法。
- 一般式(1)で表される前記シリル化合物、一般式(2)で表される前記金属水酸化物、および前記脱水剤を含む混合物中で、一般式(1)で表される前記シリル化合物と一般式(2)で表される前記金属水酸化物とを反応させる、請求項1~3のいずれか1項に記載の製造方法。
- A)一般式(1)で表される前記シリル化合物、および一般式(2)で表される前記金属水酸化物を含む混合物中で、一般式(1)で表される前記シリル化合物と一般式(2)で表される前記金属水酸化物とを反応させる工程Aと、
B)前記工程Aにおいて蒸発した、水を含む物質を液化させる工程Bと、
C)前記工程Bにおいて、液化した水を含む物質と脱水剤とを接触させる工程Cと、
D)前記工程Cにおいて、液化し、脱水剤と接触させた物質を、前記工程Aに再利用する工程Dと、
を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の製造方法。
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DENMARK, S. E. et al.,Cross-coupling of aromatic bromides with allylic silanolate salts,Journal of the American Chemical Society,2008年,Vol.130, No.48,pp.16382-16393,DOI:10.1021/ja805951j |
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NAGANO, H. et al.,Highly diastereoselective 7-endo radical cyclization of ethyl α-methylene-γ-(bromomethyl)dimethylsiloxycarboxylates,Tetrahedron Letters,2004年,Vol.45, No.22,pp.4329-4332,DOI:10.1016/j.tetlet.2004.03.188 |
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JP2021195353A (ja) | 2021-12-27 |
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