JP7560857B2 - Method for producing sulfonic acid silyl ester and novel silicon compound - Google Patents
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Description
本発明は、スルホン酸シリルエステルの効率的な製造方法および新規なケイ素化合物に関する。 The present invention relates to an efficient method for producing sulfonic acid silyl esters and a novel silicon compound.
スルホン酸シリルエステルは、医薬、農薬、電子材料等の精密合成用試薬、その合成中間体等として利用される機能性化学品である。
それらの製造方法としては、たとえば、クロロシランに、スルホン酸またはスルホン酸の銀塩を反応させる方法(方法A、非特許文献1)、メチルシラン(テトラメチルシラン)、アリルシラン(アリルトリメチルシラン)等にスルホン酸を反応させる方法(方法B、非特許文献2、3)、シラノール(トリメチルシラノール)にスルホン酸無水物を反応させる方法(方法C、特許文献1)、ジシロキサン(ヘキサメチルジシロキサン)にスルホン酸無水物を反応させる方(方法D、非特許文献4)等が検討されていた。
Sulfonic acid silyl esters are functional chemicals that are used as reagents for precision synthesis of medicines, agricultural chemicals, electronic materials, etc., and as synthetic intermediates thereof.
As methods for producing these, for example, a method of reacting chlorosilane with sulfonic acid or a silver salt of sulfonic acid (Method A, Non-Patent Document 1), a method of reacting methylsilane (tetramethylsilane), allylsilane (allyltrimethylsilane), or the like with sulfonic acid (Method B, Non-Patent Documents 2 and 3), a method of reacting silanol (trimethylsilanol) with sulfonic acid anhydride (Method C, Patent Document 1), and a method of reacting disiloxane (hexamethyldisiloxane) with sulfonic acid anhydride (Method D, Non-Patent Document 4) have been considered.
しかしながら、クロロシランを用いる方法(方法A)では、加水分解で腐食性が高い塩化水素を発生するクロロシランを使用するため、原料の取り扱いおよび装置の設計に注意が必要であり、メチルシラン、アリルシラン等を用いる方法(方法B)では、メチルシラン、アリルシラン等が高価である、メチルシランと反応するスルホン酸の種類がトリフルオロメタンスルホン酸のような酸性が強いスルホン酸に限られている、等の問題点があった。
また、シラノールを用いる方法(方法C)では、入手容易なシラノールの種類が限られている、シラノールの安定性が高くないため取扱いに注意が必要である、等の問題点があった。
さらに、クロロシラン、メチルシラン、アリルシラン、またはシラノールを用いる方法(方法A、B、C)では、反応の共生成物として、塩化水素、メタン、プロペン、またはスルホン酸が生成するため、原子利用効率が高くない等の問題点があった。
一方、ジシロキサンを用いる方法(方法D)では、反応の共生成物がないため原子利用効率が非常に高いという利点があるものの、反応性が低いスルホン酸無水物では反応が遅く生成物の収率が低い等の問題点があった。
これらのことから、工業的により有利な方法が求められていた。
However, the method using chlorosilanes (Method A) requires careful handling of the raw materials and design of the equipment because chlorosilanes generate highly corrosive hydrogen chloride upon hydrolysis, while the method using methylsilane, allylsilane, or the like (Method B) has problems such as the high cost of methylsilane, allylsilane, and the fact that the types of sulfonic acids that react with methylsilane are limited to highly acidic sulfonic acids such as trifluoromethanesulfonic acid.
Furthermore, the method using silanol (Method C) has problems such as the fact that the types of silanol that are readily available are limited, and that silanol is not very stable and therefore requires careful handling.
Furthermore, in the methods using chlorosilane, methylsilane, allylsilane, or silanol (Methods A, B, and C), hydrogen chloride, methane, propene, or sulfonic acid is generated as a co-product of the reaction, which causes problems such as low atom utilization efficiency.
On the other hand, the method using disiloxane (Method D) has the advantage that there are no co-products in the reaction and therefore the atom utilization efficiency is very high. However, when using sulfonic anhydrides with low reactivity, the reaction is slow and the product yield is low, which is a problem.
For these reasons, there has been a demand for an industrially more advantageous method.
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであって、スルホン酸シリルエステルの効率的な製造方法を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide an efficient method for producing sulfonic acid silyl esters.
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、(1)Si-O-Si結合を有するジシロキサン等のシロキサン化合物が、酸性化合物の存在下で、スルホン酸無水物とスムーズに反応して、スルホン酸シリルエステルを効率よく与えること、(2)生成したスルホン酸シリルエステルが、アルキンまたはアルケン等の修飾剤と反応して、スルホン酸シリルエステルのSi-O-SO2結合がSi-C結合に変換されたケイ素化合物を与えること、(3)(1)、(2)の反応により新規なケイ素化合物が得られること、などを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive research aimed at solving the above problems, the present inventors have found that (1) a siloxane compound such as disiloxane having a Si—O—Si bond reacts smoothly with a sulfonic anhydride in the presence of an acidic compound to efficiently give a sulfonate silyl ester, (2) the produced sulfonate silyl ester reacts with a modifying agent such as an alkyne or alkene to give a silicon compound in which the Si—O— SO2 bond of the sulfonate silyl ester is converted to a Si—C bond, and (3) a novel silicon compound can be obtained by the reaction of (1) and (2), and have completed the present invention.
すなわち、この出願は以下の発明を提供するものである。
<1>
酸性化合物の存在下で、Si-O-Si結合を有するシロキサン化合物にスルホン酸無水物を反応させる反応工程を含む、Si-O-SO2結合を有するスルホン酸シリルエステルの製造方法。
<2>
前記酸性化合物が、第3族~第15族の元素を含むルイス酸化合物、スルホン酸化合物、および固体酸から選ばれる化合物である、<1>に記載のスルホン酸シリルエステルの製造方法。
<3>
前記酸性化合物が、鉄、またはインジウムを含むルイス酸化合物、パーフルオロアルカンスルホン酸、ビス(パーフルオロアルカンスルホニル)イミド、モンモリロナイト、およびゼオライトから選ばれる化合物である、<2>に記載のスルホン酸シリルエステルの製造方法。
<4>
前記Si-O-Si結合を有するシロキサン化合物が、下記一般式(IA)、(IB)、または(IC)で表されるシロキサン化合物である、<1>~<3>の何れかに記載のスルホン酸シリルエステルの製造方法。
R1R2R3Si-O-SiR1R2R3 (IA)
X1O(SiR6R7O)nX2 (IC)
(これら式中、R1~R7は、それぞれ独立に炭素数1~24の炭化水素基または水素原子であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよく;X1およびX2は、それぞれ独立にシリル基または水素原子であり;mおよびnは、それぞれ独立に2以上10000以下の整数であり;R1~R7の各々が同一分子内に複数個ある場合、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。)
<5>
前記スルホン酸無水物が、下記一般式(II)で表される化合物である、<1>~<4>の何れかに記載のスルホン酸シリルエステルの製造方法。
(R8SO2)2O (II)
(式中、R8は、炭素数1~24の炭化水素基であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。)
<6>
前記反応工程が、マイクロ波の照射下で行われる、<1>~<5>の何れかに記載のス
ルホン酸シリルエステルの製造方法。
<7>
<1>~<6>の何れかに記載の製造方法によりスルホン酸シリルエステルを製造するスルホン酸シリルエステル製造工程、および
生成したスルホン酸シリルエステルに、アルキンまたはアルケンから選ばれる修飾剤を反応させる修飾工程
を含む、Si-C結合を有するケイ素化合物の製造方法。
<8>
前記修飾剤が、下記一般式(IVA)で表されるアルキン、および、下記一般式(IVB1)または(IVB2)で表されるアルケンから選ばれる化合物である、<7>に記載のケイ素化合物の製造方法。
R9C≡CH (IVA)
Z1R10CHCH=CHR11 (IVB1)
Z1R10C=CHCH2R11 (IVB2)
(これら式中、R9~R11は、それぞれ独立に炭素数1~20の炭化水素基または水素原子であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよく;Z1は、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アミド基、アリールスルホニル基、およびアルキルスルホニル基から選ばれる基である。)
<9>
前記修飾工程が、塩基性化合物の存在下で行われる、<7>または<8>に記載のケイ素化合物の製造方法。
<10>
前記塩基性化合物が、アミン化合物、アミジン化合物、グアニジン化合物、およびホスファゼン化合物から選ばれる化合物である、<9>に記載のケイ素化合物の製造方法。
<11>
前記修飾工程が、マイクロ波の照射下で行われる、<7>~<10>の何れかに記載のケイ素化合物の製造方法。
<12>
下記一般式(V)、(VI)、(VII)、または(VIII)で表されるケイ素化合物。
R12R13R14Si(OSO2R15) (V)
R16R17R18Si(C≡CR19) (VI)
R20R21R22Si[C(CN)=CHR23] (VII)
X3(SiR24R25O)aSiR24R25X4 (VIII)
(これら式中、R12、R13、R14、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、およびR25は、それぞれ独立にメチル基、クロロメチル基、3-シアノプロピル基、フェニル基、およびビニル基より選ばれる基であり;R15は、トリフルオロメチル基、メチル基、およびp-トリル基から選ばれる基であり;R12~R14のうち少なくとも一つおよびR20~R22のうち少なくとも一つは、それぞれ独立にクロロメチル基、3-シアノプロピル基、フェニル基、およびビニル基より選ばれる基であり;R16~R18のうち少なくとも一つは、それぞれ独立にクロロメチル基、3-シアノプロピル基、およびビニル基より選ばれる基であり;X3およびX4は、それぞれ独立にトリフルオロメタンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、p-トルエンスルホニルオキシ基、エトキシ基、メトキシ基、フェニルエチニル基、および1-シアノ-1-プロペニル基から選ばれる基であり;X3およびX4のうちの少なくとも一つは、それぞれ独立にトリフルオロメタンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、p-トルエンスルホニルオキシ基、フェニルエチニル基、および1-シアノ-1-プロペニル基から選ばれる基であり;aは、1以上5以下の整数である。)
That is, this application provides the following inventions.
<1>
A method for producing a sulfonic acid silyl ester having an Si—O—SO 2 bond, comprising a reaction step of reacting a siloxane compound having an Si—O—Si bond with a sulfonic acid anhydride in the presence of an acidic compound.
<2>
The method for producing a sulfonic acid silyl ester according to <1>, wherein the acidic compound is a compound selected from a Lewis acid compound containing an element of Groups 3 to 15, a sulfonic acid compound, and a solid acid.
<3>
The method for producing a sulfonic acid silyl ester according to <2>, wherein the acidic compound is a compound selected from the group consisting of Lewis acid compounds containing iron or indium, perfluoroalkanesulfonic acid, bis(perfluoroalkanesulfonyl)imide, montmorillonite, and zeolite.
<4>
The method for producing a sulfonic acid silyl ester according to any one of <1> to <3>, wherein the siloxane compound having a Si—O—Si bond is a siloxane compound represented by the following general formula (IA), (IB), or (IC):
R 1 R 2 R 3 Si-O-SiR 1 R 2 R 3 (IA)
X 1 O(SiR 6 R 7 O) n X 2 (IC)
(In these formulas, R 1 to R 7 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms or a hydrogen atom, and some or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the hydrocarbon group may be substituted with groups that do not participate in the reaction; X 1 and X 2 are each independently a silyl group or a hydrogen atom; m and n are each independently an integer of 2 or more and 10,000 or less; and when there are multiple R 1 to R 7 in the same molecule, they may be the same or different.)
<5>
The method for producing a sulfonic acid silyl ester according to any one of <1> to <4>, wherein the sulfonic acid anhydride is a compound represented by the following general formula (II):
(R 8 SO 2 ) 2 O (II)
(In the formula, R 8 is a hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms, and some or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the hydrocarbon group may be substituted with groups that do not participate in the reaction.)
<6>
<5> The method for producing a sulfonic acid silyl ester according to any one of <1> to <5>, wherein the reaction step is carried out under microwave irradiation.
<7>
A method for producing a silicon compound having a Si-C bond, comprising: a sulfonate silyl ester production step of producing a sulfonate silyl ester by the production method according to any one of <1> to <6>; and a modification step of reacting the produced sulfonate silyl ester with a modifying agent selected from an alkyne or an alkene.
<8>
The method for producing a silicon compound according to <7>, wherein the modifying agent is a compound selected from an alkyne represented by the following general formula (IVA) and an alkene represented by the following general formula (IVB1) or (IVB2).
R 9 C≡CH (IVA)
Z 1 R 10 CHCH=CHR 11 (IVB1)
Z 1 R 10 C=CHCH 2 R 11 (IVB2)
(In these formulas, R 9 to R 11 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a hydrogen atom, and some or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the hydrocarbon group may be substituted with a group that does not participate in the reaction; Z 1 is a group selected from a cyano group, a nitro group, an acyl group, an amido group, an arylsulfonyl group, and an alkylsulfonyl group.)
<9>
The method for producing a silicon compound according to <7> or <8>, wherein the modification step is carried out in the presence of a basic compound.
<10>
The method for producing a silicon compound according to <9>, wherein the basic compound is a compound selected from the group consisting of an amine compound, an amidine compound, a guanidine compound, and a phosphazene compound.
<11>
The method for producing a silicon compound according to any one of <7> to <10>, wherein the modification step is carried out under microwave irradiation.
<12>
A silicon compound represented by the following general formula (V), (VI), (VII), or (VIII):
R 12 R 13 R 14 Si(OSO 2 R 15 ) (V)
R 16 R 17 R 18 Si (C≡CR 19 ) (VI)
R20R21R22Si [C( CN )= CHR23 ] (VII)
X 3 (SiR 24 R 25 O) a SiR 24 R 25 X 4 (VIII)
(In these formulas, R 12 , R 13 , R 14 , R 16 , R 17 , R 18 , R 19 , R 20 , R 21 , R 22 , R 23 , R 24 , and R 25 are each independently a group selected from a methyl group, a chloromethyl group, a 3-cyanopropyl group, a phenyl group, and a vinyl group; R 15 is a group selected from a trifluoromethyl group, a methyl group, and a p-tolyl group; at least one of R 12 to R 14 and at least one of R 20 to R 22 are each independently a group selected from a chloromethyl group, a 3-cyanopropyl group, a phenyl group, and a vinyl group; at least one of R 16 to R 18 are each independently a group selected from a chloromethyl group, a 3-cyanopropyl group, and a vinyl group; X 3 and X X 4 are each independently a group selected from a trifluoromethanesulfonyloxy group, a methanesulfonyloxy group, a p-toluenesulfonyloxy group, an ethoxy group, a methoxy group, a phenylethynyl group, and a 1-cyano-1-propenyl group; at least one of X 3 and X 4 is each independently a group selected from a trifluoromethanesulfonyloxy group, a methanesulfonyloxy group, a p-toluenesulfonyloxy group, a phenylethynyl group, and a 1-cyano-1-propenyl group; and a is an integer of 1 or more and 5 or less.
本発明の製造方法を用いることにより、スルホン酸シリルエステルおよびその修飾化合物を効率的に製造できるという効果を有する。 The manufacturing method of the present invention has the effect of efficiently producing sulfonic acid silyl esters and their modified compounds.
詳細には、本発明の製造方法の好適な態様は、次のような特徴を有する。
(1)原料が比較的入手し易く、反応条件が温和で反応効率が高い。
(2)反応の共生成物がないため、原子利用効率が高いクリーンな反応系である。
(3)酸性化合物の存在下で反応が促進されるため、反応性が高くないスルホン酸無水物等の反応も容易に行うことができる。
(4)反応工程と修飾工程を連続的に行うことができるため、アルコキシシランを原料として、修飾化合物である、アルキニルシラン、アルケニルシラン等のSi-C結合を有するケイ素化合物を、簡便なワンポットの工程で製造することができる。
(5)新規な機能性ケイ素化合物を効率的に製造できる。
本発明の製造方法の好適な態様においては、スルホン酸シリルエステルおよびその修飾化合物であるアルキニルシラン、アルケニルシラン等のSi-C結合を有するケイ素化合物の効率的な製造方法を可能にするもので、従来技術に比べて、安全性、経済性等の面で、大きな利点を有する。
In detail, a preferred embodiment of the production method of the present invention has the following features.
(1) The raw materials are relatively easy to obtain, the reaction conditions are mild, and the reaction efficiency is high.
(2) Since there are no co-products in the reaction, it is a clean reaction system with high atom utilization efficiency.
(3) Since the reaction is promoted in the presence of an acidic compound, even reactions with sulfonic acid anhydrides, which are not highly reactive, can be easily carried out.
(4) Since the reaction step and the modification step can be carried out continuously, a silicon compound having a Si-C bond, such as an alkynylsilane or alkenylsilane, can be produced using an alkoxysilane as a raw material in a simple one-pot process.
(5) Novel functional silicon compounds can be produced efficiently.
In a preferred embodiment of the production method of the present invention, it is possible to efficiently produce silicon compounds having a Si-C bond, such as sulfonate silyl esters and modified compounds thereof, such as alkynylsilanes and alkenylsilanes, and the method has great advantages over conventional techniques in terms of safety, economy, etc.
以下、本発明について詳細に説明する。なお、特段の記載がない限り、本明細書中のある式中の記号が他の式においても用いられる場合、同一の記号は同一の意味を示す。
本発明の一実施形態に係るスルホン酸シリルエステルの製造方法は、酸性化合物の存在下で、Si-O-Si結合を有するシロキサン化合物にスルホン酸無水物を反応させる反応工程を含むことを特徴とする。
The present invention will be described in detail below. Unless otherwise specified, when a symbol in a formula in this specification is used in other formulas, the same symbol has the same meaning.
A method for producing a sulfonic acid silyl ester according to one embodiment of the present invention is characterized by including a reaction step of reacting a siloxane compound having a Si—O—Si bond with a sulfonic acid anhydride in the presence of an acidic compound.
本実施形態において、原料として使用するSi-O-Si結合を有するシロキサン化合物は、たとえば、下記一般式(IA)~(IC)で表される。
R1R2R3Si-O-SiR1R2R3 (IA)
In this embodiment, the siloxane compound having a Si—O—Si bond used as a raw material is represented by, for example, the following general formulas (IA) to (IC).
R 1 R 2 R 3 Si-O-SiR 1 R 2 R 3 (IA)
X1O(SiR6R7O)nX2 (IC)
これら式中、R1~R7は、それぞれ独立に炭素数1~24の炭化水素基または水素原子であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。また、R1~R7の各々が同一分子内に複数個ある場合、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。なお、本明細書において「反応に関与しない」とは、目的とする反応に反応物質として直接関与せず、また、当該反応を阻害または促進しないことを意味する。
X1およびX2は、それぞれ独立にシリル基または水素原子である。
また、mおよびnは、それぞれ独立に2以上10000以下の整数である。
X 1 O(SiR 6 R 7 O) n X 2 (IC)
In these formulas, R 1 to R 7 each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms or a hydrogen atom, and some or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the hydrocarbon group do not participate in the reaction. In addition, when there are a plurality of each of R 1 to R 7 in the same molecule, they may be the same or different. "Does not" means that it does not directly participate as a reactant in the target reaction, and does not inhibit or promote the reaction.
X1 and X2 each independently represent a silyl group or a hydrogen atom.
Furthermore, m and n are each independently an integer of 2 or more and 10,000 or less.
R1~R7が炭素数1~24の炭化水素基である場合、前記炭化水素基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基等が挙げられる。 When R 1 to R 7 are each a hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms, examples of the hydrocarbon group include an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and an alkenyl group.
炭化水素基がアルキル基の場合、アルキル基の炭素数は、好ましくは1~20、より好
ましくは1~18、さらに好ましくは1~10であり、特に好ましくは1~4である。である。アルキル基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。
When the hydrocarbon group is an alkyl group, the number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 18, further preferably 1 to 10, and particularly preferably 1 to 4. Some or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the alkyl group may be substituted with groups that do not participate in the reaction.
反応に関与しない基としては、炭素数が1~6のアルコキシ基、炭素数が1~6のアルコキシカルボニル基、炭素数が1~6のジアルキルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子等が挙げられる。アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、ジアルキルアミノ基、ハロゲン原子をより具体的に示せば、メトキシ基、エトキシ基、ヘキソキシ基等のアルコキシ基;メトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のジアルキルアミノ基;フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子;を挙げることができる。
反応に関与しない基で置換されていてもよいアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、sec-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基、クロロメチル基、2-メトキシエチル基、3-エトキシプロピル基、2-メトキシカルボニルエチル基、2-ジメチルアミノエチル基、3-シアノプロピル基、トリフルオロメチル基、3-クロロプロピル基、3,3,3-トリフルオロプロピル基、1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロオクチル基、1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロデシル基等が挙げられる。
Examples of the group that is not involved in the reaction include an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 1 to 6 carbon atoms, a dialkylamino group having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group, a nitro group, a halogen atom, etc. More specific examples of the alkoxy group, the alkoxycarbonyl group, the dialkylamino group, and the halogen atom include alkoxy groups such as a methoxy group, an ethoxy group, and a hexoxy group; alkoxycarbonyl groups such as a methoxycarbonyl group and a propoxycarbonyl group; dialkylamino groups such as a dimethylamino group and a diethylamino group; and halogen atoms such as a fluorine atom, a chlorine atom, and a bromine atom.
Specific examples of the alkyl group which may be substituted with a group which does not participate in the reaction include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a sec-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, an octyl group, a decyl group, a chloromethyl group, a 2-methoxyethyl group, a 3-ethoxypropyl group, a 2-methoxycarbonylethyl group, a 2-dimethylaminoethyl group, a 3-cyanopropyl group, a trifluoromethyl group, a 3-chloropropyl group, a 3,3,3-trifluoropropyl group, a 1H,1H,2H,2H-tridecafluorooctyl group, and a 1H,1H,2H,2H-heptadecafluorodecyl group.
また、炭化水素基がアリール基の場合、炭化水素環系または複素環系の1価の芳香族有機基を使用できる。アリール基が炭化水素環系の1価の芳香族有機基の場合、その炭素数は、好ましくは6~22、より好ましくは6~14である。炭化水素環系の1価の芳香族有機基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、ペンタセニル基等が挙げられる。また、アリール基が複素環系の1価の芳香族有機基の場合、複素環中のヘテロ原子は硫黄、酸素原子等である。また、複素管系の1価の芳香族有機基の炭素数は、好ましくは4~12、より好ましくは4~8である。複素管系の1価の芳香族有機基の具体例としては、チエニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、フリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基等が挙げられる。
アリール基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部は、反応に関与しない基で置換されていてもよい。反応に関与しない基としては、上記のアルキル基の場合に示したもの等を挙げることができる。また、その他の反応に関与しない基として、環上の2つの炭素原子を結合させる2価の基であるオキシエチレン基、オキシエチレンオキシ基等が挙げられる。それらの基等を有するアリール基の具体例としては、メチルフェニル基、エチルフェニル基、ヘキシルフェニル基、メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、ブトキシフェニル基、オクトキシフェニル基、メチル(メトキシ)フェニル基、フルオロ(メチル)フェニル基、クロロ(メトキシ)フェニル基、ブロモ(メトキシ)フェニル基、2,3-ジヒドロベンゾフラニル基、1,4-ベンゾジオキサニル基等が挙げられる。
In addition, when the hydrocarbon group is an aryl group, a monovalent aromatic organic group of a hydrocarbon ring system or a heterocyclic ring system can be used. When the aryl group is a monovalent aromatic organic group of a hydrocarbon ring system, the number of carbon atoms is preferably 6 to 22, more preferably 6 to 14. Specific examples of the monovalent aromatic organic group of a hydrocarbon ring system include a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, a pyrenyl group, a perylenyl group, and a pentacenyl group. In addition, when the aryl group is a monovalent aromatic organic group of a heterocyclic ring system, the heteroatom in the heterocyclic ring is a sulfur atom, an oxygen atom, or the like. In addition, the number of carbon atoms of the monovalent aromatic organic group of a heterocyclic ring system is preferably 4 to 12, more preferably 4 to 8. Specific examples of the monovalent aromatic organic group of a heterocyclic ring system include a thienyl group, a benzothienyl group, a dibenzothienyl group, a furyl group, a benzofuryl group, and a dibenzofuryl group.
A part or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the aryl group may be substituted with a group that does not participate in the reaction. Examples of the group that does not participate in the reaction include those shown in the case of the alkyl group above. Other groups that do not participate in the reaction include an oxyethylene group, an oxyethyleneoxy group, etc., which are divalent groups that bond two carbon atoms on a ring. Specific examples of aryl groups having such groups include a methylphenyl group, an ethylphenyl group, a hexylphenyl group, a methoxyphenyl group, an ethoxyphenyl group, a butoxyphenyl group, an octoxyphenyl group, a methyl(methoxy)phenyl group, a fluoro(methyl)phenyl group, a chloro(methoxy)phenyl group, a bromo(methoxy)phenyl group, a 2,3-dihydrobenzofuranyl group, and a 1,4-benzodioxanyl group.
さらに、炭化水素基がアラルキル基の場合には、アラルキル基の炭素数は、好ましくは7~23、より好ましくは7~16である。また、アラルキル基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。
反応に関与しない基としては、上記のアルキル基の場合について示したもの等を挙げることができる。
反応に関与しない基で置換されていてもよいアラルキル基の具体例としては、ベンジル基、フェネチル基、2-ナフチルメチル基、9-アントリルメチル基、(4-クロロフェニル)メチル基、1-(4-メトキシフェニル)エチル基等が挙げられる。
Furthermore, when the hydrocarbon group is an aralkyl group, the number of carbon atoms in the aralkyl group is preferably 7 to 23, more preferably 7 to 16. In addition, some or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the aralkyl group may be substituted with groups that are not involved in the reaction.
Examples of the group that does not participate in the reaction include those mentioned above for the alkyl group.
Specific examples of the aralkyl group which may be substituted by a group which does not participate in the reaction include a benzyl group, a phenethyl group, a 2-naphthylmethyl group, a 9-anthrylmethyl group, a (4-chlorophenyl)methyl group, and a 1-(4-methoxyphenyl)ethyl group.
また、炭化水素基がアルケニル基の場合には、アルケニル基の炭素数は、好ましくは2~23、より好ましくは2~20、さらに好ましくは2~10、特に好ましくは2~4で
ある。また、アルケニル基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。
反応に関与しない基としては、上記のアルキル基の場合について示したもの等の他、上記に示したアリール基等を挙げることができる。
反応に関与しない基で置換されていてもよいアルケニル基の具体例としては、ビニル基、2-プロペニル基、3-ブテニル基、5-ヘキセニル基、9-デセニル基、2-フェニルエテニル基、2-(メトキシフェニル)エテニル基、2-ナフチルエテニル基、2-アントリルエテニル基等が挙げられる。
When the hydrocarbon group is an alkenyl group, the number of carbon atoms in the alkenyl group is preferably 2 to 23, more preferably 2 to 20, still more preferably 2 to 10, and particularly preferably 2 to 4. Some or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the alkenyl group may be substituted with groups that are not involved in the reaction.
Examples of the group that does not participate in the reaction include those exemplified above for the alkyl group, as well as the aryl group and the like.
Specific examples of the alkenyl group which may be substituted by a group which does not participate in the reaction include a vinyl group, a 2-propenyl group, a 3-butenyl group, a 5-hexenyl group, a 9-decenyl group, a 2-phenylethenyl group, a 2-(methoxyphenyl)ethenyl group, a 2-naphthylethenyl group, and a 2-anthrylethenyl group.
X1およびX2がシリル基である場合、シリル基としては、トリアルキルシリル基、ジアルキルシリル基、アリールジアルキルシリル基、アルケニルジアルキルシリル基、モノアルキルシリル基、トリアリールシリル基、ジアリールシリル基、モノアリールシリル基、トリアラルキルシリル基、ジアラルキルシリル基、モノアラルキルシリル基、トリアルケニルシリル基、ジアルケニルシリル基、モノアルケニルシリル基等を挙げることができる。これらのシリル基におけるアルキル基、アリール基、アラルキル基、およびアルケニル基としては、R1~R7の説明において示したもの等を挙げることができる。また、シリル基の好適な具体例としては、トリメチルシリル基を挙げることができる。 When X1 and X2 are silyl groups, examples of the silyl group include a trialkylsilyl group, a dialkylsilyl group, an aryldialkylsilyl group, an alkenyldialkylsilyl group, a monoalkylsilyl group, a triarylsilyl group, a diarylsilyl group, a monoarylsilyl group, a triaralkylsilyl group, a diaralkylsilyl group, a monoaralkylsilyl group, a trialkenylsilyl group, a dialkenylsilyl group, and a monoalkenylsilyl group. Examples of the alkyl group, aryl group, aralkyl group, and alkenyl group in these silyl groups include those described in the explanation of R1 to R7 . A preferred specific example of the silyl group is a trimethylsilyl group.
mは、好ましくは3以上1000以下の整数、より好ましくは3以上200以下の整数、さらに好ましくは3以上50以下の整数、特に好ましくは3以上10以下の整数である。
また、nは、好ましくは3以上5000以下の整数、より好ましくは3以上3000以下の整数、さらに好ましくは3以上1000以下の整数、特に好ましくは3以上500以下の整数である。
m is preferably an integer of 3 or more and 1000 or less, more preferably an integer of 3 or more and 200 or less, further preferably an integer of 3 or more and 50 or less, and particularly preferably an integer of 3 or more and 10 or less.
Further, n is preferably an integer of 3 or more and 5,000 or less, more preferably an integer of 3 or more and 3,000 or less, further preferably an integer of 3 or more and 1,000 or less, and particularly preferably an integer of 3 or more and 500 or less.
したがって、それらの炭化水素基等を有する原料のSi-O-Si結合を有するシロキサン化合物の具体例としては、以下のものを挙げることができる。
まず、一般式(IA)で表されるシロキサン化合物としては、ヘキサメチルジシロキサン(Me3SiOSiMe3)、ヘキサエチルジシロキサン(Et3SiOSiEt3)、1,1,3,3-テトラメチル-1,3-ジフェニルジシロキサン(Me2PhSiOSiMe2Ph)、1,1,3,3-テトラフェニル-1,3-ジメチルジシロキサン(MePh2SiOSiMePh2)、1,1,3,3-テトラメチル-1,3-ジビニルジシロキサン(Me2ViSiOSiMe2Vi)、1,3-ビス(クロロメチル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン((ClCH2)Me2SiOSiMe2(CH2Cl))、1,3-ビス(3-シアノプロピル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン([NC(CH2)3]Me2SiOSiMe2[(CH2)3CN])等が挙げられる。
Therefore, specific examples of the siloxane compound having an Si-O-Si bond, which is a raw material having such a hydrocarbon group, include the following:
First, examples of the siloxane compounds represented by the general formula (IA) include hexamethyldisiloxane (Me 3 SiOSiMe 3 ), hexaethyldisiloxane (Et 3 SiOSiEt 3 ), 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-diphenyldisiloxane (Me 2 PhSiOSiMe 2 Ph), 1,1,3,3-tetraphenyl-1,3-dimethyldisiloxane (MePh 2 SiOSiMePh 2 ), 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-divinyldisiloxane (Me 2 ViSiOSiMe 2 Vi), 1,3-bis(chloromethyl)-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane ((ClCH 2 )Me 2 SiOSiMe 2 (CH 2 Cl), 1,3-bis(3-cyanopropyl)-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane ([NC(CH 2 ) 3 ]Me 2 SiOSiMe 2 [(CH 2 ) 3 CN]), and the like.
また、一般式(IB)で表されるシロキサン化合物としては、ヘキサメチルシクロトリシロキサン((SiMe2O)3)、オクタメチルシクロテトラシロキサン((SiMe2O)4)、1,3,5,7-テトラメチル-1,3,5,7-テトラビニルシクロテトラシロキサン((SiMeViO)4)、デカメチルシクロペンタシロキサン((SiMe2O)5)、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン((SiMe2O)6)等が挙げられる。 Examples of the siloxane compound represented by general formula (IB) include hexamethylcyclotrisiloxane ((SiMe 2 O) 3 ), octamethylcyclotetrasiloxane ((SiMe 2 O) 4 ), 1,3,5,7-tetramethyl-1,3,5,7-tetravinylcyclotetrasiloxane ((SiMeViO) 4 ), decamethylcyclopentasiloxane ((SiMe 2 O) 5 ), dodecamethylcyclohexasiloxane ((SiMe 2 O) 6 ), and the like.
さらに、一般式(IC)で表されるシロキサン化合物としては、末端が、それぞれ独立にトリメチルシロキシ基またはヒドロキシ基である、ポリ(ジメチルシロキサン)(X1aO(SiMe2O)pX2a;X1a、X2a=SiMe3またはH)、ポリ(メチルフェニルシロキサン)(X1bO(SiMePhO)pX2b;X1b、X2b=SiMe3またはH)、ポリ(ジメチルシロキサン-co-ジフェニルシロキサン)(X1cO
(SiMe2O)q(SiPh2O)rX2c;X1c、X2c=SiMe3またはH)等が挙げられる。
末端がトリメチルシリル基である、ポリ(ジメチルシロキサン)あるいはポリ(ジメチルシロキサン-co-ジフェニルシロキサン)としては、たとえば、KF-968あるいはKF-54(ともに信越化学社製)の名称で、シリコーンオイルとして市販されているもの等を使用できる。
Further, examples of the siloxane compound represented by the general formula (IC) include poly(dimethylsiloxane) (X 1a O(SiMe 2 O) p X 2a ; X 1a , X 2a = SiMe 3 or H), poly(methylphenylsiloxane) (X 1b O(SiMePhO) p X 2b ; X 1b , X 2b = SiMe 3 or H), poly(dimethylsiloxane-co-diphenylsiloxane) (X 1c O
( SiMe2O ) q ( SiPh2O ) rX2c ; X1c , X2c = SiMe3 or H).
As the poly(dimethylsiloxane) or poly(dimethylsiloxane-co-diphenylsiloxane) having a trimethylsilyl group at the end, for example, those commercially available as silicone oils under the names KF-968 or KF-54 (both manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can be used.
一方、前記シロキサン化合物と反応させるスルホン酸無水物は、たとえば、下記一般式(II)で表される。 On the other hand, the sulfonic acid anhydride to be reacted with the siloxane compound is, for example, represented by the following general formula (II):
(R8SO2)2O (II)
一般式(II)において、R8は、炭素数1~24の炭化水素基であり、炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。
(R 8 SO 2 ) 2 O (II)
In the general formula (II), R 8 is a hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms, and some or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the hydrocarbon group are substituted with groups that do not participate in the reaction. Good too.
炭化水素基であるR8としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基等が挙げられ、反応に関与しない基としては、前記の一般式(IA)のR1、R2、またはR3の説明において示したもの等を挙げることができる。
炭化水素基の炭素数に関しては、炭化水素基がアルキル基の場合には、好ましくは1~20、より好ましくは1~18であり;炭化水素基がアリール基の場合には、好ましくは4~20、より好ましくは4~18であり;炭化水素基がアラルキル基の場合には、好ましくは5~21、より好ましくは5~19であり;炭化水素基がアルケニル基の場合には、好ましくは2~20、より好ましくは2~18である。
炭素数1~24の炭化水素基の具体例としては、前記の一般式(IA)~(IC)のR1~R7の説明において示したもの等を挙げることができる。
Examples of the hydrocarbon group R8 include an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and an alkenyl group, and examples of the group not involved in the reaction include those described above for R1 , R2 , or R3 in general formula (IA).
Regarding the number of carbon atoms in the hydrocarbon group, when the hydrocarbon group is an alkyl group, it is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 18; when the hydrocarbon group is an aryl group, it is preferably 4 to 20, more preferably 4 to 18; when the hydrocarbon group is an aralkyl group, it is preferably 5 to 21, more preferably 5 to 19; and when the hydrocarbon group is an alkenyl group, it is preferably 2 to 20, more preferably 2 to 18.
Specific examples of the hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms include those given in the explanation of R 1 to R 7 in the above general formulae (IA) to (IC).
したがって、一般式(II)で表されるスルホン酸無水物の具体例としては、トリフルオロメタンスルホン酸無水物(Tf2O、Tf=SO2CF3)、ノナフルオロブタンスルホン酸無水物([CF3(CF2)3SO2]O)、p-トルエンスルホン酸無水物((p-TolSO2)2O)、メタンスルホン酸無水物((MeSO2)2O)等が挙げられる。 Therefore, specific examples of the sulfonic acid anhydride represented by the general formula (II) include trifluoromethanesulfonic acid anhydride (Tf 2 O, Tf=SO 2 CF 3 ), nonafluorobutanesulfonic acid anhydride ([CF 3 (CF 2 ) 3 SO 2 ]O), p-toluenesulfonic acid anhydride ((p-TolSO 2 ) 2 O), methanesulfonic acid anhydride ((MeSO 2 ) 2 O), etc.
原料のシロキサン化合物に対する、スルホン酸無水物のモル比は任意に選ぶことができるが、シロキサン化合物に対するスルホン酸シリルエステルの収率を考慮すれば、シロキサン化合物中のSi-O-Si結合1個当たりのモル比として、通常0.5以上300以下であり、より好ましくは0.5以上200以下であり、さらに好ましくは0.5以上150以下であり、特に好ましくは0.5以上10以下である。 The molar ratio of sulfonic anhydride to the raw siloxane compound can be selected arbitrarily, but taking into consideration the yield of sulfonic acid silyl ester relative to the siloxane compound, the molar ratio per Si-O-Si bond in the siloxane compound is usually 0.5 to 300, more preferably 0.5 to 200, even more preferably 0.5 to 150, and particularly preferably 0.5 to 10.
本実施形態によれば、前記一般式(IA)で表されるシロキサン化合物と前記一般式(II)で表されるスルホン酸無水物との反応、前記一般式(IB)で表されるシロキサン化合物と前記一般式(II)で表されるスルホン酸無水物との反応、および前記一般式(IC)で表されるシロキサン化合物と前記一般式(II)で表されるスルホン酸無水物との反応により、それぞれ、下記一般式(IIIA)、(IIIB)、および(IIIC)で表されるスルホン酸シリルエステルを製造できる。
R1R2R3Si(OSO2R8) (IIIA)
R8SO3(SiR4R5O)pSO2R8 (IIIB)
R8SO3(SiR6R7O)qSO2R8 (IIIC)
これら式中、R1~R8は、一般式(IA)~(IC)中のR1~R7および一般式(II)中のR8と同様に定義される。一般式(IA)~(IC)および(II)の説明において示したもの等を挙げることができる。
また、pおよびqは1~1000の整数であり、好ましくは1~500、より好ましくは1~200である。
According to this embodiment, the sulfonic acid silyl esters represented by the following general formulas (IIIA), (IIIB), and (IIIC) can be produced by the reaction of the siloxane compound represented by the general formula (IA) with the sulfonic acid anhydride represented by the general formula (II), the reaction of the siloxane compound represented by the general formula (IB) with the sulfonic acid anhydride represented by the general formula (II), and the reaction of the siloxane compound represented by the general formula (IC) with the sulfonic acid anhydride represented by the general formula (II), respectively.
R 1 R 2 R 3 Si (OSO 2 R 8 ) (IIIA)
R 8 SO 3 (SiR 4 R 5 O) p SO 2 R 8 (IIIB)
R 8 SO 3 (SiR 6 R 7 O) q SO 2 R 8 (IIIC)
In these formulas, R 1 to R 8 are defined in the same manner as R 1 to R 7 in general formulas (IA) to (IC) and R 8 in general formula (II). Examples of R 1 to R 8 include those described in the explanation of general formulas (IA) to (IC) and (II).
Additionally, p and q each represent an integer of 1 to 1,000, preferably 1 to 500, and more preferably 1 to 200.
一般式(IIIA)で表される化合物の具体例としては、p-トルエンスルホン酸トリメチルシリル(Me3SiOSO2-p-Tol)、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル(Me3SiOTf)、(3-シアノプロピル)ジメチルシリルトリフラート(NC(CH2)3]Me2SiOTf)、ジメチルビニルシリルトシラート(Me2(CH2=CH)SiOSO2-p-Tol)、(3-シアノプロピル)ジメチルシリルトシラート([NC(CH2)3]Me2SiOSO2-p-Tol)、ジメチルフェニルシリルトシラート(Me2PhSiOSO2-p-Tol)、(クロロメチル)ジメチルシリルトシラート((ClCH2)Me2SiOSO2-p-Tol)等が挙げられる。 Specific examples of the compound represented by general formula (IIIA) include trimethylsilyl p-toluenesulfonate (Me 3 SiOSO 2 -p-Tol), trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate (Me 3 SiOTf), (3-cyanopropyl)dimethylsilyl triflate (NC(CH 2 ) 3 ]Me 2 SiOTf), dimethylvinylsilyl tosylate (Me 2 (CH 2 ═CH)SiOSO 2 -p-Tol), (3-cyanopropyl)dimethylsilyl tosylate ([NC(CH 2 ) 3 ]Me 2 SiOSO 2 -p-Tol), dimethylphenylsilyl tosylate (Me 2 PhSiOSO 2 -p-Tol), (chloromethyl)dimethylsilyl tosylate ((ClCH 2 )Me 2 SiOSO 2 -p-Tol), and the like.
また、一般式(IIIB)および(IIIC)で表される化合物の具体例としては、ジメチルシランビストリフラート(TfO(SiMe2O)Tf)、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン-1,3-ビストリフラート(TfO(SiMe2O)2Tf)、1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサン-1,5-ビストリフラート(TfO(SiMe2O)3Tf)、1,1,3,3,5,5,7,7-オクタメチルテトラシロキサン-1,7-ビストリフラート(TfO(SiMe2O)4Tf)、1,1,3,3,5,5,7,7,9,9-デカメチルペンタシロキサン-1,9-ビストリフラート(TfO(SiMe2O)5Tf)、1,1,3,3,5,5,7,7,9,9,11,11-ドデカメチルヘキサシロキサン-1,11-ビストリフラート(TfO(SiMe2O)6Tf)、ジメチルシランビスメシラート(MeSO3(SiMe2O)SO2Me)、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン-1,3-ビスメシラート(MeSO3(SiMe2O)2SO2Me)、1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサン-1,5-ビスメシラート(MeSO3(SiMe2O)3SO2Me)等が挙げられる。 Specific examples of the compounds represented by the general formulas (IIIB) and (IIIC) include dimethylsilane bistriflate (TfO(SiMe 2 O)Tf), 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane-1,3-bistriflate (TfO(SiMe 2 O) 2 Tf), 1,1,3,3,5,5-hexamethyltrisiloxane-1,5-bistriflate (TfO(SiMe 2 O) 3 Tf), 1,1,3,3,5,5,7,7-octamethyltetrasiloxane-1,7-bistriflate (TfO(SiMe 2 O) 4 Tf), and 1,1,3,3,5,5,7,7,9,9-decamethylpentasiloxane-1,9-bistriflate (TfO(SiMe 2 O) 5 Tf ). Examples of the siloxane-1,11-bis(triflate) (TfO(SiMe 2 O) 6 Tf), dimethylsilane bismesylate (MeSO 3 (SiMe 2 O) SO 2 Me), 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane-1,3-bismesylate (MeSO 3 (SiMe 2 O) 2 SO 2 Me), and 1,1,3,3,5,5-hexamethyltrisiloxane-1,5-bismesylate (MeSO 3 (SiMe 2 O) 3 SO 2 Me).
本実施形態における反応工程では、Si-O-Si結合を有するシロキサン化合物に対して、スルホン酸無水物が求核的に相互作用して、反応が進行していると考えられる。
したがって、本実施形態における反応は、シロキサン化合物のSi-O-Si結合と、スルホン酸無水物のSO2-O-SO2結合の間での結合の組み換えが起こる反応になる。その反応工程は、たとえば、前記一般式(IA)で表されるシロキサン化合物に1当量の前記一般式(II)で表されるスルホン酸無水物を反応させた場合、前記一般式(IIIA)で表されるスルホン酸シリルエステルが2当量生成する反応になる(スキーム1)。
In the reaction step in this embodiment, it is believed that the reaction proceeds by nucleophilic interaction between the sulfonic anhydride and the siloxane compound having a Si—O—Si bond.
Therefore, the reaction in this embodiment is a reaction in which a bond recombination occurs between the Si-O-Si bond of the siloxane compound and the SO 2 -O-SO 2 bond of the sulfonic acid anhydride. For example, when a siloxane compound represented by the general formula (IA) is reacted with 1 equivalent of the sulfonic acid anhydride represented by the general formula (II), 2 equivalents of the sulfonic acid silyl ester represented by the general formula (IIIA) are produced (Scheme 1).
スキーム1
Scheme 1
一方、前記一般式(IB)または(IC)で表される環状または直鎖状のシロキサン化合物に前記一般式(II)で表されるスルホン酸無水物を反応させる場合、両末端にアシロキシ基を有する、前記一般式(IIIB)または(IIIC)で表されるスルホン酸シリルエステルが生成する(スキーム2、3)。 On the other hand, when a cyclic or linear siloxane compound represented by the general formula (IB) or (IC) is reacted with a sulfonic anhydride represented by the general formula (II), a sulfonic acid silyl ester having acyloxy groups at both ends and represented by the general formula (IIIB) or (IIIC) is produced (Schemes 2 and 3).
スキーム2
Scheme 2
スキーム3
Scheme 3
スキーム2およびスキーム3におけるスルホン酸シリルエステルの分子量の分布は、原料のシロキサン化合物、スルホン酸無水物の反応性、および、それらの仕込み比等に依存して変化するが、一般的には、原料のシロキサン化合物に対するスルホン酸無水物の仕込み比が高いほど、低分子量側の割合が多い分布になる。 The molecular weight distribution of the sulfonic acid silyl ester in Scheme 2 and Scheme 3 varies depending on the reactivity of the raw material siloxane compound and sulfonic acid anhydride, and their feed ratio, but generally, the higher the feed ratio of the raw material siloxane compound to the sulfonic acid anhydride, the higher the proportion of low molecular weight on the distribution.
本実施形態における反応工程では、反応を促進するために、各種の均一系または不均一系の酸性化合物を触媒として使用する。
酸性化合物の存在下で反応を行う方法としては、反応系に酸性化合物を添加する方法だけでなく、反応系に少量の水を添加することによって、原料のスルホン酸無水物の一部を加水分解させて生成するスルホン酸を酸性化合物として使用する方法も可能である。
In the reaction step of this embodiment, various homogeneous or heterogeneous acidic compounds are used as catalysts to promote the reaction.
As a method for carrying out the reaction in the presence of an acidic compound, not only a method in which an acidic compound is added to the reaction system, but also a method in which a small amount of water is added to the reaction system to partially hydrolyze the raw material sulfonic acid anhydride, and the resulting sulfonic acid is used as the acidic compound, is also possible.
酸性化合物としては、第3族~第15族の元素を含むルイス酸化合物、および、スルホン酸化合物から選ばれる化合物が好ましい。 As the acidic compound, a compound selected from Lewis acid compounds containing elements of Groups 3 to 15 and sulfonic acid compounds is preferred.
第3族~第15族の元素を含むルイス酸化合物としては、それらの元素のハロゲン化物、過塩素酸塩、スルホン酸塩、ビス(パーフルオロアルカンスルホニル)イミド塩、ヘキサフルオロアンチモン酸塩、チオシアン酸塩等を使用できる。 Examples of Lewis acid compounds containing elements from groups 3 to 15 include halides, perchlorates, sulfonates, bis(perfluoroalkanesulfonyl)imide salts, hexafluoroantimonates, thiocyanates, and the like of these elements.
第3族~第15族の元素に関しては、好ましくは第3族、第8族、第13族~第15族から選ばれ、より好ましくは第3族、第8族、第13族、または第15族から選ばれ、さらに好ましくは第8族または第13族から選ばれる元素である。
それらの元素をより具体的に示すと、好ましくは、スカンジウム、イットリウム、サマリウム、イットリビウム、鉄、ルテニウム、銅、アルミニウム、ガリウム、インジウム、スズ、およびビスマスから選ばれ、より好ましくは、スカンジウム、鉄、ルテニウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、スズ、およびビスマスから選ばれ、さらに好ましくは、鉄、ルテニウム、アルミニウム、ガリウム、およびインジウムから選ばれる元素である。
The elements of Groups 3 to 15 are preferably selected from Groups 3, 8, and 13 to 15, more preferably from Groups 3, 8, 13, or 15, and even more preferably from Groups 8 or 13.
More specifically, the elements are preferably selected from scandium, yttrium, samarium, yttrium, iron, ruthenium, copper, aluminum, gallium, indium, tin, and bismuth, more preferably selected from scandium, iron, ruthenium, aluminum, gallium, indium, tin, and bismuth, and even more preferably selected from iron, ruthenium, aluminum, gallium, and indium.
したがって、それらの元素を含むルイス酸化合物をより具体的に示すと、塩化スカンジウム(III)、塩化チタン(III)、塩化チタン(IV)、塩化鉄(III)、臭化鉄(III)、塩化ルテニウム(III)、塩化アルミニウム(III)、塩化ガリウム
(III)、塩化インジウム(III)、塩化スズ(IV)、過塩素酸鉄(III)、トリフルオロメタンスルホン酸スカンジウム(III)、トリフルオロメタンスルホン酸イットリビウム(III)、トリフルオロメタンスルホン酸鉄(III)、トリフルオロメタンスルホン酸銅(II)、トリフルオロメタンスルホン酸アルミニウム(III)、トリフルオロメタンスルホン酸ガリウム(III)、トリフルオロメタンスルホン酸インジウム(III)、トリフルオロメタンスルホン酸スズ(IV)、トリフルオロメタンスルホン酸ビスマス(IV)、トリフルオロメタンスルホン酸ランタン(III)、トリフルオロメタンスルホン酸プラセオジム(IV)、トリフルオロメタンスルホン酸ネオジム(IV)、トリフルオロメタンスルホン酸イットリビウム(IV)、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドスカンジウム(III)、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド亜鉛(II)、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドインジウム(III)、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドスズ(IV)、ヘキサフルオロアンチモン酸鉄(III)、ヘキサフルオロアンチモン酸インジウム(III)、チオシアン酸鉄(III)、チオシアン酸インジウム(III)等が挙げられる。それらの中では、鉄、インジウム等を含むルイス酸化合物が好ましく、より具体的には、過塩素酸鉄(III)、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドインジウム(III)等が好ましい。なお、これらの化合物においては、結晶水を含むもの(水和物)も好ましく使用される。
More specifically, Lewis acid compounds containing these elements include scandium(III) chloride, titanium(III) chloride, titanium(IV) chloride, iron(III) chloride, iron(III) bromide, ruthenium(III) chloride, aluminum(III) chloride, gallium(III) chloride, indium(III) chloride, tin(IV) chloride, iron(III) perchlorate, scandium(III) trifluoromethanesulfonate, yttrium(III) trifluoromethanesulfonate, iron(III) trifluoromethanesulfonate, copper(II) trifluoromethanesulfonate, aluminum(III) trifluoromethanesulfonate, gallium(III) trifluoromethanesulfonate, indium(III) trifluoromethanesulfonate, and tin(IV) chloride. Examples of suitable Lewis acid compounds include tin(IV) trifluoromethanesulfonate, bismuth(IV) trifluoromethanesulfonate, lanthanum(III) trifluoromethanesulfonate, praseodymium(IV) trifluoromethanesulfonate, neodymium(IV) trifluoromethanesulfonate, ytterbium(IV) trifluoromethanesulfonate, bis(trifluoromethanesulfonyl)imide scandium(III), bis(trifluoromethanesulfonyl)imide zinc(II), bis(trifluoromethanesulfonyl)imide indium(III), bis(trifluoromethanesulfonyl)imide tin(IV), iron(III) hexafluoroantimonate, indium(III) hexafluoroantimonate, iron(III) thiocyanate, indium(III) thiocyanate, etc. Among these, Lewis acid compounds containing iron, indium, etc. are preferred, and more specifically, iron(III) perchlorate, bis(trifluoromethanesulfonyl)imide indium(III), etc. are preferred. Among these compounds, those containing water of crystallization (hydrates) are also preferably used.
触媒である酸性化合物としては、スルホン酸化合物も好ましく使用される。
それらの具体例としては、トリフルオロメタンスルホン酸、ペンタフルオロエタンスルホン酸等のパーフルオロアルカンスルホン酸;ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド等のビス(パーフルオロアルカンスルホニル)イミド;等が好ましく使用され、より具体的には、トリフルオロメタンスルホン酸、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド等が好ましく使用される。
As the acidic compound serving as a catalyst, a sulfonic acid compound is also preferably used.
Specific examples of such compounds that are preferably used include perfluoroalkanesulfonic acids such as trifluoromethanesulfonic acid and pentafluoroethanesulfonic acid; bis(trifluoromethanesulfonyl)imide and bis(pentafluoroethanesulfonyl)imide; and more specifically, trifluoromethanesulfonic acid, bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, and the like are preferably used.
また、触媒としては、触媒の分離および回収等が容易な、従来公知の各種の固体酸触媒を使用することもできる。固体酸触媒としては、無機系および有機系のものを使用できる。
無機系の固体酸触媒としては、金属塩、金属酸化物等の固体無機物等が挙げられ、より具体的に示せば、プロトン性水素原子あるいは金属陽イオン(アルミニウム、ガリウム、インジウム、鉄、チタン、スカンジウム、セリウム、スズ等)を有する、ゼオライト、メソポーラスシリカ、モンモリロナイトなどのほか、シリカゲル、ヘテロポリ酸、カーボン系素材等を担体とする無機系固体酸が挙げられる。
ゼオライトの種類としては、USY系、Y系、ベータ系、モルデナイト系、ZSM-5系等が挙げられ、シリカ/アルミナ比については3~2000等のものが挙げられる。
また、有機系の固体酸触媒としては、スルホ基、カルボキシル基等の酸性官能基を有する、ポスチレンゲル、ポリテトラフルオロエチレン等、各種のポリマー、オリゴマー等が挙げられる。
これらの固体酸の中では、モンモリロナイト、ゼオライトが好ましく使用され、より具体的には、スズ(IV)、インジウム(III)、アルミニウム(III)等の陽イオンを有するモンモリロナイト、モンモリロナイトK10(メルク社製)、CBV780(ゼオリスト社製)等のUSY系ゼオライト等が好ましく使用される。
As the catalyst, various known solid acid catalysts can be used which are easy to separate and recover, etc. As the solid acid catalyst, inorganic and organic catalysts can be used.
Examples of inorganic solid acid catalysts include solid inorganic substances such as metal salts and metal oxides. More specifically, examples of such catalysts include zeolites, mesoporous silica, and montmorillonite having protic hydrogen atoms or metal cations (aluminum, gallium, indium, iron, titanium, scandium, cerium, tin, and the like), as well as inorganic solid acids supported on silica gel, heteropolyacids, carbon-based materials, and the like.
The types of zeolite include USY, Y, beta, mordenite, ZSM-5, etc., and the silica/alumina ratio is 3 to 2000, etc.
Examples of organic solid acid catalysts include various polymers and oligomers, such as polystyrene gel and polytetrafluoroethylene, which have acidic functional groups such as sulfo groups and carboxyl groups.
Among these solid acids, montmorillonite and zeolite are preferably used, and more specifically, montmorillonite having cations such as tin (IV), indium (III), aluminum (III), etc., and USY-based zeolites such as Montmorillonite K10 (manufactured by Merck) and CBV780 (manufactured by Zeolyst) are preferably used.
原料であるシロキサン化合物に対する酸性化合物の量は任意に決めることができるが、モル比または重量比では、通常0.0001~20程度、好ましくは0.0001~10程度、より好ましくは0.001~8程度、さらに好ましくは0.001~6程度である。
また、水を添加して触媒であるスルホン酸を発生させる場合、反応系内に添加する水の量は、スルホン酸無水物に対するモル比として、通常0.0001~0.4程度、好まし
くは0.001~0.3程度、より好ましくは0.001~0.2程度、特に好ましくは0.01~0.2程度である。
The amount of the acidic compound relative to the raw material siloxane compound can be determined as desired, but in terms of molar ratio or weight ratio, it is usually about 0.0001 to 20, preferably about 0.0001 to 10, more preferably about 0.001 to 8, and even more preferably about 0.001 to 6.
When water is added to generate sulfonic acid as a catalyst, the amount of water added to the reaction system is usually about 0.0001 to 0.4, preferably about 0.001 to 0.3, more preferably about 0.001 to 0.2, and particularly preferably about 0.01 to 0.2, in terms of a molar ratio to the sulfonic acid anhydride.
本実施形態において、反応工程での反応は、反応温度または反応圧力に応じて、液相または気相状態で行うことができる。また、反応装置の形態としては、バッチ型、フロー型等、従来知られている各種形態で行うことができる。
反応温度は、通常-20℃以上、好ましくは-10~300℃、より好ましくは、-10~200℃、さらに好ましくは0~150℃である。また、室温で反応を行う場合には、室温の温度範囲としては、通常0~40℃、好ましくは5~40℃、より好ましくは10~35℃である。
さらに、反応圧力は、通常0.1~100気圧、好ましくは0.1~50気圧、より好ましくは0.1~10気圧である。
反応時間は、原料の量、触媒の量、反応温度、反応装置の形態等に依存するが、生産性や効率を考慮すると、通常0.1~72時間、好ましくは0.1~24時間、より好ましくは0.1~14時間、さらに好ましくは0.1~5時間である。
In this embodiment, the reaction in the reaction step can be carried out in a liquid phase or gas phase state depending on the reaction temperature or reaction pressure. The reaction can be carried out in various conventionally known reactor configurations, such as a batch type or a flow type.
The reaction temperature is usually −20° C. or higher, preferably −10 to 300° C., more preferably −10 to 200° C., and even more preferably 0 to 150° C. When the reaction is carried out at room temperature, the temperature range of room temperature is usually 0 to 40° C., preferably 5 to 40° C., and more preferably 10 to 35° C.
Furthermore, the reaction pressure is usually 0.1 to 100 atm, preferably 0.1 to 50 atm, and more preferably 0.1 to 10 atm.
The reaction time depends on the amount of the raw material, the amount of the catalyst, the reaction temperature, the form of the reaction apparatus, etc., but in consideration of productivity and efficiency, it is usually 0.1 to 72 hours, preferably 0.1 to 24 hours, more preferably 0.1 to 14 hours, and even more preferably 0.1 to 5 hours.
また、反応を液相系で行う場合、溶媒を用いてもよく、無溶媒系で行ってもよい。溶媒を用いる場合、溶媒としては、デカリン(デカヒドロナフタレン)、デカン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素;クロロベンゼン、1,2-ジクロロベンゼン、1,3-ジクロロベンゼン、1,2,3-トリクロロベンゼン、1,2,4-トリクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素;アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル等;tert-ブチルメチルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテル等;などの原料と反応しない各種の溶媒が使用可能で、2種以上混合して用いることもできる。
溶媒としては、反応生成物を核磁気共鳴装置で分析する上で有利な重水素化溶媒を用いることもでき、たとえば、重ベンゼン、重トルエン、重クロロホルム、重アセトニトリル等を使用できる。
さらに、反応を気相で行う場合には、窒素等の不活性ガスを混合して反応を行うこともできる。
When the reaction is carried out in a liquid phase system, a solvent may be used or the reaction may be carried out without a solvent. When a solvent is used, various solvents that do not react with the raw materials can be used, such as hydrocarbons such as decalin (decahydronaphthalene), decane, benzene, and toluene; halogenated hydrocarbons such as chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,3-dichlorobenzene, 1,2,3-trichlorobenzene, and 1,2,4-trichlorobenzene; nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; ethers such as tert-butyl methyl ether and dibutyl ether; and the like. Two or more of these solvents can also be used in combination.
As the solvent, a deuterated solvent, which is advantageous in analyzing the reaction product by a nuclear magnetic resonance spectrometer, can be used. For example, deuterated benzene, deuterated toluene, deuterated chloroform, deuterated acetonitrile, etc. can be used.
Furthermore, when the reaction is carried out in a gas phase, the reaction can be carried out by mixing an inert gas such as nitrogen.
本実施形態における反応工程は、マイクロ波照射下で行うこともできる。反応工程では、原料のスルホン酸無水物、生成物のスルホン酸シリルエステル等の誘電損失係数が比較的大きく、マイクロ波を効率よく吸収するため、マイクロ波照射下では、それらの化合物等が活性化され、反応をより効率的に行うことができる。 The reaction step in this embodiment can also be carried out under microwave irradiation. In the reaction step, the dielectric loss coefficients of the raw material sulfonic acid anhydride and the product sulfonic acid silyl ester are relatively large and efficiently absorb microwaves. Therefore, under microwave irradiation, these compounds are activated and the reaction can be carried out more efficiently.
マイクロ波照射反応では、接触式または非接触式の温度センサーを備えた各種の市販装置等を使用できる。また、マイクロ波照射の出力、キャビティの種類(マルチモード、シングルモード)、照射の形態(連続的、断続的)等は、反応のスケール、反応の種類等に応じて任意に決めることができる。マイクロ波の周波数としては、通常、0.3~30GHzである。その中で好ましいのは、産業分野、科学分野、医療分野等で使用するために割り当てられたIMS周波数帯で、さらにその中でも、2.45GHz帯、5.8GHz帯等がより好ましい。 In microwave irradiation reactions, various commercially available devices equipped with contact or non-contact temperature sensors can be used. In addition, the microwave irradiation output, type of cavity (multi-mode, single mode), irradiation form (continuous, intermittent), etc. can be determined as desired depending on the scale and type of reaction. The microwave frequency is usually 0.3 to 30 GHz. Among these, the IMS frequency band allocated for use in the industrial, scientific, and medical fields is preferable, and even more preferable among these are the 2.45 GHz band, 5.8 GHz band, etc.
また、マイクロ波照射反応では、反応系をより効率よく加熱するために、マイクロ波を吸収して発熱する加熱材(サセプター)を反応系に添加することができる。加熱材の種類としては、活性炭、黒鉛、炭化ケイ素、炭化チタン等、従来公知の各種のものを使用できる。また、先に記載した触媒と加熱材の粉末を混合して、セピオライト、ホルマイト等の適当なバインダーを利用して焼成加工した成形触媒を用いることもできる。 In addition, in microwave irradiation reactions, a heating material (susceptor) that absorbs microwaves and generates heat can be added to the reaction system in order to heat the reaction system more efficiently. As the type of heating material, various types of materials known in the art, such as activated carbon, graphite, silicon carbide, and titanium carbide, can be used. In addition, a molded catalyst can be used that is made by mixing the catalyst and heating material powder described above and calcining the mixture using an appropriate binder such as sepiolite or hormite.
本実施形態の製造方法により提供されるスルホン酸シリルエステルは、一般に高い反応性を有するため、合成中間体として利用する際の反応、表面処理剤、ゾル・ゲル材料等と
して利用する際の反応を、温和な条件で効率的に行うことができる。
The sulfonate silyl ester provided by the production method of the present embodiment generally has high reactivity, and therefore reactions when used as a synthetic intermediate, a surface treatment agent, a sol-gel material, or the like can be efficiently carried out under mild conditions.
また、生成したスルホン酸シリルエステルのSi-O-SO2結合は、適当な修飾剤を反応させることにより、容易に他の結合に変換できる。
たとえば、炭素系修飾剤を反応させた場合は、スルホン酸シリルエステルのSi-O-SO2結合をSi-C結合に変換することができる。
In addition, the Si-O- SO2 bond of the resulting sulfonic acid silyl ester can be easily converted to other bonds by reacting with an appropriate modifying agent.
For example, when a carbon-based modifying agent is reacted, the Si-O- SO2 bond of the sulfonic acid silyl ester can be converted to a Si-C bond.
そのような炭素系修飾剤としては、たとえば、下記一般式(IVA)で表されるアルキン、または、下記一般式(IVB1)もしくは(IVB2)で表されるアルケンを使用できる。
R9C≡CH (IVA)
(Z1CH2)R10C=CHR11 (IVB1)
Z1HC=CR10(CH2R11) (IVB2)
As such a carbon-based modifying agent, for example, an alkyne represented by the following general formula (IVA) or an alkene represented by the following general formula (IVB1) or (IVB2) can be used.
R 9 C≡CH (IVA)
(Z 1 CH 2 )R 10 C=CHR 11 (IVB1)
Z 1 HC=CR 10 (CH 2 R 11 ) (IVB2)
式中、R9~R11は、それぞれ独立に炭素数1~20の炭化水素基または水素原子であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。Z1は、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アミド基、アリールスルホニル基、およびアルキルスルホニル基から選ばれる基であり、アシル基、アミド基、アリールスルホニル基、およびアルキルスルホニル基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部は、反応に関与しない基で置換されていてもよい。 In the formula, R 9 to R 11 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a hydrogen atom, and some or all of the hydrogen atoms bonded to carbon atoms of the hydrocarbon group may be substituted with groups that do not participate in the reaction. Z 1 is a group selected from a cyano group, a nitro group, an acyl group, an amido group, an arylsulfonyl group, and an alkylsulfonyl group, and some or all of the hydrogen atoms bonded to carbon atoms of the acyl group, the amido group, the arylsulfonyl group, and the alkylsulfonyl group may be substituted with groups that do not participate in the reaction.
R9~R11の炭化水素基および反応に関与しない基としては、前記のR1~R8の説明において示したもの等を挙げることができる。
また、アシル基の具体例としては、アセチル基、トリフルオロアセチル基等が挙げられ;アミド基の具体例としては、アセトアミド基、トリフルオロアセトアミド基等が挙げられ;アリールスルホニル基の具体例としては、フェニルスルホニル基が挙げられ;アルキルスルホニル基の具体例としては、メチルスルホニル基等が挙げられる。
Examples of the hydrocarbon group and the group not participating in the reaction for R 9 to R 11 include those given in the explanation of R 1 to R 8 above.
Specific examples of the acyl group include an acetyl group and a trifluoroacetyl group; specific examples of the amido group include an acetamido group and a trifluoroacetamido group; a specific example of the arylsulfonyl group includes a phenylsulfonyl group; and a specific example of the alkylsulfonyl group includes a methylsulfonyl group.
したがって、一般式(IVA)で表されるアルキンとしては、アセチレン、1-プロピン、1-ブチン、1-オクチン、エチニルベンゼン、1-エチニルナフタレン、2-エチニルナフタレン、4-エチニルビフェニル、9-エチニルアントラセン等が挙げられる。
また、一般式(IVB1)で示されるアルケンとしては、アリルシアニド、3-メチル-3-ブテンニトリル、3-ペンテンニトリル、4-フェニル-3-ブテンニトリル、3-ニトロ-1-プロペン、メチル(2-プロペニル)ケトン、N,N-ジメチル-3-ブテンアミド、3-フェニルスルホニル-1-プロペン、3-メチルスルホニル-1-プロペン等が挙げられる。
一般式(IVB2)で示されるアルケンとしては、2-ブテンニトリル、2-ペンテンニトリル、4-フェニル-2-ブテンニトリル等が挙げられる。
Therefore, examples of the alkyne represented by the general formula (IVA) include acetylene, 1-propyne, 1-butyne, 1-octyne, ethynylbenzene, 1-ethynylnaphthalene, 2-ethynylnaphthalene, 4-ethynylbiphenyl, and 9-ethynylanthracene.
Examples of the alkene represented by the general formula (IVB1) include allyl cyanide, 3-methyl-3-butenenitrile, 3-pentenenitrile, 4-phenyl-3-butenenitrile, 3-nitro-1-propene, methyl(2-propenyl)ketone, N,N-dimethyl-3-butenamide, 3-phenylsulfonyl-1-propene, and 3-methylsulfonyl-1-propene.
Examples of the alkene represented by the general formula (IVB2) include 2-butenenitrile, 2-pentenenitrile, and 4-phenyl-2-butenenitrile.
前記反応工程において得られたスルホン酸シリルエステルに、一般式(IVA)で表わされるアルキンを反応させる場合、スルホン酸シリルエステルのアルキルまたはアリールスルホニル基を、アルキニル基(R9C≡C-)に変換したケイ素化合物等が得られる。
また、一般式(IVB1)または(IVB2)で表わされるアルケンを反応させる場合には、スルホン酸シリルエステルのアルキルまたはアリールスルホニル基を、アルケニル基((R11CH2)R10C=CX1-)に変換したケイ素化合物等が得られる。
When the sulfonate silyl ester obtained in the above reaction step is reacted with an alkyne represented by general formula (IVA), a silicon compound in which the alkyl or arylsulfonyl group of the sulfonate silyl ester is converted to an alkynyl group (R 9 C≡C--) is obtained.
Furthermore, when an alkene represented by the general formula (IVB1) or (IVB2) is reacted, a silicon compound in which the alkyl or arylsulfonyl group of the sulfonic acid silyl ester is converted to an alkenyl group ((R 11 CH 2 )R 10 C═CX 1 —) is obtained.
このようなSi-C結合を有するケイ素化合物(「修飾化合物」と称することがある。)の具体例を示すと、トリメチル(フェニルエチニル)シラン(PhC≡CSiMe3)、(3-シアノプロピル)ジメチル(フェニルエチニル)シラン(PhC≡CSiMe2[(CH2)3CN])、ジメチル(フェニルエチニル)(ビニル)シラン(PhC≡C
SiMe2(CH=CH2))、ジメチル(フェニル)(フェニルエチニル)シラン(PhC≡CSiMe2Ph)、2-トリメチルシリル-2-ブテンニトリル(MeCH=C(CN)(SiMe3))、2,4-ビス(トリメチルシリル)-2-ブテンニトリル(Me3SiCH2CH=C(CN)(SiMe3))等が挙げられる。
Specific examples of such silicon compounds having a Si--C bond (sometimes referred to as "modified compounds") include trimethyl(phenylethynyl)silane (PhC≡CSiMe 3 ), (3-cyanopropyl)dimethyl(phenylethynyl)silane (PhC≡CSiMe 2 [(CH 2 ) 3 CN]), dimethyl(phenylethynyl)(vinyl)silane (PhC≡CSiMe 2 [(CH 2 ) 3 CN]), and the like.
Examples of such silanes include dimethyl(phenyl)(phenylethynyl)silane (PhC≡CSiMe 2 Ph), 2-trimethylsilyl-2-butenenitrile (MeCH═C(CN)(SiMe 3 )), and 2,4-bis(trimethylsilyl)-2-butenenitrile (Me 3 SiCH 2 CH═C(CN)(SiMe 3 )).
この修飾反応は、次のスキーム4、またはスキーム5に示すように進行していると考えられる。
スキーム4
This modification reaction is believed to proceed as shown in the following Scheme 4 or Scheme 5.
Scheme 4
スキーム5
Scheme 5
これらの反応では、スルホン酸シリルエステルに、アルキンまたはアルケンが反応する際に、スルホン酸が脱離して、アルキニルシランまたはアルケニルシランがそれぞれ生成する。
アルケンとの反応では、電子吸引性基であるZ1との共役が有利になるように、二重結合の移動による異性化反応が起きる場合もあるが、塩基が存在する場合には、その異性化反応が特に進行しやすいと考えられる。
In these reactions, when an alkyne or alkene reacts with a sulfonic acid silyl ester, the sulfonic acid is eliminated to produce an alkynylsilane or alkenylsilane, respectively.
In the reaction with an alkene, an isomerization reaction may occur due to migration of a double bond so that conjugation with Z1 , which is an electron-withdrawing group, becomes favorable. In the presence of a base, this isomerization reaction is considered to proceed particularly easily.
また、アルケンを反応させる場合、一般式(IVB1)または一般式(IVB2)で表されるアルケンは、スキーム6に示すように、二重結合の移動による異性化反応により、相互変換が可能であるため、どちらの構造のアルケンを反応させても、同様の構造の生成物が得られる場合がある。特に、塩基が存在する場合は、その異性化反応が起きやすくなるため、同様の構造の生成物が得られやすい。 In addition, when reacting alkenes, the alkenes represented by general formula (IVB1) or general formula (IVB2) can be interconverted by an isomerization reaction due to the shift of the double bond, as shown in Scheme 6, so products of similar structure may be obtained regardless of the structure of the alkene reacted. In particular, when a base is present, the isomerization reaction is more likely to occur, making it easier to obtain products of similar structure.
スキーム6
Scheme 6
前記修飾工程においては、スルホン酸を捕捉する特性がある塩基性化合物を添加することにより、反応を促進することができる。
そのような塩基性化合物としては、たとえば、アミン化合物、アミジン化合物、グアニジン化合物、ホスファゼン化合物等を使用でき、それらの化合物に由来する基を有する有機系または無機系の固体化合物を使用することもできる。
In the modification step, the reaction can be accelerated by adding a basic compound that has the property of capturing sulfonic acid.
As such a basic compound, for example, an amine compound, an amidine compound, a guanidine compound, a phosphazene compound, etc. can be used, and organic or inorganic solid compounds having groups derived from these compounds can also be used.
アミン化合物の具体例としては、トリエチルアミン、ジイソプロピルメチルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン、トリブチルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン、N-メチルピロリジン、N-メチルピペリジン等が挙げられる。アミジン化合物の具体例としては、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU)、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]-5-ノネン(DBN)等が挙げられる。グアニジン化合物の具体例としては、1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]-5-デセン(TBD)、7-メチル-1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]-5-デセン(MTBD)等が挙げられる。また、ホスファゼン化合物の具体例としては、tert-ブチルイミノ-トリ(ピロリジノ)ホスホラン(BTPP)、tert-ブチルイミノトリス(ジ
メチルアミノ)ホスホラン(P1-t-Bu)、2-tert-ブチルイミノ-2-ジエ
チルアミノ-1,3-ジメチルペルヒドロ-1,3,2-ジアザホスホリン(BEMP)、tert-オクチルイミノトリス(ジメチルアミノ)ホスホラン(P1-t-Oct)、1-エチル-2,2,4,4,4-ペンタキス(ジメチルアミノ)-2λ5,4λ5-カテナジ(ホスファゼン)(P2-Et)、1-tert-ブチル-2,2,4,4,4-ペンタキス(ジメチルアミノ)-2λ5,4λ5-カテナジ(ホスファゼン)(P2-t-Bu)、1-tert-ブチル-4,4,4-トリス(ジメチルアミノ)-2,2-ビス[トリス(ジメチルアミノ)ホスホラニリデンアミノ]-2λ5,4λ5-カテナジ(ホスファゼン)(P4-t-Bu)等が挙げられる。
Specific examples of the amine compound include triethylamine, diisopropylmethylamine, dicyclohexylmethylamine, diisopropylethylamine, 1,2,2,6,6-pentamethylpiperidine, tributylamine, trihexylamine, trioctylamine, N-methylpyrrolidine, and N-methylpiperidine. Specific examples of the amidine compound include 1,8-diazabicyclo[5.4.0]-7-undecene (DBU), 1,5-diazabicyclo[4.3.0]-5-nonene (DBN), and the like. Specific examples of the guanidine compound include 1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]-5-decene (TBD), 7-methyl-1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]-5-decene (MTBD), and the like. Specific examples of the phosphazene compound include tert-butylimino-tris(pyrrolidino)phosphorane (BTPP), tert-butylimino tris(dimethylamino)phosphorane (P1-t-Bu), 2-tert-butylimino-2-diethylamino-1,3-dimethylperhydro-1,3,2-diazaphosphorine (BEMP), tert-octylimino tris(dimethylamino)phosphorane (P1-t-Oct), 1-ethyl-2,2,4,4,4-pentakis(dimethylamino)-2λ 5 ,4λ 5 -catenadi(phosphazene) (P2-Et), 1-tert-butyl-2,2,4,4,4-pentakis(dimethylamino)-2λ 5 ,4λ 5 -catenadi(phosphazene) (P2-t-Bu), 1-tert-butyl-4,4,4-tris(dimethylamino)-2,2-bis[tris(dimethylamino)phosphoranylideneamino]-2λ 5 ,4λ 5 -catenadi(phosphazene) (P4-t-Bu), and the like.
塩基性化合物の種類に関しては、反応性が高いスルホン酸シリルエステル(トリフラート等)の修飾反応の場合は、トリエチルアミン、ジイソプロピルメチルアミン等のアミン化合物が好ましく使用され、反応性が高くないスルホン酸シリルエステル(トシラート、メシラート等)の場合は、塩基性が高い、DBU、DBN、MTBD、BTPP、BEMP、P2-t-Bu等のアミジン化合物、グアニジン化合物、またはホスファゼン化合物が好ましく使用される。特に、ホスファゼン化合物は、アミジン化合物に比べて、反応温度の低温化、反応時間の短縮等に有利な化合物である。 Regarding the type of basic compound, in the case of a modification reaction of a highly reactive sulfonic acid silyl ester (triflate, etc.), amine compounds such as triethylamine and diisopropylmethylamine are preferably used, while in the case of a less reactive sulfonic acid silyl ester (tosylate, mesylate, etc.), highly basic amidine compounds such as DBU, DBN, MTBD, BTPP, BEMP, P2-t-Bu, guanidine compounds, or phosphazene compounds are preferably used. In particular, phosphazene compounds are advantageous in terms of lowering the reaction temperature and shortening the reaction time compared to amidine compounds.
スルホン酸シリルエステルに対する、炭素系修飾剤、塩基性化合物のモル比は、それぞれ、任意に選ぶことができるが、スルホン酸シリルエステルに対する収率を考慮すれば、スルホン酸シリルエステル中のスルホニルオキシ基に対して、通常0.4モル当量以上100モル当量以下であり、より好ましくは0.5モル当量以上50モル当量以下であり、さらに好ましくは0.5モル当量以上20モル当量以下、特に好ましくは0.5モル当量以上10モル当量以下である。 The molar ratios of the carbon-based modifier and basic compound to the sulfonyl ester can be selected arbitrarily, but taking into consideration the yield to the sulfonyl ester, the molar ratio is usually 0.4 molar equivalents or more and 100 molar equivalents or less, more preferably 0.5 molar equivalents or more and 50 molar equivalents or less, even more preferably 0.5 molar equivalents or more and 20 molar equivalents or less, and particularly preferably 0.5 molar equivalents or more and 10 molar equivalents or less, relative to the sulfonyloxy group in the sulfonyl ester.
また、修飾工程の反応は、反応温度または反応圧力に応じて、液相または気相状態で行うことができる。また、反応装置の形態としては、バッチ型、フロー型等、従来知られている各種形態で行うことができる。
反応温度は、通常-20℃以上、好ましくは-10~300℃、より好ましくは、-10~250℃、さらに好ましくは0~200℃である。また、室温で反応を行う場合には、室温の温度範囲としては、通常0~40℃、好ましくは5~40℃、より好ましくは10~35℃である。
さらに、反応圧力は、通常0.1~100気圧で、好ましくは0.1~50気圧、より好ましくは0.1~10気圧である。
反応時間は、原料の量、反応温度、反応装置の形態等に依存するが、生産性および効率を考慮すると、通常0.1~100時間、好ましくは0.1~72時間、より好ましくは0.1~24時間、さらに好ましくは0.1~14時間、特に好ましくは0.1~5時間である。
The reaction in the modification step can be carried out in a liquid or gas phase depending on the reaction temperature or pressure, and the reaction can be carried out in any of the conventionally known reactor configurations, such as a batch type or a flow type.
The reaction temperature is usually −20° C. or higher, preferably −10 to 300° C., more preferably −10 to 250° C., and even more preferably 0 to 200° C. When the reaction is carried out at room temperature, the temperature range of room temperature is usually 0 to 40° C., preferably 5 to 40° C., and more preferably 10 to 35° C.
Furthermore, the reaction pressure is usually 0.1 to 100 atm, preferably 0.1 to 50 atm, and more preferably 0.1 to 10 atm.
The reaction time depends on the amount of the raw materials, the reaction temperature, the shape of the reaction apparatus, etc., but in consideration of productivity and efficiency, it is usually 0.1 to 100 hours, preferably 0.1 to 72 hours, more preferably 0.1 to 24 hours, further preferably 0.1 to 14 hours, and particularly preferably 0.1 to 5 hours.
反応を液相系で行う場合、溶媒を用いてもよく、無溶媒系で行ってもよい。溶媒を用いる場合、溶媒としては、反応工程において用いることができる溶媒等が挙げられる。溶媒は、2種以上混合して用いることもできる。
さらに、反応を気相で行う場合には、窒素等の不活性ガスを混合して反応を行うこともできる。
When the reaction is carried out in a liquid phase system, a solvent may be used or the reaction may be carried out without a solvent. When a solvent is used, examples of the solvent include those that can be used in the reaction step. Two or more types of solvents may be mixed and used.
Furthermore, when the reaction is carried out in a gas phase, the reaction can be carried out by mixing an inert gas such as nitrogen.
本実施形態における修飾工程は、マイクロ波照射下で行うこともできる。修飾工程では、原料のスルホン酸シリルエステル等の誘電損失係数が比較的大きく、マイクロ波を効率よく吸収するため、マイクロ波照射下では、それらの化合物等が活性化され、反応をより効率的に行うことができる。 The modification step in this embodiment can also be carried out under microwave irradiation. In the modification step, the dielectric loss coefficient of the raw material, such as sulfonic acid silyl ester, is relatively large and efficiently absorbs microwaves, so that under microwave irradiation, these compounds are activated and the reaction can be carried out more efficiently.
マイクロ波照射反応では、接触式または非接触式の温度センサーを備えた各種の市販装置等を使用できる。また、マイクロ波照射の出力、キャビティの種類(マルチモード、シングルモード)、照射の形態(連続的、断続的)等は、反応のスケール、反応の種類等に応じて任意に決めることができる。マイクロ波の周波数としては、通常、0.3~30GHzである。その中で好ましいのは、産業分野、科学分野、医療分野等で使用するために割り当てられたIMS周波数帯で、さらにその中でも、2.45GHz帯、5.8GHz帯等がより好ましい。 In microwave irradiation reactions, various commercially available devices equipped with contact or non-contact temperature sensors can be used. In addition, the microwave irradiation output, type of cavity (multi-mode, single mode), irradiation form (continuous, intermittent), etc. can be determined as desired depending on the scale and type of reaction. The microwave frequency is usually 0.3 to 30 GHz. Among these, the IMS frequency band allocated for use in the industrial, scientific, and medical fields is preferable, and even more preferable among these are the 2.45 GHz band, 5.8 GHz band, etc.
また、マイクロ波照射反応では、反応系をより効率よく加熱するために、マイクロ波を吸収して発熱する加熱材(サセプター)を反応系に添加することができる。加熱材の種類としては、活性炭、黒鉛、炭化ケイ素、炭化チタン等、従来公知の各種のものを使用できる。また、先に記載した触媒と加熱材の粉末を混合して、セピオライト、ホルマイト等の適当なバインダーを利用して焼成加工した成形触媒を用いることもできる。 In addition, in microwave irradiation reactions, a heating material (susceptor) that absorbs microwaves and generates heat can be added to the reaction system in order to heat the reaction system more efficiently. As the type of heating material, various types of materials known in the art, such as activated carbon, graphite, silicon carbide, and titanium carbide, can be used. In addition, a molded catalyst can be used that is made by mixing the catalyst and heating material powder described above and calcining the mixture using an appropriate binder such as sepiolite or hormite.
本実施形態における修飾工程は、反応工程で生成したスルホン酸シリルエステルを精製して行うだけでなく、反応工程で得られた未精製のスルホン酸シリルエステルを用いて行うこともできる。
未精製のスルホン酸シリルエステルを用いて行う方法は、原料のシロキサン化合物から、ワンポットの簡便な操作で修飾化合物を得ることができる方法であり、本発明の特長を示す有利な態様である。
The modification step in this embodiment can be carried out not only by purifying the sulfonate silyl ester produced in the reaction step, but also by using the unpurified sulfonate silyl ester obtained in the reaction step.
The method using an unpurified sulfonic acid silyl ester is a method by which a modified compound can be obtained from the starting siloxane compound in a simple one-pot operation, and is an advantageous embodiment that represents the features of the present invention.
また、反応工程で生成したスルホン酸シリルエステルおよび修飾工程で生成した修飾化合物の精製は、蒸留、再結晶、クロマトグラフィー等の有機化学上通常用いられる手段により容易に達せられる。 In addition, the sulfonic acid silyl ester produced in the reaction step and the modified compound produced in the modification step can be easily purified by means commonly used in organic chemistry, such as distillation, recrystallization, and chromatography.
なお、前記修飾工程において、未反応のスルホニルオキシ基が残存している場合、別の種類のアルキン、アルケン、あるいは、他の修飾剤をさらに添加して、残存しているスルホニルオキシ基を他の置換基に変換した別の修飾化合物を得ることもできる。
たとえば、他の修飾剤として、エタノール、メタノール等のアルコールを用いた場合は、残存しているスルホニルオキシ基を、エトキシ基、メトキシ基等のアルコキシ基に変換した修飾化合物が得られる。
未反応のスルホニルオキシ基が残存している場合は、スルホニルオキシシラン同士が反応して、Si-O-Si結合の生成を伴う修飾化合物が生成する場合もある。
In addition, in the case where unreacted sulfonyloxy groups remain in the modification step, another type of alkyne, alkene, or other modifying agent can be further added to convert the remaining sulfonyloxy groups to other substituents to obtain another modified compound.
For example, when an alcohol such as ethanol or methanol is used as the other modifying agent, a modified compound in which the remaining sulfonyloxy groups are converted to alkoxy groups such as ethoxy groups or methoxy groups is obtained.
When unreacted sulfonyloxy groups remain, sulfonyloxysilanes may react with each other to produce a modified compound accompanied by the formation of an Si--O--Si bond.
それらの修飾化合物の具体例を示すと、トリメチル(フェニルエチニル)シラン(PhC≡CSiMe3)、(3-シアノプロピル)ジメチル(フェニルエチニル)シラン(PhC≡CSiMe2[(CH2)3CN])、ジメチル(フェニルエチニル)(ビニル)シラン(PhC≡CSiMe2(CH=CH2))、ジメチル(フェニル)(フェニルエチニル)シラン(PhC≡CSiMe2Ph)、2-トリメチルシリル-2-ブテンニトリル(MeCH=C(CN)(SiMe3))、2,4-ビス(トリメチルシリル)-2-ブテンニトリル(Me3SiCH2CH=C(CN)(SiMe3))、2-[(シアノプロピル)ジメチルシリル]-2-ブテンニトリル(MeCH=C(CN){SiMe2[(CH2)3CN]})、2,4-ビス[(シアノプロピル)ジメチルシリル]-2-ブテンニトリル({[NC(CH2)3]Me2Si}CH2CH=C(CN){SiMe2[(CH2)3CN]})等が挙げられる。 Specific examples of such modified compounds include trimethyl(phenylethynyl)silane (PhC≡CSiMe 3 ), (3-cyanopropyl)dimethyl(phenylethynyl)silane (PhC≡CSiMe 2 [(CH 2 ) 3 CN]), dimethyl(phenylethynyl)(vinyl)silane (PhC≡CSiMe 2 (CH═CH 2 )), dimethyl(phenyl)(phenylethynyl)silane (PhC≡CSiMe 2 Ph), 2-trimethylsilyl-2-butenenitrile (MeCH═C(CN)(SiMe 3 )), 2,4-bis(trimethylsilyl)-2-butenenitrile (Me 3 SiCH 2 CH═C(CN)(SiMe 3 )), 2-[(cyanopropyl)dimethylsilyl]-2-butenenitrile (MeCH═C(CN){SiMe 2 [(CH 2 ) 3 CN]}), 2,4-bis[(cyanopropyl)dimethylsilyl]-2-butenenitrile ({[NC(CH 2 ) 3 ]Me 2 Si}CH 2 CH═C(CN){SiMe 2 [(CH 2 ) 3 CN]}).
さらに、前述の反応工程、または反応工程および修飾工程により、次の一般式(V)、(VI)、(VII)、または(VIII)で表される新規なケイ素化合物を提供できる。
R12R13R14Si(OSO2R15) (V)
R16R17R18Si(C≡CR19) (VI)
R20R21R22Si[C(CN)=CHR23] (VII)
X3(SiR24R25O)aSiR24R25X4 (VIII)
これら式中、R12、R13、R14、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、およびR25は、それぞれ独立にメチル基、クロロメチル基、3-シアノプロピル基、フェニル基、およびビニル基より選ばれる基であり;R15は、トリフルオロメチル基、メチル基、およびp-トリル基から選ばれる基である。なお、R12~R14のうち少なくとも一つおよびR20~R22のうち少なくとも一つは、それぞれ独立にクロロメチル基、3-シアノプロピル基、フェニル基、およびビニル基より選ばれる基である。また、R16~R18のうち少なくとも一つは、それぞれ独立にクロロメチル基、3-シアノプロピル基、およびビニル基より選ばれる基である。
また、X3およびX4は、それぞれ独立にトリフルオロメタンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、p-トルエンスルホニルオキシ基、エトキシ基、メトキシ基、フェニルエチニル基、および1-シアノ-1-プロペニル基から選ばれる基であり、X3およびX4のうちの少なくとも一つは、それぞれ独立にトリフルオロメタンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、p-トルエンスルホニルオキシ基、フェニルエチニル基、および1-シアノ-1-プロペニル基から選ばれる基である。
さらに、aは、1以上5以下の整数である。
Furthermore, the above-mentioned reaction step, or the reaction step and the modification step, can provide a novel silicon compound represented by the following general formula (V), (VI), (VII), or (VIII).
R 12 R 13 R 14 Si(OSO 2 R 15 ) (V)
R 16 R 17 R 18 Si (C≡CR 19 ) (VI)
R20R21R22Si [C( CN )= CHR23 ] (VII)
X 3 (SiR 24 R 25 O) a SiR 24 R 25 X 4 (VIII)
In these formulas, R 12 , R 13 , R 14 , R 16 , R 17 , R 18 , R 19 , R 20 , R 21 , R 22 , R 23 , R 24 , and R 25 are each independently a group selected from a methyl group, a chloromethyl group, a 3-cyanopropyl group, a phenyl group, and a vinyl group; R 15 is a group selected from a trifluoromethyl group, a methyl group, and a p-tolyl group. At least one of R 12 to R 14 and at least one of R 20 to R 22 are each independently a group selected from a chloromethyl group, a 3-cyanopropyl group, a phenyl group, and a vinyl group. At least one of R 16 to R 18 are each independently a group selected from a chloromethyl group, a 3-cyanopropyl group, and a vinyl group.
Furthermore, X3 and X4 are each independently a group selected from a trifluoromethanesulfonyloxy group, a methanesulfonyloxy group, a p-toluenesulfonyloxy group, an ethoxy group, a methoxy group, a phenylethynyl group, and a 1-cyano-1-propenyl group, and at least one of X3 and X4 is each independently a group selected from a trifluoromethanesulfonyloxy group, a methanesulfonyloxy group, a p-toluenesulfonyloxy group, a phenylethynyl group, and a 1-cyano-1-propenyl group.
Furthermore, a is an integer of 1 or more and 5 or less.
一般式(V)では、(R12、R13、R14、R15)の組み合わせの好ましい例として、(メチル基、メチル基、3-シアノプロピル基、トリフルオロメチル基)、(メチル基、メチル基、3-シアノプロピル基、p-トリル基)、(メチル基、メチル基、クロロメチル基、p-トリル基)、(メチル基、メチル基、フェニル基、p-トリル基)、(メチル基、メチル基、ビニル基、p-トリル基)、一般式(VI)では、(R16、R17、R18、R19)の組み合わせの好ましい例として、(メチル基、メチル基、3-シアノプロピル基、フェニル基)等が挙げられ、一般式(VII)では、(R20、R21、R22、R23)の組み合わせの好ましい例として、(メチル基、メチル基、3-シアノプロピル基、メチル基)等が挙げられ、一般式(VIII)では、(R24、R25、X3、X4、a)の組み合わせの好ましい例として、(メチル基、メチル基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、2)、(メチル基、メチル基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、3)、(メチル基、メチル基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、4)、(メチル基、メチル基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、5)、(メチル基、メチ
ル基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、6)、(メチル基、メチル基、メタンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、2)、(メチル基、メチル基、メタンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、3)等が挙げられる。
それらのケイ素化合物は、反応性基であるトリフルオロメタンスルホニルオキシ基、エトキシ基等;機能性基であるアルキニル基、アルケニル基等;を有することから、合成中間体、表面処理剤等として有用な機能性ケイ素化合物として利用できる。
In the general formula (V), preferred examples of the combination of (R 12 , R 13 , R 14 , R 15 ) include (methyl group, methyl group, 3-cyanopropyl group, trifluoromethyl group), (methyl group, methyl group, 3-cyanopropyl group, p-tolyl group), (methyl group, methyl group, chloromethyl group, p-tolyl group), (methyl group, methyl group, phenyl group, p-tolyl group), (methyl group, methyl group, vinyl group, p-tolyl group). In the general formula (VI), preferred examples of the combination of (R 16 , R 17 , R 18 , R 19 ) include (methyl group, methyl group, 3-cyanopropyl group, phenyl group), and the like. In the general formula (VII), preferred examples of the combination of (R 20 , R 21 , R 22 , R 23 ) include (methyl group, methyl group, 3-cyanopropyl group, phenyl group), and the like. Preferred examples of the combination of (R 24 , R 25 , X 3 , X 4 ) include (methyl group, methyl group, 3-cyanopropyl group, methyl group), and the like. Preferred examples of the combinations of a) include (methyl group, methyl group, trifluoromethanesulfonyloxy group, trifluoromethanesulfonyloxy group, 2), (methyl group, methyl group, trifluoromethanesulfonyloxy group, trifluoromethanesulfonyloxy group, 3), (methyl group, methyl group, trifluoromethanesulfonyloxy group, trifluoromethanesulfonyloxy group, 4), (methyl group, methyl group, trifluoromethanesulfonyloxy group, trifluoromethanesulfonyloxy group, 5), (methyl group, methyl group, trifluoromethanesulfonyloxy group, trifluoromethanesulfonyloxy group, 6), (methyl group, methyl group, methanesulfonyloxy group, methanesulfonyloxy group, 2), (methyl group, methyl group, methanesulfonyloxy group, methanesulfonyloxy group, 3), and the like.
These silicon compounds have reactive groups such as trifluoromethanesulfonyloxy and ethoxy groups; and functional groups such as alkynyl and alkenyl groups; and therefore can be used as functional silicon compounds useful as synthesis intermediates, surface treatment agents, etc.
次に、本発明を実施例および比較例によりさらに具体的に説明するが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。
なお、以下の実施例で使用した主な分析装置等は、以下の通りである。
・核磁気共鳴スペクトル分析(以下、NMRと称する場合がある。):ブルカー製 AVANCE III HD 600MHz(クライオプローブ装着)
・ガスクロマトグラフ分析(以下、GCと称する場合がある。):島津製作所製 GC-2014
・ガスクロマトグラフ質量分析(以下、GC-MSと称する場合がある。):島津製作所製 GCMS-QP2010Plus
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.
The main analytical instruments used in the following examples are as follows:
Nuclear magnetic resonance spectroscopy (hereinafter sometimes referred to as NMR): Bruker AVANCE III HD 600MHz (with cryoprobe)
Gas chromatograph analysis (hereinafter sometimes referred to as GC): Shimadzu Corporation GC-2014
Gas chromatograph mass spectrometry (hereinafter sometimes referred to as GC-MS): Shimadzu Corporation GCMS-QP2010Plus
(実施例1)
ヘキサメチルジシロキサン(Me3SiOSiMe3) 0.45mmol、p-トルエンスルホン酸無水物((p-TolSO2)2O) 0.47mmol、Fe(ClO4)3・6H2O 0.0045mmol、および、o-ジクロロベンゼン 0.12mLを、反応容器に入れ、100℃で、0.5時間撹拌した。生成物をNMRで分析し、生成物の収率をNMRで測定した結果、p-トルエンスルホン酸トリメチルシリル(Me3SiOTf)が90%の収率で生成したことがわかった(表1-1参照)。
Example 1
0.45 mmol of hexamethyldisiloxane (Me 3 SiOSiMe 3 ), 0.47 mmol of p-toluenesulfonic anhydride ((p-TolSO 2 ) 2 O), 0.0045 mmol of Fe(ClO 4 ) 3.6H 2 O, and 0.12 mL of o-dichlorobenzene were placed in a reaction vessel and stirred at 100° C. for 0.5 hours. The product was analyzed by NMR, and the yield of the product was measured by NMR, indicating that trimethylsilyl p-toluenesulfonate (Me 3 SiOTf) was produced in a yield of 90% (see Table 1-1).
(実施例2~57)
反応条件(原料、触媒、温度、時間等)を変えて、実施例1と同様に反応および分析を行い、生成物の収率をNMRで測定した結果を表1-1~表1-5(単に「表1」と称することがある。)に示す。
(Examples 2 to 57)
The reaction and analysis were carried out in the same manner as in Example 1, except that the reaction conditions (raw materials, catalyst, temperature, time, etc.) were changed. The product yields were measured by NMR, and the results are shown in Tables 1-1 to 1-5 (sometimes simply referred to as "Table 1").
表1中の注釈を以下に示す。
1) (Me3Si)2O:ヘキサメチルジシロキサン
{[NC(CH2)3]Me2Si}2O:1,3-ビス(3-シアノプロピル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキ
サン
[Me2(CH2=CH)Si]2O:1,1,3,3-テトラメチル-1,3-ジビニルジシロキサン
(Me2PhSi)2O:1,1,3,3-テトラメチル-1,3-ジフェニルジシロキサン
[(ClCH2)Me2Si]2O:1,3-ビス(クロロメチル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン
(SiMe2O)3:ヘキサメチルシクロトリシロキサン
(SiMe2O)4:オクタメチルシクロテトラシロキサン
(SiMe2O)5:デカメチルシクロペンタシロキサン
KF-968:ポリ(ジメチルシロキサン)(信越化学社製、Me3SiO(SiMe2O)nSiMe3、置換基
として、メチル基を有し、両末端がトリメチルシリル基のポリシロキサン)。なお、シロキサン化合物がポリマーの場合の使用モル数は、繰り返し構造単位当たりのモル数を示す。繰り返し構造単位の分子量は、KF-968は74.2とした。
2) (p-TolSO2)2O:p-トルエンスルホン酸無水物
Tf2O:トリフルオロメタンスルホン酸無水物
(MeSO2)2O:メタンスルホン酸無水物
3) Fe(ClO4)3・6H2O:過塩素酸鉄(III)6水和物
TfOH:トリフルオロメタンスルホン酸
In(NTf2)3:トリス[ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド]インジウム(III)
Sn4+-mont:Sn4+含有モンモリロナイト
K10 mont:モンモリロナイトK10(メルク社製)
CBV780:H+型USY系ゼオライト(ゼオリスト社製)
H2O:水
なお、丸括弧の数値の単位はmmol、角括弧の数値の単位はmgを示す。また、触媒欄にH2Oが記載された実施例では、実際には、反応系内で原料のスルホン酸無水物の一部が加水分解して生じたスルホン酸が、触媒として作用する。
4) DCB:1,2-ジクロロベンゼン
PhMe:トルエン
MeCN:アセトニトリル
CHCl3:クロロホルム
C6D6:重ベンゼン
The notes in Table 1 are as follows:
1) (Me 3 Si) 2 O: Hexamethyldisiloxane
{[NC( CH2 ) 3 ] Me2Si } 2O : 1,3-bis(3-cyanopropyl)-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane
[ Me2 ( CH2 =CH)Si] 2O : 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-divinyldisiloxane
( Me2PhSi ) 2O : 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-diphenyldisiloxane
[( ClCH2 ) Me2Si ] 2O : 1,3-bis(chloromethyl)-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane
( SiMe2O ) 3 : Hexamethylcyclotrisiloxane
( SiMe2O ) 4 : Octamethylcyclotetrasiloxane
( SiMe2O ) 5 : Decamethylcyclopentasiloxane
KF-968: Poly(dimethylsiloxane) (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Me3SiO ( SiMe2O ) nSiMe3 , polysiloxane with methyl groups as substituents and trimethylsilyl groups at both ends). When the siloxane compound is a polymer, the number of moles used indicates the number of moles per repeating structural unit. The molecular weight of the repeating structural unit for KF-968 is 74.2.
2) (p-TolSO 2 ) 2 O: p-Toluenesulfonic anhydride
Tf2O : Trifluoromethanesulfonic anhydride
( MeSO2 ) 2O : Methanesulfonic anhydride
3) Fe( ClO4 ) 3.6H2O : Iron(III) perchlorate hexahydrate
TfOH: Trifluoromethanesulfonic acid
In( NTf2 ) 3 : Tris[bis(trifluoromethanesulfonyl)imide]indium(III)
Sn4 + -mont: Sn4 + -containing montmorillonite
K10 mont: Montmorillonite K10 (Merck)
CBV780: H + type USY zeolite (manufactured by Zeolyst)
H2O : Water. The unit of the values in parentheses is mmol, and the unit of the values in square brackets is mg. In the examples where H2O is listed in the catalyst column, the sulfonic acid generated by partial hydrolysis of the raw material sulfonic anhydride in the reaction system actually acts as a catalyst.
4) DCB: 1,2-dichlorobenzene
PhMe: Toluene
MeCN: Acetonitrile
CHCl3 : Chloroform
C6D6 : Heavy benzene
5) 25℃は、室温での反応を示す。室温より高い温度の反応では、オイルバス(理工科学
社製MH-5D)を使用した。また、反応はすべて密閉状態で行った。
6) Me3SiOSO2-p-Tol:p-トルエンスルホン酸トリメチルシリル
Me3SiOTf:トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル
[NC(CH2)3]Me2SiOTf:(3-シアノプロピル)ジメチルシリルトリフラート
(ClCH2)Me2SiOTf:(クロロメチル)ジメチルシリルトリフラート
Me2(CH2=CH)SiOSO2-p-Tol:ジメチルビニルシリルトシラート
[NC(CH2)3]Me2SiOSO2-p-Tol:(3-シアノプロピル)ジメチルシリルトシラート
Me2PhSiOSO2-p-Tol:ジメチルフェニルシリルトシラート
(ClCH2)Me2SiOSO2-p-Tol:(クロロメチル)ジメチルシリルトシラート
TfO(SiMe2O)Tf:ジメチルシランビストリフラート
TfO(SiMe2O)2Tf:1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン-1,3-ビストリフラート
TfO(SiMe2O)3Tf:1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサン-1,5-ビストリフラート
TfO(SiMe2O)4Tf:1,1,3,3,5,5,7,7-オクタメチルテトラシロキサン-1,7-ビストリフラート
TfO(SiMe2O)5Tf:1,1,3,3,5,5,7,7,9,9-デカメチルペンタシロキサン-1,9-ビストリフラート
TfO(SiMe2O)6Tf:1,1,3,3,5,5,7,7,9,9,11,11-ドデカメチルヘキサシロキサン-1,11-
ビストリフラート
MeSO3(SiMe2O)SO2Me:ジメチルシランビスメシラート
MeSO3(SiMe2O)2SO2Me:1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン-1,3-ビスメシラート
MeSO3(SiMe2O)3SO2Me:1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルトリシロキサン-1,5-ビスメシラー
ト
7) NMRによる収率(シロキサンに対するスルホン酸シリルエステルの収率)。
8) 2個のスルホニルオキシ基を有する化合物TfO(SiMe2O)pTf(p = 1, 2, 3, 4, ≧5)の
混合物。角括弧内は、それらの化合物の比を示す。また、収率はそれらの合計収率を示す。
9) 2個のスルホニルオキシ基を有する化合物MeSO3(SiMe2O)pSO2Me(p = 1, 2, 3, 4, ≧5)の混合物。角括弧内は、それらの化合物の比を示す。また、収率はそれらの合計収率を示す。
10) Me3SiOTfと、2個のスルホニルオキシ基を有する化合物TfO(SiMe2O)qTf(q = 1, 2, 3, 4, ≧5)の混合物。角括弧内は、それらの化合物の比を示す。また、収率はそれらの合計収率を示す。
5) 25°C indicates the reaction temperature at room temperature. For reactions at temperatures higher than room temperature, an oil bath (Riko Kagaku MH-5D) was used. All reactions were carried out in a sealed state.
6) Me 3 SiOSO 2 -p-Tol: Trimethylsilyl p-toluenesulfonate
Me 3 SiOTf: Trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate
[NC( CH2 ) 3 ] Me2SiOTf : (3-cyanopropyl)dimethylsilyl triflate
(ClCH 2 )Me 2 SiOTf: (chloromethyl)dimethylsilyl triflate
Me2 ( CH2 =CH)SiOSO2- p -Tol: Dimethylvinylsilyl tosylate
[NC( CH2 ) 3 ] Me2SiOSO2 - p -Tol: (3-cyanopropyl)dimethylsilyl tosylate
Me2PhSiOSO2 - p -Tol: Dimethylphenylsilyl tosylate
(ClCH 2 )Me 2 SiOSO 2 -p-Tol: (chloromethyl)dimethylsilyl tosylate
TfO( SiMe2O )Tf: dimethylsilane bistriflate
TfO( SiMe2O ) 2Tf : 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane-1,3-bistriflate
TfO( SiMe2O ) 3Tf : 1,1,3,3,5,5-hexamethyltrisiloxane-1,5-bistriflate
TfO( SiMe2O ) 4Tf : 1,1,3,3,5,5,7,7-octamethyltetrasiloxane-1,7-bistriflate
TfO( SiMe2O ) 5Tf : 1,1,3,3,5,5,7,7,9,9-decamethylpentasiloxane-1,9-bistriflate
TfO( SiMe2O ) 6Tf : 1,1,3,3,5,5,7,7,9,9,11,11-dodecamethylhexasiloxane-1,11-
Bistriflates
MeSO 3 (SiMe 2 O)SO 2 Me: Dimethylsilane bismesylate
MeSO 3 (SiMe 2 O) 2 SO 2 Me: 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane-1,3-bismesylate
MeSO 3 (SiMe 2 O) 3 SO 2 Me: 1,1,3,3,5,5-hexamethyltrisiloxane-1,5-bismesylate
7) Yield by NMR (yield of sulfonic acid silyl ester relative to siloxane).
8) A mixture of compounds TfO(SiMe 2 O) p Tf (p = 1, 2, 3, 4, ≧5) with two sulfonyloxy groups. The numbers in brackets indicate the ratio of the compounds. The yield indicates the total yield.
9) A mixture of compounds having two sulfonyloxy groups, MeSO 3 (SiMe 2 O) p SO 2 Me (p = 1, 2, 3, 4, ≧5). The numbers in brackets indicate the ratio of the compounds. The yield indicates the total yield.
10) A mixture of Me 3 SiOTf and a compound having two sulfonyloxy groups, TfO(SiMe 2 O) q Tf (q = 1, 2, 3, 4, ≧5). The figures in brackets indicate the ratio of the compounds. The yield indicates the total yield.
本発明の製造方法では、触媒を用いることにより、効率よく反応が進行する。
たとえば、ヘキサメチルジシロキサンとp-トルエンスルホン酸無水物の反応では、触媒を使用しない場合、表1の比較例1に示すように、100℃で0.5時間の反応条件では、スルホン酸シリルエステルの収率はわずか5%であった。一方、実施例1、および2に示すように、Fe(ClO4)3・6H2Oまたはトリフルオロメタンスルホン酸を触媒として用いると、スルホン酸シリルエステルが、それぞれ、90%または94%の高い収率で得られた。
また、スルホン酸無水物としてトリフルオロメタンスルホン酸無水物を用いた場合も、比較例2と実施例10に示すように、触媒を使用しない場合とトリフルオロメタンスルホン酸を触媒として使用した場合の収率は、約25℃で60時間の反応条件で、それぞれ、41%、80%であり、触媒を使用した場合の方が高い収率でスルホン酸シリルエステルが得られた。
これらの結果は、本発明の反応工程では、触媒として酸性化合物を用いることにより、スルホン酸シリルエステルを、効率的に高い収率で製造できることを示している。
In the production method of the present invention, the reaction proceeds efficiently by using a catalyst.
For example, in the reaction of hexamethyldisiloxane with p-toluenesulfonic anhydride, when no catalyst was used, the yield of sulfonate silyl ester was only 5% under reaction conditions of 100° C. for 0.5 hours, as shown in Comparative Example 1 in Table 1. On the other hand, when Fe(ClO 4 ) 3.6H 2 O or trifluoromethanesulfonic acid was used as a catalyst, the sulfonate silyl ester was obtained in high yields of 90% or 94%, respectively, as shown in Examples 1 and 2 .
Furthermore, when trifluoromethanesulfonic anhydride was used as the sulfonic anhydride, as shown in Comparative Example 2 and Example 10, the yields when no catalyst was used and when trifluoromethanesulfonic acid was used as a catalyst were 41% and 80%, respectively, under reaction conditions of about 25° C. and 60 hours, meaning that the use of a catalyst gave a higher yield of sulfonate silyl ester.
These results show that in the reaction process of the present invention, by using an acidic compound as a catalyst, a sulfonic acid silyl ester can be produced efficiently in high yield.
また、反応工程で得られたスルホン酸シリルエステルは、適当な炭素系修飾剤を用いることにより、以下の実施例に示すように、Si-C結合を有するケイ素化合物に容易に変換することができる。 In addition, the sulfonic acid silyl ester obtained in the reaction process can be easily converted into a silicon compound having a Si-C bond by using an appropriate carbon-based modifier, as shown in the following examples.
(実施例58)
表1の実施例30で得られたトリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル 0.24mmolを含むアセトニトリル反応溶液(約0.3mL)に、フェニルアセチレン 0.43mmol、DBU 0.43mmolを添加して、180℃で0.25時間加熱した。生成物を、GC、GC-MS、およびNMRで分析し、生成物の収率をNMRで測定した結果、トリメチル(フェニルエチニル)シラン(PhC≡CSiMe3)が70%の収率で生成したことがわかった(表2参照)。
(Example 58)
0.43 mmol of phenylacetylene and 0.43 mmol of DBU were added to an acetonitrile reaction solution (about 0.3 mL) containing 0.24 mmol of trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate obtained in Example 30 in Table 1, and the mixture was heated at 180° C. for 0.25 hours. The product was analyzed by GC, GC-MS, and NMR, and the product yield was measured by NMR, revealing that trimethyl(phenylethynyl)silane (PhC≡CSiMe 3 ) was produced in a yield of 70% (see Table 2).
(実施例59~68)
反応条件(原料、温度、時間等)を変えて、実施例58と同様に反応および分析を行い、生成物の収率をNMRで測定した結果を表2に示す。
(Examples 59 to 68)
The reaction and analysis were carried out in the same manner as in Example 58, but the reaction conditions (raw materials, temperature, time, etc.) were changed. The product yields were measured by NMR, and the results are shown in Table 2.
表2中の注釈を以下に示す。
1) 表1の実施例と同様の反応条件で得られたスルホン酸シリルエステルを含む反応液を
使用して、修飾剤との反応を行った。角括弧内の実施例番号は、スルホン酸シリルエステルを調製した反応条件の実施例番号を示す。
2) PhC≡CH:フェニルアセチレン
CH2=CHCH2CN:アリルシアニド
3) DBU:1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン
BTPP:tert-ブチルイミノトリ(ピロリジノ)ホスホラン
Et3N:トリエチルアミン
4) MeCN:アセトニトリ
DCB:1,2-ジクロロベンゼン
C6D6:重ベンゼン
5) 25℃は、室温での反応を示す。室温より高い温度の反応では、オイルバス(理工科学
社製MH-5D)またはマイクロ波加熱装置(バイタージ社製Initiator)を使用した。MWは、マイクロ波による加熱を示す。また、反応はすべて密閉状態で行った。
6) PhC≡CSiMe3:トリメチル(フェニルエチニル)シラン
PhC≡CSiMe2[(CH2)3CN]:(3-シアノプロピル)ジメチル(フェニルエチニル)シラン
PhC≡CSiMe2(CH=CH2):ジメチル(フェニルエチニル)(ビニル)シラン
PhC≡CSiMe2Ph:ジメチル(フェニル)(フェニルエチニル)シラン
MeCH=C(CN)(SiMe3):2-トリメチルシリル-2-ブテンニトリル
Me3SiCH2CH=C(CN)(SiMe3):2,4-ビス(トリメチルシリル)-2-ブテンニトリル
MeCH=C(CN){SiMe2[(CH2)3CN]}:2-[(シアノプロピル)ジメチルシリル]-2-ブテンニト
リル
{[NC(CH2)3]Me2Si}CH2CH=C(CN){SiMe2[(CH2)3CN]}:2,4-ビス[(シアノプロピル)ジメ
チルシリル]-2-ブテンニトリル
なお、括弧内は、生成した修飾化合物の比を示す。また、収率はそれらの合計収率を
示す。
7) NMRによる収率(スルホン酸シリルエステルに対する収率)
The notes in Table 2 are as follows:
1) A reaction with a modifier was carried out using a reaction solution containing a sulfonate silyl ester obtained under the same reaction conditions as in the Examples in Table 1. The Example numbers in brackets indicate the Example numbers of the reaction conditions under which the sulfonate silyl ester was prepared.
2) PhC≡CH: Phenylacetylene
CH2 = CHCH2CN : Allyl cyanide
3) DBU: 1,8-diazabicyclo[5.4.0]-7-undecene
BTPP: tert-butyliminotri(pyrrolidino)phosphorane
Et3N : Triethylamine
4) MeCN: Acetonitrile
DCB: 1,2-dichlorobenzene
C6D6 : Heavy benzene
5) 25°C indicates reactions at room temperature. For reactions at temperatures higher than room temperature, an oil bath (MH-5D, manufactured by Riko Kagaku Co., Ltd.) or a microwave heating device (Initiator, manufactured by Vitaage Co., Ltd.) was used. MW indicates heating by microwaves. All reactions were carried out in a sealed state.
6) PhC≡CSiMe3 : Trimethyl(phenylethynyl)silane
PhC≡CSiMe2 [( CH2 ) 3CN ]: (3-cyanopropyl)dimethyl(phenylethynyl)silane
PhC≡CSiMe2 (CH= CH2 ): Dimethyl(phenylethynyl)(vinyl)silane
PhC≡CSiMe 2 Ph: Dimethyl(phenyl)(phenylethynyl)silane
MeCH=C(CN)( SiMe3 ): 2-trimethylsilyl-2-butenenitrile
Me3SiCH2CH =C( CN )( SiMe3 ): 2,4-bis(trimethylsilyl)-2-butenenitrile
MeCH=C(CN){ SiMe2 [( CH2 ) 3CN ]}: 2-[(cyanopropyl)dimethylsilyl]-2-butenenitrile
{[NC( CH2 ) 3 ] Me2Si } CH2CH =C(CN){ SiMe2 [( CH2 ) 3CN ]}: 2,4-bis[(cyanopropyl)dimethylsilyl]-2-butenenitrile. The ratio of the modified compounds produced is shown in parentheses. The yield is the total yield.
7) Yield by NMR (yield based on sulfonic acid silyl ester)
上記実施例で得られた、スルホン酸シリルエステルおよびそれらの修飾化合物の29Si核磁気共鳴スペクトル(29Si NMR)およびGC-MSのデータを表3-1および表3-2に示す。 The 29 Si nuclear magnetic resonance spectrum ( 29 Si NMR) and GC-MS data of the sulfonic acid silyl esters and their modified compounds obtained in the above examples are shown in Tables 3-1 and 3-2.
1) 各化合物の名称は、表1脚注6、および、表2脚注6に記載。
2) 29Si NMRの化学シフト値。NMR溶媒として、C6D6を使用。緩和試薬Cr(acac)3(クロム(III)アセチルアセトナート)を添加して測定。括弧内はピーク面積の積分比に基づくケイ素原子の個数の比を示す。
3) GC-MS:ガスクロマトグラフ質量分析、EI法:電子衝撃イオン化法(70eV)。
4) (SiMe2O)m(m=4, 5)とTf2Oまたは(MeSO2)2Oの反応生成物の化学シフト値(CD3CN溶媒)。
5) 角括弧内は、KF-968とTf2Oの反応生成物の化学シフト値(C6D6溶媒)。
1) The names of each compound are listed in Table 1, Note 6 and Table 2, Note 6.
2) Chemical shift value of 29Si NMR. C6D6 was used as the NMR solvent. Measured by adding the relaxation agent Cr(acac) 3 (chromium(III) acetylacetonate). The value in parentheses indicates the ratio of the number of silicon atoms based on the integral ratio of the peak areas.
3) GC-MS: Gas chromatograph mass spectrometry, EI method: Electron impact ionization method (70 eV).
4) Chemical shift values of the reaction products of (SiMe 2 O) m (m=4, 5) with Tf 2 O or (MeSO 2 ) 2 O (CD 3 CN solvent).
5) The values in brackets are the chemical shifts of the reaction product of KF-968 and Tf 2 O (C 6 D 6 solvent).
本発明の製造方法により、機能性化学品として有用なスルホン酸シリルエステル、および、それらから得られるSi-C結合を有する修飾化合物を、より効率的かつ安全に製造できるため、本発明の利用価値は高く、その工業的意義は多大である。 The manufacturing method of the present invention makes it possible to more efficiently and safely produce sulfonic acid silyl esters, which are useful as functional chemicals, and modified compounds having Si-C bonds obtained from them, making the present invention highly valuable and of great industrial significance.
Claims (11)
R1R2R3Si-O-SiR1R2R3 (IA)
X1O(SiR6R7O)nX2 (IC)
(これら式中、R1~R7は、それぞれ独立に炭素数1~24の炭化水素基または水素原子であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与
しない基で置換されていてもよく;X1およびX2は、それぞれ独立にシリル基または水素原子であり;mおよびnは、それぞれ独立に2以上10000以下の整数であり;R1~R7の各々が同一分子内に複数個ある場合、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。) The method for producing a sulfonic acid silyl ester according to any one of claims 1 to 3, wherein the siloxane compound having a Si-O-Si bond is a siloxane compound represented by the following general formula (IA), (IB), or (IC):
R 1 R 2 R 3 Si-O-SiR 1 R 2 R 3 (IA)
X 1 O(SiR 6 R 7 O) n X 2 (IC)
(In these formulas, R 1 to R 7 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms or a hydrogen atom, and some or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the hydrocarbon group may be substituted with groups that do not participate in the reaction; X 1 and X 2 are each independently a silyl group or a hydrogen atom; m and n are each independently an integer of 2 or more and 10,000 or less; and when there are multiple R 1 to R 7 in the same molecule, they may be the same or different.)
(R8SO2)2O (II)
(式中、R8は、炭素数1~24の炭化水素基であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよい。) The method for producing a sulfonic acid silyl ester according to any one of claims 1 to 4, wherein the sulfonic acid anhydride is a compound represented by the following general formula (II):
(R 8 SO 2 ) 2 O (II)
(In the formula, R 8 is a hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms, and some or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the hydrocarbon group may be substituted with groups that do not participate in the reaction.)
生成したスルホン酸シリルエステルに、アルキンまたはアルケンから選ばれる修飾剤を反応させる修飾工程
を含む、Si-C結合を有するケイ素化合物の製造方法。 A method for producing a silicon compound having a Si-C bond, comprising: a sulfonate silyl ester production step of producing a sulfonate silyl ester by the production method according to any one of claims 1 to 6; and a modification step of reacting the produced sulfonate silyl ester with a modifying agent selected from an alkyne or an alkene.
R9C≡CH (IVA)
Z1R10CHCH=CHR11 (IVB1)
Z1R10C=CHCH2R11 (IVB2)
(これら式中、R9~R11は、それぞれ独立に炭素数1~20の炭化水素基または水素原子であり、前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が反応に関与しない基で置換されていてもよく;Z1は、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アミド基、アリールスルホニル基、およびアルキルスルホニル基から選ばれる基である。) The method for producing a silicon compound according to claim 7, wherein the modifying agent is a compound selected from an alkyne represented by the following general formula (IVA) and an alkene represented by the following general formula (IVB1) or (IVB2).
R 9 C≡CH (IVA)
Z 1 R 10 CHCH=CHR 11 (IVB1)
Z 1 R 10 C=CHCH 2 R 11 (IVB2)
(In these formulas, R 9 to R 11 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a hydrogen atom, and some or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of the hydrocarbon group may be substituted with a group that does not participate in the reaction; Z 1 is a group selected from a cyano group, a nitro group, an acyl group, an amido group, an arylsulfonyl group, and an alkylsulfonyl group.)
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