JPH11130781A - アミノシラン及びその製造法 - Google Patents

アミノシラン及びその製造法

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JPH11130781A
JPH11130781A JP10241192A JP24119298A JPH11130781A JP H11130781 A JPH11130781 A JP H11130781A JP 10241192 A JP10241192 A JP 10241192A JP 24119298 A JP24119298 A JP 24119298A JP H11130781 A JPH11130781 A JP H11130781A
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heterocyclic amine
aminosilane
mixture
halosilane
percent
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JP10241192A
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John P Cannady
パトリック キャナディ ジョン
Binh Thanh Nguyen
サン ヌエン ナイブ
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Dow Silicones Corp
Original Assignee
Dow Corning Corp
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    • 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 Table
    • C07F7/02Silicon compounds
    • C07F7/08Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/10Compounds having one or more C—Si linkages containing nitrogen having a Si-N linkage
    • 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 Table
    • C07F7/02Silicon compounds
    • C07F7/08Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/12Organo silicon halides

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、新規のアミノシラン及びその製造
法を提供することである。 【解決手段】 本発明の方法は、複素環式アミン化合物
とハロシランとの混合物をジエチレングリコールジブチ
ルエーテルの共存下、5〜250℃の範囲内の温度で反
応させることから成る。本法は、容易に回収できるアミ
ノシランの収率が高く、かつ共存するジエチレングリコ
ールジブチルエーテルに対して高製造比率のアミノシラ
ンを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規のアミノシラン及
びその製造法に関する。その方法は、複素環式アミン化
合物とハロシランとの混合物をジエチレングリコールジ
ブチルエーテルの共存下5〜250℃の範囲内の温度で
反応させることから成る。この方法は、容易に回収がで
きる新規アミノシランを高収率で提供すると共に共存す
るジエチレングリコールジブチルエーテルに対して高比
率でアミノシランを提供する。
【0002】
【従来の技術】エアボーン(Eaborn,C.,Or
ganosilicon Compounds,But
terworths Publications Lt
d.,London,p.339−349,1960)
は、溶媒中でハロゲン化有機ケイ素とアンモニア及び第
一級又は第二級アミンとを反応させてSi−N結合を有
する化合物を生成することを開示している。ポーレンコ
(Pawlenko,S.,Oranosilicon
Chemistry,Walter,de Grut
er,New York,p.72−73,1986)
は、第一級又は第二級アミンとオルガノヒドロシランと
の反応用に水素化ナトリウムの使用を教示している。
【0003】典型的にグリニャール試薬と呼ばれる反応
性錯体を生成するために、ジアルキルエーテルのような
溶媒の共存下で金属マグネシウムと有機水素化物との反
応は、コートら(Coates et al.,ORG
ANOMETALLIC COMPOUNDS,Vo
l.1,p.76−103(1967),Methue
n and Co.Ltd,London,U.K.;
and in Kirkand Othmer,ENC
YC LOPEDIA OF CHEMICALTEC
HNOLOGY,Vol.10,p.721−734
(1966),The Interscience E
ncyclopedia,Inc.,NY.NY)によ
って検討されている。グリニャール試薬の構造は、確実
性をもって決定されていないが、一般に、グリニャール
試薬は溶液中で錯体として存在して、溶媒は錯体の形成
に重要な役割を果たすが、予測できないと考えられる。
【0004】グリニャール試薬とハロシランとの反応
は、ハラシュ(Kharash etal.,Grig
nard Reactions of Nonmeta
llic Substances,Prentice‐
Hall,Inc.NY,p.1306−1331,
(1954))によって記載されている。
【0005】タークら(Turk et al.,Or
ganic Synthesis,Vol.27,p.
708,(1947))は、無水エーテルにおける塩化
アリルとマグネシウムの削り屑との反応による1、5−
ヘキサジエンの製造法を教示している。
【0006】ターンブルら(Turnbull et
al.,U.S.PatentNo.5,358,67
0)は、ジエチレングリコールジブチルエーテル(DE
GDBE)におけるアルキルグリニャール試薬の生成を
報告している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、新規のアミ
ノシラン及び中間体としてグリニャール型試薬を使用し
た製造法を提供する。本法は、流動性で容易に攪拌され
る反応混合物を生成することによってグリニャール式方
法に伴う多くの問題点を回避する。反応混合体における
質量移動及び熱伝達を改善しかつアミノシランの高収率
を与える。本法は、アミノシランを1工程で分離できる
2相系を提供する。反応に必要なエーテルの量を下げ,
オルガノ置換シランを製造する既知のグリニャール式方
法と比較して、副生物に対する必要なアミノシランの比
率が高いアミノシランを製造する多くの既知方法と異な
り、本法は、クロロシランから生成されるアミノシラン
1モル当たり1モルのアミン塩化水素の生成を回避す
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、次式
(1)
【化1】 (1) で表される複素環式アミン化合物と、次式(2)
【化2】 RSiX4-a-b (2) で表されるハロシラン(式中の各Rは炭素原子数が1〜
20の炭化水素から別々に選び、各Rは水素原子及び
原子数が1〜20の炭化水素から別々に選び、Xは塩素
及び臭素から選んだハロゲンであり、Qは窒素及び酸素
から選び、m=0又は1、n=2〜5、k=0又は2、
k+n+m=4又は5、a=0〜3、b=0〜3及びa
+b=0〜3である)から成る混合物を、シエチレング
リコールジブチルエーテルの共存下、5〜250℃の範
囲内の温度で反応させることから成る。
【0009】複素環式アミン化合物とハロシランから成
る混合物のDEGDBEの共存下での反応は、グリニャ
ール反応を行うのに適当な標準反応器で行うことができ
る。その反応器は、バッチ式、半バッチ式又は連続式に
できる。望ましい反応器は半バッチ式である。本法は、
不活性雰囲気で行うことが望ましい、従って、好適な方
法における反応器は、パージして窒素又はアルゴンのよ
うな不活性ガスでガスシールする。
【0010】次式で表される複素環式アミン化合物(式
中のR,Q,n,m,k及びk+n+mは前に定義し
た通りである)は、標準の方法によって製造できる:
【化3】 (1) 式RMgX(式中のR及びXは前に定義したものであ
る)で表されるグリニャール型試薬を製造できる、この
グリニャール型試薬は、次に次式(式中のR1 ,Q,
n,m,k及びk+n+mは前に定義したものである)
の複素環式アミンと溶媒の共存下で反応して複素環式ア
ミン化合物を生成する:
【化4】 (4) Rは、水素原子、メチル、エチル、プロピル、イソプ
ロピル、ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、
ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、ウ
ンデシル及びドデシルのようなアルキル;シクロプロピ
ル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、
シクロヘプチル及びシクロオクチルのようなシクロアル
キル;ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニ
ル、ビニルおよびアリルのようなアルケニル;シクロブ
テニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロ
ヘプテニル及びシクロオクテニルのようなシクロアルケ
ニル;フェニル、トリル及びナフチルのようなアリー
ル;及びベンジルβ−フェニルエチル及びγ−トリプロ
ピルのようなアリールアルキルにすることができる。複
素環式アミン化合物を製造するのに適当な複素環式アミ
ン中間体の例は、ピペラジン、モルホリン、ピロリジン
及びピペリジンを含む。
【0011】複素環式アミン化合物の製造に有用な溶媒
はエーテル、テトラヒドロフラン及びDEGDBEにす
ることができる。好適な溶媒はDEGDBEである。本
法に有用なハロシランは式RSiX
4−a−b(式中のR,X,a,b及びa+bは前に定
義したものである)によって表される。Rは、メチル、
エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、sec−ブ
チル、tert−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチ
ル、オクチル、ノニル、ウンデシル及びドデシルのよう
なアルキル;シクロプロピル、シクロブチル、シクロペ
ンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル及びシクロオ
クチルのようなシクロアルキル;ペンテニル、ヘキセニ
ル、ヘプテニル、オクテニル、ビニルおよびアリルのよ
うなアルケニル;シクロブテニル、シクロペンテニル、
シクロヘキセニル、シクロヘプテニル及びシクロオクテ
ニルのようなシクロアルケニル;フェニル、トリル及び
ナフチルのようなアリール;及びベンジルβ−フェニル
エチル及びγ−トリルプロピルのようなアリールアルキ
ルにすることができる。好適なハロシランは、トリクロ
ロシラン、トリメチルクロロシラン、ジメチルトリクロ
ロシラン、メチルジクロロシラン、テトラクロロシラ
ン、ジクロロシラン、フェニルメチルシクロロシラン、
シクロペンチルトリクロロシラン、シクロヘキセニルト
リクロロシラアン、ジシクロロペンチルジクロロシラ
ン、5−ヘキセニルメチルジクロロシラン、ビニルメチ
ルジクロロシラン、ビニルトリクロロシラン、フェニル
トリロロシラン及びかかるクロロシラン臭素類似体から
選択する。最適のハロシランはジメチルクロロシラン、
ジシクロペチルジクロロシラン、5−ヘキセニルメチル
ジクロロシラン、ビニルメチルジクロロシラン及びフェ
ニルトリロロシランである。
【0012】本法に存在するハロシランに対する複素環
式アミン化合物のモル比は、0.1〜10の範囲内で変
えることができる。そのモル比が0.3〜3の範囲内の
ときが望ましい。
【0013】複素環式アミン化合物の1モル当り0.0
1〜10モルのDEGDBEを本法に添加することがで
きる。複素環式アミン化合物の1モル当り0.1〜5モ
ルのDEGDBEを本法に添加することが望ましい。複
素環式アミン化合物の1モル当り0.5〜2モルのDE
GDBEを本法に添加することがさらに望ましい。
【0014】本法は、0〜250℃の範囲内の温度で行
うことができる。本法は、5〜150℃の範囲内の温度
で行うことが望ましいが、35〜65℃の範囲内の温度
で行うことが最適である。本法を行う圧力は重要ではな
いが、大気圧〜1480kPaにすることができる。好
適な圧力は大気圧〜963kPaである。
【0015】本法の生成物は次式て表されるアミノシラ
ンである:
【化5】 (5) (式中の各R、R、Q、X、m,n,k,k+n+
m、a,b,及びa+bは前に定義したものである)。
本法によって製造できるアミノシランの例は、2−エチ
ルピペリジノトリメチルシラン、2−エチルピペリジノ
メチルフェニルシクロシラン、2−エチルピペリジノジ
メチルヒドリドシラン、2−エチルピペリジノジシクロ
ペンチルシクロシラン、(2−エチルピペリジノ)(5
−ヘキセニル)メチルクロロシラン、モルホリノビニル
メチルクロロシラン、及びn−メチルピペラジノフェニ
ルジクロロシランを含む。
【0016】本法によって、放置しておくと、DEGD
BE中のアミノシランからなる相と二ハロゲン化マグネ
シウムDEGDBE錯体からなる相の2相に分離する混
合体になる。DEGDBE中のアミノシランからなる相
は流動性で容易に攪拌できる。アミノシランはDEGD
BEから蒸留によって分離できる。DEGDBEは、1
相又は両相から回収できて、本法にリサイクルできる。
【0017】
【実施例】次の実施例は、本法を説明するために提供す
る。それらの実施例は特許請求の範囲を限定するもので
はない。
【0018】実施例1 この実施例は、ジエチレングリコールジブチルエーテル
(DEGDBE)における塩化メチルマグネシウムの製
造である。環流冷却器、添加漏斗、機械的攪拌機、加熱
マントル及び窒素流入口を備えたフラスコにマグネシウ
ム削り屑(0.40モル)及びDEGDBE(0.80
モル)を装入した。そのフラスコを窒素でパージして6
0℃に加熱した。マグネシウム削り屑とDEGDBEか
らなる混合物に塩化メチルを30分かけて添加した、温
度は143℃に達した。マグネシウムは約2時間て消費
された、そして装置をパージして過剰の塩化メチレンを
除去した。
【0019】実施例2 この実施例は、DEGDBEにおける塩化2−エチルピ
ペラジノマグネシウムの製造である。実施例1で製造し
た塩化メチルマグネシウムを28℃に冷却して、2−エ
チルピペラジン(0.44モル)を塩化メチルマグネシ
ウムとDEGDBEを含有するフラスコに1時間かけて
滴下した。得られた混合物を反応が完了するまで20分
間60℃に加熱した。
【0020】実施例3 この実施例は、DEGDBEにおける塩化モルホリノマ
グネシウムの製造である。実施例1で製造した塩化メチ
ルマグネシウムを40℃に冷却して、モルホリン(0.
44モル)を塩化メチルマグネシウムとDEGDBEを
含有するフラスコに90分かけて滴下した。モルホリン
添加のほぼ中間で、白色の固体がフラスコの壁に形成し
て、混合物が増粘した。その混合物を75℃に加熱し、
攪拌速度を上げて、固体分を90分かけて破壊(分解)
した。得られた混合物を反応が完了するまで20分間6
0℃に加熱した。
【0021】実施例4 この実施例は、DEGDBEにおける1−エチルピペラ
ジノトリメチルシランの製造である。実施例1で調製し
た塩化メチルマグネシウムを25℃に冷却して、1−メ
チルピペラジン(0.44モル)を塩化メチルマグネシ
ウムとDEGDBEを含有するフラスコに90分かけて
滴下した。その添加のほぼ中間で、発熱して温度が53
℃になり、白色の固体がフラスコの壁に形成して、混合
物が増粘した。攪拌速度を上げて、固体分を破壊(分
解)した。
【0022】実施例5 この実施例は、DEGDBEにおける塩化2−エチルピ
ペリジノメチルシランの製造である。実施例2で調製し
た塩化2−エチルピペリジノマグネシウムを35℃に冷
却して、トリメチルクロロシラン(0.38モル)を塩
化2−エチルピペリジノマグネシウム(0.40モル)
とDEGDBE(0.80モル)を含有するフラスコに
滴下した。得られた混合体を攪拌し、70℃に加熱し、
この温度で反応が完了するまでそのままにした。その混
合体は、透明琥珀色の液体上部相と暗褐色液体キレート
底部相に分離した。複素環アミン中間体転化%、クロロ
シラン転化%、アミノシランの収率%、及び塩化マグネ
シウム%を決定するために、ガスクロマトグラフ及び質
量分光分析(GC/MS)法によって2相を分析した。
それらの結果は、重量%に基づき、表1に示す。
【0023】実施例6 この実施例は、DEGDBEにおける塩化2−エチルピ
ペリジノメチルフェニルシランの製造である。実施例2
で調製した塩化2−エチルピペリジノマグネシウムを4
0℃に冷却して、フェニルメチルジクロロシラン(0.
38モル)を塩化2−エチルピペリジノマグネシウム
(0.40モル)とDEGDBE(0.80モル)を含
有するフラスコに滴下した。その混合体を攪拌し、70
℃に加熱し、この温度で反応が完了するまでそのままに
した。その混合体は、透明琥珀色の液体上部相と褐色液
体塩化マグネシウム底部相に分離した。複素環アミン中
間体転化%、クロロシラン転化%、アミノシランの収率
%、及び塩化マグネシウム%を決定するために、ガスク
ロマトグラフ及び質量分光分析(GC/MS)法によっ
て2相を分析した。それらの結果は、重量%に基づき、
表1に示す。
【0024】実施例7 この実施例は、DEGDBEにおける塩化2−エチルピ
ペリジノメチルヒドリドシランの製造である。実施例2
で調製した塩化2−エチルピペリジノマグネシウムを4
0℃に冷却して、ジメチルヒドリドシラン(0.38モ
ル)を塩化2−エチルピペリジノマグネシウム(0.4
0モル)とDEGDBE(0.80モル)を含有するフ
ラスコに滴下した。その混合体を55℃に加熱し、この
温度で反応が完了するまでそのままにした。その混合体
は、琥珀色の上部相と褐色の底部相に分離した。複素環
アミン中間体転化%、クロロシラン転化%、アミノシラ
ンの収率%、及び塩化マグネシウム%を決定するため
に、ガスクロマトグラフ及び質量分光分析(GC/M
S)法によって2相を分析した。それらの結果は、重量
%に基づき、表1に示す。
【0025】実施例8 この実施例は、DEGDBEにおける塩化2−エチルピ
ペリジノジシクロペンチルクロロシランの製造である。
実施例2で調製した塩化2−エチルピペリジノマグネシ
ウムを45℃に冷却して、ジクロロペンチルジクロロシ
ラン(0.38モル)を塩化2−エチルピペリジノマグ
ネシウム(0.40モル)とDEGDBE(0.80モ
ル)を含有するフラスコに滴下した。その混合体を攪拌
し、55℃に加熱し、この温度で反応が完了するまでそ
のままにした。その混合体は、琥珀色の上部相と褐色の
底部相に分離した。複素環アミン中間体転化%、クロロ
シラン転化%、アミノシランの収率%、及び塩化マグネ
シウム%を決定するために、ガスクロマトグラフ及び質
量分光分析(GC/MS)法によって2相を分析した。
それらの結果は、重量%に基づき、表1に示す。
【0026】実施例9 この実施例は、DEGDBEにおける(2−エチルピペ
ラジノ)(5−ヘキセニル)メチルクロロシランの製造
である。実施例2で調製した塩化2−エチルピペリジノ
マグネシウムを60℃に冷却して、5−ヘキセニルメチ
ルクロロシラン(0.38モル)を塩化2−エチルピペ
リジノマグネシウム(0.40モル)を含有するフラス
コに20分かけて滴下した。その混合体は99℃に達し
て、淡黄色の上部相と暗褐色の底部相に分離した。複素
環アミン中間体転化%、クロロシラン転化%、アミノシ
ランの収率%、及び塩化マグネシウム%を決定するため
に、ガスクロマトグラフ及び質量分光分析(GC/M
S)法によって2相を分析した。それらの結果は、重量
%に基づき、表1に示す。
【0027】実施例10 この実施例は、DEGDBEにおけるモルホリノビニル
メチルクロロシランの製造である。実施例2で調製した
塩化2−エチルピペリジノマグネシウムを40℃に冷却
して、モルホリン(0.44モル)を塩化2−エチルピ
ペリジノマグネシウムとDEGDBEを含有するフラス
コに90分かけて滴下した。白色の固体がフラスコの壁
に形成して、混合物が増粘した。攪拌速度を上げてその
混合体を75℃に加熱した。その混合体にビニルメチル
ジクロロシラン(0.38モル)を添加漏斗を介して添
加した。その混合体は、琥珀色の上部相と褐色の底部相
に分離した。複素環アミン中間体転化%、クロロシラン
転化%、アミノシランの収率%、及び塩化マグネシウム
%を決定するために、ガスクロマトグラフ及び質量分光
分析(GC/MS)法によって2相を分析した。それら
の結果は、重量%に基づき、表1に示す。
【0028】実施例11 この実施例は、DEGDBEにおけるn−メチルピペラ
ジノフェニルジクロロシランの製造である。実施例1で
調製した塩化2−エチルピペリジノマグネシウムを54
℃に冷却して、1−メチルピペラジン(0.44モル)
を塩化2−エチルピペリジノマグネシウムとDEGDB
Eを含有するフラスコに90分かけて滴下した。白色の
固体が形成したが、攪拌速度を上げてその固体を分解さ
せた。混合体を75℃に加熱した。その混合体にフェニ
ルトリクロロシラン(0.38モル)を添加漏斗を介し
て添加した。その温度は110℃に達して、その混合体
は、透明の上部相と褐色の底部相に分離した。複素環ア
ミン中間体転化%、クロロシラン転化%、アミノシラン
の収率%、及び塩化マグネシウム%を決定するために、
ガスクロマトグラフ及び質量分光分析(GC/MS)法
によって2相を分析した。それらの結果は、重量%に基
づき、表1に示す。
【0029】
【表1】 実施例 複素環中間体 クロロシラン アミノシラン MgCl2 No. 添加重量% 添加重量% 収率% 重量% 5 94 99.7 56.7 30 6 95.1 98.7 44.5 28 7 96.1 99.8 72 28 8 87.2 90.4 15.7 19.5 9 100 100 36.7 28.2 10 99.7 99.5 24.1 28.3 11 100 100 18.7 27.5

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次式 で表される複素環式アミン化合物と、次式 RSiX4-a-b で表されるハロシラン(式中の各Rは炭素原子数が1〜
    20の炭化水素から別々に選び、各Rは水素原子及び
    原子数が1〜20の炭化水素から別々に選び、Xは塩素
    及び臭素から選んだハロゲンであり、Qは窒素又は酸素
    から選び、m=0又は1、n=2〜5,k=0又は2、
    k+n+m=4又は5、a=0〜3,b=0〜3及びa
    +b=0〜3である)から成る混合物を、ジエチレング
    リコールジブチルエーテルの共存下、5〜250℃の範
    囲内の温度で反応させることから成るアミノシランの製
    造法。
  2. 【請求項2】 前記複素環式アミン化合物は、ピペラジ
    ニルラジカル、モルホリンラジカル、及びピペラジノラ
    ジカルから選択する請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記ハロシランは、トリメチルクロロシ
    ラン、フェニルメチルジクロロシラン、シメチルクロロ
    シラン、ジシクロペンチルジクロロシラン、5−ヘキセ
    ニルメチルジクロロシラン及びビニルメチルジクロロシ
    ランから選択する請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記混合物は、ハロシランに対する複素
    環式アミン化合物のモル比が0.1〜10である請求項
    1記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記混合物は、複素環式アミン化合物1
    モル当り0.01〜10モルのジエチレングリコールジ
    ブチルエーテルから成る請求項1記載の方法。
  6. 【請求項6】 次式 で表される複素環式アミン化合物と、次式 RSiX4-a-b で表されるハロシランから成る混合物を、ジエチレング
    リコールジブチルエーテルの共存下、5−250℃の範
    囲内の温度で反応させることから成るアミノシランの製
    造法によって得られる次式 を有するアミノシラン(式中の各Rは炭素原子数が1〜
    20の炭化水素から別々に選び、各Rは水素原子及び
    原子数が1〜20の炭化水素から別々に選び、Xは塩素
    及び臭素から選んだハロゲンであり、Qは窒素又は酸素
    から選び、m=0又は1、n=2〜5、k=0又は2、
    k+n+m=4又は5、a=0〜3,b=0〜3及びa
    +b=0〜3である)。
  7. 【請求項7】 前記アミノシランは、2−エチルピペリ
    ジノトリメチルシラン、2−エチルピペリジノメチルフ
    ェニルシクロシラン、2−エチルピペリジノジメチルヒ
    ドリドシラン、2−エチルピペリジノジシクロペンチル
    シクロシラン、(2−エチルピペリジノ)(5−ヘキセ
    ニル)メチルクロロシラン、モルホリノビニルメチルク
    ロロシラン、及びn−メチルピペラジノフェニルジクロ
    ロシランから選択する請求項6記載のアミノシラン。
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