(57)【要約】本発明は、一般式（Ｉ）［式中、Ｒ１は水素であり；Ｒ２およびＲ３は同一または異なっており、互いに独立して、少なくとも１つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルまたはＣ６−Ｃ１８アリール残基から選択され；Ｒ４は、少なくとも１つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキレン残基から選択され；Ｒ５およびＲ６は同一または異なっており、互いに独立して、水素、少なくとも１つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルまたはＣ６−Ｃ１８アリール、およびＣ４−Ｃ８シクロアルキルからなる群から選択されるか、Ｒ５およびＲ６は環、好ましくは４〜８員のアルキル環を形成していてもよい；およびｎは０、１または２、好ましくは２である］で示されるケイ素含有複素環の製造方法であって、前記方法は少なくとも１つの一般式（ＩＩ）［式中、Ｒ５およびＲ６は、上記一般式（Ｉ）について定義したものと同じである］で示される少なくとも１つのエポキシド化合物および一級アミノ基を有する少なくとも１つのアミノアルコキシシランの、触媒の存在下での一段階反応を含むケイ素含有複素環の製造方法：ならびに一般式（Ｉ）で示されるケイ素含有複素環の使用にも関する。2020527584.tif 000011
2020527584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（Ｉ）
【化１】
2020527584.tif 000008
［式中、Ｒ１は水素であり；
Ｒ２およびＲ３は同一または異なっており、互いに独立して、少なくとも１つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルまたはＣ６−Ｃ１８アリール残基から選択され；
Ｒ４は、少なくとも１つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキレン残基から選択され；
Ｒ５およびＲ６は同一または異なっており、互いに独立して、水素、少なくとも１つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルまたはＣ６−Ｃ１８アリール、およびＣ４−Ｃ８シクロアルキルからなる群から選択されるか、Ｒ５およびＲ６は環、好ましくは４〜８員のアルキル環を形成していてもよい；および
ｎは０、１または２、好ましくは２である］
で示されるケイ素含有複素環の製造方法であって、
前記方法は、一般式（ＩＩ）
【化２】
2020527584.tif 000009
［式中、Ｒ５およびＲ６は、一般式（Ｉ）について上記で定義したものと同じである］
で示される少なくとも１つのエポキシド化合物および一級アミノ基を有する少なくとも１つのアミノアルコキシシランの、触媒存在下での一段階反応を含む、ケイ素含有複素環の製造方法。
【請求項２】
前記アミノアルコキシシランは、一般式（ＩＩＩ）
【化３】
2020527584.tif 000010
［式中、Ｒ１〜Ｒ４は、一般式（Ｉ）について定義したものと同じであり；ｎは０、１、２、または３である］
を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
一般式（Ｉ）中のｎは２であり、一般式（ＩＩＩ）中のｎは３である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
Ｒ３はＣ１−Ｃ８アルキル残基、好ましくはメチル、エチル、またはプロピル残基から選択される、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
Ｒ４はＣ１−Ｃ８アルキレン残基、好ましくはメチレン、エチレン、１，３−プロピレン、２−メチル−１，３−プロピレン、または１，４−ブチレン残基、より好ましくはメチレンまたは１，３−プロピレン残基から選択される、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
Ｒ５はＣ１−Ｃ８アルキル残基、好ましくはメチル残基から選択され、Ｒ６は水素、Ｃ１−Ｃ８アルキル残基またはフェニル残基、好ましくは水素から選択される、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記反応は、−１００〜５０℃、好ましくは０〜５０℃の範囲の温度で行う、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記触媒はルイス酸触媒を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記ルイス酸触媒は、ビストリフルオロ酢酸カルシウム、ビス酢酸カルシウム、カルシウムビスピバレート、カルシウムビスイソブチレン、ビスプロピオン酸カルシウム、酢酸カルシウム、安息香酸カルシウム、カルシウムシクロヘキサンカルボキシレート、２，２−ジフルオロ酢酸カルシウム、２−フルオロ酢酸カルシウム、２−クロロ酢酸カルシウム、カルシウムメチルカーボネート、ビストリフルオロ酢酸マグネシウム、ビス酢酸マグネシウム、マグネシウムビスピバレート、マグネシウムビスイソブチレン、ビスプロピオン酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、安息香酸マグネシウム、マグネシウムシクロヘキサンカルボキシレート、２，２−ジフルオロ酢酸マグネシウム、２−フルオロ酢酸マグネシウム、２−クロロ酢酸マグネシウムおよびマグネシウムメチルカーボネートからなる群から選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記触媒は、前記アミノアルコキシシランのアミン官能基のｍｏｌ％に対して、１０ｍｏｌ％まで、好ましくは０．０１〜１０ｍｏｌ％添加される、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記反応は、好ましくはトルエン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、エチレングリコール、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、ベンゼン、酢酸エチル、イソプロパノール、プロパノール、エタノール、メタノール、クロロホルム、クロロメタン、ジクロロメタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、イソオクタン、トルエン、キシレン、ジオキサン、酢酸ブチル、アセトニトリルおよびジメチルホルムアミド、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される、少なくとも１つの溶媒の存在下で実施される、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
接着促進剤、ウレタンカップリング剤、湿気硬化性組成物用エンドキャッピング剤、表面処理剤、水捕捉剤、繊維処理剤、塗料添加剤および／またはポリマー調製物用のモノマー、好ましくは湿気硬化性組成物用エンドキャッピング剤としての、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法により得られる一般式（Ｉ）で示されるケイ素含有複素環の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一段階反応において、少なくとも１つのアミノアルコキシシランおよび少なくとも１つのエポキシドを触媒の存在下で反応させることによる、本明細書で定義される一般式（Ｉ）で示されるケイ素含有複素環の製造方法に関する。さらに、本発明は、得られたケイ素含有複素環の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
湿気硬化性組成物において、最も著名なアルコキシシラン系の１つは、ルイス酸触媒の存在下でのアミノアルキルトリメトキシシランである。しかし、加水分解中に毒性のあるメタノールが大量に生成され、したがって日常的な消費者用途には望ましくない。過去数年間、硬化工程中に放出されるアルコールの量を減らすことにかなりの注意が向けられてきた。
【０００３】
１つのアルコキシド残基を有する環状シランのアルコキシ付加物は、アミノアルキルトリメトキシシランと比較して、排出されるアルコールが最大３３％少なくなり得る。
【０００４】
いくつかのシロキサシクロアルケンは、Rossmy and Koerner (Die Makromolekulare Chemie, 1964, 73, 85-108およびDie Makromolekulare Chemie, 1966, 97, 241-247）、Kuwajima et al（Tanino, K.; Yoshitani, N.; Moriyama, F.; Kuwajima, I.; The Journal of Organic Chemistry, 1997, 62, 4206-4207）およびWoerpel et al（Bear TJ, Shaw JT, Woerpel KA. The Journal of Organic Chemistr, 2002, 67, 2056-2064）中で開示されている。
【０００５】
ChvalovskyおよびEl-Hamouly（Tetrahedron, 1983, 39, 1195-1197）は、アルコキシシランへのアリルアルキルシランのヒドロシリル化による７員および８員のシロキサシクロアルケンの調製、およびその後のナトリウムエトキシドまたは水酸化ナトリウムの存在下で、ジシラン生成物をメチルアルコキシシランおよびシロキサシクロアルケンに分解することを開示している。このアプローチは、ヒドロシリル化反応に高価な白金触媒を必要とし、環化中にメチルアルコキシシランを生成する。さらに、反応中にポリマーが形成されるため、純粋な生成物を得るには蒸留を必要とする。
【０００６】
米国特許第4794192号明細書および第4855351号明細書は、グリシジルエーテルとアミノアルコキシシランとの混合物を還流下で加熱することによるケイ素含有複素環の製造を開示している。
【０００７】
特開2014-001152号公報は、表面処理用途向けのシランカップリング剤の製造を開示している。それは二段階反応でのエポキシドの開環により製造される。第１工程では、アミノシランおよびエポキシドを高温で反応させてアルコールを得る。第２工程では、塩基性触媒の存在下で、生成されたアルコールをその場で除去することにより、脱アルコール反応が誘発される。記載されている反応合成は、３０〜４０％の収率をもたらし、反応選択性が低いことを示唆している。通常、触媒は反応後に除去されないため、後の接着剤調製物で使用される硬化触媒と干渉する可能性がある。
【０００８】
したがって、既知のシステムの欠点の少なくともいくつかを克服する、ケイ素含有複素環を合成するための改善された方法の必要性が依然として当技術分野に存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は、いくつかの既知の問題を解決し、温和な条件での一段階反応でケイ素含有複素環の生成を可能にする、ケイ素含有複素環の製造方法を提供することである。
【００１０】
上記で定義された方法は、温和な条件での一段階反応において高収率で一般式（Ｉ）で示されるケイ素含有複素環を生成すること見出された。本発明による方法は、必要とされる反応温度が低いため、より省エネルギーである。また、高い選択性をもたらし、生成される廃棄物の量が減り、生成物の精製が簡素化される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の方法は、一般式（Ｉ）
【化１】
2020527584.tif 000003
［式中、Ｒ１は水素であり；
Ｒ２およびＲ３は同一または異なっており、互いに独立して、少なくとも１つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルまたはＣ６−Ｃ１８アリール残基から選択され；
Ｒ４は、少なくとも１つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキレン残基から選択され；
Ｒ５およびＲ６は同一または異なっており、互いに独立して、水素、少なくとも１つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルまたはＣ６−Ｃ１８アリール、およびＣ４−Ｃ８シクロアルキルからなる群から選択されるか、Ｒ５およびＲ６は環、好ましくは４〜８員のアルキル環を形成していてもよく；および
ｎは０、１または２、好ましくは２である］
で示されるケイ素含有複素環の製造方法であって、
前記方法は、一般式（ＩＩ）
【化２】
2020527584.tif 000004
［式中、Ｒ５およびＲ６は、一般式（Ｉ）について上記で定義したものと同じである］
で示される少なくとも１つのエポキシド化合物および一級アミノ基を有する少なくとも１つのアミノアルコキシシランの、触媒存在下での一段階反応を含む、ケイ素含有複素環の製造方法を提供する。
【００１２】
本発明は、接着促進剤、ウレタンカップリング剤、湿気硬化性組成物用エンドキャッピング剤、表面処理剤、水捕捉剤、繊維処理剤、塗料添加剤および／またはポリマー調製物用のモノマー、好ましくは湿気硬化性組成物用エンドキャッピング剤としての、本発明の方法により得られた一般式（Ｉ）で示されるケイ素含有複素環の使用にも関する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の節では、本発明をより詳細に説明する。そのように記載された各態様は、明確に反対の指示が無い限り、任意の他の態様と組み合わせてもよい。特に、好ましいまたは有利であると示されている任意の特徴は、好ましいまたは有利であると示されている他の任意の特徴と組み合わせてもよい。
【００１４】
本明細書で使用される「少なくとも１つの」という用語は、１以上、すなわち１、２、３、４、５、６、７、８、９以上を意味する。成分に関する場合、その表示は成分の種類を指し、分子の絶対数を指すのではない。したがって、「少なくとも１つのポリマー」は、例えば、少なくとも１つの種類のポリマー、すなわち、１つの種類のポリマー、またはいくつかの異なるポリマーの混合物を使用してよいことを意味する。
【００１５】
本明細書で使用される、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈がそうでないことを明確に指示しない限り、単数および複数の指示対象の両方を含む。
【００１６】
本明細書で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」という用語は、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」または「含む（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」と同義であり、包括的または無制限であり、追加の、特定されていない構成、要素またはプロセス工程を除外しない。
【００１７】
数値の終点の記述には、それぞれの範囲内に含まれる全ての数値および分数、ならびに列挙された終点が含まれる。
【００１８】
量、濃度、寸法およびその他のパラメータが範囲、好ましい範囲、上限値、下限値または好ましい上限および制限値で表される場合、得られた範囲が文脈において明確に言及されているかどうかに関係なく、任意の上限または好ましい値と任意の下限または好ましい値とを組み合わせて得られる任意の範囲が具体的に開示されると理解されるべきである。
【００１９】
「好ましい（ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ）」および「好ましくは（ｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ）」という用語は、特定の状況下で特別な利益をもたらし得る本開示の態様を言及するために本明細書で頻繁に使用される。しかしながら、１つ以上の好ましい（ｐｒｅｆｅｒａｂｌｅ）または好ましい（ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ）態様の列挙は、他の態様が有用ではないことを意味せず、それらの他の態様を本開示の範囲から除外することを意図しない。
【００２０】
本明細書で使用される「Ｃ１−Ｃ２０アルキル」または「Ｃ１−Ｃ８アルキル」残基は、１〜２０個または１〜８個の炭素原子を含む一価の基、すなわちアルカンの基を指し、直鎖および分岐有機基を含む。アルキル残基の例には以下が含まれるが、これらに限定されない：メチル；エチル；プロピル（またはｎ−プロピル）；イソプロピル；ｎ−ブチル；イソブチル；ｓｅｃ−ブチル；ｔｅｒｔ−ブチル；ｎ−ペンチル；ｎ−ヘキシル；ｎ−ヘプチル；および２−エチルヘキシル。本発明において、そのようなアルキル残基は非置換であってよく、またはハロ、好ましくはフルオロ、ニトロ、シアノ、アミド、アミノ、スルホニル、スルフィニル、スルファニル、スルホキシ、ウレア、チオウレア、スルファモイル、スルファミドおよびヒドロキシなどの１つ以上の置換基で置換されていてもよい。上に挙げた例示的な炭化水素基のハロゲン化誘導体は、特に適切な置換アルキル残基の例として言及され得る。一般に、１〜６個の炭素原子を含む非置換アルキル残基（Ｃ１−Ｃ６アルキル）および１〜４個の炭素原子を含む非置換アルキル残基（Ｃ１−Ｃ４アルキル）が好ましい。
【００２１】
「Ｃ４−Ｃ８シクロアルキル」という用語は、４〜８個の炭素原子を有する飽和単環式または飽和二環式炭化水素残基を意味すると理解される。シクロアルキル残基の例には以下が含まれるが、これらに限定されない：シクロプロピル；シクロブチル；シクロペンチル；シクロヘキシル；シクロヘプチル；シクロオクチル；およびノルボルナン。
【００２２】
本明細書で使用される「Ｃ６−Ｃ１８アリール」残基は、単独で、または単環式環系が芳香族、または二環式もしくは三環式環系の少なくとも１つの環が芳香族である、任意に置換した単環式、二環式および三環式環系を指す、「アラルキル残基」のようなより大きな部分の一部として使用される。前記二環式および三環式環系には、ベンゾ縮合２〜３員の炭素環式環が含まれる。例示的なアリール残基には以下が含まれるが、これらに限定されない：フェニル；インデニル；ナフタレニル、テトラヒドロナフチル、テトラヒドロインデニル；テトラヒドロアントラセニル；およびアントラセニル。フェニル残基が好ましい。
【００２３】
「Ｃ１−Ｃ２０アルキレン」または「Ｃ１−Ｃ８アルキレン」残基という用語は、１〜２０個または１〜８個の炭素原子を含む二価の基、すなわちアルカンの基を指し、直鎖有機基、分岐有機基または環状基を含み、これらの基は非置換または置換されていてもよく、任意で少なくとも１つのヘテロ原子によって分断されていてもよい。
【００２４】
言及される場合、「少なくとも１つのヘテロ原子により分断される」という表現は、残基の主鎖が、好ましくは酸素、硫黄または窒素から選択される、炭素原子と異なる少なくとも１つの原子を鎖員として含むことを意味する。
【００２５】
第１の態様において、本発明の方法は、一般式（Ｉ）
【化３】
2020527584.tif 000005
［式中、Ｒ１は水素であり；
Ｒ２およびＲ３は同一または異なっており、互いに独立して、少なくとも１つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルまたはＣ６−Ｃ１８アリール残基から選択され；
Ｒ４は、少なくとも１つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキレン残基から選択され；
Ｒ５およびＲ６は同一または異なっており、互いに独立して、水素、少なくとも１つのヘテロ原子によって分断されていてもよい直鎖または分岐の、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキルまたはＣ６−Ｃ１８アリール、およびＣ４−Ｃ８シクロアルキルからなる群から選択されるか、Ｒ５およびＲ６は環、好ましくは４〜８員のアルキル環を形成していてもよい；および
ｎは０、１または２、好ましくは２である］
で示されるケイ素含有複素環の製造方法であって、
前記方法は、一般式（ＩＩ）
【化４】
2020527584.tif 000006
［式中、Ｒ５およびＲ６は、一般式（Ｉ）について上記で定義したものと同じである］
で示される少なくとも１つのエポキシド化合物および一級アミノ基を有する少なくとも１つのアミノアルコキシシランの、触媒存在下での一段階反応を含む、ケイ素含有複素環の製造方法を提供する。
【００２６】
好ましい態様において、一般式（Ｉ）において、Ｒ１は水素であり；Ｒ２は直鎖または分岐の、置換または非置換のＣ１−Ｃ８アルキル残基から選択され；Ｒ３は直鎖または分岐の、置換または非置換のＣ１−Ｃ８アルキル残基から選択され；Ｒ４は直鎖または分岐の、置換または非置換のＣ１−Ｃ８アルキレン残基から選択され；および／またはＲ５は水素および直鎖または分岐の、置換または非置換のＣ１−Ｃ８アルキル残基から選択され、一方、Ｒ６は直鎖または分岐の、置換または非置換のＣ１−Ｃ８アルキル残基またはフェニルから選択されるか、Ｒ５およびＲ６は４〜８員のアルキル環、特に５員または６員のアルキル環を形成する。
【００２７】
より好ましくは、一般式（Ｉ）において、ｎは２であり；Ｒ１は水素であり；Ｒ３はメチル、エチルまたはプロピル残基から選択され、最も好ましくはメチル残基であり；Ｒ４はメチレン、エチレン、１，３−プロピレン、２−メチル−１，３−プロピレンまたは１，４−ブチレン残基、より好ましくはメチレンまたは１，３−プロピレン残基から選択され、最も好ましくは１，３−プロピレン残基であり；Ｒ５は水素であり；および／またはＲ６は直鎖または分岐の、置換または非置換のＣ１−Ｃ８アルキル残基またはフェニル残基から選択されるか、Ｒ５およびＲ６は５員または６員のアルキル環を形成する。
【００２８】
一般式（ＩＩ）で示されるエポキシドの例には、以下が含まれるがこれらに限定されない：エチレンオキシド、プロピレンオキシド、１，２−エポキシブタン、１，２−エポキシヘキサン、１，２−エポキシドデカン、シクロヘキシルオキシラン、ｎ−ブチルグリシジルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチルジメチルシリルグリシジルエーテル、ベンジルグリシジルエーテル、１０，１１−エポキシウンデカン−１−オール、４，５−エポキシペンチルブチレート、５，６−エポキシヘキサンニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチル−１０，１１−ウンデシルアミド、１，２−エポキシ−５−ヘキセン、１，２−エポキシ−７−オクテン、（２，３−エポキシプロピル）ベンゼン、スチレンオキシドおよび１，２，７，８−ジエポキシオクタン、クロロ−２，３−エポキシプロパン、１−フルオロ−２，３−エポキシプロパン、１−ブロモ−２，３−エポキシプロパン、１−クロロ−２，３−エポキシブタンおよび１−クロロ−２，３−エポキシペンタン、１，３−ブタジエンジエポキシド、アリルグリシジルエーテル、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチルグリシジルエーテル、４−クロロフェニルグリシジルエーテル、１，４−シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、１，２，５，６−ジエポキシシクロオクタン、１，２，７，８−ジエポキシオクタン、２，３−エポキシブタン、３，４−エポキシ−１−ブテン、１，２−エポキシ−５−ヘキセン、２，３−エポキシ−２−メチルブタン、１，２−エポキシ−２−メチルプロパン、ｅｘｏ−２，３−エポキシノルボルナン、１，２−エポキシオクタン、１，２−エポキシペンタン、１，２−エポキシ−３−フェノキシプロパン、１，２−エポキシ−３−フェノキシプロパン、１，２−エポキシテトラデカン、フルフリルグリシジルエーテル、グリシジル２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９−ヘキサデカフルオロノニルエーテル、グリシジルヘキサデシルエーテル、グリシジルイソブチルエーテル、グリシジルイソプロピル、グリシジル４−メトキシフェニル、グリシジル２−メチルフェニルエーテル、グリシジル２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチル、グリシジル２，２，３，３−テトラフルオロプロピル、（２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，９−ヘプタデカフルオロノニル）オキシラン、（２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，９，９，９−ヘキサデカフルオロ−８−（トリフルオロメチル）ノニル）オキシラン、イソホロンオキシド、メチル−１，２−シクロペンテンオキシド、２−メチル−２−ビニルオキシラン、２，２，３，３，４，５，５，５−オクタフルオロ−４−（トリフルオロメチル）ペンチル］オキシラン。
【００２９】
好ましい態様において、一般式（Ｉ）で示されるケイ素含有複素環の製造方法で使用される前記アミノアルコキシシランは、一般式（ＩＩＩ）
【化５】
2020527584.tif 000007
［式中、Ｒ１〜Ｒ４は一般式（Ｉ）について上記で定義したものと同じであり；ｎは０、１、２または３、好ましくは３である］
を有する。
【００３０】
アミノアルコキシシランの例には、以下が含まれるがこれらに限定されない：アミノアルキレンアルコシキシラン、例えば、Ｎ−シクロヘキシルアミノメチルメチルジエトキシシラン、Ｎ−シクロヘキシルアミノメチルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニルアミノメチルトリメトキシシラン、Ｎ−シクロヘキシル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、ビニルベンジルアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、例えば、Dow CorningのDow Corning（登録商標）Z-6121 Silane、アミノエチルアミノプロピルシラントリオールホモポリマー、例えば、Dow CorningのDow Corning（登録商標）Z-6137 Silane、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）アミン、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）アミン、オリゴアミノシラン、例えば、EvonikのDynasylan（登録商標）1133、アミノシラン組成物、例えば、EvonikのDynasylan（登録商標）1204、Dynasylan（登録商標）AMEO-T、Dynasylan（登録商標）SIVO 210、Dynasylan（登録商標）DAMO-M、Dynasylan（登録商標）DAMO-T、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン調製物、例えば、EvonikのDynasylan（登録商標）1506、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、ＶＯＣを含まない水性シロキサン（すなわち、揮発性有機化合物を含まない）、例えば、EvonikのDynasylan（登録商標）HYDROSIL 1151、Dynasylan（登録商標）HYDROSIL 2627、Dynasylan（登録商標）HYDROSIL 2909、Dynasylan（登録商標）HYDROSIL 2929、Dynasylan（登録商標）HYDROSIL 2776、トリアミノ官能性プロピルトリメトキシシラン、例えば、EvonikのDynasylan（登録商標）TRIAMO、オリゴシロキサン、例えば、EvonikのDynasylan（登録商標）1146、Ｎ−（ｎ−ブチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、カチオン性ベンジルアミノ官能性シラン塩酸塩、例えば、EvonikのDynasylan（登録商標）1161、２−アミノエチル−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、ガンマアミノプロピルトリエトキシシラン、変性アミノオルガノシラン、例えば、Momentive Performance MaterialsのSilquest（登録商標）A-1108、ガンマ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−ベータ−（アミノエチル）−ガンマ−アミノプロピルトリメトキシシラン、変性アミノオルガノシラン、例えば、Momentive Performance MaterialsのSilquest（登録商標）A-1126またはA-1128、トリアミノ官能性シラン、例えば、Momentive Performance MaterialsのSilquest（登録商標）A-1130、ビス−（ガンマ−トリメトキシシリルプロピル）アミン、ポリアザミドシラン、例えば、Momentive Performance MaterialsのSilquest（登録商標）A-1387、デルタ−アミノネオヘキシルトリメトキシシラン、Ｎ−ベータ−（アミノエチル）−ガンマ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、デルタアミノネオヘキシルメチルジメトキシシランおよびＮ−フェニルガンマ−アミノプロピルトリメトキシシラン。
【００３１】
好ましい態様において、一般式（Ｉ）で示されるケイ素含有複素環の合成は、−１００〜５０℃、好ましくは０〜５０℃、より好ましくは０〜３５℃、最も好ましくは室温のような１０〜２５℃の広い温度範囲で実施してよい。
【００３２】
反応時間は０．５〜９６時間、好ましくは２〜４８時間で変化してよい。
【００３３】
好ましい態様において、少なくとも１つのエポキシドは、化学量論量でまたはアミノアルコキシシランのアミノ基に関して、１〜２００％、好ましくは１０〜１００％、より好ましくは５０％の範囲で過剰に添加される。未反応のエポキシドを反応後に高真空を使用して除去する。
【００３４】
好ましい態様において、前記反応は、少なくとも１つの純溶媒または乾燥溶媒中で実施する。溶媒の例には以下が含まれるが、これらに限定されない：トルエン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、エチレングリコール、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、ベンゼン、酢酸エチル、イソプロパノール、プロパノール、エタノール、メタノール、クロロホルム、クロロメタン、ジクロロメタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、イソオクタン、トルエン、キシレン、ジオキサン、酢酸ブチル、アセトニトリルまたはジメチルホルムアミド。異なる溶媒の混合物も使用できる。
【００３５】
本発明による一段階反応は、触媒の存在下で実施する。触媒の例には、以下が含まれるがこれらに限定されない：ルイス酸もしくは塩基触媒、またはブレンステッド・ローリー酸もしくは塩基触媒、またはそれらの組み合わせ。好ましくは、ルイス酸触媒、より好ましくは弱ルイス酸触媒を使用することができる。
【００３６】
本明細書で使用される「ルイス酸」という用語は、電子対を受け入れることができる求電子試薬を指し、ブレンステッド・ローリー酸ではない。
【００３７】
本明細書で使用される「弱ルイス酸」という用語は、強い共役塩基を形成する電子対受容体を指す。金属に基づくルイス酸の酸性度は、金属半径が大きくなると低下する（例：Ａｌ＞Ｆｅ＞Ｃａ）。したがって、弱ルイス酸という用語は、Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａなどの元素を含む酸に関連している。弱ルイス酸は、８以下のｐＫａ値を示す（Jander et al., Massanalyse：Theorie und Praxis der Titrationen mit chemischen und physikalischen Indikationen. 16th Edition. Walter de Gruyter, 2003）。
【００３８】
特定の態様において、前記触媒のルイス酸部分は、周期表の第１〜第１４族から選択される元素を含むか、ランタノイド金属を含む。有用なルイス酸は、中性（例えば、ＡｌＣｌ３、ＣｒＣｌ２、ＣｒＣｌ３、ＺｎＣｌ２、ＢＦ３、ＢＣｌ３、Ｙｂ（ＯＴｆ）３、ＦｅＣｌ２、ＦｅＣｌ３、ＣｏＣｌ２などの化合物）またはカチオン性のいずれかであってよい。幅広い多数の金属ルイス酸が本発明に適用可能であることが見出された。特定の態様において、金属は、マグネシウム、カルシウム、ベリリウム、ストロンチウムなどの第２族のアルカリ土類金属である。特に、有機カルシウム、有機マグネシウム、有機ストロンチウムまたは有機ベリリウム化合物が好ましく、これらの金属触媒は、好ましくはアルコキシ基、スルホネート基、カルボキシル基、ジアルキルホスフェート基、ジアルキルピロホスフェート基および／またはジケトネート基を含む。
【００３９】
特に適切な触媒は、ビストリフルオロ酢酸カルシウム、ビス酢酸カルシウム、カルシウムビスピバレート、カルシウムビスイソブチレン、ビスプロピオン酸カルシウム、酢酸カルシウム、安息香酸カルシウム、カルシウムシクロヘキサンカルボキシレート、２，２−ジフルオロ酢酸カルシウム、２−フルオロ酢酸カルシウム、２−クロロ酢酸カルシウム、カルシウムメチルカーボネート、ビストリフルオロ酢酸マグネシウム、ビス酢酸マグネシウム、マグネシウムビスピバレート、マグネシウムビスイソブチレン、ビスプロピオン酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、安息香酸マグネシウム、マグネシウムシクロヘキサンカルボキシレート、２，２−ジフルオロ酢酸マグネシウム、２−フルオロ酢酸マグネシウム、２−クロロ酢酸マグネシウムおよびマグネシウムメチルカーボネートから選択される。
【００４０】
遷移金属も、本発明による反応に使用することができる。例えば、特定の態様において、前記遷移金属はアルミニウム、クロム、インジウムまたはガリウムである。
【００４１】
特定の態様において、有機チタネートが触媒として使用される。有機チタネートの例には以下が含まれるが、これらに限定されない：２つの１，３−ジケトネート配位子、特に２，４−ペンタンジオネート（アセチルアセトネート）および２つのアルコラート配位子を有するチタン（ＩＶ）錯体化合物；２つの１，３−ケトエステラート配位子、特にアセト酢酸エチルおよび２つのアルコラート配位子を有するチタン（ＩＶ）錯体化合物；１つ以上のアミノアルコラート配位子、特にトリエタノールアミンまたは２−（（２−アミノエチル）アミノ）エタノール、および１つ以上のアルコラート配位子を有するチタン（ＩＶ）錯体化合物；４つのアルコラート配位子を有するチタン（ＩＶ）錯体化合物：ならびに、より高度に縮合された有機チタネート、特に、ポリブチルチタネートとも称するオリゴメリックチタン（ＩＶ）テトラブタノレート；ここで、アルコラート配位子としては、イソブトキシ、ｎ−ブトキシ、イソプロポキシ、エトキシおよび２−エチルヘキソキシが特に適している。最も特に適しているのは、ビス（エチルアセトアセタト）ジイソブトキシチタン（ＩＶ）、ビス（エチルアセトアセタト）ジイソプロポキシチタン（ＩＶ）、ビス（アセチルアセトナト）ジイソプロポキシチタン（ＩＶ）、ビス（アセチルアセトナト）ジイソブトキシチタン（ＩＶ）、トリス（オキシエチル）アミンイソプロポキシチタン（ＩＶ）、ビス［トリス（オキシエチル）アミン］ジイソプロポキシチタン（ＩＶ）、ビス（２−エチルヘキサン（ethythexane）−１，３−ジオキシ）チタン（ＩＶ）、トリス［２−（（２−アミノエチル）アミノ）エトキシ］エトキシチタン（ＩＶ）、ビス（ネオペンチル（ジアリル）オキシジエトキシチタン（ＩＶ）、チタン（ＩＶ）テトラブタノレート、テトラ−（２−エチルヘキシルオキシ）チタネート、テトラ−（イソプロポキシ）チタネートおよびポリブチルチタネートである。特に適しているのは市販されているタイプのTyzor（登録商標）AA、GBA、GBO、AA-75、AA-65、AA-105、DC、BEAT、BTP、TE、TnBT、KTM、TOT、TPTまたはIBAY（全てDu Pont/Dorf Ketal製）；Tytan PBT、TET、X85、TAA、ET、S2、S4またはS6（全てTensoChema製）およびKen-React（登録商標）KR（登録商標）TTS、7、9QS、12、26S、33DS、38S、39DS、44、134S、138S、133DS、158FSまたはLICA（登録商標）44（全てKenrich Petrochemicals製）である。
【００４２】
窒素含有ルイス塩基またはブレンステッド・ローリー塩基も使用できる。これらの触媒の例には、以下が含まれるがこれらに限定されない：１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルアルキレンジアミン、ポリオキシアルキレンアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリメチルアミンならびにアミジン、例えば、特に６−ジブチルアミノ−１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン（ＤＢＵ）、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノン−５−エン（ＤＢＮ）；グアニジン、例えば、特にテトラメチルグアニジン、アセチルアセトングアニジン、２−グアニジノベンズイミダゾール、２−ｔｅｒｔ．ブチル−１，１，３，３−テトラメチルグアニジン、１，３−ジ−ｏ−トリルグアニジン。
【００４３】
前記触媒は、アミノアルコキシシランのアミン官能基のｍｏｌ％に関して、１０ｍｏｌ％まで、好ましくは０．０１〜１０ｍｏｌ％、より好ましくは０．５〜５ｍｏｌ％、最も好ましくは１〜２．５ｍｏｌ％添加することができる。
【００４４】
本発明の第２の態様に従って、接着促進剤、ウレタンカップリング剤、湿気硬化性組成物用エンドキャッピング剤（「エンドキャッパー」とも呼ばれる）、表面処理剤、水捕捉剤、繊維処理剤、塗料添加剤および／またはポリマー調製物用のモノマーとしての、本明細書で定義される一般式（Ｉ）で示される得られたケイ素含有複素環の使用。
【００４５】
好ましい態様において、本明細書で定義される一般式（Ｉ）で示されるケイ素含有複素環は、湿気硬化性組成物のためのエンドキャッピング剤として、好ましくは広範囲の基質に対する良好な接着特性を有し、硬化工程中のアルコール生成量が減少した、コーティング、シーラントまたは接着剤組成物として使用される。
【００４６】
本開示の様々な特徴および態様を以下の実施例で説明するが、これらは代表的なものを意図しており、限定するものではない。以下の実施例は本発明を説明するのに役立つが、本発明はそれらに限定されない。
【実施例】
【００４７】
ビストリフルオロ酢酸カルシウムの調製
以下の手順は、Acta Chim. Slov. 2014, 61, 67〜72から改変したものである。アルゴン雰囲気下の真空丸底フラスコに、２０ｍｌの乾燥テトラヒドロフランに懸濁した１．０５ｇ（０．０２５ｍｏｌ）の水素化カルシウムを加えた。次の工程では、１７．１ｇ（０．１５ｍｏｌ）のトリフルオロ酢酸を１時間にわたってゆっくりと加えた。乳白色の混合物が得られた。真空を使用して、溶媒および過剰の酸を除去した。残った白色固体をジエチルエーテルで３回洗浄し、真空下で乾燥した。表題の生成物が白色の固体（４．９ｇ）として収率７４％で得られた。
【００４８】
実施例１：Ｎ−メチルシクロヘキセン−８，８−ジメトキシ−１−オキサ−４−アザ−８−シラン(N-methylcyclohexene-8,8-dimethoxy-1-oxa-4-aza-8-sila)の調製
アルゴン雰囲気下の真空丸底フラスコ内で、１．０６ｇ（０．４×１０−３ｍｏｌ）の、実施例１で得られたビストリフルオロ酢酸カルシウムを３５．８ｇ（０．２ｍｏｌ）の３−アミノプロピル）トリメトキシシラン（WACKER AG製Genosil GF 96）および３９．２ｇ（０．４ｍｏｌ）のシクロヘキセンオキシドと混合した。前記反応混合物を室温で２日間撹拌した。次に、過剰のシクロヘキセンオキシドおよび生成されたメタノールを５０℃真空下で蒸発させて、４８ｇの無色液体を得た。得られた液体をガスクロマトグラフィー／質量分析法（ＧＣ／ＭＳ）および核磁気共鳴分光法（ＮＭＲ）で分析した。生成物は９７％の純度で得られた。
【００４９】
実施例２：２−メチル−８，８−ジメトキシ−１−オキサ−４−アザ−８−シラン(2-methyl-8,8-dimethoxy-1-oxa-4-aza-8-sila)の調製
アルゴン雰囲気下の真空丸底フラスコ内で、１．０６ｇ（０．４×１０−３ｍｏｌ）の、実施例１で得られたビストリフルオロ酢酸カルシウムを３５．８ｇ（０．２ｍｏｌ）の３−アミノプロピル）トリメトキシシラン（WACKER AG製Genosil GF 96）および１３．９ｇのプロピレンオキシド（０．２４ｍｏｌ）と混合した。前記反応混合物を４℃で４８時間撹拌した。この時間の後、未反応のプロピレンオキシドおよび生成されたメタノールを５０℃真空下で蒸発させて、３９ｇの無色液体を得た。得られた液体をＧＣ／ＭＳおよびＮＭＲで分析した。分析の結果、生成物には上記のシランが７５％含まれていることがわかった。蒸留後、２５ｇの分析的に純粋な生成物が得られた。
【００５０】
実施例３：２−エチル−８，８−ジメトキシ−１−オキサ−４−アザ−８−シラン(2-ethyl-8,8-dimethoxy-1-oxa-4-aza-8-sila)の調製
アルゴン雰囲気下の真空丸底フラスコ内で、１．０６ｇ（０．４×１０−３ｍｏｌ）の、実施例１で得られたビストリフルオロ酢酸カルシウムを３５．８ｇ（０．２ｍｏｌ）の３−アミノプロピル）トリメトキシシラン（WACKER AG製Genosil GF 96）および２１．６ｇの１，２−エポキシブタン（０．３ｍｏｌ）と混合した。前記反応混合物を室温で４８時間撹拌した。この時間の後、未反応の１，２−エポキシブタンオキシドおよび生成したメタノールを真空下で蒸発させて、４１ｇの無色液体を得た。得られた液体をＧＣ／ＭＳおよびＮＭＲで分析した。分析の結果、生成物には上記のシランが８０％含まれていることがわかった。蒸留後、２８ｇの純粋な生成物が得られた。
【００５１】
実施例４：２−ベンジル−８，８−ジメトキシ−１−オキサ−４−アザ−８−シラン(2-benzyl-8,8-dimethoxy-1-oxa-4-aza-8-sila)
アルゴン雰囲気下の真空丸底フラスコ内で、１．０６ｇ（０．４×１０−３ｍｏｌ）のビストリフルオロ酢酸カルシウムを３５．８ｇ（０．２ｍｏｌ）の３−アミノプロピル）トリメトキシシラン（WACKER AG製Genosil GF 96）および２４ｇの１，２−エポキシベンゼン（０．２ｍｏｌ）と混合した。前記反応混合物を室温で２４時間撹拌した。この時間の後、未反応の２−エポキシベンゼンオキシドおよび生成されたメタノールを５０℃真空下で蒸発させ、５３ｇのわずかに黄色の液体を得た。得られた液体をＧＣ／ＭＳおよびＮＭＲで分析した。分析の結果、生成物には上記のシランが９５％含まれていることがわかった。
【００５２】
実施例５：２−オクタフルオロメトキシ−８，８−ジメトキシ−１−オキサ−４−アザ−８−シラン(2-octafluoromethoxy-8,8-dimethoxy-1-oxa-4-aza-8-sila)
アルゴン雰囲気下の真空丸底フラスコ内で、１．０６ｇ（０．４×１０−３ｍｏｌ）のビストリフルオロ酢酸カルシウムを３５．８ｇ（０．２ｍｏｌ）の３−アミノプロピル）トリメトキシシラン（WACKER AG製Genosil GF 96）および５４．８ｇの２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチルグリシジルエーテル（０．２ｍｏｌ）と混合した。前記反応混合物を室温で２４時間撹拌した。この時間の後、未反応のグリシジルエーテルおよび生成されたメタノールを５０℃真空下で蒸発させて、８４ｇの無色液体を得た。得られた液体をＧＣ／ＭＳおよびＮＭＲで分析した。分析の結果、生成物には上記のシランが９７％含まれていることがわかった。
【国際調査報告】
2020527584.tif 000012
2020527584.tif 000013