JP3584341B2 - シランゲルマンコポリマーの製造方法 - Google Patents
シランゲルマンコポリマーの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3584341B2 JP3584341B2 JP00647895A JP647895A JP3584341B2 JP 3584341 B2 JP3584341 B2 JP 3584341B2 JP 00647895 A JP00647895 A JP 00647895A JP 647895 A JP647895 A JP 647895A JP 3584341 B2 JP3584341 B2 JP 3584341B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- silane
- general formula
- same
- reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 title claims description 53
- 229910000078 germane Inorganic materials 0.000 title claims description 53
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 14
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 25
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 title description 25
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 claims description 38
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 33
- 239000003115 supporting electrolyte Substances 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 26
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 18
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 16
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims description 16
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 16
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims description 14
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 14
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 7
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000010 aprotic solvent Substances 0.000 claims description 5
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910013553 LiNO Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 36
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 21
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 19
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 15
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 14
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 11
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 10
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 8
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 6
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 6
- JLALUMKBAYJJGK-UHFFFAOYSA-N butyl-dichloro-phenylgermane Chemical compound CCCC[Ge](Cl)(Cl)C1=CC=CC=C1 JLALUMKBAYJJGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- GNEPOXWQWFSSOU-UHFFFAOYSA-N dichloro-methyl-phenylsilane Chemical compound C[Si](Cl)(Cl)C1=CC=CC=C1 GNEPOXWQWFSSOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- AASUFOVSZUIILF-UHFFFAOYSA-N diphenylmethanone;sodium Chemical compound [Na].C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 AASUFOVSZUIILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 101150003085 Pdcl gene Proteins 0.000 description 2
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 2
- IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N chlorotrimethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)Cl IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- YUYHCACQLHNZLS-UHFFFAOYSA-N dichloro-cyclohexyl-methylsilane Chemical compound C[Si](Cl)(Cl)C1CCCCC1 YUYHCACQLHNZLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 2
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- -1 sodium metal Chemical class 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- FJTPSDSWRMUCIG-UHFFFAOYSA-N C(C1=CC=C(C=C1)OC)C[SiH](Cl)Cl Chemical compound C(C1=CC=C(C=C1)OC)C[SiH](Cl)Cl FJTPSDSWRMUCIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VQRQPSCKGUPJAX-UHFFFAOYSA-N CCCC[Ge](C1=CC=CC=C1)(Br)Br Chemical compound CCCC[Ge](C1=CC=CC=C1)(Br)Br VQRQPSCKGUPJAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQNPNERHZNFVDL-UHFFFAOYSA-N CCCC[Ge](C1CCCCC1)(Cl)Cl Chemical compound CCCC[Ge](C1CCCCC1)(Cl)Cl BQNPNERHZNFVDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007818 Grignard reagent Substances 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- PGOOISPXVKTZJN-UHFFFAOYSA-N dibromo-methyl-phenylsilane Chemical compound C[Si](Br)(Br)C1=CC=CC=C1 PGOOISPXVKTZJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFRHAAYMQFJEEX-UHFFFAOYSA-N dichloro(dihexyl)germane Chemical compound CCCCCC[Ge](Cl)(Cl)CCCCCC BFRHAAYMQFJEEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MVFRQXOSUYQVOR-UHFFFAOYSA-N dichloro(methoxymethyl)silane Chemical compound COC[SiH](Cl)Cl MVFRQXOSUYQVOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N diglyme Chemical compound COCCOCCOC SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 239000004210 ether based solvent Substances 0.000 description 1
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004795 grignard reagents Chemical class 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000001280 n-hexyl group Chemical group C(CCCCC)* 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010534 nucleophilic substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 150000001369 organodichlorosilanes Chemical class 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical class OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005051 trimethylchlorosilane Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
【０００１】
本発明は、シランゲルマンコポリマーの製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術とその問題点】
シランゲルマンコポリマーは、光・電子材料などとして注目されている。
【０００３】
従来、シランゲルマンコポリマーの製造方法としては、金属ナトリウムなどのアルカリ金属を用いて、トルエン溶媒中のオルガノジクロロシランとオルガノジクロロゲルマンとを１００℃以上の温度で長時間撹拌し、還元的にカップリングさせる方法が知られている｛Ｊ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｅｄ．，２３（１９８５）２０９９−２１０７｝。しかしながら、この方法には、過酷な反応条件（例えば、長時間の加熱が必要である）を必要とすること、収率が低いこと、生成物の分子量を制御することができないこと、工業的規模での生産に際しては、アルカリ金属を大量に使用するので、安全性に大きな問題があることなどの欠点がある。
【０００４】
これらの諸欠点を克服すべく、下記の様に、ジハロシランとジハロゲルマンとを室温で電極還元してシランゲルマンコポリマーを製造するという温和な条件下での方法が提案されている。
【０００５】
例えば、電極としてＭｇなどの金属を使用し、支持電解質として過塩素酸リチウムなどを使用し、溶媒としてテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）などを用いる方法が提案されている｛Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，８９７，１９９２、特開平５−３０６３４１号公報など｝。
【０００６】
これらの方法は、安全な金属を陽極に用い、かつ活性な電極還元系を提供しており、環境汚染の心配なしに、操作性良く、高収率で分子量の揃った高分子量シランゲルマンコポリマーを製造できるものである。しかしながら、支持電解質として用いる過塩素酸リチウムなどの過塩素酸塩は高価なものであり、また取り扱いに留意も必要なことから、安価で取り扱いの容易な支持電解質を用いる系が求められていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の主な目的は、分子量が揃っていて、高品質な成膜が可能な程度の高分子量を有するシランゲルマンコポリマーを、高収率で操作性よく、安全かつ安価に製造し得る新たなシランゲルマンコポリマーの製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の如き従来技術の現状に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、ジハロシランとジハロゲルマンとを特定の金属を陽極として用い、特定の溶媒および特定の支持電解質を用いて電極反応に供することによって、従来技術の問題点が実質的に解消されるか乃至は大幅に軽減されることを見出した。
【０００９】
また、通電助剤として特定の化学物質を反応系に添加する場合には、通電性が大幅に改善されて、シランゲルマンコポリマーの製造に必要な時間が大幅に短縮されることを見出した。
【００１０】
すなわち、本発明は、下記のシランゲルマンコポリマーの製造方法を提供するものである：
１．シランゲルマンコポリマーの製造方法であって、一般式
【００１１】
【化７】
【００１２】
（式中ａは、１〜３である：Ｒは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基またはアミノ基を表す。ａ＝１の場合には２つのＲが、ａ＝２の場合には４つのＲが、ａ＝３の場合は６つのＲが、それぞれ同一でもあるいは２つ以上が相異なっていてもよい：Ｘは、ハロゲン原子を表す）
で示されるジハロシランと一般式
【００１３】
【化８】
【００１４】
（式中ｂは、１〜３である：Ｒは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基またはアミノ基を表す。ｂ＝１の場合には２つのＲが、ｂ＝２の場合には４つのＲが、ｂ＝３の場合は６つのＲが、それぞれ同一でもあるいは２つ以上が相異なっていてもよい：Ｘは、ハロゲン原子を表す）
で示されるジハロゲルマンとをＭｇまたはＭｇ系合金を陽極とし、Ｌｉ塩を支持電解質とし、溶媒として非プロトン性溶媒を使用する電極反応に供することにより、一般式
【００１５】
【化９】
【００１６】
（式中Ｒは、出発原料に対応して上記に同じ：ｍおよびｎは、それぞれ２〜１１０００である）で示されるシランゲルマンコポリマーを形成させることを特徴とする方法。
【００１７】
２．シランゲルマンコポリマーの製造方法であって、一般式
【００１８】
【化１０】
【００１９】
（式中ａは、１〜３である：Ｒは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基またはアミノ基を表す。ａ＝１の場合には２つのＲが、ａ＝２の場合には４つのＲが、ａ＝３の場合は６つのＲが、それぞれ同一でもあるいは２つ以上が相異なっていてもよい：Ｘは、ハロゲン原子を表す）
で示されるジハロシランと一般式
【００２０】
【化１１】
【００２１】
（式中ｂは、１〜３である：Ｒは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基またはアミノ基を表す。ｂ＝１の場合には２つのＲが、ｂ＝２の場合には４つのＲが、ｂ＝３の場合は６つのＲが、それぞれ同一でもあるいは２つ以上が相異なっていてもよい：Ｘは、ハロゲン原子を表す）
で示されるジハロゲルマンとをＭｇまたはＭｇ系合金を陽極とし、Ｌｉ塩を支持電解質とし、Ａｌ塩、Ｆｅ塩、Ｍｇ塩、Ｚｎ塩、Ｓｎ塩、Ｃｏ塩、Ｐｄ塩、Ｖ塩、Ｃｕ塩あるいはＣａ塩を通電助剤として用い、溶媒として非プロトン性溶媒を使用する電極反応に供することにより、一般式
【００２２】
【化１２】
【００２３】
（式中Ｒは、出発原料に対応して上記に同じ：ｍおよびｎは、それぞれ２〜１１０００である）で示されるシランゲルマンコポリマーを形成させることを特徴とする方法。
【００２４】
３．支持電解質として、ＬｉＣｌを使用する上記項１または２に記載の方法。
【００２５】
４．通電助剤として、ＡｌＣｌ３、ＦｅＣｌ２、ＦｅＣｌ３、ＣｏＣｌ２またはＣｕＣｌ２を使用する上記項２または３に記載の方法。
【００２６】
以下において、例えば、上記項１の発明を本願第１発明といい、上記項２に記載された発明を本願第２発明といい、両発明を総括して単に本願発明という。
【００２７】
１．本願第１発明
本願発明において、出発原料の一方として使用する化合物は、一般式
【００２８】
【化１３】
【００２９】
（式中、ａは、１〜３である：Ｒは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基またはアミノ基を表す。ａ＝１の場合には２つのＲが、ａ＝２の場合には４つのＲが、ａ＝３の場合は６つのＲが、それぞれ同一でもあるいは２つ以上が相異なっていてもよい：Ｘはハロゲン原子を表す）
で示されるジハロシランである。
【００３０】
本願発明において、出発原料の他の一方として使用する化合物は、一般式
【００３１】
【化１４】
【００３２】
（式中、ｂは、１〜３である：Ｒは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基またはアミノ基を表す。ｂ＝１の場合には２つのＲが、ｂ＝２の場合には４つのＲが、ｂ＝３の場合は６つのＲが、それぞれ同一でもあるいは２つ以上が相異なっていてもよい：Ｘはハロゲン原子を表す）
で示されるジハロゲルマンである。この様なハロゲルマンは、一般に市販品として入手可能であるが、例えば、ｂ＝１、Ｒ＝ｎ−ヘキシル、Ｘ＝塩素原子である化合物の製造方法は、Ｊ．Ｐｏｌｙ．Ｓｃｉ．：Ｐｏｌｙ．Ｃｈｅｍ．Ｅｄ．Ｖｏｌ．２，１１１−２５（１９８７）に記載されている。また、それ以外の化合物も、同様な手法により、製造することができる。さらに、この様なハロゲルマンは、グリニャール試薬による求核置換反応によっても、製造できる｛Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｖｏｌ．８２．３０１６−１８（１９６０）｝。
【００３３】
また、本願発明における反応生成物は、一般式
【００３４】
【化１５】
【００３５】
（式中、Ｒは出発原料に対応して、上記に同じ；ｍおよびｎは、それぞれ２〜１１０００である）
で示されるシランゲルマンコポリマーである。
【００３６】
一般式（１）で示されるジハロシランにおいて、ａは、１〜３であり、Ｒで示される水素原子、アミノ基および有機置換基（アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基）は、それぞれが同一であってもよく、２つ以上が相異なっていても良い。より具体的には、ａ＝１の場合には２つのＲが、ａ＝２の場合には４つのＲが、ａ＝３の場合には６つのＲが、それぞれ同一であっても或いは２つ以上が相異なっていても良い。
【００３７】
一般式（１）で表される化合物としては、ａが１または２であることが、より好ましい。アルキル基としては、炭素数１〜１０程度のものが挙げられ、これらの中でも炭素数１〜６のものがより好ましい。アリール基としては、フェニル基、炭素数１〜６個のアルキル基を１つ以上置換基として有するフェニル基、ｐ−アルコキシフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。アルコキシ基としては、炭素数１〜１０程度のものが挙げられ、これらの中でも炭素数１〜６のものがより好ましい。Ｒが上記のアミノ基および有機置換基である場合には、その水素原子の少なくとも１つが、他のアルキル基、アリール基、アルコキシ基などの官能基により置換されていても良い。この様な官能基としては、上記と同様なものが挙げられる。
【００３８】
一般式（１）で表されるジハロシランにおいて、Ｘは、ハロゲン原子（Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒ、Ｉ）を表す。ハロゲン原子としては、Ｃｌがより好ましい。
【００３９】
また、一般式（２）で示されるハロゲルマンにおいても、Ｒで示される水素原子、アミノ基および有機置換基（アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基）は、それぞれが同一であってもよく、２つ以上が相異なっていても良い。より具体的には、ｂ＝１の場合には２つのＲが、ｂ＝２の場合には４つのＲが、ｂ＝３の場合には６つのＲが、それぞれ同一であっても或いは２つ以上が相異なっていても良い。アルキル基としては、炭素数１〜１０程度のものが挙げられ、これらの中でも炭素数１〜６のものがより好ましい。アリール基としては、フェニル基、炭素数１〜６個のアルキル基を１つ以上置換基として有するフェニル基、ｐ−アルコキシフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。アルコキシ基としては、炭素数１〜１０程度のものが挙げられ、これらの中でも炭素数１〜６のものがより好ましい。Ｒが上記のアミノ基および有機置換基である場合には、その水素原子の少なくとも１つが、他のアルキル基、アリール基、アルコキシ基などの官能基により置換されていても良い。この様な官能基としては、上記と同様なものが挙げられる。
【００４０】
一般式（２）で表されるジハロゲルマンにおいても、Ｘは、ハロゲン原子（Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒ、Ｉ）を表す。ハロゲン原子としては、Ｃｌがより好ましい。
【００４１】
本願発明においては、一般式（１）で表されるジハロシランの１種または２種以上と一般式（２）で表されるジハロゲルマンの１種または２種を併用することができる。
【００４２】
ジハロシランとジハロゲルマンは、できるだけ高純度であることが好ましく、例えば、予め蒸留して使用することが好ましい。
【００４３】
電極反応に際しては、一般式（１）で表される化合物と一般式（２）で表される化合物とを溶媒に溶解して使用する。一般式（１）で表される化合物と一般式（２）で表される化合物との割合は、化合物（１）：化合物（２）＝１：０．０１〜１００程度とする。
【００４４】
反応に際して使用する溶媒としては、非プロトン性溶媒が広く使用でき、より具体的には、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン、プロピレンカーボネート、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ｐ−ジオキサン、塩化メチレンなどのエーテル系の溶媒が例示される。これらの溶媒は、単独でも、或いは２種以上の混合物としても使用できる。溶媒としては、テトラヒドロフランおよび１，２−ジメトキシエタンがより好ましい。溶媒中の原料混合物の濃度は、低すぎる場合には、電流効率が低下するのに対し、高すぎる場合には、支持電解質が溶解しないことがある。従って、溶媒中の原料混合物の濃度は、通常０．０５〜２０ｍｏｌ／ｌ程度であり、より好ましくは０．２〜１５ｍｏｌ／ｌ程度であり、特に好ましくは０．３〜１３ｍｏｌ／ｌ程度である。
【００４５】
本願第１発明で使用する支持電解質としては、ＬｉＣｌ、ＬｉＮＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３などの安価なリチウム塩が例示される。これらの支持電解質は、単独で使用しても良く、或いは２種以上を併用しても良い。これら支持電解質の中でも、ＬｉＣｌが最も好ましい。
【００４６】
支持電解質の濃度は、低すぎる場合には、通電が困難乃至不可能となって反応が進行しないのに対し、高すぎる場合には、還元されて析出したリチウムの量が多すぎて、所望の生成物であるシランゲルマンコポリマーの主鎖結合が開裂して、その分子量が低下する。従って、溶媒中の支持電解質の濃度は、通常０．０５〜５ｍｏｌ／ｌ程度であり、より好ましくは０．１〜３ｍｏｌ／ｌ程度であり、特に好ましくは０．１５〜２．０ｍｏｌ／ｌ程度である。
【００４７】
本願第１発明においては、陽極として、ＭｇまたはＭｇを主成分とする合金を使用する。Ｍｇを主成分とする合金としては、例えばＡｌを３〜１０％程度含有するものが挙げられる。また、ＪＩＳ Ｈ ６１２５−１９６１に規定されている１種（ＭＧＡ１）、２種（ＭＧＡ２、通称ＡＺ６３）、３種（ＭＧＡ３）などが挙げられる。陰極としては、電流を通じ得る物質であれば特に限定されないが、ＳＵＳ３０４、３１６などのステンレス鋼；Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏなどの各種金属類；炭素材料などが例示される。電極の形状は、通電を安定して行いうる限り特に限定されないが、棒状、板状、筒状、円錐状、円盤状、球状体乃至ペレットをバスケットに収容したもの、板状体をコイル状に巻いたものなどが好ましい。電極表面の酸化被膜は、必要ならば、予め除去しておく。電極からの酸化被膜の除去は、任意の方法で行えばよく、例えば、電極を酸により洗浄した後、エタノールおよびエーテルなどにより洗浄し、減圧下に乾燥する方法、窒素雰囲気下に電極を研磨する方法、或いはこれらの方法を組み合わせた方法などにより行うことができる。
【００４８】
本願第１発明は、例えば、（ａ）陽極および陰極を設置した密閉可能な反応容器に一般式（１）で表される原料混合物および支持電解質を溶媒とともに収容し、好ましくは機械的もしくは磁気的に撹拌しつつ、所定量の電流を通電することにより電極反応を行わせる方法、（ｂ）陽極および陰極を設置した電解槽、反応液貯槽、ポンプ、配管などから構成される流動式電極反応装置を用いて、反応液貯槽に投入した原料混合物、支持電解質および溶媒からなる反応溶液をポンプにより電極反応装置内を循環させつつ、所定量の電流を通電することにより、電解槽内で電極反応を行わせる方法などにより行うことができる。
【００４９】
電解槽の構造乃至形状は、特に限定されないが、反応の進行に伴って反応溶液中に溶け出して消耗する陽極を簡便に補給する形式の構造とすることが出来る。より具体的には、例えば、図１に斜面図として概要を示す様に、消耗する陽極をバスケット乃至かご状容器１に収容した小さな球体状乃至ペレット３により連続的に供給する形式の電解槽とすることが出来る。或いは、図２に示す様に、特開昭６２−５６５８９号公報に示された“鉛筆削り型電解槽”に準じて、陰極シート５内に陽極となる金属または合金のブロック７を積層する形式の電解槽としても良い。図１に示す形式の陽極を使用する場合には、図３に示す様に、電解槽２３の外壁を兼ねる陰極２１内に金属または合金の球状体３を収容したバスケット１を配置して、電解を行う。
【００５０】
この様な連続供給型の陽極を備えた電解槽を使用する場合には、消耗する電極を１回或いは数回の反応毎に交換する必要がなくなるので、陽極交換に要する費用が軽減され、ポリマーの製造コストが低下する。
【００５１】
反応容器或いは反応装置内は、乾燥雰囲気であればよいが、乾燥した窒素または不活性ガス雰囲気であることがより好ましく、さらに脱酸素し、乾燥した窒素雰囲気或いは不活性ガス雰囲気であることが特に好ましい。通電量は、原料中のハロゲンを基準として、１Ｆ／ｍｏｌ程度以上であれば良く、通電量を調整することにより、分子量の制御が可能となる。また、０．１Ｆ／ｍｏｌ程度以上の通電量で生成したシランゲルマンコポリマーを系外に取り出し、残存する原料混合物を回収して、再使用することも可能である。反応時間は、原料混合物の量、支持電解質の量などに関係する電解液の抵抗などにより異なり得るので、適宜定めればよい。反応時の温度は、通常−２０℃から使用する溶媒の沸点までの温度範囲内にあり、より好ましくは−５〜３０℃程度の範囲内にあり、最も好ましくは０〜２５℃程度の範囲内にある。本願第１発明においては、通常の電極還元反応においては必須とされている隔膜は、使用してもよいが、必須ではないので、操作が簡便となり、実用上有利である。
【００５２】
２．本願第２発明
本願第２発明は、本発明の電極反応をより効率的に行うために、支持電解質に加えて通電助剤を併用することにより、通電性の向上をはかる以外の点では、本願第１発明と実質的に異なるところはない。
【００５３】
通電助剤としては、ＡｌＣｌ３、Ａｌ（ＯＥｔ）３などのＡｌ塩；ＦｅＣｌ２、ＦｅＣｌ３などのＦｅ塩；ＭｇＣｌ２などのＭｇ塩；ＭｇＣｌ２などのＭｇ塩；ＺｎＣｌ２などのＺｎ塩；ＳｎＣｌ２などのＳｎ塩；ＣｏＣｌ２などのＣｏ塩；ＰｄＣｌ２などのＰｄ塩；ＶＣｌ３などのＶ塩；ＣｕＣｌ２などのＣｕ塩；ＣａＣｌ２などのＣａ塩が好ましいものとして例示される。これらの通電助剤は、単独で使用しても良く、或いは２種以上を併用しても良い。これら通電助剤の中でも、ＡｌＣｌ３、ＦｅＣｌ２、ＦｅＣｌ３、ＣｏＣｌ２およびＣｕＣｌ２がより好ましい。溶媒中の通電助剤の濃度は、低すぎる場合には、通電性の向上が十分に達成されず、一方、高すぎる場合には、通電助剤が還元されて、反応に関与しなくなる。従って、溶媒中の通電助剤の濃度は、通常０．０１〜６ｍｏｌ／ｌ程度であり、より好ましくは０．０３〜４ｍｏｌ／ｌ程度であり、特に好ましくは０．０５〜３ｍｏｌ／ｌ程度である。このような通電助剤の添加により、反応時間が大幅に短縮され、効率的なシランゲルマンコポリマーの製造が可能となる。反応時間の短縮の程度は、通電助剤の濃度、支持電解質および原料混合物の濃度などにより異なるが、通常、通電助剤を用いない場合の１／４〜３／４程度となる。
【００５４】
なお、本願発明においては、一般式（１）で示されるジハロシランおよびおよび一般式（２）で示されるジハロゲルマンの水による副反応を抑制するために、溶媒および支持電解質中の水を予め除去しておくことが望ましい。例えば、溶媒としてテトラヒドロフラン或いは１，２−ジメトキシエタンを使用する場合には、ナトリウム−ベンゾフェノンケチルなどによる乾燥を予め行っておくことが好ましい。また、支持電解質の場合には、減圧加熱による乾燥、或いは水分と反応しやすく且つ用意に除去し得る物質（例えば、トリメチルクロロシランなど）の添加による水分除去を行っておくことが好ましい。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、下記のような顕著な効果が達成される。
【００５６】
（ａ）良好な収率で、分子量の揃ったシランゲルマンコポリマーが製造できる。
【００５７】
（ｂ）アルカリ金属を使用しないので、工業的規模の生産においても、操作性および安全性に優れ、環境汚染の危険性を回避しつつ、シランゲルマンコポリマーが製造できる。
【００５８】
（ｃ）高価な支持電解質を用いないので、安価にシランゲルマンコポリマーが製造できる。
【００５９】
（ｄ）取扱いが容易な支持電解質を使用するので、操作性に優れている。
【００６０】
（ｅ）通電助剤を使用する場合には、通電性がより良好となるので、通電助剤を使用しない場合に比して、反応時間が１／４〜３／４程度に大幅に短縮され、効率よくシランゲルマンコポリマーを製造することができる。
【００６１】
（ｆ）通電助剤としてＡｌＣｌ３などを用いる場合には、反応終了後に反応溶液を中和する必要がないので、後処理が極めて簡単となる。
【００６２】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところをより一層明確にする。
【００６３】
実施例１
三方コックおよびＭｇ製陽極（直径１ｃｍ×５ｃｍ）およびステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製陰極（１ｃｍ×１ｃｍ×５ｃｍ）を装着した内容積３０ｍｌの３つ口フラスコ（以下反応器という）に無水塩化リチウム（ＬｉＣｌ）０．４ｇを収容し、５０℃で１ｍｍＨｇに加熱減圧して、ＬｉＣｌを乾燥した後、脱酸素した乾燥窒素を反応器内に導入し、さらに予めナトリウム−ベンゾフェノンケチルで乾燥したテトラヒドロフラン１５ｍｌを加えた。これに予め蒸留により精製したメチルフェニルジクロロシラン０．９６ｇ（５ｍｍｏｌ）およびｎ−ブチルフェニルジクロロゲルマン１．３９ｇ（５ｍｍｏｌ）をシリンジで加え、マグネティックスターラーにより反応溶液を撹拌しながら、ウォーターバスにより反応器を室温に保持しつつ、定電圧電源により通電した。通電は、混合原料中の塩素を基準として２．０Ｆ／ｍｏｌの通電量となるよう約３６時間行った。
【００６４】
反応終了後、反応溶液に１Ｎ塩酸２０ｍｌを加えて、さらに蒸留水８０ｍｌを加え、エーテル１００ｍｌで抽出し、貧溶媒エタノール８０ｍｌ、良溶媒ベンゼン４ｍｌを用いて再沈した。
【００６５】
その結果、重量平均分子量２８２００のシランゲルマンコポリマーが収率４１．２％で得られた。
【００６６】
実施例２
一般式（１）で示されるジハロシランとしてメチルフェニルジクロロシラン１．３４ｇ（７ｍｍｏｌ）を使用し、一般式（２）で示されるジハロゲルマンとしてｎ−ブチルフェニルジクロロゲルマン０．８３ｇ（３ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００６７】
その結果、重量平均分子量２４６００のシランゲルマンコポリマーが収率５６．３％で得られた。
【００６８】
実施例３
一般式（１）で示されるジハロシランとしてメチルフェニルジクロロシラン０．５７ｇ（３ｍｍｏｌ）を使用し、一般式（２）で示されるジハロゲルマンとしてｎ−ブチルフェニルジクロロゲルマン１．９４ｇ（７ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００６９】
その結果、重量平均分子量３１２００のシランゲルマンコポリマーが収率４０．２％で得られた。
【００７０】
実施例４
一般式（１）で示されるジハロシランとして、蒸留法で精製したシクロヘキシルメチルジクロロシラン０．９８ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００７１】
反応終了後、反応溶液に１Ｎ塩酸２０ｍｌを加えて、さらに蒸留水８０ｍｌを加え、ヘキサン１００ｍｌで抽出し、貧溶媒アセトン８０ｍｌ、良溶媒ヘキサン４ｍｌを用いて再沈した。
【００７２】
その結果、重量平均分子量２０７００のシランゲルマンコポリマーが収率５１．１％で得られた。
【００７３】
実施例５
一般式（１）で示されるジハロシランとして、蒸留法で精製したメトキシメチルジクロロシラン０．７３ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００７４】
その結果、重量平均分子量７２００のシランゲルマンコポリマーが収率３１．５％で得られた。
【００７５】
実施例６
一般式（１）で示されるジハロシランとして、蒸留法で精製したｐ−アニシルメチルジクロロシラン１．０３ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００７６】
その結果、重量平均分子量３０６００のシランゲルマンコポリマーが収率４０．９％で得られた。
【００７７】
実施例７
一般式（１）で示されるジハロシランとして、蒸留法で精製したメチルフェニルジブロモシラン１．４０ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。その結果、重量平均分子量２７４００のシランゲルマンコポリマーが、収率４５．８％で得られた。
【００７８】
実施例８
一般式（１）で示されるジハロシランとして、蒸留法で精製した１，２−ジクロロ−１，１，２−トリメチル−２−フェニルシラン１．２５ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００７９】
その結果、対応する高分子量のシランゲルマンコポリマーが、良好な収率で得られた。
【００８０】
実施例９
一般式（２）で示されるジハロゲルマンとして、蒸留法で精製したジ（ｎ−ヘキシル）ジクロロゲルマン１．５７ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００８１】
反応終了後、反応溶液に１Ｎ塩酸２０ｍｌを加え、さらに蒸留水８０ｍｌを加えて、トルエン１００ｍｌで抽出し、貧溶媒エタノール８０ｍｌ、良溶媒トルエン４ｍｌを用いて再沈した。
【００８２】
その結果、重量平均分子量３０２５０のシランゲルマンコポリマーが、収率４３．７％で得られた。
【００８３】
実施例１０
一般式（２）で示されるジハロゲルマンとして、蒸留法で精製した１，２−ジクロロ−１，１，２−トリメチル−２−フェニルゲルマン１．６９ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００８４】
その結果、対応する高分子量のシランゲルマンコポリマーが、良好な収率で得られた。
【００８５】
実施例１１
一般式（１）で示されるジハロシランとして、蒸留法で精製したシクロヘキシルメチルジクロロシラン０．９８ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用し、一般式（２）で示されるジハロゲルマンとして、ｎ−ブチルシクロヘキシルジクロロゲルマン１．３９ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００８６】
反応終了後、反応溶液に１Ｎ塩酸２０ｍｌを加え、さらに蒸留水８０ｍｌを加えて、ヘキサン１００ｍｌで抽出し、貧溶媒アセトン８０ｍｌ、良溶媒ヘキサン４ｍｌを用いて再沈した。
【００８７】
その結果、重量平均分子量２４６００のシランゲルマンコポリマーが、収率５５．５％で得られた。
【００８８】
実施例１２
一般式（２）で示されるジハロゲルマンとして、ｎ−ブチルフェニルジブロモゲルマン１．８３ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００８９】
その結果、重量平均分子量２２１００のシランゲルマンコポリマーが、収率３９．９％で得られた。
【００９０】
実施例１３
陽極としてＭｇ合金（Ｍｇ９０％、Ａｌ１０％：１ｃｍ×１ｃｍ×５ｃｍ）を使用する以外は実施例１と同様にして、電極反応を行った。
【００９１】
その結果、重量平均分子量２５８００のシランゲルマンコポリマーが、収率４０．７％で得られた。
【００９２】
実施例１４
陽極としてＭｇ合金（Ｍｇ９５．５％、Ａｌ４％、Ｍｎ０．５％、１ｃｍ×１ｃｍ×５ｃｍ）を使用する以外は実施例１と同様にして、電極反応を行った。
【００９３】
その結果、重量平均分子量２７７００のシランゲルマンコポリマーが、収率４１．７％で得られた。
【００９４】
実施例１５
陰極としてグラッシーカーボン（１ｃｍ×０．１ｃｍ×５ｃｍ）を使用する以外は実施例１と同様にして、電極反応を行った。
【００９５】
その結果、高分子量のシランゲルマンコポリマーが良好な収率で得られた。
【００９６】
実施例１６
支持電解質としてＬｉＮＯ３０．６５ｇを使用する以外は実施例１と同様にして、電極反応を行った。
【００９７】
その結果、高分子量のシランゲルマンコポリマーが良好な収率で得られた。
【００９８】
実施例１７
支持電解質としてＬｉ２ＣＯ３０．７０ｇを使用する以外は実施例１と同様にして、電極反応を行った。
【００９９】
その結果、高分子量のシランゲルマンコポリマーが良好な収率で得られた。
【０１００】
実施例１８
三方コックおよびＭｇ製陽極（直径１ｃｍ×５ｃｍ）およびステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製陰極（１ｃｍ×１ｃｍ×５ｃｍ）を装着した内容積３０ｍｌの３つ口フラスコ（以下反応器という）に無水塩化リチウム（ＬｉＣｌ）０．４０ｇと無水塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）０．２５ｇを収容し、５０℃、１ｍｍＨｇに加熱減圧して、ＬｉＣｌおよびＡｌＣｌ３を乾燥した後、脱酸素した乾燥窒素を反応器内に導入し、さらに予めナトリウム−ベンゾフェノンケチルで乾燥したテトラヒドロフラン１５ｍｌを加えた。これに予め蒸留により精製したメチルフェニルジクロロシラン０．９６ｇ（５ｍｍｏｌ）およびｎ−ブチルフェニルジクロロゲルマン１．３９ｇ（５ｍｍｏｌ）をシリンジで加え、マグネティックスターラーにより反応溶液を撹拌しながら、ウォーターバスにより反応器を室温に保持しつつ、定電圧電源により通電した。通電は、原料混合物中の塩素を基準として、２．０Ｆ／ｍｏｌの通電量となるように、約１２時間行った。
【０１０１】
反応終了後、反応溶液に蒸留水１００ｍｌを加え、エーテル１００ｍｌで抽出し、貧溶媒エタノール８０ｍｌ、良溶媒ベンゼン４ｍｌを用いて再沈した。
【０１０２】
その結果、重量平均分子量３０３００のシランゲルマンコポリマーが、収率４７．３％で得られた。
【０１０３】
実施例１９
ＬｉＣｌ使用量を０．８ｇとする以外は実施例１８と同様にして、電極反応を行った。この場合、原料中の塩素を基準として、通電量が２．０Ｆ／ｍｏｌとなるまでに約５時間を要した。
【０１０４】
その結果、重量平均分子量２９６００シランゲルマンコポリマーが、収率４３．３％で得られた。
【０１０５】
実施例２０
通電助剤として、ＭｇＣｌ２０．１８ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして、電極反応を行った。
【０１０６】
その結果、高分子量のシランゲルマンコポリマーが良好な収率で得られた。
【０１０７】
実施例２１
通電助剤として、ＺｎＣｌ２０．２６ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして電極反応を行った。
【０１０８】
その結果、高分子量のシランゲルマンコポリマーが良好な収率で得られた。
【０１０９】
実施例２２
通電助剤として、ＣａＣｌ２０．５２ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして電極反応を行った。
【０１１０】
その結果、高分子量のシランゲルマンコポリマーが良好な収率で得られた。
【０１１１】
実施例２３
溶媒として予めナトリウム−ベンゾフェノンケチルで乾燥したＤＭＥ１５ｍｌを使用する以外は実施例１８と同様にして、電極反応を行った。
【０１１２】
その結果、重量平均分子量１３７００のシランゲルマンコポリマーが収率３０．８％で得られた。
【０１１３】
実施例２４
Ｍｇ製陽極（１２ｃｍ×１５ｃｍ×１ｃｍ）およびステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）製陰極（１２ｃｍ×１５ｃｍ×１ｃｍ）を装着したフィルタープレス型電解槽（電極間距離５ｍｍ）、容量３ｌの反応液貯槽、ベローズ式ポンプおよび配管からなる流動式電極反応装置の反応液貯槽に無水塩化リチウム（ＬｉＣｌ）２７ｇおよび無水塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）１７ｇを収容し、脱酸素した乾燥窒素を反応器内に導入し、さらに予めナトリウム−ベンゾフェノンケチルで乾燥したテトラヒドロフラン１．０ｌを加えた。これに予め蒸留により精製したメチルフェニルジクロロシラン６４ｇ（０．３３ｍｌ）およびｎ−ブチルフェニルジクロロゲルマン９３ｇ（０．３３ｍｌ）をシリンジで加え、ベローズ式ポンプにより反応液を循環させながら（電極間を通過する際の線速度は２０ｃｍ／秒）、冷却器により反応温度を室温に保持しつつ、定電圧電源により通電した。通電は、原料混合物中の塩素を基準として、２Ｆ／ｍｏｌの通電量となるよう約３５時間行った。
【０１１４】
反応終了後、反応溶液に蒸留水１５００ｍｌを加え、エーテル１５００ｍｌで抽出し、貧溶媒エタノール２０００ｍｌ、良溶媒ベンゼン５０ｍｌを用いて再沈した。
【０１１５】
その結果、重量平均分子量２６８００のシランゲルマンコポリマーが、収率４５．３％で得られた。
【０１１６】
実施例２５
通電助剤としてＦｅＣｌ２０．２４ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして電極反応を行った。この場合、原料混合物中の塩素を基準として、通電量が２．０Ｆ／ｍｏｌとなるまで約１３時間を要した。その結果、重量平均分子量３８５００のシランゲルマンコポリマーが収率５２．５％で得られた。
【０１１７】
実施例２６
通電助剤としてＦｅＣｌ３０．３１ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして電極反応を行った。この場合、原料混合物中の塩素を基準として、通電量が２．０Ｆ／ｍｏｌとなるまで約１４時間を要した。その結果、重量平均分子量２８２００のシランゲルマンコポリマーが収率３２．７％で得られた。
【０１１８】
実施例２７
通電助剤としてＳｎＣｌ２０．４９ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして電極反応を行った。この場合、原料混合物中の塩素を基準として、通電量が２．０Ｆ／ｍｏｌとなるまで約２０時間を要した。その結果、重量平均分子量１４４００のシランゲルマンコポリマーが収率５１．２％で得られた。
【０１１９】
実施例２８
通電助剤としてＣｏＣｌ２０．２４ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして電極反応を行った。この場合、原料混合物中の塩素を基準として、通電量が２．０Ｆ／ｍｏｌとなるまで約１９時間を要した。その結果、重量平均分子量２０１００のシランゲルマンコポリマーが収率６２．１％で得られた。
【０１２０】
実施例２９
通電助剤としてＰｄＣｌ２０．３３ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして電極反応を行った。この場合、原料混合物中の塩素を基準として、通電量が２．０Ｆ／ｍｏｌとなるまで約２７時間を要した。その結果、重量平均分子量９８００のシランゲルマンコポリマーが収率３２．９％で得られた。
【０１２１】
実施例３０
通電助剤としてＶＣｌ３０．２９ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして電極反応を行った。この場合、原料混合物中の塩素を基準として、通電量が２．０Ｆ／ｍｏｌとなるまで約２５時間を要した。その結果、重量平均分子量２９０００のシランゲルマンコポリマーが収率２２．７％で得られた。
【０１２２】
実施例３１
通電助剤としてＣｕＣｌ２０．２５ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして電極反応を行った。この場合、原料混合物中の塩素を基準として、通電量が２．０Ｆ／ｍｏｌとなるまで約１７時間を要した。その結果、重量平均分子量３１３００のシランゲルマンコポリマーが収率３３．９％で得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】陽極を構成する金属または合金の球状体をかご状容器乃至バスケットに収容して使用する本発明方法の大要を示す斜面図である。
【図２】本発明方法を実施するに際し使用する電解槽を鉛筆削り型電解槽とした場合の概要を示す模式的な断面図である。
【図３】図１に示す形式の陽極を使用する電解槽の概要を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１…かご状容器乃至バスケット
３…金属球状体乃至ペレット
５…陰極
７…ブロック状陽極
２１…陰極
２３…電解槽
本発明は、シランゲルマンコポリマーの製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術とその問題点】
シランゲルマンコポリマーは、光・電子材料などとして注目されている。
【０００３】
従来、シランゲルマンコポリマーの製造方法としては、金属ナトリウムなどのアルカリ金属を用いて、トルエン溶媒中のオルガノジクロロシランとオルガノジクロロゲルマンとを１００℃以上の温度で長時間撹拌し、還元的にカップリングさせる方法が知られている｛Ｊ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｅｄ．，２３（１９８５）２０９９−２１０７｝。しかしながら、この方法には、過酷な反応条件（例えば、長時間の加熱が必要である）を必要とすること、収率が低いこと、生成物の分子量を制御することができないこと、工業的規模での生産に際しては、アルカリ金属を大量に使用するので、安全性に大きな問題があることなどの欠点がある。
【０００４】
これらの諸欠点を克服すべく、下記の様に、ジハロシランとジハロゲルマンとを室温で電極還元してシランゲルマンコポリマーを製造するという温和な条件下での方法が提案されている。
【０００５】
例えば、電極としてＭｇなどの金属を使用し、支持電解質として過塩素酸リチウムなどを使用し、溶媒としてテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）などを用いる方法が提案されている｛Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，８９７，１９９２、特開平５−３０６３４１号公報など｝。
【０００６】
これらの方法は、安全な金属を陽極に用い、かつ活性な電極還元系を提供しており、環境汚染の心配なしに、操作性良く、高収率で分子量の揃った高分子量シランゲルマンコポリマーを製造できるものである。しかしながら、支持電解質として用いる過塩素酸リチウムなどの過塩素酸塩は高価なものであり、また取り扱いに留意も必要なことから、安価で取り扱いの容易な支持電解質を用いる系が求められていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の主な目的は、分子量が揃っていて、高品質な成膜が可能な程度の高分子量を有するシランゲルマンコポリマーを、高収率で操作性よく、安全かつ安価に製造し得る新たなシランゲルマンコポリマーの製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の如き従来技術の現状に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、ジハロシランとジハロゲルマンとを特定の金属を陽極として用い、特定の溶媒および特定の支持電解質を用いて電極反応に供することによって、従来技術の問題点が実質的に解消されるか乃至は大幅に軽減されることを見出した。
【０００９】
また、通電助剤として特定の化学物質を反応系に添加する場合には、通電性が大幅に改善されて、シランゲルマンコポリマーの製造に必要な時間が大幅に短縮されることを見出した。
【００１０】
すなわち、本発明は、下記のシランゲルマンコポリマーの製造方法を提供するものである：
１．シランゲルマンコポリマーの製造方法であって、一般式
【００１１】
【化７】
（式中ａは、１〜３である：Ｒは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基またはアミノ基を表す。ａ＝１の場合には２つのＲが、ａ＝２の場合には４つのＲが、ａ＝３の場合は６つのＲが、それぞれ同一でもあるいは２つ以上が相異なっていてもよい：Ｘは、ハロゲン原子を表す）
で示されるジハロシランと一般式
【００１３】
【化８】
（式中ｂは、１〜３である：Ｒは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基またはアミノ基を表す。ｂ＝１の場合には２つのＲが、ｂ＝２の場合には４つのＲが、ｂ＝３の場合は６つのＲが、それぞれ同一でもあるいは２つ以上が相異なっていてもよい：Ｘは、ハロゲン原子を表す）
で示されるジハロゲルマンとをＭｇまたはＭｇ系合金を陽極とし、Ｌｉ塩を支持電解質とし、溶媒として非プロトン性溶媒を使用する電極反応に供することにより、一般式
【００１５】
【化９】
（式中Ｒは、出発原料に対応して上記に同じ：ｍおよびｎは、それぞれ２〜１１０００である）で示されるシランゲルマンコポリマーを形成させることを特徴とする方法。
【００１７】
２．シランゲルマンコポリマーの製造方法であって、一般式
【００１８】
【化１０】
（式中ａは、１〜３である：Ｒは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基またはアミノ基を表す。ａ＝１の場合には２つのＲが、ａ＝２の場合には４つのＲが、ａ＝３の場合は６つのＲが、それぞれ同一でもあるいは２つ以上が相異なっていてもよい：Ｘは、ハロゲン原子を表す）
で示されるジハロシランと一般式
【００２０】
【化１１】
（式中ｂは、１〜３である：Ｒは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基またはアミノ基を表す。ｂ＝１の場合には２つのＲが、ｂ＝２の場合には４つのＲが、ｂ＝３の場合は６つのＲが、それぞれ同一でもあるいは２つ以上が相異なっていてもよい：Ｘは、ハロゲン原子を表す）
で示されるジハロゲルマンとをＭｇまたはＭｇ系合金を陽極とし、Ｌｉ塩を支持電解質とし、Ａｌ塩、Ｆｅ塩、Ｍｇ塩、Ｚｎ塩、Ｓｎ塩、Ｃｏ塩、Ｐｄ塩、Ｖ塩、Ｃｕ塩あるいはＣａ塩を通電助剤として用い、溶媒として非プロトン性溶媒を使用する電極反応に供することにより、一般式
【００２２】
【化１２】
（式中Ｒは、出発原料に対応して上記に同じ：ｍおよびｎは、それぞれ２〜１１０００である）で示されるシランゲルマンコポリマーを形成させることを特徴とする方法。
【００２４】
３．支持電解質として、ＬｉＣｌを使用する上記項１または２に記載の方法。
【００２５】
４．通電助剤として、ＡｌＣｌ３、ＦｅＣｌ２、ＦｅＣｌ３、ＣｏＣｌ２またはＣｕＣｌ２を使用する上記項２または３に記載の方法。
【００２６】
以下において、例えば、上記項１の発明を本願第１発明といい、上記項２に記載された発明を本願第２発明といい、両発明を総括して単に本願発明という。
【００２７】
１．本願第１発明
本願発明において、出発原料の一方として使用する化合物は、一般式
【００２８】
【化１３】
（式中、ａは、１〜３である：Ｒは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基またはアミノ基を表す。ａ＝１の場合には２つのＲが、ａ＝２の場合には４つのＲが、ａ＝３の場合は６つのＲが、それぞれ同一でもあるいは２つ以上が相異なっていてもよい：Ｘはハロゲン原子を表す）
で示されるジハロシランである。
【００３０】
本願発明において、出発原料の他の一方として使用する化合物は、一般式
【００３１】
【化１４】
（式中、ｂは、１〜３である：Ｒは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基またはアミノ基を表す。ｂ＝１の場合には２つのＲが、ｂ＝２の場合には４つのＲが、ｂ＝３の場合は６つのＲが、それぞれ同一でもあるいは２つ以上が相異なっていてもよい：Ｘはハロゲン原子を表す）
で示されるジハロゲルマンである。この様なハロゲルマンは、一般に市販品として入手可能であるが、例えば、ｂ＝１、Ｒ＝ｎ−ヘキシル、Ｘ＝塩素原子である化合物の製造方法は、Ｊ．Ｐｏｌｙ．Ｓｃｉ．：Ｐｏｌｙ．Ｃｈｅｍ．Ｅｄ．Ｖｏｌ．２，１１１−２５（１９８７）に記載されている。また、それ以外の化合物も、同様な手法により、製造することができる。さらに、この様なハロゲルマンは、グリニャール試薬による求核置換反応によっても、製造できる｛Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｖｏｌ．８２．３０１６−１８（１９６０）｝。
【００３３】
また、本願発明における反応生成物は、一般式
【００３４】
【化１５】
（式中、Ｒは出発原料に対応して、上記に同じ；ｍおよびｎは、それぞれ２〜１１０００である）
で示されるシランゲルマンコポリマーである。
【００３６】
一般式（１）で示されるジハロシランにおいて、ａは、１〜３であり、Ｒで示される水素原子、アミノ基および有機置換基（アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基）は、それぞれが同一であってもよく、２つ以上が相異なっていても良い。より具体的には、ａ＝１の場合には２つのＲが、ａ＝２の場合には４つのＲが、ａ＝３の場合には６つのＲが、それぞれ同一であっても或いは２つ以上が相異なっていても良い。
【００３７】
一般式（１）で表される化合物としては、ａが１または２であることが、より好ましい。アルキル基としては、炭素数１〜１０程度のものが挙げられ、これらの中でも炭素数１〜６のものがより好ましい。アリール基としては、フェニル基、炭素数１〜６個のアルキル基を１つ以上置換基として有するフェニル基、ｐ−アルコキシフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。アルコキシ基としては、炭素数１〜１０程度のものが挙げられ、これらの中でも炭素数１〜６のものがより好ましい。Ｒが上記のアミノ基および有機置換基である場合には、その水素原子の少なくとも１つが、他のアルキル基、アリール基、アルコキシ基などの官能基により置換されていても良い。この様な官能基としては、上記と同様なものが挙げられる。
【００３８】
一般式（１）で表されるジハロシランにおいて、Ｘは、ハロゲン原子（Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒ、Ｉ）を表す。ハロゲン原子としては、Ｃｌがより好ましい。
【００３９】
また、一般式（２）で示されるハロゲルマンにおいても、Ｒで示される水素原子、アミノ基および有機置換基（アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基）は、それぞれが同一であってもよく、２つ以上が相異なっていても良い。より具体的には、ｂ＝１の場合には２つのＲが、ｂ＝２の場合には４つのＲが、ｂ＝３の場合には６つのＲが、それぞれ同一であっても或いは２つ以上が相異なっていても良い。アルキル基としては、炭素数１〜１０程度のものが挙げられ、これらの中でも炭素数１〜６のものがより好ましい。アリール基としては、フェニル基、炭素数１〜６個のアルキル基を１つ以上置換基として有するフェニル基、ｐ−アルコキシフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。アルコキシ基としては、炭素数１〜１０程度のものが挙げられ、これらの中でも炭素数１〜６のものがより好ましい。Ｒが上記のアミノ基および有機置換基である場合には、その水素原子の少なくとも１つが、他のアルキル基、アリール基、アルコキシ基などの官能基により置換されていても良い。この様な官能基としては、上記と同様なものが挙げられる。
【００４０】
一般式（２）で表されるジハロゲルマンにおいても、Ｘは、ハロゲン原子（Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒ、Ｉ）を表す。ハロゲン原子としては、Ｃｌがより好ましい。
【００４１】
本願発明においては、一般式（１）で表されるジハロシランの１種または２種以上と一般式（２）で表されるジハロゲルマンの１種または２種を併用することができる。
【００４２】
ジハロシランとジハロゲルマンは、できるだけ高純度であることが好ましく、例えば、予め蒸留して使用することが好ましい。
【００４３】
電極反応に際しては、一般式（１）で表される化合物と一般式（２）で表される化合物とを溶媒に溶解して使用する。一般式（１）で表される化合物と一般式（２）で表される化合物との割合は、化合物（１）：化合物（２）＝１：０．０１〜１００程度とする。
【００４４】
反応に際して使用する溶媒としては、非プロトン性溶媒が広く使用でき、より具体的には、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン、プロピレンカーボネート、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ｐ−ジオキサン、塩化メチレンなどのエーテル系の溶媒が例示される。これらの溶媒は、単独でも、或いは２種以上の混合物としても使用できる。溶媒としては、テトラヒドロフランおよび１，２−ジメトキシエタンがより好ましい。溶媒中の原料混合物の濃度は、低すぎる場合には、電流効率が低下するのに対し、高すぎる場合には、支持電解質が溶解しないことがある。従って、溶媒中の原料混合物の濃度は、通常０．０５〜２０ｍｏｌ／ｌ程度であり、より好ましくは０．２〜１５ｍｏｌ／ｌ程度であり、特に好ましくは０．３〜１３ｍｏｌ／ｌ程度である。
【００４５】
本願第１発明で使用する支持電解質としては、ＬｉＣｌ、ＬｉＮＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３などの安価なリチウム塩が例示される。これらの支持電解質は、単独で使用しても良く、或いは２種以上を併用しても良い。これら支持電解質の中でも、ＬｉＣｌが最も好ましい。
【００４６】
支持電解質の濃度は、低すぎる場合には、通電が困難乃至不可能となって反応が進行しないのに対し、高すぎる場合には、還元されて析出したリチウムの量が多すぎて、所望の生成物であるシランゲルマンコポリマーの主鎖結合が開裂して、その分子量が低下する。従って、溶媒中の支持電解質の濃度は、通常０．０５〜５ｍｏｌ／ｌ程度であり、より好ましくは０．１〜３ｍｏｌ／ｌ程度であり、特に好ましくは０．１５〜２．０ｍｏｌ／ｌ程度である。
【００４７】
本願第１発明においては、陽極として、ＭｇまたはＭｇを主成分とする合金を使用する。Ｍｇを主成分とする合金としては、例えばＡｌを３〜１０％程度含有するものが挙げられる。また、ＪＩＳ Ｈ ６１２５−１９６１に規定されている１種（ＭＧＡ１）、２種（ＭＧＡ２、通称ＡＺ６３）、３種（ＭＧＡ３）などが挙げられる。陰極としては、電流を通じ得る物質であれば特に限定されないが、ＳＵＳ３０４、３１６などのステンレス鋼；Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏなどの各種金属類；炭素材料などが例示される。電極の形状は、通電を安定して行いうる限り特に限定されないが、棒状、板状、筒状、円錐状、円盤状、球状体乃至ペレットをバスケットに収容したもの、板状体をコイル状に巻いたものなどが好ましい。電極表面の酸化被膜は、必要ならば、予め除去しておく。電極からの酸化被膜の除去は、任意の方法で行えばよく、例えば、電極を酸により洗浄した後、エタノールおよびエーテルなどにより洗浄し、減圧下に乾燥する方法、窒素雰囲気下に電極を研磨する方法、或いはこれらの方法を組み合わせた方法などにより行うことができる。
【００４８】
本願第１発明は、例えば、（ａ）陽極および陰極を設置した密閉可能な反応容器に一般式（１）で表される原料混合物および支持電解質を溶媒とともに収容し、好ましくは機械的もしくは磁気的に撹拌しつつ、所定量の電流を通電することにより電極反応を行わせる方法、（ｂ）陽極および陰極を設置した電解槽、反応液貯槽、ポンプ、配管などから構成される流動式電極反応装置を用いて、反応液貯槽に投入した原料混合物、支持電解質および溶媒からなる反応溶液をポンプにより電極反応装置内を循環させつつ、所定量の電流を通電することにより、電解槽内で電極反応を行わせる方法などにより行うことができる。
【００４９】
電解槽の構造乃至形状は、特に限定されないが、反応の進行に伴って反応溶液中に溶け出して消耗する陽極を簡便に補給する形式の構造とすることが出来る。より具体的には、例えば、図１に斜面図として概要を示す様に、消耗する陽極をバスケット乃至かご状容器１に収容した小さな球体状乃至ペレット３により連続的に供給する形式の電解槽とすることが出来る。或いは、図２に示す様に、特開昭６２−５６５８９号公報に示された“鉛筆削り型電解槽”に準じて、陰極シート５内に陽極となる金属または合金のブロック７を積層する形式の電解槽としても良い。図１に示す形式の陽極を使用する場合には、図３に示す様に、電解槽２３の外壁を兼ねる陰極２１内に金属または合金の球状体３を収容したバスケット１を配置して、電解を行う。
【００５０】
この様な連続供給型の陽極を備えた電解槽を使用する場合には、消耗する電極を１回或いは数回の反応毎に交換する必要がなくなるので、陽極交換に要する費用が軽減され、ポリマーの製造コストが低下する。
【００５１】
反応容器或いは反応装置内は、乾燥雰囲気であればよいが、乾燥した窒素または不活性ガス雰囲気であることがより好ましく、さらに脱酸素し、乾燥した窒素雰囲気或いは不活性ガス雰囲気であることが特に好ましい。通電量は、原料中のハロゲンを基準として、１Ｆ／ｍｏｌ程度以上であれば良く、通電量を調整することにより、分子量の制御が可能となる。また、０．１Ｆ／ｍｏｌ程度以上の通電量で生成したシランゲルマンコポリマーを系外に取り出し、残存する原料混合物を回収して、再使用することも可能である。反応時間は、原料混合物の量、支持電解質の量などに関係する電解液の抵抗などにより異なり得るので、適宜定めればよい。反応時の温度は、通常−２０℃から使用する溶媒の沸点までの温度範囲内にあり、より好ましくは−５〜３０℃程度の範囲内にあり、最も好ましくは０〜２５℃程度の範囲内にある。本願第１発明においては、通常の電極還元反応においては必須とされている隔膜は、使用してもよいが、必須ではないので、操作が簡便となり、実用上有利である。
【００５２】
２．本願第２発明
本願第２発明は、本発明の電極反応をより効率的に行うために、支持電解質に加えて通電助剤を併用することにより、通電性の向上をはかる以外の点では、本願第１発明と実質的に異なるところはない。
【００５３】
通電助剤としては、ＡｌＣｌ３、Ａｌ（ＯＥｔ）３などのＡｌ塩；ＦｅＣｌ２、ＦｅＣｌ３などのＦｅ塩；ＭｇＣｌ２などのＭｇ塩；ＭｇＣｌ２などのＭｇ塩；ＺｎＣｌ２などのＺｎ塩；ＳｎＣｌ２などのＳｎ塩；ＣｏＣｌ２などのＣｏ塩；ＰｄＣｌ２などのＰｄ塩；ＶＣｌ３などのＶ塩；ＣｕＣｌ２などのＣｕ塩；ＣａＣｌ２などのＣａ塩が好ましいものとして例示される。これらの通電助剤は、単独で使用しても良く、或いは２種以上を併用しても良い。これら通電助剤の中でも、ＡｌＣｌ３、ＦｅＣｌ２、ＦｅＣｌ３、ＣｏＣｌ２およびＣｕＣｌ２がより好ましい。溶媒中の通電助剤の濃度は、低すぎる場合には、通電性の向上が十分に達成されず、一方、高すぎる場合には、通電助剤が還元されて、反応に関与しなくなる。従って、溶媒中の通電助剤の濃度は、通常０．０１〜６ｍｏｌ／ｌ程度であり、より好ましくは０．０３〜４ｍｏｌ／ｌ程度であり、特に好ましくは０．０５〜３ｍｏｌ／ｌ程度である。このような通電助剤の添加により、反応時間が大幅に短縮され、効率的なシランゲルマンコポリマーの製造が可能となる。反応時間の短縮の程度は、通電助剤の濃度、支持電解質および原料混合物の濃度などにより異なるが、通常、通電助剤を用いない場合の１／４〜３／４程度となる。
【００５４】
なお、本願発明においては、一般式（１）で示されるジハロシランおよびおよび一般式（２）で示されるジハロゲルマンの水による副反応を抑制するために、溶媒および支持電解質中の水を予め除去しておくことが望ましい。例えば、溶媒としてテトラヒドロフラン或いは１，２−ジメトキシエタンを使用する場合には、ナトリウム−ベンゾフェノンケチルなどによる乾燥を予め行っておくことが好ましい。また、支持電解質の場合には、減圧加熱による乾燥、或いは水分と反応しやすく且つ用意に除去し得る物質（例えば、トリメチルクロロシランなど）の添加による水分除去を行っておくことが好ましい。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、下記のような顕著な効果が達成される。
【００５６】
（ａ）良好な収率で、分子量の揃ったシランゲルマンコポリマーが製造できる。
【００５７】
（ｂ）アルカリ金属を使用しないので、工業的規模の生産においても、操作性および安全性に優れ、環境汚染の危険性を回避しつつ、シランゲルマンコポリマーが製造できる。
【００５８】
（ｃ）高価な支持電解質を用いないので、安価にシランゲルマンコポリマーが製造できる。
【００５９】
（ｄ）取扱いが容易な支持電解質を使用するので、操作性に優れている。
【００６０】
（ｅ）通電助剤を使用する場合には、通電性がより良好となるので、通電助剤を使用しない場合に比して、反応時間が１／４〜３／４程度に大幅に短縮され、効率よくシランゲルマンコポリマーを製造することができる。
【００６１】
（ｆ）通電助剤としてＡｌＣｌ３などを用いる場合には、反応終了後に反応溶液を中和する必要がないので、後処理が極めて簡単となる。
【００６２】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところをより一層明確にする。
【００６３】
実施例１
三方コックおよびＭｇ製陽極（直径１ｃｍ×５ｃｍ）およびステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製陰極（１ｃｍ×１ｃｍ×５ｃｍ）を装着した内容積３０ｍｌの３つ口フラスコ（以下反応器という）に無水塩化リチウム（ＬｉＣｌ）０．４ｇを収容し、５０℃で１ｍｍＨｇに加熱減圧して、ＬｉＣｌを乾燥した後、脱酸素した乾燥窒素を反応器内に導入し、さらに予めナトリウム−ベンゾフェノンケチルで乾燥したテトラヒドロフラン１５ｍｌを加えた。これに予め蒸留により精製したメチルフェニルジクロロシラン０．９６ｇ（５ｍｍｏｌ）およびｎ−ブチルフェニルジクロロゲルマン１．３９ｇ（５ｍｍｏｌ）をシリンジで加え、マグネティックスターラーにより反応溶液を撹拌しながら、ウォーターバスにより反応器を室温に保持しつつ、定電圧電源により通電した。通電は、混合原料中の塩素を基準として２．０Ｆ／ｍｏｌの通電量となるよう約３６時間行った。
【００６４】
反応終了後、反応溶液に１Ｎ塩酸２０ｍｌを加えて、さらに蒸留水８０ｍｌを加え、エーテル１００ｍｌで抽出し、貧溶媒エタノール８０ｍｌ、良溶媒ベンゼン４ｍｌを用いて再沈した。
【００６５】
その結果、重量平均分子量２８２００のシランゲルマンコポリマーが収率４１．２％で得られた。
【００６６】
実施例２
一般式（１）で示されるジハロシランとしてメチルフェニルジクロロシラン１．３４ｇ（７ｍｍｏｌ）を使用し、一般式（２）で示されるジハロゲルマンとしてｎ−ブチルフェニルジクロロゲルマン０．８３ｇ（３ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００６７】
その結果、重量平均分子量２４６００のシランゲルマンコポリマーが収率５６．３％で得られた。
【００６８】
実施例３
一般式（１）で示されるジハロシランとしてメチルフェニルジクロロシラン０．５７ｇ（３ｍｍｏｌ）を使用し、一般式（２）で示されるジハロゲルマンとしてｎ−ブチルフェニルジクロロゲルマン１．９４ｇ（７ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００６９】
その結果、重量平均分子量３１２００のシランゲルマンコポリマーが収率４０．２％で得られた。
【００７０】
実施例４
一般式（１）で示されるジハロシランとして、蒸留法で精製したシクロヘキシルメチルジクロロシラン０．９８ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００７１】
反応終了後、反応溶液に１Ｎ塩酸２０ｍｌを加えて、さらに蒸留水８０ｍｌを加え、ヘキサン１００ｍｌで抽出し、貧溶媒アセトン８０ｍｌ、良溶媒ヘキサン４ｍｌを用いて再沈した。
【００７２】
その結果、重量平均分子量２０７００のシランゲルマンコポリマーが収率５１．１％で得られた。
【００７３】
実施例５
一般式（１）で示されるジハロシランとして、蒸留法で精製したメトキシメチルジクロロシラン０．７３ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００７４】
その結果、重量平均分子量７２００のシランゲルマンコポリマーが収率３１．５％で得られた。
【００７５】
実施例６
一般式（１）で示されるジハロシランとして、蒸留法で精製したｐ−アニシルメチルジクロロシラン１．０３ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００７６】
その結果、重量平均分子量３０６００のシランゲルマンコポリマーが収率４０．９％で得られた。
【００７７】
実施例７
一般式（１）で示されるジハロシランとして、蒸留法で精製したメチルフェニルジブロモシラン１．４０ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。その結果、重量平均分子量２７４００のシランゲルマンコポリマーが、収率４５．８％で得られた。
【００７８】
実施例８
一般式（１）で示されるジハロシランとして、蒸留法で精製した１，２−ジクロロ−１，１，２−トリメチル−２−フェニルシラン１．２５ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００７９】
その結果、対応する高分子量のシランゲルマンコポリマーが、良好な収率で得られた。
【００８０】
実施例９
一般式（２）で示されるジハロゲルマンとして、蒸留法で精製したジ（ｎ−ヘキシル）ジクロロゲルマン１．５７ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００８１】
反応終了後、反応溶液に１Ｎ塩酸２０ｍｌを加え、さらに蒸留水８０ｍｌを加えて、トルエン１００ｍｌで抽出し、貧溶媒エタノール８０ｍｌ、良溶媒トルエン４ｍｌを用いて再沈した。
【００８２】
その結果、重量平均分子量３０２５０のシランゲルマンコポリマーが、収率４３．７％で得られた。
【００８３】
実施例１０
一般式（２）で示されるジハロゲルマンとして、蒸留法で精製した１，２−ジクロロ−１，１，２−トリメチル−２−フェニルゲルマン１．６９ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００８４】
その結果、対応する高分子量のシランゲルマンコポリマーが、良好な収率で得られた。
【００８５】
実施例１１
一般式（１）で示されるジハロシランとして、蒸留法で精製したシクロヘキシルメチルジクロロシラン０．９８ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用し、一般式（２）で示されるジハロゲルマンとして、ｎ−ブチルシクロヘキシルジクロロゲルマン１．３９ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００８６】
反応終了後、反応溶液に１Ｎ塩酸２０ｍｌを加え、さらに蒸留水８０ｍｌを加えて、ヘキサン１００ｍｌで抽出し、貧溶媒アセトン８０ｍｌ、良溶媒ヘキサン４ｍｌを用いて再沈した。
【００８７】
その結果、重量平均分子量２４６００のシランゲルマンコポリマーが、収率５５．５％で得られた。
【００８８】
実施例１２
一般式（２）で示されるジハロゲルマンとして、ｎ−ブチルフェニルジブロモゲルマン１．８３ｇ（５ｍｍｏｌ）を使用する以外は実施例１と同様にして電極反応を行った。
【００８９】
その結果、重量平均分子量２２１００のシランゲルマンコポリマーが、収率３９．９％で得られた。
【００９０】
実施例１３
陽極としてＭｇ合金（Ｍｇ９０％、Ａｌ１０％：１ｃｍ×１ｃｍ×５ｃｍ）を使用する以外は実施例１と同様にして、電極反応を行った。
【００９１】
その結果、重量平均分子量２５８００のシランゲルマンコポリマーが、収率４０．７％で得られた。
【００９２】
実施例１４
陽極としてＭｇ合金（Ｍｇ９５．５％、Ａｌ４％、Ｍｎ０．５％、１ｃｍ×１ｃｍ×５ｃｍ）を使用する以外は実施例１と同様にして、電極反応を行った。
【００９３】
その結果、重量平均分子量２７７００のシランゲルマンコポリマーが、収率４１．７％で得られた。
【００９４】
実施例１５
陰極としてグラッシーカーボン（１ｃｍ×０．１ｃｍ×５ｃｍ）を使用する以外は実施例１と同様にして、電極反応を行った。
【００９５】
その結果、高分子量のシランゲルマンコポリマーが良好な収率で得られた。
【００９６】
実施例１６
支持電解質としてＬｉＮＯ３０．６５ｇを使用する以外は実施例１と同様にして、電極反応を行った。
【００９７】
その結果、高分子量のシランゲルマンコポリマーが良好な収率で得られた。
【００９８】
実施例１７
支持電解質としてＬｉ２ＣＯ３０．７０ｇを使用する以外は実施例１と同様にして、電極反応を行った。
【００９９】
その結果、高分子量のシランゲルマンコポリマーが良好な収率で得られた。
【０１００】
実施例１８
三方コックおよびＭｇ製陽極（直径１ｃｍ×５ｃｍ）およびステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製陰極（１ｃｍ×１ｃｍ×５ｃｍ）を装着した内容積３０ｍｌの３つ口フラスコ（以下反応器という）に無水塩化リチウム（ＬｉＣｌ）０．４０ｇと無水塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）０．２５ｇを収容し、５０℃、１ｍｍＨｇに加熱減圧して、ＬｉＣｌおよびＡｌＣｌ３を乾燥した後、脱酸素した乾燥窒素を反応器内に導入し、さらに予めナトリウム−ベンゾフェノンケチルで乾燥したテトラヒドロフラン１５ｍｌを加えた。これに予め蒸留により精製したメチルフェニルジクロロシラン０．９６ｇ（５ｍｍｏｌ）およびｎ−ブチルフェニルジクロロゲルマン１．３９ｇ（５ｍｍｏｌ）をシリンジで加え、マグネティックスターラーにより反応溶液を撹拌しながら、ウォーターバスにより反応器を室温に保持しつつ、定電圧電源により通電した。通電は、原料混合物中の塩素を基準として、２．０Ｆ／ｍｏｌの通電量となるように、約１２時間行った。
【０１０１】
反応終了後、反応溶液に蒸留水１００ｍｌを加え、エーテル１００ｍｌで抽出し、貧溶媒エタノール８０ｍｌ、良溶媒ベンゼン４ｍｌを用いて再沈した。
【０１０２】
その結果、重量平均分子量３０３００のシランゲルマンコポリマーが、収率４７．３％で得られた。
【０１０３】
実施例１９
ＬｉＣｌ使用量を０．８ｇとする以外は実施例１８と同様にして、電極反応を行った。この場合、原料中の塩素を基準として、通電量が２．０Ｆ／ｍｏｌとなるまでに約５時間を要した。
【０１０４】
その結果、重量平均分子量２９６００シランゲルマンコポリマーが、収率４３．３％で得られた。
【０１０５】
実施例２０
通電助剤として、ＭｇＣｌ２０．１８ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして、電極反応を行った。
【０１０６】
その結果、高分子量のシランゲルマンコポリマーが良好な収率で得られた。
【０１０７】
実施例２１
通電助剤として、ＺｎＣｌ２０．２６ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして電極反応を行った。
【０１０８】
その結果、高分子量のシランゲルマンコポリマーが良好な収率で得られた。
【０１０９】
実施例２２
通電助剤として、ＣａＣｌ２０．５２ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして電極反応を行った。
【０１１０】
その結果、高分子量のシランゲルマンコポリマーが良好な収率で得られた。
【０１１１】
実施例２３
溶媒として予めナトリウム−ベンゾフェノンケチルで乾燥したＤＭＥ１５ｍｌを使用する以外は実施例１８と同様にして、電極反応を行った。
【０１１２】
その結果、重量平均分子量１３７００のシランゲルマンコポリマーが収率３０．８％で得られた。
【０１１３】
実施例２４
Ｍｇ製陽極（１２ｃｍ×１５ｃｍ×１ｃｍ）およびステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）製陰極（１２ｃｍ×１５ｃｍ×１ｃｍ）を装着したフィルタープレス型電解槽（電極間距離５ｍｍ）、容量３ｌの反応液貯槽、ベローズ式ポンプおよび配管からなる流動式電極反応装置の反応液貯槽に無水塩化リチウム（ＬｉＣｌ）２７ｇおよび無水塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）１７ｇを収容し、脱酸素した乾燥窒素を反応器内に導入し、さらに予めナトリウム−ベンゾフェノンケチルで乾燥したテトラヒドロフラン１．０ｌを加えた。これに予め蒸留により精製したメチルフェニルジクロロシラン６４ｇ（０．３３ｍｌ）およびｎ−ブチルフェニルジクロロゲルマン９３ｇ（０．３３ｍｌ）をシリンジで加え、ベローズ式ポンプにより反応液を循環させながら（電極間を通過する際の線速度は２０ｃｍ／秒）、冷却器により反応温度を室温に保持しつつ、定電圧電源により通電した。通電は、原料混合物中の塩素を基準として、２Ｆ／ｍｏｌの通電量となるよう約３５時間行った。
【０１１４】
反応終了後、反応溶液に蒸留水１５００ｍｌを加え、エーテル１５００ｍｌで抽出し、貧溶媒エタノール２０００ｍｌ、良溶媒ベンゼン５０ｍｌを用いて再沈した。
【０１１５】
その結果、重量平均分子量２６８００のシランゲルマンコポリマーが、収率４５．３％で得られた。
【０１１６】
実施例２５
通電助剤としてＦｅＣｌ２０．２４ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして電極反応を行った。この場合、原料混合物中の塩素を基準として、通電量が２．０Ｆ／ｍｏｌとなるまで約１３時間を要した。その結果、重量平均分子量３８５００のシランゲルマンコポリマーが収率５２．５％で得られた。
【０１１７】
実施例２６
通電助剤としてＦｅＣｌ３０．３１ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして電極反応を行った。この場合、原料混合物中の塩素を基準として、通電量が２．０Ｆ／ｍｏｌとなるまで約１４時間を要した。その結果、重量平均分子量２８２００のシランゲルマンコポリマーが収率３２．７％で得られた。
【０１１８】
実施例２７
通電助剤としてＳｎＣｌ２０．４９ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして電極反応を行った。この場合、原料混合物中の塩素を基準として、通電量が２．０Ｆ／ｍｏｌとなるまで約２０時間を要した。その結果、重量平均分子量１４４００のシランゲルマンコポリマーが収率５１．２％で得られた。
【０１１９】
実施例２８
通電助剤としてＣｏＣｌ２０．２４ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして電極反応を行った。この場合、原料混合物中の塩素を基準として、通電量が２．０Ｆ／ｍｏｌとなるまで約１９時間を要した。その結果、重量平均分子量２０１００のシランゲルマンコポリマーが収率６２．１％で得られた。
【０１２０】
実施例２９
通電助剤としてＰｄＣｌ２０．３３ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして電極反応を行った。この場合、原料混合物中の塩素を基準として、通電量が２．０Ｆ／ｍｏｌとなるまで約２７時間を要した。その結果、重量平均分子量９８００のシランゲルマンコポリマーが収率３２．９％で得られた。
【０１２１】
実施例３０
通電助剤としてＶＣｌ３０．２９ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして電極反応を行った。この場合、原料混合物中の塩素を基準として、通電量が２．０Ｆ／ｍｏｌとなるまで約２５時間を要した。その結果、重量平均分子量２９０００のシランゲルマンコポリマーが収率２２．７％で得られた。
【０１２２】
実施例３１
通電助剤としてＣｕＣｌ２０．２５ｇを使用する以外は実施例１８と同様にして電極反応を行った。この場合、原料混合物中の塩素を基準として、通電量が２．０Ｆ／ｍｏｌとなるまで約１７時間を要した。その結果、重量平均分子量３１３００のシランゲルマンコポリマーが収率３３．９％で得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】陽極を構成する金属または合金の球状体をかご状容器乃至バスケットに収容して使用する本発明方法の大要を示す斜面図である。
【図２】本発明方法を実施するに際し使用する電解槽を鉛筆削り型電解槽とした場合の概要を示す模式的な断面図である。
【図３】図１に示す形式の陽極を使用する電解槽の概要を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１…かご状容器乃至バスケット
３…金属球状体乃至ペレット
５…陰極
７…ブロック状陽極
２１…陰極
２３…電解槽
Claims (4)
- シランゲルマンコポリマーの製造方法であって、一般式
- シランゲルマンコポリマーの製造方法であって、一般式
- 支持電解質として、ＬｉＣｌを使用する請求項１または２に記載の方法。
- 電解槽の外壁を兼ねる陰極内に、陽極としてＭｇ金属またはＭｇを主成分とする合金の球状体乃至ペレットを収容したバスケット乃至かご状容器が配置されてなる電解槽を用いて電解を行う請求項３に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00647895A JP3584341B2 (ja) | 1994-03-29 | 1995-01-19 | シランゲルマンコポリマーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-59485 | 1994-03-29 | ||
| JP5948594 | 1994-03-29 | ||
| JP00647895A JP3584341B2 (ja) | 1994-03-29 | 1995-01-19 | シランゲルマンコポリマーの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07316307A JPH07316307A (ja) | 1995-12-05 |
| JP3584341B2 true JP3584341B2 (ja) | 2004-11-04 |
Family
ID=26340631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00647895A Expired - Fee Related JP3584341B2 (ja) | 1994-03-29 | 1995-01-19 | シランゲルマンコポリマーの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3584341B2 (ja) |
-
1995
- 1995-01-19 JP JP00647895A patent/JP3584341B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07316307A (ja) | 1995-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3598388B2 (ja) | ポリシラン類の製造方法 | |
| JP3028348B2 (ja) | ポリシランの製造方法 | |
| JP3668818B2 (ja) | ジシランの製造方法 | |
| JP3538686B2 (ja) | Ｓｉ−Ｓｉ結合を骨格とする網目状ポリマーを製造する方法 | |
| JP3584341B2 (ja) | シランゲルマンコポリマーの製造方法 | |
| JPS60500178A (ja) | アルデヒドの製造方法 | |
| US4707226A (en) | Process for the dehalogenation of chloroacetic and bromoacetic acid | |
| JPH07316304A (ja) | ゲルマニウム系高分子材料を製造する方法 | |
| JPH07316860A (ja) | Ｓｉ−Ｇｅ結合を有する化合物の製造方法 | |
| JPH07316305A (ja) | ポリゲルマン類の製造方法 | |
| JP3692434B2 (ja) | ポリシラン系ブロックコポリマーの製造方法 | |
| JP3947982B2 (ja) | 炭素材料の製造方法 | |
| JP3215889B2 (ja) | シリコンネットワークポリマーの製造方法 | |
| JP3846778B2 (ja) | 有機エーテル化合物の電解フッ素化方法 | |
| JP3028349B2 (ja) | Ｓｉ−Ｓｉ結合を主鎖に含むポリマーの製造方法 | |
| JPH07305188A (ja) | ジゲルマンの製造方法 | |
| JPH0673180A (ja) | ポリシランの製造方法 | |
| JPH05301966A (ja) | ゲルマニウム系高分子材料の製造方法 | |
| JP3120160B2 (ja) | Ｓｉ−Ｇｅ結合を有する化合物の製造方法 | |
| JPH09228088A (ja) | 鉛筆削り型電解槽および鉛筆削り型電解槽を用いて有機ケイ素化合物および／または有機ゲルマニウム化合物を製造する方法 | |
| JPH08295739A (ja) | ポリシラン系ブロックコポリマーの製造方法 | |
| JPH0673181A (ja) | ポリシランの製造方法 | |
| JPH09228086A (ja) | 鉛筆削り型電解槽および鉛筆削り型電解槽を用いて有機ケイ素化合物および／または有機ゲルマニウム化合物を製造する方法 | |
| JPH05306341A (ja) | シランゲルマンコポリマーの製造方法 | |
| JPWO1993006152A1 (ja) | シリコンネットワークポリマーの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040114 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040707 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040720 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100813 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130813 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |