ケイ素化合物
【課題】 撥水、撥油、耐薬品性、すべり性、難付着性、耐摩耗性などの含フッ素有機基が有する特性を固体表面に効率的に付与することのできる新規なケイ素化合物を提供する。
【解決手段】 下記式（１）で示される、含フッ素有機基とアルコキシシリル基とを同時に持つシルセスキオキサン誘導体を提供する
【化１】
化合物（１）において、Ａはアルコキシシリルを有する基であり、Ｒ1は炭素数１〜４０のアルキル、アリール、またはアリールアルキルから独立して選択される基であって、いずれも、任意の少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられている基である。
【解決手段】 下記式（１）で示される、含フッ素有機基とアルコキシシリル基とを同時に持つシルセスキオキサン誘導体を提供する
【化１】
化合物（１）において、Ａはアルコキシシリルを有する基であり、Ｒ1は炭素数１〜４０のアルキル、アリール、またはアリールアルキルから独立して選択される基であって、いずれも、任意の少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられている基である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体表面に対して高機能改質能を有することを特徴とする新規なケイ素化合物に関する。なお、「シルセスキオキサン」は、各ケイ素原子が３個の酸素原子と結合し、各酸素原子が２個のケイ素原子と結合している化合物を示す類名であるが、本発明においてはシルセスキオキサン構造およびその一部が変形したシルセスキオキサン類似構造の総称として、「シルセスキオキサン」を用いることがある。
【背景技術】
【０００２】
これまで、固体表面の高機能改質の点で見ると、テフロン(登録商標）をはじめとして、フッ素もしくは含フッ素有機基を導入することでフッ素特有の性質（撥水、撥油、耐薬品性、すべり性、難付着性、耐摩耗性）を付与する試みが広くなされ、実用化もされている。例えば、特許文献１〜４にはガラスの撥水性を向上させるために、フルオロアルキル基含有化合物や含フッ素ジメチルシロキサン等の化合物をガラス表面に塗布する試みがなされている。ただし、これらの化合物を単に塗布しただけではガラス表面との結合力が弱く、耐候性や耐摩耗性を充分にもたせることはできず、撥水性を長期に亘り維持することは困難であるという問題も抱えていた。
【０００３】
上記の問題に対して、固体表面との接着性、密着性の向上を図るために種々のシランカップリング剤の開発がなされ、含フッ素シランカップリング剤も用いられてきた。含フッ素シランカップリング剤は分子中の含フッ素有機基が特性付与を担い、同一分子中の別の官能基が固体表面のヒドロキシル基と反応するように設計されている。ただし、この官能基はアルコキシ基あるいは水溶液中でのシラノール基であるためカップリング剤同士の反応などにより、固体表面上に効果的に均一な含フッ素有機基のコーティングを施しているとは必ずしも言えず、より効果的に含フッ素有機基の特性を施す手法が望まれている。
【０００４】
一方、これまで、シルセスキオキサンに関して数多くの研究が行われており、たとえば非特許文献１には、ラダー構造、完全縮合型構造、および不完全縮合型構造のほか、一定の構造を示さない不定形構造などのシルセスキオキサンの存在が記載されている。最近では、完全縮合型構造または不完全縮合型構造を有するシルセスキオキサンに種々の官能基が導入されたシルセスキオキサン誘導体が、ハイブリッドプラスチック社より市販されており、多くの用途が提案されている。
【０００５】
シルセスキオキサンの中で、閉じた空間を形成する完全縮合型構造のものについては、その分子中に複数の有機基を保持することが可能である。この点で、完全縮合型のシルセスキオキサンに複数個の機能性官能基を導入することで、これら官能基の特性を効果的に発現させることが可能であると予想される。
【０００６】
しかしながら、これまでシルセスキオキサンを用いた固体表面の改質に関して鑑みると、改質樹脂またはシルセスキオキサンブレンド樹脂の使用に限られている。これは、これまでに固体表面に対して適度な反応活性を有する完全縮合型構造のシルセスキオキサンの合成がなされていないためであり、シルセスキオキサンを用いた高機能改質が可能となる化合物の合成が望まれている。
【特許文献１】特開昭５８−１２９０８２号公報
【特許文献２】特開昭５８−１４２９５８号公報
【特許文献３】特開昭５８−１４７４８３号公報
【特許文献４】特開昭６０−２３１４４２号公報
【非特許文献１】Ｃｈｅｍ． Ｒｅｖ． ９５， １４０９ （１９９５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、固体表面に対して高機能改質能を有することを特徴とする新規なケイ素化合物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、構造の明確なシルセスキオキサン骨格に複数の含フッ素有機基を担持させることにより、より効率的に含フッ素有機基の特性を付与できると考え、撥水、撥油性を発現する含フッ素有機基と固体表面に対して反応活性基であるアルコキシシリル基とを同時に持つシルセスキオキサン誘導体を見出した。即ち、本発明は下記の構成を有する。
【０００９】
［１］ 式（１）で示されるケイ素化合物：
【化１】
ここに、Ａはアルコキシシリル基を有する基であり；Ｒ1は炭素数１〜４０のアルキル、アリールおよびアリールアルキルから独立して選択される基であって、いずれも、その少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた基であり；この炭素数１〜４０のアルキルにおいて、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよく；このアリールアルキルにおいて、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよい。
【００１０】
［２］ Ａが式（２）で示される基である、[１]に記載のケイ素化合物：
【化２】
ここに、Ｚ1は炭素数２〜１０のアルキレンであって、このアルキレンにおける任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−またはフェニレンで置き換えられてもよく；Ｒ2は炭素数１〜２０のアルキル、炭素数６〜２０のアリールまたは炭素数７〜２０のアリールアルキルであり；Ｒ3は炭素数１〜４のアルキルであり；そして、ｎは０〜２の整数である。
【００１１】
［３］ ［１］に記載の式（１）におけるＲ1が炭素数１〜２０のフルオロアルキルである、［１］または［２］に記載の化合物。
【００１２】
［４］ ［１］に記載の式（１）におけるＲ1が２−フルオロエチル、２，２−ジフルオロエチル、３，３，３−トリフルオロプロピル、ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル、パーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ドデシル、またはパーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−テトラデシルである、［１］または［２］に記載の化合物。
【００１３】
［５］ ［１］に記載の式（１）におけるＲ1が３，３，３−トリフルオロプロピル、ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルまたはトリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルである、［１］または［２］に記載の化合物。
【００１４】
［６］ ［１］に記載の式（１）におけるＲ1が３，３，３−トリフルオロプロピルまたはノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルである、［１］または［２］に記載の化合物。
【００１５】
［７］ Ｚ1が炭素数２〜８のアルキレンであり；Ｒ3がメチル、エチル、プロピルまたは１−メチルエチルであり；そしてｎが０または１である、［２］に記載の化合物。
【００１６】
［８］ Ｚ1が炭素数２〜４のアルキレンであり；Ｒ3がメチルまたはエチルであり；そしてｎが０または１である、［２］に記載の化合物。
【００１７】
［９］ ［１］に記載の式（１）におけるＲ1が３，３，３−トリフルオロプロピルであり；式（２）におけるＺ1が炭素数２または３のアルキレンであり；Ｒ3がメチルであり；そしてｎが０である、［２］に記載の化合物。
【００１８】
［１０］式（３）で示される化合物を原料として用いることを特徴とする式（１−１）で示されるケイ素化合物の製造方法：
【化３】
ここに、Ｒ1は炭素数１〜４０のアルキル、アリールおよびアリールアルキルから独立して選択される基であって、いずれも、その少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた基であり；この炭素数１〜４０のアルキルにおいて、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよく；このアリールアルキルにおいて、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよく；Ｚ1は炭素数２〜１０のアルキレンであって、このアルキレンにおける任意の−ＣＨ2
−は−Ｏ−またはフェニレンで置き換えられてもよく；Ｒ2は炭素数１〜２０のアルキル、炭素数６〜２０のアリールまたは炭素数７〜２０のアリールアルキルであり；Ｘはハロゲンであり；Ｒ3は炭素数１〜４のアルキルであり；そして、ｎは０〜２の整数である。
【００１９】
［１１］ 式（３）で示される化合物に式（４−１）で示される化合物を反応させることを特徴とする、［１０］に記載の製造方法：
【化４】
ここに、Ｒ3は式（１−１）におけるＲ3と同一の意味を有する。
【００２０】
［１２］式（３）で示される化合物に式（４−２）で示される化合物を反応させることを特徴とする、［１０］に記載の製造方法：
【化５】
ここに、Ｒ3は式（１−１）におけるＲ3と同一の意味を有する。
【００２１】
［１３］ ［１０］に記載の式（１−１）において、Ｒ1が２−フルオロエチル、２，２−ジフルオロエチル、３，３，３−トリフルオロプロピル、ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル、パーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ドデシル、またはパーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−テトラデシルであり；Ｒ3がメチル、エチル、プロピルまたは１−メチルエチルである、［１０］〜［１２］のいずれか１項に記載の製造方法。
【００２２】
［１４］ ［１０］に記載の式（１−１）において、Ｒ1が３，３，３−トリフルオロプロピルまたはノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルであり；Ｒ3がメチルまたはエチルであり；そしてｎが０または１である、［１０］〜［１２］のいずれか１項に記載の製造方法。
【００２３】
［１５］ 式（４−１）で示される化合物の使用量が、式（３）で示される化合物に対するモル比で１〜５倍量であることを特徴とする、［１１］に記載の製造方法。
【００２４】
［１６］ ［１］〜［９］のいずれか１項に記載のケイ素化合物を含むシランカップリング剤。
【００２５】
［１７］ ［１］〜［９］のいずれか１項に記載のケイ素化合物を含む固体表面処理剤。
【発明の効果】
【００２６】
本発明が提供するケイ素化合物は、シルセスキオキサン誘導体であって優れた固体表面改質能を有する。本発明のケイ素化合物は、撥水、撥油機能を発現する含フッ素有機基と同時にアルコキシシリルを有する基とを持つので、これを用いて通常のシランカップリング処理をおこなうことにより、固体表面に効率的にフルオロアルキルの持つ特性（撥水、撥油、耐薬品性、すべり性、難付着性、耐摩耗性）を付与することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
はじめに、本発明で用いる用語について説明する。本発明において、アルキルおよびアルキレンは、いずれも直鎖の基であってよいし分岐された基であってもよい。シクロアルキルおよびシクロアルキレンは、どちらも架橋環構造の基であってもよいし、そうでなく
てもよい。本発明で用いる「任意の」は、位置だけでなく個数についても任意に選択できることを示す。そして、「任意のＡはＢまたはＣで置き換えられてもよい」という表現は、少なくとも１つのＡがＢで置き換えられる場合と少なくとも１つのＡがＣで置き換えられる場合とに加えて、少なくとも１つのＡがＢで置き換えられると同時に、別の少なくとも１つのＡがＣで置き換えられる場合をも含むことを意味する。式（１）で示される化合物を化合物（１）と表記することがある。他の式で表される化合物についても、同様の簡略化法によって表記することがある。
【００２８】
本発明のケイ素化合物は式（１）で示される。
【化６】
式（１）におけるＲ1は炭素数１〜４０のアルキル、アリールおよびアリールアルキルから独立して選択される基であって、いずれも、その少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられている基である。この炭素数１〜４０のアルキルおよびアリールアルキル中のアルキレンにおいて、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよい。
【００２９】
Ｒ1が少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられているアルキルであるとき、その炭素数は１〜４０である。好ましい炭素数は１〜２０であり、より好ましい炭素数は１〜１４である。
【００３０】
炭素数が１〜１４であり、そして少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられているアルキルの例は、２−フルオロエチル、２，２−ジフルオロエチル、３，３，３−トリフルオロプロピル、ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル、パーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ドデシル、およびパーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−テトラデシルである。
【００３１】
Ｒ1が少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられているアリールであるとき、その好ましい炭素数は６〜１０である。なお、アリールはフッ素以外の置換基を有するものであってもよい。
【００３２】
少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられているアリールの例は、ペンタフルオロフェニル、４−フルオロフェニル、２，３−ジフルオロ−４−メチルフェニル、２，３−ジフルオロ−４−メトキシフェニル、２，３−ジフルオロ−４−エトキシフェニル、２，３−ジフルオロ−４−プロポキシフェニル、および２，３，５，６−テトラフルオロ−４−ビニルフェニルである。
【００３３】
Ｒ1が少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられているアリールアルキルであるとき、その好ましい炭素数は７〜１２であり、この基における任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、
シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよい。
【００３４】
少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられているアリールアルキルの例は、４−フルオロフェニルメチル、２，３，４，５，６−ペンタフルオロフェニルメチル、２−（２，３，４，５，６−ペンタフルオロフェニル）エチル、３−（２，３，４，５，６−ペンタフルオロフェニル）プロピル、２−（２−フルオロフェニル）プロピル、および２−（４−フルオロフェニル）プロピルである。
【００３５】
Ｒ1の特に好ましい例は、３，３，３−トリフルオロプロピル、ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル、およびトリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルである。
【００３６】
式（１）におけるＡはアルコキシシリルを有する基であり、その好ましい例は式（２）で示される基である。
【化７】
【００３７】
式（２）において、Ｒ2は炭素数１〜２０のアルキル、炭素数６〜２０のアリールまたは炭素数７〜２０のアリールアルキルである。Ｒ2の好ましい例は炭素数１〜８のアルキルまたは炭素数６〜１２のアリールである。Ｒ2のより好ましい例は炭素数１〜４のアルキルである。Ｒ3は炭素数１〜４のアルキルである。Ｒ3の好ましい例はメチル、エチル、プロピルおよび１−メチルエチルであり、より好ましい例はメチルおよびエチルである。Ｚ1は炭素数２〜１０のアルキレンであり、このアルキレンにおける任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−またはフェニレンで置き換えられてもよい。そして、ｎは０〜２の整数であり、好ましくは０または１である。
【００３８】
Ｓｉ原子上に有機基を導入するに当たり、加水分解を受けない誘導体を得る方法は、Ｓｉ−ハロゲンに対してグリニャール試薬を反応させる方法とＳｉ−Ｈに対して脂肪族不飽和結合を有する化合物を反応させる方法がある。後者は通常ヒドロシリル化反応法と称される。そして本発明においては、原料となる化合物（３）の調製においてヒドロシリル化反応法を採用する方が有利である。即ち、末端に不飽和結合を有する有機基を持つシルセスキオキサンにＳｉ−Ｈ官能基を持つ化合物をヒドロシリル化反応を用いて結合させる。したがって、Ｚ1は−Ｚ2−Ｃ2Ｈ4−で示される基であることが好ましい。即ち、式（２）の好ましい例は式（２−１）で示される基である。
【化８】
式（２−１）において、Ｚ2は単結合または炭素数１〜８のアルキレンであって、このアルキレンにおける任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−またはフェニレンで置き換えられてもよい。式（２−１）におけるＲ2、Ｒ3およびｎは、式（２）におけるＲ2、Ｒ3およびｎとそれぞれ同一の意味を有する。
【００３９】
即ち、Ｚ1の好ましい例は、−Ｃ2Ｈ4−、−Ｃ3Ｈ6−、−Ｃ4Ｈ8−、−Ｃ5Ｈ10−、−Ｃ6Ｈ12−、−Ｃ8Ｈ16、−Ｃ2Ｈ4−Ｏ−Ｃ2Ｈ4−および−Ｃ3Ｈ6−Ｏ−Ｃ3Ｈ6−であり、より好ましい例は−Ｃ2Ｈ4−および−Ｃ3Ｈ6−である。しかしながら、Ｚ1の選択範囲はこれらに限定されない。
【００４０】
本発明により製造されるケイ素化合物は、ケイ素原子上にアルコキシ基を有する。このアルコキシ基は高い加水分解性を有しており、加水分解等により容易に無機化合物との良
好な結合を形成するシランカップリング剤として作用する。このため、ガラス基板をはじめとする固体表面へのコーティングが可能となり、有機化合物と無機化合物とからなる複合化材料の原料として有用である。
【００４１】
本発明により製造されるケイ素化合物はシランカップリング剤として、無機微粒子、金属シリコン（シリコンウエハなど）、マイカ、ステンレス、アルミニウム、セラミックス、セメント、紙、ガラス、プラスチック、無機窯業系基板、布帛などの表面処理に用いることが可能である。無機微粒子の例は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＭｇＣｌ2、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＢａＯ、Ｖ2Ｏ5、Ｃｒ2Ｏ3、およびＴｈＯであり、これらを含む混合物であってもよい。これらの原子の複合酸化物、例えばＳｉＯ2−ＭｇＯ、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2、ＳｉＯ2−Ｖ2Ｏ5、ＳｉＯ2−Ｃｒ2Ｏ3、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2−ＭｇＯなどであってもよい。また公知の磁性体、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の金属およびこれらの合金、Ｆｅ3 Ｏ4 、γ−Ｆｅ2 Ｏ3 、コバルト添加酸化鉄等の金属酸化物、Ｍｎ・Ｚｎフェライト、Ｎｉ・Ｚｎフェライト等のフェライト、マグネタイト、ヘマタイトも無機微粒子として使用することが出来る。
本発明により製造されるケイ素化合物をシランカップリング剤として用いる対象はこれらの例に限定されない。
【００４２】
次に本発明のケイ素化合物のうち、化合物（１−１）の製造方法について説明する。化合物（１−１）は化合物（３）をアルコキシ化することにより得られる。
【化９】
式（１−１）において、Ｒ1は式（１）におけるＲ1と同一の意味を有し、Ｒ2、Ｒ3およびｎは、式（２）におけるＲ2、Ｒ3およびｎとそれぞれ同一の意味を有する。
【化１０】
式（３）において、Ｘはハロゲンであり、その好ましい例は塩素および臭素である。Ｘの最も好ましい例は塩素である。Ｒ1、Ｚ1、Ｒ2およびｎは式（１−１）中のＲ1、Ｚ1、Ｒ2およびｎとそれぞれ同一の意味を有する。
【００４３】
化合物（１−１）の製造方法の好ましい例をスキーム１〜３に示す。以下の説明では末端に不飽和結合を有する化合物を例示するが、本発明はこれに限定されない。
【化１１】
これらのスキームにおいて、Ｍ2は水素または１価のアルカリ金属原子であり、Ｚ2は式（２−１）中のＺ2と同一の意味を有する基である。Ｘ1はハロゲンであり、好ましくは塩素または臭素であり、より好ましくは塩素である。その他の記号の意味は前記の通りである。
【００４４】
スキーム１において、好ましい原料は化合物（ａ）である。
【化１２】
化合物（ａ）は、トリクロロシラン誘導体を加水分解し、さらに熟成させることで合成することができる。例えば、Frank J. Feherらは、シクロペンチルトリクロロシランを水−アセトン混合溶剤中で、室温下または還流温度下で反応させ、さらに２週間熟成させることにより、式（ａ）においてＲ1がシクロペンチルである化合物を得ている（Organometallics, 10,2526-(1991)、Chemical European Journal, 3,No.6,900-(1997)）。本発明においてはフルオロアルキルトリクロロシラン誘導体を用いることにより、Ｒ1がフルオロアルキル基である化合物（ａ）を同様に得ることができる。
【００４５】
スキーム１で用いるもう１つの好ましい原料は、式（ｂ）で示されるシルセスキオキサン化合物である。
【化１３】
式（ｂ）中のＭ1は１価のアルカリ金属原子である。そして、アルカリ金属の好ましい例はナトリウムおよびカリウムであり、特に好ましい例はナトリウムである。化合物（ｂ）は、３個の加水分解性基を有するシラン化合物を加水分解することにより得られるシルセスキオキサンオリゴマーを、有機溶剤中で１価のアルカリ金属水酸化物と反応させることにより得られる。３個の加水分解性基を有するシラン化合物を、有機溶剤、水およびアルカリ金属水酸化物の存在下で、加水分解、縮合させることによっても得られる。いずれの方法の場合も、短時間、且つ高収率で化合物（ｂ）を製造することができる（国際公開パンフレットＷＯ０２／０９４８３９を参照）。化合物（ｂ）は、化合物（ａ）のシラノール基よりも高い反応性を示す。従って、この化合物を原料として用いれば、容易かつ高収率でその誘導体を合成することができる。即ち、本発明の原料としては、化合物（ａ）よりも化合物（ｂ）の方が好ましい。
【００４６】
Ｚ1が−Ｃ3Ｈ6−であり、ｎが０であり、そしてＲ3がメチルである化合物（１−３）について、その製造法を詳しく説明する。但し、本発明の化合物はこれに限定されない。
【化１４】
【００４７】
スキーム１に従い、化合物（ａ）または化合物（ｂ）に、不飽和結合を有するトリハロゲン化シランである化合物（６−３）を反応させて、化合物（７−３）を得る。
【化１５】
【００４８】
化合物（ａ）と化合物（６−３）から化合物（７−３）を合成するには、“Corner-capping reaction"と称される求核置換方法を採用することができる。この求核置換反応に用いる溶剤の選択条件は、化合物（ａ）および化合物（６−３）と反応しないこと、並びに充分脱水されていることである。溶剤の例は、テトラヒドロフラン、トルエン、メチレンクロライドおよびジメチルホルムアミドである。特に好ましい溶剤は、よく脱水されたメチレンクロライドおよびテトラヒドロフランである。化合物（６−３）の好ましい使用量は、化合物（ａ）に対するモル比で１〜５倍である。そして、この反応時においては塩化水素が発生するため、この塩化水素を反応系から除去する必要がある。塩化水素を除去する方法に制限はないが、各種の有機塩基を用いることが好ましい。有機塩基としては、副反応を抑制し、目的とする反応が速やかに進行させることができるのであれば、特に限定されるものではないが、ピリジン、ジメチルアニリン、トリエチルアミンおよびテトラメチル尿素が挙げられる。そして、有機塩基の特に好ましい例はトリエチルアミンである。トリエチルアミンの好ましい使用量は、化合物（ａ）に対するモル比で９〜１５倍である。反応温度は、副反応が併発せず、定量的な求核置換反応を進行させることができる温度である。ただ、原料の仕込み時においては、低温条件下、例えば氷浴中で行うことが最も好ましく、その後は室温下で行ってもよい。反応時間は、定量的な求核置換反応が進行するに充分な時間であれば特に制限はなく、通常４時間で化合物（７−３）を得ることができる。
【００４９】
化合物（ｂ）に化合物（６−３）を反応させて化合物（７−３）とする反応も、化合物（ａ）を用いる場合と同様にして実施することができる。化合物（６−３）の好ましい使用量は、化合物（ｂ）に対するモル比で１〜５倍である。この反応においては、塩化水素除去を目的として有機塩基などを使用する必要はない。しかしながら、反応の進行を速やかに行うための触媒的な役割として、有機塩基を用いてもよい。有機塩基としては、副反応を抑制し、目的とする反応が速やかに進行させることができるのであれば、特に限定されるものではない。有機塩基の例はピリジン、ジメチルアニリン、トリエチルアミンおよびテトラメチル尿素である。有機塩基のより好ましい例はトリエチルアミンである。トリエチルアミンを用いる場合には、化合物（ｂ）中のＳｉ−ＯＮａに対する当量比で３〜５倍であることが好ましい。反応に際して用いる溶剤、反応温度および反応時間については化合物（ａ）を用いる反応の場合と同様である。
【００５０】
未反応の原料化合物や溶剤（以下、併せて「不純物」と称することがある）を除去するために蒸留法を適用すると、長時間高温条件下に保持されることによって、目的とする化合物が分解される恐れがある。従って、化合物（７−３）の純度を損ねることなく、不純物を効率的に除去するためには、再結晶操作による精製法や有機溶剤による不純物の抽出法の利用が好ましい。再結晶による精製法は次のように行われる。まず、化合物（７−３）と不純物との混合物を、これらをともに溶解する溶剤に溶解させる。このときの化合物（７−３）の好ましい濃度は、１〜１５重量％である。次に、上記溶液を濃縮装置、例えばロータリーエバポレーターによって、減圧条件下、結晶が析出し始めるまで濃縮する。その後、大気圧に戻し、室温または低温条件下に保持する。濾過や遠心分離に付することで、不純物を含む溶剤と析出した固体成分とを分離することができる。もちろん不純物を含む溶剤中には、目的とする化合物も含まれるため、上記操作を繰り返し行うことで、化合物（７−３）の回収率を上げることも可能である。
【００５１】
再結晶に用いる好ましい溶剤の選択条件は、化合物（７−３）と反応しないこと、濃縮前の段階において化合物（７−３）および不純物を溶解させること、濃縮時において不純物のみを溶解し化合物（７−３）を効率よく析出させること、比較的低い沸点を有することなどである。このような条件を満足させる好ましい溶剤の例はエステル類や芳香族類である。特に好ましい溶剤は酢酸エチルとトルエンである。そして、さらに精製度をあげるためには、再結晶操作の繰り返し回数を多くすればよい。
【００５２】
有機溶剤による不純物の抽出法は次のように行われる。まず、化合物（７−３）と不純物との混合物を不純物のみを溶解する有機溶剤に分散させて、撹拌しながら不純物のみを抽出する。その後濾過または遠心分離により固−液を分離して、化合物（７−３）を得る。化合物（７−３）を溶解せず、不純物のみを溶解する有機溶剤であれば特に制限はないが、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、トルエンやキシレンなどの芳香族炭化水素類が好ましい。抽出時間は、不純物が効率的に除去できるのであれば特に制限はないが、１〜５時間の範囲であることが好ましい。抽出温度は、不純物が効率的に除去できるのであれば特に制限はないが、１０〜１５０℃の範囲が好ましく、より好ましくは１０〜５０℃であり、最も好ましくは１０〜４０℃である。そして、さらに精製度をあげるためには、有機溶剤による不純物の抽出操作の繰り返し回数を多くすればよい。
【００５３】
化合物（７−３）と下記の化合物（８）とを遷移金属触媒の存在下でヒドロシリル化反応させることにより、化合物（３−３）が得られる。
【化１６】
これらの式におけるＸおよびＲ1は、式（３）におけるＸおよびＲ1とそれぞれ同一の意味を有する。
【００５４】
ヒドロシリル化反応に用いられる遷移金属触媒の例は、白金、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、モリブデン、鉄、コバルト、ニッケル、マンガンなどである。これらの中で、白金触媒がより好ましい。これらの触媒は、溶剤に溶解させた均一系触媒、またはカーボンもしくはシリカなどに担持させた固体触媒として使用することができる。ホスフィン、アミン、酢酸カリウムなどを共存させた形態で使用してもよい。遷移金属触媒の好ましい使用量は、化合物（８）中のＳｉ−Ｈ基１モルに対して、遷移金属触媒原子として１×１０-6〜１×１０-2モルである。
【００５５】
化合物（７−３）の使用量は、化合物（８）のＳｉ−Ｈ基に対する当量比で０．１〜５倍であることが好ましい。ヒドロシリル化反応はほぼ定量的に進む反応であるから、この当量比を大きく変化させる意味はあまりない。しかしながら、未反応化合物として残留する化合物（７−３）あるいは化合物（８）と目的生成物である化合物（３−３）との沸点差が大きい化合物の量を多くすれば、未反応化合物として残留する化合物の減圧留去も容易となる。従って、化合物（７−３）の使用量は、化合物（８）中のＳｉ−Ｈ基に対する当量比で、０．５倍であることが好ましい。そして、化合物（３−３）から未反応の原料化合物や溶剤を分離するためには、長時間高温条件下に保持されることによって化合物（３−３）が分解されるのを防ぐために、未反応の原料化合物、たとえば化合物（８）および溶剤を減圧留去させるだけでもよい。
【００５６】
化合物（３−３）をアルコキシ化することにより、化合物（１−３）が得られる。ハロゲン化シランをアルコキシ化する反応の好ましい例の１つは、オルト蟻酸トリアルキルを用いる反応である。すなわち、例えば、化合物（３−３）と化合物（４−１−１）との反応である。
【化１７】
このアルコキシ化反応に用いる溶剤の選択条件は、化合物（３−３）および化合物（１−３）と反応しないこと、並びに充分脱水されていることである。溶剤の例は、テトラヒドロフラン、トルエン、およびメチレンクロライドである。特に好ましい溶剤は、よく脱水されたテトラヒドロフランである。また、溶剤は特に用いずとも良い。化合物（４−１−
１）の好ましい使用量は、化合物（３−３）に対するモル比で１〜５倍である。反応温度は、副反応が併発せず、定量的な反応を進行させることができる温度である。通常、化合物（３−３）に化合物（４−１−１）を加えると発熱するため、室温下においても反応は進行するが、湯浴中で行うことが最も好ましい。反応時間は、定量的な反応が進行するに充分な時間であれば特に制限はなく、通常、自発熱が収まった時点で目的のケイ素化合物を得ることができる。
【００５７】
化合物（１−３）から未反応の原料化合物や溶剤を分離するためには、減圧蒸留を採用することが好ましい。これは、長時間高温条件下に保持されることによって化合物（１−３）が分解されるのを防ぐためである。ただし、化合物（１−３）が高沸点であり、蒸留法が適用できない様な場合は、副生成物および未反応の原料化合物、たとえば化合物（４−１−１）および溶剤を減圧留去させるだけでもよい。
【００５８】
ハロゲン化シランをアルコキシ化する反応の好ましい例のもう１つは、アルコールによるアルコーリシス反応である。すなわち、例えば、化合物（３−３）と化合物（４−２−１）との反応である。
【化１８】
この反応は通常、アルゴンガスや窒素ガスのような不活性気体雰囲気中で、原料に対して不活性な乾燥した有機溶剤を用いて行う。この反応に用いる溶剤の選択条件は、化合物（３−３）および化合物（１−３）と反応しないこと、並びに充分脱水されていることである。溶剤の例は、テトラヒドロフラン、トルエン、およびメチレンクロライドである。特に好ましい溶剤は、よく脱水されたメチレンクロライドである。また、溶剤は特に用いずとも良い。この反応は定量的に進行する反応であるが、化合物（４−２−１）の使用量は化合物（３−３）に対する当量比で１〜１０であることが好ましい。化合物（４−２−１）の使用量を多くすることで、全ての化合物（３−３）を反応させることが可能であるし、反応時間を短くすることもできる。反応は室温下において進行するが、通常、化合物（３−３）に化合物（４−２−１）を加えると強発熱するため、過度の熱を除去するために水浴中で行うことが最も好ましい。反応時間は、定量的な反応が進行するに充分な時間であれば特に制限はなく、通常、自発熱が収まった時点で目的のケイ素化合物（１−３）を得ることができる。
【００５９】
反応に際して副生するハロゲン化水素は、副反応を誘発するので、これを除去するために加熱により気化させて系外に排出させる、もしくは、有機塩基を共存させて反応を行う。有機塩基の例は、ピリジン、ジメチルアニリン、トリエチルアミンおよびテトラメチル尿素である。副反応を抑制し、反応を速やかに進行させることができれば、他の有機塩基でもよい。そして、有機塩基の最も好ましい例はトリエチルアミンである。
【実施例】
【００６０】
実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。実施例における分子量のデータは、ＧＰＣ（ゲルパ−ミエーションクロマトグラフィー法）によって求めたポリスチレン換算値である。以下に、ＧＰＣの測定条件を示す。
装置：日本分光株式会社製、JASCO GULLIVER 1500 (インテリジェント示差屈折率計 RI-1530)
溶剤：テトラヒドロフラン
流速：１ｍｌ／ｍｉｎ
カラム温度：４０℃
使用カラム：東ソー株式会社製、TSKguardcolumn HXL-L（GUARDCOLUMN）＋TSKgel G1000HxL（排除限界分子量（ポリスチレン）：1,000）＋TSkgel G2000HxL（排除限界分子量（
ポリスチレン）：10,000）
較正曲線用標準試料：Polymer Laboratories社製、Polymer Standards (PL), Polystyrene
【００６１】
実施例で用いられる記号の意味は次の通りである。
Ｅｔ：エチル
Ｐｒ：プロピル
ＴＦＰｒ：３，３，３−トリフルオロプロピル
ＮＦＨｅ：ノナフルオロ−１,１,２,２−テトラヒドロヘキシル
ＴＤＦＯｃ：トリデカフルオロ−１,１,２,２−テトラヒドロオクチル
ＴＭＳ：トリメチルシリル
Ｍｎ：数平均分子量
Ｍｗ：重量平均分子量
【００６２】
［実施例１］
＜トリフルオロプロピルトリメトキシシランを原料としたナトリウム結合３，３，３−トリフルオロプロピルシルセスキオキサン化合物の合成＞
還流冷却器、温度計および滴下漏斗を取り付けた内容積１リットルの４つ口フラスコに、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン（１００ｇ）、ＴＨＦ（５００ｍｌ）、脱イオン水（１０．５ｇ）および水酸化ナトリウム（７．９ｇ）を仕込み、マグネチックスターラーで攪拌しながら、室温からＴＨＦが還流する温度までオイルバスにより加熱した。還流開始から５時間撹拌を継続して反応を完結させた。その後、フラスコをオイルバスから引き上げ、室温で１晩静置した後、再度オイルバスにセットし固体が析出するまで定圧下で加熱濃縮した。析出した生成物は孔径０．５μｍのメンブランフィルターを備えた加圧濾過器を用いて濾過した。次いで、得られた固形物をＴＨＦで１回洗浄し、減圧乾燥機にて８０℃、３時間乾燥を行い、７４ｇの無色粉末状の固形物を得た。
【００６３】
［実施例２］
＜トリメチルシリル基の導入＞
滴下漏斗、還流冷却器および温度計を取り付けた内容積５０ｍｌの４つ口フラスコに、実施例１で得られた無色粉末状の固形物（１．０ｇ）、ＴＨＦ（１０ｇ）およびトリエチルアミン（１．０ｇ）を仕込み、乾燥窒素にてシールした。マグネチックスターラーで撹拌しながら、室温でクロロトリメチルシラン（３．３ｇ）を約１分間で滴下した。滴下終了後、室温で、さらに３時間撹拌を継続して反応を完結させた。ついで純水１０ｇ投入し生成した塩化ナトリウムおよび未反応のクロロトリメチルシランを加水分解した。このようにして得られた反応混合物を分液漏斗に移し有機相と水相とに分離し、得られた有機相を脱イオン水により洗浄液が中性になるまで水洗を繰り返した。得られた有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥、濾過、ロータリーエバポレーターで減圧濃縮して白色固体の化合物（０．９ｇ）を得た。
得られた白色粉末状の固形物について、ＧＰＣ、1Ｈ−ＮＭＲ、29Ｓｉ−ＮＭＲおよび13Ｃ−ＮＭＲにより構造解析を行った。ＧＰＣチャートから白色粉末状の固形物は単分散性を示し、その分子量はポリスチレン換算で重量平均分子量１５７０であり、純度９８％であることが確認された。1Ｈ−ＮＭＲチャートから、トリフルオロプロピル基とトリメチルシリル基が７：３の積分比で存在することが確認された。29Ｓｉ−ＮＭＲチャートから、Ｔ構造を示唆するピークが１：３：３の比で３つ、トリメチルシリル基を示唆するピークが１２．１ｐｐｍに１つ存在することが確認された。13Ｃ−ＮＭＲチャートでも１３１〜１２３ｐｐｍ、２８〜２７ｐｐｍ、６〜５ｐｐｍにトリフルオロプロピル基を示唆するピークが存在し、１．４ｐｐｍにトリメチルシリル基を示唆するピークが存在することが確認された。質量分析スペクトルの測定結果から、絶対分子量は式（９）に示す構造体の理論分子量と一致した。Ｘ線構造解析による結晶構造解析の結果から、式（９）に示す
構造体であることが確認された。これらの結果は、構造解析の対象である無色粉末状の固形物が式（９）の構造を有することを示している。従って、トリメチルシリル化される前の化合物は、式（１０）の構造であると判断される。
【化１９】
【００６４】
［実施例３］
＜ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルトリメトキシシランを原料としたナトリウム結合ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルシルセスキオキサン化合物の合成＞
還流冷却器、温度計および滴下漏斗を取り付けた内容積２００ｍｌの４つ口フラスコに、ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルトリメトキシシラン（２０．００ｇ）、ＴＨＦ（９３．７４ｇ）、水酸化ナトリウム（０．９３ｇ）および脱イオン水（１．２６ｇ）を仕込み、マグネチックスターラーで攪拌しながら加熱した。内液温度６４.０℃で還流が開始してから５時間撹拌を続けて、反応を終了させた。常圧下で固体が析出するまで反応液を濃縮し、さらに真空乾燥して粘ちょう性の化合物（１７．８３ｇ）を得た。
【００６５】
［実施例４］
＜トリメチルシリル基の導入＞
滴下漏斗、還流冷却器および温度計を取り付けた内容積５０ｍｌの３つ口フラスコに、実施例３で得られた粘ちょう性の化合物（２．０ｇ）、ＴＨＦ（１０ｇ）およびトリエチルアミン（０．６ｇ）を仕込み、乾燥窒素にてシールした。マグネチックスターラーで撹拌しながら、室温でクロロトリメチルシラン（１．７ｇ）を約１分間で滴下した。滴下終了後、室温で、さらに４時間撹拌を継続して反応を完結させた。ついで純水１０ｇ投入し、生成した塩化ナトリウムおよび未反応のクロロトリメチルシランを加水分解した。このようにして得られた反応混合物を分液漏斗に移し、トルエン３０ｍｌを加え、有機相と水相とに分離し、得られた有機相を脱イオン水により洗浄液が中性になるまで水洗を繰り返した。得られた有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥、濾過、ロータリーエバポレーター
で減圧濃縮して粘ちょう性の化合物（１．０ｇ）を得た。
得られた粘ちょう性の化合物について、ＧＰＣ、1Ｈ−ＮＭＲおよび29Ｓｉ−ＮＭＲにより構造解析を行った。ＧＰＣチャートから粘ちょう性の化合物は単分散性を示し、純度９９％であることが確認された。1Ｈ−ＮＭＲチャートから、ノナフルオロヘキシル基とトリメチルシリル基が７：３の積分比で存在することが確認された。29Ｓｉ−ＮＭＲチャートから、Ｔ構造を示唆するピークが１：３：３の比で３つ、トリメチルシリル基を示唆するピークが１２．５ｐｐｍに１つ存在することが確認された。これらの結果は、構造解析の対象である粘ちょう性の化合物が式（１１）の構造を有することを示している。従って、トリメチルシリル化される前の実施例３の化合物は、式（１２）の構造であると判断される。
【化２０】
【００６６】
［実施例５］
＜トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリエトキシシランを原料としたナトリウム結合トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルシルセスキオキサン化合物の合成＞
還流冷却器、温度計および滴下漏斗を取り付けた内容積５０ｍｌの４つ口フラスコに、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン（４．９ｇ）、ＴＨＦ（１５ｍｌ）、水酸化ナトリウム（０．２ｇ）およびイオン交換水（０．２ｇ）を仕込み、撹拌子を投入して、７５℃のオイルバスで加熱還流した。還流開始から５時間撹拌を継続して反応を完結させた。その後、常圧下で加熱濃縮し、真空乾燥を行い、４．０ｇの粘ちょう性液体を得た。
【００６７】
［実施例６］
＜トリメチルシリル基の導入＞
内容積５０ｍｌの３つ口フラスコに、上記の粘ちょう性液体（２．６ｇ）、ＴＨＦ（１０
ｇ）、トリエチルアミン（１．０ｇ）およびトリメチルクロロシラン（３．３ｇ）を仕込み、マグネチックスターラーで攪拌しながら室温で３時間撹拌した。反応終了後、実施例２の構造確認における場合と同様に処理して、１．３ｇの粘ちょう性液体を得た。
得られた化合物を、ＧＰＣにより分析した。測定を行った結果、粘ちょう性液体は単分散であり、その分子量はポリスチレン換算で重量平均分子量３６５０、純度１００％であることが確認された。この結果と実施例２の結果とから総合的に判断して、分析の対象である粘ちょう性液体は式（１３）で示されるケイ素化合物であると推定された。従って、実施例５で得られた化合物は、式（１４）で示される構造を有することが示唆される。
【化２１】
【００６８】
［実施例７］
＜化合物（１０）およびアリルトリクロロシランを原料としたアリル−ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
窒素雰囲気下、３００ｍｌ三口フラスコに化合物（１０）（１７．２ｇ）、モレキュラーシーブス（４Ａ）によって乾燥したトリエチルアミン（２．３０ｇ）および乾燥ジクロロメタン（２５０ｍｌ）を仕込んだ。マグネチックスターラーを用い、室温で攪拌しながら化合物（１０）を溶解させた後、氷浴を用いて系内温度を３℃とした。この溶液にアリルトリクロロシラン（３．７５ｇ、化合物（１０）に対して１．４当量）を速やかに加え、氷浴で1時間攪拌した後、さらに室温にて８時間攪拌した。反応終了後、トリエチルアミン−塩酸塩を濾過により除去した。得られた反応液は、水（３００ｍｌ）による３回の洗浄を行った後、無水硫酸マグネシウム（１５ｇ）にて乾燥した。得られた液体成分はロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去し、白色の粘ちょう物を得た。ここにメタノール１５０ｍｌおよびジクロロメタン２０ｍｌを加えて、固体成分を析出させた。固体成分を十分析出させた後、濾過によって固−液分離を行った。得られた固体を減圧乾燥（４００Ｐａ、５５℃）して、白色固体を得た（９．８４ｇ、収率５７％）。
【００６９】
得られた個体のGPC測定を行った結果、単一ピークを確認し、不純物等の存在は確認されなかった。以下に示すIR、1H−NMR、13C−NMRおよび29Si−NMRの結果から得られた固体が式（１５）で示される構造を有することがわかった。
IR（KBr法）ν=2950(-CH3)、2926(-CH2-)、1638（C=C）、1448(-CH2-)、1423（CH=CH2）、1375(-CH3)、1214(-CF3)、1110(Si-O-Si)、660(CH=CH2)
1H−NMR（400MHz、TMS標準：δ＝0.0ppm）：5.77-5.66（m、1H、Si-CH2-CH=CH2）、5.03-4.99（m、2H、Si-CH2-CH=CH2）、2.20-2.08（m、14H、Si-CH2-CH2-CF3）、1.69（d、2H、Si-CH2-CH=CH2）、0.96-0.91（m、14H、Si-CH2-CH2-CF3）
13C−NMR（100MHz、TMS標準：δ＝0.0ppm）： 130.5（Si-CH2-CH=CH2）、126.9（Si-CH2-CH2-CF3）、116.1（Si-CH2-CH=CH2）、27.6（Si-CH2-CH2-CF3）、18.8（Si-CH2-CH=CH2）、3.99（Si-CH2-CH2-CF3）
29Si−NMR（79MHz、TMS標準：δ＝0.0ppm）：-67.46、-67.51、-70.2
【化２２】
【００７０】
［実施例８］
＜化合物（１０）およびビニルトリクロロシランを原料としたビニル−ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
アリルトリクロロシランの代わりにビニルトリクロロシランを用いる以外は実施例７と同様の操作を行うことにより、式（１６）で示される化合物を得ることができる。
【化２３】
【００７１】
［実施例９］
＜化合物（１０）および５−ヘキセニルトリクロロシランを原料とした５−ヘキセニル−ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
アリルトリクロロシランの代わりに５−ヘキセニルトリクロロシランを用いる以外は実施例７と同様の操作を行うことにより、式（１７）で示される化合物を得ることができる。
【化２４】
【００７２】
［実施例１０］
＜化合物（１２）およびアリルトリクロロシランを原料としたアリル−ヘプタキス（ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル）オクタシルセスキオキサンの合成＞化合物（１０）の代わりに化合物（１２）を用いる以外は実施例７と同様の操作を行うことにより、式（１８）で示される化合物を得ることができる。
【化２５】
【００７３】
［実施例１１］
＜化合物（１２）およびビニルトリクロロシランを原料としたビニル−ヘプタキス（ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル）オクタシルセスキオキサンの合成＞化合物（１０）の代わりに化合物（１２）を用い、アリルトリクロロシランの代わりにビニルトリクロロシランを用いる以外は実施例７と同様の操作を行うことにより、式（１９）で示される化合物を得ることができる。
【化２６】
【００７４】
［実施例１２］
＜化合物（１２）および５−ヘキセニルトリクロロシランを原料とした５−ヘキセニル−ヘプタキス（ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１０）の代わりに化合物（１２）を用い、アリルトリクロロシランの代わりに５−ヘキセニルトリクロロシランを用いる以外は実施例７と同様の操作を行うことにより、式（２０）で示される化合物を得ることができる。
【化２７】
【００７５】
［実施例１３］
＜化合物（１４）およびアリルトリクロロシランを原料としたアリル−ヘプタキス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１０）の代わりに化合物（１４）を用いる以外は実施例７と同様の操作を行うことにより、式（２１）で示される化合物を得ることができる。
【化２８】
【００７６】
［実施例１４］
＜化合物（１４）およびビニルトリクロロシランを原料としたビニル−ヘプタキス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１０）の代わりに化合物（１４）を用い、アリルトリクロロシランの代わりにビニルトリクロロシランを用いる以外は実施例７と同様の操作を行うことにより、式（２２）で示される化合物を得ることができる。
【化２９】
【００７７】
［実施例１５］
＜化合物（１４）および５−ヘキセニルトリクロロシランを原料とした５−ヘキセニル−ヘプタキス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１０）の代わりに化合物（１４）を用い、アリルトリクロロシランの代わりに５−ヘキセニルトリクロロシランを用いる以外は実施例７と同様の操作を行うことにより、式（２３）で示される化合物を得ることができる。
【化３０】
【００７８】
［実施例１６］
＜化合物（１０）を原料としたシラノール含有ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）シルセスキオキサン化合物の合成＞
滴下ロート、還流冷却器、温度計および攪拌子を備えた３００ｍｌの４つ口フラスコを氷浴中に設置した。この４つ口フラスコに実施例１で得られた化合物（１０）５ｇを入れ、酢酸ブチル（５０ｇ）に溶解させた後、酢酸（０．５ｇ）を滴下した。氷浴のまま１時間撹拌した。室温に戻した後、反応液を脱イオン水（１００ｍｌ）にて洗浄（３回）した。ロータリーエバポレーターを用いて溶剤を留去し、そのまま減圧乾燥（４５０Ｐａ、５０℃、１時間）を行って、粘ちょう性の液体を得た（４．３ｇ）。得られた化合物のＧＰＣ測定を行った結果、単一ピークを示し、不純物等の存在は確認されなかった。さらにＩＲを用いて解析した結果、化合物（１０）では観測されなかったシラノール基の存在を示唆する吸収（３４００ｃｍ-1付近）を確認した。従って、得られた化合物は式（２４）で示される構造を有することが示唆された。
【化３１】
【００７９】
上記の化合物（２４）を化合物（１０）に代わって出発原料とし、前記実施例７〜９に記載の方法に準じて、トリエチルアミンの存在下にて反応させることで、化合物（１５）〜化合物（１７）を誘導することができる。
【００８０】
［実施例１７］
＜３−トリクロロシラニルプロピル−ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
窒素雰囲気下、還流冷却器、温度計を取り付けた１００ｍｌの三口フラスコに、化合物（１５）（０．９０ｇ）を仕込み、乾燥テトラヒドロフラン（６．０ｍｌ）を加え溶解した。水浴を用いて系内温度を２０℃程度に保ち、ここにトリクロロシラン（ＴＣＳ，０．４ｍｌ、ＴＣＳ／化合物（１５）モル比＝４．２）を一括導入した。これに、Ｐｔ触媒／キシレン溶液（２５μｌ，Ｐｔ含有量：３ｗｔ.-%，Ｐｔ／Ｓｉ−Ｈモル比＝９．８ｘ１０-4）を添加した。触媒添加後、水浴をはずし、室温にて２．５時間攪拌した。真空ポンプを用いて、反応液中に残留する未反応のＴＣＳを減圧留去した後、減圧乾燥（４００Ｐａ、７５℃）し、固体（０．９８ｇ，収率：９８％）を得た。
【００８１】
得られた個体の1H−NMR 測定を行い、原料のシグナルの消失および不純物等の存在は確認されないことから得られた固体が式（２５）で示される構造を有することがわかった。1H−NMR（400MHz、TMS標準：δ＝0.0ppm）： 2.26-2.17（m、14H、Si-CH2-CH2-CF3）、1.81-1.77（m、2H、Si-CH2-CH2-CH2-SiCl3）、1.51（t、2H、Si-CH2-CH2-CH2-SiCl3）、1.05-1.01（m、14H、Si-CH2-CH2-CF3）、0.94（t、2H、Si-CH2-CH2-CH2-SiCl3）
【化３２】
【００８２】
［実施例１８］
＜２−トリクロロシラニルエチル−ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１５）の代わりに化合物（１６）を用いること以外は実施例１７と同様の操作を行うことにより、式（２６）で示される化合物を得ることができる。
【化３３】
【００８３】
［実施例１９］
＜６−トリクロロシラニルヘキシル−ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１５）の代わりに化合物（１７）を用いること以外は実施例１７と同様の操作を行うことにより、式（２７）で示される化合物を得ることができる。
【化３４】
【００８４】
［実施例２０］
＜３−トリクロロシラニルプロピル−ヘプタキス（ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１５）の代わりに化合物（１８）を用いること以外は実施例１７と同様の操作を行うことにより、式（２８）で示される化合物を得ることができる。
【化３５】
【００８５】
［実施例２１］
＜２−トリクロロシラニルエチル−ヘプタキス（ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１５）の代わりに化合物（１９）を用いること以外は実施例１７と同様の操作を行うことにより、式（２９）で示される化合物を得ることができる。
【化３６】
【００８６】
［実施例２２］
＜６−トリクロロシラニルヘキシル−ヘプタキス（ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１５）の代わりに化合物（２０）を用いること以外は実施例１７と同様の操作を行うことにより、式（３０）で示される化合物を得ることができる。
【化３７】
【００８７】
［実施例２３］
＜３−トリクロロシラニルプロピル−ヘプタキス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１５）の代わりに化合物（２１）を用いること以外は実施例１７と同様の操作を行うことにより、式（３１）で示される化合物を得ることができる。
【化３８】
【００８８】
［実施例２４］
＜２−トリクロロシラニルエチル−ヘプタキス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１５）の代わりに化合物（２２）を用いること以外は実施例１７と同様の操作を行うことにより、式（３２）で示される化合物を得ることができる。
【化３９】
【００８９】
［実施例２５］
＜６−トリクロロシラニルヘキシル−ヘプタキス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１５）の代わりに化合物（２３）を用いること以外は実施例１７と同様の操作を行うことにより、式（３３）で示される化合物を得ることができる。
【化４０】
【００９０】
［実施例２６］
＜３−トリメトキシシラニルプロピル−ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
アルゴン雰囲気下、５０ｍｌフラスコに化合物（２５）（３．３６ｇ）を収めた。ここにテトラヒドロフラン（４.０ｍｌ）、オルトギ酸トリメチル（ＴＭＭ、１．５５ｇ ＴＭＭ／化合物（２５）モル比＝５．５）を加え十分に撹拌した。化合物（２５）が溶解したことを確認した後、オイルバスを用いて系内温度を６５℃に保ち、４時間撹拌した。吸引濾過により、不溶分を除去した後、系を減圧して低沸分の除去を行った。粘ちょう物を得た。ここにメタノールを加えて一晩静置した後、吸引濾過し、さらに減圧乾燥（２００Ｐａ、６０℃）を行い、白色固体（２．４７ｇ，収率：７４％）を得た。
【００９１】
以下に示すIR、1H−NMR、13C−NMRおよび29Si−NMRの結果から得られた固体が式（３４）で示される構造を有することがわかった。
IR（KBr法） ν=2950(-CH3)、2848(Si-OCH3)、1450(-CH2-)、1377(-CH3)、1272(C-0-C)、1216(-CF3)、1102(Si-0-Si)、1091(Si-OCH3)
1H−NMR（400MHz、TMS標準：δ＝0.0ppm）： 3.56（s、9H、-Si(OCH3)3）、2.20-2.08（m、14H、Si-CH2-CH2-CF3）、1.59-1.51（m、2H、Si-CH2-CH2-CH2- Si(OCH3)3）、0.96-0.90（m、14H、Si-CH2-CH2-CF3）、0.79（t、2H、Si-CH2-CH2-CH2- Si(OCH3)3）、0.72（t、2H、Si-CH2-CH2-CH2- Si(OCH3)3）
13C−NMR（100MHz、TMS標準：δ＝0.0ppm）： 127.1（Si-CH2-CH2-CF3）、50.4（-Si(OCH3)3）、27.7（Si-CH2-CH2-CF3）、16.4（Si-CH2-CH2-CH2- Si(OCH3)3）、15.1（Si-CH2-CH2-CH2- Si(OCH3)3）、12.8（Si-CH2-CH2-CH2- Si(OCH3)3）、4.04（Si-CH2-CH2-CF3）
29Si−NMR（79MHz、TMS標準：δ＝0.0ppm）：-42.6、-65.9、-67.3、-67.6
【化４１】
【００９２】
［実施例２７］
＜２−トリメトキシシラニルエチル−ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（２５）の代わりに化合物（２６）を用いること以外は実施例２６と同様の操作を行うことにより、式（３５）で示される化合物を得ることができる。
【化４２】
【００９３】
［実施例２８］
＜６−トリメトキシシラニルヘキシル−ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（２５）の代わりに化合物（２７）を用いること以外は実施例２６と同様の操作を行うことにより、式（３６）で示される化合物を得ることができる。
【化４３】
【００９４】
［実施例２９］
＜３−トリメトキシシラニルプロピル−ヘプタキス（ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（２５）の代わりに化合物（２８）を用いること以外は実施例２６と同様の操作を行うことにより、式（３７）で示される化合物を得ることができる。
【化４４】
【００９５】
［実施例３０］
＜２−トリメトキシシラニルエチル−ヘプタキス（ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（２５）の代わりに化合物（２９）を用いること以外は実施例２６と同様の操作を行うことにより、式（３８）で示される化合物を得ることができる。
【化４５】
【００９６】
［実施例３１］
＜６−トリメトキシシラニルヘキシル−ヘプタキス（ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（２５）の代わりに化合物（３０）を用いること以外は実施例２６と同様の操作を行うことにより、式（３９）で示される化合物を得ることができる。
【化４６】
【００９７】
［実施例３２］
＜３−トリメトキシシラニルプロピル−ヘプタキス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（２５）の代わりに化合物（３１）を用いること以外は実施例２６と同様の操作を行うことにより、式（４０）で示される化合物を得ることができる。
【化４７】
【００９８】
［実施例３３］
＜２−トリメトキシシラニルエチル−ヘプタキス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（２５）の代わりに化合物（３２）を用いること以外は実施例２６と同様の操作を行うことにより、式（４１）で示される化合物を得ることができる。
【化４８】
【００９９】
［実施例３４］
＜６−トリメトキシシラニルヘキシル−ヘプタキス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（２５）の代わりに化合物（３３）を用いること以外は実施例２６と同様の操作を行うことにより、式（４２）で示される化合物を得ることができる。
【化４９】
【０１００】
［実施例３５］
＜化合物（３４）を用いたガラス表面処理＞
実施例２６で得られる化合物（３４）（０．１３ｇ）をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ、１．２５ｇ）およびジメチルホルムアミド（ＤＭＦ、１．２５ｇ）の混合溶媒に溶解させ処理液を調整した（サンプル液）。サンプル液に純水（０．１３ｇ）を加えスターラーを用いて攪拌した。この溶液をアルカリ水溶液によって前処理したスライドガラスにスピンコーター（３０００ｒｐｍ、２０秒 ／ 協栄セミコンダクター株式会社 ＳＰＩＮＮＥＲ−１Ｈ−III）を用いて塗布した。次いで、ホットプレートを用いて塗布したスライドガラスを１００℃で1時間焼成した。このスライドガラスについて、液適法により水およびジヨードメタンとの接触角を測定し、２液法（Ｋａｅｌｂｌｅ−Ｕｙ法）により表面自由エネルギーを算出した。結果を表１に示す。
【０１０１】
［比較例１］
比較例として、３，３，３−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン（ＴＦＰｒ−ＴＭＯＳ、０．１３ｇ）をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ、１．２５ｇ）およびジメチルホルムアミド（ＤＭＦ、１．２５ｇ）の混合溶媒に溶解させ処理液を調整した（比較液）。比較液に純水（０．１３ｇ）を加えスターラーを用いて攪拌した。この溶液をアルカリ水溶液によって前処理したスライドガラスにスピンコーター（３０００ｒｐｍ、２０秒 ／
協栄セミコンダクター株式会社 ＳＰＩＮＮＥＲ−１Ｈ−III）を用いて塗布した。次いで、ホットプレートを用いて塗布したスライドガラスを１００℃で1時間焼成した。このスライドガラスについて、液適法により水およびジヨードメタンとの接触角を測定し、２液法（Ｋａｅｌｂｌｅ−Ｕｙ法）により表面自由エネルギーを算出した。結果を表１に示した。なお、参考値として、未処理のガラス基板についての測定値を記載した。
【０１０２】
【表１】
【０１０３】
実施例３５と比較例１の結果から、化合物（３４）を使用することで、顕著な表面自由エネルギーの低減が確認できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体表面に対して高機能改質能を有することを特徴とする新規なケイ素化合物に関する。なお、「シルセスキオキサン」は、各ケイ素原子が３個の酸素原子と結合し、各酸素原子が２個のケイ素原子と結合している化合物を示す類名であるが、本発明においてはシルセスキオキサン構造およびその一部が変形したシルセスキオキサン類似構造の総称として、「シルセスキオキサン」を用いることがある。
【背景技術】
【０００２】
これまで、固体表面の高機能改質の点で見ると、テフロン(登録商標）をはじめとして、フッ素もしくは含フッ素有機基を導入することでフッ素特有の性質（撥水、撥油、耐薬品性、すべり性、難付着性、耐摩耗性）を付与する試みが広くなされ、実用化もされている。例えば、特許文献１〜４にはガラスの撥水性を向上させるために、フルオロアルキル基含有化合物や含フッ素ジメチルシロキサン等の化合物をガラス表面に塗布する試みがなされている。ただし、これらの化合物を単に塗布しただけではガラス表面との結合力が弱く、耐候性や耐摩耗性を充分にもたせることはできず、撥水性を長期に亘り維持することは困難であるという問題も抱えていた。
【０００３】
上記の問題に対して、固体表面との接着性、密着性の向上を図るために種々のシランカップリング剤の開発がなされ、含フッ素シランカップリング剤も用いられてきた。含フッ素シランカップリング剤は分子中の含フッ素有機基が特性付与を担い、同一分子中の別の官能基が固体表面のヒドロキシル基と反応するように設計されている。ただし、この官能基はアルコキシ基あるいは水溶液中でのシラノール基であるためカップリング剤同士の反応などにより、固体表面上に効果的に均一な含フッ素有機基のコーティングを施しているとは必ずしも言えず、より効果的に含フッ素有機基の特性を施す手法が望まれている。
【０００４】
一方、これまで、シルセスキオキサンに関して数多くの研究が行われており、たとえば非特許文献１には、ラダー構造、完全縮合型構造、および不完全縮合型構造のほか、一定の構造を示さない不定形構造などのシルセスキオキサンの存在が記載されている。最近では、完全縮合型構造または不完全縮合型構造を有するシルセスキオキサンに種々の官能基が導入されたシルセスキオキサン誘導体が、ハイブリッドプラスチック社より市販されており、多くの用途が提案されている。
【０００５】
シルセスキオキサンの中で、閉じた空間を形成する完全縮合型構造のものについては、その分子中に複数の有機基を保持することが可能である。この点で、完全縮合型のシルセスキオキサンに複数個の機能性官能基を導入することで、これら官能基の特性を効果的に発現させることが可能であると予想される。
【０００６】
しかしながら、これまでシルセスキオキサンを用いた固体表面の改質に関して鑑みると、改質樹脂またはシルセスキオキサンブレンド樹脂の使用に限られている。これは、これまでに固体表面に対して適度な反応活性を有する完全縮合型構造のシルセスキオキサンの合成がなされていないためであり、シルセスキオキサンを用いた高機能改質が可能となる化合物の合成が望まれている。
【特許文献１】特開昭５８−１２９０８２号公報
【特許文献２】特開昭５８−１４２９５８号公報
【特許文献３】特開昭５８−１４７４８３号公報
【特許文献４】特開昭６０−２３１４４２号公報
【非特許文献１】Ｃｈｅｍ． Ｒｅｖ． ９５， １４０９ （１９９５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、固体表面に対して高機能改質能を有することを特徴とする新規なケイ素化合物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、構造の明確なシルセスキオキサン骨格に複数の含フッ素有機基を担持させることにより、より効率的に含フッ素有機基の特性を付与できると考え、撥水、撥油性を発現する含フッ素有機基と固体表面に対して反応活性基であるアルコキシシリル基とを同時に持つシルセスキオキサン誘導体を見出した。即ち、本発明は下記の構成を有する。
【０００９】
［１］ 式（１）で示されるケイ素化合物：
【化１】
ここに、Ａはアルコキシシリル基を有する基であり；Ｒ1は炭素数１〜４０のアルキル、アリールおよびアリールアルキルから独立して選択される基であって、いずれも、その少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた基であり；この炭素数１〜４０のアルキルにおいて、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよく；このアリールアルキルにおいて、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよい。
【００１０】
［２］ Ａが式（２）で示される基である、[１]に記載のケイ素化合物：
【化２】
ここに、Ｚ1は炭素数２〜１０のアルキレンであって、このアルキレンにおける任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−またはフェニレンで置き換えられてもよく；Ｒ2は炭素数１〜２０のアルキル、炭素数６〜２０のアリールまたは炭素数７〜２０のアリールアルキルであり；Ｒ3は炭素数１〜４のアルキルであり；そして、ｎは０〜２の整数である。
【００１１】
［３］ ［１］に記載の式（１）におけるＲ1が炭素数１〜２０のフルオロアルキルである、［１］または［２］に記載の化合物。
【００１２】
［４］ ［１］に記載の式（１）におけるＲ1が２−フルオロエチル、２，２−ジフルオロエチル、３，３，３−トリフルオロプロピル、ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル、パーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ドデシル、またはパーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−テトラデシルである、［１］または［２］に記載の化合物。
【００１３】
［５］ ［１］に記載の式（１）におけるＲ1が３，３，３−トリフルオロプロピル、ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルまたはトリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルである、［１］または［２］に記載の化合物。
【００１４】
［６］ ［１］に記載の式（１）におけるＲ1が３，３，３−トリフルオロプロピルまたはノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルである、［１］または［２］に記載の化合物。
【００１５】
［７］ Ｚ1が炭素数２〜８のアルキレンであり；Ｒ3がメチル、エチル、プロピルまたは１−メチルエチルであり；そしてｎが０または１である、［２］に記載の化合物。
【００１６】
［８］ Ｚ1が炭素数２〜４のアルキレンであり；Ｒ3がメチルまたはエチルであり；そしてｎが０または１である、［２］に記載の化合物。
【００１７】
［９］ ［１］に記載の式（１）におけるＲ1が３，３，３−トリフルオロプロピルであり；式（２）におけるＺ1が炭素数２または３のアルキレンであり；Ｒ3がメチルであり；そしてｎが０である、［２］に記載の化合物。
【００１８】
［１０］式（３）で示される化合物を原料として用いることを特徴とする式（１−１）で示されるケイ素化合物の製造方法：
【化３】
ここに、Ｒ1は炭素数１〜４０のアルキル、アリールおよびアリールアルキルから独立して選択される基であって、いずれも、その少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた基であり；この炭素数１〜４０のアルキルにおいて、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよく；このアリールアルキルにおいて、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよく；Ｚ1は炭素数２〜１０のアルキレンであって、このアルキレンにおける任意の−ＣＨ2
−は−Ｏ−またはフェニレンで置き換えられてもよく；Ｒ2は炭素数１〜２０のアルキル、炭素数６〜２０のアリールまたは炭素数７〜２０のアリールアルキルであり；Ｘはハロゲンであり；Ｒ3は炭素数１〜４のアルキルであり；そして、ｎは０〜２の整数である。
【００１９】
［１１］ 式（３）で示される化合物に式（４−１）で示される化合物を反応させることを特徴とする、［１０］に記載の製造方法：
【化４】
ここに、Ｒ3は式（１−１）におけるＲ3と同一の意味を有する。
【００２０】
［１２］式（３）で示される化合物に式（４−２）で示される化合物を反応させることを特徴とする、［１０］に記載の製造方法：
【化５】
ここに、Ｒ3は式（１−１）におけるＲ3と同一の意味を有する。
【００２１】
［１３］ ［１０］に記載の式（１−１）において、Ｒ1が２−フルオロエチル、２，２−ジフルオロエチル、３，３，３−トリフルオロプロピル、ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル、パーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ドデシル、またはパーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−テトラデシルであり；Ｒ3がメチル、エチル、プロピルまたは１−メチルエチルである、［１０］〜［１２］のいずれか１項に記載の製造方法。
【００２２】
［１４］ ［１０］に記載の式（１−１）において、Ｒ1が３，３，３−トリフルオロプロピルまたはノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルであり；Ｒ3がメチルまたはエチルであり；そしてｎが０または１である、［１０］〜［１２］のいずれか１項に記載の製造方法。
【００２３】
［１５］ 式（４−１）で示される化合物の使用量が、式（３）で示される化合物に対するモル比で１〜５倍量であることを特徴とする、［１１］に記載の製造方法。
【００２４】
［１６］ ［１］〜［９］のいずれか１項に記載のケイ素化合物を含むシランカップリング剤。
【００２５】
［１７］ ［１］〜［９］のいずれか１項に記載のケイ素化合物を含む固体表面処理剤。
【発明の効果】
【００２６】
本発明が提供するケイ素化合物は、シルセスキオキサン誘導体であって優れた固体表面改質能を有する。本発明のケイ素化合物は、撥水、撥油機能を発現する含フッ素有機基と同時にアルコキシシリルを有する基とを持つので、これを用いて通常のシランカップリング処理をおこなうことにより、固体表面に効率的にフルオロアルキルの持つ特性（撥水、撥油、耐薬品性、すべり性、難付着性、耐摩耗性）を付与することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
はじめに、本発明で用いる用語について説明する。本発明において、アルキルおよびアルキレンは、いずれも直鎖の基であってよいし分岐された基であってもよい。シクロアルキルおよびシクロアルキレンは、どちらも架橋環構造の基であってもよいし、そうでなく
てもよい。本発明で用いる「任意の」は、位置だけでなく個数についても任意に選択できることを示す。そして、「任意のＡはＢまたはＣで置き換えられてもよい」という表現は、少なくとも１つのＡがＢで置き換えられる場合と少なくとも１つのＡがＣで置き換えられる場合とに加えて、少なくとも１つのＡがＢで置き換えられると同時に、別の少なくとも１つのＡがＣで置き換えられる場合をも含むことを意味する。式（１）で示される化合物を化合物（１）と表記することがある。他の式で表される化合物についても、同様の簡略化法によって表記することがある。
【００２８】
本発明のケイ素化合物は式（１）で示される。
【化６】
式（１）におけるＲ1は炭素数１〜４０のアルキル、アリールおよびアリールアルキルから独立して選択される基であって、いずれも、その少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられている基である。この炭素数１〜４０のアルキルおよびアリールアルキル中のアルキレンにおいて、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよい。
【００２９】
Ｒ1が少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられているアルキルであるとき、その炭素数は１〜４０である。好ましい炭素数は１〜２０であり、より好ましい炭素数は１〜１４である。
【００３０】
炭素数が１〜１４であり、そして少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられているアルキルの例は、２−フルオロエチル、２，２−ジフルオロエチル、３，３，３−トリフルオロプロピル、ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル、パーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ドデシル、およびパーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−テトラデシルである。
【００３１】
Ｒ1が少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられているアリールであるとき、その好ましい炭素数は６〜１０である。なお、アリールはフッ素以外の置換基を有するものであってもよい。
【００３２】
少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられているアリールの例は、ペンタフルオロフェニル、４−フルオロフェニル、２，３−ジフルオロ−４−メチルフェニル、２，３−ジフルオロ−４−メトキシフェニル、２，３−ジフルオロ−４−エトキシフェニル、２，３−ジフルオロ−４−プロポキシフェニル、および２，３，５，６−テトラフルオロ−４−ビニルフェニルである。
【００３３】
Ｒ1が少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられているアリールアルキルであるとき、その好ましい炭素数は７〜１２であり、この基における任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、
シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよい。
【００３４】
少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられているアリールアルキルの例は、４−フルオロフェニルメチル、２，３，４，５，６−ペンタフルオロフェニルメチル、２−（２，３，４，５，６−ペンタフルオロフェニル）エチル、３−（２，３，４，５，６−ペンタフルオロフェニル）プロピル、２−（２−フルオロフェニル）プロピル、および２−（４−フルオロフェニル）プロピルである。
【００３５】
Ｒ1の特に好ましい例は、３，３，３−トリフルオロプロピル、ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル、およびトリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルである。
【００３６】
式（１）におけるＡはアルコキシシリルを有する基であり、その好ましい例は式（２）で示される基である。
【化７】
【００３７】
式（２）において、Ｒ2は炭素数１〜２０のアルキル、炭素数６〜２０のアリールまたは炭素数７〜２０のアリールアルキルである。Ｒ2の好ましい例は炭素数１〜８のアルキルまたは炭素数６〜１２のアリールである。Ｒ2のより好ましい例は炭素数１〜４のアルキルである。Ｒ3は炭素数１〜４のアルキルである。Ｒ3の好ましい例はメチル、エチル、プロピルおよび１−メチルエチルであり、より好ましい例はメチルおよびエチルである。Ｚ1は炭素数２〜１０のアルキレンであり、このアルキレンにおける任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−またはフェニレンで置き換えられてもよい。そして、ｎは０〜２の整数であり、好ましくは０または１である。
【００３８】
Ｓｉ原子上に有機基を導入するに当たり、加水分解を受けない誘導体を得る方法は、Ｓｉ−ハロゲンに対してグリニャール試薬を反応させる方法とＳｉ−Ｈに対して脂肪族不飽和結合を有する化合物を反応させる方法がある。後者は通常ヒドロシリル化反応法と称される。そして本発明においては、原料となる化合物（３）の調製においてヒドロシリル化反応法を採用する方が有利である。即ち、末端に不飽和結合を有する有機基を持つシルセスキオキサンにＳｉ−Ｈ官能基を持つ化合物をヒドロシリル化反応を用いて結合させる。したがって、Ｚ1は−Ｚ2−Ｃ2Ｈ4−で示される基であることが好ましい。即ち、式（２）の好ましい例は式（２−１）で示される基である。
【化８】
式（２−１）において、Ｚ2は単結合または炭素数１〜８のアルキレンであって、このアルキレンにおける任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−またはフェニレンで置き換えられてもよい。式（２−１）におけるＲ2、Ｒ3およびｎは、式（２）におけるＲ2、Ｒ3およびｎとそれぞれ同一の意味を有する。
【００３９】
即ち、Ｚ1の好ましい例は、−Ｃ2Ｈ4−、−Ｃ3Ｈ6−、−Ｃ4Ｈ8−、−Ｃ5Ｈ10−、−Ｃ6Ｈ12−、−Ｃ8Ｈ16、−Ｃ2Ｈ4−Ｏ−Ｃ2Ｈ4−および−Ｃ3Ｈ6−Ｏ−Ｃ3Ｈ6−であり、より好ましい例は−Ｃ2Ｈ4−および−Ｃ3Ｈ6−である。しかしながら、Ｚ1の選択範囲はこれらに限定されない。
【００４０】
本発明により製造されるケイ素化合物は、ケイ素原子上にアルコキシ基を有する。このアルコキシ基は高い加水分解性を有しており、加水分解等により容易に無機化合物との良
好な結合を形成するシランカップリング剤として作用する。このため、ガラス基板をはじめとする固体表面へのコーティングが可能となり、有機化合物と無機化合物とからなる複合化材料の原料として有用である。
【００４１】
本発明により製造されるケイ素化合物はシランカップリング剤として、無機微粒子、金属シリコン（シリコンウエハなど）、マイカ、ステンレス、アルミニウム、セラミックス、セメント、紙、ガラス、プラスチック、無機窯業系基板、布帛などの表面処理に用いることが可能である。無機微粒子の例は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＭｇＣｌ2、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＢａＯ、Ｖ2Ｏ5、Ｃｒ2Ｏ3、およびＴｈＯであり、これらを含む混合物であってもよい。これらの原子の複合酸化物、例えばＳｉＯ2−ＭｇＯ、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2、ＳｉＯ2−Ｖ2Ｏ5、ＳｉＯ2−Ｃｒ2Ｏ3、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2−ＭｇＯなどであってもよい。また公知の磁性体、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の金属およびこれらの合金、Ｆｅ3 Ｏ4 、γ−Ｆｅ2 Ｏ3 、コバルト添加酸化鉄等の金属酸化物、Ｍｎ・Ｚｎフェライト、Ｎｉ・Ｚｎフェライト等のフェライト、マグネタイト、ヘマタイトも無機微粒子として使用することが出来る。
本発明により製造されるケイ素化合物をシランカップリング剤として用いる対象はこれらの例に限定されない。
【００４２】
次に本発明のケイ素化合物のうち、化合物（１−１）の製造方法について説明する。化合物（１−１）は化合物（３）をアルコキシ化することにより得られる。
【化９】
式（１−１）において、Ｒ1は式（１）におけるＲ1と同一の意味を有し、Ｒ2、Ｒ3およびｎは、式（２）におけるＲ2、Ｒ3およびｎとそれぞれ同一の意味を有する。
【化１０】
式（３）において、Ｘはハロゲンであり、その好ましい例は塩素および臭素である。Ｘの最も好ましい例は塩素である。Ｒ1、Ｚ1、Ｒ2およびｎは式（１−１）中のＲ1、Ｚ1、Ｒ2およびｎとそれぞれ同一の意味を有する。
【００４３】
化合物（１−１）の製造方法の好ましい例をスキーム１〜３に示す。以下の説明では末端に不飽和結合を有する化合物を例示するが、本発明はこれに限定されない。
【化１１】
これらのスキームにおいて、Ｍ2は水素または１価のアルカリ金属原子であり、Ｚ2は式（２−１）中のＺ2と同一の意味を有する基である。Ｘ1はハロゲンであり、好ましくは塩素または臭素であり、より好ましくは塩素である。その他の記号の意味は前記の通りである。
【００４４】
スキーム１において、好ましい原料は化合物（ａ）である。
【化１２】
化合物（ａ）は、トリクロロシラン誘導体を加水分解し、さらに熟成させることで合成することができる。例えば、Frank J. Feherらは、シクロペンチルトリクロロシランを水−アセトン混合溶剤中で、室温下または還流温度下で反応させ、さらに２週間熟成させることにより、式（ａ）においてＲ1がシクロペンチルである化合物を得ている（Organometallics, 10,2526-(1991)、Chemical European Journal, 3,No.6,900-(1997)）。本発明においてはフルオロアルキルトリクロロシラン誘導体を用いることにより、Ｒ1がフルオロアルキル基である化合物（ａ）を同様に得ることができる。
【００４５】
スキーム１で用いるもう１つの好ましい原料は、式（ｂ）で示されるシルセスキオキサン化合物である。
【化１３】
式（ｂ）中のＭ1は１価のアルカリ金属原子である。そして、アルカリ金属の好ましい例はナトリウムおよびカリウムであり、特に好ましい例はナトリウムである。化合物（ｂ）は、３個の加水分解性基を有するシラン化合物を加水分解することにより得られるシルセスキオキサンオリゴマーを、有機溶剤中で１価のアルカリ金属水酸化物と反応させることにより得られる。３個の加水分解性基を有するシラン化合物を、有機溶剤、水およびアルカリ金属水酸化物の存在下で、加水分解、縮合させることによっても得られる。いずれの方法の場合も、短時間、且つ高収率で化合物（ｂ）を製造することができる（国際公開パンフレットＷＯ０２／０９４８３９を参照）。化合物（ｂ）は、化合物（ａ）のシラノール基よりも高い反応性を示す。従って、この化合物を原料として用いれば、容易かつ高収率でその誘導体を合成することができる。即ち、本発明の原料としては、化合物（ａ）よりも化合物（ｂ）の方が好ましい。
【００４６】
Ｚ1が−Ｃ3Ｈ6−であり、ｎが０であり、そしてＲ3がメチルである化合物（１−３）について、その製造法を詳しく説明する。但し、本発明の化合物はこれに限定されない。
【化１４】
【００４７】
スキーム１に従い、化合物（ａ）または化合物（ｂ）に、不飽和結合を有するトリハロゲン化シランである化合物（６−３）を反応させて、化合物（７−３）を得る。
【化１５】
【００４８】
化合物（ａ）と化合物（６−３）から化合物（７−３）を合成するには、“Corner-capping reaction"と称される求核置換方法を採用することができる。この求核置換反応に用いる溶剤の選択条件は、化合物（ａ）および化合物（６−３）と反応しないこと、並びに充分脱水されていることである。溶剤の例は、テトラヒドロフラン、トルエン、メチレンクロライドおよびジメチルホルムアミドである。特に好ましい溶剤は、よく脱水されたメチレンクロライドおよびテトラヒドロフランである。化合物（６−３）の好ましい使用量は、化合物（ａ）に対するモル比で１〜５倍である。そして、この反応時においては塩化水素が発生するため、この塩化水素を反応系から除去する必要がある。塩化水素を除去する方法に制限はないが、各種の有機塩基を用いることが好ましい。有機塩基としては、副反応を抑制し、目的とする反応が速やかに進行させることができるのであれば、特に限定されるものではないが、ピリジン、ジメチルアニリン、トリエチルアミンおよびテトラメチル尿素が挙げられる。そして、有機塩基の特に好ましい例はトリエチルアミンである。トリエチルアミンの好ましい使用量は、化合物（ａ）に対するモル比で９〜１５倍である。反応温度は、副反応が併発せず、定量的な求核置換反応を進行させることができる温度である。ただ、原料の仕込み時においては、低温条件下、例えば氷浴中で行うことが最も好ましく、その後は室温下で行ってもよい。反応時間は、定量的な求核置換反応が進行するに充分な時間であれば特に制限はなく、通常４時間で化合物（７−３）を得ることができる。
【００４９】
化合物（ｂ）に化合物（６−３）を反応させて化合物（７−３）とする反応も、化合物（ａ）を用いる場合と同様にして実施することができる。化合物（６−３）の好ましい使用量は、化合物（ｂ）に対するモル比で１〜５倍である。この反応においては、塩化水素除去を目的として有機塩基などを使用する必要はない。しかしながら、反応の進行を速やかに行うための触媒的な役割として、有機塩基を用いてもよい。有機塩基としては、副反応を抑制し、目的とする反応が速やかに進行させることができるのであれば、特に限定されるものではない。有機塩基の例はピリジン、ジメチルアニリン、トリエチルアミンおよびテトラメチル尿素である。有機塩基のより好ましい例はトリエチルアミンである。トリエチルアミンを用いる場合には、化合物（ｂ）中のＳｉ−ＯＮａに対する当量比で３〜５倍であることが好ましい。反応に際して用いる溶剤、反応温度および反応時間については化合物（ａ）を用いる反応の場合と同様である。
【００５０】
未反応の原料化合物や溶剤（以下、併せて「不純物」と称することがある）を除去するために蒸留法を適用すると、長時間高温条件下に保持されることによって、目的とする化合物が分解される恐れがある。従って、化合物（７−３）の純度を損ねることなく、不純物を効率的に除去するためには、再結晶操作による精製法や有機溶剤による不純物の抽出法の利用が好ましい。再結晶による精製法は次のように行われる。まず、化合物（７−３）と不純物との混合物を、これらをともに溶解する溶剤に溶解させる。このときの化合物（７−３）の好ましい濃度は、１〜１５重量％である。次に、上記溶液を濃縮装置、例えばロータリーエバポレーターによって、減圧条件下、結晶が析出し始めるまで濃縮する。その後、大気圧に戻し、室温または低温条件下に保持する。濾過や遠心分離に付することで、不純物を含む溶剤と析出した固体成分とを分離することができる。もちろん不純物を含む溶剤中には、目的とする化合物も含まれるため、上記操作を繰り返し行うことで、化合物（７−３）の回収率を上げることも可能である。
【００５１】
再結晶に用いる好ましい溶剤の選択条件は、化合物（７−３）と反応しないこと、濃縮前の段階において化合物（７−３）および不純物を溶解させること、濃縮時において不純物のみを溶解し化合物（７−３）を効率よく析出させること、比較的低い沸点を有することなどである。このような条件を満足させる好ましい溶剤の例はエステル類や芳香族類である。特に好ましい溶剤は酢酸エチルとトルエンである。そして、さらに精製度をあげるためには、再結晶操作の繰り返し回数を多くすればよい。
【００５２】
有機溶剤による不純物の抽出法は次のように行われる。まず、化合物（７−３）と不純物との混合物を不純物のみを溶解する有機溶剤に分散させて、撹拌しながら不純物のみを抽出する。その後濾過または遠心分離により固−液を分離して、化合物（７−３）を得る。化合物（７−３）を溶解せず、不純物のみを溶解する有機溶剤であれば特に制限はないが、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、トルエンやキシレンなどの芳香族炭化水素類が好ましい。抽出時間は、不純物が効率的に除去できるのであれば特に制限はないが、１〜５時間の範囲であることが好ましい。抽出温度は、不純物が効率的に除去できるのであれば特に制限はないが、１０〜１５０℃の範囲が好ましく、より好ましくは１０〜５０℃であり、最も好ましくは１０〜４０℃である。そして、さらに精製度をあげるためには、有機溶剤による不純物の抽出操作の繰り返し回数を多くすればよい。
【００５３】
化合物（７−３）と下記の化合物（８）とを遷移金属触媒の存在下でヒドロシリル化反応させることにより、化合物（３−３）が得られる。
【化１６】
これらの式におけるＸおよびＲ1は、式（３）におけるＸおよびＲ1とそれぞれ同一の意味を有する。
【００５４】
ヒドロシリル化反応に用いられる遷移金属触媒の例は、白金、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、モリブデン、鉄、コバルト、ニッケル、マンガンなどである。これらの中で、白金触媒がより好ましい。これらの触媒は、溶剤に溶解させた均一系触媒、またはカーボンもしくはシリカなどに担持させた固体触媒として使用することができる。ホスフィン、アミン、酢酸カリウムなどを共存させた形態で使用してもよい。遷移金属触媒の好ましい使用量は、化合物（８）中のＳｉ−Ｈ基１モルに対して、遷移金属触媒原子として１×１０-6〜１×１０-2モルである。
【００５５】
化合物（７−３）の使用量は、化合物（８）のＳｉ−Ｈ基に対する当量比で０．１〜５倍であることが好ましい。ヒドロシリル化反応はほぼ定量的に進む反応であるから、この当量比を大きく変化させる意味はあまりない。しかしながら、未反応化合物として残留する化合物（７−３）あるいは化合物（８）と目的生成物である化合物（３−３）との沸点差が大きい化合物の量を多くすれば、未反応化合物として残留する化合物の減圧留去も容易となる。従って、化合物（７−３）の使用量は、化合物（８）中のＳｉ−Ｈ基に対する当量比で、０．５倍であることが好ましい。そして、化合物（３−３）から未反応の原料化合物や溶剤を分離するためには、長時間高温条件下に保持されることによって化合物（３−３）が分解されるのを防ぐために、未反応の原料化合物、たとえば化合物（８）および溶剤を減圧留去させるだけでもよい。
【００５６】
化合物（３−３）をアルコキシ化することにより、化合物（１−３）が得られる。ハロゲン化シランをアルコキシ化する反応の好ましい例の１つは、オルト蟻酸トリアルキルを用いる反応である。すなわち、例えば、化合物（３−３）と化合物（４−１−１）との反応である。
【化１７】
このアルコキシ化反応に用いる溶剤の選択条件は、化合物（３−３）および化合物（１−３）と反応しないこと、並びに充分脱水されていることである。溶剤の例は、テトラヒドロフラン、トルエン、およびメチレンクロライドである。特に好ましい溶剤は、よく脱水されたテトラヒドロフランである。また、溶剤は特に用いずとも良い。化合物（４−１−
１）の好ましい使用量は、化合物（３−３）に対するモル比で１〜５倍である。反応温度は、副反応が併発せず、定量的な反応を進行させることができる温度である。通常、化合物（３−３）に化合物（４−１−１）を加えると発熱するため、室温下においても反応は進行するが、湯浴中で行うことが最も好ましい。反応時間は、定量的な反応が進行するに充分な時間であれば特に制限はなく、通常、自発熱が収まった時点で目的のケイ素化合物を得ることができる。
【００５７】
化合物（１−３）から未反応の原料化合物や溶剤を分離するためには、減圧蒸留を採用することが好ましい。これは、長時間高温条件下に保持されることによって化合物（１−３）が分解されるのを防ぐためである。ただし、化合物（１−３）が高沸点であり、蒸留法が適用できない様な場合は、副生成物および未反応の原料化合物、たとえば化合物（４−１−１）および溶剤を減圧留去させるだけでもよい。
【００５８】
ハロゲン化シランをアルコキシ化する反応の好ましい例のもう１つは、アルコールによるアルコーリシス反応である。すなわち、例えば、化合物（３−３）と化合物（４−２−１）との反応である。
【化１８】
この反応は通常、アルゴンガスや窒素ガスのような不活性気体雰囲気中で、原料に対して不活性な乾燥した有機溶剤を用いて行う。この反応に用いる溶剤の選択条件は、化合物（３−３）および化合物（１−３）と反応しないこと、並びに充分脱水されていることである。溶剤の例は、テトラヒドロフラン、トルエン、およびメチレンクロライドである。特に好ましい溶剤は、よく脱水されたメチレンクロライドである。また、溶剤は特に用いずとも良い。この反応は定量的に進行する反応であるが、化合物（４−２−１）の使用量は化合物（３−３）に対する当量比で１〜１０であることが好ましい。化合物（４−２−１）の使用量を多くすることで、全ての化合物（３−３）を反応させることが可能であるし、反応時間を短くすることもできる。反応は室温下において進行するが、通常、化合物（３−３）に化合物（４−２−１）を加えると強発熱するため、過度の熱を除去するために水浴中で行うことが最も好ましい。反応時間は、定量的な反応が進行するに充分な時間であれば特に制限はなく、通常、自発熱が収まった時点で目的のケイ素化合物（１−３）を得ることができる。
【００５９】
反応に際して副生するハロゲン化水素は、副反応を誘発するので、これを除去するために加熱により気化させて系外に排出させる、もしくは、有機塩基を共存させて反応を行う。有機塩基の例は、ピリジン、ジメチルアニリン、トリエチルアミンおよびテトラメチル尿素である。副反応を抑制し、反応を速やかに進行させることができれば、他の有機塩基でもよい。そして、有機塩基の最も好ましい例はトリエチルアミンである。
【実施例】
【００６０】
実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。実施例における分子量のデータは、ＧＰＣ（ゲルパ−ミエーションクロマトグラフィー法）によって求めたポリスチレン換算値である。以下に、ＧＰＣの測定条件を示す。
装置：日本分光株式会社製、JASCO GULLIVER 1500 (インテリジェント示差屈折率計 RI-1530)
溶剤：テトラヒドロフラン
流速：１ｍｌ／ｍｉｎ
カラム温度：４０℃
使用カラム：東ソー株式会社製、TSKguardcolumn HXL-L（GUARDCOLUMN）＋TSKgel G1000HxL（排除限界分子量（ポリスチレン）：1,000）＋TSkgel G2000HxL（排除限界分子量（
ポリスチレン）：10,000）
較正曲線用標準試料：Polymer Laboratories社製、Polymer Standards (PL), Polystyrene
【００６１】
実施例で用いられる記号の意味は次の通りである。
Ｅｔ：エチル
Ｐｒ：プロピル
ＴＦＰｒ：３，３，３−トリフルオロプロピル
ＮＦＨｅ：ノナフルオロ−１,１,２,２−テトラヒドロヘキシル
ＴＤＦＯｃ：トリデカフルオロ−１,１,２,２−テトラヒドロオクチル
ＴＭＳ：トリメチルシリル
Ｍｎ：数平均分子量
Ｍｗ：重量平均分子量
【００６２】
［実施例１］
＜トリフルオロプロピルトリメトキシシランを原料としたナトリウム結合３，３，３−トリフルオロプロピルシルセスキオキサン化合物の合成＞
還流冷却器、温度計および滴下漏斗を取り付けた内容積１リットルの４つ口フラスコに、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン（１００ｇ）、ＴＨＦ（５００ｍｌ）、脱イオン水（１０．５ｇ）および水酸化ナトリウム（７．９ｇ）を仕込み、マグネチックスターラーで攪拌しながら、室温からＴＨＦが還流する温度までオイルバスにより加熱した。還流開始から５時間撹拌を継続して反応を完結させた。その後、フラスコをオイルバスから引き上げ、室温で１晩静置した後、再度オイルバスにセットし固体が析出するまで定圧下で加熱濃縮した。析出した生成物は孔径０．５μｍのメンブランフィルターを備えた加圧濾過器を用いて濾過した。次いで、得られた固形物をＴＨＦで１回洗浄し、減圧乾燥機にて８０℃、３時間乾燥を行い、７４ｇの無色粉末状の固形物を得た。
【００６３】
［実施例２］
＜トリメチルシリル基の導入＞
滴下漏斗、還流冷却器および温度計を取り付けた内容積５０ｍｌの４つ口フラスコに、実施例１で得られた無色粉末状の固形物（１．０ｇ）、ＴＨＦ（１０ｇ）およびトリエチルアミン（１．０ｇ）を仕込み、乾燥窒素にてシールした。マグネチックスターラーで撹拌しながら、室温でクロロトリメチルシラン（３．３ｇ）を約１分間で滴下した。滴下終了後、室温で、さらに３時間撹拌を継続して反応を完結させた。ついで純水１０ｇ投入し生成した塩化ナトリウムおよび未反応のクロロトリメチルシランを加水分解した。このようにして得られた反応混合物を分液漏斗に移し有機相と水相とに分離し、得られた有機相を脱イオン水により洗浄液が中性になるまで水洗を繰り返した。得られた有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥、濾過、ロータリーエバポレーターで減圧濃縮して白色固体の化合物（０．９ｇ）を得た。
得られた白色粉末状の固形物について、ＧＰＣ、1Ｈ−ＮＭＲ、29Ｓｉ−ＮＭＲおよび13Ｃ−ＮＭＲにより構造解析を行った。ＧＰＣチャートから白色粉末状の固形物は単分散性を示し、その分子量はポリスチレン換算で重量平均分子量１５７０であり、純度９８％であることが確認された。1Ｈ−ＮＭＲチャートから、トリフルオロプロピル基とトリメチルシリル基が７：３の積分比で存在することが確認された。29Ｓｉ−ＮＭＲチャートから、Ｔ構造を示唆するピークが１：３：３の比で３つ、トリメチルシリル基を示唆するピークが１２．１ｐｐｍに１つ存在することが確認された。13Ｃ−ＮＭＲチャートでも１３１〜１２３ｐｐｍ、２８〜２７ｐｐｍ、６〜５ｐｐｍにトリフルオロプロピル基を示唆するピークが存在し、１．４ｐｐｍにトリメチルシリル基を示唆するピークが存在することが確認された。質量分析スペクトルの測定結果から、絶対分子量は式（９）に示す構造体の理論分子量と一致した。Ｘ線構造解析による結晶構造解析の結果から、式（９）に示す
構造体であることが確認された。これらの結果は、構造解析の対象である無色粉末状の固形物が式（９）の構造を有することを示している。従って、トリメチルシリル化される前の化合物は、式（１０）の構造であると判断される。
【化１９】
【００６４】
［実施例３］
＜ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルトリメトキシシランを原料としたナトリウム結合ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルシルセスキオキサン化合物の合成＞
還流冷却器、温度計および滴下漏斗を取り付けた内容積２００ｍｌの４つ口フラスコに、ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルトリメトキシシラン（２０．００ｇ）、ＴＨＦ（９３．７４ｇ）、水酸化ナトリウム（０．９３ｇ）および脱イオン水（１．２６ｇ）を仕込み、マグネチックスターラーで攪拌しながら加熱した。内液温度６４.０℃で還流が開始してから５時間撹拌を続けて、反応を終了させた。常圧下で固体が析出するまで反応液を濃縮し、さらに真空乾燥して粘ちょう性の化合物（１７．８３ｇ）を得た。
【００６５】
［実施例４］
＜トリメチルシリル基の導入＞
滴下漏斗、還流冷却器および温度計を取り付けた内容積５０ｍｌの３つ口フラスコに、実施例３で得られた粘ちょう性の化合物（２．０ｇ）、ＴＨＦ（１０ｇ）およびトリエチルアミン（０．６ｇ）を仕込み、乾燥窒素にてシールした。マグネチックスターラーで撹拌しながら、室温でクロロトリメチルシラン（１．７ｇ）を約１分間で滴下した。滴下終了後、室温で、さらに４時間撹拌を継続して反応を完結させた。ついで純水１０ｇ投入し、生成した塩化ナトリウムおよび未反応のクロロトリメチルシランを加水分解した。このようにして得られた反応混合物を分液漏斗に移し、トルエン３０ｍｌを加え、有機相と水相とに分離し、得られた有機相を脱イオン水により洗浄液が中性になるまで水洗を繰り返した。得られた有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥、濾過、ロータリーエバポレーター
で減圧濃縮して粘ちょう性の化合物（１．０ｇ）を得た。
得られた粘ちょう性の化合物について、ＧＰＣ、1Ｈ−ＮＭＲおよび29Ｓｉ−ＮＭＲにより構造解析を行った。ＧＰＣチャートから粘ちょう性の化合物は単分散性を示し、純度９９％であることが確認された。1Ｈ−ＮＭＲチャートから、ノナフルオロヘキシル基とトリメチルシリル基が７：３の積分比で存在することが確認された。29Ｓｉ−ＮＭＲチャートから、Ｔ構造を示唆するピークが１：３：３の比で３つ、トリメチルシリル基を示唆するピークが１２．５ｐｐｍに１つ存在することが確認された。これらの結果は、構造解析の対象である粘ちょう性の化合物が式（１１）の構造を有することを示している。従って、トリメチルシリル化される前の実施例３の化合物は、式（１２）の構造であると判断される。
【化２０】
【００６６】
［実施例５］
＜トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリエトキシシランを原料としたナトリウム結合トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルシルセスキオキサン化合物の合成＞
還流冷却器、温度計および滴下漏斗を取り付けた内容積５０ｍｌの４つ口フラスコに、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン（４．９ｇ）、ＴＨＦ（１５ｍｌ）、水酸化ナトリウム（０．２ｇ）およびイオン交換水（０．２ｇ）を仕込み、撹拌子を投入して、７５℃のオイルバスで加熱還流した。還流開始から５時間撹拌を継続して反応を完結させた。その後、常圧下で加熱濃縮し、真空乾燥を行い、４．０ｇの粘ちょう性液体を得た。
【００６７】
［実施例６］
＜トリメチルシリル基の導入＞
内容積５０ｍｌの３つ口フラスコに、上記の粘ちょう性液体（２．６ｇ）、ＴＨＦ（１０
ｇ）、トリエチルアミン（１．０ｇ）およびトリメチルクロロシラン（３．３ｇ）を仕込み、マグネチックスターラーで攪拌しながら室温で３時間撹拌した。反応終了後、実施例２の構造確認における場合と同様に処理して、１．３ｇの粘ちょう性液体を得た。
得られた化合物を、ＧＰＣにより分析した。測定を行った結果、粘ちょう性液体は単分散であり、その分子量はポリスチレン換算で重量平均分子量３６５０、純度１００％であることが確認された。この結果と実施例２の結果とから総合的に判断して、分析の対象である粘ちょう性液体は式（１３）で示されるケイ素化合物であると推定された。従って、実施例５で得られた化合物は、式（１４）で示される構造を有することが示唆される。
【化２１】
【００６８】
［実施例７］
＜化合物（１０）およびアリルトリクロロシランを原料としたアリル−ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
窒素雰囲気下、３００ｍｌ三口フラスコに化合物（１０）（１７．２ｇ）、モレキュラーシーブス（４Ａ）によって乾燥したトリエチルアミン（２．３０ｇ）および乾燥ジクロロメタン（２５０ｍｌ）を仕込んだ。マグネチックスターラーを用い、室温で攪拌しながら化合物（１０）を溶解させた後、氷浴を用いて系内温度を３℃とした。この溶液にアリルトリクロロシラン（３．７５ｇ、化合物（１０）に対して１．４当量）を速やかに加え、氷浴で1時間攪拌した後、さらに室温にて８時間攪拌した。反応終了後、トリエチルアミン−塩酸塩を濾過により除去した。得られた反応液は、水（３００ｍｌ）による３回の洗浄を行った後、無水硫酸マグネシウム（１５ｇ）にて乾燥した。得られた液体成分はロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去し、白色の粘ちょう物を得た。ここにメタノール１５０ｍｌおよびジクロロメタン２０ｍｌを加えて、固体成分を析出させた。固体成分を十分析出させた後、濾過によって固−液分離を行った。得られた固体を減圧乾燥（４００Ｐａ、５５℃）して、白色固体を得た（９．８４ｇ、収率５７％）。
【００６９】
得られた個体のGPC測定を行った結果、単一ピークを確認し、不純物等の存在は確認されなかった。以下に示すIR、1H−NMR、13C−NMRおよび29Si−NMRの結果から得られた固体が式（１５）で示される構造を有することがわかった。
IR（KBr法）ν=2950(-CH3)、2926(-CH2-)、1638（C=C）、1448(-CH2-)、1423（CH=CH2）、1375(-CH3)、1214(-CF3)、1110(Si-O-Si)、660(CH=CH2)
1H−NMR（400MHz、TMS標準：δ＝0.0ppm）：5.77-5.66（m、1H、Si-CH2-CH=CH2）、5.03-4.99（m、2H、Si-CH2-CH=CH2）、2.20-2.08（m、14H、Si-CH2-CH2-CF3）、1.69（d、2H、Si-CH2-CH=CH2）、0.96-0.91（m、14H、Si-CH2-CH2-CF3）
13C−NMR（100MHz、TMS標準：δ＝0.0ppm）： 130.5（Si-CH2-CH=CH2）、126.9（Si-CH2-CH2-CF3）、116.1（Si-CH2-CH=CH2）、27.6（Si-CH2-CH2-CF3）、18.8（Si-CH2-CH=CH2）、3.99（Si-CH2-CH2-CF3）
29Si−NMR（79MHz、TMS標準：δ＝0.0ppm）：-67.46、-67.51、-70.2
【化２２】
【００７０】
［実施例８］
＜化合物（１０）およびビニルトリクロロシランを原料としたビニル−ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
アリルトリクロロシランの代わりにビニルトリクロロシランを用いる以外は実施例７と同様の操作を行うことにより、式（１６）で示される化合物を得ることができる。
【化２３】
【００７１】
［実施例９］
＜化合物（１０）および５−ヘキセニルトリクロロシランを原料とした５−ヘキセニル−ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
アリルトリクロロシランの代わりに５−ヘキセニルトリクロロシランを用いる以外は実施例７と同様の操作を行うことにより、式（１７）で示される化合物を得ることができる。
【化２４】
【００７２】
［実施例１０］
＜化合物（１２）およびアリルトリクロロシランを原料としたアリル−ヘプタキス（ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル）オクタシルセスキオキサンの合成＞化合物（１０）の代わりに化合物（１２）を用いる以外は実施例７と同様の操作を行うことにより、式（１８）で示される化合物を得ることができる。
【化２５】
【００７３】
［実施例１１］
＜化合物（１２）およびビニルトリクロロシランを原料としたビニル−ヘプタキス（ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル）オクタシルセスキオキサンの合成＞化合物（１０）の代わりに化合物（１２）を用い、アリルトリクロロシランの代わりにビニルトリクロロシランを用いる以外は実施例７と同様の操作を行うことにより、式（１９）で示される化合物を得ることができる。
【化２６】
【００７４】
［実施例１２］
＜化合物（１２）および５−ヘキセニルトリクロロシランを原料とした５−ヘキセニル−ヘプタキス（ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１０）の代わりに化合物（１２）を用い、アリルトリクロロシランの代わりに５−ヘキセニルトリクロロシランを用いる以外は実施例７と同様の操作を行うことにより、式（２０）で示される化合物を得ることができる。
【化２７】
【００７５】
［実施例１３］
＜化合物（１４）およびアリルトリクロロシランを原料としたアリル−ヘプタキス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１０）の代わりに化合物（１４）を用いる以外は実施例７と同様の操作を行うことにより、式（２１）で示される化合物を得ることができる。
【化２８】
【００７６】
［実施例１４］
＜化合物（１４）およびビニルトリクロロシランを原料としたビニル−ヘプタキス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１０）の代わりに化合物（１４）を用い、アリルトリクロロシランの代わりにビニルトリクロロシランを用いる以外は実施例７と同様の操作を行うことにより、式（２２）で示される化合物を得ることができる。
【化２９】
【００７７】
［実施例１５］
＜化合物（１４）および５−ヘキセニルトリクロロシランを原料とした５−ヘキセニル−ヘプタキス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１０）の代わりに化合物（１４）を用い、アリルトリクロロシランの代わりに５−ヘキセニルトリクロロシランを用いる以外は実施例７と同様の操作を行うことにより、式（２３）で示される化合物を得ることができる。
【化３０】
【００７８】
［実施例１６］
＜化合物（１０）を原料としたシラノール含有ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）シルセスキオキサン化合物の合成＞
滴下ロート、還流冷却器、温度計および攪拌子を備えた３００ｍｌの４つ口フラスコを氷浴中に設置した。この４つ口フラスコに実施例１で得られた化合物（１０）５ｇを入れ、酢酸ブチル（５０ｇ）に溶解させた後、酢酸（０．５ｇ）を滴下した。氷浴のまま１時間撹拌した。室温に戻した後、反応液を脱イオン水（１００ｍｌ）にて洗浄（３回）した。ロータリーエバポレーターを用いて溶剤を留去し、そのまま減圧乾燥（４５０Ｐａ、５０℃、１時間）を行って、粘ちょう性の液体を得た（４．３ｇ）。得られた化合物のＧＰＣ測定を行った結果、単一ピークを示し、不純物等の存在は確認されなかった。さらにＩＲを用いて解析した結果、化合物（１０）では観測されなかったシラノール基の存在を示唆する吸収（３４００ｃｍ-1付近）を確認した。従って、得られた化合物は式（２４）で示される構造を有することが示唆された。
【化３１】
【００７９】
上記の化合物（２４）を化合物（１０）に代わって出発原料とし、前記実施例７〜９に記載の方法に準じて、トリエチルアミンの存在下にて反応させることで、化合物（１５）〜化合物（１７）を誘導することができる。
【００８０】
［実施例１７］
＜３−トリクロロシラニルプロピル−ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
窒素雰囲気下、還流冷却器、温度計を取り付けた１００ｍｌの三口フラスコに、化合物（１５）（０．９０ｇ）を仕込み、乾燥テトラヒドロフラン（６．０ｍｌ）を加え溶解した。水浴を用いて系内温度を２０℃程度に保ち、ここにトリクロロシラン（ＴＣＳ，０．４ｍｌ、ＴＣＳ／化合物（１５）モル比＝４．２）を一括導入した。これに、Ｐｔ触媒／キシレン溶液（２５μｌ，Ｐｔ含有量：３ｗｔ.-%，Ｐｔ／Ｓｉ−Ｈモル比＝９．８ｘ１０-4）を添加した。触媒添加後、水浴をはずし、室温にて２．５時間攪拌した。真空ポンプを用いて、反応液中に残留する未反応のＴＣＳを減圧留去した後、減圧乾燥（４００Ｐａ、７５℃）し、固体（０．９８ｇ，収率：９８％）を得た。
【００８１】
得られた個体の1H−NMR 測定を行い、原料のシグナルの消失および不純物等の存在は確認されないことから得られた固体が式（２５）で示される構造を有することがわかった。1H−NMR（400MHz、TMS標準：δ＝0.0ppm）： 2.26-2.17（m、14H、Si-CH2-CH2-CF3）、1.81-1.77（m、2H、Si-CH2-CH2-CH2-SiCl3）、1.51（t、2H、Si-CH2-CH2-CH2-SiCl3）、1.05-1.01（m、14H、Si-CH2-CH2-CF3）、0.94（t、2H、Si-CH2-CH2-CH2-SiCl3）
【化３２】
【００８２】
［実施例１８］
＜２−トリクロロシラニルエチル−ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１５）の代わりに化合物（１６）を用いること以外は実施例１７と同様の操作を行うことにより、式（２６）で示される化合物を得ることができる。
【化３３】
【００８３】
［実施例１９］
＜６−トリクロロシラニルヘキシル−ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１５）の代わりに化合物（１７）を用いること以外は実施例１７と同様の操作を行うことにより、式（２７）で示される化合物を得ることができる。
【化３４】
【００８４】
［実施例２０］
＜３−トリクロロシラニルプロピル−ヘプタキス（ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１５）の代わりに化合物（１８）を用いること以外は実施例１７と同様の操作を行うことにより、式（２８）で示される化合物を得ることができる。
【化３５】
【００８５】
［実施例２１］
＜２−トリクロロシラニルエチル−ヘプタキス（ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１５）の代わりに化合物（１９）を用いること以外は実施例１７と同様の操作を行うことにより、式（２９）で示される化合物を得ることができる。
【化３６】
【００８６】
［実施例２２］
＜６−トリクロロシラニルヘキシル−ヘプタキス（ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１５）の代わりに化合物（２０）を用いること以外は実施例１７と同様の操作を行うことにより、式（３０）で示される化合物を得ることができる。
【化３７】
【００８７】
［実施例２３］
＜３−トリクロロシラニルプロピル−ヘプタキス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１５）の代わりに化合物（２１）を用いること以外は実施例１７と同様の操作を行うことにより、式（３１）で示される化合物を得ることができる。
【化３８】
【００８８】
［実施例２４］
＜２−トリクロロシラニルエチル−ヘプタキス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１５）の代わりに化合物（２２）を用いること以外は実施例１７と同様の操作を行うことにより、式（３２）で示される化合物を得ることができる。
【化３９】
【００８９】
［実施例２５］
＜６−トリクロロシラニルヘキシル−ヘプタキス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（１５）の代わりに化合物（２３）を用いること以外は実施例１７と同様の操作を行うことにより、式（３３）で示される化合物を得ることができる。
【化４０】
【００９０】
［実施例２６］
＜３−トリメトキシシラニルプロピル−ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
アルゴン雰囲気下、５０ｍｌフラスコに化合物（２５）（３．３６ｇ）を収めた。ここにテトラヒドロフラン（４.０ｍｌ）、オルトギ酸トリメチル（ＴＭＭ、１．５５ｇ ＴＭＭ／化合物（２５）モル比＝５．５）を加え十分に撹拌した。化合物（２５）が溶解したことを確認した後、オイルバスを用いて系内温度を６５℃に保ち、４時間撹拌した。吸引濾過により、不溶分を除去した後、系を減圧して低沸分の除去を行った。粘ちょう物を得た。ここにメタノールを加えて一晩静置した後、吸引濾過し、さらに減圧乾燥（２００Ｐａ、６０℃）を行い、白色固体（２．４７ｇ，収率：７４％）を得た。
【００９１】
以下に示すIR、1H−NMR、13C−NMRおよび29Si−NMRの結果から得られた固体が式（３４）で示される構造を有することがわかった。
IR（KBr法） ν=2950(-CH3)、2848(Si-OCH3)、1450(-CH2-)、1377(-CH3)、1272(C-0-C)、1216(-CF3)、1102(Si-0-Si)、1091(Si-OCH3)
1H−NMR（400MHz、TMS標準：δ＝0.0ppm）： 3.56（s、9H、-Si(OCH3)3）、2.20-2.08（m、14H、Si-CH2-CH2-CF3）、1.59-1.51（m、2H、Si-CH2-CH2-CH2- Si(OCH3)3）、0.96-0.90（m、14H、Si-CH2-CH2-CF3）、0.79（t、2H、Si-CH2-CH2-CH2- Si(OCH3)3）、0.72（t、2H、Si-CH2-CH2-CH2- Si(OCH3)3）
13C−NMR（100MHz、TMS標準：δ＝0.0ppm）： 127.1（Si-CH2-CH2-CF3）、50.4（-Si(OCH3)3）、27.7（Si-CH2-CH2-CF3）、16.4（Si-CH2-CH2-CH2- Si(OCH3)3）、15.1（Si-CH2-CH2-CH2- Si(OCH3)3）、12.8（Si-CH2-CH2-CH2- Si(OCH3)3）、4.04（Si-CH2-CH2-CF3）
29Si−NMR（79MHz、TMS標準：δ＝0.0ppm）：-42.6、-65.9、-67.3、-67.6
【化４１】
【００９２】
［実施例２７］
＜２−トリメトキシシラニルエチル−ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（２５）の代わりに化合物（２６）を用いること以外は実施例２６と同様の操作を行うことにより、式（３５）で示される化合物を得ることができる。
【化４２】
【００９３】
［実施例２８］
＜６−トリメトキシシラニルヘキシル−ヘプタキス（３，３，３−トリフルオロプロピル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（２５）の代わりに化合物（２７）を用いること以外は実施例２６と同様の操作を行うことにより、式（３６）で示される化合物を得ることができる。
【化４３】
【００９４】
［実施例２９］
＜３−トリメトキシシラニルプロピル−ヘプタキス（ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（２５）の代わりに化合物（２８）を用いること以外は実施例２６と同様の操作を行うことにより、式（３７）で示される化合物を得ることができる。
【化４４】
【００９５】
［実施例３０］
＜２−トリメトキシシラニルエチル−ヘプタキス（ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（２５）の代わりに化合物（２９）を用いること以外は実施例２６と同様の操作を行うことにより、式（３８）で示される化合物を得ることができる。
【化４５】
【００９６】
［実施例３１］
＜６−トリメトキシシラニルヘキシル−ヘプタキス（ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（２５）の代わりに化合物（３０）を用いること以外は実施例２６と同様の操作を行うことにより、式（３９）で示される化合物を得ることができる。
【化４６】
【００９７】
［実施例３２］
＜３−トリメトキシシラニルプロピル−ヘプタキス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（２５）の代わりに化合物（３１）を用いること以外は実施例２６と同様の操作を行うことにより、式（４０）で示される化合物を得ることができる。
【化４７】
【００９８】
［実施例３３］
＜２−トリメトキシシラニルエチル−ヘプタキス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（２５）の代わりに化合物（３２）を用いること以外は実施例２６と同様の操作を行うことにより、式（４１）で示される化合物を得ることができる。
【化４８】
【００９９】
［実施例３４］
＜６−トリメトキシシラニルヘキシル−ヘプタキス（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）オクタシルセスキオキサンの合成＞
化合物（２５）の代わりに化合物（３３）を用いること以外は実施例２６と同様の操作を行うことにより、式（４２）で示される化合物を得ることができる。
【化４９】
【０１００】
［実施例３５］
＜化合物（３４）を用いたガラス表面処理＞
実施例２６で得られる化合物（３４）（０．１３ｇ）をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ、１．２５ｇ）およびジメチルホルムアミド（ＤＭＦ、１．２５ｇ）の混合溶媒に溶解させ処理液を調整した（サンプル液）。サンプル液に純水（０．１３ｇ）を加えスターラーを用いて攪拌した。この溶液をアルカリ水溶液によって前処理したスライドガラスにスピンコーター（３０００ｒｐｍ、２０秒 ／ 協栄セミコンダクター株式会社 ＳＰＩＮＮＥＲ−１Ｈ−III）を用いて塗布した。次いで、ホットプレートを用いて塗布したスライドガラスを１００℃で1時間焼成した。このスライドガラスについて、液適法により水およびジヨードメタンとの接触角を測定し、２液法（Ｋａｅｌｂｌｅ−Ｕｙ法）により表面自由エネルギーを算出した。結果を表１に示す。
【０１０１】
［比較例１］
比較例として、３，３，３−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン（ＴＦＰｒ−ＴＭＯＳ、０．１３ｇ）をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ、１．２５ｇ）およびジメチルホルムアミド（ＤＭＦ、１．２５ｇ）の混合溶媒に溶解させ処理液を調整した（比較液）。比較液に純水（０．１３ｇ）を加えスターラーを用いて攪拌した。この溶液をアルカリ水溶液によって前処理したスライドガラスにスピンコーター（３０００ｒｐｍ、２０秒 ／
協栄セミコンダクター株式会社 ＳＰＩＮＮＥＲ−１Ｈ−III）を用いて塗布した。次いで、ホットプレートを用いて塗布したスライドガラスを１００℃で1時間焼成した。このスライドガラスについて、液適法により水およびジヨードメタンとの接触角を測定し、２液法（Ｋａｅｌｂｌｅ−Ｕｙ法）により表面自由エネルギーを算出した。結果を表１に示した。なお、参考値として、未処理のガラス基板についての測定値を記載した。
【０１０２】
【表１】
【０１０３】
実施例３５と比較例１の結果から、化合物（３４）を使用することで、顕著な表面自由エネルギーの低減が確認できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（１）で示されるケイ素化合物：
【化１】
ここに、Ａはアルコキシシリル基を有する基であり；Ｒ1は炭素数１〜４０のアルキル、アリールおよびアリールアルキルから独立して選択される基であって、いずれも、その少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた基であり；この炭素数１〜４０のアルキルにおいて、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよく；このアリールアルキルにおいて、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよい。
【請求項２】
Ａが式（２）で示される基である、請求項１に記載のケイ素化合物：
【化２】
ここに、Ｚ1は炭素数２〜１０のアルキレンであって、このアルキレンにおける任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−またはフェニレンで置き換えられてもよく；Ｒ2は炭素数１〜２０のアルキル、炭素数６〜２０のアリールまたは炭素数７〜２０のアリールアルキルであり；Ｒ3は炭素数１〜４のアルキルであり；そして、ｎは０〜２の整数である。
【請求項３】
請求項１に記載の式（１）におけるＲ1が炭素数１〜２０のフルオロアルキルである、請求項１または２に記載の化合物。
【請求項４】
請求項１に記載の式（１）におけるＲ1が２−フルオロエチル、２，２−ジフルオロエチル、３，３，３−トリフルオロプロピル、ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル、パーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ドデシルもしくはパーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−テトラデシルである、請求項１または２に記載の化合物。
【請求項５】
請求項１に記載の式（１）におけるＲ1が３，３，３−トリフルオロプロピル、ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルまたはトリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルである、請求項１または２に記載の化合物。
【請求項６】
請求項１に記載の式（１）におけるＲ1が３，３，３−トリフルオロプロピルまたはノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルである、請求項１または２に記載の化合物。
【請求項７】
Ｚ1が炭素数２〜８のアルキレンであり；Ｒ3がメチル、エチル、プロピルまたは１−メチルエチルであり；そしてｎが０または１である、請求項２に記載の化合物。
【請求項８】
Ｚ1が炭素数２〜４のアルキレンであり；Ｒ3がメチルまたはエチルであり；そしてｎが０または１である、請求項２に記載の化合物。
【請求項９】
請求項１に記載の式（１）におけるＲ1が３，３，３−トリフルオロプロピルであり；式（２）におけるＺ1が炭素数２または３のアルキレンであり；Ｒ3がメチルであり；そしてｎが０である、請求項２に記載の化合物。
【請求項１０】
式（３）で示される化合物を原料として用いることを特徴とする式（１−
１）で示されるケイ素化合物の製造方法：
【化３】
ここに、Ｒ1は炭素数１〜４０のアルキル、アリールおよびアリールアルキルから独立して選択される基であって、いずれも、その少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた基であり；この炭素数１〜４０のアルキルにおいて、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよく；このアリールアルキルにおいて、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよく；Ｚ1は炭素数２〜１０のアルキレンであって、このアルキレンにおける任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−またはフェニレンで置き換えられてもよく；Ｒ2は炭素数１〜２０のアルキル、炭素数６〜２０のアリールまたは炭素数７〜２０のアリールアルキルであり；Ｘはハロゲンであり；Ｒ3は炭素数１〜４のアルキルであり；そして、ｎは０〜２の整数である。
【請求項１１】
式（３）で示される化合物に式（４−１）で示される化合物を反応させることを特徴とする、請求項１０に記載の製造方法：
【化４】
ここに、Ｒ3は式（１−１）におけるＲ3と同一の意味を有する。
【請求項１２】
式（３）で示される化合物に式（４−２）で示される化合物を反応させることを特徴とする、請求項１０に記載の製造方法：
【化５】
ここに、Ｒ3は式（１−１）におけるＲ3と同一の意味を有する。
【請求項１３】
請求項１０に記載の式（１−１）において、Ｒ1が２−フルオロエチル、２，２−ジフルオロエチル、３，３，３−トリフルオロプロピル、ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル、パーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ドデシル、またはパーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−テト
ラデシルであり；Ｒ3がメチル、エチル、プロピルまたは１−メチルエチルである、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の式（１−１）において、Ｒ1が３，３，３−トリフルオロプロピルまたはノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルであり；Ｒ3がメチルまたはエチルであり；そしてｎが０または１である、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のケイ素化合物の製造方法。
【請求項１５】
式（４−１）で示される化合物の使用量が、式（３）で示される化合物に対するモル比で１〜５倍量であることを特徴とする、請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のケイ素化合物を含むシランカップリング剤。
【請求項１７】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のケイ素化合物を含む固体表面処理剤。
【請求項１】
式（１）で示されるケイ素化合物：
【化１】
ここに、Ａはアルコキシシリル基を有する基であり；Ｒ1は炭素数１〜４０のアルキル、アリールおよびアリールアルキルから独立して選択される基であって、いずれも、その少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた基であり；この炭素数１〜４０のアルキルにおいて、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよく；このアリールアルキルにおいて、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよい。
【請求項２】
Ａが式（２）で示される基である、請求項１に記載のケイ素化合物：
【化２】
ここに、Ｚ1は炭素数２〜１０のアルキレンであって、このアルキレンにおける任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−またはフェニレンで置き換えられてもよく；Ｒ2は炭素数１〜２０のアルキル、炭素数６〜２０のアリールまたは炭素数７〜２０のアリールアルキルであり；Ｒ3は炭素数１〜４のアルキルであり；そして、ｎは０〜２の整数である。
【請求項３】
請求項１に記載の式（１）におけるＲ1が炭素数１〜２０のフルオロアルキルである、請求項１または２に記載の化合物。
【請求項４】
請求項１に記載の式（１）におけるＲ1が２−フルオロエチル、２，２−ジフルオロエチル、３，３，３−トリフルオロプロピル、ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル、パーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ドデシルもしくはパーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−テトラデシルである、請求項１または２に記載の化合物。
【請求項５】
請求項１に記載の式（１）におけるＲ1が３，３，３−トリフルオロプロピル、ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルまたはトリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルである、請求項１または２に記載の化合物。
【請求項６】
請求項１に記載の式（１）におけるＲ1が３，３，３−トリフルオロプロピルまたはノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルである、請求項１または２に記載の化合物。
【請求項７】
Ｚ1が炭素数２〜８のアルキレンであり；Ｒ3がメチル、エチル、プロピルまたは１−メチルエチルであり；そしてｎが０または１である、請求項２に記載の化合物。
【請求項８】
Ｚ1が炭素数２〜４のアルキレンであり；Ｒ3がメチルまたはエチルであり；そしてｎが０または１である、請求項２に記載の化合物。
【請求項９】
請求項１に記載の式（１）におけるＲ1が３，３，３−トリフルオロプロピルであり；式（２）におけるＺ1が炭素数２または３のアルキレンであり；Ｒ3がメチルであり；そしてｎが０である、請求項２に記載の化合物。
【請求項１０】
式（３）で示される化合物を原料として用いることを特徴とする式（１−
１）で示されるケイ素化合物の製造方法：
【化３】
ここに、Ｒ1は炭素数１〜４０のアルキル、アリールおよびアリールアルキルから独立して選択される基であって、いずれも、その少なくとも１つの水素がフッ素で置き換えられた基であり；この炭素数１〜４０のアルキルにおいて、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよく；このアリールアルキルにおいて、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−、シクロアルキレンまたはフェニレンで置き換えられてもよく；Ｚ1は炭素数２〜１０のアルキレンであって、このアルキレンにおける任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−またはフェニレンで置き換えられてもよく；Ｒ2は炭素数１〜２０のアルキル、炭素数６〜２０のアリールまたは炭素数７〜２０のアリールアルキルであり；Ｘはハロゲンであり；Ｒ3は炭素数１〜４のアルキルであり；そして、ｎは０〜２の整数である。
【請求項１１】
式（３）で示される化合物に式（４−１）で示される化合物を反応させることを特徴とする、請求項１０に記載の製造方法：
【化４】
ここに、Ｒ3は式（１−１）におけるＲ3と同一の意味を有する。
【請求項１２】
式（３）で示される化合物に式（４−２）で示される化合物を反応させることを特徴とする、請求項１０に記載の製造方法：
【化５】
ここに、Ｒ3は式（１−１）におけるＲ3と同一の意味を有する。
【請求項１３】
請求項１０に記載の式（１−１）において、Ｒ1が２−フルオロエチル、２，２−ジフルオロエチル、３，３，３−トリフルオロプロピル、ノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシル、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル、パーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ドデシル、またはパーフルオロ−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−テト
ラデシルであり；Ｒ3がメチル、エチル、プロピルまたは１−メチルエチルである、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の式（１−１）において、Ｒ1が３，３，３−トリフルオロプロピルまたはノナフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロヘキシルであり；Ｒ3がメチルまたはエチルであり；そしてｎが０または１である、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のケイ素化合物の製造方法。
【請求項１５】
式（４−１）で示される化合物の使用量が、式（３）で示される化合物に対するモル比で１〜５倍量であることを特徴とする、請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のケイ素化合物を含むシランカップリング剤。
【請求項１７】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のケイ素化合物を含む固体表面処理剤。
【公開番号】特開２００７−１５９７７（Ｐ２００７−１５９７７Ａ）
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９８８９３（Ｐ２００５−１９８８９３）
【出願日】平成１７年７月７日（２００５．７．７）
【出願人】（０００００２０７１）チッソ株式会社 (658)
【出願人】（５９６０３２１００）チッソ石油化学株式会社 (309)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月７日（２００５．７．７）
【出願人】（０００００２０７１）チッソ株式会社 (658)
【出願人】（５９６０３２１００）チッソ石油化学株式会社 (309)
【Ｆターム（参考）】
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