伯氨基硅氧烷化合物及其制造方法与流程

1.本发明涉及新型伯氨基硅氧烷化合物及其制造方法，更详细地说，涉及新型伯氨基甲基硅氧烷化合物及其制造方法。


背景技术：

2.具有伯氨基的硅烷化合物、改性硅氧烷化合物利用其氨基的吸附性、反应性，除了填料的表面改性或树脂改性、纤维处理剂或涂料添加剂、化妆品原料等以外，也作为更高功能产品的合成原料广泛地使用。
3.众所周知，该具有伯氨基的硅烷化合物或改性硅氧烷化合物一般为硅原子与伯氨基间的连接基的链长为碳链原子3个以上的化合物，具有碳链原子为1个的伯氨基甲基的改性硅氧烷化合物的报道例少。
4.在专利文献1(日本特表2005-517749号公报)中，报道了伯氨基甲基官能性聚硅氧烷及其制造方法。其中，报道了通过对于在分子链末端具有羟基的聚硅氧烷使具有伯氨基甲基的烷氧基硅烷反应，从而合成两末端伯氨基甲基改性聚硅氧烷。
5.在专利文献2(日本特表2007-503455号公报)中，作为有机官能性硅氧烷混合物，记载了具有伯氨基甲基的硅氧烷化合物、其制造方法，但没有记载实施它们的例子，是否能够采用记载的制造方法制造也不清楚。
6.在专利文献3(us2006-0122413a1)中，记载了针对将硅氧烷的结构单元中的d单元(r2sio
2/2
)、t单元(rsio
3/2
)上改性的侧链伯氨基甲基改性聚硅氧烷化合物和分支型伯氨基甲基改性聚硅氧烷化合物的报道例。其中，使用具有伯氨基甲基的烷氧基硅烷作为原料，与在分子链末端具有羟基的聚硅氧烷化合物反应而得到了目标的化合物。
7.在专利文献1～3中，对于具有伯氨基甲基的硅氧烷化合物而言，在合成时使用具有伯氨基甲基的烷氧基硅烷作为原料。
8.在专利文献4(日本特表2018-528156号公报)中，记载了具有伯氨基甲基的二硅氧烷化合物及其合成方法。其通过使具有氯甲基的二硅氧烷与叠氮化钠反应，叠氮化后进行氢化而进行合成。
9.在非专利文献1(journal of the american chemical society，1955，77，3493)中，记载了具有伯氨基甲基的二硅氧烷化合物、环状硅氧烷化合物及其合成方法。
10.如专利文献1～3那样，在合成具有伯氨基甲基的硅氧烷化合物时，使作为原料的具有伯氨基甲基的烷氧基硅烷与在分子链末端具有羟基的聚硅氧烷化合物反应，可得到目标化合物。
11.另一方面，在使用了在分子链末端具有羟基的低分子硅氧烷化合物的情况下，容易推测末端羟基之间的缩合反应加速，羟基消失，同时副产h2o。
12.进而，在α位具有取代基的烷氧基硅烷具有促进水解反应的特点，具有伯氨基甲基的烷氧基硅烷与副产的h2o立即发生水解反应，因此由具有伯氨基甲基的三烷氧基硅烷与在分子链末端具有羟基的低分子硅氧烷化合物，例如得到m3t：(r3sio
1/2
)3(rsio
3/2
)等具有
分支链的伯氨基甲基硅氧烷化合物困难，另外也没有化合物的报道例。
13.现有技术文献
14.专利文献
15.专利文献1：日本特表2005-517749号公报
16.专利文献2：日本特表2007-503455号公报
17.专利文献3：us2006-0122413a1
18.专利文献4：日本特表2018-528156号公报
19.非专利文献
20.非专利文献1：journal of the american chemical society，1955，77，3493.


技术实现要素：

21.发明要解决的课题
22.本发明鉴于这样的实际情况而完成，目的在于提供新型伯氨基硅氧烷化合物及其制造方法，更详细地说，目的在于提供新型伯氨基甲基硅氧烷化合物及其制造方法。
23.用于解决课题的手段
24.本发明人为了实现上述目的而进行了深入研究，结果发现例如通过对于具有酰亚胺骨架的硅氧烷化合物，进行作为加布里埃尔合成已知的脱保护反应，从而得到新型伯氨基硅氧烷化合物，完成了本发明。
25.因此，本发明提供下述新型伯氨基硅氧烷化合物及其制造方法。
26.[1]由下述式(1)表示的伯氨基硅氧烷化合物。
[0027]
h2n-cr1r
2-si(osir3r4r5)3ꢀꢀ
(1)
[0028]
[式(1)中，r1、r2、r3、r4和r5各自独立地为氢原子、或者与碳原子键合的氢原子部分或全部可被卤素原子或羟基取代并且氧原子或氮原子可介入的碳数1～30的1价烃基。]
[0029]
[2][1]所述的伯氨基硅氧烷化合物，其特征在于，式(1)中的r1、r2、r3、r4和r5的碳数1～30的1价烃基为直链状、分支链状或环状的、烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基中的任一个。
[0030]
[3]伯氨基硅氧烷化合物的制造方法，是[1]或[2]所述的由式(1)表示的伯氨基硅氧烷化合物的制造方法，其特征在于，伯氨基硅氧烷化合物通过使脱保护剂与由下述式(2)表示的硅氧烷化合物反应而得到。
[0031]r6-c(＝o)-nr
7-cr1r
2-si(osir3r4r5)3ꢀꢀ
(2)
[0032]
[式(2)中，r1、r2、r3、r4和r5各自独立地为氢原子、或者与碳原子键合的氢原子部分或全部可被卤素原子或羟基取代并且氧原子或氮原子可介入的碳数1～30的1价烃基，r7为氢原子或-c(＝o)-r8，r6和r8为碳数1～30的1价烃基，其中，r7为-c(＝o)-r8时，r6与r8可键合成为2价烃基以形成环状结构。]
[0033]
[4][3]所述的伯氨基硅氧烷化合物的制造方法，其特征在于，式(2)中的r7为-c(＝o)-r8时，r6与r8键合成为2价烃基以形成环状结构。
[0034]
[5][3]或[4]所述的伯氨基硅氧烷化合物的制造方法，其特征在于，与由式(2)表示的硅氧烷化合物反应的脱保护剂为肼一水合物或伯胺化合物。
[0035]
[6][5]所述的伯氨基硅氧烷化合物的制造方法，其特征在于，伯胺化合物为伯烷
基胺化合物。
[0036]
[7][6]所述的伯氨基硅氧烷化合物的制造方法，其特征在于，伯烷基胺化合物选自由甲胺、正丁胺、己胺、辛胺、乙二胺、丙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、和四亚乙基六胺组成的组。
[0037]
[8][3]～[7]中任一项所述的伯氨基硅氧烷化合物的制造方法，其特征在于，式(2)中的r1、r2、r3、r4、r5、r6和r8的碳数1～30的1价烃基为直链状、分支链状或环状的、烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基中的任一个。
[0038]
发明的效果
[0039]
根据本发明，能够提供新型的伯氨基硅氧烷化合物及其制造方法，特别是新型的伯氨基甲基硅氧烷化合物及其制造方法。该新型伯氨基硅氧烷化合物利用氨基的吸附性、反应性，除了填料的表面改性或树脂改性、纤维处理剂或涂料添加剂、化妆品原料等以外，例如还能够作为氢化硅烷化反应的配体的原料等、更高功能产品的合成原料广泛地利用，因此有用性极高。
附图说明
[0040]
图1为表示合成例2中得到的化合物的1h-nmr测定结果的图。
[0041]
图2为表示实施例1中得到的氨基甲基硅氧烷化合物的1h-nmr测定结果的图。
具体实施方式
[0042]
以下对本发明更详细地说明。
[0043]
＜伯氨基硅氧烷化合物＞
[0044]
本发明中的伯氨基硅氧烷化合物由下述式(1)表示。
[0045]
h2n-cr1r
2-si(osir3r4r5)3ꢀꢀ
(1)
[0046]
式(1)中，r1、r2、r3、r4和r5各自独立地为氢原子、或与碳原子键合的氢原子部分或全部可被卤素原子或羟基取代并且氧原子或氮原子可介入的碳数1～30的1价烃基。
[0047]
作为卤素原子，可列举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。
[0048]
作为碳数1～30的1价烃基，可列举出直链状、分支链状或环状的烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基等。
[0049]
作为烷基，优选为碳数1～20的烷基，更优选为碳数1～10的烷基，作为其具体例，可列举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基等直链状或分支链状的烷基；环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、降冰片基、金刚烷基等环状的烷基等。
[0050]
作为烯基，优选碳数2～20的烯基，作为其具体例，可列举出乙烯基(乙烯基)、正-1-丙烯基、正-2-丙烯基、1-甲基乙烯基、正-1-丁烯基、正-2-丁烯基、正-3-丁烯基、2-甲基-1-丙烯基、2-甲基-2-丙烯基、1-乙基乙烯基、1-甲基-1-丙烯基、1-甲基-2-丙烯基、正-1-戊烯基、正-1-癸烯基、正-1-二十碳烯基等。
[0051]
作为炔基，优选碳数2～20的炔基，作为其具体例，可列举出乙炔基、正-1-丙炔基、
正-2-丙炔基、正-1-丁炔基、正-2-丁炔基、正-3-丁炔基、1-甲基-2-丙炔基、正-1-戊炔基、正-2-戊炔基、正-3-戊炔基、正-4-戊炔基、1-甲基-正-丁炔基、2-甲基-正-丁炔基、3-甲基-正-丁炔基、1，1-二甲基-正-丙炔基、正-1-己炔基、正-1-癸炔基、正-1-十五碳炔基、正-1-二十碳炔基等。
[0052]
作为芳基，优选为碳数6～30的芳基，更优选为碳数6～20的芳基，作为其具体例，可列举出苯基、1-萘基、2-萘基、蒽基、菲基、邻-联苯基、间-联苯基、对-联苯基等。
[0053]
作为芳烷基，优选为碳数7～30的芳烷基，更优选为碳数7～20的芳烷基，作为其具体例，可列举出苄基、苯基乙基、苯基丙基、萘基甲基、萘基乙基、萘基丙基等。
[0054]
上述烃基可具有取代基，可在任意的位置具有相同或不同的多个取代基。
[0055]
作为上述取代基的具体例，可列举出氟原子、氯原子等所述的各种卤素原子、羟基等。
[0056]
另外，r1、r2、r3、r4和r5的基团在可合成的范围内，1个或1个以上的选自氧原子、氮原子中的原子可介入。
[0057]
式(1)中的r1和r2更优选为氢原子。r1和r2这两者为氢原子时，由式(1)表示的化合物成为伯氨基甲基硅氧烷化合物。
[0058]
式(1)中的r3、r4、r5更优选为氢原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基、正辛基、正癸基、正十二烷基、苯基、2-异丙基苯基、乙烯基、羟基乙氧基丙基、三氟甲基乙基。特别优选为甲基。
[0059]
作为由式(1)表示的伯氨基硅氧烷化合物的例子，具体地能够列举出以下的实例。
[0060]
[化1]
[0061][0062]
＜伯氨基硅氧烷化合物的制造方法＞
[0063]
作为由式(1)表示的伯氨基硅氧烷化合物的制造方法，通过使脱保护剂与作为前体的由下述式(2)表示的硅氧烷化合物反应而得到。
[0064]r6-c(＝o)-nr
7-cr1r
2-si(osir3r4r5)3ꢀꢀ
(2)
[0065]
式(2)中的r1、r2、r3、r4和r5与上述相同。
[0066]
这样的r1、r2、r3、r4和r5中，更优选地，r1和r2为氢原子，r3、r4和r5为氢原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基、正辛基、正癸基、正十二烷基、苯基、2-异丙基苯基、乙烯基、羟
基乙氧基丙基、三氟甲基乙基。
[0067]
r7为氢原子或-c(＝o)-r8，r6和r8为碳数1～30的1价烃基。不过，r7为-c(＝o)-r8时，r6与r8可键合以成为2价烃基而形成环状结构。
[0068]
作为式(2)中的r6和r8的碳数1～30的1价烃基，可列举出与上述r1～r5相同的基团。
[0069]
特别地，式(2)中的r7优选为-c(＝o)-r8，r7为-c(＝o)-r8时，优选r6与r8键合以成为2价烃基而形成环状结构的由下述式(3)表示的环状酰亚胺硅氧烷化合物。
[0070]
r9n-cr1r
2-si(osir3r4r5)3ꢀꢀ
(3)
[0071]
[式(3)中，r1、r2、r3、r4和r5与上述相同，r9为由-c(＝o)-x-c(＝o)-表示的2价的基团，x为碳数1～30的2价烃基。]
[0072]
式(3)中，x为碳数1～30的2价烃基，可列举出未取代或取代的亚烷基、亚烯基、亚芳基、亚芳烷基等。
[0073]
作为亚烷基，直链状、分支链状、环状均可，优选为碳数1～20的亚烷基，更优选为碳数2～10的亚烷基，作为其具体例，可列举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、三亚甲基、正亚丁基、异亚丁基、仲亚丁基、正亚辛基、2-乙基亚己基、正亚癸基、正亚十一烷基、正亚十二烷基、正亚十三烷基、正亚十四烷基、正亚十五烷基、正亚十六烷基、正亚十七烷基、正亚十八烷基、正亚十九烷基、正亚二十烷基等直链状或分支链状的亚烷基；1，4-亚环己基等环状的亚烷基等。
[0074]
作为亚烯基，直链状、分支链状、环状均可，优选为碳数2～20的亚烯基，更优选为碳数2～10的亚烯基，作为其具体例，可列举出亚乙烯基、亚丙烯基、亚丁烯基等直链状或分支链状的亚烯基等。
[0075]
作为亚芳基，优选为碳数6～30的亚芳基，更优选为碳数6～20的亚芳基，作为其具体例，可列举出邻亚苯基、间亚苯基、对亚苯基、1，2-亚萘基、1，8-亚萘基、2，3-亚萘基、4，4
′‑
亚联苯基等。
[0076]
作为亚芳烷基，优选为碳数7～30的亚芳烷基，更优选为碳数7～20的亚芳烷基，作为其具体例，可列举出-(ch2)
k-ar-(ar表示碳数6～20的亚芳基，k表示1～10的整数。)、-ar-(ch2)
k-(ar和k表示与上述相同的含义。)、-(ch2)
k-ar-(ch2)
k-(ar表示与上述相同的含义，k相互独立地表示与上述相同的含义。)等。
[0077]
上述例中，优选亚乙基、亚乙烯基、邻-亚苯基。
[0078]
与x的碳原子键合的氢原子可被取代，作为取代基的具体例，可列举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等卤素原子、甲氧基、乙氧基、丙氧基等烷氧基等，优选为未取代。
[0079]
作为由式(2)(优选式(3))表示的硅氧烷化合物的例子，具体地能够列举出以下的实例。
[0080]
[化2]
[0081][0082]
由式(2)表示的硅氧烷化合物的合成
[0083]
由式(1)表示的伯氨基硅氧烷化合物通过将作为前体的由式(2)(优选由式(3))表示的硅氧烷化合物脱保护而得到，作为用于得到成为其前体的由式(2)(优选由式(3))表示的硅氧烷化合物的制造方法，可列举出使具有氯甲基的硅氧烷化合物与例如酰胺化合物或酰亚胺化合物的碱金属盐反应的方法。
[0084]
具有氯甲基的硅氧烷化合物能够通过使氯甲基三烷氧基硅烷、氯甲基二烷氧基甲基硅烷、或氯甲基烷氧基二甲基硅烷与例如1，1，1，3，3，3-六甲基二硅氧烷、1，1，3，3-四甲基二硅氧烷这样的二硅氧烷化合物在酸催化剂下反应而制造。
[0085]
在具有氯甲基的硅氧烷化合物中具有si-h基的情况下，进而，能够通过采用铂催化剂(例如karstedt催化剂、speier催化剂等)、rh催化剂等的氢化硅烷化反应而引入取代基。
[0086]
酰胺化合物或酰亚胺化合物的碱金属盐例如通过对于乙酰胺等酰胺化合物、琥珀酰亚胺、马来酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺等酰亚胺化合物，使甲醇钠、叔丁醇钠、叔丁醇钾等碱金属的醇盐反应而得到。另外，作为市售品，可获得邻苯二甲酰亚胺钾。
[0087]
制造由式(2)表示的硅氧烷化合物时，作为配混量，相对于1摩尔具有氯甲基的硅氧烷化合物的氯甲基，能够配混酰胺化合物或酰亚胺化合物的碱金属盐成为0.1～50摩尔的量，优选成为1～20摩尔的量。另外，为了加速反应，例如可添加催化量的如碘化钠这样的碘化碱金属盐。
[0088]
制造由式(2)表示的硅氧烷化合物时，可使用有机溶剂，例如使用乙二醇二甲基醚、二甘醇二甲基醚、四氢呋喃等醚化合物、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮等酰胺化合物等。
[0089]
由式(2)表示的硅氧烷化合物的制造中的反应条件并无特别限定，通常，反应温度为室温(20
±
5℃)～200℃，更优选为50～150℃，反应时间为0.5～48小时。
[0090]
反应后，将得到的反应物过滤，或者采用蒸馏水、nacl或na2so4等的中性盐水溶液进行分液清洗，将有机层用na2so4等脱水处理，通过在这些处理后进行减压干燥，从而得到由式(2)表示的硅氧烷化合物。再有，在过滤、分液清洗时可用己烷等溶剂稀释。
[0091]
由式(2)表示的硅氧烷化合物的脱保护
[0092]
通过在作为前体的由式(2)(优选由式(3))表示的硅氧烷化合物中进一步加入脱保护剂来脱保护，从而得到由式(1)表示的伯氨基硅氧烷化合物。
[0093]
作为本发明的由式(2)表示的硅氧烷化合物的脱保护中的脱保护剂，只要能够将酰胺骨架(例如r
6-c(＝o)-n)或酰亚胺骨架(例如r
6-c(＝o)-n-c(＝o)-r8)转换为氨基即可，例如能够使用
グリーンズ
·
プ
口
テクティブ
·
グループス
·
イン
·
オーガニック
·
シンセシス
(greene’s protective groups in organic synthesis)第5版、第1012～1014页、2014年、
ジョン
·
ワイリー
·
アンド
·
サンズ
公司(john wiley&sons，inc.)中记载的脱保护剂，优选肼一水合物、伯胺化合物，更优选为伯胺化合物。
[0094]
作为伯胺化合物，只要反应进行，则并无特别限制，优选具有氨基的含有直链状、分支链状或环状的碳数1～30的烃基的化合物，更优选地，可列举出伯烷基胺化合物。
[0095]
作为伯烷基胺化合物，只要反应进行，则并无特别限制，作为具体例，可列举出甲胺、正丁胺、己胺、辛胺等烷基胺、乙二胺、丙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基六胺等。
[0096]
作为脱保护剂的配混量，相对于式(2)的化合物1摩尔，只要为成为1～100摩尔左右的量即可，优选为成为1～50摩尔的量，更优选成为2～20摩尔的量。
[0097]
制造由式(1)表示的伯氨基硅氧烷化合物时，可加入有机溶剂，作为有机溶剂，只要不对反应造成影响，则是任意的，例如能够使用戊烷、己烷、庚烷、辛烷、环己烷等脂肪族烃类；二乙基醚、二异丙基醚、二丁基醚、环戊基甲基醚、四氢呋喃、1，4-二噁烷等醚类；苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯等芳族烃类等。
[0098]
制造由式(1)表示的伯氨基硅氧烷化合物时的反应条件并无特别限定，通常，反应
温度为10～200℃，更优选为30～120℃，反应时间为1～48小时。
[0099]
这样得到的本发明的伯氨基硅氧烷化合物、特别是伯氨基甲基硅氧烷化合物利用氨基的吸附性、反应性，除了填料的表面改性、树脂改性、纤维处理剂、涂料添加剂、化妆品原料等以外，例如也能够作为氢化硅烷化反应的配体的原料等、更高功能品的合成原料广泛地利用，有用性极高。
[0100]
实施例
[0101]
以下列举合成例和实施例，对本发明更具体地说明，但本发明并不受下述的合成例和实施例限制。另外，在合成例和实施例中，只要无特别记载，反应和生成物的保管在氮气氛下进行。
[0102]1h-nmr使用bruker公司制avance iii 400进行了测定。gc收率使用agilent公司制7890b(柱：hp-5)、从80℃以10℃/min测定。
[0103]
[合成例1]3-(氯甲基)-1，1，1，5，5，5-六甲基-3-[(三甲基甲硅烷基)氧基]三硅氧烷的合成
[0104]
在500ml可拆式烧瓶中加入氯甲基三甲氧基硅烷216.1g(1.27摩尔)、甲醇80.1g、1，1，1，3，3，3-六甲基二硅氧烷405.2g(2.50摩尔)、硫酸12.7g，冰冷后，边维持在15℃以下边历时30分钟滴入蒸馏水88.7g。滴入结束后，在室温下搅拌7小时，分液将有机层回收，用氯化钠水溶液清洗直至水层成为中性。然后，通过将有机层蒸馏精制，从而得到了1135.32g的无色透明溶液(收率31％、gc纯度＞99％)。以下示出得到的化合物。
[0105]
[化3]
[0106][0107]
[合成例2]3-(n-邻苯二甲酰亚胺基甲基)-1，1，1，5，5，5-六甲基-3-[(三甲基甲硅烷基)氧基]三硅氧烷的合成
[0108]
在500ml可拆式烧瓶中加入邻苯二甲酰亚胺钾79.46g(0.43摩尔)(东京化成工业株式会社制造)、碘化钠7.24g(0.05摩尔)(和光纯药工业株式会社制造)、合成例1中得到的3-(氯甲基)-1，1，1，5，5，5-六甲基-3-[(三甲基甲硅烷基)氧基]三硅氧烷130.54g(0.38摩尔)，安装搅拌叶片和冷凝器，加入n，n-二甲基甲酰胺(脱水)89.3g(和光纯药工业株式会社制造)，采用油浴在150℃下使其反应10小时。然后，加入己烷99.8g，过滤，通过减压干燥，从而得到了158.81g的淡黄色溶液(收率89％、gc纯度99％)。将得到的化合物的1h-nmr测定结果示于图1中，同时以下示出得到的化合物。
[0109]1h-nmr(cdcl3，400mhz)δ：7.88-7.74(m，2h)，7.70-7.62(m，2h)，3.21(s，0.43h)，3.11(s，1.57h)，0.07(s，27h).
[0110]
[化4]
[0111][0112]
[实施例1]3-(氨基甲基)-1，1，1，5，5，5-六甲基-3-[(三甲基甲硅烷基)氧基]三硅
氧烷的制备
[0113]
在500ml可拆式烧瓶中加入合成例2中得到的化合物100.03g(0.22摩尔)、无水乙二胺50.74g(0.84摩尔)(和光纯药工业株式会社制造)，安装搅拌叶片和冷凝器，采用油浴在70℃下使其反应3小时。然后，将成为了2层的反应溶液的上层回收，采用己烷萃取3次后，通过进行减压蒸馏(2mmhg、77℃)，从而得到了46.47g的无色溶液(收率65％、gc纯度＞99％)。将得到的化合物的1h-nmr测定结果示于图2中，同时以下示出得到的化合物。
[0114]1h-nmr(cdcl3，400mhz)δ：2.02(s，2h)，1.00-0.60(br，2h)，0.12(s，27h).
[0115]
[化5]
[0116]