JP5057064B2 - アルキルピペラジノアルキルシラン化合物の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、シランカップリング剤、表面処理剤、繊維処理剤、接着剤、塗料添加剤等に有用なアルキルピペラジノアルキルシラン化合物の製造方法に関するものである。
従来、アミノアルキルシラン化合物は、シランカップリング剤、表面処理剤、繊維処理剤、接着剤、塗料添加剤等に有用であることが知られている。特に、高分子材料の機械的特性や耐熱性を向上させる目的で無機材料（例えばガラス繊維、金属、酸化物充填剤）を添加する場合、シランカップリング剤を用いることで、高分子材料と無機材料との密着性向上や無機材料の分散状態が良くなることが知られており、期待される添加効果がより高くなることが知られている。
しかし、上記アミノアルキルシラン化合物が窒素原子に結合した活性な水素原子を有する場合、その窒素原子と反応する官能基、例えば、イソシアネート基、エポキシ基、酸無水物を有する高分子材料と混合又は保存する際に反応してしまい、シラン処理した無機材料が十分に分散できなかったり、高分子材料が高架橋し高分子材料の粘度が上がったり、硬化するといった問題が生ずる。
これらを解決するためには、活性な水素原子を有さない３級アミノ基のみを有するアミノアルキルシラン化合物が必要である。活性な水素原子を有する、即ち１級又は２級アミノ基を有する化合物が含まれる場合は上記の問題が発生するため、２級アミノ基を有するシラン化合物の含量は少ないほど良い。
また、アミノアルキルシラン化合物の中でもピペラジン環のように環状構造を有するシラン化合物は、鎖状構造に比べ安定な構造を有しており、これらによって処理された無機材料を高分子材料中に添加することで、より機械的特性や耐熱性が向上した高分子材料が得られることが期待される。よって、３級アミノ基のみを有するピペラジン環含有シラン化合物を用いることで、高分子材料の適応範囲が広く、高い物性の向上が期待できる。
３級アミノ基のみを有するピペラジン環含有シラン化合物、即ち、４−アルキルピペラジノアルキルシラン化合物の製造方法としては、アミノアルキルシランと１−アルキルピペラジンのパラジウムブラックを触媒とした製造法（特許文献１：米国特許第５，３００，６４１号明細書）が提案されている。しかし、高価なパラジウムを大量に使用し、反応の選択性も非常に低く、製造する際に高温が必要であるなど工業的にも不利である。貴金属触媒を用いない製造法としては、クロロアルキルシランと１−アルキルピペラジンとのトリエチルアミンを用いた脱塩酸反応による製造法（非特許文献１：Ｌａｔｖｉｊａｓ ＰＳＲ Ｚｉｎａｔｎｕ Ａｋａｄｅｍｉｊａｓ Ｖｅｓｔｉｓ， Ｋｉｍｉｊａｓ Ｓｅｒｉｊａ （１９７８）， （２）， ２０７−１１）が知られている。しかし、このトリエチルアミンを用いる製造法では、４−アルキルピペラジノアルキルシラン化合物の収率が３０％と非常に低いといった問題があり、触媒を用いずに高収率で高純度の４−アルキルピペラジノアルキルシラン化合物が得られる製造法が望まれていた。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、高純度の４−アルキルピペラジノアルキルシラン化合物を収率よく効率的に製造する方法を提供することを目的とする。
即ち、本発明は、下記の高純度４−アルキルピペラジノアルキルシラン化合物の製造方法を提供する。
請求項１：
下記一般式（１）
（式中、Ｒ1は炭素数１〜３の置換又は非置換のアルキル基である。）
で示されるアルキルピペラジン化合物と下記一般式（２）
（式中、Ｘはハロゲン原子である。Ｒ 3は炭素数１〜３の置換又は非置換のアルキル基であって、各々同一又は異なっていてもよい。ｍは１〜３の整数である。）
で示されるハロゲン化アルキルアルコキシシラン化合物の反応において、一般式（２）の化合物に対して２倍モル以上の一般式（１）の化合物を用いると共に、反応温度を０〜２００℃とすることを特徴とする下記一般式（３）
（式中、Ｒ 1 及びＲ3は炭素数１〜３の置換又は非置換のアルキル基であって、各々同一又は異なっていてもよい。ｍは１〜３の整数である。）
で示される有機ケイ素化合物の製造方法。
請求項２：
沸点が１４０℃以下の溶媒存在下に反応を行うことを特徴とする請求項１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）
で示されるアルキルピペラジン化合物と下記一般式（２）
で示されるハロゲン化アルキルアルコキシシラン化合物の反応において、一般式（２）の化合物に対して２倍モル以上の一般式（１）の化合物を用いると共に、反応温度を０〜２００℃とすることを特徴とする下記一般式（３）
で示される有機ケイ素化合物の製造方法。
請求項２：
沸点が１４０℃以下の溶媒存在下に反応を行うことを特徴とする請求項１記載の有機ケイ素化合物の製造方法。
本発明によれば、シランカップリング剤、表面処理剤、繊維処理剤、接着剤、塗料添加剤等に有用な高純度の４−アルキルピペラジノアルキルシラン化合物をハロゲン化アルキルシラン化合物と特定のアミン化合物との反応により収率よく製造することができる。
以下、本発明について更に詳しく説明する。
本発明の４−アルキルピペラジノアルキルシラン化合物は、アルキルピペラジン化合物とハロゲン化アルキルアルコキシシラン化合物を反応することで得られる。原料に用いられるアルキルピペラジンは、下記一般式（１）
（式中、Ｒ1は炭素数１〜３の置換又は非置換のアルキル基である。）
で示される化合物である。
本発明の４−アルキルピペラジノアルキルシラン化合物は、アルキルピペラジン化合物とハロゲン化アルキルアルコキシシラン化合物を反応することで得られる。原料に用いられるアルキルピペラジンは、下記一般式（１）
で示される化合物である。
ここで、Ｒ1はメチル基、エチル基、プロピル基が挙げられ、このような化合物は、１−メチルピペラジン、１−エチルピペラジン、１−プロピルピペラジンである。
また、原料として用いられるハロゲン化アルキルアルコキシシラン化合物は、下記一般式（２）
（式中、Ｘはハロゲン原子である。Ｒ2及びＲ3は炭素数１〜３の置換又は非置換のアルキル基であって、各々同一又は異なっていてもよい。ｍは１〜３の整数である。ｎは０〜２の整数である。）
で示される化合物である。
で示される化合物である。
ここで、Ｘは塩素、臭素、ヨウ素が挙げられ、Ｒ2及びＲ3はメチル基、エチル基、プロピル基が挙げられる。
このようなハロゲン化アルキルアルコキシシラン化合物として具体的には、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、３−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、３−クロロプロピルメチルジエトキシシラン、３−クロロプロピルジメチルメトキシシラン、３−クロロプロピルジメチルエトキシシラン、２−クロロエチルトリメトキシシラン、２−クロロエチルトリエトキシシラン、２−クロロエチルメチルジメトキシシラン、２−クロロエチルメチルジエトキシシラン、２−クロロエチルジメチルメトキシシラン、２−クロロエチルジメチルエトキシシラン、クロロメチルトリメトキシシラン、クロロメチルトリエトキシシラン、クロロメチルメチルジメトキシシラン、クロロメチルメチルジエトキシシラン、クロロメチルジメチルメトキシシラン、クロロメチルジメチルエトキシシラン、３−ブロモプロピルトリメトキシシラン、３−ブロモプロピルトリエトキシシラン、３−ブロモプロピルメチルジメトキシシラン、３−ブロモプロピルメチルジエトキシシラン、３−ブロモプロピルジメチルメトキシシラン、３−ブロモプロピルジメチルエトキシシラン、２−ブロモエチルトリメトキシシラン、２−ブロモエチルトリエトキシシラン、２−ブロモエチルメチルジメトキシシラン、２−ブロモエチルメチルジエトキシシラン、２−ブロモエチルジメチルメトキシシラン、２−ブロモエチルジメチルエトキシシラン、ブロモメチルトリメトキシシラン、ブロモメチルトリエトキシシラン、ブロモメチルメチルジメトキシシラン、ブロモメチルメチルジエトキシシラン、ブロモメチルジメチルメトキシシラン、ブロモメチルジメチルエトキシシラン、３−ヨードプロピルトリメトキシシラン、３−ヨードプロピルトリエトキシシラン、３−ヨードプロピルメチルジメトキシシラン、３−ヨードプロピルメチルジエトキシシラン、３−ヨードプロピルジメチルメトキシシラン、３−ヨードプロピルジメチルエトキシシラン、２−ヨードエチルトリメトキシシラン、２−ヨードエチルトリエトキシシラン、２−ヨードエチルメチルジメトキシシラン、２−ヨードエチルメチルジエトキシシラン、２−ヨードエチルジメチルメトキシシラン、２−ヨードエチルジメチルエトキシシラン、ヨードメチルトリメトキシシラン、ヨードメチルトリエトキシシラン、ヨードメチルメチルジメトキシシラン、ヨードメチルメチルジエトキシシラン、ヨードメチルジメチルメトキシシラン、ヨードメチルジメチルエトキシシラン等が挙げられる。
上記一般式（１）の化合物の使用量は、他の塩基を用いない場合、反応性及び生産性の点から一般式（２）の化合物１モルに対して２モル以上、特に２〜５モルの範囲が好ましく、２〜３モルの範囲がより好ましい。
また、ｐＫａが１１以上の３級アミン化合物を用いることで、一般式（１）の化合物の使用量を低減することもできる。ｐＫａが１１未満の３級アミン化合物を用いた場合、反応中に一般式（１）の化合物が塩酸塩として消費されるため好ましくない。ｐＫａが１１以上の３級アミン化合物を用いる場合の一般式（１）の化合物の使用量は、反応性及び生産性の点から一般式（２）の化合物１モルに対して１モル以上、特に１〜２モルの範囲が好ましい。なお、ｐＫａが１１以上の３級アミン化合物は、反応性及び生産性の点から一般式（２）の化合物１モルに対して１モル以上、特に１〜３モルの範囲が好ましい。
ここで、ｐＫａが１１以上の３級アミン化合物とは、例えば、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン等のアミジン類が挙げられる。
得られる４−アルキルピペラジノアルキルシラン化合物は、下記一般式（３）
（式中、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は炭素数１〜３の置換又は非置換のアルキル基であって、各々同一又は異なっていてもよい。ｍは１〜３の整数である。ｎは０〜２の整数である。）
で示される。
で示される。
ここで、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3として具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基が挙げられる。
このような４−アルキルピペラジノアルキルアルコキシシラン化合物として具体的には、３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシラン、３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリエトキシシラン、３−（４−メチルピペラジノ）プロピルメチルジメトキシシラン、３−（４−メチルピペラジノ）プロピルメチルジエトキシシラン、３−（４−メチルピペラジノ）プロピルジメチルメトキシシラン、３−（４−メチルピペラジノ）プロピルジメチルエトキシシラン、２−（４−メチルピペラジノ）エチルトリメトキシシラン、２−（４−メチルピペラジノ）エチルトリエトキシシラン、２−（４−メチルピペラジノ）エチルメチルジメトキシシラン、２−（４−メチルピペラジノ）エチルメチルジエトキシシラン、２−（４−メチルピペラジノ）エチルジメチルメトキシシラン、２−（４−メチルピペラジノ）エチルジメチルエトキシシラン、４−メチルピペラジノメチルトリメトキシシラン、４−メチルピペラジノメチルトリエトキシシラン、４−メチルピペラジノメチルメチルジメトキシシラン、４−メチルピペラジノメチルメチルジエトキシシラン、４−メチルピペラジノメチルジメチルメトキシシラン、４−メチルピペラジノメチルジメチルエトキシシラン、３−（４−エチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシラン、３−（４−エチルピペラジノ）プロピルトリエトキシシラン、３−（４−エチルピペラジノ）プロピルメチルジメトキシシラン、３−（４−エチルピペラジノ）プロピルメチルジエトキシシラン、３−（４−エチルピペラジノ）プロピルジメチルメトキシシラン、３−（４−エチルピペラジノ）プロピルジメチルエトキシシラン、２−（４−エチルピペラジノ）エチルトリメトキシシラン、２−（４−エチルピペラジノ）エチルトリエトキシシラン、２−（４−エチルピペラジノ）エチルメチルジメトキシシラン、２−（４−エチルピペラジノ）エチルメチルジエトキシシラン、２−（４−エチルピペラジノ）エチルジメチルメトキシシラン、２−（４−エチルピペラジノ）エチルジメチルエトキシシラン、４−エチルピペラジノメチルトリメトキシシラン、４−エチルピペラジノメチルトリエトキシシラン、４−エチルピペラジノメチルメチルジメトキシシラン、４−エチルピペラジノメチルメチルジエトキシシラン、４−エチルピペラジノメチルジメチルメトキシシラン、４−エチルピペラジノメチルジメチルエトキシシラン、３−（４−プロピルピペラジノ）プロピルトリメトキシシラン、３−（４−プロピルピペラジノ）プロピルトリエトキシシラン、３−（４−プロピルピペラジノ）プロピルメチルジメトキシシラン、３−（４−プロピルピペラジノ）プロピルメチルジエトキシシラン、３−（４−プロピルピペラジノ）プロピルジメチルメトキシシラン、３−（４−プロピルピペラジノ）プロピルジメチルエトキシシラン、２−（４−プロピルピペラジノ）エチルトリメトキシシラン、２−（４−プロピルピペラジノ）エチルトリエトキシシラン、２−（４−プロピルピペラジノ）エチルメチルジメトキシシラン、２−（４−プロピルピペラジノ）エチルメチルジエトキシシラン、２−（４−プロピルピペラジノ）エチルジメチルメトキシシラン、２−（４−プロピルピペラジノ）エチルジメチルエトキシシラン、４−プロピルピペラジノメチルトリメトキシシラン、４−プロピルピペラジノメチルトリエトキシシラン、４−プロピルピペラジノメチルメチルジメトキシシラン、４−プロピルピペラジノメチルメチルジエトキシシラン、４−プロピルピペラジノメチルジメチルメトキシシラン、４−プロピルピペラジノメチルジメチルエトキシシラン等が挙げられる。
また、本反応においては、触媒として相間移動触媒を用いることもできる。相間移動触媒としては、ハロゲン化４級アンモニウム化合物、ハロゲン化４級ホスホニウム化合物、クラウンエーテル等が挙げられ、具体的には、塩化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、塩化トリオクチルメチルアンモニウム、塩化セチルトリメチルアンモニウム、塩化ベンジルトリメチルアンモニウム、塩化テトラブチルホスホニウム、塩化テトラフェニルホスホニウム、臭化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラプロピルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、臭化トリオクチルメチルアンモニウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム、臭化ベンジルトリメチルアンモニウム、臭化テトラブチルホスホニウム、臭化テトラフェニルホスホニウム、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウム、ヨウ化テトラプロピルアンモニウム、ヨウ化テトラブチルアンモニウム、ヨウ化トリオクチルメチルアンモニウム、ヨウ化セチルトリメチルアンモニウム、ヨウ化ベンジルトリメチルアンモニウム、ヨウ化テトラブチルホスホニウム、ヨウ化テトラフェニルホスホニウム等が挙げられる。
上記相間移動触媒の使用量は特に限定されないが、触媒量であり、反応性及び生産性の点から、上記一般式（２）で示されるハロゲン化アルキルアルコキシシラン化合物１モルに対し、０．００１〜０．１モル、特に０．００３〜０．０５モルの範囲が好ましい。触媒が０．００１モル未満であると、触媒の十分な効果が発現しない可能性があり、０．１モルを超えると、触媒の量に見合うだけの反応促進効果がみられない可能性がある。
上記反応の反応温度は０〜２００℃、更に好ましくは０〜１４０℃、特に好ましくは８０〜１４０℃である。
これまで認識されていなかったが、製造法を検討する段階で、製造中の副反応として、目的物の窒素原子に結合したアルキル基が脱離した化合物、即ちピペラジノアルキルシラン化合物が生成することが分かった。これら脱アルキル化したピペラジノアルキルシラン化合物は、目的物である４−アルキルピペラジノアルキルシラン化合物の近沸成分であり、蒸留等の精製方法では分離は困難である。生成したピペラジノアルキルシラン化合物は２級アミノ基を有しており、前述したように含量は少ないほど良く、ピペラジノアルキルシラン化合物が１質量％以上含まれると次工程の使用上等問題を生じることがある。この副生物の生成は、反応温度の影響を受け易く、反応温度を高くした場合、ピペラジノアルキルシラン化合物の生成が促進され好ましくなく、特に反応温度が２００℃を超える場合、ピペラジノアルキルシラン化合物が４−アルキルピペラジノアルキルシラン化合物に対して１質量％以上生成するため好ましくない。また、温度を低くすると反応速度が低下するため、高収率で目的物を得るために製造に長時間を有するため好ましくない。従って、上記反応温度とすることが好ましい。
なお、上記反応は無溶媒でも進行するが、溶媒を用いることもできる。用い得る溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、イソオクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム等の塩素化炭化水素系溶媒等が挙げられ、これらの溶媒は１種を単独で使用してもよく、また２種以上を混合して使用してもよい。沸点が１４０℃以下の溶媒を用いる場合、反応温度の過剰な上昇を防止することができるため好ましい。
反応終了後にはアミン化合物の塩酸塩が生じるが、これは反応液をろ過、又はエチレンジアミン等の脂肪族アミンや１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン等のアミジン類を添加し、分離する等の方法により除去できる。
以上のようにして塩を除去した反応液からは、その目的品質に応じて蒸留、洗浄、カラム分離、固体吸着剤等の各種の精製法によって、目的物を得ることができるが、高純度の目的物を得るためには、蒸留による精製が好ましい。
以上、本発明の製造方法にて製造された一般式（３）の有機ケイ素化合物は、下記一般式（４）
（式中、Ｒ4及びＲ5は炭素数１〜３の置換又は非置換のアルキル基であって、各々同一又は異なっていてもよい。ｍは１〜３の整数である。ｎは０〜２の整数である。）
で示される有機ケイ素化合物の含有量が少ない高純度の４−アルキルピペラジノアルキルアルコキシシラン化合物である。
で示される有機ケイ素化合物の含有量が少ない高純度の４−アルキルピペラジノアルキルアルコキシシラン化合物である。
ここで、Ｒ4及びＲ5は具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基が挙げられる。
このようなピペラジノアルキルアルコキシシラン化合物として具体的には、３−ピペラジノプロピルトリメトキシシラン、３−ピペラジノプロピルトリエトキシシラン、３−ピペラジノプロピルメチルジメトキシシラン、３−ピペラジノプロピルメチルジエトキシシラン、３−ピペラジノプロピルジメチルメトキシシラン、３−ピペラジノプロピルジメチルエトキシシラン、２−ピペラジノエチルトリメトキシシラン、２−ピペラジノエチルトリエトキシシラン、２−ピペラジノエチルメチルジメトキシシラン、２−ピペラジノエチルメチルジエトキシシラン、２−ピペラジノエチルジメチルメトキシシラン、２−ピペラジノエチルジメチルエトキシシラン、ピペラジノメチルトリメトキシシラン、ピペラジノメチルトリエトキシシラン、ピペラジノメチルメチルジメトキシシラン、ピペラジノメチルメチルジエトキシシラン、ピペラジノメチルジメチルメトキシシラン、ピペラジノメチルジメチルエトキシシラン等が挙げられる。
上記一般式（４）の化合物の含有量は、少ないほど好ましく、一般式（３）の化合物に対して１質量％未満であれば特に好ましい。
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、下記例において％は質量％を示す。
［実施例１］
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えた３００ｍＬフラスコに、１−メチルピペラジン１００．１ｇ（１．０モル）を仕込み、１１０℃に加熱した。内温が安定した後、３−クロロプロピルトリメトキシシラン８６．４ｇ（０．４モル）を滴下した。内温が１１０±５℃で２時間滴下を行い、５時間反応することでの、ガスクロマトグラフィー分析による、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと、原料である３−クロロプロピルトリメトキシシランとの質量比は９８．５：１．５であった。また、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．８：０．２であった。生成した塩をろ過により除去し、ろ液を蒸留することで１１９〜１２０℃／０．５ｋＰａの留分を９３．４ｇ得た（収率８１％、但し、収率はケイ素基準）。留分をガスクロマトグラフィー分析により分析すると、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランが９９．６％、副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランが０．２％であった。
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えた３００ｍＬフラスコに、１−メチルピペラジン１００．１ｇ（１．０モル）を仕込み、１１０℃に加熱した。内温が安定した後、３−クロロプロピルトリメトキシシラン８６．４ｇ（０．４モル）を滴下した。内温が１１０±５℃で２時間滴下を行い、５時間反応することでの、ガスクロマトグラフィー分析による、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと、原料である３−クロロプロピルトリメトキシシランとの質量比は９８．５：１．５であった。また、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．８：０．２であった。生成した塩をろ過により除去し、ろ液を蒸留することで１１９〜１２０℃／０．５ｋＰａの留分を９３．４ｇ得た（収率８１％、但し、収率はケイ素基準）。留分をガスクロマトグラフィー分析により分析すると、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランが９９．６％、副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランが０．２％であった。
［実施例２］
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えた１００ｍＬフラスコに、１−メチルピペラジン２７．３ｇ（０．３モル）を仕込み、１１０℃に加熱した。内温が安定した後、３−クロロプロピルトリメトキシシラン２５．８ｇ（０．１モル）を滴下した。内温が１１０±５℃で２時間滴下を行い、１０時間反応することでの、ガスクロマトグラフィー分析による、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと、原料である３−クロロプロピルトリメトキシシランとの質量比は９８．５：１．５であった。また、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．８：０．２であった。生成した塩をろ過により除去し、ろ液を蒸留することで１１９〜１２０℃／０．５ｋＰａの留分を２６．２ｇ得た（収率７７％）。留分をガスクロマトグラフィー分析により分析すると、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランが９９．６％、副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランが０．２％であった。
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えた１００ｍＬフラスコに、１−メチルピペラジン２７．３ｇ（０．３モル）を仕込み、１１０℃に加熱した。内温が安定した後、３−クロロプロピルトリメトキシシラン２５．８ｇ（０．１モル）を滴下した。内温が１１０±５℃で２時間滴下を行い、１０時間反応することでの、ガスクロマトグラフィー分析による、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと、原料である３−クロロプロピルトリメトキシシランとの質量比は９８．５：１．５であった。また、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．８：０．２であった。生成した塩をろ過により除去し、ろ液を蒸留することで１１９〜１２０℃／０．５ｋＰａの留分を２６．２ｇ得た（収率７７％）。留分をガスクロマトグラフィー分析により分析すると、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランが９９．６％、副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランが０．２％であった。
［実施例３］
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えた１００ｍＬフラスコに、１−メチルピペラジン３９．０ｇ（０．４モル）を仕込み、１１０℃に加熱した。内温が安定した後、３−クロロプロピルトリメトキシシラン２６．０ｇ（０．１モル）を滴下した。内温が１１０±５℃で２時間滴下を行い、１０時間反応することでの、ガスクロマトグラフィー分析による、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと、原料である３−クロロプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．２：０．８であった。また、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．６：０．４であった。生成した塩をろ過により除去し、ろ液を蒸留することで１１９〜１２０℃／０．５ｋＰａの留分を２６．６ｇ得た（収率７８％）。留分をガスクロマトグラフィー分析により分析すると、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランが９９．５％、副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランが０．４％であった。
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えた１００ｍＬフラスコに、１−メチルピペラジン３９．０ｇ（０．４モル）を仕込み、１１０℃に加熱した。内温が安定した後、３−クロロプロピルトリメトキシシラン２６．０ｇ（０．１モル）を滴下した。内温が１１０±５℃で２時間滴下を行い、１０時間反応することでの、ガスクロマトグラフィー分析による、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと、原料である３−クロロプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．２：０．８であった。また、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．６：０．４であった。生成した塩をろ過により除去し、ろ液を蒸留することで１１９〜１２０℃／０．５ｋＰａの留分を２６．６ｇ得た（収率７８％）。留分をガスクロマトグラフィー分析により分析すると、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランが９９．５％、副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランが０．４％であった。
［実施例４］
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えた３００ｍＬフラスコに、１−メチルピペラジン１００．１ｇ（１．０モル）、メタノール１０．０ｇを仕込み、１１０℃に加熱した。内温が安定した後、３−クロロプロピルトリメトキシシラン８６．４ｇ（０．４モル）を滴下した。内温が１１０±５℃で２時間滴下を行い、５時間反応することでの、ガスクロマトグラフィー分析による、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと、原料である３−クロロプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．６：０．４であった。また、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．８：０．２であった。生成した塩をろ過により除去し、ろ液を蒸留することで１１９〜１２０℃／０．５ｋＰａの留分を９９．１ｇ得た（収率８７％）。留分をガスクロマトグラフィー分析により分析すると、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランが９９．６％、副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランが０．３％であった。
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えた３００ｍＬフラスコに、１−メチルピペラジン１００．１ｇ（１．０モル）、メタノール１０．０ｇを仕込み、１１０℃に加熱した。内温が安定した後、３−クロロプロピルトリメトキシシラン８６．４ｇ（０．４モル）を滴下した。内温が１１０±５℃で２時間滴下を行い、５時間反応することでの、ガスクロマトグラフィー分析による、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと、原料である３−クロロプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．６：０．４であった。また、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．８：０．２であった。生成した塩をろ過により除去し、ろ液を蒸留することで１１９〜１２０℃／０．５ｋＰａの留分を９９．１ｇ得た（収率８７％）。留分をガスクロマトグラフィー分析により分析すると、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランが９９．６％、副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランが０．３％であった。
［実施例５］
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えた３００ｍＬフラスコに、１−メチルピペラジン１００．１ｇ（１．０モル）、ヘキサン１０．０ｇを仕込み、１１０℃に加熱した。内温が安定した後、３−クロロプロピルトリメトキシシラン８６．４ｇ（０．４モル）を滴下した。内温が１１０±５℃で２時間滴下を行い、７時間反応することでの、ガスクロマトグラフィー分析による、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと、原料である３−クロロプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．０：１．０であった。また、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．７：０．３であった。生成した塩をろ過により除去し、ろ液を蒸留することで１１９〜１２０℃／０．５ｋＰａの留分を９０．８ｇ得た（収率７９％）。留分をガスクロマトグラフィー分析により分析すると、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランが９９．６％、副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランが０．２％であった。
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えた３００ｍＬフラスコに、１−メチルピペラジン１００．１ｇ（１．０モル）、ヘキサン１０．０ｇを仕込み、１１０℃に加熱した。内温が安定した後、３−クロロプロピルトリメトキシシラン８６．４ｇ（０．４モル）を滴下した。内温が１１０±５℃で２時間滴下を行い、７時間反応することでの、ガスクロマトグラフィー分析による、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと、原料である３−クロロプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．０：１．０であった。また、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．７：０．３であった。生成した塩をろ過により除去し、ろ液を蒸留することで１１９〜１２０℃／０．５ｋＰａの留分を９０．８ｇ得た（収率７９％）。留分をガスクロマトグラフィー分析により分析すると、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランが９９．６％、副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランが０．２％であった。
［実施例６］
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えた２００ｍＬフラスコに、１−メチルピペラジン６０．２ｇ（０．６モル）を仕込み、１１０℃に加熱した。内温が安定した後、３−クロロプロピルトリエトキシシラン６３．０ｇ（０．３モル）を滴下した。内温が１１０±５℃で２時間滴下を行い、１３時間反応することでの、ガスクロマトグラフィー分析による、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリエトキシシランと、原料である３−クロロプロピルトリエトキシシランとの質量比は９８．５：１．５であった。また、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリエトキシシランと副生物である３−ピペラジノプロピルトリエトキシシランとの質量比は９９．７：０．３であった。生成した塩をろ過により除去し、ろ液を蒸留することで１３０℃／０．４ｋＰａの留分を７４．０ｇ得た（収率８１％）。留分をガスクロマトグラフィー分析により分析すると、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリエトキシシランが９９．５％、副生物である３−ピペラジノプロピルトリエトキシシランが０．３％であった。
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えた２００ｍＬフラスコに、１−メチルピペラジン６０．２ｇ（０．６モル）を仕込み、１１０℃に加熱した。内温が安定した後、３−クロロプロピルトリエトキシシラン６３．０ｇ（０．３モル）を滴下した。内温が１１０±５℃で２時間滴下を行い、１３時間反応することでの、ガスクロマトグラフィー分析による、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリエトキシシランと、原料である３−クロロプロピルトリエトキシシランとの質量比は９８．５：１．５であった。また、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリエトキシシランと副生物である３−ピペラジノプロピルトリエトキシシランとの質量比は９９．７：０．３であった。生成した塩をろ過により除去し、ろ液を蒸留することで１３０℃／０．４ｋＰａの留分を７４．０ｇ得た（収率８１％）。留分をガスクロマトグラフィー分析により分析すると、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリエトキシシランが９９．５％、副生物である３−ピペラジノプロピルトリエトキシシランが０．３％であった。
［実施例７］
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えた３００ｍＬフラスコに、１−メチルピペラジン１０５．２ｇ（１．１モル）、ヘキサン１０．５ｇを仕込み、１１０℃に加熱した。内温が安定した後、３−クロロプロピルトリエトキシシラン８４．３ｇ（０．４モル）を滴下した。内温が１１０〜１２０℃で３時間滴下を行い、８時間反応することでの、ガスクロマトグラフィー分析による、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリエトキシシランと、原料である３−クロロプロピルトリエトキシシランとの質量比は９８．５：１．５であった。また、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリエトキシシランと副生物である３−ピペラジノプロピルトリエトキシシランとの質量比は９９．７：０．３であった。生成した塩をろ過により除去し、ろ液を蒸留することで１３０℃／０．４ｋＰａの留分を７７．２ｇ得た（収率８４％）。留分をガスクロマトグラフィー分析により分析すると、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリエトキシシランが９９．４％、副生物である３−ピペラジノプロピルトリエトキシシランが０．４％であった。
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えた３００ｍＬフラスコに、１−メチルピペラジン１０５．２ｇ（１．１モル）、ヘキサン１０．５ｇを仕込み、１１０℃に加熱した。内温が安定した後、３−クロロプロピルトリエトキシシラン８４．３ｇ（０．４モル）を滴下した。内温が１１０〜１２０℃で３時間滴下を行い、８時間反応することでの、ガスクロマトグラフィー分析による、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリエトキシシランと、原料である３−クロロプロピルトリエトキシシランとの質量比は９８．５：１．５であった。また、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリエトキシシランと副生物である３−ピペラジノプロピルトリエトキシシランとの質量比は９９．７：０．３であった。生成した塩をろ過により除去し、ろ液を蒸留することで１３０℃／０．４ｋＰａの留分を７７．２ｇ得た（収率８４％）。留分をガスクロマトグラフィー分析により分析すると、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリエトキシシランが９９．４％、副生物である３−ピペラジノプロピルトリエトキシシランが０．４％であった。
［実施例８］
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えた３００ｍＬフラスコに、１−メチルピペラジン１２０．３ｇ（１．２モル）を仕込み、１２０℃に加熱した。内温が安定した後、クロロメチルトリエトキシシラン８５．１ｇ（０．４モル）を滴下した。内温が１２０±５℃で３時間滴下を行い、２時間反応することでの、ガスクロマトグラフィー分析による、目的物である４−メチルピペラジノメチルトリエトキシシランと、原料であるクロロメチルトリエトキシシランとの質量比は９９．５：０．５であった。また、目的物である４−メチルピペラジノメチルトリエトキシシランと副生物であるピペラジノメチルトリエトキシシランとの質量比は９９．６：０．４であった。生成した塩をろ過により除去し、ろ液を蒸留することで１００〜１０１℃／０．２ｋＰａの留分を９２．８ｇ得た（収率８４％）。留分をガスクロマトグラフィー分析により分析すると、目的物である４−メチルピペラジノメチルトリエトキシシランが９９．４％、副生物であるピペラジノメチルトリエトキシシランが０．４％であった。
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えた３００ｍＬフラスコに、１−メチルピペラジン１２０．３ｇ（１．２モル）を仕込み、１２０℃に加熱した。内温が安定した後、クロロメチルトリエトキシシラン８５．１ｇ（０．４モル）を滴下した。内温が１２０±５℃で３時間滴下を行い、２時間反応することでの、ガスクロマトグラフィー分析による、目的物である４−メチルピペラジノメチルトリエトキシシランと、原料であるクロロメチルトリエトキシシランとの質量比は９９．５：０．５であった。また、目的物である４−メチルピペラジノメチルトリエトキシシランと副生物であるピペラジノメチルトリエトキシシランとの質量比は９９．６：０．４であった。生成した塩をろ過により除去し、ろ液を蒸留することで１００〜１０１℃／０．２ｋＰａの留分を９２．８ｇ得た（収率８４％）。留分をガスクロマトグラフィー分析により分析すると、目的物である４−メチルピペラジノメチルトリエトキシシランが９９．４％、副生物であるピペラジノメチルトリエトキシシランが０．４％であった。
［参考例１］
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えた３００ｍＬフラスコに、１−メチルピペラジン６０．０ｇ（０．６モル）、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン１１４．２ｇ（０．８モル）を仕込み、１２０℃に加熱した。内温が安定した後、３−クロロプロピルトリメトキシシラン９９．３ｇ（０．５モル）を滴下した。内温が１２０±５℃で３時間滴下を行い、４時間反応することでの、ガスクロマトグラフィー分析による、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと、原料である３−クロロプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．０：１．０であった。また、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．８：０．２であった。生成した塩をデカンテーションにより除去した後、蒸留することで１１９〜１２０℃／０．５ｋＰａの留分を９４．４ｇ得た（収率７２％）。留分をガスクロマトグラフィー分析により分析すると、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランが９９．７％、副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランが０．２％であった。
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えた３００ｍＬフラスコに、１−メチルピペラジン６０．０ｇ（０．６モル）、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン１１４．２ｇ（０．８モル）を仕込み、１２０℃に加熱した。内温が安定した後、３−クロロプロピルトリメトキシシラン９９．３ｇ（０．５モル）を滴下した。内温が１２０±５℃で３時間滴下を行い、４時間反応することでの、ガスクロマトグラフィー分析による、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと、原料である３−クロロプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．０：１．０であった。また、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランと副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランとの質量比は９９．８：０．２であった。生成した塩をデカンテーションにより除去した後、蒸留することで１１９〜１２０℃／０．５ｋＰａの留分を９４．４ｇ得た（収率７２％）。留分をガスクロマトグラフィー分析により分析すると、目的物である３−（４−メチルピペラジノ）プロピルトリメトキシシランが９９．７％、副生物である３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランが０．２％であった。
Claims (2)
- 下記一般式（１）
で示されるアルキルピペラジン化合物と下記一般式（２）
で示されるハロゲン化アルキルアルコキシシラン化合物の反応において、一般式（２）の化合物に対して２倍モル以上の一般式（１）の化合物を用いると共に、反応温度を０〜２００℃とすることを特徴とする下記一般式（３）
で示される有機ケイ素化合物の製造方法。 - 沸点が１４０℃以下の溶媒存在下に反応を行うことを特徴とする請求項１記載の有機ケイ素化合物の製造方法。
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