JPH0320283A - Acetylation of metal cation - Google Patents

Acetylation of metal cation

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Publication number
JPH0320283A
JPH0320283A JP1253681A JP25368189A JPH0320283A JP H0320283 A JPH0320283 A JP H0320283A JP 1253681 A JP1253681 A JP 1253681A JP 25368189 A JP25368189 A JP 25368189A JP H0320283 A JPH0320283 A JP H0320283A
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JP
Japan
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crown
group
metal cation
silica
groups
Prior art date
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JP1253681A
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Japanese (ja)
Inventor
Barry C Arkles
バリー・シー・アークルズ
Kevin M King
ケビン・エム・キング
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Petrarch Systems Inc
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Petrarch Systems Inc
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/14Preparation of carboxylic acid nitriles by reaction of cyanides with halogen-containing compounds with replacement of halogen atoms by cyano groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic System
    • C07F7/02Silicon compounds
    • C07F7/08Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/18Compounds having one or more C—Si linkages as well as one or more C—O—Si linkages
    • C07F7/1804Compounds having Si-O-C linkages

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
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Abstract

PURPOSE: To complex a specific metal cation such as Li at a low cost by using a specific silacrown ether.
CONSTITUTION: A metal cation selected from the group consisting of Li, Na, K, Ba, Fe, Cu and Cd is complexed with a silacrown ether represented by formula. I [n is 5-10; R1 and R2 are each (unsaturated)alkyl, alkoxy, aryl, H or a group which actively assists in the complexing of a metal cation; and R3 is H or lower alkyl] (e.g. dimethylsila-14-crown-5 of formula II, etc.). As preferable groups actively assisting in the complexing of a metal cation, there can be mentioned aminoalkyl, cyanoalkyl and ethyleneoxy group.
COPYRIGHT: (C)1991,JPO

Description

【発明の詳細な説明】  本発明は、”クラウンエーテル”として知る一群の化
合物と構造及び錯化特性が類似するがしかしけい素基に
よる一〇,H,14のR換が異kるのである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is a class of compounds known as "crown ethers" which are similar in structure and complexing properties but differ in the R substitution of 10, H, 14 with silicon groups. .

C.p.6dersenがクラウンエーテルを発見した
1967年以来、文字通り数千の用途が開発されて金属
イオンを錯化し,極性及び非礪性溶剤中に無機及び有機
塩を溶媒和し且つ陰イオン交換を促進するそれらの能力
が見い出された。この研究の大半は、R.Izatt及
びJ.(’hristianien  によるSyn−
;−ie−jjt−, %qj t j−Qp jaj
e− j4p.g r o.c.y qj−i c p
pmpo.un d@s (人cademic Press 1 9 7 8 )
に記賊されている。
C. p. Since 1967, when David Dersen discovered crown ethers, literally thousands of applications have been developed for them to complex metal ions, solvate inorganic and organic salts in polar and non-corrosive solvents, and promote anion exchange. ability was discovered. Most of this research is based on R. Izatt and J. (Syn- by 'hristianien
;-ie-jjt-, %qj t j-Qp jaj
e-j4p. gr o. c. y qj-i c p
pmpo. un d@s (pedemic Press 1 9 7 8)
has been pirated.

特に工業的方法でのそ゜れらの広範囲の利用を妨げてい
た2つの問題があった。即ち、既存の合成法は極めて費
用がか\り,またその物負は一般に高レベルの毒性を有
する。これらの因子は、製造間Kg留貝外の方法によっ
てクラウンエーテルを分離するのが困雉であることと相
俟って、広範囲の利用を妨げていた.1つの例は、ペニ
シリン合成におけるアシル化工程である. 環式ポリエチレンオキシシランはこれまで報告されてい
るけれども、その環構造はシラクラウンよりも少ない員
数を有する.環構造の内径は、リチウムイオンよりも明
らかに小さい( RJieble及びC. Burkh
ardのJ. Am. Chem. Soc.  6 
9、2689(1947)).TI構造は極めて小さい
ので、これらの化合物は陽イオンと錯体を形成すること
ができない. 本発明の方法において使用するシラクラウンエーテルは
、一般式 R’ R” S i (OCHR” CH* ) − 
0        (1)[上記式中、nは5〜10の
整数であり、R1及びR2は水素、アルキル、不飽和ア
ルキル、アルコキシ、アリール、アミノアルキル、シア
ノアルキル及びエチレンオキシ基よりなる群から選定さ
れそしてR3は水素又は低級アルキルである】を有する
.しかしながら、R3が水素であるときには、R’及び
R2のうちの少なくとも1つはアミノアルキル、シアノ
アルキル又はエチレンオキシ基である.かくして、R3
が水素でそしてR1及びR2の両方とも水素、アルキル
、不飽和アルキル、アルコキシ及びアリールよりなる群
から選定される有機基であるようなシラクラウンが上記
式工によって包含される. 本発明の方法で使用するシラクラウンは、重合よりも環
化を促進する条件下に、一般式HO (c}It CH
R30) . H[上記式中、nは5〜10の整数であ
り、そしてR3は水素又は低級アルキルである]を有す
るポリアルキレングリコールを、一般式 R” R” S i (Y) 2 [上記式中、Yはアルコキシ、アシルオキシ、アミノ及
びクロロよりなる群から選定され、そしてRl及びR3
はアルキル、不飽和アルキル、アルコキシ、アリール、
水素及び金属陽イオンの錯化を積極的に補助する基より
なる群から選定されるが、しかしR3が水素であるとき
にはR1及びR2のうちの少なくとも1つが金属陽イオ
ンの錯化を積極的に補助する基である]を有するシラン
と反応させることによって製造される.本発明のシラク
ラウンは、陰イオン置換反応を触媒しそして種々の金属
陽イオンを錯化するのに用いることができる.含けい素
物質及びシラクラウンエーテルの反応によって形成され
る不動化シラクラウンは、液/液相移動を触媒するのに
用いることができる。
There have been two problems that have hindered their widespread use, particularly in industrial processes. That is, existing synthetic methods are extremely expensive and generally have high levels of toxicity. These factors, combined with the difficulty of separating crown ethers by methods outside of production, have prevented their widespread use. One example is the acylation step in penicillin synthesis. Although cyclic polyethyleneoxysilane has been reported so far, its ring structure has fewer members than silacrown. The inner diameter of the ring structure is clearly smaller than that of lithium ions (RJieble and C. Burkh
ard's J. Am. Chem. Soc. 6
9, 2689 (1947)). Since the TI structure is extremely small, these compounds cannot form complexes with cations. The silica crown ether used in the method of the present invention has the general formula R'R" S i (OCHR" CH*) -
0 (1) [In the above formula, n is an integer from 5 to 10, and R1 and R2 are selected from the group consisting of hydrogen, alkyl, unsaturated alkyl, alkoxy, aryl, aminoalkyl, cyanoalkyl, and ethyleneoxy group. and R3 is hydrogen or lower alkyl. However, when R3 is hydrogen, at least one of R' and R2 is an aminoalkyl, cyanoalkyl or ethyleneoxy group. Thus, R3
is hydrogen and R1 and R2 are both organic groups selected from the group consisting of hydrogen, alkyl, unsaturated alkyl, alkoxy and aryl, are encompassed by the above formula. The silacrown used in the method of the present invention has the general formula HO (c}It CH
R30). H [in the above formula, n is an integer from 5 to 10, and R3 is hydrogen or lower alkyl]. Y is selected from the group consisting of alkoxy, acyloxy, amino and chloro, and Rl and R3
is alkyl, unsaturated alkyl, alkoxy, aryl,
selected from the group consisting of hydrogen and groups that actively assist in the complexation of metal cations; however, when R3 is hydrogen, at least one of R1 and R2 actively assists in the complexation of metal cations; It is produced by reacting with a silane containing a auxiliary group. The silacrowns of the present invention can be used to catalyze anion substitution reactions and complex various metal cations. Immobilized silacrownes formed by the reaction of silicon-containing materials and silacrowne ethers can be used to catalyze liquid/liquid phase transfer.

シラクラウンは、クラウンエーテルに著しく似た錯化特
性を示す。具体的な例は、ジメチルシラ−14−クラウ
ン−5である。
Silacrownes exhibit complexing properties that are strikingly similar to crown ethers. A specific example is dimethylsila-14-crown-5.

この名称は、けい素上の置換基、環の員数及び酸素の数
を示す。シラクラウンでは環の員数が1つ少ないけれど
も、けい素一酸素結合が長いので、0−CH2−CH2
−0単位の結合長の7596を有する0−Si−0単位
が生じる。結合長の単kる付加は、15−クラウン−5
と比較すると全体として4.5嘩の巨大壊状円周の縮小
を示す。
The name indicates the substituents on the silicon, the number of ring members and the number of oxygens. Although the number of ring members in silacrown is one less, the silicon-oxygen bond is long, so 0-CH2-CH2
0-Si-0 units with a bond length of 7596 -0 units result. A single addition of bond length is 15-crown-5
Compared to the above, there is an overall reduction in the circumference of the giant fracture by 4.5 mm.

以後、シラクラウンの名称において*吠語がたいときに
は、′ジメチル1の省略を示す。かくして、ジメチルシ
ラ−14−クラウン−5は、シラー14−クラウン−5
と略称することができる。
Hereinafter, when the *verbal word is difficult to use in the name of silacrown, 'dimethyl 1' will be abbreviated. Thus, dimethylsila-14-crown-5 is converted to scilla-14-crown-5.
It can be abbreviated as.

シラクラウンは、一般には、適度?j粘度を有する無色
で無臭の液体である。これらは、溶液状態でアルカリ塩
又はアルカリ士類塩と安定k分子錯体を形或し且つ固体
状態で相移動触媒として挙動する能力を有する。金属イ
オンの溶媒和によって陰イオンはふさがれずに残り、か
くしてこれらは潜在的な塩基及び求核剤として作用する
ことができる。これは、ニトリル、酢酸、亜硝酸、弗化
物及び沃化物イオン置換を包含する多数の方法で例示さ
れる。過マンガン酸塩及びクロム酸塩での酸化も促進さ
れる。
Is Shira Crown generally appropriate? It is a colorless and odorless liquid with a viscosity of They have the ability to form stable k-molecule complexes with alkali salts or alkaline salts in solution and to behave as phase transfer catalysts in the solid state. Solvation of the metal ions leaves the anions unoccupied, thus allowing them to act as potential bases and nucleophiles. This is exemplified in a number of ways including nitrile, acetic acid, nitrite, fluoride and iodide ion substitution. Oxidation with permanganate and chromate is also promoted.

ある種のシラクラウンは、含けい素物質と反応して不動
化シラクラクンを形或することができる能力を有する。
Certain silacrowns have the ability to react with silicon-containing materials to form immobilized silacrowns.

不動化シラクラウンは、それらの未結合対応欽と同じ反
応触媒能を示す。これらは、特に液/液相移動反応にお
いて有用である。
Immobilized silica crowns exhibit the same reaction catalytic ability as their unbound counterparts. These are particularly useful in liquid/liquid phase transfer reactions.

シラクラウンは、アルコキシシランとポリアルキレング
リコールとのエステル交換によって容易に製造される。
Silacrowns are easily produced by transesterification of alkoxysilanes and polyalkylene glycols.

R’ R2S i (OE t )2 + HO(CH
2 CHR’ O )nH−!!−!!+R’ R2S
 i( OCHR”CH, ) nO +2EtOH反
応条件は、重合よりも環化な促進するように選定されな
げればならない。反応は、メチルスルホン酸、トルエン
スルホン酸、ナトリウム,チタン酸塩及び文献で知られ
た種々の他の物質を包含する様々なエステル交換触媒に
よって触媒することができる。チタン酸塩が=般に好ま
しい。各反応体は一緒にされ、そして反応混合物からア
ルコール副生物の約8g〜95多が徐々に蒸留される。
R' R2S i (OE t )2 + HO(CH
2 CHR' O )nH-! ! -! ! +R' R2S
i(OCHR"CH, ) nO +2EtOH reaction conditions must be chosen to promote cyclization rather than polymerization. The reaction is performed using methylsulfonic acid, toluenesulfonic acid, sodium titanate and The transesterification catalysts can be catalyzed by a variety of transesterification catalysts, including a variety of other materials. Titanates are generally preferred. Each reactant is combined and from the reaction mixture about 8 g to 95% is gradually distilled.

製造しようとするシラクラウンがビニル基の如き大きい
熱安定性を有しない部分を含有するならば、トルエンの
如き高沸点溶剤を加えるのが有益である。
If the silica crown to be prepared contains moieties that do not have great thermal stability, such as vinyl groups, it is advantageous to add a high boiling point solvent such as toluene.

蒸留によって反応混合物からシラクラウンが除去され、
これによって平衡は重合体からシラクラクンへと変更さ
れる。エステル変換触媒の存在下では蒸留の過程で重合
体からシラクラウンへのいくらかの分子転移があり、こ
れによって反応混合物からの揮発性シラクラウンのこの
優先的除去が生じると思われる. また、クロロー アミノー及びアシルオキシシランとポ
リアルキレングリコールとの直接反応も所望の生成物を
もたらすことができるが、しかし収率はかなり低い. 本発明の方法で使用するシラクラウンエーテルは、一般
式 チルであり、そしてこれらを利用して溶解度を変えるこ
とができる.基質へ結合できるようにアルコキシ、ビニ
ル及びアミノアルキル基を用いることができる。本発明
の範囲内では、上記の合成法と適合ししかもクラウン構
造を変更しないすべてのR基が受け[上記式中、nは5
〜lOの整数であり、R1及びR2はアルキル、不飽和
アルキル、アルコキシ、7リール、水素及び金属陽イオ
ンの錯化を積極的に補助する基よりなる群から選定され
、そしてR3は水素及び低級アルキルよりなる群から選
定される]に相当する. R基の具体的な例はメチル、エチル、ベンジル、フェニ
ル、シクロヘキシル及びフエネ入れできることが明らか
である。
Silica crown is removed from the reaction mixture by distillation,
This shifts the equilibrium from the polymer to Silakulakun. It is likely that in the presence of the esterification catalyst there is some molecular transfer from the polymer to silica crown during the distillation process, which causes this preferential removal of volatile silica crown from the reaction mixture. Direct reaction of chloroamino and acyloxysilanes with polyalkylene glycols can also lead to the desired products, but the yields are quite low. The silacrowne ethers used in the method of the present invention have the general formula chil, and these can be used to vary their solubility. Alkoxy, vinyl and aminoalkyl groups can be used for attachment to the substrate. Within the scope of the present invention, all R groups which are compatible with the above synthetic methods and which do not alter the crown structure are accepted [where n is 5
is an integer between ~lO, R1 and R2 are selected from the group consisting of alkyl, unsaturated alkyl, alkoxy, 7-aryl, hydrogen and groups that actively assist in the complexation of metal cations, and R3 is hydrogen and lower selected from the group consisting of alkyl]. It will be appreciated that specific examples of R groups include methyl, ethyl, benzyl, phenyl, cyclohexyl and phenene.

nの値は、合或関に蒸留によってシラクラウン生成物を
回収することが可能かどうかによって制限されるc,1
0よりも大きいn値では、シラクラウンは反応混合物か
ら分離するのが不可能である。
The value of n is limited by the possibility of recovering the silica crown product by distillation or not.
At n values greater than 0, it is impossible to separate the silica crown from the reaction mixture.

nの好ましい値は4〜7である。A preferred value of n is 4-7.

次の例1〜4は、シラクラウンの合成を例示するもので
ある。
The following Examples 1-4 illustrate the synthesis of silacrowns.

@j1 ビニルメチルシラー1−4−...ニ−;−7−魁どー
.一多磁性攪拌機及び加熱マントルを備えた250dの
一口フラスコに、05モル(93a7)のビニルメチル
ジエトキシシラン、Q.5モル(86at)のテトラエ
チレングリコール及びa5dのチタン酸テトラブチルを
仕込んだ。コールドフィンガー型蒸留ヘッドを適所に配
置して、混合物を50〜60℃で16時間攪拌した。ポ
ット温度を85〜IQO℃に上げ、そして約5og(の
エタノールを除去した。次いで、混合物ヲ減圧下に蒸留
した。
@j1 Vinyl methyl silar 1-4-. .. .. Knee;-7-Kai-do. In a 250D one-neck flask equipped with a magnetic stirrer and heating mantle, add 0.5 moles (93a7) of vinylmethyldiethoxysilane, Q. 5 moles (86 at) of tetraethylene glycol and a5d of tetrabutyl titanate were charged. With a cold finger distillation head in place, the mixture was stirred at 50-60°C for 16 hours. The pot temperature was raised to 85-IQO<0>C and approximately 5 og of ethanol was removed. The mixture was then distilled under reduced pressure.

CLsmで129〜131℃の4Aを有する留分を集め
た。約629のビニルメチルシラー14−クラウン−5
が分略された。この化合物を赤外@吸収及び有機質量ス
ペクトルによって同定した。予期されるように、化合物
は分子イオンを示さむかったが、しかし247において
( M−CH3)そして235にオイテ( M−CH<
82)を示した。
The fraction with 4A at 129-131°C was collected on CLsm. About 629 Vinyl Methyl Silah 14-Crown-5
was abbreviated. This compound was identified by infrared absorption and organic mass spectroscopy. As expected, the compound exhibited molecular ions, but at 247 (M-CH3) and at 235 (M-CH<
82) was shown.

負ス ビニルメチルシラー17−クラウン−6上に記載したと
同じ条件下に、250一のフラスコに57.4111の
ビニルメチルジェトキシシラン、4,&6IIのペンタ
エチレングリコール,0.2dのチタン酸テトライソグ
ロビル及び25xtのトルエンを仕込んだ。大気圧にお
いて約2aatのエタノールを除去した。α3鴫におい
て169〜172℃で生成吻留分を集めた。収竜は56
9であった。
Negative Subvinyl Methyl Silar 17-Crown-6 Under the same conditions described above, 57.4111 vinyl methyljethoxysilane, 4, & 6 II pentaethylene glycol, 0.2 d tetratitanate were added to a 250 flask. Charged with isoglobil and 25xt toluene. Approximately 2 aat of ethanol was removed at atmospheric pressure. The product snout fraction was collected at 169-172°C in an α3 tank. Shuryu is 56
It was 9.

分析は、上記の如くして行々った。The analysis was performed as described above.

例5 例1に記載したと回様の条件下に、14B.5jjのジ
メチルジメトキシシランに平均分子1i500のボリエ
チレングリコールの混合物50G,i9を混ぜた。25
0gのジメチルシラ−17−クラウン−6(a.s簡に
おいて沸点169〜170℃)及び45.9のジメチル
シラ−20−クラウン−7(α2■において沸点240
〜244℃)が得られた。
Example 5 Under the conditions described in Example 1, 14B. A mixture of polyethylene glycol 50G,i9 having an average molecular weight of 1i500 was mixed with 5jj of dimethyldimethoxysilane. 25
0 g of dimethylsila-17-crown-6 (boiling point 169-170°C in a.s.) and 45.9 g of dimethylsila-20-crown-7 (boiling point 240 in α2■)
~244°C) was obtained.

例4 メトキシメチルシラー17−クラウン−6例2と同様の
条件下に、メトキシメチルシラー17−クラウン−6(
5鰭において沸点170〜173℃)が得られた。
Example 4 Methoxymethylsilah 17-crown-6 Under the same conditions as in Example 2, methoxymethylsilah 17-crown-6 (
A boiling point of 170-173°C was obtained for five fins.

シラクラウンエーテルはtIt換けい素原子及びポリエ
チレングリコールの環式ジエステルと記載することがで
きるが、けい素原子又はエチレンオキシ基或いは両者の
どちらかに対する置換によってこれらの基本組威り有意
義な変性をなすことができる。
Silacrowne ethers can be described as cyclic diesters of silicon atoms and polyethylene glycols, but substitutions for either the silicon atoms or the ethyleneoxy groups, or both, can significantly modify these basic structures. be able to.

エチレンオキシ基の炭素原子に対するアルキル基の規則
置換は、シラクラウン穀の外部の非極性特性を有意義に
高めることが分った。か匁る規則置換ハ、エステル交換
反応においてポリエチレングリコールの代わりに他のボ
リアルキレングリコールを用いることによって達或され
る。好ましい具体例では、メチル基は、エステル交換反
応においてポリエチレングリコールの代わりにポリプロ
ピレングリコールを単に用いることによってエチレンオ
Φシ基の炭素原子上に置換される。
Regular substitution of alkyl groups for carbon atoms of ethyleneoxy groups was found to significantly enhance the external non-polar properties of silica crown grain. This ordered substitution is achieved by substituting other polyalkylene glycols for polyethylene glycol in the transesterification reaction. In a preferred embodiment, a methyl group is substituted on the carbon atom of the ethylene oxy group by simply substituting polypropylene glycol for polyethylene glycol in the transesterification reaction.

この種の変性シラクラウンは、次の反応に従ってシラン
とのエステル交換によって市販ポリアルキレングリコー
ルかも容易に製造することができる。
Modified silica crowns of this type can also be easily prepared from commercially available polyalkylene glycols by transesterification with silanes according to the following reaction.

反応条件は、重合よりも壌化を促進するように栖定され
なければhらない。反応は、メチルスルホン酸、トルエ
ンスルホン酸、ナトリウム、チタン酸塩及び文献で知ら
れた昧々な他の物質を包含する棟々なエステル交換触媒
によって@媒することができる。チタン#!塩が一般に
好ましい。各反応体は一緒にされ、そして約80〜95
嘩のアルコール副生物(こへで、Yはアルコキシである
)が反応混合物から徐々に蒸留される。もし製造しよう
とするシラクラウンがビニル基の如き大きい熱安定性を
有しない部分を含有するならば、トルエンの如き高沸点
溶剤を加えるのが有益である。
Reaction conditions must be designed to promote loam formation rather than polymerization. The reaction can be mediated by a variety of transesterification catalysts including methylsulfonic acid, toluenesulfonic acid, sodium, titanate, and various other materials known in the literature. Titanium#! Salts are generally preferred. Each reactant is combined and about 80 to 95
The alcohol by-product (where Y is alkoxy) is slowly distilled from the reaction mixture. If the silica crown to be prepared contains moieties that do not have significant thermal stability, such as vinyl groups, it is advantageous to add a high boiling point solvent such as toluene.

変性シラクラウンは蒸留によって反応混合物から除去さ
れ、しかして重合体からシラクラクンへの平衡が変更さ
れる。エステル交換触媒の存在下では蒸留の過程で重合
体からシラクラウンへのいくらかの分子転移が起こり、
これによって反応混合物から揮発性シラクラウンのこの
優先的な除去がもたらされると思われる。
The modified silacrown is removed from the reaction mixture by distillation, thus changing the equilibrium from polymer to silacurawn. In the presence of a transesterification catalyst, some molecular transfer from the polymer to silica crown occurs during the distillation process;
This is believed to result in this preferential removal of volatile silica crowns from the reaction mixture.

Y基は好ましくはエトキシ又はメトキシの如きアルコキ
シであるので、アルコール副生物は容易に@留すること
ができる。また、クロロー アミノー又はアシルオキシ
シランとボリアルキレングリコールとの直接反応も所望
の生成物をもたらすことができるが、しかし収率はか々
り低い。
Since the Y group is preferably an alkoxy such as ethoxy or methoxy, the alcohol by-product can be readily removed. Direct reaction of chloroamino or acyloxysilanes with polyalkylene glycols can also yield the desired products, but the yields are much lower.

上記反応に従って製造される変゛性シラクラ・ウン〔上
記式中、R1及びR2は有機基又は水素であり、R3は
低級アルキル好ましくはメチルであり、そしてnは3〜
10の整数つある〕に相当する。
Variable Silacura un produced according to the above reaction [In the above formula, R1 and R2 are organic groups or hydrogen, R3 is lower alkyl, preferably methyl, and n is 3 to
There are 10 integers].

R基の具体的な例はメチル、゛・エチル、ペンジル、フ
,c4ル、シクロヘキシル及びフエネチルでアリ、これ
らを利用して溶解度を変えることができる。
Specific examples of the R group are methyl, ethyl, penzyl, fluorine, cyclohexyl, and phenethyl, and these can be used to change the solubility.

基質へ結合できるようにアルコキシ、ビニル及びアミノ
アルキル基を用いることができる。本発明の範囲内では
、上記の合成法と適合ししかもクラウン構造を変更しな
いすべてのR基が受け入れできることが明らかである。
Alkoxy, vinyl and aminoalkyl groups can be used for attachment to the substrate. It is clear that within the scope of the present invention all R groups are acceptable which are compatible with the synthetic method described above and which do not alter the crown structure.

nの値は、合成間に蒸留によってシラクラウン生成物を
回収することが可能かどうかによって制限される。10
よりも大きいn値では、シラクラウンは反応混合物から
分離するのが不可能である。
The value of n is limited by the possibility of recovering the silica crown product by distillation during the synthesis. 10
At n values larger than , it is impossible to separate the silica crown from the reaction mixture.

nの好ましい値は3〜7である。The preferred value of n is 3-7.

シラクラウンエーテルに対してなすことができる他の有
意義な変性は、けい素原子に対して種々の金属陽イオン
の錯化を積極的に補助する基を置換することである。即
ち、上記式中のR1及びR2置換基のうちの少なくとも
1つは、アミノアルキル、シアノアルキル又はエチレン
オキシ基の如き基で置換することができる。これらの基
の各々の好ましい例は、それぞれ、 !11 −CH2CH,CH2NHCH,CH2N}f
2N−( 2−アミノエチル)−3−アミノプロビル、 (2)−CH2CH2CH2Cf’←3−シアノプロビ
ル、+31 −OCH2Cl−120CH2CM20C
H2Cl{,CI−{20CH,トリエチレングリコー
ルモノメチルエーテル又は 1,4,7.10−テトラオキサウンデシルである。こ
の種の他の基は、本明細書を基にして当業者には明らか
であろう。
Another significant modification that can be made to silica crown ethers is the substitution of groups that actively assist in the complexation of various metal cations to the silicon atom. That is, at least one of the R1 and R2 substituents in the above formula can be substituted with a group such as an aminoalkyl, cyanoalkyl or ethyleneoxy group. Preferred examples of each of these groups are, respectively! 11 -CH2CH, CH2NHCH, CH2N}f
2N-(2-aminoethyl)-3-aminoprovir, (2)-CH2CH2CH2Cf'←3-cyanoprovir, +31 -OCH2Cl-120CH2CM20C
H2Cl{, CI-{20CH, triethylene glycol monomethyl ether or 1,4,7.10-tetraoxaundecyl. Other groups of this type will be apparent to those skilled in the art based on this specification.

この撞の変性シラクラウンは、ポリアルキレングリコー
ルとR掲シラン好ましくはアルコキシシランとの間での
先に記載したと同じ形式のエステル交換反応によって製
造することができる。しかしながら、けい素原子に対す
るfife基としてアミノアルキル基を用いる場合には
、一般には別個の触媒は必要でない。と云5のは、アミ
ン基はエステル交換反応を触媒するからである。また、
アミノアルキル基を置換基として用いる場合には、クロ
ロシランを用いるのを1一般には可能でない。と云5の
は、望まれないクロロアミンが形成されるからである。
This modified silica crown can be prepared by a transesterification reaction of the same type as previously described between a polyalkylene glycol and a R-listed silane, preferably an alkoxysilane. However, if an aminoalkyl group is used as the fife group for the silicon atom, a separate catalyst is generally not required. This is because the amine group catalyzes the transesterification reaction. Also,
If aminoalkyl groups are used as substituents, it is generally not possible to use chlorosilanes. This is because undesired chloroamines are formed.

即ち、一般には、特定のシラン及びその上の置換基は、
シラン上の加水分解性基が最終生5l!物中に含めよう
とするffi換基のうちの1つと反応しないように選定
されなけれぱfl c−)?Kい。
That is, in general, a particular silane and the substituents thereon are
The hydrolyzable group on the silane is the final product of 5L! must be selected so that it does not react with one of the ffi substituents to be included in the product (fl c-)? K.

R1及びR2基の両方とも、金属陽イオンの錯化を積極
的に補助する基で置換することができることが埋畔され
よう。また、本発明によって提案される変性の両方とも
同じ変性シラクラウンに対して実施することができるの
で、シラクラウン偏りエチレンオキシ基にはアルキル基
セしてげい索原子には錯化置換基が存在することも埋屏
されよう。
It will be appreciated that both R1 and R2 groups can be substituted with groups that actively assist in complexing the metal cation. Additionally, both of the modifications proposed by the present invention can be carried out on the same modified silacrown, so that the silacrown-biased ethyleneoxy group has an alkyl group and the silacrown has a complexing substituent. Even its existence will be buried.

本発明り変性シラクラウンは、次の特定の例によって更
に詳細に例示することができる。
The modified silica crown of the present invention can be illustrated in more detail by the following specific examples.

例5 ジメチルシラー449−}リメチル−11−クラウン−
4の製造 磁気攪拌機、加熱マントル及び蒸留ヘッドを備えた一口
フラスコに、等モル量のジメチルジエトキシシラ/及び
トリプロピレングリコール並びにQ.5重tSのチタン
酸テトラブチルを仕込んだ。
Example 5 Dimethylsilar 449-}limethyl-11-crown-
Preparation of Q.4 Into a one-neck flask equipped with a magnetic stirrer, heating mantle and distillation head, equimolar amounts of dimethyldiethoxysila/and tripropylene glycol and Q.4 were added. 5-tS tetrabutyl titanate was charged.

混合物を40℃で一夜攪拌した。混合物から18モル当
量のエタノールを蒸留した。次いで、混合物な減圧下に
蒸留すると、表題の化合物(沸点125〜9℃/(L2
 〜(LlmHg)が69%生成したが、この構造を以
下の構造式2に示す。
The mixture was stirred at 40°C overnight. 18 molar equivalents of ethanol were distilled from the mixture. The mixture was then distilled under reduced pressure to yield the title compound (boiling point 125-9°C/(L2
~(LlmHg) was produced in 69%, and this structure is shown in Structural Formula 2 below.

(N− ( 2−アミノエチル)−3−アミノプロビル
〕メチルシラー14−クラウン−5の製造1lのフラス
コに、それぞれ1モルのN−(2一アミノエチル)−5
−アミノプロピルメチルジメトキシシラン及びテトラエ
チレングリコールを仕込んだ。混合物から約17モルの
メタノールを徐々に蒸留した(この操作では、チタネー
トを用いなかった。と云うのは、アミン基はエステル交
換を@媒するからである.,)。混合物から生或物を回
収した。この留分は、221〜8℃/(L21EIIH
g で蒸留された。蒸留フラスコ内の物質の一部分は、
蒸留間に樹脂に分雫した。回収された生底物は約55’
Aの収率であったが、この生成物を次の構造式3に示す
Preparation of (N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyl)methylsilar 14-crown-5 Into a 1 liter flask, 1 mol of each N-(2-aminoethyl)-5 was added.
-Aminopropylmethyldimethoxysilane and tetraethylene glycol were charged. Approximately 17 moles of methanol were slowly distilled from the mixture (no titanate was used in this operation, since the amine groups mediate the transesterification). Fresh material was collected from the mixture. This fraction is 221~8℃/(L21EIIH
Distilled at g. A portion of the substance in the distillation flask is
The resin was dripped during the distillation. The recovered raw bottom material is approximately 55'
The yield of A was obtained, and the product is shown in the following structural formula 3.

Me      Me ?IJ6 Me 次の表I〜■は、可溶性相移動触媒としてのシラクラウ
ンの用途を例示する。実験の一般的な操作は、(L[l
5モルの有機反応体をa10モルの無機反応体(正味又
は飽和水溶液)、25dのアセトニトリル及び1dのシ
ラクラクンと攪拌下に16時間混合することであった。
Me Me? IJ6 Me The following Tables I-■ illustrate the use of silica crowns as soluble phase transfer catalysts. The general operation of the experiment is (L[l
5 moles of organic reactant were mixed with a 10 moles of inorganic reactant (neat or saturated aqueous solution), 25 d of acetonitrile and 1 d of silakuraqune under stirring for 16 hours.

%k配していなければ、反応は、w4囲温度で行われた
Unless otherwise specified, reactions were carried out at ambient temperature.

表Iは、シラクラウン促進触媒作用を用いた場合又は用
いtLい場合のシアン化物の臭化べ冫ジルとの置換反応
を例示する。更に、この表は、18一クラウン−6及び
デカメチルシクロペンタシロキサン(D5)との比較を
示す。反応条件及び時間は、最適化されなかった。
Table I illustrates the displacement reaction of cyanide with benzyl bromide using or using silica crown promoted catalysis. Additionally, the table shows a comparison with 18-crown-6 and decamethylcyclopentasiloxane (D5). Reaction conditions and times were not optimized.

表■は、ハロゲン、疑似ノ〜ロゲン及び有機陰イオンの
陰イオン活性化&換反応を例示する。反応は、温和な条
件下で容易に進行する。
Table 1 illustrates anion activation and exchange reactions of halogens, pseudo-halogens, and organic anions. The reaction proceeds easily under mild conditions.

衣川は、シアン化カリウム置換反応の固/液相移動触媒
作用を例示する。
Kinugawa exemplifies solid/liquid phase transfer catalysis of potassium cyanide substitution reactions.

固体/液体 固体/液体 固体/液体・ 液体/液体 液体/液体 固体/液体 固体/液体 固体/液体 固体/液体 表■ KCN KCN NaCN KCN KCN KCN KCN NaCN KCN ビニルメチルシラー 17−クラウンー6 シラー17−クラウン−6 18−クラウン−6“ D5’IF+ シラー14−クラウン−5 シラー14−クラウンー5 4    0肇 48    54% 4    0優 100嘩 100% 100弔 20多 100% 3肇 アセトニトリル中において室温で反応 文献値 デカメチルシクロベンタシロキサン 表■ 表rr[ シラー17−クラウン−6で触媒した KCN シアン化ペンジル 100% KOA c 酢酸ペンジル 100◆ KF 弗化ペンジル 5s KP(48時間還流) 弗化ペンジル 35嘔 アセトニトリル中においてa15モルのシラクラウンを
用いて周囲温度で16時間の反応臭化オクチル 臭化ヘキシル 臭化ペンジル 塩化ペンジル 臭化アリル 塩化ペンジル 塩化ペンジル 堰化ベンジル 臭化アリル 臭化了りル シラー17−クラウン−6 18−クラウンー,s’ll シラー17−クラウン−6 シラー17−クラウン−6 シラー14−クラクンー5 18−クラウン−61 シラー17−クラウンー6 63% 100% 100嘩 100% 0% 299’+ 25% 99俤 74%”8 0% アセトニトリル中において室温で反応 脣 文献値 畳替 シアン化アリルとクロトンニトリルとの混合物不
動化した相移動触媒は、メトキシシラクラウンをトルエ
ンと制御孔ガラスとの還流混合物に混入することによっ
て形或される。例7は、メトキシメチルシラー17−ク
ラウン−6を不動化するのに用いられる操作を記載する
。得られた不動化シラクラウンは、構造式4で示される
Solid / Liquid Solid / Liquid Solid / Liquid / Liquid / Liquid Liquid / Liquid Solid / Liquid Solid / Liquid Solid / Liquid Solid / Liquid Table ■ KCN KCN NaCN KCN KCN KCN KCN NaCN KCN Vinyl Methyl Schiller 17-Crown-6 Schiller 17-Crown -6 18-crown-6"D5'IF+ Schiller 14-crown-5 Schiller 14-crown-5 4 0 48 54% 4 0 excellent 100 100% 100 20 high 100% 3 2 Reaction literature in acetonitrile at room temperature Values decamethylcyclobentasiloxane Table ■ Table rr [ KCN catalyzed with Schiller 17-Crown-6 100% penzyl cyanide KOA c Penzyl acetate 100◆ KF Penzyl fluoride 5s KP (refluxed for 48 hours) Penzyl fluoride 35 in acetonitrile Reaction for 16 hours at ambient temperature using 15 moles of silica octyl bromide hexyl bromide penzyl chloride penzyl chloride allyl bromide penzyl chloride penzyl chloride benzyl bromide allyl bromide Lucilla 17-crown-6 18-Crown, s'll Schiller 17-Crown-6 Schiller 17-Crown-6 Schiller 14-Crown-5 18-Crown-61 Schiller 17-Crown-6 63% 100% 100% 0% 299'+ 25% 99 React at room temperature in acetonitrile at 74% and 80%. Literature value conversion Allyl cyanide and crotonitrile mixture immobilized phase transfer catalyst, methoxysilcrown mixed into a refluxing mixture of toluene and controlled pore glass. It is shaped by doing. Example 7 describes the procedure used to immobilize methoxymethylsilar 17-crown-6. The resulting immobilized silica crown is represented by structural formula 4.

例7 メトキシメチルシラー17−クラウン−6の不動化 制御孔ガラス(80〜120メツシS 226人、9 
9 111279>を10〜151−1clで一夜処理
してシラノール形或を@発し、水洗しそして乾燥させて
水分を除いた。一口フラスコに501IItのメトキシ
メチルシラー17−クラウ7−6の2%溶液及び1ag
の多孔質ガラスを仕込んだ。混合物を一夜t!させた。
Example 7 Immobilized controlled pore glass of methoxymethylsilar 17-crown-6 (80-120 meths S 226 people, 9
9 111279> was treated with 10-151 ml overnight to release the silanol form, washed with water and dried to remove moisture. In a one-neck flask, add 501 Ilt of a 2% solution of methoxymethylsilar 17-claus 7-6 and 1 ag.
It was filled with porous glass. Leave the mixture overnight! I let it happen.

処理したビーズをトルエンで洗浄し、そして乾燥させた
The treated beads were washed with toluene and dried.

種々のシアン化物置換反応に対してS−シラー17−ク
ラウン−6を液/液相移動触媒として用いた。アセトニ
トリル中に溶解させた基質及び濃厚水性シアン化カリウ
ムを含有する二相混合物に、不動化シラクラウンを加え
た。これらの実験の操作は例8に記載されており、そし
て結果は表■に記載されている。
S-Schiller 17-crown-6 was used as a liquid/liquid phase transfer catalyst for various cyanide substitution reactions. The immobilized silacrown was added to a two-phase mixture containing the substrate and concentrated aqueous potassium cyanide dissolved in acetonitrile. The procedure for these experiments is described in Example 8, and the results are listed in Table ■.

例8 不動化相移動触媒で促進したシアン化カリウム置換 2 txlの浴液中VcIIiのKCNを含有するシア
ン化カリウムの讃厚水#液をff?Jした。α05モル
の有機反応体をllL1モルの水性KCN及び2gのシ
ラクラウン処理ガラスと混合した。反応混合物を磁気攪
拌機によって600〜L 0 0 0 rpmで攪拌し
た。生成物の転化率をガスクロマトグラフによって測定
した。
Example 8 Potassium cyanide substitution promoted with an immobilized phase transfer catalyst 2 ff? I did J. α05 moles of organic reactant were mixed with 1 L1 mole of aqueous KCN and 2 g of silicawn treated glass. The reaction mixture was stirred by a magnetic stirrer at 600-L000 rpm. Product conversion was determined by gas chromatography.

表■ S−シラー17−クラウン−6 臭化アリル16 シア
ンイヒアリル  454 クロトンニトリル 55僑 S−シラー17−クラウン−6  臭化ベンジル 25
 グアン化ペンジル100嘩S−シラー17−クラウン
−6 塩化ベンジル 16 シアン化ペンジル 97嘩
S一は結合された支持体を示す 本発明の変性シラクラウン化合物を使用して促進させる
ことができる特定の陽イオン@化及び陰イオン反応は、
シラクラウンそれ自体について上に例示したものと閤じ
である。加えて、本発明のけい素原子置換化合物は、バ
リウム、鉄、鋼及びカドミウム並びにリチウム、ナトリ
ウム及びカリウムの如き金jg陽イオンを錯化するのに
特に有用である。
Table ■ S-Schiller 17-Crown-6 Allyl bromide 16 Cyanohyalyl 454 Crotonitrile 55 S-Schiller 17-Crown-6 Benzyl bromide 25
Penzyl guanide 100 S-Sylar 17-crown-6 Benzyl chloride 16 Penzyl cyanide 97 S-S1 indicates an attached support specific cations that can be promoted using the modified silacrown compounds of the present invention. Ionization and anion reactions are
This is similar to the example given above for Shira Crown itself. In addition, the silicon atom-substituted compounds of the present invention are particularly useful for complexing barium, iron, steel, and cadmium as well as gold cations such as lithium, sodium, and potassium.

例9 上配の例6の化合物の錯化特性を試験するために、50
w1tのクロロベンゼン及び1I!の塩化第一鋼を収容
する5つのビーカーを準備した。塩化第一鋼は、クロロ
ベンゼン中に本質上不溶性の淡いグリーン色の固体であ
る。1つのビーカーには1txlのジメチルシラ−14
−クラウン−5を加えた。
Example 9 To test the complexing properties of the compound of Example 6 above, 50
w1t chlorobenzene and 1I! Five beakers containing 100% of steel chloride were prepared. Ferrous steel chloride is a pale green solid that is essentially insoluble in chlorobenzene. 1 txl of dimethyl silica-14 in one beaker
-Crown-5 was added.

変化は全く認められtxかった。二番目のビーカーには
、5−のエチレンジアミンを加えた。塩化第一鋼は淡青
色になったが、しかしクロロベンゼンは透明のま\でた
、つた。三番目のビーカーには、例2の化合物を1 r
xl加えた。数秒で、クロロベンゼンは淡青色にtxつ
た。この色は50分間にわたつで度合を増して撮青色#
C々つたが、このことは可溶性@襟体の存在を示す。
No changes were observed. To the second beaker, 5-ethylenediamine was added. The Daiichi Chloride steel turned pale blue, but the chlorobenzene remained transparent. In the third beaker, add 1 r of the compound of Example 2.
Added xl. Within a few seconds, the chlorobenzene turned pale blue. This color becomes increasingly blue over 50 minutes
This indicates the presence of a soluble @collar body.

以上本発明を具体的に例示したけれども、本発明は、そ
の精神又は構或螢件から逸脱することなく他の特定の形
態で具体化することが可能である。
Although the present invention has been specifically illustrated above, the present invention can be embodied in other specific forms without departing from its spirit or structure.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)リチウム、ナトリウム、カリウム、バリウム、鉄
、銅及びカドミウムよりなる金属の群から選定される金
属陽イオンを、構造式 R^1R^2Si(OCHR^3CH_2)_nO[上
記式中、nは5〜10の整数であり、R^1及びR^2
はアルキル、不飽和アルキル、アルコキシ、アリール、
水素及び金属陽イオンの錯化を積極的に補助する基より
なる群から選定され、そしてR^3は水素及び低級アル
キルよりなる群から選定される] のシラクラウンエーテルによって錯化する方法。
(1) A metal cation selected from the group of metals consisting of lithium, sodium, potassium, barium, iron, copper, and cadmium is formed with the structural formula R^1R^2Si(OCHR^3CH_2)_nO [in the above formula, n is An integer from 5 to 10, R^1 and R^2
is alkyl, unsaturated alkyl, alkoxy, aryl,
and R^3 is selected from the group consisting of hydrogen and lower alkyl.
JP1253681A 1981-11-23 1989-09-28 Acetylation of metal cation Pending JPH0320283A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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US323629 1981-11-23
US43194082A 1982-09-30 1982-09-30
US431940 1982-09-30

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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DE3243048A1 (en) 1983-06-01

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