(57)【要約】【課題】原料であるハロゲン化アリールとして安価な塩化アリールを用いても円滑にフェニルシランを生成させることができる安価な工業的製造方法を提供する。【解決手段】下式［１］又は［２］の芳香族化合物と遷移金属化合物からなる有機金属触媒の存在下で、塩素化アリールとヒドロシランとを液相で反応させる。【化１】2004099547.tif 000015（上式において、Ｒ１はアリール基またはシリル基を有しても良いアリール基であり、Ｒ２は水素原子、シリル基を有しても良い炭化水素基またはシリル基を示す。）【化２】2004099547.tif 000016（上式において、Ｒ３はアリーレン基またはシリル基を有しても良いアリーレン基である。Ｒ４およびＲ５は、Ｈ、シリル基を有しても良い炭化水素基またはシリル基を示す。）【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［２］で表される芳香族化合物と遷移金属化合物からなる有機金属触媒の存在下で、塩素化アリール［３］とヒドロシラン［４］とを液相で反応させることを特徴とするフェニルシラン［５］の製造方法。
【化１】
2004099547.tif 000010
（上式において、Ｒ１はアリール基またはシリル基を有しても良いアリール基であり、Ｒ２は水素原子、シリル基を有しても良い炭化水素基またはシリル基を示す。また、Ｒ１、Ｒ２は相互に連結して環を形成しても良い。）
【化２】
2004099547.tif 000011
（上式において、Ｒ３はアリーレン基またはシリル基を有しても良いアリーレン基である。Ｒ４およびＲ５はそれぞれ同一または相異なり、水素原子、シリル基を有しても良い炭化水素基またはシリル基を示す。また、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５はこれら２個以上が相互に連結して環を形成しても良い。）
【化３】
2004099547.tif 000012
（上式において、Ｒ６は有機基であり、Ｘは塩素であり、ｎは０〜５の整数である。）
【化４】
2004099547.tif 000013
（上式において、Ｒ７、Ｒ８及びＲ９は炭素数１から６のアルキル基、炭素数１から６のアルコキシ基、アリール基または塩素であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。）
【化５】
2004099547.tif 000014
（上式において、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９及びｎは上記と同義である。）
【請求項２】
ヒドロシランがトリアルコキシシランであることを特徴とする請求項１記載のフェニルシランの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機金属触媒を用いたフェニルシランの新規な製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フェニルシランの合成方法として、直接法及びグリニャール法が一般的に知られているが、各々問題がある。
即ち、直接法には、以下の問題がある（非特許文献１参照。）
１）副生成物が多い。
２）原料のタイプが限られる。
３）複雑な精製工程が必要である。
一方、グリニャール反応には、以下の問題がある（非特許文献２参照。）。
１）反応温度の制御が困難である。
２）基質、溶媒の脱水工程が必要である。
３）高コストである。
これらの理由により、直接法又はグリニャール法を工業的にスケールアップさせることは、困難な場合が多い。
【０００３】
ロシアでは気相反応の研究が盛んであり、クロロベンゼンとトリクロロシランからフェニルトリクロロシランを得る気相反応が知られている（非特許文献３参照。）。しかし、気相反応は、５００〜７００℃という高い反応温度を必要とするため、工業的なスケールアップは極めて困難である。
【０００４】
田中らは、ｏ−ビス（ジメチルシリル）ベンゼンと芳香族化合物との反応により、モノアリール化ヒドロシランが選択的に得られることを報告している（非特許文献４参照。）。本反応は、ｏ−ビス（ジメチルシリル）ベンゼン特有の反応である。
【０００５】
最近、増田らは、ヨードベンゼンとトリエトキシシランからフェニルトリエトキシシランを得る新規な製造法を報告している　（非特許文献５参照。）。この報告において、ヨードベンゼンにおけるハロゲンが塩素又は臭素である場合、反応が殆ど進行しないと報告されている。ヨードベンゼンを用いる製造法では、コストが極めて高くなることから、増田らの製造応を工業的にスケールアップさせることは困難である。
【０００６】
【非特許文献１】
日本化学会編，　実験化学講座２４「有機合成ＶＩ　ヘテロ元素・典型金属元素化合物」、第４版、　丸善株式会社、１９９２年９月２５日発行、　ｐ．１２６
【非特許文献２】
日本化学会編，　実験化学講座２４「有機合成ＶＩ　ヘテロ元素・典型金属元素化合物」、第４版、　丸善株式会社、１９９２年９月２５日発行、　ｐ．１２３
【非特許文献３】
”Ｚｈ．　Ｏｂｓｈｃｈ．　Ｋｈｉｍ．”　１９９５，　６５，　ｐ．１８６９−１８７２
【非特許文献４】
”Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｓ”，　１９９３，　１２，　ｐ．２０６５−２０６９
【非特許文献５】
”Ｔｈｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ”，　１９９７，　６２，　ｐ．８５６９−８５７１
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、増田らの製造法において、原料であるハロゲン化アリールとして安価な塩化アリールを用いても円滑にフェニルシランを生成させることができる安価な工業的製造方法を提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記一般式［１］または［２］で表される芳香族化合物と遷移金属化合物からなる有機金属触媒の存在下で、塩素化アリール［３］とヒドロシラン［４］とを液相で反応させることを特徴とするフェニルシラン［５］の製造方法である。
【０００９】
【化６】
2004099547.tif 000002
【００１０】
（上式において、Ｒ１はアリール基またはシリル基を有しても良いアリール基であり、Ｒ２は水素原子、シリル基を有しても良い炭化水素基またはシリル基を示す。また、Ｒ１、Ｒ２は相互に連結して環を形成しても良い。）
【００１１】
【化７】
2004099547.tif 000003
【００１２】
（上式において、Ｒ３はアリーレン基またはシリル基を有しても良いアリーレン基である。Ｒ４およびＲ５はそれぞれ同一または相異なり、水素原子、シリル基を有しても良い炭化水素基またはシリル基を示す。また、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５はこれら２個以上が相互に連結して環を形成しても良い。）
【００１３】
【化８】
2004099547.tif 000004
【００１４】
（上式において、Ｒ６は有機基であり、Ｘは塩素であり、ｎは０〜５の整数である。）
【００１５】
【化９】
2004099547.tif 000005
【００１６】
（上式において、Ｒ７、Ｒ８及びＲ９は炭素数１から６のアルキル基、炭素数１から６のアルコキシ基、アリール基または塩素であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。）
【００１７】
【化１０】
2004099547.tif 000006
【００１８】
（上式において、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９及びｎは上記と同義である。）
【００１９】
以下、本発明について詳述する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
「塩素化アリール」
本発明における塩素化アリールは、上式［３］で表されるものである。好ましい例は、クロロベンゼンである。
上式［３］におけるＲ６は、本発明における有機金属触媒の形成を阻害するものでない限り、制限されない。
【００２１】
「ヒドロシラン」
本発明におけるヒドロシランは上式［４］で表されるものである。
上式［４］において、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９は炭素数１から６のアルキル基、炭素数１から６のアルコキシ基、アリール基または塩素であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。
好ましいヒドロシランとして、トリクロロシラン、ジメチルクロロシラン、メチルジクロロシラン等のクロロシラン、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、ジメチルエトキシシラン等のアルコキシシラン、トリエチルシラン等のアルキルシランがある。その中でも、原料の得やすさ、生成物の機能を考慮すると、トリアルコキシシランが最も好ましい。
【００２２】
「有機金属触媒」
本発明における触媒は、１個または２個のフェノール性水酸基を有する芳香族化合物／またはそのフェノール性水酸基の１個または２個をエーテル化した芳香族化合物と、遷移金属化合物とから形成することができる。１個または２個のフェノール性水酸基を有する芳香族化合物またはそのフェノール性水酸基の１個または２個をエーテル化した芳香族化合物は、遷移金属原子との相互作用により触媒の活性、選択性を向上させる効果がある。
【００２３】
「遷移金属化合物」
本発明における遷移金属化合物とは、触媒の活性中心たる金属を含む化合物である。反応機構、触媒活性を考慮すると、好ましい中心金属としては鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、オスミウム、パラジウム、白金等の第ＶＩＩＩ族の遷移金属があげられる。その中にあって、パラジウムが最も好
ましい。
パラジウム化合物としては、一般的に０価または２価のパラジウムが使用できる。触媒前駆体であるパラジウム化合物の好ましい例として、パラジウムブラック、アリルパラジウム　クロライド　ダイマー、クロチルパラジウムクロライド　ダイマー、ジアセテートビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（ＩＩ）、ジクロロビス（アセトニトリル）パラジウム（ＩＩ）、ジクロロビス（ベンゾニトリル）パラジウム（ＩＩ）、ジクロロ（１，５−シクロオクタジエン）パラジウム（ＩＩ）、トランス−ジクロロジアミン　パラジウム　（ＩＩ）、パラジウム（ＩＩ）　アセテート、パラジウム（ＩＩ）　アセチルアセトン、パラジウム（ＩＩ）　クロライド、パラジウム　（ＩＩ）　オキサイド、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０）、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０）　クロロホルムアダクト　等がある。その中でも、触媒の得やすさ、活性を考慮すると、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０）　クロロホルムアダクト、パラジウム（ＩＩ）　アセテート、パラジウム（ＩＩ）　クロライドが最も好ましい。
【００２４】
「１個または２個のフェノール性水酸基を有する芳香族化合物またはそのフェノール性水酸基の１個または２個をエーテル化した芳香族化合物」
本発明における１個または２個のフェノール性水酸基を有する芳香族化合物またはそのフェノール性水酸基の１個または２個をエーテル化した芳香族化合物は、遷移金属化合物と反応して有機金属触媒を形成するものであり、下記式［１］または［２］に示す構造式で表されるものである。
【００２５】
【化１１】
2004099547.tif 000007
【００２６】
（上式において、Ｒ１はアリール基またはシリル基を有しても良いアリール基であり、Ｒ２は水素原子、シリル基を有しても良い炭化水素基またはシリル基を示す。また、Ｒ１、Ｒ２は相互に連結して環を形成しても良い。）
【００２７】
【化１２】
2004099547.tif 000008
（上式において、Ｒ３はアリーレン基またはシリル基を有しても良いアリーレン基である。Ｒ４およびＲ５はそれぞれ同一または相異なり、水素原子、シリル基を有しても良い炭化水素基またはシリル基を示す。また、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５はこれら２個以上が相互に連結して環を形成しても良い。）
【００２８】
上式［１］で表される化合物としては、フェノール、２−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、３−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、２−フェニルフェノール、４−フェニルフェノール、４−クミルフェノール、４−ノニルフェノール、４−ｔｅｒｔ−アミルフェノール、２−ベンジルフェノール、
４−（１−アダマンチル）フェノール、４−トリチルフェノール、４−（トリフェニルシリル）フェノール、４−シクロヘキシルフェノール、４−（１，１−ジフェニルプロピル）フェノール、２，４−ジメチルフェノール、５−メチル−２−（１−メチルエチル）フェノール、５−ｔｅｒｔ−ブチル−２−メチルフェノール、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、４−ベンジル−２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール等のフェノール類、１−ナフトール、２−ナフトール、１−メチル−２−ナフトール、２−メチル−１−ナフトール、６−（トリフェニルシリル）−２−ナフトール等のナフトール類等、アニソール、エチルフェニルエーテル、プロピルフェニルエーテル、ブチルフェニルエーテル、２−メチルアニソール、２−ｔｅｒｔ−ブチルアニソール、３−ｔｅｒｔ−ブチルアニソール、４−ｔｅｒｔ−ブチルアニソール、２−メトキシビフェニル、２−エトキシビフェニル、４−メトキシビフェニル、４−クミルアニソール、４−ノニルアニソール、４−ｔｅｒｔ−アミルアニソール、２−ベンジルアニソール、４−（１−アダマンチル）アニソール、４−トリチルアニソール、４−（トリフェニルシリル）アニソール、４−シクロヘキシルアニソール、４−（１，１−ジフェニルプロピル）アニソール、２，４−ジメチルアニソール、５−メチル−２−（１−メチルエチル）アニソール、５−ｔｅｒｔ−ブチル−２−メチルアニソール、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルアニソール、４−ベンジル−２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルアニソール等のフェニルエーテル類、１−メトキシナフタレン、１−エトキシナフタレン、１−プロポキシナフタレン、１−ブトキシナフタレン、２−メトキシナフタレン、１−メチル−２−メトキシナフタレン、２−メチル−１−メトキシナフタレン、６−（トリフェニルシリル）−２−メトキシナフタレン等のナフチルエーテル類等が例示される。
【００２９】
上式［２］で表される化合物は、下式［６］で表されるが如く、形式的に２個のフェノール性水酸基またはそのフェノール性水酸基の１個または２個をエーテル化したエーテル基の酸素原子と遷移金属原子を結合させた際、５〜７員環を形成可能な化合物が望ましい。
【００３０】
【化１３】
2004099547.tif 000009
【００３１】
このような芳香族化合物としては、カテコール、レゾルシノール、４−ヘキシルレゾルシノール、１，２−ジヒドロキシナフタレン、１，３−ジヒドロキシナフタレン、１，８−ジヒドロキシナフタレン、２，３−ジヒドロキシナフタレン、２，２’−ビフェノール、１，１’−ビ−２−ナフトール、２−メトキシフェノール、２−エトキシフェノール、２−プロポキシフェノール、３−メトキシフェノール、４−ヘキシル−３−メトキシ−フェノール、１−ヒドロキシ−２−メトキシナフタレン、１−ヒドロキシ−３−メトキシナフタレン、１−ヒドロキシ−８−メトキシナフタレン、２−ヒドロキシ−２’−メトキシビフェニル、２−ヒドロキシ−２’−メトキシ−１，１’−ビナフチル、１，２−ジメトキシベンゼン、１，２−ジエトキシベンゼン、１−エトキシ−２−メトキシベンゼン、１，３−ジメトキシベンゼン、４−ヘキシル−１，３−ジメトキシベンゼン、１，２−ジメトキシナフタレン、１，３−ジメトキシナフタレン、１，８−ジメトキシナフタレン、２，２’−ジメトキシビフェニル、２，２’−ジメトキシ−１，１’−ビナフチル等が例示される。
【００３２】
１個または２個のフェノール性水酸基を有する芳香族化合物またはそのフェノール性水酸基の１個または２個をエーテル化した芳香族化合物と、遷移金属化合物との好ましい反応割合は、遷移金属化合物における遷移金属１モルあたり１個または２個のフェノール性水酸基を有する芳香族化合物／またはそのフェノール性水酸基の１個または２個をエーテル化した芳香族化合物のフェノール性水酸基および／またはエーテル基１〜６モルとなる割合である。１モル以下では触媒活性が不十分であり、６モル以上では芳香族化合物が多すぎて経済的に不利になるだけでなく、逆に触媒活性が低下する場合もある。
【００３３】
「反応溶媒」
好ましい反応溶媒は、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、Ｎ，　Ｎ−ジメチルホルムアミドの非プロトン性の極性溶媒、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジ−ｎ−ブチルエーテル等のエーテル類、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール等のアルコール類、アセトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族、ヘキサン、オクタン、デカンなどの脂肪族炭化水素等である。反応の収率を考慮すると、これらの中でＮ−メチルピロリドンが最も好ましい。
反応溶媒の使用量については特に制限はなく、反応系における反応基質濃度が１〜９９％となる範囲内で所望に応じて適宜調整すれば良い。
【００３４】
「塩基」
本発明における反応を円滑に進行させるには、生成する酸を捕捉するために塩基を反応系に共存させることが望ましい。好ましい塩基は、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化リチウム等である。反応の収率を考慮すると、これらの中でトリアルキルアミンが最も好ましい。
塩基の濃度は、反応系において捕捉する酸の発生量に応じて適宜調整すればよく、通常塩素化アリール１モル当たり塩基１〜５モルとなる割合とする。
【００３５】
「触媒濃度、反応温度」
触媒の好ましい使用量は、塩化アリールの仕込み量に対して、０．００１　ｍｏｌ％から２０　ｍｏｌ％である。
また、反応温度の制御操作は、外部からの加熱に依存するため、一概に決められないが、通常、反応温度を室温〜１２０℃の範囲に保持することで、反応を円滑に継続させることができる。
【００３６】
「反応操作」
反応系を不活性ガス雰囲気とした後、上記の遷移金属化合物（触媒前駆体）、上記一般式［１］または［２］で表される芳香族化合物、反応溶媒、反応原料及び塩基を各々所定量添加して、所定の温度で数分〜数時間攪拌して反応させる。この際、反応系に添加する順序に特に制限はないが、塩素化アリールとヒドロシランとを反応させる際には、本発明における有機金属触媒を存在させるようにすることが必要である。
反応系における塩素化アリールとヒドロシランの仕込割合は、理論的には等モル比であるが、反応を効率的に進行させるために、ヒドロシランをやや過剰に供給することが好ましい。好ましい仕込み割合は、塩素化アリール１モル当たりヒドロシラン１〜３モルである。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明を参考例および実施例によって具体的に説明する。
【００３８】
実施例１
乾燥窒素雰囲気下、磁気攪拌子、冷却管、ラバーセプタムを備えた反応器にトリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０）　クロロホルムアダクト３１ｍｇ（０．０３ｍｍｏｌ）、２−フェニルフェノール２０ｍｇ（０．１２ｍｍｏｌ）を仕込んだ。Ｎ−メチルピロリドン　４ｍＬを加え、室温にて１５分間攪拌した。反応系内にトリエトキシシラン　０．４９ｇ（３．０ｍｍｏｌ）を加え、室温にて５分間攪拌した。予め調製した混合液〔トルエン（内部標準）０．２ｍＬ、クロロベンゼン　０．２３ｇ（２．０ｍｍｏｌ）、ジイソプロピルエチルアミン０．７８ｇ（６．０ｍｍｏｌ）〕を加えた。室温にて１時間攪拌後、ガスクロマトグラフィーにてフェニルトリエトキシシランの収率を求めた。その結果は以下の通りである。
【００３９】
フェニルトリエトキシシランの収率：２１％
質量分析（ＥＩ）
観測ピーク：１９５、２４０
ライブラリー（フェニルトリエトキシシラン）：１９５（Ｍ＋−ＯＣ２Ｈ５）、２４０（Ｍ＋）
【００４０】
質量分析（ＣＩ）
観測ピーク：２４１
ライブラリー（フェニルトリエトキシシラン）：２４１（Ｍ＋＋１）
【００４１】
実施例２
実施例１の２−フェニルフェノールを２−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール１８ｍｇ（０．１２ｍｍｏｌ）とした以外、同様の仕込にて、室温で１時間反応させた。反応結果は以下の通りである。
フェニルトリエトキシシランの収率：２２％
【００４２】
実施例３
実施例１の２−フェニルフェノールをカテコール１３ｍｇ（０．１２ｍｍｏｌ）とした以外、同様の仕込にて、室温で１時間反応させた。反応結果は以下の通りである。
フェニルトリエトキシシランの収率：１８％
【００４３】
実施例４
実施例１の２−フェニルフェノールをアニソール１４ｍｇ（０．１２ｍｍｏｌ）とした以外、同様の仕込にて、室温で１時間反応させた。反応結果は以下の通りである。
フェニルトリエトキシシランの収率：２３％
【００４４】
実施例１の２−フェニルフェノールを１，２−ジメトキシベンゼン８ｍｇ（０．０６ｍｍｏｌ）とした以外、同様の仕込にて、室温で１時間反応させた。反応結果は以下の通りである。
フェニルトリエトキシシランの収率：２２％
【００４５】
【発明の効果】
本発明によって、温和な条件下で、種々のフェニルシランを低コストで製造することができる。
本発明により製造されるフェニルアルコキシシラン及びフェニルクロロシランは、ケイ素原子に結合した加水分解性の官能基が存在するため、他の有機ケイ素化合物（ポリマーを含む）との反応によりシロキサン結合を形成したり、無機化合物中のシラノール基とカップリング反応させることができる。
また、フェニル基を含有するため、耐熱性シルセスキオキサンの原料となる。そのため、有機合成化合物の中間原料、ポリマー樹脂の合成原料、ポリマーの改質剤、無機化合物の表面処理剤、ハードコート剤として有用である。