JP2011012002A - メラミン官能性有機ケイ素化合物及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、メラミン官能性有機ケイ素化合物に関し、より詳しくは、分子内にメラミン骨格を有する多官能シリル化合物であるため、水溶性に優れ、加水分解縮合させた際にメラミン骨格とシロキサン構造の複合により優れた被膜物性を発現する有機ケイ素化合物及びその製造方法に関する。
有機ケイ素化合物の中で代表的なものにはシランカップリング剤が挙げられる。シランカップリング剤は分子中に2つ以上の異なる官能基を有し、通常では結合させにくい有機質材料と無機質材料とを連結させる仲介役として作用している。この場合、官能基の一方は加水分解性シリル基であり、水の存在によりシラノール基を生成し、このシラノール基が無機材質表面の水酸基と反応することで、無機材質表面と化学結合を形成する。また、他の官能基は、各種合成樹脂のような有機質材料と化学結合を形成するビニル基、エポキシ基、アミノ基、(メタ)アクリル基、メルカプト基や、化学結合を形成しないが、水素結合や官能基の極性による相互作用を起こすウレイド基、イソシアヌレート基などが挙げられる。このような特性を用いて有機・無機樹脂の改質剤及び接着助剤、各種添加剤などとして幅広く用いられている。
その中でもウレイド基やイソシアヌレート基を有するシランカップリング剤は非結合性官能基を有するシランカップリング剤として樹脂の改質剤、塗料添加剤として用いられている。一般にイソシアヌレート型シランカップリング剤はトリスシリル型のシランカップリング剤であるため加水分解縮合物は高い被膜形成性を有し、極性基を有するため樹脂との相溶性に優れる。しかしながら、該シランは水溶性が低いため、水系用途への応用には限界があった。
イソシアヌレートと類似のヘテロ環構造としてはトリアジン構造が挙げられ、該構造を含むシランカップリング剤はモノシリル型が、特開2006−213677号、2007−131556号公報(特許文献1,2)に開示されているが、該公報ではトリアジン構造にチオール基を導入した有機ケイ素化合物に関する技術のみであり、その場合、本発明のようなメラミン骨格を形成できない。また、チオール基を導入する関係から本発明のようなトリスシリル型の構造を形成することができない。
また、メラミン樹脂をシリコーン変性させた材料を用いた接着剤に関する技術が、特開平7−26242号公報(特許文献3)に記載されているが、該公報の材料は、メラミン樹脂誘導体とシリコーンの結合方法が水酸基とシラノールの縮合によるものであるため、水やアルコールが存在する系では容易に切断されてしまうという問題があり、また、シランカップリング剤については何ら記載されていない。また、特開平11−100237号公報(特許文献4)には、メラミン樹脂と反応性シランカップリング剤を含む組成物を用いたガラス繊維の集束剤に関する技術が開示されているが、これらの材料は配合物であり、化合物として単離・構造同定不能である。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、トリアジン構造を有し、より詳しくはメラミン構造を有する被膜形成性、水溶性、樹脂との相溶性に優れた有機ケイ素化合物及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、シアヌル酸クロリドと、下記一般式(3)で示される1級アミノ基及び/又は2級アミノ基を含有する有機ケイ素化合物とを反応させることで、所望の特徴を満足する有機ケイ素化合物が得られることを見出し、本発明をなすに至った。
従って、本発明は、下記のメラミン官能性有機ケイ素化合物及びその製造方法を提供する。
〔請求項1〕
下記一般式(1)
〔式中、R0は独立に水素原子、又は酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい1価の炭化水素基であり、少なくとも1つが下記構造(A)である。
(式中、鎖線は結合手を示す。Xは酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい2価の炭化水素基であり、一端の炭素原子が窒素原子と結合し、他端の炭素原子がケイ素原子と結合している。R1は独立に水素原子、又は非置換もしくは置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、R2は独立に非置換又は置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、nは1〜3の整数である。)〕
で示されるメラミン骨格を有する有機ケイ素化合物。
〔請求項2〕
下記一般式(2)
(式中、Xは酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい2価の炭化水素基であり、一端の炭素原子が窒素原子と結合し、他端の炭素原子がケイ素原子と結合している。R1は独立に水素原子、又は非置換もしくは置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、R2は独立に非置換又は置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、R3は独立に水素原子、又は酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい1価の炭化水素基であり、nは1〜3の整数である。)
で示される請求項1記載の有機ケイ素化合物。
〔請求項3〕
シアヌル酸クロリドと、下記一般式(3)
(式中、Xは酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい2価の炭化水素基であり、一端の炭素原子が窒素原子と結合し、他端の炭素原子がケイ素原子と結合している。R1は独立に水素原子、又は非置換もしくは置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、R2は独立に非置換又は置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、R3は独立に水素原子、又は酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい1価の炭化水素基であり、nは1〜3の整数である。)
で示される有機ケイ素化合物を必須とする1級及び/又は2級アミン化合物を反応させた後に塩基で中和することを特徴とする請求項1又は2記載の有機ケイ素化合物の製造方法。
〔請求項4〕
シアヌル酸クロリドに対する式(3)で示される有機ケイ素化合物の反応比がシアヌル酸クロリド1モルに対し、有機ケイ素化合物4モル以上であり、反応温度が25〜150℃であることを特徴とする請求項3記載の有機ケイ素化合物の製造方法。
〔請求項5〕
中和に用いる塩基が、エチレンジアミンであることを特徴とする請求項3又は4記載の有機ケイ素化合物の製造方法。
〔請求項1〕
下記一般式(1)
〔式中、R0は独立に水素原子、又は酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい1価の炭化水素基であり、少なくとも1つが下記構造(A)である。
(式中、鎖線は結合手を示す。Xは酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい2価の炭化水素基であり、一端の炭素原子が窒素原子と結合し、他端の炭素原子がケイ素原子と結合している。R1は独立に水素原子、又は非置換もしくは置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、R2は独立に非置換又は置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、nは1〜3の整数である。)〕
で示されるメラミン骨格を有する有機ケイ素化合物。
〔請求項2〕
下記一般式(2)
(式中、Xは酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい2価の炭化水素基であり、一端の炭素原子が窒素原子と結合し、他端の炭素原子がケイ素原子と結合している。R1は独立に水素原子、又は非置換もしくは置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、R2は独立に非置換又は置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、R3は独立に水素原子、又は酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい1価の炭化水素基であり、nは1〜3の整数である。)
で示される請求項1記載の有機ケイ素化合物。
〔請求項3〕
シアヌル酸クロリドと、下記一般式(3)
(式中、Xは酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい2価の炭化水素基であり、一端の炭素原子が窒素原子と結合し、他端の炭素原子がケイ素原子と結合している。R1は独立に水素原子、又は非置換もしくは置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、R2は独立に非置換又は置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、R3は独立に水素原子、又は酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい1価の炭化水素基であり、nは1〜3の整数である。)
で示される有機ケイ素化合物を必須とする1級及び/又は2級アミン化合物を反応させた後に塩基で中和することを特徴とする請求項1又は2記載の有機ケイ素化合物の製造方法。
〔請求項4〕
シアヌル酸クロリドに対する式(3)で示される有機ケイ素化合物の反応比がシアヌル酸クロリド1モルに対し、有機ケイ素化合物4モル以上であり、反応温度が25〜150℃であることを特徴とする請求項3記載の有機ケイ素化合物の製造方法。
〔請求項5〕
中和に用いる塩基が、エチレンジアミンであることを特徴とする請求項3又は4記載の有機ケイ素化合物の製造方法。
本発明の有機ケイ素化合物は、シランカップリング剤として好適に使用され、メラミンのような極性構造を有しており、これにより樹脂との相溶性が高く、アミン官能性のため水溶性に優れ、水系塗料添加剤として使用した際の効果に優れる。また、多官能シリル型メラミンである場合は加水分解縮合物が高い被膜形成性を有する。
以下、本発明について具体的に説明する。なお、本発明において「シランカップリング剤」は「有機ケイ素化合物」に含まれる。
本発明の有機ケイ素化合物の構造は、下記一般式(1)
〔式中、R0は独立に水素原子、又は酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい1価の炭化水素基であり、少なくとも1つが下記構造(A)である。
(式中、鎖線は結合手を示す。Xは酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい2価の炭化水素基であり、一端の炭素原子が窒素原子と結合し、他端の炭素原子がケイ素原子と結合している。R1は独立に水素原子、又は非置換もしくは置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、R2は独立に非置換又は置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、nは1〜3の整数である。)〕
で示され、好ましくは、下記一般式(2)
(式中、X,R1,R2,nは上記と同じである。R3は独立に水素原子、又は酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい1価の炭化水素基であり、好ましくは水素原子及びアルキル基であり、特に好ましくは水素原子である。)
で示されるものである。
〔式中、R0は独立に水素原子、又は酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい1価の炭化水素基であり、少なくとも1つが下記構造(A)である。
(式中、鎖線は結合手を示す。Xは酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい2価の炭化水素基であり、一端の炭素原子が窒素原子と結合し、他端の炭素原子がケイ素原子と結合している。R1は独立に水素原子、又は非置換もしくは置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、R2は独立に非置換又は置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、nは1〜3の整数である。)〕
で示され、好ましくは、下記一般式(2)
(式中、X,R1,R2,nは上記と同じである。R3は独立に水素原子、又は酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい1価の炭化水素基であり、好ましくは水素原子及びアルキル基であり、特に好ましくは水素原子である。)
で示されるものである。
上記式(1),(2)中、R0及びR3の酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい1価の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基、
(式中、Aは1価炭化水素基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基等のアルキル基が例示できる。またBは2価炭化水素基であり、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等のアルキレン基が例示できる。)
等が挙げられる。
(式中、Aは1価炭化水素基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基等のアルキル基が例示できる。またBは2価炭化水素基であり、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等のアルキレン基が例示できる。)
等が挙げられる。
なおここで、上記構造において、置換基としては、アルキル基、アリール基、パーフルオロアルキル基、ポリエーテル基、パーフルオロポリエーテル基、加水分解性シリル基からなる群より選択される1種であり、その中でも、好ましくはアルキル基、アリール基等が挙げられる。また、この置換部位が先に記述したシリコーンオイル、シリコーンレジンに代表されるポリシロキサン構造や有機ポリマー構造であってもよい。
また、上記式(1),(2)中、R1及びR2の非置換又は置換の炭素原子数1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、及びこれらの基の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子等で置換された基、例えば、クロロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等が挙げられる。R1として、好ましくはメチル基、エチル基であり、R2として、好ましくはメチル基、エチル基である。
上記式(1),(2)中、Xは、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい2価の炭化水素基であり、一端の炭素原子が窒素原子と結合し、他端の炭素原子がケイ素原子と結合しているものであり、この2価の炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、1−メチル−プロピレン基、2−メチル−プロピレン基、3−メチル−プロピレン基、ブチレン基等が挙げられるが、ここに例示したものに限らない。
nは1〜3の整数であり、好ましくは2,3であり、特に好ましくは3である。
nは1〜3の整数であり、好ましくは2,3であり、特に好ましくは3である。
本発明のメラミン官能性有機ケイ素化合物のより具体的な例は、下記構造式(4)〜(7)で示される。なお、下記において、Meはメチル基、Etはエチル基を表す。
本発明の有機ケイ素化合物は、シアヌル酸クロリドと、1級及び/又は2級アミン化合物とを反応させた後、中和させることにより得ることができる。ここで、本発明においては、1級及び/又は2級アミン化合物として、下記一般式(3)で示される1級アミノ基及び/又は2級アミノ基と加水分解性シリル基を共に含有する有機ケイ素化合物を必須に含有するものである。
なお、上記反応の際、シアヌル酸クロリドと、1級アミノ基及び/又は2級アミノ基と加水分解性シリル基を共に含有する有機ケイ素化合物が必須原料であるが、他にも1級アミノ基及び/又は2級アミノ基を含有する反応原料、例えば炭化水素系1級及び/又は2級アミン化合物、1級アミノ基及び/又は2級アミノ基を含有するポリシロキサン等を併用しても、本発明のメラミン骨格を1分子中に有することを特徴とする有機ケイ素化合物を製造することが可能である。
上記1級及び/又は2級アミン化合物としては特に限定されないが、具体的には、α−アミノメチルトリメトキシシラン、α−アミノメチルメチルジメトキシシラン、α−アミノメチルジメチルメトキシシラン、α−アミノメチルトリエトキシシラン、α−アミノメチルメチルジエトキシシラン、α−アミノメチルジメチルエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、N−2(アミノエチル)α−アミノメチルトリメトキシシラン、N−2(アミノエチル)α−アミノメチルメチルジメトキシシラン、N−2(アミノエチル)α−アミノメチルジメチルメトキシシラン、N−2(アミノエチル)α−アミノメチルトリエトキシシラン、N−2(アミノエチル)α−アミノメチルメチルジエトキシシラン、N−2(アミノエチル)α−アミノメチルジメチルエトキシシラン、N−2(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2(アミノエチル)γ−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、N−2(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−2(アミノエチル)γ−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、ビス−(トリメトキシシリルプロピル)アミン、ビス−(メチルジメトキシシリルプロピル)アミン、ビス−(ジメチルメトキシシリルプロピル)アミン、ビス−(トリエトキシシリルプロピル)アミン、ビス−(メチルジエトキシシリルプロピル)アミン、ビス−(ジメチルエトキシシリルプロピル)アミン、N−フェニルγ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニルγ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニルγ−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、N−フェニルγ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニルγ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−フェニルγ−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、N−フェニルα−アミノメチルトリメトキシシラン、N−フェニルα−アミノメチルメチルジメトキシシラン、N−フェニルα−アミノメチルジメチルメトキシシラン、N−フェニルα−アミノメチルトリエトキシシラン、N−フェニルα−アミノメチルメチルジエトキシシラン、N−フェニルα−アミノメチルジメチルエトキシシラン等の1級アミノ基及び/又は2級アミノ基と加水分解性シリル基を共に含有する有機ケイ素化合物、上記と同様の1級及び/又は2級アミノ基を有するシリコーンアルコキシオリゴマー等の1級アミノ基及び/又は2級アミノ基を含有する有機ケイ素化合物などが挙げられる。
本発明の有機ケイ素化合物を製造するにあたり、シアヌル酸クロリドと、1級アミノ基及び/又は2級アミノ基と加水分解性シリル基を共に含有する有機ケイ素化合物との配合比は特に限定されないが、特に、トリス−トリアルコキシシリル型のメラミン化合物を製造するにあたり、反応性、生産性の点から、シアヌル酸クロリド1モルに対し、1級アミノ基及び/又は2級アミノ基と加水分解性シリル基を共に含有する有機ケイ素化合物を4〜20モル、特に4.5〜10モルの範囲で反応させることが好ましい。1級アミノ基及び/又は2級アミノ基と加水分解性シリル基を共に含有する有機ケイ素化合物の配合量が少なすぎると反応により発生する塩化水素がアミノ基と塩を形成するため反応性が低下し、結果として生産性が低下する他、未反応物が不純物となり、トリス−トリアルコキシシリル体の純度が低下する場合がある。逆に多すぎると反応性が飽和するため、生産コストが高くなってしまう場合がある。
また、他の1級アミノ基及び/又は2級アミノ基を含有する反応原料を使用する場合の配合量は、シアヌル酸クロリド1モルに対し、1級アミノ基及び/又は2級アミノ基と加水分解性シリル基を共に含有する有機ケイ素化合物と他の1級アミノ基及び/又は2級アミノ基を含有する反応原料の総量が4〜20モル、特に4.5〜10モルの範囲で反応させることが好ましい。その際、有機ケイ素化合物とその他の反応原料の配合比は、0<(他の反応原料/有機ケイ素化合物)≦2、特に0.5≦(他の反応原料/有機ケイ素化合物)≦2であることが好ましい。
本発明の有機ケイ素化合物製造時には、必要に応じて溶媒を使用してもよく、溶媒は原料であるシアヌル酸クロリド並びに1級及び/又は2級アミン化合物と非反応性であれば特に限定されないが、具体的にはペンタン、ヘキサン、ヘプタン、デカンなどの脂肪族炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどのエーテル系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒などが挙げられる。
本発明の有機ケイ素化合物製造時において、反応は発熱反応であり、不要に高温となると副反応が生じるおそれがある。そのため、製造にあたり好ましい反応温度は25〜150℃であり、より好ましくは35〜120℃、更に好ましくは50〜120℃の範囲である。25℃未満である場合は、反応速度が遅くなり生産性が低下する他、それに起因する副反応物が生成し純度の低下を引き起こすおそれがある。一方、150℃を超える温度である場合には、熱分解が生じるおそれがあり、純度の低下を引き起こしかねない。
本発明の有機ケイ素化合物製造時に必要とされる反応時間は、上記に述べたような発熱反応による温度管理が可能であり、且つ反応が終了していれば特に限定されないが、好ましくは10分〜24時間、より好ましくは1時間〜20時間程度である。
本発明の有機ケイ素化合物製造においては、反応により塩酸が発生するため、反応後に中和反応工程を設ける必要がある。
ここで、中和に用いる塩基としては、一般に塩化水素と塩を形成し、不溶物の固体又は液体となり、分離精製可能になるものであればよく、トリアルキルアミン、エチレンジアミン、尿素、金属アルコキシド等が例示され、より好ましくは塩酸塩の形成能が高く、塩酸塩が液体となり、分離効率に優れるエチレンジアミンが特に好ましい。
ここで、中和に用いる塩基としては、一般に塩化水素と塩を形成し、不溶物の固体又は液体となり、分離精製可能になるものであればよく、トリアルキルアミン、エチレンジアミン、尿素、金属アルコキシド等が例示され、より好ましくは塩酸塩の形成能が高く、塩酸塩が液体となり、分離効率に優れるエチレンジアミンが特に好ましい。
本発明の有機ケイ素化合物を製造するにあたり、中和に用いる塩基の配合量は、発生する塩化水素の理論量1モルに対し、好ましくは1〜3モル、より好ましくは1.2〜2モルである。塩基の配合量が少なすぎると塩酸の捕捉が不十分となるため化合物中の塩化物イオン含有量が増加してしまう場合がある。逆に多すぎる場合には反応が飽和するため、生産コストが高くなってしまう。
中和反応工程の反応温度は、25〜150℃であり、より好ましくは35〜120℃、更に好ましくは50〜120℃の範囲である。25℃未満である場合は、反応速度が低くなり生産性が低下するおそれがある。一方、150℃を超える温度である場合には、熱分解が生じるおそれがあり、純度の低下を引き起こしかねない。また、中和反応時間は、好ましくは10分〜24時間、より好ましくは1時間〜20時間程度である。
以下、実施例を示して本発明をより詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、下記例中、粘度、比重、屈折率は、25℃において測定した値である。また、NMRは核磁気共鳴分光法の略である。粘度は毛細管式動粘度計による25℃における測定に基づく。例中の記載としてMeはメチル基、Etはエチル基を指す。
[実施例1]N,N,N−トリス−(トリメトキシシリルプロピル)メラミンの製造
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート及び温度計を備えた1Lセパラブルフラスコに、シアヌル酸クロリド55.3g(0.3mol)、トルエン300gを納め、内温50℃となるように加熱しながら撹拌した。その中にγ−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製KBM−903)403.3g(2.2mol)を滴下し、発熱反応により内温が上昇して80℃となった。その後、内温が110℃となるように加熱しながら8時間加熱撹拌した。反応後、内温が80℃となるように温度を調整し、その中にエチレンジアミン81g(1.3mol)を滴下し、4時間中和反応を行った。反応液は2層に分離し、上層を分取した後、溶媒及び未反応物を減圧留去した。これにより得られた反応生成物は淡黄色液体であり、粘度1,690mm2/s、比重1.15、屈折率1.489であり、NMRスペクトルにより反応生成物は単一の生成物であり、下記化学構造式(4)に示す構造であることを確認した。この化合物のプロトンNMRスペクトルを図1に、カーボンNMRスペクトルを図2に、シリコンNMRスペクトルを図3にそれぞれ示す。
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート及び温度計を備えた1Lセパラブルフラスコに、シアヌル酸クロリド55.3g(0.3mol)、トルエン300gを納め、内温50℃となるように加熱しながら撹拌した。その中にγ−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製KBM−903)403.3g(2.2mol)を滴下し、発熱反応により内温が上昇して80℃となった。その後、内温が110℃となるように加熱しながら8時間加熱撹拌した。反応後、内温が80℃となるように温度を調整し、その中にエチレンジアミン81g(1.3mol)を滴下し、4時間中和反応を行った。反応液は2層に分離し、上層を分取した後、溶媒及び未反応物を減圧留去した。これにより得られた反応生成物は淡黄色液体であり、粘度1,690mm2/s、比重1.15、屈折率1.489であり、NMRスペクトルにより反応生成物は単一の生成物であり、下記化学構造式(4)に示す構造であることを確認した。この化合物のプロトンNMRスペクトルを図1に、カーボンNMRスペクトルを図2に、シリコンNMRスペクトルを図3にそれぞれ示す。
[実施例2]N,N,N−トリス−(トリエトキシシリルプロピル)メラミンの製造
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート及び温度計を備えた1Lセパラブルフラスコに、シアヌル酸クロリド55.3g(0.3mol)、トルエン300gを納め、内温50℃となるように加熱しながら撹拌した。その中にγ−アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業社製KBE−903)486.9g(2.2mol)を滴下し、発熱反応により内温が上昇して80℃となった。その後、内温が110℃となるように加熱しながら8時間加熱撹拌した。反応後、内温が80℃となるように温度を調整し、その中にエチレンジアミン81g(1.3mol)を滴下し、4時間中和反応を行った。反応液は2層に分離し、上層を分取した後、溶媒及び未反応物を減圧留去した。これにより得られた反応生成物は淡黄色液体であり、粘度1,730mm2/s、比重1.08、屈折率1.485であり、NMRスペクトルにより反応生成物は単一の生成物であり、下記化学構造式(5)に示す構造であることを確認した。この化合物のNMRスペクトルデータは以下の通りである。
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート及び温度計を備えた1Lセパラブルフラスコに、シアヌル酸クロリド55.3g(0.3mol)、トルエン300gを納め、内温50℃となるように加熱しながら撹拌した。その中にγ−アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業社製KBE−903)486.9g(2.2mol)を滴下し、発熱反応により内温が上昇して80℃となった。その後、内温が110℃となるように加熱しながら8時間加熱撹拌した。反応後、内温が80℃となるように温度を調整し、その中にエチレンジアミン81g(1.3mol)を滴下し、4時間中和反応を行った。反応液は2層に分離し、上層を分取した後、溶媒及び未反応物を減圧留去した。これにより得られた反応生成物は淡黄色液体であり、粘度1,730mm2/s、比重1.08、屈折率1.485であり、NMRスペクトルにより反応生成物は単一の生成物であり、下記化学構造式(5)に示す構造であることを確認した。この化合物のNMRスペクトルデータは以下の通りである。
1H NMR(300MHz,CDCl3,δ(ppm)):0.58(t,6H),0.82(t,27H),1.63(quint,6H),3.30(t,6H),3.45(q,18H),4.88(s,3H).
13C NMR(75MHz,CDCl3,δ(ppm)):6.2,18.1,23.3,43.5,50.9,166.8.
29Si NMR(60MHz,CDCl3,δ(ppm)):−41.8.
13C NMR(75MHz,CDCl3,δ(ppm)):6.2,18.1,23.3,43.5,50.9,166.8.
29Si NMR(60MHz,CDCl3,δ(ppm)):−41.8.
[実施例3]N,N−ビス−(トリメトキシシリルプロピル)−N−フェニルメラミンの製造
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート及び温度計を備えた1Lセパラブルフラスコに、シアヌル酸クロリド55.3g(0.3mol)、トルエン300gを納め、内温50℃となるように加熱しながら撹拌した。その中にγ−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製KBM−903)179.3g(1.4mol)とアニリン65.1g(0.7mol)の混合物を滴下し、発熱反応により内温が上昇して80℃となった。その後、内温が110℃となるように加熱しながら8時間加熱撹拌した。反応後、内温が80℃となるように温度を調整し、その中にエチレンジアミン81g(1.3mol)を滴下し、4時間中和反応を行った。反応液は2層に分離し、上層を分取した後、溶媒及び未反応物を減圧留去した。これにより得られた反応生成物は淡黄色液体、粘度2,210mm2/s、比重1.05、屈折率1.493であり、NMRスペクトルにより反応物はアルコキシシリル基とフェニル基の比率が2:1である下記化学構造式(6)に示す構造であった。この化合物の1H NMRスペクトルデータは以下の通りである。
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート及び温度計を備えた1Lセパラブルフラスコに、シアヌル酸クロリド55.3g(0.3mol)、トルエン300gを納め、内温50℃となるように加熱しながら撹拌した。その中にγ−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製KBM−903)179.3g(1.4mol)とアニリン65.1g(0.7mol)の混合物を滴下し、発熱反応により内温が上昇して80℃となった。その後、内温が110℃となるように加熱しながら8時間加熱撹拌した。反応後、内温が80℃となるように温度を調整し、その中にエチレンジアミン81g(1.3mol)を滴下し、4時間中和反応を行った。反応液は2層に分離し、上層を分取した後、溶媒及び未反応物を減圧留去した。これにより得られた反応生成物は淡黄色液体、粘度2,210mm2/s、比重1.05、屈折率1.493であり、NMRスペクトルにより反応物はアルコキシシリル基とフェニル基の比率が2:1である下記化学構造式(6)に示す構造であった。この化合物の1H NMRスペクトルデータは以下の通りである。
1H NMR(300MHz,CDCl3,δ(ppm)):0.61(t,4H),1.69(quint,4H),3.22(t,4H),3.56(s,18H),4.91−5.04(s,3H),6.64−7.11(m,5H).
[実施例4]N,N−ビス−(トリメトキシシリルプロピル)−N−ブチルメラミンの製造
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート及び温度計を備えた1Lセパラブルフラスコに、シアヌル酸クロリド55.3g(0.3mol)、トルエン300gを納め、内温50℃となるように加熱しながら撹拌した。その中にγ−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製KBM−903)179.3g(1.4mol)とn−ブチルアミン51.1g(0.7mol)の混合物を滴下し、発熱反応により内温が上昇して80℃となった。その後、内温が110℃となるように加熱しながら8時間加熱撹拌した。反応後、内温が80℃となるように温度を調整し、その中にエチレンジアミン81g(1.3mol)を滴下し、4時間中和反応を行った。反応液は2層に分離し、上層を分取した後、溶媒及び未反応物を減圧留去した。これにより得られた反応生成物は淡黄色液体、粘度1,450mm2/s、比重1.12、屈折率1.454であり、NMRスペクトルにより反応物はアルコキシシリル基とブチル基の比率が2:1である下記化学構造式(7)に示す構造であった。この化合物の1H NMRスペクトルデータは以下の通りである。
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート及び温度計を備えた1Lセパラブルフラスコに、シアヌル酸クロリド55.3g(0.3mol)、トルエン300gを納め、内温50℃となるように加熱しながら撹拌した。その中にγ−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製KBM−903)179.3g(1.4mol)とn−ブチルアミン51.1g(0.7mol)の混合物を滴下し、発熱反応により内温が上昇して80℃となった。その後、内温が110℃となるように加熱しながら8時間加熱撹拌した。反応後、内温が80℃となるように温度を調整し、その中にエチレンジアミン81g(1.3mol)を滴下し、4時間中和反応を行った。反応液は2層に分離し、上層を分取した後、溶媒及び未反応物を減圧留去した。これにより得られた反応生成物は淡黄色液体、粘度1,450mm2/s、比重1.12、屈折率1.454であり、NMRスペクトルにより反応物はアルコキシシリル基とブチル基の比率が2:1である下記化学構造式(7)に示す構造であった。この化合物の1H NMRスペクトルデータは以下の通りである。
1H NMR(300MHz,CDCl3,δ(ppm)):0.63(t,4H),0.83(t,3H),1.60−1.69(m,8H),3.22−3.31(m,6H),3.61(s,18H),4.88−5.01(s,3H).
[実施例5]N,N−ビス−(トリメトキシシリルプロピル)−N−(ポリジメチルシロキシプロピル)メラミンの製造
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート及び温度計を備えた1Lセパラブルフラスコに、シアヌル酸クロリド55.3g(0.3mol)、トルエン300gを納め、内温50℃となるように加熱しながら撹拌した。その中にγ−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製KBM−903)179.3g(1.4mol)と末端1級アミノ基含有ポリジメチルシロキサン(信越化学工業社製KF−8010)135g(アミノ基量として0.3mol)の混合物を滴下し、発熱反応により内温が上昇して80℃となった。その後、内温が110℃となるように加熱しながら8時間加熱撹拌した。反応後、内温が80℃となるように温度を調整し、その中にエチレンジアミン81g(1.3mol)を滴下し、4時間中和反応を行った。反応液は2層に分離し、上層を分取した後、溶媒及び未反応物を減圧留去した。これにより得られた反応生成物は淡黄色液体、粘度1,930mm2/s、比重1.05、屈折率1.433であり、NMRスペクトルにより反応物の官能基比率はアルコキシシリル基とポリジメチルシロキサン基の比率が平均で2:1であった。この化合物の1H NMRスペクトルデータは以下の通りである。
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート及び温度計を備えた1Lセパラブルフラスコに、シアヌル酸クロリド55.3g(0.3mol)、トルエン300gを納め、内温50℃となるように加熱しながら撹拌した。その中にγ−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製KBM−903)179.3g(1.4mol)と末端1級アミノ基含有ポリジメチルシロキサン(信越化学工業社製KF−8010)135g(アミノ基量として0.3mol)の混合物を滴下し、発熱反応により内温が上昇して80℃となった。その後、内温が110℃となるように加熱しながら8時間加熱撹拌した。反応後、内温が80℃となるように温度を調整し、その中にエチレンジアミン81g(1.3mol)を滴下し、4時間中和反応を行った。反応液は2層に分離し、上層を分取した後、溶媒及び未反応物を減圧留去した。これにより得られた反応生成物は淡黄色液体、粘度1,930mm2/s、比重1.05、屈折率1.433であり、NMRスペクトルにより反応物の官能基比率はアルコキシシリル基とポリジメチルシロキサン基の比率が平均で2:1であった。この化合物の1H NMRスペクトルデータは以下の通りである。
1H NMR(300MHz,CDCl3,δ(ppm)):0.02−0.11(m,53H),0.61−0.64(m,4H),1.63−1.68(m,6H),3.20−3.25(m,6H),3.58−3.64(m,18H),4.88−5.01(s,3H).
Claims (5)
- 下記一般式(1)
〔式中、R0は独立に水素原子、又は酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい1価の炭化水素基であり、少なくとも1つが下記構造(A)である。
(式中、鎖線は結合手を示す。Xは酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい2価の炭化水素基であり、一端の炭素原子が窒素原子と結合し、他端の炭素原子がケイ素原子と結合している。R1は独立に水素原子、又は非置換もしくは置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、R2は独立に非置換又は置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、nは1〜3の整数である。)〕
で示されるメラミン骨格を有する有機ケイ素化合物。 - 下記一般式(2)
(式中、Xは酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい2価の炭化水素基であり、一端の炭素原子が窒素原子と結合し、他端の炭素原子がケイ素原子と結合している。R1は独立に水素原子、又は非置換もしくは置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、R2は独立に非置換又は置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、R3は独立に水素原子、又は酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい1価の炭化水素基であり、nは1〜3の整数である。)
で示される請求項1記載の有機ケイ素化合物。 - シアヌル酸クロリドと、下記一般式(3)
(式中、Xは酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい2価の炭化水素基であり、一端の炭素原子が窒素原子と結合し、他端の炭素原子がケイ素原子と結合している。R1は独立に水素原子、又は非置換もしくは置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、R2は独立に非置換又は置換の炭素原子数1〜4のアルキル基であり、R3は独立に水素原子、又は酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれるヘテロ原子又はカルボニル炭素を間に挟んでもよく、置換基を有してもよい1価の炭化水素基であり、nは1〜3の整数である。)
で示される有機ケイ素化合物を必須とする1級及び/又は2級アミン化合物を反応させた後に塩基で中和することを特徴とする請求項1又は2記載の有機ケイ素化合物の製造方法。 - シアヌル酸クロリドに対する式(3)で示される有機ケイ素化合物の反応比がシアヌル酸クロリド1モルに対し、有機ケイ素化合物4モル以上であり、反応温度が25〜150℃であることを特徴とする請求項3記載の有機ケイ素化合物の製造方法。
- 中和に用いる塩基が、エチレンジアミンであることを特徴とする請求項3又は4記載の有機ケイ素化合物の製造方法。
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