JP2008063228A - Process for producing cage silsesquioxane having alkoxy group - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a cage silsesquioxane having an alkoxy group.
シルセスキオキサンは、一般式(RSiO3/2)nで示される化合物であり、三官能性シランを加水分解・重縮合反応することにより得られる。このシルセスキオキサンには、ランダム構造、梯子状構造、かご状構造、不完全かご状構造等がある。中でも梯子状、およびかご状シルセスキオキサンは、分子の構造が明確であるため、これらをポリマーのビルディングブロックとして用いることにより、ポリマーの分子レベルでの構造の制御が可能となる。これらの化合物をビルディングブロックとして得られるポリマーは、高い機械的強度、高い耐熱性を有する等の利点が報告されており、高機能材料として期待が寄せられている。 Silsesquioxane is a compound represented by the general formula (RSiO 3/2 ) n and can be obtained by hydrolysis and polycondensation reaction of trifunctional silane. This silsesquioxane has a random structure, a ladder-like structure, a cage-like structure, an incomplete cage-like structure, and the like. Among these, ladder-shaped and cage-shaped silsesquioxanes have a clear molecular structure. Therefore, by using these as building blocks of a polymer, the structure of the polymer at the molecular level can be controlled. Polymers obtained using these compounds as building blocks have been reported to have advantages such as high mechanical strength and high heat resistance, and are expected to be highly functional materials.
近年、アルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンは、さらに重合等させる際、反応速度が最適であり、効率よく重合体を製造できるといわれており、かつ、低誘電材料、低密度材料として使用できる可能性があるとして、盛んに研究等が行われている。 In recent years, cage silsesquioxane having an alkoxy group is said to have an optimum reaction rate when polymerizing and the like, and can be efficiently produced as a polymer, and is used as a low dielectric material and a low density material. There is a lot of research being conducted as possible.
かご状シルセスキオキサンの製造方法は、三官能性シラン(RSiX3)または四官能性シラン(SiX4)の加水分解・重縮合反応により合成する方法と、不完全かご状シルセスキオキサンとトリクロロシランとの反応により合成する方法が知られている。しかしながらいずれの方法も反応工程が複雑であり、時間がかかるわりには低収率であることが問題視されている。そのため、この問題を解決するために様々な合成方法が検討されている。 The production method of the cage silsesquioxane includes a method of synthesizing by hydrolysis / polycondensation reaction of trifunctional silane (RSiX 3 ) or tetrafunctional silane (SiX 4 ), and an incomplete cage silsesquioxane, A method of synthesis by reaction with trichlorosilane is known. However, each method has a complicated reaction process, and it takes a long time to produce a low yield. Therefore, various synthesis methods have been studied to solve this problem.
例えば、特許文献1には、Karstedt触媒の存在下、(SiO3/2)8H8を分枝したシロキサンで反応させることによって、かご状シルセスキオキサンを製造する方法を提案している。 For example, Patent Document 1 proposes a method for producing a cage silsesquioxane by reacting (SiO 3/2 ) 8 H 8 with a branched siloxane in the presence of a Karstedt catalyst.
また、特許文献2には、遷移金属の存在下、アルコールまたはヒドロキシアレーンを反応させてかご状シルセスキオキサンを製造する方法を提案しており、特許文献3には、環状のテトラシロキサンを重合させることにより、かご状シルセスキオキサンを製造する方法を提案している。
特許文献1に記載のかご状シルセスキオキサンの製造方法は、かご状シルセスキオキサンのみを簡便に製造することができる。しかしながら、100〜120℃に加熱する必要があり、大量合成をする際に危険が伴う場合があった。また、特許文献2に記載のかご状シルセスキオキサンの製造方法では、特許文献1に記載のかご状シルセスキオキサンの製造方法に比べて時間がかかり低収率であるという問題があった。 The method for producing a cage silsesquioxane described in Patent Document 1 can easily produce only a cage silsesquioxane. However, it is necessary to heat to 100 to 120 ° C., and there is a case in which danger is accompanied when mass synthesis is performed. In addition, the method for producing a cage silsesquioxane described in Patent Document 2 has a problem that it takes a long time and has a low yield compared to the method for producing a cage silsesquioxane described in Patent Document 1. .
さらに、特許文献3に記載のかご状シルセスキオキサンの製造方法では、かご状シルセスキオキサンの前駆体の環状のテトラシロキサンを製造する必要があるが、環状のテトラシロキサンを製造することが困難であり、簡便にかご状シルセスキオキサンを製造することができないという問題があった。 Furthermore, in the method for producing a cage silsesquioxane described in Patent Document 3, it is necessary to produce a cyclic tetrasiloxane as a precursor of a cage silsesquioxane, but it is possible to produce a cyclic tetrasiloxane. There is a problem that it is difficult to easily produce a cage silsesquioxane.
本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、かご状シルセスキオキサン、特にアルコキシ基を有するn=8のT−8シルセスキオキサンを高い選択率で簡便に製造する方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems as described above, and the object thereof is to provide a cage-like silsesquioxane, in particular, an n = 8 T-8 silsesquioxane having an alkoxy group with high selectivity. It is to provide a method of manufacturing.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、置換基が水素であるかご状シルセスキオキサン(以下、「T8 H」という。)を溶媒、アルコールおよび塩基存在下20〜30℃で反応させることにより、簡便にアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンを製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。 The present inventors have made extensive studies to solve the above problems. As a result, a cage silsesquioxane whose substituent is hydrogen (hereinafter referred to as “T 8 H ”) is reacted easily at 20-30 ° C. in the presence of a solvent, an alcohol and a base, thereby having an alkoxy group. The present inventors have found that a cage silsesquioxane can be produced and have completed the present invention. More specifically, the present invention provides the following.
(1) 下記一般式(1)で示されるかご状シルセスキオキサンから、下記一般式(2)で示されるかご状シルセスキオキサンを製造するアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンの製造方法において、溶媒および塩基存在下、1当量の下記一般式(1)で示される前記かご状シルセスキオキサンと、30〜40当量のアルコールまたはシラノールとを20〜30℃で反応させるアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンの製造方法。
(1)の製造方法によれば、20〜30℃という室温に近い温度で反応させることができるため、従来の方法に比べて簡便にかご状シルセスキオキサンを製造することができるようになる。また、T8 Hは、市販されているものを使用することができるため、1ステップのみでアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンを製造することができる。なお、適宜アルコール、溶媒および塩基の量を調整することによって合成時間および収率等を制御することができる。 According to the manufacturing method of (1), since it can be made to react at the temperature close | similar to room temperature of 20-30 degreeC, it becomes possible to manufacture a cage silsesquioxane simply compared with the conventional method. . Further, T 8 H, since it is possible to use those which are commercially available, can be produced a cage silsesquioxane having an alkoxy group only in one step. The synthesis time, yield and the like can be controlled by appropriately adjusting the amounts of alcohol, solvent and base.
また、1当量のT8 Hに対して、30〜40当量のアルコールと反応させることで、反応時間を短縮することができ、かつ、収率を向上させることができる。 Further, relative to 1 equivalent of T 8 H, is reacted with 30-40 equivalents of alcohol, it is possible to shorten the reaction time and can improve the yield.
(2) 一般式(1)で示される前記かご状シルセスキオキサンを、溶媒、アルコールおよび塩基存在下で2〜5時間反応させる(1)に記載のアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンの製造方法。 (2) The cage silsesquioxane having the alkoxy group according to (1), wherein the cage silsesquioxane represented by the general formula (1) is reacted in the presence of a solvent, an alcohol and a base for 2 to 5 hours. Manufacturing method.
(2)の製造方法によれば、2〜5時間反応させることで、高収率かつ高選択的にアルコキシ基を有するシルセスキオキサンを製造することができるようになる。 According to the production method (2), silsesquioxane having an alkoxy group can be produced with high yield and high selectivity by reacting for 2 to 5 hours.
(3) 前記アルコールは、炭素数が2〜8の第1級アルコール、第2級アルコール、第3級アルコールおよびシラノールである(1)または(2)に記載のアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンの製造方法。 (3) The cage silsesqui having an alkoxy group according to (1) or (2), wherein the alcohol is a primary alcohol, a secondary alcohol, a tertiary alcohol, or a silanol having 2 to 8 carbon atoms. Oxane production method.
(3)の製造方法によれば、炭素数が2〜8のアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンを製造することができる。また、アルコキシ基は、直鎖状に限定されず、分枝状のアルコキシ基であってもよい。また、アルコールに限定されず、シラノールであっても容易に製造することができる。 According to the production method (3), a cage silsesquioxane having an alkoxy group having 2 to 8 carbon atoms can be produced. Further, the alkoxy group is not limited to a straight chain, and may be a branched alkoxy group. Moreover, it is not limited to alcohol, Even if it is a silanol, it can manufacture easily.
(4) 前記溶媒は、ベンゼン、トルエン、テトラヒドロフランからなる群から選ばれる少なくとも1種以上の溶媒である(1)から(3)のいずれかに記載のアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンの製造方法。 (4) The solvent is a cage silsesquioxane having an alkoxy group according to any one of (1) to (3), which is at least one solvent selected from the group consisting of benzene, toluene, and tetrahydrofuran. Production method.
(4)の製造方法によれば、溶媒はT8 Hを溶解させることができれば特に限定されない。 According to the production method of (4), the solvent is not particularly limited as long as T 8 H can be dissolved.
(5) 前記塩基のpHが、7〜10である(1)から(4)のいずれかに記載のアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンの製造方法。 (5) The method for producing a cage silsesquioxane having an alkoxy group according to any one of (1) to (4), wherein the pH of the base is 7 to 10.
(5)の製造方法によれば、pHが7〜10の弱塩基を使用することにより、触媒として反応を促進させるだけでなく、生成されたアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンの分解等を防止することができる。 According to the production method of (5), the use of a weak base having a pH of 7 to 10 not only accelerates the reaction as a catalyst, but also decomposes a cage-like silsesquioxane having an alkoxy group produced. Can be prevented.
(6) 前記塩基は、ジエチルヒドロキシアミンである(1)から(5)のいずれかに記載のアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンの製造方法。 (6) The method for producing a cage silsesquioxane having an alkoxy group according to any one of (1) to (5), wherein the base is diethylhydroxyamine.
(6)の製造方法によれば、弱塩基であるジエチルヒドロキシアミンを使用することにより、高収率かつ高選択的にアルコキシ基を有するシルセスキオキサンを製造することができるようになる。 According to the production method (6), silsesquioxane having an alkoxy group can be produced with high yield and high selectivity by using diethylhydroxyamine which is a weak base.
本発明のアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンの製造方法によれば、複雑な反応経路を経由せずに1ステップのみでアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンを製造することができる。これにより、高収率でかつ高選択的にアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンを製造することができるようになった。 According to the method for producing a cage silsesquioxane having an alkoxy group of the present invention, a cage silsesquioxane having an alkoxy group can be produced in only one step without going through a complicated reaction route. Thereby, it became possible to produce a cage silsesquioxane having an alkoxy group with high yield and high selectivity.
本発明のアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンの製造方法は、一般式(1)で示されるかご状シルセスキオキサンを、溶媒、アルコールおよび塩基存在下で20〜30℃で反応させて、一般式(2)で示されるアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンを製造することを特徴とする。以下、本発明のアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンの製造方法の実施形態について詳細に説明するが、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
本発明のアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンの製造方法は、下記一般式(3)で示されるスキームで、溶媒および塩基存在下、T8 Hをアルコールと20〜30℃で反応させて、一般式(2)で示されるアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンを製造する(以下、「Q8 R」という。)。Q8 Rの「R」は、一般式(2)の「R」を指す。なお、アルコールに代えて、シラノールを使用してもよい。
アルコール(ROH)は、T8 Hと反応し、Q8 Rが製造される。従来までの方法では、アルコールは、1当量のT8 Hに対して8当量のアルコールを配合させるが、本発明では、発明者の鋭意研究の成果により、30〜40当量のアルコールを配合させることにより、反応の促進および収率を向上させることができることがわかった。したがって、1当量のT8 Hに対して30〜40当量のアルコールを配合させることが好ましい。1当量のT8 Hに対して、アルコールが30当量未満であると、反応速度が遅くなり、20〜30℃で反応を進行させることが困難となる。したがって、短時間で反応を終了させるには加熱する必要があり、大量合成をする際に危険が伴う場合がある。一方、1当量のT8 Hに対して、アルコールが40当量を超えても反応がより早くなることがなく、反応終了後の処理が煩雑となる。 Alcohol (ROH) reacts with T 8 H to produce Q 8 R. In the conventional method, the alcohol is mixed with 8 equivalents of alcohol with respect to 1 equivalent of T 8 H. However, according to the present invention, 30 to 40 equivalents of alcohol are mixed according to the results of earnest research by the inventors. It was found that the reaction can be promoted and the yield can be improved. Therefore, it is preferable to mix 30 to 40 equivalents of alcohol with respect to 1 equivalent of T 8 H. When the alcohol is less than 30 equivalents with respect to 1 equivalent of T 8 H , the reaction rate becomes slow, and it becomes difficult to proceed the reaction at 20 to 30 ° C. Therefore, it is necessary to heat the reaction to complete the reaction in a short time, and there is a case where there is a danger in mass synthesis. On the other hand, even if the alcohol exceeds 40 equivalents with respect to 1 equivalent of T 8 H , the reaction does not become faster, and the treatment after the completion of the reaction becomes complicated.
本発明で使用するアルコールは、例えば、エタノール、1−プロパノール、1−ブタノール、1−ペンタノール、1−ヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール等の炭素数が2から8の直鎖状の1級アルコール、2−プロパノール(イソプロピルアルコール)、シクロヘキシルアルコール等の炭素数が2から8の2級アルコール、ターシャリーブチルアルコール等の炭素数が2から8の3級アルコールやトリメチルシラノール等が挙げられる。中でも、エタノール、1−オクタノール、イソプロピルアルコール、シクロヘキシルアルコール、ターシャリーブチルアルコール、トリメチルシラノールを用いることが好ましい。 The alcohol used in the present invention is, for example, linear 1 having 2 to 8 carbon atoms such as ethanol, 1-propanol, 1-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol and the like. Examples include secondary alcohols having 2 to 8 carbon atoms such as secondary alcohol, 2-propanol (isopropyl alcohol), cyclohexyl alcohol, etc., tertiary alcohols having 2 to 8 carbon atoms such as tertiary butyl alcohol, and trimethylsilanol. Among these, ethanol, 1-octanol, isopropyl alcohol, cyclohexyl alcohol, tertiary butyl alcohol, and trimethylsilanol are preferably used.
また、本発明において使用する溶媒は、T8 Hを溶解させることができれば種類等は特に限定されない。T8 Hを溶解させやすい溶媒として、例えばベンゼン、トルエン、テトラヒドロフラン等の極性溶媒を使用することが好ましく、これら単独で使用してもよく、複数組み合わせて使用してもよい。 In addition, the type of the solvent used in the present invention is not particularly limited as long as T 8 H can be dissolved. As a solvent that easily dissolves T 8 H , it is preferable to use, for example, a polar solvent such as benzene, toluene, tetrahydrofuran, etc. These may be used alone or in combination.
本発明において使用する塩基は、pHが7〜10の弱塩基を使用することが好ましく、7.5〜8.5の弱塩基を使用することがより好ましい。触媒として反応を促進させるだけでなく、生成されたQ8 Rの分解等を防止することができる。pHが7未満であると、触媒として反応を促進させることができなくなり、反応時間が長くなる傾向にある。一方、pHが10を超えると、T8 Hから得られたQ8 Rが分解してしまう。 The base used in the present invention is preferably a weak base having a pH of 7 to 10, more preferably a weak base having a pH of 7.5 to 8.5. Not only can the reaction be promoted as a catalyst, but also decomposition of the produced Q 8 R can be prevented. If the pH is less than 7, the reaction cannot be promoted as a catalyst, and the reaction time tends to be long. On the other hand, when the pH exceeds 10, Q 8 R obtained from T 8 H is decomposed.
上述したように、pHが7〜10の弱塩基であれば、本発明に使用する塩基は特に限定されないが、例えば、ジエチルヒドロキシアミン、ジプロピルヒドロキシアミン等長い炭素鎖を有するヒドロキシアミン類等公知の種々の塩基を使用することができ、これらは単独で試用してもよいが、複数組み合わせて使用してもよい。 As described above, the base used in the present invention is not particularly limited as long as the pH is 7 to 10, but for example, hydroxyamines having a long carbon chain such as diethylhydroxyamine and dipropylhydroxyamine are known. These various bases can be used, and these may be used alone or in combination.
T8 Hを上述したような溶媒および塩基存在下、上述したようなアルコールと反応させることにより、高収率でかつ高選択的にQ8 Rを製造することができる。反応時間は、Q8 Rの「R」の種類によって適宜変化させることができるが、2〜5時間であることが好ましい。反応時間を2〜5時間とすることで、高収率でかつ高選択的にQ8 Rを製造することができる。反応時間が5時間を超えると、図1に示したように、図1のAのピークが増加すると共にQ8 Rのピーク(図1のB)が減少すると共に、Q8 Rの選択性が下がり収率も減少する。本発明のアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンの製造方法の特徴として、Q8 R以外に、図1のAのピークも現れる。図1のAのピークについては、今後さらなる研究が必要であるが、Q8 Rの重合体と思われる。このため、単離したQ8 Rを重合等させて使用する場合は、反応時間を長くすることによってQ8 Rの重合体(図1のA)のみを製造するようにしてもよい。これにより、Q8 Rを重合させる工程を省略することができ、容易かつ迅速に低誘電材料、低密度材料となりうるQ8 Rの重合体を製造することができる。なお、図1のGPCチャートは、テトラヒドロフランを溶離液とし、流速1.0mL/min、温度33oCで屈折率を測定したものである。 By reacting T 8 H with the alcohol as described above in the presence of the solvent and the base as described above, Q 8 R can be produced with high yield and high selectivity. The reaction time can be appropriately changed depending on the type of “R” of Q 8 R , but it is preferably 2 to 5 hours. By setting the reaction time to 2 to 5 hours, Q 8 R can be produced with high yield and high selectivity. When the reaction time exceeds 5 hours, the peak of A in FIG. 1 increases and the peak of Q 8 R (B in FIG. 1) decreases and the selectivity of Q 8 R increases as shown in FIG. The fall yield also decreases. In addition to Q 8 R , the peak of A in FIG. 1 also appears as a feature of the method for producing a cage silsesquioxane having an alkoxy group of the present invention. The peak A in FIG. 1 needs to be further studied, but is considered to be a Q 8 R polymer. Therefore, when the isolated Q 8 R is used after polymerization or the like, only the polymer of Q 8 R (A in FIG. 1) may be produced by lengthening the reaction time. Thus, it is possible to omit the step of polymerizing the Q 8 R, easily and quickly and at a lower dielectric material, it is possible to produce a polymer which can be a low density material Q 8 R. The GPC chart in FIG. 1 is obtained by measuring the refractive index at a flow rate of 1.0 mL / min and a temperature of 33 ° C. using tetrahydrofuran as an eluent.
また、T8 Hを上述したような溶媒および塩基存在下、上述したようなアルコールと反応させることにより、従来のように高温で反応させる必要がなくなり、20〜30℃で反応させることができるようになる。反応温度が20℃未満であると、反応速度が遅くなり、反応時間がかかる。なお、アルコールの「R」が嵩高い場合等反応時間を短くするために必要に応じて適宜加熱することもできる。 In addition, by reacting T 8 H with the alcohol as described above in the presence of the solvent and the base as described above, it is not necessary to react at a high temperature as in the prior art, and the reaction can be performed at 20 to 30 ° C. become. When the reaction temperature is less than 20 ° C., the reaction rate becomes slow and the reaction time takes. In addition, in order to shorten reaction time, such as when "R" of alcohol is bulky, it can also heat suitably as needed.
以下、本発明の実施例を説明するが、これら実施例は、本発明を好適に説明するための例示に過ぎず、なんら本発明を限定するものではない。 Examples of the present invention will be described below. However, these examples are merely examples for suitably explaining the present invention, and do not limit the present invention.
[T8 Hの合成]
3L四つ口フラスコに、アリーン冷却器、気体導入管および攪拌棒を取り付けて乾燥し、ヘキサン(和光純薬工業製1級)1500mL、トルエン(和光純薬工業製1級)350mL、メタノール125mL、塩化鉄(III)(和光純薬工業製1級)75g、37%塩酸(和光純薬工業製1級)74.4gを加え、攪拌しながら100mL二ロナス型フラスコに入れたトリクロロシラン(信越化学工業製)83g(0.613mo1)を窒素と共に5時間かけて気体導入管より吹き込んだ。
[Synthesis of T 8 H ]
A 3L four-necked flask was attached with an Allen cooler, a gas introduction tube and a stir bar and dried, 1500 mL of hexane (1st grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries), 350 mL of toluene (1st grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries), 125 mL of methanol, Trichlorosilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) added to 75 mL of iron (III) chloride (1st grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 74.4 g of 37% hydrochloric acid (1st grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and placed in a 100 mL bironal flask while stirring 83 g (0.613 mo1) (manufactured by Kogyo Co., Ltd.) was blown from the gas introduction tube together with nitrogen over 5 hours.
吹き込み終了後、1時間攪拌し、塩化鉄(III)をガラスフィルターでろ過し、分液ロートで水層を除去した後、炭酸カリウム(和光純薬工業製1級)46g、塩化カルシウム(和光純薬工業製1級)31gを加えて一晩攪拌した。炭酸カリウム、塩化カルシウムをろ別した後、溶液が約120mLになるまで溶媒を留去し、沈殿した白色粉末をガラスフィルターでろ過した。得られたろ過物をヘキサンで洗浄した後、減圧乾燥することによりT8 Hの白色粉末を得た(収率23%)。 After completion of the blowing, the mixture was stirred for 1 hour, iron (III) chloride was filtered through a glass filter, the aqueous layer was removed with a separatory funnel, 46 g of potassium carbonate (1st grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries), calcium chloride (Wako Pure) 31 g of Yakuhin Kogyo grade 1) was added and stirred overnight. After potassium carbonate and calcium chloride were filtered off, the solvent was distilled off until the solution reached about 120 mL, and the precipitated white powder was filtered through a glass filter. The obtained filtrate was washed with hexane and dried under reduced pressure to obtain a white powder of T 8 H (yield 23%).
[Q8 Etの製造]
100mLナス型フラスコに、T8 Hを0.5g(1.16×10−3mol)、ベンゼン50mL、エタノール1.76g(3.83×10−2mol)およびジエチルヒドロキシアミン85%水溶液(和光純薬工業製1級)1μLを混合させ、25℃で4時間攪拌した。攪拌後、溶媒等を除去させ、残渣をテトラヒドロフラン(和光純薬工業製1級)に溶解させてGPCにより分取した。GPCのチャートは、図1に示したようなチャートであった。収率は、54%であった。
[Manufacture of Q 8 Et ]
In a 100 mL eggplant type flask, 0.5 g (1.16 × 10 −3 mol) of T 8 H , 50 mL of benzene, 1.76 g (3.83 × 10 −2 mol) of ethanol and 85% aqueous solution of diethylhydroxyamine (sum) 1 μL of Kojunyaku Kogyo Co., Ltd. grade 1) was mixed and stirred at 25 ° C. for 4 hours. After stirring, the solvent and the like were removed, and the residue was dissolved in tetrahydrofuran (1st grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries) and fractionated by GPC. The GPC chart was as shown in FIG. The yield was 54%.
GPCは、島津製作所製LC−6AD型の送液ポンプとRID−10A型示差屈折率検出器を備えたシステムを使用した。テトラヒドロフランを溶離液とし、流速1.0mL/min、温度33oCでPolymer Science製PLgel 10μ 100Åのカラムを使用した。 GPC used a system including an LC-6AD type liquid feed pump manufactured by Shimadzu Corporation and a RID-10A type differential refractive index detector. Tetrahydrofuran was used as an eluent, and a column of PLgel 10μ 100Å manufactured by Polymer Science at a flow rate of 1.0 mL / min and a temperature of 33 ° C. was used.
Q8 Etの同定は、核磁気共鳴(日本電子製ECP500型)(以下、「NMR」という。)、赤外吸収スペクトル(日本分光製FT/IR−6100型)(以下、「IR」という。)、元素分析(パーキンエルマー製CHNOS型)、示差熱分析(以下、「DTA」という。)および熱重量分析(マック・サイエンス製TG−DTA2020S)(以下、「TG」という。)にて昇温速度を10℃/minとして行った。なお、NMRは、重クロロホルム溶液(和光純薬工業製1級)として測定した。化学シフトは、テトラメチルシラン(和光純薬工業製1級)を基準とし、IRは、四塩化炭素溶液法により測定した。 Identification of Q 8 Et is referred to as nuclear magnetic resonance (ECP500 type manufactured by JEOL) (hereinafter referred to as “NMR”), infrared absorption spectrum (FT / IR-6100 type manufactured by JASCO) (hereinafter referred to as “IR”). ), Elemental analysis (CHNOS type manufactured by PerkinElmer), differential thermal analysis (hereinafter referred to as “DTA”), and thermogravimetric analysis (TG-DTA2020S manufactured by Mac Science) (hereinafter referred to as “TG”). The speed was set at 10 ° C./min. NMR was measured as a deuterated chloroform solution (grade 1 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). The chemical shift was based on tetramethylsilane (grade 1 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and IR was measured by the carbon tetrachloride solution method.
29SiNMRでは、−103ppmにシャープなシグナルが確認され、かご状構造が保持されていることがわかった。また、IRでも、1080cm−1にブロードな吸収があり、シロキサン結合を有していることわかった。 29 SiNMR confirmed a sharp signal at −103 ppm, indicating that the cage structure was retained. Further, IR was found to have broad absorption at 1080 cm −1 and have a siloxane bond.
[Q8 Octの製造]
100mLナス型フラスコに、T8 Hを0.5g(1.16×10−3mol)、ベンゼン50mL、オクタノール4.98g(3.83×10−2mol)およびジエチルヒドロキシアミン85%水溶液(和光純薬工業製1級)1μLを混合させ、25℃で4時間攪拌した。攪拌後、溶媒等を除去させ、残渣をテトラヒドロフランに溶解させてGPCにより分取した。GPCのチャートは、図1に示したようなチャートであった。収率は、80%であった。
[Production of Q 8 Oct ]
In a 100 mL eggplant-shaped flask, 0.5 g (1.16 × 10 −3 mol) of T 8 H , 50 mL of benzene, 4.98 g (3.83 × 10 −2 mol) of octanol, and 85% aqueous solution of diethylhydroxyamine (sum) 1 μL of Kojunyaku Kogyo Co., Ltd. grade 1) was mixed and stirred at 25 ° C. for 4 hours. After stirring, the solvent and the like were removed, and the residue was dissolved in tetrahydrofuran and fractionated by GPC. The GPC chart was as shown in FIG. The yield was 80%.
GPCは、島津製作所製LC−6AD型の送液ポンプとRID−10A型示差屈折率検出器を備えたシステムを使用した。テトラヒドロフランを溶離液とし、流速1.0mL/min、温度33oCでPolymer Science製PLgel 10μ 100Åのカラムを使用した。 GPC used a system including an LC-6AD type liquid feed pump manufactured by Shimadzu Corporation and a RID-10A type differential refractive index detector. Tetrahydrofuran was used as an eluent, and a column of PLgel 10μ 100Å manufactured by Polymer Science at a flow rate of 1.0 mL / min and a temperature of 33 ° C. was used.
Q8 Octの同定は、NMR、IR、元素分析、DTAおよびTGにて行った。29SiNMRでは、−103ppmにシャープなシグナルが確認され、かご状構造が保持されていることがわかった。また、IRでも、1080cm−1にブロードな吸収があり、シロキサン結合を有していることわかった。 Q 8 Oct was identified by NMR, IR, elemental analysis, DTA and TG. 29 SiNMR confirmed a sharp signal at −103 ppm, indicating that the cage structure was retained. Further, IR was found to have broad absorption at 1080 cm −1 and have a siloxane bond.
[Q8 i−Prの製造]
100mLナス型フラスコに、T8 Hを0.5g(1.16×10−3mol)、ベンゼン50mL、2−プロパノール2.30g(3.83×10−2mol)およびジエチルヒドロキシアミン85%水溶液(和光純薬工業製1級)1μLを混合させ、25℃で4時間攪拌した。攪拌後、溶媒等を除去させ、残渣をテトラヒドロフランに溶解させてGPCにより分取した。GPCのチャートは、図1に示したようなチャートであった。収率は、87%であった。
[Production of Q 8 i-Pr ]
In a 100 mL eggplant type flask, 0.5 g (1.16 × 10 −3 mol) of T 8 H , 50 mL of benzene, 2.30 g (3.83 × 10 −2 mol) of 2 -propanol and 85% aqueous solution of diethylhydroxyamine 1 μL of Wako Pure Chemical Industries grade 1 was mixed and stirred at 25 ° C. for 4 hours. After stirring, the solvent and the like were removed, and the residue was dissolved in tetrahydrofuran and fractionated by GPC. The GPC chart was as shown in FIG. The yield was 87%.
GPCは、島津製作所製LC−6AD型の送液ポンプとRID−10A型示差屈折率検出器を備えたシステムを使用した。テトラヒドロフランを溶離液とし、流速1.0mL/min、温度33oCでPolymer Science製PLgel 10μ 100Åのカラムを使用した。 GPC used a system including an LC-6AD type liquid feed pump manufactured by Shimadzu Corporation and a RID-10A type differential refractive index detector. Tetrahydrofuran was used as an eluent, and a column of PLgel 10μ 100Å manufactured by Polymer Science at a flow rate of 1.0 mL / min and a temperature of 33 ° C. was used.
Q8 i−Prの同定は、NMR、IR、元素分析、DTAおよびTGにて行った。29SiNMRでは、−104ppmにシャープなシグナルが確認され、かご状構造が保持されていることがわかった。また、IRでも、1070cm−1にブロードな吸収があり、シロキサン結合を有していることわかった。 Q 8 i-Pr was identified by NMR, IR, elemental analysis, DTA and TG. 29 SiNMR confirmed a sharp signal at −104 ppm, indicating that the cage structure was retained. Further, IR was found to have a broad absorption at 1070 cm −1 and have a siloxane bond.
[Q8 t−Buの製造]
100mLナス型フラスコに、T8 Hを0.5g(1.16×10−3mol)、ベンゼン50mL、エタノール2.83g(3.83×10−2mol)およびジエチルヒドロキシアミン85%水溶液(和光純薬工業製1級)1μLを混合させ、70℃で10時間攪拌した。攪拌後、溶媒等を除去させ、残渣をテトラヒドロフランに溶解させてGPCにより分取した。GPCのチャートは、図1に示したようなチャートであった。収率は、83%であった。
[Production of Q 8 t-Bu ]
In a 100 mL eggplant type flask, 0.5 g (1.16 × 10 −3 mol) of T 8 H , 50 mL of benzene, 2.83 g (3.83 × 10 −2 mol) of ethanol, and 85% aqueous solution of diethylhydroxyamine (sum) 1 μL of 1st grade manufactured by Kojun Pharmaceutical Co., Ltd. was mixed and stirred at 70 ° C. for 10 hours. After stirring, the solvent and the like were removed, and the residue was dissolved in tetrahydrofuran and fractionated by GPC. The GPC chart was as shown in FIG. The yield was 83%.
GPCは、島津製作所製LC−6AD型の送液ポンプとRID−10A型示差屈折率検出器を備えたシステムを使用した。テトラヒドロフランを溶離液とし、流速1.0mL/min、温度33oCでPolymer Science製PLgel 10μ 100Åのカラムを使用した。 GPC used a system including an LC-6AD type liquid feed pump manufactured by Shimadzu Corporation and a RID-10A type differential refractive index detector. Tetrahydrofuran was used as an eluent, and a column of PLgel 10μ 100Å manufactured by Polymer Science at a flow rate of 1.0 mL / min and a temperature of 33 ° C. was used.
Q8 t−Buの同定は、NMR、IR、元素分析、DTAおよびTGにて行った。29SiNMRでは、−108ppmにシャープなシグナルが確認され、かご状構造が保持されていることがわかった。また、IRでも、1080cm−1にブロードな吸収があり、シロキサン結合を有していることわかった。 Q 8 t-Bu was identified by NMR, IR, elemental analysis, DTA and TG. 29 Si NMR confirmed a sharp signal at −108 ppm, indicating that the cage structure was retained. Further, IR was found to have broad absorption at 1080 cm −1 and have a siloxane bond.
[Q8 Cyの製造]
100mLナス型フラスコに、T8 Hを0.5g(1.16×10−3mol)、ベンゼン50mL、シクロヘキサノール3.83g(3.83×10−2mol)およびジエチルヒドロキシアミン85%水溶液(和光純薬工業製1級)1μLを混合させ、25℃で4時間攪拌した。攪拌後、溶媒等を除去させ、残渣をテトラヒドロフランに溶解させてGPCにより分取した。GPCのチャートは、図1に示したようなチャートであった。収率は、80%であった。
[Production of Q 8 Cy ]
In a 100 mL eggplant-shaped flask, 0.5 g (1.16 × 10 −3 mol) of T 8 H , 50 mL of benzene, 3.83 g (3.83 × 10 −2 mol) of cyclohexanol and 85% aqueous solution of diethylhydroxyamine ( 1 μL of Wako Pure Chemical Industries grade 1) was mixed and stirred at 25 ° C. for 4 hours. After stirring, the solvent and the like were removed, and the residue was dissolved in tetrahydrofuran and fractionated by GPC. The GPC chart was as shown in FIG. The yield was 80%.
GPCは、島津製作所製LC−6AD型の送液ポンプとRID−10A型示差屈折率検出器を備えたシステムを使用した。テトラヒドロフランを溶離液とし、流速1.0mL/min、温度33oCでPolymer Science製PLgel 10μ 100Åのカラムを使用した。 GPC used a system including an LC-6AD type liquid feed pump manufactured by Shimadzu Corporation and a RID-10A type differential refractive index detector. Tetrahydrofuran was used as an eluent, and a column of PLgel 10μ 100Å manufactured by Polymer Science at a flow rate of 1.0 mL / min and a temperature of 33 ° C. was used.
Q8 Cyの同定は、NMR、IR、元素分析、DTAおよびTGにて行った。29SiNMRでは、−104ppmにシャープなシグナルが確認され、かご状構造が保持されていることがわかった。また、IRでも、1080cm−1にブロードな吸収があり、シロキサン結合を有していることがわかった。 Q 8 Cy was identified by NMR, IR, elemental analysis, DTA and TG. 29 SiNMR confirmed a sharp signal at −104 ppm, indicating that the cage structure was retained. Further, IR was found to have broad absorption at 1080 cm −1 and have a siloxane bond.
[Q8 TMSの製造]
100mLナス型フラスコに、T8 Hを0.5g(1.16×10−3mol)、ベンゼン50mL、トリメチルシラノール3.45g(3.83×10−2mol)およびジエチルヒドロキシアミン85%水溶液(和光純薬工業製1級)1μLを混合させ、25℃で10時間攪拌した。攪拌後、溶媒等を除去させ、残渣をテトラヒドロフランに溶解させてGPCにより分取した。GPCのチャートは、図1に示したようなチャートであった。収率は、54%であった。
[Manufacturing of Q 8 TMS ]
In a 100 mL eggplant-shaped flask, 0.5 g (1.16 × 10 −3 mol) of T 8 H , 50 mL of benzene, 3.45 g (3.83 × 10 −2 mol) of trimethylsilanol and 85% aqueous solution of diethylhydroxyamine ( 1 μL of Wako Pure Chemical Industries grade 1) was mixed and stirred at 25 ° C. for 10 hours. After stirring, the solvent and the like were removed, and the residue was dissolved in tetrahydrofuran and fractionated by GPC. The GPC chart was as shown in FIG. The yield was 54%.
GPCは、島津製作所製LC−6AD型の送液ポンプとRID−10A型示差屈折率検出器を備えたシステムを使用した。テトラヒドロフランを溶離液とし、流速1.0mL/min、温度33oCでPolymer Science製PLgel 10μ 100Åのカラムを使用した。 GPC used a system including an LC-6AD type liquid feed pump manufactured by Shimadzu Corporation and a RID-10A type differential refractive index detector. Tetrahydrofuran was used as an eluent, and a column of PLgel 10μ 100Å manufactured by Polymer Science at a flow rate of 1.0 mL / min and a temperature of 33 ° C. was used.
Q8 TMSの同定は、NMR、IR、元素分析、DTAおよびTGにて行った。29SiNMRでは、13ppm、−109ppmにシャープなシグナルが確認され、かご状構造が保持されていることがわかった。 Q 8 TMS was identified by NMR, IR, elemental analysis, DTA and TG. In 29 SiNMR, sharp signals were confirmed at 13 ppm and −109 ppm, and it was found that the cage structure was retained.
上述したQ8 Et、Q8 Oct、Q8 i−Pr、Q8 t−Bu、Q8 Cy、Q8 TMSのTGおよびDTAを図2および図3に示す。図2および図3から、Q8 TMS、Q8 Et、Q8 Cy、Q8 i−Pr、Q8 Oct、Q8 t−Buの順で耐熱性があることがわかる。
FIGS. 2 and 3 show the TG and DTA of the above-described Q 8 Et , Q 8 Oct , Q 8 i-Pr , Q 8 t-Bu , Q 8 Cy , and Q 8 TMS . From Figures 2 and 3, Q 8 TMS, Q 8 Et,
上述したQ8 Et、Q8 Oct、Q8 i−Pr、Q8 t−Bu、Q8 Cy、Q8 TMSについて、使用したアルコール、反応時間、反応温度等をまとめた表を表1に示す。
表1から、ターシャリーブチルアルコールやトリメチルシラノールのような嵩高いアルコールとも反応させることができ、嵩高いアルコキシ基を有するシルセスキオキサンも簡便に製造できることがわかる。また、Q8 Rを高収率でかつ高選択的に製造できることがわかる。 From Table 1, it can be seen that it can be reacted with a bulky alcohol such as tertiary butyl alcohol or trimethylsilanol, and a silsesquioxane having a bulky alkoxy group can be easily produced. It can also be seen that Q 8 R can be produced with high yield and high selectivity.
Claims (6)
溶媒および塩基存在下、1当量の下記一般式(1)で示される前記かご状シルセスキオキサンと、30〜40当量のアルコールまたはシラノールとを20〜30℃で反応させるアルコキシ基を有するかご状シルセスキオキサンの製造方法。
In the presence of a solvent and a base, the cage-like silsesquioxane represented by the following general formula (1) and a cage having an alkoxy group for reacting 30 to 40 equivalents of alcohol or silanol at 20 to 30 ° C A method for producing silsesquioxane.
The method for producing a cage silsesquioxane having an alkoxy group according to any one of claims 1 to 5, wherein the base is diethylhydroxyamine.
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