JPH09324053A - 側鎖に置換基を有するポリシランの製造方法 - Google Patents

側鎖に置換基を有するポリシランの製造方法

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JPH09324053A
JPH09324053A JP14595396A JP14595396A JPH09324053A JP H09324053 A JPH09324053 A JP H09324053A JP 14595396 A JP14595396 A JP 14595396A JP 14595396 A JP14595396 A JP 14595396A JP H09324053 A JPH09324053 A JP H09324053A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】側鎖に所望の置換基を有するポリシランを安価
且つ簡便に、さらには操作性良く且つ安全性高く製造す
る方法を提供することを主な目的とする。 【解決手段】1.ポリシランの側鎖に所望の置換基を導
入する方法であって、一般式 【化1】 で表されるポリシランを、非プロトン性溶媒中、塩化ア
シルとルイス酸触媒を用いて、一般式 【化2】 で示される側鎖に塩素原子を有するポリシランを製造し
た後、これを一般式 【化3】 で示されるグリニャール試薬と反応させて 【化4】 で示される側鎖に置換基を有するポリシランを製造する
方法。 2.R3が、アルキルフェニル基(アルキル基の位置
は、p-位またはm-位あるいはo-位)である上記項1に記
載の方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、側鎖に置換基を有
するポリシランの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリシランの製造方法としては、アルカ
リ金属の存在下にジクロロシラン類を脱塩素縮合重合さ
せる方法(「キッピング法」、J. Am. Chem. Soc., 103
(1981) 7352)、電極還元によりジクロロシラン類を脱
塩素縮合重合させる方法(J. Chem. Soc., Chem. Commu
n., 897 (1992)、化学と工業, 45, 1107 (1992)、特開
平5-306340号公報)、金属触媒の存在下にジヒドロシラ
ン類を脱水素縮合重合させる方法(Chem. Lett., 913
(1991))などが知られている。しかしながら、これらの
方法は、収率はいずれも通常50%程度以下である。
【0003】また、これらの方法を用いて、側鎖に所望
の置換基を有するポリシランを合成する場合には、予め
所望の置換基を有する原料(ジクロロシランなど)を合
成し、重合を行う必要がある。しかしながら、これらの
方法には、 イ.市販されていない原料を使用する場合には、別途に
原料を合成する必要がある; ロ.収率が低く、原料の半分以上が無駄となるので、高
価な原料を使用する場合には、製造コストがさらに高く
なり、製造したポリシランを適用できる用途が極めて限
定される;などの問題点がある。
【0004】これらの欠点を解消する方法として考えら
れるのが、メチルフェニルポリシランのような原料が安
価な一般的なポリシランを製造し、その置換基を変換す
る方法である。このような方法として、フェニル基を有
するポリシランのフェニル基の一部をHCl/AlCl3で塩素
化し、その塩素化ポリシランにBuLiなどのアルキルリチ
ウムを作用させて、塩素をBu基などに置換する方法が提
案されている(J. Organomet. Chem., 300, 327 (198
6))。しかしながら、この方法は、塩酸ガスによりフェ
ニル基を塩素化させるので、取扱いが困難な上に、反応
器の損傷を防ぐために特別な保護対策が必要となる。ま
た、所望の側鎖を導入する際に取扱いに高度な留意が必
要なアルキルリチウムを用いる点でも、操作性や安全性
に問題があり、これまで実用化されるには到っていな
い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、側
鎖に所望の置換基を有するポリシランを安価且つ簡便
に、さらには操作性良く且つ安全性高く製造する方法を
提供することを主な目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の如き
従来技術の現状に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、市販さ
れている安価な原料を用いて合成したアリール基を有す
るポリシラン(例:メチルフェニルポリシランなど)の
アリール基の一部または全部をフリーデル−クラフツ反
応を使用して塩素基に変換した後、これを所望の置換基
を有するグリニャール試薬と反応させることによって塩
素基を所望の置換基に変換する方法によれば、従来技術
の問題点が実質的に解消されるか乃至は大幅に軽減され
ることを見出した。
【0007】すなわち、本発明は、以下に示す、側鎖に
所望の置換基を有するポリシランを安価かつ簡便にさら
には操作性や安全性高く製造する方法を提供するもので
ある。
【0008】1.ポリシランの側鎖に所望の置換基を導
入する方法であって、一般式
【0009】
【化5】
【0010】(式中、R1はアリール基を表し、R2は水
素原子またはアルキル基を表す。nは10〜20000であ
る)で表されるポリシランを、非プロトン性溶媒中、塩
化アシルとルイス酸触媒を用いて、一般式
【0011】
【化6】
【0012】(式中、R1およびR2は、前記に同じ:l
は、正の数であり、mは、0または正の数である:l+
mは10〜20000である)で示される側鎖に塩素原子を有
するポリシランを製造した後、これを一般式
【0013】
【化7】
【0014】(式中、R3は、置換または無置換のアル
キル基或いは置換または無置換のアリール基を表す:X
はハロゲン原子を表す)で示されるグリニャール試薬と
反応させて
【0015】
【化8】
【0016】(式中、R1、R2およびR3は、前記に同
じ:lは正の数であり、mは0または正の数である:l
+mは、10〜20000である)で示される側鎖に置換基を
有するポリシランを製造する方法。
【0017】2.R3が、アルキルフェニル基(アルキ
ル基の位置は、p-位またはm-位あるいはo-位)である上
記項1に記載の方法。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明において出発原料となるポ
リシラン(1)は、側鎖置換基中に少なくとも1つのア
リール基を有していることが必要である。ポリシラン類
の合成法は、特に限定されず、対応するシランモノマー
を原料として、公知の方法により製造することができ
る。より具体的には、アルカリ金属の存在下にジクロロ
シラン類を脱塩素縮合重合させる方法(「キッピング
法」、J. Am. Chem. Soc., 103 (1981) 7352)、電極還
元によりジクロロシラン類を脱塩素縮合重合させる方法
(J.Chem. Soc., Chem. Commun., 897 (1992)、化学と
工業, 45, 1107 (1992)、特開平5-306340号公報)、金
属触媒の存在下にジヒドロシラン類を脱水素縮合重合さ
せる方法(Chem. Lett., 913 (1991))、環状シラン類
の開環重合法(Macromolecules, 27 (8), 2360 (1994)
)、マスクしたジシレンのアニオン重合(J. Am. Che
m. Soc., 110, 7641 (1989))などが例示される。
【0019】なお、ポリシランの合成原料として使用す
るシランモノマーは、市販品を用いても良く、公知の手
法で合成しても良い。例えば、ジクロロシランは、置換
トリクロロシラン類と置換或いは非置換のアリールブロ
ミドのグリニャール反応を用いて容易に合成することが
できる。
【0020】式(1)で示されるポリシランにおいて、
1は、フェニル基、トリル基、p-アルコキシフェニル
基、ナフチル基などのアリール基である。R1は、それ
ぞれ同一であってもあるいは2つ以上が相異なってもよ
い。
【0021】R2は、水素原子あるいはアルキル基など
の有機置換基であり、それぞれ同一であってもあるいは
2つ以上が相異なってもよい。より具体的には、R2
アルキル基である場合には、炭素数1〜10程度のものが
挙げられ、これらの中でも炭素数1〜6のものがより好ま
しい。
【0022】本発明において使用する塩化アシルとして
は、塩化アセチル、塩化プロパノイルをはじめとする炭
素数1〜6程度のアルキル基を有するもの、塩化ベンゾイ
ルをはじめとするアリール基を有するものなどが挙げら
れる。これらの中では、塩化アセチルおよび塩化プロパ
ノイルが特に好ましい。
【0023】本発明で使用するルイス酸としては、塩化
アルミニウム、臭化アルミニウム、塩化第2鉄、塩化亜
鉛などの金属ハロゲン化物および硫酸、リン酸、フッ化
水素などが挙げられる。
【0024】ポリシラン(2)の生成反応に際しては、
ポリシラン(1)、塩化アシルおよびルイス酸を溶媒に
溶解して使用する。溶媒としては、非プロトン性の有機
溶媒が広く使用でき、より具体的には、ベンゼン、トル
エン、ニトロベンゼンなどの芳香族炭化水素、ヘキサ
ン、オクタン、石油エーテルなどの脂肪族炭化水素、二
硫化炭素および四塩化炭素などの溶媒が例示される。こ
れらの溶媒は、単独でも、或いは2種以上の混合物とし
ても使用できる。
【0025】溶媒中のポリシラン(1)の濃度は、低す
ぎる場合には、効率的な製造ができないのに対し、高す
ぎる場合には、溶媒に溶解しなくなることがある。した
がって、溶媒中のポリシラン(1)の濃度は、それぞれ
通常1〜500重量%(以下単に“%”とする)程度であ
り、より好ましくは3〜300%程度である。投入する塩化
アシルの量は所望する塩素基導入率により変化するが、
通常所望の塩素基導入率の1.1〜1.4倍に相当する量を使
用する。また、同時に投入するルイス酸は塩化アシルの
1〜2倍に相当する量を使用する。
【0026】反応温度は、使用する溶媒の沸点以下なら
ば使用可能であるが、高すぎる場合にはアリール基の塩
素基への置換速度が速くなり、種々の副反応を生じるこ
とがある。また、低すぎる場合には反応が進行しなくな
る。そのため、反応温度は通常−20〜20℃であり、より
好ましくは−5〜5℃程度である。反応時間は反応条件に
よって適宜定めればよいが、通常5時間以内に反応は完
結する。
【0027】本発明で使用するグリニャール試薬は、一
般に知られているように、THF、エーテルなどの有機溶
媒中、ハロゲン化アルキルもしくはハロゲン化アリール
と金属マグネシウムの反応によって容易に合成できる。
グリニャール試薬が合成できる置換基であれば、ポリシ
ラン中に導入することができるので、置換基の種類は特
に問わないが、例として、p-エチルフェニル基、p-(n-
プロピル)フェニル基、p-(n-ブチル)フェニル基、m-
エチルフェニル基、o-エチルフェニル基、p-メトキシメ
トキシフェニル基、n-ブチル基などが挙げられる。
【0028】ポリシラン(2)とグリニャール試薬との
反応温度は、使用する溶媒の沸点以下ならば使用可能で
あるが、高すぎる場合にはアリール基の塩素基への置換
速度が速くなり、種々の副反応を生じることがある。ま
た、低すぎる場合には反応が進行しなくなる。そのた
め、反応温度は通常0〜60℃であり、より好ましくは10
〜30℃程度である。
【0029】反応時間は反応条件に応じて適宜定めれば
よいが、通常3時間以内に反応は完結する。
【0030】本発明を実施するに際しては、予めアルゴ
ンなどの不活性ガスに置換した反応器内に既述の溶媒、
ポリシラン(1)、塩化アシルおよびルイス酸を入れ、
既述の反応温度に保ち、所定の反応時間、反応系内が均
一となるよう攪拌する。次に別途合成したグリニャール
試薬を反応器内に投入し、さらに既述の反応温度に保
ち、所定の反応時間、反応系内が均一となるよう攪拌す
る。
【0031】所望の側鎖に置換基を有するポリシランの
単離方法については、特に限定されるものではないが、
一例として以下の方法を例示する。
【0032】反応液を濾過して固形物を除去した後、蒸
留水およびエーテルを加えて抽出する。エーテル層はル
イス酸などの水溶性不純物を除去するために、蒸留水で
数回洗浄することが望ましい。次いで、エーテルを留去
することにより、所望の置換基を有するポリシランが得
られる。必要ならば、再沈澱法などの公知の手法により
さらに精製することが可能である。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、下記の様な顕著な効果
が達成される。
【0034】(a)安価に製造できるポリシランを原料
にして、側鎖に所望の置換基を簡便に導入できる。
【0035】(b)高価な原料が必要な置換基を導入す
る場合は、従来の原料を変更する方法と比較して製造コ
ストを大幅に下げることができる。
【0036】(c)グリニャール試薬が合成できる置換
基であれば、ポリシラン中に導入することができるの
で、汎用性が高い。
【0037】(d)塩素基の導入率を制御することによ
って所望の置換基の導入率をコントロールすることがで
きる。
【0038】(e)安全性が高く、工業化に適してい
る。
【0039】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明の特徴とすると
ころをより一層明確にする。
【0040】実施例1 窒素置換された3ツ口フラスコ内に数平均分子量10900
のメチルフェニルポリシラン1g、ベンゼン20mlおよび無
水塩化アルミニウム111mg(0.83mmol)を加えた。0℃に
冷却した状態で塩化アセチル65mg(0.83mmol)をゆっく
りと滴下し、1時間攪拌することによって、メチルフェ
ニルポリシラン中のフェニル基の10%を塩素基に変換し
た。次いで、反応器温度を20℃とし、p-エチルフェニル
ブロミドとマグネシウムから別途合成したグリニャール
試薬(0.83mmol)をゆっくりと滴下した後に、1時間攪
拌した。反応液に蒸留水50ml、エーテル50mlを加えて抽
出し、エーテル層を蒸留水で3回洗浄した後、無水硫酸
マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムを濾過によ
り除去した後、エーテルを留去することにより、未精製
ポリシラン1.35gを得た。未精製ポリシランをTHF10mlに
溶解させ、エタノール200ml中に滴下することにより、
精製されたポリシラン0.88gを白色沈殿として得ること
ができた。
【0041】得られたポリシランの数平均分子量は1170
0であり、1H-NMRにより構造解析したところ、フェニル
基のp-エチルフェニル基への変換率は8.9%であった。
【0042】実施例2 塩素基変換率を30%とし、p-(n-プロピル)フェニルブ
ロミドから合成したグリニャール試薬(2.49mmol)を用
いる以外は実施例1と同様に反応を行った。
【0043】得られたポリシランの数平均分子量は1150
0であり、1H-NMRにより構造解析したところ、フェニル
基のp-(n-プロピル)フェニル基への変換率は27.6%で
あった。
【0044】実施例3 塩素基変換率を20%とし、p-(n-ブチル)フェニルブロ
ミドから合成したグリニャール試薬(1.78mmol)を用い
る以外は実施例1と同様に反応を行った。
【0045】得られたポリシランの数平均分子量は1170
0であり、1H-NMRにより構造解析したところ、フェニル
基のp-(n-ブチル)フェニル基への変換率は13.4%であ
った。
【0046】実施例4 n-ブチルブロミドから合成したグリニャール試薬を用い
る以外は実施例1と同様に反応を行った。
【0047】得られたポリシランの数平均分子量は9200
であり、1H-NMRにより構造解析したところ、フェニル基
のn-ブチル基への変換率は9.1%であった。
【0048】実施例5 p-フェニルブロモベンゼンから合成したグリニャール試
薬を用いる以外は実施例1と同様に反応を行った。
【0049】得られたポリシランの数平均分子量は1460
0であり、1H-NMRにより構造解析したところ、フェニル
基のビフェニル基への変換率は7.9%であった。
【0050】実施例6 溶媒として二硫化炭素を使用し、ルイス酸としてフッ化
水素を使用する以外は実施例1と同様に反応を行った。
【0051】得られたポリシランの数平均分子量は1160
0であり、1H-NMRにより構造解析したところ、フェニル
基のp-エチルフェニル基への変換率は8.8%であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 亮一 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 村瀬 裕明 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリシランの側鎖に所望の置換基を導入す
    る方法であって、一般式 【化1】 (式中、R1はアリール基を表し、R2は水素原子または
    アルキル基を表す。nは10〜20000である)で表される
    ポリシランを、非プロトン性溶媒中、塩化アシルとルイ
    ス酸触媒を用いて、一般式 【化2】 (式中、R1およびR2は、前記に同じ:lは、正の数で
    あり、mは、0または正の数である:l+mは10〜2000
    0である)で示される側鎖に塩素原子を有するポリシラ
    ンを製造した後、これを一般式 【化3】 (式中、R3は、置換または無置換のアルキル基或いは
    置換または無置換のアリール基を表す:Xはハロゲン原
    子を表す)で示されるグリニャール試薬と反応させて 【化4】 (式中、R1、R2およびR3は、前記に同じ:lは正の
    数であり、mは0または正の数である:l+mは、10〜
    20000である)で示される側鎖に置換基を有するポリシ
    ランを製造する方法。
  2. 【請求項2】R3が、アルキルフェニル基(アルキル基
    の位置は、p-位またはm-位あるいはo-位)である請求項
    1に記載の方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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