JPH07101965A

JPH07101965A - アルコキシシラン化合物

Info

Publication number: JPH07101965A
Application number: JP24805993A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Miyazaki; 剛宮▲崎▼; Yasuyoshi Koinuma; 康美鯉沼
Original assignee: Nippon Oil and Fats Co Ltd
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 1993-10-04
Filing date: 1993-10-04
Publication date: 1995-04-18

Abstract

(57)【要約】【構成】下記一般式化１で表わされるアルコキシシラ
ン化合物。【化１】【効果】本発明のアルコキシシラン化合物は、分子内
にアルコキシシラン基とベタイン基とを有する新規な化
合物であり、優れた親水性等を有するので、防曇剤、帯
電防止剤、染色促進剤、タンパク吸着制御剤、細胞接着
制御剤等の表面改質剤として有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、新規なアルコキシシラ
ン化合物に関し、更に詳細には、各種無機材料あるいは
有機材料の表面を親水化することに優れ、繊維、光学部
品、生体材料等の分野において、防曇剤、帯電防止剤、
染色促進剤、タンパク吸着制御剤、細胞接着制御剤等と
して有用なアルコキシシラン化合物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アルコキシシラン基を有する
シランカップリング剤は、無機材料あるいは有機材料の
表面に疎水性を付与したり、また反応性基を容易に導入
できる等の機能を有することから、表面改質剤として用
いられている。しかしながら、親水性を付与するアルコ
キシシラン化合物に関しては知られていない。

【０００３】一方、優れた親水性を有する化合物として
はベタインが知られている。例えば、米国特許第３６７
１５０２号明細書には、Ｎ−メタクリロイルオキシエチ
ル−Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（３−スルホプロピル）ア
ンモニウムベタインと２−ヒドロキシエチルメタクリレ
ートとの共重合体が、親水性高分子として知られている
ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）よりも更
に優れた親水性を有することが開示されている。

【０００４】しかしながら、アルコキシシラン基とベタ
イン基の両方を兼ね備えた化合物に関しては、全く知ら
れていないのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、各種
材料に親水性等を付与することが可能なアルコキシシラ
ン基及びベタイン基の両方を有する新規なアルコキシシ
ラン化合物を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、下記一
般式化２で表わされるアルコキシシラン化合物（以下ア
ルコキシシラン化合物１と称す）が提供される。

【０００７】

【化２】

【０００８】以下本発明を更に詳細に説明する。

【０００９】本発明のアルコキシシラン化合物は、前記
一般式化２で表わさせるアルコキシシラン化合物１であ
り、具体的には例えばＮ−プロピルトリメトキシシラン
−Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（３−スルホプロピル）アン
モニウムベタイン、Ｎ−プロピルトリメトキシシラン−
Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（２−カルボキシエチル）アン
モニウムベタイン、Ｎ−プロピルジエトキシメチルシラ
ン−Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（３−スルホプロピル）ア
ンモニウムベタイン、Ｎ−プロピルジエトキシメチルシ
ラン−Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（２−カルボキシエチ
ル）アンモニウムベタイン、Ｎ−プロピルトリメトキシ
シラン−Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（１−スルホメチル）
アンモニウムベタイン、Ｎ−プロピルジエトキシメチル
シラン−Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（１−スルホメチル）
アンモニウムベタイン、Ｎ−プロピルジメトキシメチル
シラン−Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（２−スルホエチル）
アンモニウムベタイン、Ｎ−プロピルジエトキシメチル
シラン−Ｎ，Ｎ−ジメチル−（２−スルホエチル）アン
モニウムベタイン等を挙げることができる。

【００１０】前記アルコキシシラン化合物１を調製する
には、例えばジメチルアミノ基を有するアルコキシシラ
ン化合物（以下アルコキシシラン化合物２と称す）と、
スルトン環化合物、ラクトン環化合物又はモノハロゲン
化カルボン酸類とを反応させる方法、あるいは前記アル
コキシシラン化合物２にアクリロニトリルを付加させた
後、酸化する方法等により容易に調製することができ
る。

【００１１】前記アルコキシシラン化合物２としては、
例えばＮ，Ｎ−ジメチル−３−アミノプロピルトリメト
キシシラン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−３−アミノプロピルメ
チルジエトキシシラン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−３−アミノ
プロピルメチルメトキシシラン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−３
−アミノプロピルトリエトキシシラン等を好ましく挙げ
ることができる。

【００１２】また前記スルトン環化合物としては、例え
ばプロパンスルトン、１，４−ブタンスルトン等を、前
記ラクトン環化合物としては、例えばβープロピルラク
トン、β−ブチロラクトン等を、更に前記モノハロゲン
化カルボン酸類としては、例えばモノクロロ酢酸、β−
クロロプロピオン酸等を好ましく挙げることができる。

【００１３】前記反応にあたり、アルコキシシラン化合
物２と、スルトン環化合物、ラクトン環化合物又はモノ
ハロゲン化カルボン酸類、あるいはアクリロニトリルと
の仕込みモル比は１：０．５〜１：１０が好ましく、特
に１：０．８〜１：１．２が望ましい。

【００１４】前記反応は、例えば乾燥させたアセトニト
リル、メタノール、エタノール、クロロホルム、ジエチ
ルエーテル等の有機溶媒の存在下、好ましくは反応温度
−１００℃〜１２０℃で、３０分〜１００時間反応させ
るのが望ましい。

【００１５】次いで得られる反応生成物は、前記有機溶
媒中に析出する場合、濾過、乾燥する方法等により高純
度のアルコキシシラン化合物１を得ることができる。ま
た終始均一系で反応が進行する場合には、得られる反応
生成物をそのまま用いても良いが、再結晶、再沈殿、吸
着剤処理、カラム処理、蒸留等の公知の方法により単
離、精製することができる。

【００１６】

【発明の効果】本発明のアルコキシシラン化合物は、分
子内にアルコキシシラン基とベタイン基とを有する新規
な化合物であり、優れた親水性等を有するので、防曇
剤、帯電防止剤、染色促進剤、タンパク吸着制御剤、細
胞接着制御剤等の表面改質剤として有用である。

【００１７】

【実施例】以下本発明を実施例により更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００１８】

【実施例１】撹拌装置及び窒素導入管を備えた３つ口フ
ラスコ中に、乾燥アセトニトリル１００ｍｌ、Ｎ，Ｎ−
ジメチル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン２．
００ｇ（９．６ｍｍｏｌ）及びプロパンスルトン１．１
７ｇ（９．６ｍｍｏｌ）を仕込み、室温で２４時間反応
させた。反応終了後、得られた反応混合物を減圧下にて
濃縮し、下記構造式化３で表わされるＮ−プロピルトリ
メトキシシラン−Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（３−スルホ
プロピル）アンモニウムベタインを得た。収率は９９．
８％であった。以下に¹Ｈ−ＮＭＲスペクトル、元素分
析、赤外吸収スペクトルの分析結果を示す。

【００１９】

【化３】

【００２０】¹Ｈ−ＮＭＲ(D₂O、δ:ppm、270MHz)スペクト
ル；３．５５(a、s、9H)、３．４３(f、m、2H)、３．３１
(d、m、2H)、３．０６(e、s、6H)、２．９５(h、t、2H、J=7.2
5)、２．２２(g、m、2H)、１．８１(c、m、2H)、０．７０
(b、t、2H、J=8.41) 元素分析値(H₂₇C₁₁NO₆SSi)；理論値Ｈ：８．２７、Ｃ：４０．１１、Ｎ：４．２５実測値Ｈ：８．３８、Ｃ：３９．９８、Ｎ：４．１７赤外吸収スペクトル(KBr:cm~¹)；３４００、１２００(S
O₃)、１０４０（Ｓｉ−Ｏ−ＣＨ_３）

【００２１】

【実施例２】プロパンスルトンの代わりにβ−プロピオ
ラクトンを用いた以外は、実施例１に従って反応を行
い、下記構造式化４で表わされるＮ−プロピルトリメト
キシシラン−Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（２−カルボキシ
エチル）アンモニウムベタインを得た。収率は９９．４
％であった。各分析結果を以下に示す。

【００２２】

【化４】

【００２３】^１Ｈ−ＮＭＲ(D₂O、δ:ppm、270MHz)スペク
トル；３．５７(a、s、9H)、３．５６(f、t、2H、J=7.75)、
３．０７(e、s、6H)、３．３８(d、t、2H、J=6.6)、２．６５
(g、t、2H、J=7.60)、１．８１(c、m、2H)、０．７１(b、t、2
H、J=8.41) 元素分析値(H₂₅C₁₁NO₅Si)；理論値Ｈ：９．０３、Ｃ：４７．２９、Ｎ：５．０２実測値Ｈ：９．１１、Ｃ：４７．３１、Ｎ：５．０８赤外吸収スペクトル(KBr;cm~¹)；２９００、１５９０(C
OO~)、１０４０(Si-O-CH₃)

【００２４】

【実施例３】Ｎ，Ｎ−ジメチル−３−アミノプロピルト
リメトキシシランの代わりに、Ｎ，Ｎ−ジメチル−３−
アミノプロピルメチルジエトキシシランを用いた以外
は、実施例１に従って反応を行い、下記構造式化５で表
わされるＮ−プロピルジエトキシメチルシラン−Ｎ，Ｎ
−ジメチル−Ｎ−（３−スルホプロピル）アンモニウム
ベタインを得た。収率は９９．８％であった。各分析結
果を以下に示す。

【００２５】

【化５】

【００２６】¹Ｈ−ＮＭＲ(D₂O、δ:ppm、270MHz)スペクト
ル；３．８４(b、q、4H、J=6.93)、３．４５(h、m、2H)、
３．３２(f、m、2H)、３．０９(g、s、6H)、２．９７(j、t、2
H、J=7.25)、２．２１(i、m、2H)、１．８１(e、m、2H)、
１．１９(a、t、6H、J=6.93)、０．７１(d、t、2H、J=8.41)、
０．２５(c、s、3H) 元素分析値(H₃₁C₁₃NO₅SSi)；理論値Ｈ：９．１６、Ｃ：４５．７３、Ｎ：４．１０実測値Ｈ：９．２０、Ｃ：４５．６９、Ｎ：４．０６赤外吸収スペクトル(KBr:cm~¹)；３４００、１１９６(S
O₃)、１２６０(Si-CH₃)、１０４４(Si-O-C₂H₅)

【００２７】

【実施例４】Ｎ，Ｎ−ジメチル−３−アミノプロピルト
リメトキシシランの代わりに、Ｎ，Ｎ−ジメチル−３−
アミノプロピルメチルジエトキシシランを、またプロパ
ンスルトンの代わりに、β−プロピオラクトンを用いた
以外は、実施例１に従って反応を行い、下記構造式化６
で表わさせるＮ−プロピルジエトキシメチルシラン−
Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（２−カルボキシエチル）アン
モニウムベタインを得た。収率は９９．４％であった。
各分析結果を以下に示す。

【００２８】

【化６】

【００２９】¹Ｈ−ＮＭＲ(D₂O、δ:ppm、270MHz)スペクト
ル；３．８４(b、q、4H、J=6.93)、３．５５(h、t、2H、J=7.7
6)、３．３８(f、t、2H、J=6.6)、３．０７(g、s、6H)、０．
２５(c、s、3H)、２．６５(i、t、2H、J=7.59)、１．８１(e、
m、2H)、１．１９(a、t、6H、J=6.93)、０．７１(d、t、2H、J=
8.41) 元素分析値(H₂₉C₁₃NO₄Si)；理論値Ｈ：１０．０４、Ｃ：５３．５７、Ｎ：４．８
１実測値Ｈ：１０．１０、Ｃ：５３．５１、Ｎ：４．８
８赤外吸収スペクトル(KBr:cm~¹)；２９００、１５９０(C
OO~)、１２６０(Si-CH₃)、１０４４(Si-O-C₂H₅)

【００３０】

【参考例】実施例１〜４で得られた各アルコキシシラン
化合物の１０％エタノール溶液をガラスプレートに塗布
し、室温で乾燥させた後、１２０℃、１時間加熱処理を
行い、アルコキシシラン化合物で表面処理されたガラス
プレートを得た。得られたガラスプレート表面の接触角
を水滴法により測定したところ、処理前のガラスプレー
トの接触角（２θ）が８９°だったのに対し、処理後の
ガラスプレートは、いずれのサンプルにおいても１０°
以下であり、優れた親水性表面が形成されていることが
判った。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記一般式化１で表わされるアルコキシ
シラン化合物。【化１】