JPH11322934A - ジハロシランからオルガノシロキサンを製造する方法 - Google Patents
ジハロシランからオルガノシロキサンを製造する方法Info
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- JPH11322934A JPH11322934A JP10146657A JP14665798A JPH11322934A JP H11322934 A JPH11322934 A JP H11322934A JP 10146657 A JP10146657 A JP 10146657A JP 14665798 A JP14665798 A JP 14665798A JP H11322934 A JPH11322934 A JP H11322934A
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Abstract
な鎖状または環状のオルガノシロキサンを塩化水素ガス
等の発生や、硫黄化合物・窒素化合物等の副生がなく、
高収率で、高選択的に、かつ低コストで製造する方法の
提供。 【解決手段】Hn R2-n SiX2 〔n=0〜2、R=有
機基(アルキル基,アリール基,アルケニル基,アミノ
基等)、X=ハロゲン(F,Cl,Br等)〕のジハロ
シランを炭酸塩(K2 CO3 ,MgCO3 等)または金
属酸化物(Li2O,NaO等)と反応させて、生成物
にHn R2-n Si(−O−)2 の結合種を生成させる方
法。上記ジハロシラン同士または上記ジハロシランおよ
びモノハロシランを炭酸塩または金属酸化物と反応させ
ることからなるオルガノシロキサンの製法。
Description
ルガノシロキサンを製造する方法に関し、より詳しくは
ケイ素−ハロゲン結合(Si−X)を有するジハロシラ
ンからケイ素−酸素結合(Si−O)、特に該ケイ素−
酸素結合とケイ素−水素結合(Si−H)とを有する鎖
状または環状のオルガノシロキサンを製造する方法に関
するものである。
ら加水分解重縮合によりシロキサン結合を形成する反応
は種々知られており、既に工業的に実施されている。と
ころが、これら従来法では、反応の際に用いられる塩
酸、水、シラノールから副生するハロゲン化水素の回収
が必要なだけでなく、耐酸性の製造装置が必要であっ
た。さらに、発生するハロゲン化水素による副反応のた
め、目的とするオルガノシロキサンの収率が低いという
問題があった。特に、Si−H結合を有するシロキサン
は強塩基性化合物、ルイス酸または強酸等により容易に
分解反応や置換反応を起こすため、限られた製造方法し
か適用できなかった。
に用いられる方法である。しかし、この方法では水また
は塩化水素水を用いてハロシランの加水分解を行うた
め、塩化水素ガスの発生を抑えることができなかった。
また、発生する塩化水素のため、製造装置を耐酸性の設
備にする必要があるばかりでなく、反応の種類によって
は発生する塩化水素によりSi−H結合の加水分解が進
み、さらに縮合されるので、低温で反応を進める必要が
あり、目的とする化合物を選択性よく得ることができな
いという問題があった。上記式(2)で示される反応は
米国特許第3462386号明細書に記載されているも
のである。この反応においては反応中にアミン類を加え
て発生する塩化水素を塩酸塩の形にすることで縮合反応
等の副反応を防止するため、式(1)の方法と比較する
と収率に若干の改善がみられる。ところが、この方法は
塩化水素の発生という面では式(1)の反応と同様であ
り、耐酸性の設備が必要で、しかも収率改善効果も満足
できるものではなかった。さらに、原料に用いるシラノ
ールは不安定でり、工業原料としては不適切であり、し
かもアミン類の塩酸塩の分離、処理も必要である。ま
た、シロキサン化合物製造の際に、ハロシラン以外に反
応系内に硫黄、窒素原子を含有する化合物を加えて反応
を行う方法が知られているが、この方法では生成物であ
るシロキサン中に硫黄化合物や窒素化合物が混入し、続
いて反応を行う際にこれらの不純物が触媒毒になる等の
不都合があった。さらに、この方法では反応後に大量の
硫黄化合物や窒素化合物の廃棄物が生じるため、処理を
行い無害化する必要があり、経済的に極めて不利であっ
た。さらに、上記従来の方法により環状オルガノシロキ
サンを製造する場合、生成物の収率が低く、しかも一段
階で行うことができず、触媒の存在下で長時間の反応を
行わなければならないという問題があった。
技術の問題点を解決するためになされたものである。す
なわち、本発明は、塩化水素ガス等のハロゲン化水素等
を発生することも、硫黄化合物および窒素化合物等を副
生することもなく、工業的に有用な鎖状または環状のオ
ルガノシロキサンを高収率で、高選択的に、しかも低コ
ストで製造する方法の提供を課題とする。
決するため、ハロシランの反応によるオルガノシロキサ
ンの製造方法について鋭意研究した結果、ハロシランを
炭酸塩または金属酸化物と直接反応させることにより、
塩化水素および塩素にそれぞれ代表されるハロゲン化水
素およびハロゲンを発生させることなく、簡便な製造装
置を用いて、高い収率で、選択的に鎖状ないしは環状の
オルガノシロキサンを非常に安価に製造し得る方法を見
出し、しかもこの方法によると、硫黄化合物や窒素化合
物等の有害な副生物を生じることがなく、安全面や環境
面でも大幅に改善されることを見出し、本発明を完成さ
せた。
iX2 (式中、nは0、1または2を表し、Rは有機基を表す
が、2個のRが存在する場合、それらは同じであって
も、異なっていてもよく、そしてXは互いに独立してハ
ロゲン原子を表す)で表されるジハロシランを炭酸塩ま
たは金属酸化物の少なくとも1種と反応させることによ
り、生成物に次式: Hn R2-n Si(−O−)2 (式中、nおよびRは上記と同じ意味を表す)で表され
る結合種を生成させる方法に関する。換言すれば、本発
明の上記方法は、上記ジハロシランを炭酸塩または金属
酸化物と反応させることにより得られる生成物中に、次
式: で表される結合種を生成することからなる。
X2 (式中、nは0、1または2を表し、Rは有機基を表す
が、2個のRが存在する場合、それらは同じであって
も、異なっていてもよく、そしてXは互いに独立してハ
ロゲン原子を表す)で表されるジハロシランと次式B: Hn'R’3-n'SiX’ (式中、n’は0、1、2または3を表し、R’は有機
基を表すが、複数個のR’が存在する場合、それらは同
じであっても、異なっていてもよく、そしてX’はハロ
ゲン原子を表す)で表されるモノハロシランのうちAか
ら選ばれるジハロシランを必須成分とし、AおよびBの
ハロシランの少なくとも1種を炭酸塩または金属酸化物
の少なくとも1種と反応させることによりオルガノシロ
キサンを製造する方法に関する。なお、本発明のオルガ
ノシロキサンを製造する方法においては、出発物質とし
て同種または異種の上記ジハロシランを用いても、また
上記ジハロシランの少なくとも1種と上記モノハロシラ
ンの少なくとも1種を用いてもよい。
いて、炭酸塩または金属酸化物として、炭酸リチウム、
炭酸ナトリウム、炭酸カリウムナトリウム、炭酸カリウ
ム、炭酸ルビジウム、炭酸セシウム、炭酸フランシウ
ム、炭酸ベリリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウ
ム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、炭酸ラジウ
ム、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸
化ルビジウム、酸化セシウム、酸化ベリリウム、酸化マ
グネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸
化バリウムおよび酸化ラジウムからなる群から選択され
ることが好ましい。このように、本発明の方法におい
て、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩また
は酸化物が使用されることが好ましい。
明において使用されるジハロシランは上記したように次
式:Hn R2-n SiX2 で表されるものである。ここで
式中のXはハロゲン原子であり、フッ素原子、塩素原
子、臭素原子またはヨウ素原子のいずれであってもよ
く、一分子中のXは同じでも異なっていてもよい。ま
た、Rはケイ素原子に結合した有機基であり、より具体
的には、非置換または置換された炭素原子数1ないし3
0の炭化水素基、例えばアルキル基(例:メチル基,プ
ロピル基,ブチル基,オクチル基,デシル基,イコシル
基,トリアコンチル基,それらの異性体等;シクロアル
キル基(例:シクロペンチル基,シクロヘキシル基
等);アリール基(例:フェニル基,トリル基,ナフチ
ル基等);アルケニル基(例:ビニル基,アリル基
等);アルキニル基(例:エチニル基,プロパルギル基
等);アラルキル基(例:ベンジル基,フェネチル基、
フェニルプロピル基等)の他、含窒素置換基、例えばア
ミノ基、シアノ基等、含酸素置換基、例えばヒドロキシ
基、アルコキシ基、フェノキシ基、カルボキシ基、アル
コキシカルボニル基、ホルミル基等、含硫黄置換基、例
えばメルカプト基、スルホ基等、含ケイ素置換基、例え
ばシロキシ基等である。1分子中に2個のRが存在する
場合(nが0である場合)、それらは同じであっても、
異なっていてもよい。上記基Rのうち、炭化水素基の少
なくとも1つの水素原子は上記したハロゲン原子、含窒
素置換基、含酸素置換基、含硫黄置換基および/または
含ケイ素置換基により置換されていてもよい。また、上
記基Rのうち、含窒素置換基、含酸素置換基、含硫黄置
換基および含ケイ素置換基は、可能であれば上記したハ
ロゲン原子および/または炭化水素基により置換されて
いてもよい。
の具体例として以下のものを挙げることができるが、こ
れらに限定されるものではない:メチルジクロロシラ
ン、ジメチルジクロロシラン、エチルジクロロシラン、
ジエチルジクロロシラン、n−プロピルジクロロシラ
ン、ジ(n−プロピル)ジクロロシラン、イソプロピル
ジクロロシラン、ジ(イソプロピル)ジクロロシラン、
n−ブチルジクロロシラン、ジ(n−ブチル)ジクロロ
シラン、第三ブチルジクロロシラン、ジ(第三ブチル)
ジクロロシラン、n−ヘキシルジクロロシラン、ジ(n
−ヘキシル)ジクロロシラン、n−オクタデシルジクロ
ロシラン、フェニルジクロロシラン、ジフェニルジクロ
ロシラン、シクロトリメチレンジクロロシラン、シクロ
テトラメチレンジクロロシラン、シクロペンタメチレン
ジクロロシラン、ジメシチルジクロロシラン、ジ(p−
第三ブチルフェニル)ジクロロシラン;エチルメチルジ
クロロシラン、n−プロピルメチルジクロロシラン、イ
ソプロピルメチルジクロロシラン、n−ブチルメチルジ
クロロシラン、イソブチルメチルジクロロシラン、第三
ブチルメチルジクロロシラン、ペンチルメチルジクロロ
シラン、ヘキシルメチルジクロロシラン、ヘプチルメチ
ルジクロロシラン、オクチルメチルジクロロシラン、ノ
ニルメチルジクロロシラン、デシルメチルジクロロシラ
ン、n−ヘプチルメチルジクロロシラン、n−オクチル
メチルジクロロシラン、n−デシルメチルジクロロシラ
ン、n−ドデシルメチルジクロロシラン、n−オクタデ
シルメチルジクロロシラン、n−ドコシルメチルジクロ
ロシラン、n−トリアコンチルメチルジクロロシラン、
(2,3−ジメチルプロピル)メチルジクロロシラン、
(3,3−ジメチルブチル)メチルジクロロシラン;ビ
ニルメチルジクロロシラン、ビニルエチルジクロロシラ
ン、アリルメチルジクロロシラン、オクテニルメチルジ
クロロシラン、7−オクテニルメチルジクロロシラン、
シクロヘキシルメチルジクロロシラン、シクロヘキシル
エチルジクロロシラン、2−(ビシクロヘプチル)メチ
ルジクロロシラン、5−(ビシクロヘプテニル)メチル
ジクロロシラン、フェニルメチルジクロロシラン、フェ
ニルエチルジクロロシラン、フェニルビニルジクロロシ
ラン、ベンジルメチルジクロロシラン、p−トリルメチ
ルジクロロシラン、フェニルビニルジクロロシラン、フ
ェニルアリルジクロロシラン、〔2−(3−シクロヘキ
セニル)エチル〕メチルジクロロシラン、(3−フェニ
ルプロピル)メチルジクロロシラン、(p−第三ブチル
フェネチル)メチルジクロロシラン、第三ブチルフェニ
ルジクロロシラン;(3,3,3−トリフルオロプロピ
ル)メチルジクロロシラン、(ジクロロメチル)メチル
ジクロロシラン、2−クロロエチルメチルジクロロシラ
ン、3−クロロプロピルメチルジクロロシラン、ブロモ
メチルメチルジクロロシラン、3−クロロプロピルメチ
ルジクロロシラン、n−プロピル(3−クロロプロピ
ル)ジクロロシラン、(クロロフェニルエチル)メチル
ジクロロシラン、フェニル(3−クロロプロピル)ジク
ロロシラン、クロロブチルメチルジクロロシラン、ジ
(クロロメチル)ジクロロシラン、ビス(クロロフェニ
ル)ジクロロシラン;メチルメトキシジクロロシラン、
(2−アセトキシエチル)メチルジクロロシラン、(3
−アセトキシプロピル)メチルジクロロシラン、メタク
リロキシプロピルメチルジクロロシラン、3−(4−メ
トキシフェニル)プロピルメチルジクロロシラン、ジ
(第三ブトキシ)ジクロロシラン、(10−カルボメト
キシデシル)メチルジクロロシラン、(2,4,6−ト
リ−第三ブチルフェノキシ)メチルジクロロシラン、
(ヘプタフルオロイソプロポキシ)プロピルジクロロシ
ラン;(N,N−ジメチルアミノ)メチルジクロロシラ
ン、ビス(N,N−ジメチルアミノ)ジクロロシラン、
(3−イソシアネートプロピル)メチルジクロロシラ
ン、(3−シアノプロピル)メチルジクロロシラン、
〔3−(トリメチルシロキシ)プロピル〕メチルジクロ
ロシラン、ビス(トリメチルシロキシ)ジクロロシラ
ン、(トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒド
ロオクチル)メチルジクロロシラン;メチルジフルオロ
シラン、ジメチルジフルオロシラン、メチルフェニルジ
フルオロシラン、フェニルジフルオロシラン、ジフェニ
ルジフルオロシラン;メチルジブロモシラン、ジメチル
ジブロモシラン、メチルフェニルジブロモシラン、フェ
ニルジブロモシラン、ジフェニルジブロモシラン;ジメ
チルクロロフルオロシラン、メチルエチルクロロブロモ
シラン、メチルフルオロブロモシラン等。
その製造の容易さの点から、基Rがアルキル基、シクロ
アルキル基、フェニル基、ビニル基、3,3,3−トリ
フルオロプロピル基等である化合物であり、そのような
具体的化合物としては以下のものを挙げることができる
が、それらに限定されない:ジメチルジクロロシラン、
ジエチルジクロロシラン、ジ(n−プロピル)ジクロロ
シラン、ジ(n−ブチル)ジクロロシラン、ジ(n−ヘ
キシル)ジクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン;
エチルメチルジクロロシラン、n−プロピルメチルジク
ロロシラン、イソプロピルメチルジクロロシラン、n−
ブチルメチルジクロロシラン、n−ヘキシルメチルジク
ロロシラン、n−ヘプチルメチルジクロロシラン、n−
オクチルメチルジクロロシラン、n−デシルメチルジク
ロロシラン、n−ドデシルメチルジクロロシラン、n−
オクタデシルメチルジクロロシラン、n−ドコシルメチ
ルジクロロシラン;ビニルメチルジクロロシラン、ビニ
ルエチルジクロロシラン、アリルメチルジクロロシラ
ン、シクロヘキシルメチルジクロロシラン、フェニルメ
チルジクロロシラン、フェニルビニルジクロロシラン、
フェニルアリルジクロロシラン、第三ブチルフェニルジ
クロロシラン;(3,3,3−トリフルオロプロピル)
メチルジクロロシラン;ジメチルジフルオロシラン、メ
チルフェニルジフルオロシラン、ジフェニルジフルオロ
シラン;ジメチルジブロモシラン、メチルフェニルジブ
ロモシラン、ジフェニルジブロモシラン。
ランは上記したように次式:Hn'R’3-n'SiX’で表
されるものである。ここで、n’は0、1、2または3
を表し、R’は基Rに対して定義されたものと同じ意味
を表すが、複数個のR’が存在する場合、それらは同じ
であっても、異なっていてもよく、そしてX’はXと同
様ハロゲン原子を表す。
ものを挙げることができるが、これらに限定されるもの
ではない:メチルクロロシラン、ジメチルクロロシラ
ン、トリメチルクロロシラン、エチルクロロシラン、ジ
エチルクロロシラン、トリエチルクロロシラン、n−プ
ロピルクロロシラン、ジ(n−プロピル)クロロシラ
ン、トリ(n−プロピル)クロロシラン、イソプロピル
クロロシラン、ジ(イソプロピル)クロロシラン、トリ
(イソプロピル)クロロシラン、n−ブチルクロロシラ
ン、ジ(n−ブチル)クロロシラン、トリ(n−ブチ
ル)クロロシラン、第三ブチルクロロシラン、ジ(第三
ブチル)クロロシラン、トリ(第三ブチル)クロロシラ
ン、n−ヘキシルクロロシラン、ジ(n−ヘキシル)ク
ロロシラン、トリ(n−ヘキシル)クロロシラン、フェ
ニルクロロシラン、ジフェニルクロロシラン、トリフェ
ニルクロロシラン;エチルジメチルクロロシラン、n−
プロピルジメチルクロロシラン、イソプロピルジメチル
クロロシラン、n−ブチルジメチルクロロシラン、イソ
ブチルジメチルクロロシラン、第三ブチルジメチルクロ
ロシラン、ペンチルジメチルクロロシラン、ヘキシルジ
メチルクロロシラン、ヘプチルジメチルクロロシラン、
オクチルジメチルクロロシラン、ノニルジメチルクロロ
シラン、デシルジメチルクロロシラン、ジ(n−ブチ
ル)メチルクロロシラン、ジ(第三ブチル)メチルクロ
ロシラン、n−ノニルジメチルクロロシラン、n−ヘプ
チルジメチルクロロシラン、n−オクチルジメチルクロ
ロシラン、n−デシルジメチルクロロシラン、ジメチル
−n−オクタデシルクロロシラン、n−トリアコンチル
ジメチルクロロシラン、(3,3−ジメチルブチル)ジ
メチルクロロシラン;ビニルメチルクロロシラン、ビニ
ルジメチルクロロシラン、アリルジメチルクロロシラ
ン、オクテニルジメチルクロロシラン、7−オクテニル
ジメチルクロロシラン、シクロヘキシルジメチルクロロ
シラン、フェニルメチルクロロシラン、ジフェニルメチ
ルクロロシラン、フェニルビニルクロロシラン、ジフェ
ニルビニルクロロシラン、トリフェニルビニルクロロシ
ラン、ベンジルジメチルクロロシラン、p−トリルジメ
チルクロロシラン、〔2−(3−シクロヘキセニル)エ
チル〕ジメチルクロロシラン、(3−フェニルプロピ
ル)ジメチルクロロシラン、ジフェニルメチルクロロシ
ラン、ジフェニルビニルクロロシラン、(p−第三ブチ
ルフェネチル)ジメチルクロロシラン、第三ブチルジフ
ェニルクロロシラン;(3,3,3−トリフルオロプロ
ピル)メチルクロロシラン、(ジクロロメチル)メチル
クロロシラン、(ジクロロメチル)ジメチルクロロシラ
ン、ブロモメチルジメチルクロロシラン、クロロメチル
ジメチルクロロシラン、(3−クロロプロピル)ジメチ
ルクロロシラン、クロロブチルジメチルクロロシラン、
ジ(クロロメチル)メチルクロロシラン、ブロモメチル
ジメチルクロロシラン;ジメチルメトキシクロロシラ
ン、(2−アセトキシエチル)ジメチルクロロシラン、
(3−アセトキシプロピル)ジメチルクロロシラン、メ
タクリロキシプロピルジメチルクロロシラン、3−(4
−メトキシフェニル)プロピルジメチルクロロシラン、
トリ(第三ブトキシ)クロロシラン、(10−カルボメ
トキシデシル)ジメチルクロロシラン、(2,4,6−
トリ−第三ブチルフェノキシ)ジメチルクロロシラン;
(N,N−ジメチルアミノ)ジメチルクロロシラン、ビ
ス(N,N−ジメチルアミノ)メチルクロロシラン、
(3−イソシアネートプロピル)ジメチルクロロシラ
ン、(3−シアノプロピル)ジメチルクロロシラン、
〔3−(トリメチルシロキシ)プロピル〕ジメチルクロ
ロシラン、トリス(トリメチルシロキシ)クロロシラ
ン、(トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒド
ロオクチル)ジメチルクロロシラン;トリメチルフルオ
ロシラン、トリフェニルフルオロシラン、ジメチルフル
オロシラン、ジフェニルフルオロシラン、ジメチルフェ
ニルフルオロシラン、ジフェニルメチルフルオロシラ
ン;トリメチルブロモシラン、トリフェニルブロモシラ
ン、ジメチルブロモシラン、ジフェニルブロモシラン、
ジメチルフェニルブロモシラン、ジフェニルメチルブロ
モシラン等。
は、その製造の容易さの点から、基R’がアルキル基、
シクロアルキル基、フェニル基、ビニル基、3,3,3
−トリフルオロプロピル基等である化合物であり、その
ような具体的化合物としては以下のものを挙げることが
できるが、それらに限定されない:ジメチルクロロシラ
ン、トリメチルクロロシラン、エチルクロロシラン、ト
リエチルクロロシラン、トリ(n−プロピル)クロロシ
ラン、トリ(n−ブチル)クロロシラン、n−ヘキシル
クロロシラン、トリ(n−ヘキシル)クロロシラン、ジ
フェニルクロロシラン;エチルジメチルクロロシラン、
n−プロピルジメチルクロロシラン、イソプロピルジメ
チルクロロシラン、n−ブチルジメチルクロロシラン、
ヘキシルメチルクロロシラン、ジ(n−ブチル)メチル
クロロシラン、n−デシルメチルクロロシラン、n−オ
クチルジメチルクロロシラン、n−デシルジメチルクロ
ロシラン、ジメチル−n−オクタデシルクロロシラン、
n−トリアコンチルジメチルクロロシラン;ビニルメチ
ルクロロシラン、ビニルジメチルクロロシラン、アリル
ジメチルクロロシラン、オクテニルジメチルクロロシラ
ン、7−オクテニルジメチルクロロシラン、シクロヘキ
シルジメチルクロロシラン、ジフェニルメチルクロロシ
ラン、ジフェニルビニルクロロシラン、トリフェニルビ
ニルクロロシラン;(3,3,3−トリフルオロプロピ
ル)メチルクロロシラン;トリメチルフルオロシラン、
トリフェニルフルオロシラン、ジメチルフルオロシラ
ン、ジフェニルフルオロシラン、ジメチルフェニルフル
オロシラン、ジフェニルメチルフルオロシラン;トリメ
チルブロモシラン、トリフェニルブロモシラン、ジメチ
ルブロモシラン、ジフェニルブロモシラン、ジメチルフ
ェニルブロモシラン、ジフェニルメチルブロモシラン
等。
ンおよびモノハロシランは工業的に製造されるハロシラ
ンの他に、ヒドロシリル化等の反応を用いることによっ
て工業的に製造されるハロシランから合成される誘導体
ハロシラン等を用いることができる。本発明における上
記ジハロシランおよび所望により使用されるモノハロシ
ランの使用割合は任意であり、所望のオルガノシロキサ
ンにより適宜決定される。
属酸化物は少なくとも1種使用することが必須であり、
少なくとも1種の炭酸塩のみを用いても、少なくとも1
種の酸化物のみを用いても、また、少なくとも1種の炭
酸塩と少なくとも1種の酸化物を組み合わせて用いても
よく、その使用割合は任意である。
酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、炭酸セ
シウム、炭酸フランシウム、炭酸ベリリウム、炭酸マグ
ネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸
バリウム、炭酸ラジウム等が挙げられるが、これらに限
定されない。これらの炭酸塩の中で、工業的に使用しや
すいものとして炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カ
リウム、炭酸ベリリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カル
シウム等が挙げられる。
カリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物が好ましく、
例えばLi2 O、Li2 O2 、Na2 O、Na2 O2 、
NaO、K2 O、K2 O2 、KO2 、BeO、Mg2 O
2 、MgO、Ca2 O、Ca2 O2 、CaO4 、Ba
O、BaO2 等が挙げられるが、これらに限定されな
い。
定されないが、出発物質であるジハロシランおよびモノ
ハロシラン(以下、単にハロシランとも記載する)を完
全に反応させるために、上記炭酸塩または酸化物を反応
当量以上用いることが好ましい。炭酸塩または酸化物が
反応当量以下の場合は系内に未反応で残留しているハロ
シランを回収して再び反応に用いることもできる。具体
的にハロシランと炭酸塩または酸化物の化学当量は、ハ
ロシラン1に対して0.01〜20であることが好まし
い。炭酸塩および/または酸化物の使用量が0.01当
量未満であると、生成するオルガノシロキサンの量が少
なくなり、ハロシランとの分離効率が低下することがあ
る。また、20当量を越えると未反応の炭酸塩および/
または酸化物が系内に大量に残留し、後処理等に時間を
要する等の不都合が生じ、生産性が低下するので経済的
理由から好まれない。さらに好ましくは反応率、選択率
等の理由から、上記炭酸塩および/または酸化物の使用
量は0.1〜10当量である。
溶媒を使用せずに実施することができるが、使用する場
合、以下のような有機溶媒が使用される:アルコール系
溶媒、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルア
ルコール(IPA)等、芳香族炭化水素系溶媒、例えば
トルエン、キシレン等、エーテル系溶媒、例えばジエチ
ルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、ジオキサン、テ
トラヒドロフラン(THF)等、脂肪族炭化水素系溶
媒、例えばヘキサン、ヘプタン等、塩素化炭化水素系溶
媒、例えばジクロロエタン、塩化メチレン、クロロホル
ム等。固体の炭酸塩または酸化物、例えば炭酸リチウ
ム、酸化リチウム等を使用する場合、アルコール系また
はエーテル系等の極性溶媒を使用することにより、反応
速度を高めることができる。
の製造は、常圧ないし加圧下で行い得る。炭酸ガスを効
率的に発生させるために常圧に近い圧力で反応させるこ
とが好ましい。この際、ハロシランに対して反応不活性
な雰囲気下で反応を行うことが好ましい。不活性な雰囲
気とするための気体は、例えば窒素、アルゴン、ヘリウ
ム、炭酸ガス等であるが、これらに限定されるものでは
ない。
び/または酸化物との反応は、−78〜200℃、好ま
しくは−10〜170℃の温度で行うのが望ましい。ま
た、反応時間は概ね0.1〜48時間であり、効率的な
反応を行うためには0.5〜24時間であることが望ま
しい。
ロキサンは通常複数種のオルガノシロキサンの混合物と
して得られるが、その生成比は反応温度、時間;ハロシ
ランの種類、混合比、滴下時間、滴下方法、滴下温度;
溶媒の有無、使用する場合の溶媒の種類、量;炭酸塩お
よび/または酸化物の種類、粒径(固体の場合);反応
時の攪拌方法等の条件の選択により、適宜変化させるこ
とができ、また、特定のオルガノシロキサンの生成比を
高めることが可能である。
状または環状のオルガノシロキサンを100%に近い収
率で、しかも高選択率で得ることができ、反応の際に水
をほとんど使用しない(実質的に無水条件で反応が行わ
れる)のでハロゲン化水素ガス、ハロゲンガスの発生を
伴うことなく、様々なオルガノシロキサンを製造するこ
とが可能となった。また、本発明は、アルカリ金属また
はアルカリ土類金属の炭酸塩または酸化物という安価な
原料を用いて実施し得るので、経済的にも有利である。
また、本発明において、特に出発物質としてメチルジク
ロロシランやジメチルジクロロシラン等のジハロシラン
を選択し、最適な反応条件を選択することにより、環状
オルガノシロキサンの中でも、特に有用な6〜14員環
状オルガノシロキサンの選択性を90%以上に高めるこ
とが可能である。
造は、例えば以下の反応式で示すことができる。下記反
応式ではジハロキサンと1価金属の炭酸塩とから6員環
を得る反応の例を示しており、式中のR1 およびR2 は
上記Rの定義と同じ意味を表し(すなわちnが0の場合
を示す)、Xは上の定義と同じ意味を表し、そしてMは
金属元素を表す。
ロキサンは工業的に有用であり、しかも分子中の反応性
基を利用して他の有機材料を変性することが可能であ
り、従来の有機材料に耐熱性、撥水性、気体透過性、吸
水性等を付与することができる。中でも、本発明により
得られる環状オルガノシロキサンはシリコーンオイルの
原料として特に有用である他、シリコーンゴム、シリコ
ーンレジン等の原料としても適している。
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
なく、本発明の技術的思想を利用するものであれば全て
本発明の範囲に含まれる。なお、以下の実施例および比
較例において、生成物の構造は60MHzプロトン核磁
気共鳴スペクトル(FTNMR)、赤外吸収スペクトル
(IR)、ガスクロマトグラフィー−質量分析法(GC
−MS)で確認した。生成物の生成割合はガスクロマト
グラフィー(GC)による標準物質との比較法、蒸留に
よる単離法により求めた。高分子量体の分子量はゲル浸
透クロマトグラフィー(GPC)を用いて測定した。
を備えたガラス製の1リットルの5つ口フラスコ内を乾
燥窒素で十分置換した後、該フラスコに炭酸カリウム1
00g、炭酸リチウム5gおよびトルエン500gを加
えた。フラスコ内の温度を温調装置により5℃に保ちな
がら、メチルジクロロシラン23g(0.2モル)を5
時間かけて滴下して添加した。滴下と共に気体が発生し
たが、該気体はGC−MSにより炭酸ガスであることが
確認され、その発生量はマスフローメーターから440
0mlであった。30℃で2時間攪拌した後、注水し、
有機層を分液し、水洗、乾燥を行った。トルエンを留去
すると、生成物12g(収率100%)が回収された。
この生成物を分析すると、トリメチルシクロトリシロキ
サン(6員環)1g、テトラメチルシクロテトラシロキ
サン(8員環)5g、ペンタメチルシクロペンタシロキ
サン(10員環)4gおよび12〜14員環状シロキサ
ン2gから構成されていた。生成物の構造の確認はGC
−MSにより行った。IR測定の結果、Si−OH基由
来の吸収が全く確認されず、100%の化合物が環状で
あることが確認された。さらに、GPCにより高分子量
体の有無を確認したが、環状化合物以外の高分子量体は
確認されなかった。
HF500gを加えた。フラスコ内の温度を温調装置に
より40℃に保ちながら、フェニルジクロロシラン1
7.6g(0.1モル)およびメチルフェニルジクロロ
シラン19.1g(0.1モル)の混合物を0.5時間
かけて滴下して添加した。次いで実施例1と同様に反応
および後処理を行ったところ、生成物25.0g(収率
100%)が回収された。この生成物を分析すると、6
員環状オルガノシロキサン1重量%、8および10員環
状オルガノシロキサン95重量%および12員環以上の
環状オルガノシロキサン4重量%から構成されているこ
とがGC−MSにより確認された。IRおよびGPC測
定の結果から、生成物の100%が環状化合物であるこ
とが確認された。
HF500gを加えた。フラスコ内の温度を温調装置に
より40℃に保ちながら、ジメチルジクロロシラン13
g(0.1モル)およびジフェニルメチルクロロシラン
23g(0.1モル)を0.5時間かけて滴下して添加
した。次いで実施例1と同様に反応および後処理を行っ
たところ、環状および鎖状のシロキサンが合計で25g
得られた。反応後の析出値を分析したところ、塩化リチ
ウムの生成が確認された。
ルエン500gを加えた。フラスコ内の温度を温調装置
により5℃に保ちながら、ジメチルジクロロシラン1
2.9g(0.1モル)とトリメチルクロロシラン1.
0g(0.01モル)を0.5時間かけて滴下して添加
した。滴下と共に気体が発生したが、該気体はGC−M
Sにより炭酸ガスであることが確認され、その発生量は
マスフローメーターによる測定で2300mlであっ
た。30℃で2時間攪拌した後、注水し、有機層を分液
し、水洗、乾燥を行った。トルエンを留去すると、6〜
14員環状のオルガノシロキサン0.4gと直鎖状シロ
キサン(ポリジメチルシロキサン)7.1gが得られ
た。生成物の構造の確認はGPC、IRにより行った。
ポリジメチルシロキサンの数平均分子量は3800であ
った。反応後の析出塩を分析したところ、塩化カリウム
の生成が確認された。
HF500gを加えた。フラスコ内の温度を温調装置に
より0℃に保ちながら、メチルジクロロシラン34.5
g(0.3モル)とトリメチルクロロシラン1.0g
(0.01モル)を3時間かけて滴下して添加した。次
いで実施例1と同様に反応および後処理を行ったとこ
ろ、数平均分子量が5200の直鎖状シロキサン(ポリ
メチルシロキサン)16.0gと6〜14員環状シロキ
サン1.8gとが得られた。反応後の析出塩を分析した
ところ、塩化リチウムの生成が確認された。
よびエタノール500gを加えた。フラスコ内の温度を
温調装置により40℃に保ちながら、トリメチルクロロ
シラン(a成分)23.9g(0.22モル)およびフ
ェニルメチルジクロロシラン(b成分)19.1g
(0.1モル)を3時間かけて滴下して添加した。次い
で実施例50と同様に反応および後処理を行ったとこ
ろ、生成物はaba三量体が85%、aa二量体が10
%、そしてポリマーが5%の比率で構成されていた。
行ったところ、いずれも塩化水素ガスを発生することな
く、高収率で環状オルガノシロキサンが得られた。原料
組成と併せて生成物の収率も表1にまとめて示す。
を備えたガラス製の1リットルの5つ口フラスコ内を乾
燥窒素で十分置換した後、ジメチルジクロロシラン26
g(0.2モル)およびトルエン500gを加えた。窒
素気流下、35重量%塩酸15gを30分かけて滴下し
て添加した。滴下中はフラスコの温度を温調装置により
30℃に保持した。滴下と共に気体が発生し、GC−M
Sにより塩化水素ガスであることが確認され、その発生
量はマスフローメーターから発生した塩酸を計算すると
8800mlであった。30℃で1時間攪拌した後、注
水し、有機層を分液し、水洗、乾燥を行った。トルエン
を留去すると、生成物8.5g(収率71%)がオイル
状物として回収された。このオイル状の生成物を分析す
ると、6〜14員環状シロキサンが2%生成しているこ
とがGCおよびGC−MSにより確認された。生成物の
GPCを測定したところ、98%が数平均分子量132
00の直鎖状シリコーンであることが確認された。IR
測定により、3000〜3500cm-1にSi−OH基
由来の幅広い吸収が確認され、両末端がOH基の直鎖シ
リコーンの存在が確認された。
ハロシランと任意成分であるモノハロシランを出発物質
として加水分解やアミン類の添加なしに生成物にケイ素
−酸素結合〔Si(−O−)2 〕を生成させることを可
能としたものである。また、本発明によれば、ジハロシ
ランおよび所望によりモノハロシラン、並びに金属の炭
酸塩および/または酸化物という非常に安価な原材料か
ら、高純度および高収率で選択的に鎖状および/または
環状オルガノシロキサンを製造することができる。さら
に、本発明は反応の際に水を必要としないため、ハロゲ
ン化水素等の発生がなく、より簡便な製造設備を用いて
上記オルガノシロキサンを製造することができ、工業的
に非常に有利な製造方法である。しかも、本発明の方法
によれば、反応後に食塩等の金属ハロゲン化物が副生す
るのみで、硫黄物質や窒素物質等の有害物質を生成する
ことなく安全に上記オルガノシロキサンを製造すること
ができる。本発明の方法により製造されるオルガノシロ
キサンは分子中の反応性基を利用して他の有機材料を変
性することが可能であり、従来の有機材料に耐熱性、撥
水性、気体透過性、吸水性等を付与することが可能であ
るため、有機材料の変性剤や改質剤等として好適に使用
できる。中でも、環状オルガノシロキサンは、上記した
ように触媒毒として作用する硫黄化合物や窒素化合物等
を全く含有しないため、シリコーンオイル等の原料とし
て、特に反応性シリコーンオイル等の原料として好適で
ある。また、本発明では、工業的に重要な6〜14員の
環状オルガノシロキサンを高選択率で効率よく製造する
ことができる。さらに、本発明では、特定の炭酸塩およ
び/または酸化物を選択して使用することにより、上記
した本発明の種々の効果をより一層向上させることがで
きる。
Claims (3)
- 【請求項1】 次式:Hn R2-n SiX2 (式中、nは0、1または2を表し、Rは有機基を表す
が、2個のRが存在する場合、それらは同じであって
も、異なっていてもよく、そしてXは互いに独立してハ
ロゲン原子を表す)で表されるジハロシランを炭酸塩ま
たは金属酸化物の少なくとも1種と反応させることによ
り、生成物に次式: Hn R2-n Si(−O−)2 (式中、nおよびRは上記と同じ意味を表す)で表され
る結合種を生成させる方法。 - 【請求項2】 次式A:Hn R2-n SiX2 (式中、nは0、1または2を表し、Rは有機基を表す
が、2個のRが存在する場合、それらは同じであって
も、異なっていてもよく、そしてXは互いに独立してハ
ロゲン原子を表す)で表されるジハロシランと次式B: Hn'R’3-n'SiX’ (式中、n’は0、1、2または3を表し、R’は有機
基を表すが、複数個のR’が存在する場合、それらは同
じであっても、異なっていてもよく、そしてX’はハロ
ゲン原子を表す)で表されるモノハロシランのうちAか
ら選ばれるジハロシランを必須成分とし、AおよびBの
ハロシランの少なくとも1種を炭酸塩または金属酸化物
の少なくとも1種と反応させることによりオルガノシロ
キサンを製造する方法。 - 【請求項3】 炭酸塩または金属酸化物として、炭酸リ
チウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムナトリウム、炭
酸カリウム、炭酸ルビジウム、炭酸セシウム、炭酸フラ
ンシウム、炭酸ベリリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カ
ルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、炭酸ラ
ジウム、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウ
ム、酸化ルビジウム、酸化セシウム、酸化ベリリウム、
酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウ
ム、酸化バリウムおよび酸化ラジウムからなる群から選
択される少なくとも1種が使用される請求項1または2
記載の方法。
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- 1998-05-12 JP JP14665798A patent/JP4603635B2/ja not_active Expired - Fee Related
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