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公開番号2025168864
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-12
出願番号2024073681
出願日2024-04-30
発明の名称含窒素多官能オルガノキシシラン化合物の製造方法
出願人信越化学工業株式会社
代理人弁理士法人英明国際特許事務所
主分類C07F 7/18 20060101AFI20251105BHJP(有機化学)
要約【課題】1級アミンとハロアルキルアルコキシシランとの反応を、中和による水を生じさせず、大過剰量の塩基を用いず、常圧かつ130℃以下の温和な条件下で実施する方法。
【解決手段】式(1)または(1’)
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(R¹、R²、R³は炭化水素基、R⁴、R⁵はH等、Xは単結合等、nは1～3。)で示されるアミンと、ハロアルコキシシランを反応させて式(3)または(3’)
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(式中、R¹⁰は式(4)
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で示される基、R^4’、R^5’は1価炭化水素基、X^’は単結合等。)で示される化合物を製造する際に、第2級アミンを用いる。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
下記一般式（１）または（１’）
TIFF
2025168864000009.tif
18
117
（式中、Ｒ
1
は、非置換またはアミノ基以外で置換された炭素数１～１８の１価炭化水素基を表し、Ｒ
2
およびＲ
3
は、置換または非置換の炭素数１～３の２価炭化水素基を表し、Ｒ
4
およびＲ
5
は、水素原子または置換もしくは非置換の炭素数１～１８の１価炭化水素基を表し、Ｘは、単結合またはＮＲ
6
を表し、Ｒ
6
は、水素原子または置換もしくは非置換の炭素数１～１８の１価炭化水素基を表し、Ｒ
5
とＲ
6
は、互いに結合してこれらが結合する窒素原子と共に環を形成してもよく、ｎは、１～３の整数を表す。）
で示されるアミン化合物と、下記一般式（２）
TIFF
2025168864000010.tif
10
51
（式中、Ｒ
7
は、ヘテロ原子を介在してもよい、非置換の炭素数１～１０の２価炭化水素基を表し、Ｒ
8
およびＲ
9
は、それぞれ独立して置換または非置換の炭素数１～１０の１価炭化水素基を表し、Ｙは、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表し、ｍは、０～２の整数を表す。）
で示されるハロアルキルアルコキシシラン化合物とを置換反応させる、下記一般式（３）または（３’）
TIFF
2025168864000011.tif
18
108
［（式中、Ｒ
1
～Ｒ
3
およびｎは、前記と同じ意味を表し、Ｒ
10
は、下記一般式（４）
TIFF
2025168864000012.tif
10
50
（式中、Ｒ
7
～Ｒ
9
およびｍは、前記と同じ意味を表す。）
で示されるアルコキシシリルアルキル基を表し、Ｒ
4’
およびＲ
5’
は、Ｒ
10
もしくは置換または非置換の炭素数１～１８の１価炭化水素基を表し、Ｘ
’
は、単結合またはＮＲ
6’
を表し、Ｒ
6’
は、Ｒ
10
または置換もしくは非置換の炭素数１～１８の１価炭化水素基を表す。）］
で示される含窒素多官能オルガノキシシラン化合物の製造方法において、下記一般式（５）
TIFF
2025168864000013.tif
16
31
（式中、Ｒ
11
は、ヘテロ原子を介在してもよい、窒素原子に結合する炭素原子が分岐している分岐鎖状または環状の炭素数３～１０の飽和１価炭化水素基を表し、Ｒ
12
は、ヘテロ原子を介在してもよい、置換もしくは非置換の炭素数１～１０の１価炭化水素基（但し、窒素原子に結合する炭素原子が分岐している分岐鎖状または環状の炭素数３～１０の飽和１価炭化水素基は除く。）またはヘテロ原子を介在してもよい、窒素原子に結合する炭素原子が分岐している分岐鎖状または環状の炭素数３～１０の飽和１価炭化水素基を表す。また、Ｒ
11
とＲ
12
は、互いに結合してこれらが結合する窒素原子と共に環を形成してもよい。）
で示される第２級アミン化合物を塩基として用いる含窒素多官能オルガノキシシラン化合物の製造方法。
続きを表示（約 440 文字）【請求項２】
前記一般式（５）におけるＲ
11
およびＲ
12
の組み合わせが、炭素数３～１０の第２級アルキル基同士の組み合わせ、炭素数３～１０のシクロアルキル基同士の組み合わせ、炭素数３～１０の第２級アルキル基および炭素数１～１０の第１級アルキル基の組み合わせ、炭素数３～１０のシクロアルキル基および炭素数１～１０の第１級アルキル基の組み合わせ、炭素数４～１０の第３級アルキル基および炭素数１～１０の第１級アルキル基の組み合わせ、および炭素数４～１０の第３級アルキル基同士の組み合わせのいずれかである請求項１記載の含窒素多官能オルガノキシシラン化合物の製造方法。
【請求項３】
前記一般式（５）で表される第２級アミン化合物が、下記のいずれかである請求項１または２記載の含窒素多官能オルガノキシシラン化合物の製造方法。
TIFF
2025168864000014.tif
19
162

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、シランカップリング剤、表面処理剤、樹脂添加剤、塗料添加剤、接着剤等として有用な含窒素多官能オルガノキシシラン化合物の製造方法に関する。
続きを表示（約 4,300 文字）【背景技術】
【０００２】
含窒素オルガノキシシラン化合物は、例えば、シランカップリング剤、表面処理剤、樹脂添加剤、塗料添加剤、接着剤として有用である。このような含窒素オルガノキシシラン化合物としては、アミノプロピルトリメトキシシラン等の第１級アミノ基を有するオルガノキシシラン化合物、Ｎ－フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン等の第２級アミノ基を有するオルガノキシシラン化合物、およびジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン等の第３級アミノ基を有するオルガノキシシラン化合物等が知られている。
【０００３】
これらのアミノ基を有するシラン化合物は、上記用途で用いる際に、反応点として作用するアルコキシ基等のオルガノキシ基を多くても３つ、アルコキシ基等のオルガノキシ基が結合しているケイ素原子を１つ有するのみであり、添加による効果が少ない可能性がある。
さらに、反応点が多く、添加による効果が大きいと考えられる化合物として、例えば、アルコキシ基等のオルガノキシ基を９つ、ケイ素原子を３つ有するトリス（トリメトキシシリルプロピル）アミンが挙げられ、特許文献１では本化合物を効果的な金属表面の接着剤として利用している。
【０００４】
このようなオルガノキシ基を多数有する含窒素オルガノキシシラン化合物を製造する方法として、第１級アミン化合物１モルに対して２当量のハロアルキルアルコキシシラン化合物を置換反応させる手法が知られている。
例えば、特許文献２では、Ｎ，Ｎ－ジアルキルエチレンジアミンと３－クロロプロピルトリメトキシシランを反応させることにより、対応する２つのトリメトキシシリル基を含有するエチレンジアミン誘導体を製造している。
特許文献３では、炭酸カリウムを塩基として用いて、３－アミノフェニルベンゾエートと３－クロロプロピルトリエトキシシランとを反応させることにより、対応する２つのトリエトキシシリル基を導入したアニリン誘導体を製造している。
特許文献４では、トリエチルアミンを塩基として用いて、３－アミノプロピルトリメトキシシランと３－クロロプロピルトリエトキシシランとを反応させることにより、３つのトリアルコキシシリル基を有する第３級アミン化合物を製造している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開平７－２２８７０２号公報
特開２０１１－１２１９０６号公報
国際公開第２０１１／０４５３８９号
独国特許公開第１０２０１５２２５８７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、第１級アミン化合物と複数のハロアルキルアルコキシシラン化合物との置換反応では、中間体である第２級アミン化合物が副産物であるハロゲン化水素を捕捉し、反応性に乏しいハロゲン化水素酸塩を形成するため、目的とする第３級アミン化合物に至るまでに反応速度が著しく低下してしまう。実際に特許文献２では、ハロゲン化水素を中和するための塩基を使用していないため、目的とする第３級アミン化合物の収量は著しく低い。したがって、目的とする第３級アミン化合物を効率的かつ高収率で得るためには、ハロゲン化水素を中和するために、中間体の第２級アミン化合物と同等もしくはそれよりも強い塩基性の化合物を添加する必要である。
この点、特許文献３では、塩基として炭酸カリウムを使用しているが、無機塩基の場合、中和により生じた水がオルガノキシシリル基を加水分解するため、本質的にオルガノキシシラン化合物の製造には適さない。
また、特許文献４では、塩基として第３級アミン化合物であるトリエチルアミンを使用しているが、３～４気圧、１７５℃もの加圧かつ高温下で大過剰量のトリエチルアミンを作用させている。このように、加圧かつ高温下で大過剰量の塩基を要する方法は、多大なエネルギーコストや廃棄物が生じるため、生産性の観点において課題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、第１級アミン化合物とハロアルキルアルコキシシラン化合物との置換反応において、中和による水を生じさせることなく、大過剰量の塩基を用いることなく、常圧かつ１３０℃以下のような温和な反応条件下で実施できる含窒素多官能オルガノキシシラン化合物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、第１級アミン化合物とハロアルキルアルコキシシラン化合物との置換反応において、生成するハロゲン化水素と等モル量の塩基として、第２級および第３級アルキル基のような嵩高い置換基を少なくとも一つ有する第２級アミンを用いることにより、常圧（０．０９～０．１１ＭＰａ）かつ１３０℃以下のような温和な反応条件下で、対応する含窒素多官能オルガノキシシラン化合物を高収率、高純度で製造できることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明は
１．下記一般式（１）または（１’）
TIFF
2025168864000001.tif
18
117
（式中、Ｒ
1
は、非置換またはアミノ基以外で置換された炭素数１～１８の１価炭化水素基を表し、Ｒ
2
およびＲ
3
は、置換または非置換の炭素数１～３の２価炭化水素基を表し、Ｒ
4
およびＲ
5
は、水素原子または置換もしくは非置換の炭素数１～１８の１価炭化水素基を表し、Ｘは、単結合またはＮＲ
6
を表し、Ｒ
6
は、水素原子または置換もしくは非置換の炭素数１～１８の１価炭化水素基を表し、Ｒ
5
とＲ
6
は、互いに結合してこれらが結合する窒素原子と共に環を形成してもよく、ｎは、１～３の整数を表す。）
で示されるアミン化合物と、下記一般式（２）
TIFF
2025168864000002.tif
10
51
（式中、Ｒ
7
は、ヘテロ原子を介在してもよい、非置換の炭素数１～１０の２価炭化水素基を表し、Ｒ
8
およびＲ
9
は、それぞれ独立して置換または非置換の炭素数１～１０の１価炭化水素基を表し、Ｙは、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表し、ｍは、０～２の整数を表す。）
で示されるハロアルキルアルコキシシラン化合物とを置換反応させる、下記一般式（３）または（３’）
TIFF
2025168864000003.tif
18
108
［（式中、Ｒ
1
～Ｒ
3
およびｎは、前記と同じ意味を表し、Ｒ
10
は、下記一般式（４）
TIFF
2025168864000004.tif
10
50
（式中、Ｒ
7
～Ｒ
9
およびｍは、前記と同じ意味を表す。）
で示されるアルコキシシリルアルキル基を表し、Ｒ
4’
およびＲ
5’
は、Ｒ
10
もしくは置換または非置換の炭素数１～１８の１価炭化水素基を表し、Ｘ
’
は、単結合またはＮＲ
6’
を表し、Ｒ
6’
は、Ｒ
10
または置換もしくは非置換の炭素数１～１８の１価炭化水素基を表す。）］
で示される含窒素多官能オルガノキシシラン化合物の製造方法において、下記一般式（５）
TIFF
2025168864000005.tif
16
31
（式中、Ｒ
11
は、ヘテロ原子を介在してもよい、窒素原子に結合する炭素原子が分岐している分岐鎖状または環状の炭素数３～１０の飽和１価炭化水素基を表し、Ｒ
12
は、ヘテロ原子を介在してもよい、置換もしくは非置換の炭素数１～１０の１価炭化水素基（但し、窒素原子に結合する炭素原子が分岐している分岐鎖状または環状の炭素数３～１０の飽和１価炭化水素基は除く。）またはヘテロ原子を介在してもよい、窒素原子に結合する炭素原子が分岐している分岐鎖状または環状の炭素数３～１０の飽和１価炭化水素基を表す。また、Ｒ
11
とＲ
12
は、互いに結合してこれらが結合する窒素原子と共に環を形成してもよい。）
で示される第２級アミン化合物を塩基として用いる含窒素多官能オルガノキシシラン化合物の製造方法、
２．前記一般式（５）におけるＲ
11
およびＲ
12
の組み合わせが、炭素数３～１０の第２級アルキル基同士の組み合わせ、炭素数３～１０のシクロアルキル基同士の組み合わせ、炭素数３～１０の第２級アルキル基および炭素数１～１０の第１級アルキル基の組み合わせ、炭素数３～１０のシクロアルキル基および炭素数１～１０の第１級アルキル基の組み合わせ、炭素数４～１０の第３級アルキル基および炭素数１～１０の第１級アルキル基の組み合わせ、および炭素数４～１０の第３級アルキル基同士の組み合わせのいずれかである１の含窒素多官能オルガノキシシラン化合物の製造方法、
３．前記一般式（５）で表される第２級アミン化合物が、下記のいずれかである１または２の含窒素多官能オルガノキシシラン化合物の製造方法
TIFF
2025168864000006.tif
19
162
を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１級アミン化合物とハロアルキルアルコキシシラン化合物との置換反応において、嵩高い第２級アミンを塩基として用いることにより、温和な反応条件下で、対応する含窒素多官能オルガノキシシラン化合物を高収率、高純度で製造できる。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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