[发明专利]含2‑氰基乙基的有机氧基硅烷化合物、倍半硅氧烷和制备方法

说明书

相关申请的交叉引用

本非临时申请在美国法典第35卷第119节(a)款下要求2016年9月6日于日本提交的第2016-173335号专利申请的优先权，所述专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及含2-氰基乙基的有机氧基硅烷化合物、倍半硅氧烷和制备它们的方法。

背景技术

通常将含氰基的有机氧基硅烷化合物用作硅烷偶联剂和HPLC柱处理剂。它们还可用于有机-无机混杂材料中，因为可以将所述氰基经由水解转变成羧酸或酰胺或经由还原反应转变成胺或醛。

已知的含氰基的有机氧基硅烷化合物中，例如非专利文献1描述了其上加成有两分子丙烯腈的γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷。非专利文献2描述了具有可水解的甲硅烷基的环氧氨基丙腈。专利文献1公开了具有酯结构部分的含氰基的有机氧基硅烷化合物。

通常，将有机氧基硅烷化合物水解成待使用的聚硅氧烷。尤其是，从三官能的硅烷水解获得的(RSiO_3/2)_n结构的三维网络聚硅氧烷被称为“倍半硅氧烷”。倍半硅氧烷具有热稳定性、动态稳定性和化学稳定性并且可以通过引入官能团而被赋予各种性质。

作为具有氰基的典型的倍半硅氧烷，专利文献2公开了从氰基乙基三乙氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷的共水解获得的倍半硅氧烷，可将其用作有机TFT的栅极电介质。氰基有助于介电常数方面的改进。

引用列表

专利文献1：JP-A 2010-511695

专利文献2：JP-A 2009-059651

非专利文献1：Chemical Engineering Journal,209,235-244,2012

非专利文献2：Zhurnal Obshchei Khimii,37,3739-41,1967

发明简述

然而，前述有机氧基硅烷化合物具有缺点。专利文献1中描述的具有β-氰基酯结构的所述有机氧基硅烷化合物因为酯结构部分的高反应性而对水解或酯交换极其敏感。在一些情况下，期望的倍半硅氧烷是不可得的。

专利文献2中所描述的包含2-氰基乙基的倍半硅氧烷以溶液形式可得。当为了除去残余硅烷醇而分离倍半硅氧烷时，其经常损失与有机溶剂的相容性。

在水解时，非专利文献1的二官能有机氧基硅烷化合物形成直链或环状硅氧烷化合物，其具有比从三官能的有机氧基硅烷化合物的水解获得的倍半硅氧烷差的耐热性。

在非专利文献2的含环氧基的有机氧基硅烷化合物水解时，由环氧基产生的羟基经历与三烷氧基硅烷的分子间反应。这导致更多的交联点，有时招致与有机溶剂的相容性降低。

本发明的目的在于提供具有耐热性和与有机溶剂的相容性的含2-氰基乙基的倍半硅氧烷，和因此作为起始反应物的含2-氰基乙基的有机氧基硅烷化合物。

本发明人已发现，由含2-氰基乙基的有机氧基硅烷化合物的水解获得倍半硅氧烷和所产生的倍半硅氧烷具有改进的耐热性和与有机溶剂的相容性。

在一个方面，本发明提供了具有通式(1)的含2-氰基乙基的有机氧基硅烷化合物。

NC-CH₂-CH₂-X-Si(OR¹)₃(1)

其中R¹各自独立地为C₁-C₂₀直链、支链或环状的一价烃基和X为C₂-C₂₀直链、支链或环状的二价烃基，其包含亚甲基和/或次甲基结构部分，所述亚甲基和次甲基结构部分的至少一个被二价杂原子连接结构部分NR、三价杂原子连接结构部分N或其组合取代，其中R为氢、C₁-C₂₀一价烃基或2-氰基乙基，条件是所述杂原子连接结构部分彼此不邻接，所述杂原子连接结构部分不邻接硅原子，和NC-CH₂-CH₂-连接基键合至包括在X中的杂原子连接结构部分。

优选地，R为C₁-C₆直链一价烃基或2-氰基乙基。