TWI787373B - 具有酮亞胺（ｋｅｔｉｍｉｎｅ）結構的有機矽化合物之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於具有式(1)所示酮亞胺結構的有機矽化合物之製造方法，
(R1
、R2
各獨立表示碳數1～10的烷基或碳數6～10的芳基，R3
及R4
各獨立表示氫原子、碳數1～10的烷基或碳數6～10的芳基，n表示1～3的整數，m表示1～12的整數)，
依據含有步驟(I)及步驟(II)，對於式(1)的有機矽化合物使氯原子含有量未達0.1質量ppm的製造方法，可得到保存安定性良好的具有酮亞胺結構之有機矽化合物。
步驟(I)：使式(2)所示胺基含有有機矽化合物與式(3)所示羰基化合物進行反應的步驟。
(R1
～R4
、n、m與前述相同)
步驟(II)：減低氯原子含有量的步驟。
Description
本發明係關於具有酮亞胺結構的有機矽化合物之製造方法。
矽烷偶合劑為一分子內兼具對於無機物具有反應性的部分(鍵結於Si原子的水解性基)與對於有機物富有反應性或溶解性之部分的化合物，可作為樹脂改質劑而廣泛地被利用。
其中，亦以具有酮亞胺結構的矽烷偶合劑作為共軛二烯共聚物之變性劑的技術被檢討者(專利文獻1)。
然而，具有酮亞胺結構的有機矽化合物因保存安定性為差，故經時性地會產生具有活性氫基的有機矽化合物，而可能有著對混合組成物產生壞影響之可能性。
因此，具有酮亞胺結構的有機矽化合物之保存安定性的改善被期待著。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]特開平11-349632號公報
[發明所解決的問題]
本發明為有鑑於上述情事者，以提供可得到具有保存安定性良好的酮亞胺結構之有機矽化合物的製造方法為目的。
[解決課題的手段]
本發明者們欲解決上述課題進行詳細檢討結果，發現藉由減低氯原子含有量，可得到具有保存安定性良好的酮亞胺結構之有機矽化合物，而本發明。
即，本發明為提供以下者。
1. 具有下述式(1)所示酮亞胺結構之有機矽化合物的製造方法，
(式中R1
各獨立表示碳數1～10的烷基或碳數6～10的芳基，R2
各獨立表示碳數1～10的烷基或碳數6～10的芳基，R3
及R4
各獨立表示氫原子、碳數1～10的烷基或碳數6～10的芳基，n表示1～3的整數，m表示1～12的整數)，其特徵為含有下述步驟(I)及步驟(II)，對於前述式(1)所示有機矽化合物使氯原子含有量未達0.1質量ppm者。
步驟(I)：將下述式(2)所示胺基含有有機矽化合物與下述式(3)所示羰基化合物進行反應的步驟、
(式中，R1
、R2
、R3
、R4
、n及m表示與前述相同意思)
步驟(II)：減低氯原子含有量的步驟。
2. 前述步驟(II)在前述步驟(I)之後進行的1之製造方法、
3. 前述步驟(II)為含有使用無機吸附劑使氯原子含有量減低的步驟之1或2的製造方法、
4. 前述無機吸附劑為選自二氧化矽、氫氧化鋁、水滑石、矽酸鎂、矽酸鋁、氧化鋁及氧化鎂的1種或2種以上之3的製造方法、
5. 前述R1
為甲基或乙基，前述R3
為異丁基，前述R4
為甲基，前述m及n皆為3之1～4中任一項之製造方法、
6.以下述式(1)所示者中的氯原子含有量為未達0.1質量ppm之有機矽化合物、
(式中，R1
各獨立表示碳數1～10的烷基或碳數6～10的芳基，R2
各獨立表示碳數1～10的烷基或碳數6～10的芳基，R3
及R4
各獨立表示氫原子、碳數1～10的烷基或碳數6～10的芳基，n表示1～3的整數，m表示1～12的整數)
[發明之效果]
依據本發明之製造方法，可得到具有保存安定性良好的酮亞胺結構之有機矽化合物。
[實施發明的型態]
以下對於本發明做具體說明。
本發明係關於具有酮亞胺結構之有機矽化合物的製造方法，其為具有下述一般式(1)所示酮亞胺結構的有機矽化合物之製造方法，其特徵為含有下述步驟(I)及步驟(II)，對於具有酮亞胺結構之有機矽化合物使氯原子含有量為未達0.1質量ppm者。
步驟(I)：將下述式(2)所示胺基含有有機矽化合物與下述式(3)所示羰基化合物進行反應的步驟
步驟(II)：減低氯原子含有量的步驟
對於上述各式，R1
各獨立表示碳數1～10的烷基或碳數6～10的芳基，R2
各獨立表示碳數1～10的烷基或碳數6～10的芳基，R3
及R4
各獨立表示氫原子、碳數1～10的烷基或碳數6～10的芳基。
作為碳數1～10的烷基，可為直鏈狀、環狀、支鏈狀任一種。作為該具體例子，可舉出甲基、乙基、n-丙基、i-丙基、n-丁基、異丁基、s-丁基、t-丁基、n-戊基、新戊基、n-己基、n-庚基、n-辛基、n-壬基、n-癸基、環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基等。
作為碳數6～10的芳基之具體例子，可舉出苯基、α-萘、β-萘基等。
此等中，作為R1
及R2
，以直鏈的烷基為佳，以甲基、乙基為較佳。
又，作為R3
及R4
，以氫原子、碳數1～6的烷基為佳，以甲基、乙基、n-丙基、n-丁基、異丁基為較佳，以甲基、異丁基進一步較佳，以甲基及異丁基的組合為更佳。
n雖表示1～3的整數，但以2或3為佳，以3為較佳。
m雖表示1～12的整數，但以2或3為佳，以3為較佳。
特別對於本發明，以下述式(4)或(5)所示有機矽化合物為佳。
作為在上述步驟(I)所使用的含有式(2)所示胺基的有機矽化合物之具體例子，可舉出3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基二甲氧基甲基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷等。
另一方面，作為式(3)所示羰基化合物的具體例子，可舉出二甲基酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、乙醛、苯甲醛、丙醛等。
對於步驟(I)，上述含有胺基的有機矽化合物與上述羰基化合物之反應可在莫耳比之羰基化合物過剩的條件下進行為佳。
該反應可在無溶劑下進行，但亦可使用溶劑。作為可使用的溶劑之具體例子，可舉出戊烷、己烷、環己烷、庚烷、異辛烷、苯、甲苯、二甲苯等烴系溶劑等，這些溶劑可單獨使用1種，亦可混合2種以上使用，此等中亦以甲苯為佳。
在步驟(I)中，藉由含有胺基的有機矽化合物與羰基化合物之反應所生成的水必須由反應系內除去。
除去水的方法並無特別限定，但以將系統內過剩存在的羰基化合物或溶劑使用Dean-Stark裝置等藉由進行迴流而使其餾去的方法為佳。
反應溫度為僅可將水餾去即可並無特別限定，但以100～200℃為佳。
具有式(1)所示酮亞胺結構的有機矽化合物，因藉由減少含於其中的氯原子含有量，可改善該保存安定性，故在本發明中，作為步驟(II)進行減低氯原子含有量的處理方式。
此時，作為減低氯原子含有量的方法並無特別限定，可舉出蒸餾純化、鹼金屬烷氧化物之添加、藉由無機吸附劑的吸附處理等，在本發明中，可僅使用一種這些處理，亦可併用2種類以上，但進行含有藉由無機吸附劑進行吸附處理的步驟者為佳。
作為可試用於氯原子含有量的減低之無機吸附劑，例如可舉出二氧化矽、氫氧化鋁、水滑石、矽酸鎂、矽酸鋁、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋁･氧化鎂固溶體等，這些可單獨使用，亦可組合2種以上使用。
這些無機吸附劑，例如可使用市售之協和化學工業(股)製KYOWARD系列(KYOWARD100、200、300、500、600、700、2000)。其中由處理效率之觀點來看，以合成水滑石的KYOWARD500(Mg6
Al2
(OH)16
CO3
･mH2
O)為特佳。
無機吸附劑之使用量若考慮到提高處理效率且容易除去處理後的無機吸附劑，對於式(1)所示有機矽化合物100質量份使用0.005～5.0質量份為佳，以0.01～0.2質量份為較佳。
對於本發明之製造方法，先進行步驟(I)或步驟(II)中一步驟，亦可得到本發明之目的的保存安定性良好之具有酮亞胺結構的有機矽化合物，但進行步驟(I)後再進行步驟(II)時，可縮短步驟(I)的反應時間，故先進行步驟(I)者為佳。
且，先進行步驟(II)時，對於作為步驟(I)的原料而使用的上述式(2)及(3)的至少一方，雖進行減少上述氯原子含有量之處理為佳，但處理式(2)的含有胺基之有機矽化合物者為佳。
減低後氯原子含有量若在0.1質量ppm以上時，式(1)所示有機矽化合物之保存安定性會變差，例如在式(7)所示有機矽化合物時，經時性地會生成式(8)～(11)所示有機矽化合物。
因此，在本發明之製法中，藉由上述步驟(II)，會使最終所得的具有酮亞胺結構之有機矽化合物中的氯原子含有量減低至未達0.1質量ppm，而提高該保存安定性。且，欲使氯原子含有量減低至未達0.1質量ppm，亦可重複進行幾次步驟(II)。
又，欲進一步提高保存安定性，將式(1)所示化合物進行蒸餾純化使純度到98%以上者為佳。
[實施例]
以下可舉出實施例及比較例並更具體說明本發明，但本發明並未限定於此等實施例。
且，氯原子含有量藉由以下方法測定。
氯原子含有量
混合由各實施例及比較例所得之試樣或3-胺基丙基三甲氧基矽烷10g、甲苯50mL及純水20mL後，進行一小時攪拌，取出水層以下述條件藉由離子色譜儀測定水溶性氯離子濃度，作為氯原子含有量。
離子色譜儀：東亜DKK(股)製 ICA-2000
分離管柱：TOA-DKK PCI-230
防護管：TOA-DKK PCI-205G
抑制器：化學抑制器 6810690K
檢測器：電傳導度檢測器
溶離液：4mmol/LNa2
CO3
、2mmol/LNaHCO3
溶離液量：0.9mL/min
注入液量：100μL
注入口溫度：250℃
檢測器溫度：300℃
載體氣體：He
載體氣體流量：3.0mL/min
[實施例1]有機矽化合物(6)之製造
於具備攪拌機、迴流冷卻器、滴漏斗及溫度計的5L可分離燒瓶中，放入甲基異丁基酮2028g(18.4莫耳)，將氯原子含有量為5ppm之3-胺基丙基三甲氧基矽烷540g(3.01莫耳)在內溫105～110℃經1小時滴入後，在115℃進行6小時攪拌。滴入中，熟成中將所生成的水與甲基異丁基酮同時經迴流而取出。以氣體層析法進行分析的結果，3-胺基丙基三甲氧基矽烷的吸收峰已消失，熟成後得到1660g之淡黃色透明液體(步驟(I))。
於所得之溶液中，添加KYOWARD100(協和化學工業(股)製，以下同樣)1.7g(0.1質量份)，氮氣環境下，在室溫進行6小時攪拌後，自所得之溶液藉由加壓過濾除去KYOWARD100(步驟(II))。將所得之溶液在10Torr、170℃之條件下進行蒸餾純化，得到無色透明液體693g。藉由1
H-NMR確認上述式(6)所示有機矽化合物。
[實施例2]
取代KYOWARD100使用同質量份的KYOWARD200以外與實施例1同樣下，製造出上述式(6)所示有機矽化合物。
[實施例3]
取代KYOWARD100使用同質量份的KYOWARD300以外與實施例1同樣下，製造出上述式(6)所示有機矽化合物。
[實施例4]
取代KYOWARD100使用同質量份的KYOWARD500以外與實施例1同樣下，製造出上述式(6)所示有機矽化合物。
[實施例5]
取代KYOWARD100使用同質量份的KYOWARD600以外與實施例1同樣下，製造出上述式(6)所示有機矽化合物。
[實施例6]
取代KYOWARD100使用同重量份的KYOWARD700以外與實施例1同樣下，製造出上述式(6)所示有機矽化合物。
[實施例7]
取代KYOWARD100使用同質量份的KYOWARD2000以外與實施例1同樣下，製造出上述式(6)所示有機矽化合物。
[實施例8]
於具備攪拌機的1L可分離燒瓶中放入氯原子含有量5ppm之3-胺基丙基三甲氧基矽烷600g與KYOWARD100 0.60g(0.1質量份)，在氮環境於室溫進行6小時攪拌後，藉由加壓過濾，自3-胺基丙基三甲氧基矽烷除去KYOWARD100(步驟(II))。確認氯原子含有量為未達0.1ppm。
於具備攪拌機、迴流冷卻器、滴漏斗及溫度計之5L可分離燒瓶中，放入甲基異丁基酮2028g(18.4莫耳)，將上述所得之3-胺基丙基三甲氧基矽烷540g(3.01莫耳)在內溫105～110℃下經1小時滴入後，在115℃進行12小時攪拌。滴入中，熟成中將所生成的水與甲基異丁基酮同時進行迴流而取出。以氣體層析法進行分析的結果，3-胺基丙基三甲氧基矽烷的吸收峰已消失，熟成後得到1650g之淡黃色透明液體(步驟(I))。
將所得的溶液在10Torr、170℃之條件下進行蒸餾純化，得到無色透明液體690g。藉由1
H-NMR確認上述式(6)所示有機矽化合物。
[比較例1]
未實施使用KYOWARD100的步驟(II)以外，與實施例1同樣地製造出上述式(6)所示有機矽化合物。
[實施例9]有機矽化合物(7)之製造
於具備攪拌機、迴流冷卻器、滴漏斗及溫度計之5L可分離燒瓶中，放入甲基異丁基酮2028g(18.4莫耳)，將氯原子含有量為5ppm之3-胺基丙基三乙氧基矽烷667g(3.01莫耳)在內溫105～110℃下經1小時滴入後，在115℃進行6小時攪拌。滴入中，熟成中將所生成的水與甲基異丁基酮共同經迴流而除去。以氣體層析法分析結果，3-胺基丙基三乙氧基矽烷之吸收峰已消失，於熟成後得到2070g之淡黃色透明液體(步驟(I))。
於所得的溶液中添加KYOWARD100 2.1g(0.1質量份)，在氮環境下，於室溫進行6小時攪拌後，自所得之溶液藉由加壓過濾除去KYOWARD100(步驟(II))。
將所得之溶液在10Torr且170℃的條件下進行蒸餾純化，得到無色透明液體802g。藉由1
H-NMR，確認上述式(7)所示有機矽化合物。
[實施例10]
取代KYOWARD100使用同質量份的KYOWARD200以外，與實施例9同樣地製造出上述式(7)所示有機矽化合物。
[實施例11]
取代KYOWARD100使用同質量份的KYOWARD300以外，與實施例9同樣地製造出上述式(7)所示有機矽化合物。
[實施例12]
取代KYOWARD100使用同質量份的KYOWARD500以外，與實施例9同樣地製造出上述式(7)所示有機矽化合物。
[實施例13]
取代KYOWARD100使用同質量份的KYOWARD600以外，與實施例9同樣地製造出上述式(7)所示有機矽化合物。
[實施例14]
取代KYOWARD100使用同質量份的KYOWARD700以外，與實施例9同樣地製造出上述式(7)所示有機矽化合物。
[實施例15]
取代KYOWARD100使用同質量份的KYOWARD2000以外，與實施例9同樣地製造出上述式(7)所示有機矽化合物。
[實施例16]
於具備攪拌機的1L可分離燒瓶中，放入氯原子含有量為5ppm之3-胺基丙基三乙氧基矽烷700g與KYOWARD100 0.70g(0.1質量份)，氮環境下，在室溫下進行6小時攪拌後，藉由加壓過濾自3-胺基丙基三乙氧基矽烷除去KYOWARD100(步驟(II))。
於具備攪拌機、迴流冷卻器、滴漏斗及溫度計之5L可分離燒瓶中，放入甲基異丁基酮2028g(18.4莫耳)，將上述所得的3-胺基丙基三乙氧基矽烷667g(3.01莫耳)在內溫105～110℃中經1小時滴入後，在115℃進行12小時攪拌。滴入中，熟成中將所生成的水與甲基異丁基酮共同經迴流而除去。以氣體層析法分析結果，3-胺基丙基三乙氧基矽烷之吸收峰已消失，熟成後得到2060g之淡黃色透明液體(步驟(I))。
將所得之溶液在10Torr、170℃的條件下進行蒸餾純化，得到無色透明液體810g。藉由1
H-NMR，確認上述式(7)所示有機矽化合物。
[比較例2]
使用KYOWARD100未實施步驟(II)以外，與實施例9同樣地製造出上述式(7)所示有機矽化合物。
對於在上述各實施例及比較例所得之有機矽化合物，藉由上述手法測定氯原子含有量。結果如表1所示。
又，將在上述各實施例及比較例所得的有機矽化合物填充於密閉容器中，在25℃保存。蒸餾純化後之純度與6個月後之純度使用氣體層析法以下述條件進行測定。結果合併於表1所示。
純度測定
氣體層析法：Agilent Technologies(股)製 HP7890B
檢測器：熱傳導度型檢測器(TCD)
管柱：DB-5 (長度30m×內徑0.530mm×膜厚1.50μm)
管柱溫度：100℃→昇溫15℃/分鐘→300℃(10分鐘保持)
測定時間 計23.3分鐘
注入口溫度：250℃
檢測器溫度：300℃
載體氣體：He
載體氣體流量：3.0mL/min
如表1所示得知，在本發明之製造方法所得之各實施例的有機矽化合物中將氯原子含有量減低至0.1質量ppm，且同時使長期保存後的純度降低變小，具有高保存安定性。
Claims (6)
- 一種具有酮亞胺結構的有機矽化合物之製造方法，其中該酮亞胺結構為下述式(1)所示者，
- 如請求項1之具有酮亞胺結構的有機矽化合物之製造方法，其中前述步驟(II)係在前述步驟(I)之後進行者。
- 如請求項1或2之具有酮亞胺結構的有機矽化合物之製造方法，其中前述步驟(II)為含有使用無機吸附劑而減低氯原子含有量之步驟。
- 如請求項3之具有酮亞胺結構的有機矽化合物之製造方法，其中前述無機吸附劑為選自二氧化矽、氫氧化鋁、水滑石、矽酸鎂、矽酸鋁、氧化鋁及氧化鎂的1種或2種以上。
- 如請求項1或2之具有酮亞胺結構的有機矽化合物之製造方法，其中前述R1為甲基或乙基，前述R3為異丁基，前述R4為甲基，前述m及n皆為3。
- 一種含有有機矽化合物之組成物，其中含有下述式(1)所示有機矽化合物，氯原子含有量為未達0.1質量ppm者；
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