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【発明の名称】 トリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物および その製造方法
【発明者】 【氏名】津村 学

【氏名】岩原孝尚

【要約】 【課題】本発明の目的は、力学特性向上に有用な新規なケイ素化合物であるトリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物、及びその製造方法を提供することを目的とする。

【解決手段】本発明の新規物質は、2つ以上の2価の芳香族炭化水素基をスペーサーとして持ちトリビニルシリル基が置換基として2つ含有する、トリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物、およびその製造方法である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】一般式(1)で示されるトリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物。
【化1】

(Aは2つ以上の2価の芳香族炭化水素基を含む基である。)
【請求項2】請求項1記載のAがナフタレンであり、トリビニルシリル基が2,6位に置換していることを特徴とする下記式(2)記載の2,6−ビス(トリビニルシリル)ナフタレン。
【化2】

【請求項3】請求項1記載のAがナフタレンであり、トリビニルシリル基が1,5位に置換していることを特徴とする下記式(3)記載の1,5−ビス(トリビニルシリル)ナフタレン。
【化3】

【請求項4】請求項1記載のAがビフェニルであり、トリビニルシリル基が4,4’位に置換していることを特徴とする下記式(4)記載の4,4’−ビス(トリビニルシリル)ビフェニル。
【化4】

【請求項5】一般式(5)
【化5】

(Aは2つ以上の2価の芳香族炭化水素基を含む基であり、X1,X2は同一あるいは異なるハロゲン原子。)で示されるハロゲン化多芳香環化合物と、一般式(6)
【化6】

(Yはハロゲン原子あるいはアルコキシ基。)で示されるトリビニル置換ケイ素化合物とを2属金属の存在下に反応させることを特徴とする一般式(1)
【化7】

(Aは2つ以上の2価の芳香族炭化水素基を含む基である。)で示されるトリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物の製造方法。
【請求項6】一般式(5)
【化8】

(Aは2つ以上の2価の芳香族炭化水素基を含む基であり、X1,X2は同一あるいは異なるハロゲン原子。)で示されるハロゲン化多芳香環化合物と、一般式(6)
【化9】

(Yはハロゲン原子あるいはアルコキシ基。)で示されるトリビニル置換ケイ素化合物とを遷移金属の存在下に反応させることを特徴とする一般式(1)
【化10】

(Aは2つ以上の2価の芳香族炭化水素基を含む基である。)で示されるトリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物の製造方法。
【請求項7】一般式(5)
【化11】

(Aは2つ以上の2価の芳香族炭化水素基を含む基であり、X1,X2は同一あるいは異なるハロゲン原子。)で示されるハロゲン化多芳香環化合物と、一般式(6)
【化12】

(Yはハロゲン原子あるいはアルコキシ基。)で示されるトリビニル置換ケイ素化合物とをアルキルリチウム試薬の存在下に反応させることを特徴とする一般式(1)
【化13】

(Aは2つ以上の2価の芳香族炭化水素基を含む基である。)で示されるトリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物の製造方法。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はトリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物、及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ビニルシリル置換芳香環含有ケイ素化合物はヒドロシリル化反応を用いて硬化可能な硬化性組成物を提供出来るモノマーとして有用である。特開平08−157603に、ビニルシリル置換芳香環含有ケイ素化合物として1,4−ビス(ジメチルビニルシリル)ベンゼンを用いた場合、硬化物の曲げ弾性率は1.36〜1.79GPaと構造材料として用いるには小さい値であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、力学特性向上に有用な新規なケイ素化合物であるトリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するためなされた本発明の新規物質は、一般式(1)、【0005】
【化14】

(Aは2つ以上の2価の芳香族炭化水素基を含む基である。)で示されるトリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物である(請求項1)。また、上記一般式においてAがナフタレンであり、トリビニルシリル基が2,6位に置換していることを特徴とする下記式(2)記載の2,6−ビス(トリビニルシリル)ナフタレン(請求項2)。
【0006】
【化15】

また、上記一般式(1)においてAがナフタレンであり、トリビニルシリル基が1,5位に置換していることを特徴とする下記式(3)記載の1,5−ビス(トリビニルシリル)ナフタレン(請求項3)。
【0007】
【化16】

また、上記一般式(1)においてAがビフェニルであり、トリビニルシリル基が4,4’位に置換していることを特徴とする下記式(4)記載の4,4’−ビス(トリビニルシリル)ビフェニル(請求項4)。
【0008】
【化17】

また本発明のトリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物の製造方法は、一般式(5)、【0009】
【化18】

(Aは2つ以上の2価の芳香族炭化水素基を含む基であり、X1,X2は同一あるいは異なるハロゲン原子。)で示されるハロゲン化多芳香環化合物と、一般式(6)
【0010】
【化19】

(Yはハロゲン原子あるいはアルコキシ基。)で示されるトリビニル置換ケイ素化合物とを2属金属の存在下に反応させ、一般式(1)、【0011】
【化20】

(Aは2つ以上の2価の芳香族炭化水素基を含む基である。)で示されるトリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物を製造している(請求項5)。
【0012】また、一般式(5)
【0013】
【化21】

(Aは2つ以上の2価の芳香族炭化水素基を含む基であり、X1,X2は同一あるいは異なるハロゲン原子。)で示されるハロゲン化多芳香環化合物と、一般式(6)
【0014】
【化22】

(Yはハロゲン原子あるいはアルコキシ基。)で示されるトリビニル置換ケイ素化合物とを遷移金属の存在下に反応させ、一般式(1)
【0015】
【化23】

(Aは2つ以上の2価の芳香族炭化水素基を含む基である。)で示されるトリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物を製造している(請求項6)。また、一般式(5)
【0016】
【化24】

(Aは2つ以上の2価の芳香族炭化水素基を含む基であり、X1,X2は同一あるいは異なるハロゲン原子。)で示されるハロゲン化多芳香環化合物と、一般式(6)
【0017】
【化25】

(Yはハロゲン原子あるいはアルコキシ基。)で示されるトリビニル置換ケイ素化合物とをアルキルリチウム試薬の存在下に反応させ、一般式(1)
【0018】
【化26】

(Aは2つ以上の2価の芳香族炭化水素基を含む基である。)で示されるトリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物を製造している(請求項7)。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明のトリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物、一般式(1)
【0020】
【化27】

で示される式中のAは、2つ以上の2価の芳香族炭化水素基を含む基であり、以下に示した構造が挙げられるが、これに限られるものではない。
【0021】
【化28】

具体的には本発明のトリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物は以下に示した構造が挙げられるが、これに限られるものではない。
【0022】
【化29】

【0023】
【化30】

原材料であるハロゲン化多芳香環化合物は例えば以下に示した化合物であるが、これに限られるものではない。
【0024】
【化31】

同じく原材料のトリビニル置換ケイ素化合物は例えば以下に示した化合物であるが、これに限られるものではない。
【0025】
【化32】

合成には、例えばマグネシウムの様な2属金属、亜鉛、水銀、銅、パラジウム、ニッケルの様な遷移金属、ノルマルブチルリチウム、ターシャリーブチルリチウム、イソプロピルブチルリチウムの様なアルキルリチウム試薬を好適に用いることが出来る。上記反応には、攪拌機、温度計、還流冷却器、滴下漏斗を備えた反応器の使用が好ましい。金属としてマグネシウムを用い、マグネシウムとトリビニル置換ケイ素化合物との混合物に、ハロゲン化多芳香環化合物を滴下しながら20〜100℃で行うことが望ましい。必要に応じ、反応溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)、ジエチルエーテル、トルエン、キシレンを用いてもよい。
【0026】本発明のトリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物と水素化ケイ素化合物とのヒドロシリル化による硬化物の力学特性は高いものであった。
【0027】また、本発明のトリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物と水素化ケイ素化合物とのヒドロシリル化による硬化物は、塗料・保護コーティング材料として用いることが出来る。また、粘着剤、接着剤及びコンタクト接着剤として用いることが出来る。また、種々の熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂の改質剤として用いることが出来る。さらに、電子・電気材料として用いることが出来る。具体的には、半導体実装用のリジッド配線板、フレキシブルプリント配線板、半導体実装用装着材料、フレキシブルプリント配線板用接着剤、半導体用封止樹脂、電気・電子部品周りの封止材、半導体用絶縁膜、フレキシブルプリント回路保護用カバーレイフィルム、樹脂の改質剤、配線被覆用コーティング剤等に用いることが出来る。また、該硬化物は土木・建築材料として用いることが出来る。具体的には、シーリング剤、制振・防震材料、塗料、接着剤、コーティング剤吹付剤、防水剤、構造用部材等である。また、自動車・航空機材料として用いることが出来る。具体的には、密封剤、摺動部材、コーティング剤、構造用部材、接着剤、型取り用材料等である。光学材料としては光ファイバー用コア材及びクラッド材、プラスチックレンズの耐摩耗性コーティング剤である。医療材料としては、人工骨等に用いることが出来る。本発明のトリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物と水素化ケイ素化合物による硬化物の利用分野、用途は上述した分野に限られるものではない。
【0028】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の内容はこれに限定されるものではない。
【0029】
【実施例】実施例12,6−ビス(トリビニルシリル)ナフタレンの合成500mLの3口フラスコに、マグネシウム3.6g(147mmol)入れ脱気乾燥・窒素置換を行った。そこに、トリビニルクロロシラン21.3g(147mmol)をテトラヒドロフラン50mLを用いて希釈した溶液を投入した。そこに、2,6-ジブロモナフタレン10g(35mmol)のテトラヒドロフラン100mLを25℃の条件下滴下した。90分かけて滴下を終了した後、テトラヒドロフラン還流条件で2時間加熱し、室温で16時間放置した。その後、加水分解しヘキサンを用いて抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで一晩乾燥した。クーゲルロールを用いて蒸留することにより目的物を3.4g得た。収率は28%であった。
【0030】得られた化合物の融点、質量スペクトル(MS)及び核磁気共鳴スペクトル(NMR)の測定結果を以下に示す。
・融点:28−30℃・質量スペクトル(MS):m/z(帰属)
電子衝撃イオン化344(分子イオンピーク),317(分子イオンピーク−ビニル基),235(分子イオンピーク−トリビニルビニル基)
・核磁気共鳴スペクトル(NMR):δ(ppm)5.88(dd,J=4 ,20Hz,6H),6.26(dd,J=4,15Hz,6H),6.42 (dd,J=15,20Hz,6H),7.63(d,J=8Hz,2H), 7.85(d,J=8Hz,2H),8.06(s,2H)
実施例21,5−ビス(トリビニルシリル)ナフタレンの合成500mLの3口フラスコに、マグネシウム3.6g(147mmol)入れ脱気乾燥・窒素置換を行った。そこに、トリビニルクロロシラン21.3g(147mmol)をテトラヒドロフラン30mLを用いて希釈した溶液を投入した。そこに、1,5-ジブロモナフタレン20g(69mmol)のテトラヒドロフラン150mLを25℃の条件下滴下した。90分かけて滴下を終了した後、テトラヒドロフラン還流条件で2時間加熱し、室温で12時間放置した。その後、加水分解しヘキサンを用いて抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで一晩乾燥した。クーゲルロールを用いて蒸留することにより目的物を11.0g得た。収率は46%であった。得られた化合物の融点、質量スペクトル(MS)及び核磁気共鳴スペクトル(NMR)の測定結果を以下に示す。
・融点:54−56℃・質量スペクトル(MS):m/z(帰属)
電子衝撃イオン化344(分子イオンピーク),317(分子イオンピーク−ビニル基),235(分子イオンピーク−トリビニルビニル基)
・核磁気共鳴スペクトル(NMR):δ(ppm)5.86(dd,J=4 ,20Hz,6H),6.22(dd,J=4,15Hz,6H),6.47 (dd,J=15,20Hz,6H),7.43(dd,J=7,8Hz,2 H),7.77(d,J=7Hz,2H),8.19(d,J=7Hz,2H )
実施例34,4’−ビス(トリビニルシリル)ビフェニルの合成500mLの3口フラスコに、マグネシウム3.4g(141mmol)入れ脱気乾燥・窒素置換を行った。そこに、トリビニルクロロシラン27.8g(192mmol)をテトラヒドロフラン30mLを用いて希釈した溶液を投入した。そこに、4,4’−ジブロモビフェニル20g(64mmol)のテトラヒドロフラン120mLを25℃の条件下滴下した。210分かけて滴下を終了した後、テトラヒドロフラン還流条件で8時間加熱し、室温で12時間放置した。その後、加水分解しヘキサンを用いて抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで一晩乾燥した。クーゲルロールを用いて蒸留することにより目的物を7.9g得た。収率は30%であった。得られた化合物の質量スペクトル(MS)及び核磁気共鳴スペクトル(NMR)の測定結果を以下に示す。
・質量スペクトル(MS):m/z(帰属)
電子衝撃イオン化370(分子イオンピーク),343(分子イオンピーク−ビニル基)
・核磁気共鳴スペクトル(NMR):δ(ppm)5.88(dd,J=4 ,19Hz,6H),6.26(dd,J=4,15Hz,6H),6.39 (dd,J=15,19Hz,6H),7.64,7.65(s,8H)
以下、本発明の実施例に基づいた応用例を説明する。
応用例130mlのサンプル管に実施例1で得られた2,6−ビス(トリビニルシリル)ナフタレン1.54g(4.5mmol)をはかり取り、テトラヒドロフラン3mlを用いて溶解した。上記溶液に1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン2.60g(13.4mmol)を加え軽く振って混合した。その後、Pt-ビニルシロキサン錯体(9.71×10-5mmol/mg)を17mg加えた(SiH基に対して1×10-5当量)。予め、厚さ25μmのポリイミドフィルムを両面テープを用いて敷いたφ6.7cmの軟膏缶を用意しておいた。この中に、上記の手順で調製した溶液を静かに流し込んだ。この軟膏缶を熱風乾燥器中に水平となるように置いた後ふたをして静置した。その後、50℃/12h、80℃/11h、100℃/16h、150℃/24hかけて加熱硬化させ、その後窒素気流下250℃/3hかけて後キュアして硬化物(a)を得た。ゲル分率:107%。ゲル分率は以下の式により算出した(以下同様)。
ゲル分率(%)=(抽出後の全体の重量−網の重量)/(抽出前の全体の重量−網の重量)×100該硬化物からダイヤモンドカッターを用いて長さ約40mm、幅約5mmの曲げ試験用サンプルを切り出した。
応用例230mlのサンプル管に実施例2で得られた2,6−ビス(トリビニルシリル)ナフタレン1.54g(4.5mmol)をはかり取り、テトラヒドロフラン3mlを用いて溶解した。上記溶液に1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン2.60g(13.4mmol)を加え軽く振って混合した。その後、Pt-ビニルシロキサン錯体(9.71×10-5mmol/mg)を17mg加えた(SiH基に対して1×10-5当量)。予め、厚さ25μmのポリイミドフィルムを両面テープを用いて敷いたφ6.7cmの軟膏缶を用意しておいた。この中に、上記の手順で調製した溶液を静かに流し込んだ。この軟膏缶を熱風乾燥器中に水平となるように置いた後ふたをして静置した。その後、50℃/20h、80℃/8h、100℃/16h、150℃/24hかけて加熱硬化させ、その後窒素気流下250℃/3hかけて後キュアして硬化物(a)を得た。ゲル分率:106%。ゲル分率は以下の式により算出した(以下同様)。
ゲル分率(%)=(抽出後の全体の重量−網の重量)/(抽出前の全体の重量−網の重量)×100該硬化物からダイヤモンドカッターを用いて長さ約40mm、幅約5mmの曲げ試験用サンプルを切り出した。
応用例130mlのサンプル管に実施例1で得られた2,6−ビス(トリビニルシリル)ナフタレン1.54g(4.5mmol)をはかり取り、テトラヒドロフラン3mlを用いて溶解した。上記溶液に1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン2.60g(13.4mmol)を加え軽く振って混合した。その後、Pt-ビニルシロキサン錯体(9.71×10-5mmol/mg)を17mg加えた(SiH基に対して1×10-5当量)。予め、厚さ25μmのポリイミドフィルムを両面テープを用いて敷いたφ6.7cmの軟膏缶を用意しておいた。この中に、上記の手順で調製した溶液を静かに流し込んだ。この軟膏缶を熱風乾燥器中に水平となるように置いた後ふたをして静置した。その後、50℃/12h、80℃/11h、100℃/16h、150℃/24hかけて加熱硬化させ、その後窒素気流下250℃/3hかけて後キュアして硬化物(a)を得た。ゲル分率:107%。ゲル分率は以下の式により算出した(以下同様)。
ゲル分率(%)=(抽出後の全体の重量−網の重量)/(抽出前の全体の重量−網の重量)×100該硬化物からダイヤモンドカッターを用いて長さ約40mm、幅約5mmの曲げ試験用サンプルを切り出した。
応用例230mlのサンプル管に実施例2で得られた1,5−ビス(トリビニルシリル)ナフタレン1.54g(4.5mmol)をはかり取り、テトラヒドロフラン3mlを用いて溶解した。上記溶液に1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン2.60g(13.4mmol)を加え軽く振って混合した。その後、Pt-ビニルシロキサン錯体(9.71×10-5mmol/mg)を17mg加えた(SiH基に対して1×10-5当量)。予め、厚さ25μmのポリイミドフィルムを両面テープを用いて敷いたφ6.7cmの軟膏缶を用意しておいた。この中に、上記の手順で調製した溶液を静かに流し込んだ。この軟膏缶を熱風乾燥器中に水平となるように置いた後ふたをして静置した。その後、50℃/20h、80℃/8h、100℃/16h、150℃/24hかけて加熱硬化させ、その後窒素気流下250℃/3hかけて後キュアして硬化物(b)を得た。ゲル分率:106%。
応用例330mlのサンプル管に実施例3で得られた4,4’−ビス(トリビニルシリル)ビフェニル1.67g(4.5mmol)をはかり取り、テトラヒドロフラン3mlを用いて溶解した。上記溶液に1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン2.60g(13.4mmol)を加え軽く振って混合した。その後、Pt-ビニルシロキサン錯体(9.71×10-5mmol/mg)を17mg加えた(SiH基に対して1×10-5当量)。予め、厚さ25μmのポリイミドフィルムを両面テープを用いて敷いたφ6.7cmの軟膏缶を用意しておいた。この中に、上記の手順で調製した溶液を静かに流し込んだ。この軟膏缶を熱風乾燥器中に水平となるように置いた後ふたをして静置した。その後、50℃/21h、80℃/10h、100℃/15h、150℃/24hかけて加熱硬化させ、その後窒素気流下250℃/3hかけて後キュアして硬化物(c)を得た。ゲル分率:102%。
【0031】以下に比較例を示した。
比較例130mlのサンプル管にヘキサビニルジシロキサン1.06g(4.5mmol)をはかり取り、テトラヒドロフラン3mlを用いて溶解した。上記溶液に1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン2.60g(13.4mmol)を加え軽く振って混合した。その後、Pt-ビニルシロキサン錯体(9.71×10-5mmol/mg)を17mg加えた(SiH基に対して1×10-5当量)。予め、厚さ25μmのポリイミドフィルムを両面テープを用いて敷いたφ6.7cmの軟膏缶を用意しておいた。この中に、上記の手順で調製した溶液を静かに流し込んだ。この軟膏缶を熱風乾燥器中に水平となるように置いた後ふたをして静置した。その後、50℃/20h、80℃/8h、100℃/15h、150℃/24hかけて加熱硬化させ、その後窒素気流下250℃/3hかけて後キュアして硬化物(d)を得た。ゲル分率:103%。
比較例230mlのサンプル管に2,6−ビス(ジメチルビニルシリル)ナフタレン1.33g(4.5mmol)をはかり取り、テトラヒドロフラン3mlを用いて溶解した。上記溶液に1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン2.60g(13.4mmol)を加え軽く振って混合した。その後、Pt-ビニルシロキサン錯体(9.71×10-5mmol/mg)を17mg加えた(SiH基に対して1×10-5当量)。予め、厚さ25μmのポリイミドフィルムを両面テープを用いて敷いたφ6.7cmの軟膏缶を用意しておいた。この中に、上記の手順で調製した溶液を静かに流し込んだ。この軟膏缶を熱風乾燥器中に水平となるように置いた後ふたをして静置した。その後、50℃/20h、80℃/8h、100℃/15h、150℃/24hかけて加熱硬化させ、その後窒素気流下250℃/3hかけて後キュアしたが、粘調固体であり曲げ試験可能な硬化物は得られなかった(e)。
【0032】表1に実施例1〜3で得られた応用例の硬化物、および比較例1〜2で得られた硬化物の性状および23℃における曲げ試験の結果について示す。
【0033】
【表1】

【0034】
【発明の効果】以上詳細に説明した様に本発明のトリビニルシリル置換多芳香環含有ケイ素化合物は力学特性向上に有用であり、コーティング材料、構造材料、光学材料をはじめ多くの用途に応用できる。
【出願人】 【識別番号】000000941
【氏名又は名称】鐘淵化学工業株式会社
【出願日】 平成10年11月9日(1998.11.9)
【代理人】
【公開番号】 特開2000−143676(P2000−143676A)
【公開日】 平成12年5月26日(2000.5.26)
【出願番号】 特願平10−317372