JPH0827162A - 環状有機ケイ素化合物の製造方法 - Google Patents

環状有機ケイ素化合物の製造方法

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JPH0827162A
JPH0827162A JP18290294A JP18290294A JPH0827162A JP H0827162 A JPH0827162 A JP H0827162A JP 18290294 A JP18290294 A JP 18290294A JP 18290294 A JP18290294 A JP 18290294A JP H0827162 A JPH0827162 A JP H0827162A
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organosilicon compound
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cyclopolysilazane
cyclic organosilicon
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Koichi Higuchi
浩一 樋口
Seiji Ichinohe
省二 一戸
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 一般式 (式中、R1及びR2は、それぞれ炭素原子数1から10
までの一価炭化水素基を表し、R3は、水素原子もしく
は炭素原子数1から10までの一価炭化水素基を表し、
xは3から10までの整数を表す。)で示されるシクロ
ポリシラザンを加水分解して、一般式 (式中、R1、R2、R3及びxは、前記の通り。yは1
からxまでの整数を表す。)で示される環状有機ケイ素
化合物を製造する方法であって、水溶性又はアンモニア
と反応して水溶性の塩になり得るカルボキシル基含有化
合物の存在下で前記加水分解を行なうことを特徴とする
環状有機ケイ素化合物の製造方法である。 【効果】簡単な製造設備および操作により、極めて収率
よく目的の環状有機ケイ素化合物を製造することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シクロポリシラザンを
加水分解して環状有機ケイ素化合物を製造する方法に関
する。さらに詳しくは、水溶性又はアンモニアと反応し
て水溶性の塩になり得るカルボキシル基含有化合物の存
在下において、シクロポリシラザンを加水分解して環状
有機ケイ素化合物を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般式
【化3】 (式中、R1及びR2はそれぞれ炭素原子数1から10ま
での一価炭化水素基を表し、R3は水素原子もしくは炭
素原子数1から10までの一価炭化水素基を表し、xは
3から10までの整数、yは1からxまでの整数を表
す。)で示される環状有機ケイ素化合物は、その分子中
にシラザン単位を含有する場合(前記「化3」の式中、
y≠xの場合)、シラザン単位の加水分解性により、フ
ィラー、繊維、または無機質基材用の撥水性付与表面処
理剤として、またジオルガノシロキサン・ジオルガノシ
ラザン共重合体の原料として重要な環状化合物である。
【0003】さらにシラザン単位を含有しない場合(前
記「化3」の式中、y=xの場合)すなわちシクロポリ
シロキサンは、シリコーンオイルの基礎原料として有用
な環状化合物である。
【0004】シラザン単位を含有しない前記環状化合物
(前記「化3」の式中、y=xの場合)、すなわちシク
ロポリシロキサンの製造方法については、ジオルガノジ
ハロシランの加水分解法やジオルガノポリシロキサンの
熱クラッキング法等が知られている。
【0005】また、シラザン単位を含有する前記環状化
合物(前記「化3」の式中、y≠xの場合)の製造方法
としては、以下のような製造方法が提案されている。
【0006】(1)α,ω−ジクロロポリシロキサン
を、またはα,ω−ジクロロポリシロキサンとジオルガ
ノジクロロシランの混合物をアンモニアで処理して、前
記「化3」の環状化合物を製造する方法(Helv.C
him.Acta,51,1160(1968))。 (2)α,ω−ジクロロポリシロキサンとヘキサオルガ
ノシラザンをピリジン存在下にて反応させ、前記「化
3」の環状化合物を製造する方法(Zb.Obshc
h.Khim.,47,233(1977))。 (3)シクロポリシラザンとフェニルボロンオキシドを
加熱下に反応させ、前記「化3」の環状化合物を製造す
る方法(Izv.Akad.Nauk.SSSR,Se
r.Khim.,1145(1987))。
【0007】しかしながら、(1)の方法では、大量の
塩が副生することから、製造プロセス上の問題がある。
(2)の方法では、前記「化3」の環状化合物以外のケ
イ素含有生成物であるMe3SiClが副生するという
問題点並びに有害性のあるピリジンを使用するという製
造プロセス上の欠点がある。さらに(1)および(2)
の方法では、比較的入手しにくいα,ω−ジクロロポリ
シロキサンを原料として用いているため、製造プロセス
として合理的でない。また(3)の方法では、180〜
280℃という高温下で反応を行なうため製造プロセス
上の問題があり、またシクロポリボラザン(PhBN
H)nが大量に副生するといった欠点がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、上記製造方法の問題点に鑑みて、前記「化3」の環
状化合物の新規な製造方法について鋭意研究した結果、
従来、シクロポリシラザンの加水分解によっては環状有
機ケイ素化合物は収率良く得られなかったが、驚くべき
ことに、水溶性又はアンモニアと反応して水溶性の塩に
なり得るカルボキシル基含有化合物の存在下においてシ
クロポリシラザンの加水分解を行うと、極めて収率良く
環状有機ケイ素化合物が生成するという新たな知見を見
出し、本発明を完成するに至った。
【0009】本発明の目的は、フィラー、繊維または無
機質基材用の撥水性付与表面処理剤、ジオルガノシロキ
サン・ジオルガノシラザン共重合体やシリコーンオイル
の原料として重要な環状有機ケイ素化合物を、合理的な
製造プロセスによって極めて収率良く製造する方法を提
供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、一
般式
【化4】 (式中、R1及びR2は、それぞれ炭素原子数1から10
までの一価炭化水素基を表し、R3は、水素原子もしく
は炭素原子数1から10までの一価炭化水素基を表し、
xは3から10までの整数を表す。)で示されるシクロ
ポリシラザンを加水分解して、一般式
【化5】 (式中、R1、R2、R3及びxは、前記の通り。yは1
からxまでの整数を表す。)で示される環状有機ケイ素
化合物を製造する方法であって、水溶性又はアンモニア
と反応して水溶性の塩になり得るカルボキシル基含有化
合物の存在下で前記加水分解を行なうことを特徴とする
環状有機ケイ素化合物の製造方法である。
【0011】また、本発明は、カルボキシル基含有化合
物の使用量が、シクロポリシラザンに対して当量比0.
005から2であることを特徴とする上記環状有機ケイ
素化合物の製造方法である。
【0012】さらに、本発明は、カルボキシル基含有化
合物の使用量が、シクロポリシラザンに対して当量比
0.05から1.5であることを特徴とする上記環状有
機ケイ素化合物の製造方法である。
【0013】また、本発明は、加水分解を行う際の水の
使用量が、シクロポリシラザンに対して当量比1から2
0であることを特徴とする上記環状有機ケイ素化合物の
製造方法である。
【0014】さらに、本発明は、加水分解を行う際の反
応温度が、0℃から60℃の範囲であることを特徴とす
る上記環状有機ケイ素化合物の製造方法である。
【0015】次に、本発明の製造方法について詳細に説
明する。本発明の製造方法で使用されるシクロポリシラ
ザンは、一般式
【化6】 で示される環状有機ケイ素化合物である。
【0016】上式の「化6」中、R1及びR2はそれぞれ
炭素原子数1から10までの一価炭化水素基であり、R
3は水素原子もしくは炭素原子数1から10までの一価
炭化水素基である。
【0017】炭素原子数1から10までの一価炭化水素
基としては、具体的には、例えば、メチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等
のアルキル基;ビニル基、アリル基、ブテニル基、ヘキ
セニル基、イソプロペニル基、等のアルケニル基;フェ
ニル基、トリル基、キシリル基等のアリール基;ベンジ
ル基、フェネチル基等のアラルキル基;クロロエチル
基、3,3,3-トリフルオロプロピル基等のハロゲン原子置
換アルキル基等が例示される。
【0018】上式の「化6」中、xは3から10までの
整数である。このようなシクロポリシラザンとして、具
体的には、例えば、1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルシクロト
リシラザン、1,1,3,3,5,5-ヘキサエチルシクロトリシラ
ザン、1,3,5-トリメチル-1,3,5-トリビニルシクロトリ
シラザン、1,3,5-トリメチル-1,3,5-トリフェニルシク
ロトリシラザン、1,1,3,3,5,5,7,7-オクタメチルシクロ
テトラシラザン、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ラザン、1,1,2,3,3,4,5,5,6-ノ
ナメチルシクロトリシラザン、1,1,3,3,5,5-ヘキサメチ
ル-2,4,6-トリエチルシクロトリシラザン、1,1,2,3,3,
4,5,5,6,7,7,8-ドデカメチルシクロテトラシラザン等が
例示される。なお、特に好ましいXは3及び4である。
【0019】本発明の製造方法は、一般式「化6」で示
されるシクロポリシラザンを加水分解するわけである
が、その際使用するカルボキシル基含有化合物は水溶性
であるか又はアンモニアと反応して水溶性の塩になり得
る化合物でなければならない。
【0020】具体的には、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、
酪酸、イソ酪酸等の脂肪族一塩基酸;シュウ酸、マロン
酸、こはく酸、グルタル酸、アジピン酸等の脂肪族二塩
基酸;クロトン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フマル
酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸;グリコール酸、
酒石酸、グリセリン酸、クエン酸、乳酸等のヒドロキシ
基含有カルボン酸;安息香酸、サリチル酸等の芳香族カ
ルボン酸;さらには上記カルボン酸のハロゲン化物等が
例示される。特に好ましくは酢酸である。
【0021】上記カルボキシル基含有化合物の使用量
は、シクロポリシラザンに対して当量比で0.005〜
2の範囲にすることが好ましく、更に好ましくは、0.
05〜1.5の範囲である。
【0022】本発明の加水分解反応を行なうに当たって
の水の使用量は、シクロポリシラザンに対して当量比1
以上であればよく、実際には当量比1〜20の範囲とす
ることが好ましい。当量比が1より低い場合には加水分
解反応に長時間を要し、原料であるシクロポリシラザン
の大半が加水分解されず、また当量比が20を越える場
合には、容積効率の低下が顕著になる。
【0023】本発明の製造方法において、加水分解反応
の条件は特に限定されず、原料であるシクロポリシラザ
ン中の有機基により適宜選択すべきである。本発明の製
造方法において、良好な反応速度を得るために、反応温
度は−20℃〜100℃の範囲であることが好ましく、
更に好ましくは0℃〜60℃の範囲である。
【0024】本発明の製造方法における加水分解反応
は、必要に応じて非反応性の有機溶媒中で行うことがで
きる。使用できる非反応性の有機溶媒として、具体的に
は、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族
系有機溶媒;トルエン、キシレン等の芳香族系有機溶媒
等が例示される。
【0025】
【実施例】以下、本発明を実施例に従って更に詳述する
が、本発明はこれによって限定されるものではない。
【0026】[実施例1]攪拌装置付き4つ口フラスコ
に、1,1,3,3,5,5-ヘキサメチルシクロトリシラザン26
0.8g(1.19モル)およびトルエン259.5g
を投入し、氷水浴にて冷却下、攪拌しながら酢酸73.
5g(1.23モル)と水240.8g(13.38モ
ル)の混合物(カルボキシル基含有化合物とシクロポリ
シラザンの当量比:0.345、水とシクロポリシラザ
ンの当量比:3.75)を24分かけて滴下した。この
とき反応系は発熱し、4℃から58℃まで昇温した。冷
却後、上層の有機相を分液、水洗した後、常圧下、蒸留
し、150℃〜152℃の留分210.4g、および
165℃〜168℃の留分44.2gを得た。これら
の留分をガスクロマトグラフィー/質量分析(以下、G
C−MSと略記する。)および赤外線分光分析(以下、
IRと略記する。)により分析したところ、それぞれ、
次の構造式で示される化合物であった。
【0027】
【化7】 留分:収率80.3%、純度95.8%
【化8】 留分:収率16.8%、純度98.8%
【0028】[実施例2]攪拌装置付き4つ口フラスコ
に、1,1,3,3,5,5-ヘキサエチルシクロトリシラザン1
0.8g(35.6ミリモル)およびトルエン10.6
gを投入し、氷水浴にて冷却下、攪拌しながら酢酸0.
7g(11.6ミリモル)と水9.2g(511.1ミ
リモル)の混合物(カルボキシル基含有化合物とシクロ
ポリシラザンの当量比:0.109、水とシクロポリシ
ラザンの当量比:4.79)を、11分かけて滴下し
た。この時の反応温度は4℃〜8℃であった。滴下終了
後、上層の有機相を分液、水洗した後、溶媒を加熱減圧
留去して、無色透明液体11.3gを得た。この無色透
明液体は、ガスクロマトグラフィー(以下、GLCと略
記する。)およびGC−MSにより分析したところ、次
の構造式で示される化合物からなる混合物であった。
【0029】
【化9】 GLC面積比:70.4%
【化10】 GLC面積比:18.6%
【化11】 GLC面積比:5.7%
【化12】 GLC面積比:4.9%
【0030】[比較例1]1,1,3,3,5,5-ヘキサエチルシ
クロトリシラザン10.2g(33.7ミリモル)、ト
ルエン10.5gおよび水9.2g(511.1ミリモ
ル)を用い、また酢酸を用いずに反応を行った以外は実
施例2と同様な方法にて加水分解反応を行い、無色透明
液体10.4gを得た。この無色透明液体は、GLCお
よびGC−MSにより分析したところ、次の構造式で示
される化合物からなる混合物であり、目的の環状有機ケ
イ素化合物の収率が低いものであった。
【0031】
【化13】 GLC面積比:94.6%
【化14】 GLC面積比:4.2%
【0032】[比較例2]1,1,3,3,5,5-ヘキサエチルシ
クロトリシラザン10.5g(34.7ミリモル)、ト
ルエン10.8gおよび水9.8g(544.4ミリモ
ル)を用い、また酢酸のかわりに濃塩酸1.2g(塩酸
濃度35%品、塩酸として11.5ミリモル)を用いて
(塩酸とシクロポリシラザンの当量比:0.110、水
とシクロポリシラザンの当量比:5.23)反応を行っ
た以外は実施例2と同様な方法にて加水分解反応を行
い、無色透明液体9.9gを得た。この無色透明液体
は、GLCおよびゲルパーミエーションクロマトグラフ
ィー(以下、GPCと略記する。)により分析したとこ
ろ、次の構造式で示される化合物からなる混合物であ
り、目的の環状有機ケイ素化合物の収率は非常に低いも
のであった。
【0033】
【化15】 (n=3〜35)
【化16】 GLC面積比:8.2%
【0034】[実施例3]攪拌装置付き4つ口フラスコ
に、1,1,3,3,5,5,7,7-オクタメチルシクロテトラシラザ
ン18.3g(62.7ミリモル)およびトルエン1
0.7gを投入し、氷水浴にて冷却下、攪拌しながら安
息香酸8.0g(65.6ミリモル)と水20.38g
(1.13モル)の混合物(カルボキシル基含有化合物
とシクロポリシラザンの当量比:0.262、水とシク
ロポリシラザンの当量比:4.51)を、15分かけて
滴下した。この時の反応温度は3℃〜10℃であった。
滴下終了後、上層の有機相を分液、水洗した後、溶媒を
加熱減圧留去して、無色透明液体17.7gを得た。こ
の無色透明液体は、GLCにより分析したところ、次の
構造式で示される化合物からなる混合物であった。
【0035】
【化17】 GLC面積比:62.5%
【化18】 GLC面積比:23.4%
【化19】 GLC面積比:10.1%
【化20】 GLC面積比:2.5%
【0036】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、撥水性付与
表面処理剤、ジオルガノシロキサン・ジオルガノシラザ
ン共重合体やシリコーンオイルの原料として重要な環状
有機ケイ素化合物を、簡単な製造設備および操作によ
り、極めて収率よく製造することができる。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式 【化1】 (式中、R1及びR2は、それぞれ炭素原子数1から10
    までの一価炭化水素基を表し、R3は、水素原子もしく
    は炭素原子数1から10までの一価炭化水素基を表し、
    xは3から10までの整数を表す。)で示されるシクロ
    ポリシラザンを加水分解して、一般式 【化2】 (式中、R1、R2、R3及びxは、前記の通り。yは1
    からxまでの整数を表す。)で示される環状有機ケイ素
    化合物を製造する方法であって、水溶性又はアンモニア
    と反応して水溶性の塩になり得るカルボキシル基含有化
    合物の存在下で前記加水分解を行なうことを特徴とする
    環状有機ケイ素化合物の製造方法。
  2. 【請求項2】 カルボキシル基含有化合物の使用量が、
    シクロポリシラザンに対して当量比0.005から2で
    あることを特徴とする請求項1記載の環状有機ケイ素化
    合物の製造方法。
  3. 【請求項3】 カルボキシル基含有化合物の使用量が、
    シクロポリシラザンに対して当量比0.05から1.5
    であることを特徴とする請求項1記載の環状有機ケイ素
    化合物の製造方法。
  4. 【請求項4】 加水分解を行う際の水の使用量が、シク
    ロポリシラザンに対して当量比1から20であることを
    特徴とする請求項1記載の環状有機ケイ素化合物の製造
    方法。
  5. 【請求項5】 加水分解を行う際の反応温度が、0℃か
    ら60℃の範囲であることを特徴とする請求項1記載の
    環状有機ケイ素化合物の製造方法。
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