CN116171287B - 含碘化合物的制造方法和含碘化合物 - Google Patents

含碘化合物的制造方法和含碘化合物 Download PDF

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Abstract

含碘化合物的制造方法包括在式(21)或式(22)的化合物的存在下使含卤素有机碘代化合物与具有反应性碳-碳双键的化合物反应。式(21)中,R21表示氢原子、碘原子或碳原子数1~20的有机基团,R22表示氢原子、碘原子、碳原子数1~20的有机基团或含硼基团,A1表示氢原子、氯原子、溴原子或碘原子。式(22)中,R23和R24表示氢原子、碘原子或碳原子数1~20的有机基团,R25表示氢原子、碘原子、碳原子数1~20的有机基团或含硅基团,A2表示氢原子、氯原子、溴原子或碘原子。

Description

含碘化合物的制造方法和含碘化合物
技术领域
本公开涉及含碘化合物的制造方法和含碘化合物。
背景技术
自由基聚合反应由于单体通用性优异、即便在水等极性介质中也可以简便进行,因此在工业上广泛应用。然而,基于一般的自由基聚合法的分子量控制受到限制,所得到的聚合物的分子量分布容易变宽。
另一方面,活性自由基聚合法作为可得到分子量被控制的分子量分布窄的聚合物的聚合法而受到关注,开发出了各种聚合控制剂。活性自由基聚合法是通过将生长自由基用作为可逆休眠种的保护基进行保护来控制自由基聚合速度并可由此控制分子量分布的聚合法。另外,根据活性自由基聚合法,也可以将得到的聚合物用作聚合引发剂或链转移剂,将不同化合物通过自由基反应进行加成。
专利文献1中记载了如下活性自由基聚合法,即在特定的有机碲化合物的存在下使特定的卤代烯烃进行自由基聚合来制造卤代烯烃聚合物或共聚物。该方法也称为TERP法(organo tellurium mediated living radical polymerization;使用有机碲化合物的活性自由基聚合法)。
专利文献2中公开了如下方法:利用作为活性自由基聚合法之一的RAFT法(reversible addition fragmentation chain transfer;可逆加成断裂链转移聚合)使含氟单体进行乳液聚合来制造聚合物。RAFT法能够通过在被称为RAFT剂的特定的链转移剂的存在下利用可逆链转移反应进行聚合而实现分子量分布的控制。
另外,作为活性自由基聚合法的又一方式,已知有ITP法(iodine transferpolymerization;碘转移聚合)。ITP法为使用有机碘代化合物作为链转移剂的聚合法,在也可以用于氟系单体的方面上有用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2018/164147号
专利文献2:国际公开第2015/173193号
发明内容
使用有机碘代化合物作为链转移剂或聚合引发剂时,为了以该有机碘代化合物为起点进行进一步的自由基反应而得到伸长物,需要脱除末端的C-I键中的碘。但是,当使用氟原子或氯原子直接键合于C-I键的碳的化合物(本公开中,为方便起见也称为“含卤素有机碘代化合物”)时,难以以适当的比例发生碘的脱除。因此,使用上述含卤素有机碘代化合物时,利用以往的方法难以由含卤素有机碘代化合物得到伸长物,且存在难以得到充分的控制性的问题。
鉴于上述情况,本公开的课题在于提供能够使含有氟原子或氯原子的含卤素有机碘代化合物伸长而得到分子量分布被控制的伸长物的含碘化合物的制造方法以及分子量分布被控制的含碘化合物。
本公开的实施方式包含以下的实施方式。
<1>一种含碘化合物的制造方法,包括如下步骤:在选自下述式(21)表示的化合物和下述式(22)表示的化合物中的至少1者的存在下,使具有下述式(1)表示的部分结构的化合物(10)与下述式(3)表示的化合物反应。
(式(1)中,*表示键合于有机基团的键合位点。X表示氟原子或氯原子。X1表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子或-CX5X6X7。X5~X7各自独立地表示氢原子、氟原子或氯原子。)
(式(21)中,R21表示氢原子、碘原子或者取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团,R22表示氢原子、碘原子、取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团、或者含硼基团,上述含硼基团中的硼原子键合于式(21)中的硼原子。R21与R22可以连接而构成环状结构。A1表示氢原子、氯原子、溴原子或碘原子。式(21)中的硼原子可以进一步配位有配位体。)
(式(22)中,R23和R24各自独立地表示氢原子、碘原子或者取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团,R25表示氢原子、碘原子、取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团、或者含硅基团,上述含硅基团中的硅原子键合于式(22)中的硅原子。其中,不包括R23~R25全部为氢原子的情况。R23、R24和R25中的2个以上可以连接形成环状结构。A2表示氢原子、氯原子、溴原子或碘原子。)
(式(3)中,R1~R4各自独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子或者取代或非取代的碳原子数1~40的有机基团。R1与R4或者R2与R3可以连接而构成环状结构。)
<2>根据<1>所述的制造方法,其中,上述式(3)中,R1~R4各自独立地表示氢原子、氯原子、溴原子、碘原子或者取代或非取代的碳原子数1~40的具有至少1个反应性碳-碳双键的有机基团,R1与R4或者R2与R3可以连接而构成环状结构,上述式(3)具有至少2个反应性碳-碳双键。
<3>根据<1>所述的制造方法,其中,上述式(3)表示的化合物包含下述式(5)表示的化合物。
(式中,X表示氟原子或氯原子,X2~X4各自独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子或-CX5X6X7,X5~X7各自独立地表示氢原子、氟原子或氯原子。)
<4>根据<3>所述的制造方法,其中,所得到的含碘化合物为使上述式(5)表示的第1化合物和上述式(3)表示的化合物中的与上述第1化合物不同的化合物共聚而成的共聚物。
<5>根据<4>所述的制造方法,其中,上述共聚为嵌段共聚。
<6>根据<4>所述的制造方法,其中,上述共聚为无规共聚或交替共聚。
<7>根据<4>~<6>中任一项所述的制造方法,其中,上述式(3)表示的化合物中的与上述第1化合物不同的化合物为选自乙烯、丙烯、异丁烯、烷基乙烯基醚、六氟丙烯、全氟(烷基乙烯基醚)、三烯丙基异氰脲酸酯、1,4-二乙烯基八氟丁烷、1,6-二乙烯基十二氟己烷、乙酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯和二乙烯基苯中的至少1者。
<8>根据<3>~<7>中任一项所述的制造方法,其中,上述式(5)表示的化合物为选自氟化乙烯、偏氟乙烯、三氟乙烯、氯三氟乙烯、溴三氟乙烯、碘三氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、1,3,3,3-四氟丙烯、2,3,3,3-四氟丙烯、1-氯-1-氟乙烯、1-溴-1-氟乙烯、1-碘-1-氟乙烯、1,1-二溴-2,2-二氟乙烯、1,1-二氟-2,2-二碘乙烯、1,2-二氯-1,2-二氟乙烯、1,2-二溴-1,2-二氟乙烯和1,2-二氟-1,2-二碘乙烯、氯乙烯和偏氯乙烯中的至少1者。
<9>根据<1>~<8>中任一项所述的制造方法,其中,上述化合物(10)为下述式(11)表示的化合物或下述式(12)表示的化合物。
(式中,R11表示碳原子数1~4的全氟烷基。R12表示碳原子数1~4的全氟亚烷基。X各自独立地表示氟原子或氯原子。X21~X23各自独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子或-CX24X25X26,X24~X26各自独立地表示氢原子、氟原子或氯原子。)
<10>根据<1>~<9>中任一项所述的制造方法,其中,上述化合物(10)为含有多个下述式(4)表示的单元的化合物。
(式中,X31~X34各自独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子或-CX35X36X37,X35~X37各自独立地表示氢原子、氟原子或氯原子。)
<11>根据<10>所述的制造方法,其中,上述化合物(10)的氟含量为50质量%以上。
<12>根据<1>~<11>中任一项所述的制造方法,其中,所得到的含碘化合物为聚合物,上述聚合物的多分散指数为2.0以下。
<13>根据<1>~<12>中任一项所述的制造方法,其中,式(21)中,A1为氢原子,且硼原子具有配位体,或者A1为碘原子。
<14>根据<1>~<12>中任一项所述的制造方法,其中,式(22)中,R23、R24和R25中的至少任一者包含芳香族环。
<15>一种含碘化合物,为包含来源于偶氮系自由基引发剂或过氧化物系自由基引发剂的结构的聚合物,来源于上述偶氮系自由基引发剂或上述过氧化物系自由基引发剂的结构相对于上述聚合物末端的比例为40mol%以下。
根据本公开,提供能够使含有氟原子或氯原子的含卤素有机碘代化合物伸长而得到分子量分布被控制的伸长物的含碘化合物的制造方法以及分子量分布被控制的含碘化合物。
具体实施方式
以下,对本公开的实施方式进行详细说明,但本公开的实施方式并不限定于以下的实施方式。
本公开中“工序”的用语除了独立于其它工序的工序以外,即便是无法与其它工序明确区别时只要能够实现该工序的目的,则也包含该工序。
本公开中使用“~”表示的数值范围包括“~”的前后记载的数值分别作为最小值和最大值。
本公开中各成分可以包含多种相当于各成分的物质。组成物中存在多种相当于各成分的物质时,各成分的含有率或含量只要没有特别说明,就指组成物中存在的该多种物质的合计的含有率或含量。
本公开中,没有特别说明时,有机基团或烃基可以具有取代基,也可以不具有取代基。
本公开中,化学结构中的碳原子数是指某化学结构整体包含的碳原子的总数,该化学结构不具有取代基时表示形成该化学结构的骨架的碳原子的个数,该化学结构具有取代基时表示形成该化学结构的骨架的碳原子的个数加上取代基中的碳原子的个数后的总数。
芳基是指相当于除去芳香族化合物中形成芳香环的碳原子中的任1个碳原子所键合的1个氢原子后的残基的一价基团,以将由碳环化合物衍生的均芳基与由杂环化合物衍生的杂芳基合并的总称来使用。
亚芳基是指相当于除去芳基的碳原子中的任1个碳原子所键合的1个氢原子后的残基的二价基团。
本公开中,反应性碳-碳双键是指能够以烯烃的形式进行各种反应的碳-碳双键,不包含芳香族性的双键。
本公开中,(甲基)丙烯酸是指丙烯酸和甲基丙烯酸的总称。(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的总称。(甲基)丙烯酰胺是指丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的总称。
本公开中,“聚合物”为单体聚合而成的化合物。即,“聚合物”具有多个结构单元。
本公开中,只要没有特别说明,“使化合物A聚合”的记载包括仅使化合物A聚合的情况和使化合物A与其它化合物聚合的情况。另外,“使化合物A与化合物B聚合”的记载包括仅使化合物A与化合物B聚合的情况以及使化合物A、化合物B和其它化合物聚合的情况。这里,化合物A和化合物B表示分子中具有碳-碳双键的本公开中记载的任意化合物。另外,只要没有特别说明,本公开中记载的聚合物就可以为1种化合物的均聚物,也可以为2种以上的化合物的共聚物。
以下,对本公开的实施方式进行详细说明。其中,本公开的实施方式并不限定于以下的实施方式。以下的实施方式中,其构成要素(也包括要素步骤等)除了特别明确指出的情况以外都并非必需。数值及其范围也同样,并非限制本公开的实施方式。
《含碘化合物的制造方法》
本公开的含碘化合物的制造方法(以下,也称为本公开的制造方法)包括如下步骤:在选自下述式(21)表示的化合物和下述式(22)表示的化合物中的至少1者的存在下,使具有下述式(1)表示的部分结构的化合物(10)与下述式(3)表示的化合物反应。
(式(1)中,*表示键合于有机基团的键合位点。X表示氟原子或氯原子。X1表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子或-CX5X6X7。X5~X7各自独立地表示氢原子、氟原子或氯原子。)
式(21)中,R21表示氢原子、碘原子或者取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团,R22表示氢原子、碘原子、取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团、或者含硼基团,上述含硼基团中的硼原子键合于式(21)中的硼原子。R21与R22可以连接而构成环状结构。A1表示氢原子、氯原子、溴原子或碘原子。式(21)中的硼原子可以进一步配位有配位体。
式(22)中,R23和R24各自独立地表示氢原子、碘原子或者取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团,R25表示氢原子、碘原子、取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团、或者含硅基团,上述含硅基团中的硅原子键合于式(22)中的硅原子。其中,不包括R23~R25全部为氢原子的情况。R23、R24和R25中的2个以上可以连接形成环状结构。A2表示氢原子、氯原子、溴原子或碘原子。
(式(3)中,R1~R4各自独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子或者取代或非取代的碳原子数1~40的有机基团。R1与R4或者R2与R3可以连接而构成环状结构。)
发现根据本公开的制造方法,通过使用选自式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物中的至少1者作为催化剂,从而使含有氟原子或氯原子的含卤素有机碘代化合物伸长而得到分子量分布被控制的伸长物。本公开的制造方法基于被称为RTCP(reversiblechain transfer catalyzed living radical polymerization;可逆链转移催化剂聚合)法的活性自由基聚合法,根据下图所示的机理进行。
W·:自由基种(W为任意结构)
A-Y:催化剂(式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物中的至少1者;为式(21)的情况下,A表示A1,Y表示A1以外的结构。为式(22)的情况下,A表示A2,Y表示A2以外的结构。
Z-I:碘化物(I为碘原子,Z为任意结构(碘代烷基、聚合物的碘末端、I-Y等))
X和X1:分别与式(1)中的X和X1含义相同
R1~R4:分别与式(3)中的R1~R4含义相同
首先,反应体系中存在的自由基种(W·)与催化剂(A-Y)反应而产生Y自由基(Y·)。该Y自由基(Y·)适当地脱除含卤素有机碘代化合物的碘。由此,作为保护基的碘被脱除,由含卤素有机碘代化合物进行自由基反应而得到伸长物。伸长末端的自由基与碘化物(Z-I)反应时,伸长末端被再次保护。
以往的方法中,难以从氟原子或氯原子直接键合于C-I键的碳的含卤素有机碘代化合物、即具有-CXX1I(X为氟原子或氯原子)的部分结构的化合物中脱除碘,难以进行上述含卤素有机碘代化合物的伸长而得到分子量被控制的伸长物。认为这一部分是由于C-X键中的碳原子上的自由基不稳定而引起的。另一方面,发现通过使用选自式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物中的特定化合物作为催化剂(A-Y),从而使含卤素有机碘代化合物的碘容易脱除,能够实现控制性高的伸长反应。
因此,例如,通过使用本公开的制造方法使含卤素单体聚合,能够生产分子量分布被控制的含氟聚合物或含氯聚合物。此外,通过使用本公开的制造方法,并发生含氟聚合物或含氯聚合物与交联剂的反应,还能够应用于交联橡胶等的制造。
首先,对本公开的制造方法中使用的化合物进行说明。
<式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物>
下述式(21)表示的化合物作为用于传导含卤素有机碘代化合物的碘脱除的催化剂而发挥功能。
(式(21)表示的化合物)
式(21)中,R21表示氢原子、碘原子或者取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团,R22表示氢原子、碘原子、取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团、或者含硼基团,上述含硼基团中的硼原子键合于式(21)中的硼原子。R21与R22可以连接而构成环状结构。A1表示氢原子、氯原子、溴原子或碘原子。式(21)中的硼原子可以进一步配位有配位体。
反应体系中,从式(21)表示的化合物中脱除A1而产生的原子上的自由基将含卤素有机碘代化合物的碘脱除。
R21和R22表示的取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团各自独立地优选为取代或非取代的碳原子数1~15的有机基团,更优选为取代或非取代的碳原子数1~10的有机基团。作为该有机基团,例如,可举出饱和或不饱和烃基或-OR(R为取代或非取代的碳原子数1~20的烃基,优选为取代或非取代的碳原子数1~15的烃基,更优选为取代或非取代的碳原子数1~10的烃基)。
作为R21和R22表示的取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团,优选具有与硼原子键合的碳原子的有机基团。进而该碳原子优选为sp3碳原子。由此容易生成硼的自由基,且该自由基的碘脱除能力变高。从上述观点考虑,作为R21和R22表示的取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团,优选取代或非取代的烷基。
R21或R22表示的取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团具有取代基时,作为该取代基,例如,可举出含有硼原子的基团。作为该含有硼原子的基团,可举出-BY2,这里,Y各自独立地为氢原子、氯原子、溴原子、碘原子、或者取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团,2个Y可以相互连接而形成环状结构。所形成的环状结构可以为双环结构。该取代基中的硼原子可以进一步配位有配位体。配位体的详细内容与后述的式(21)所示的硼原子的配位体同样。
R22为含硼基团时,该含硼基团中的硼原子键合于式(21)中的硼原子。作为R22表示的含硼基团,可举出-BZ2,这里,Z各自独立地为氢原子、氯原子、溴原子、碘原子、或者取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团,2个Z可以相互连接而形成环状结构。该含硼基团中的硼原子可以进一步配位有配位体。配位体的详细内容与后述的式(21)所示的硼原子的配位体同样。
A1表示氢原子、氯原子、溴原子或碘原子,优选为氢原子、溴原子或碘原子,更优选为氢原子或碘原子,进一步优选为氢原子。
式(21)中的硼原子可以进一步配位有配位体。即,除了对式(21)所示的硼原子的3个共价键以外,还可以存在通过配位键键合于硼原子的配位体。例如后述的硼烷四氢呋喃络合物等络合物中,通过将BH3由配位体稳定化而存在处理性提高的趋势。另外,通过配位体的配位而容易生成硼的自由基。
作为配位体,可举出配位部位具有氮原子或氧原子并在该氮原子或氧原子的键合位点各自独立地键合有氢原子或者取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团的配位体。上述取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团存在多个时,可以连接而形成环结构。
作为配位体的例子,可举出四氢呋喃、吡啶、三甲基胺、三乙基胺、四甲基乙二胺等。
从A1从硼原子上的脱除速度和处理性的观点考虑,作为式(21)表示的化合物的优选方式,可举出A1为氢原子且硼原子具有配位体的方式或者A1为碘原子的方式。
一个方式中,式(21)可以为下述式(21a)表示的化合物。
式(21a)中,A1和R21与式(21)中的A1和R21分别含义相同。R26表示取代或非取代的二价有机基团,R27和R28各自独立地表示氢原子、氯原子、溴原子、碘原子或者取代或非取代的有机基团,R26~R28的碳原子数的合计为1~20。式(21a)所示的2个硼原子可以各自独立地进一步配位配位体。
式(21a)中,R26优选为取代或非取代的碳原子数1~10的二价有机基团,更优选为取代或非取代的碳原子数1~6的二价有机基团。R27和R28各自独立地优选为氢原子、或者取代或非取代的碳原子数1~15的有机基团,更优选为氢原子或者取代或非取代的碳原子数1~10的有机基团。配位体的详细内容与式(21)所示的硼原子的配位体同样。
又一个方式中,式(21)可以为下述式(21b)表示的化合物。
式(21b)中,A1和R21与式(21)中的A1和R21分别含义相同,R29和R30各自独立地表示氢原子、氯原子、溴原子、碘原子或者取代或非取代的有机基团,R29和R30的碳原子数的合计为1~20。式(21b)所示的2个硼原子可以各自独立地进一步配位配位体。
式(21b)中,R29和R30各自独立地优选为氢原子、或者取代或非取代的碳原子数1~15的有机基团,更优选为氢原子、或者取代或非取代的碳原子数1~10的有机基团。配位体的详细内容与式(21)所示的硼原子的配位体同样。
一个方式中,式(21)表示的化合物可以集合多个而形成多聚体、例如二聚体。
作为式(21)表示的化合物,例如,可举出9-硼双环[3.3.1]壬烷、9-碘-9-硼双环[3.3.1]壬烷、硼烷四氢呋喃络合物、硼烷吡啶络合物、硼烷三甲基胺络合物、硼烷三乙基胺络合物、频哪醇硼烷、儿茶酚硼烷、二异松蒎烯基硼烷四甲基乙二胺络合物和三碘化硼。其中,作为优选使用的化合物,优选选自9-硼双环[3.3.1]壬烷、9-碘-9-硼双环[3.3.1]壬烷和三碘化硼中的至少1者。式(21)表示的化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
(式(22)表示的化合物)
式(22)中,R23和R24各自独立地表示氢原子、碘原子或者取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团,R25表示氢原子、碘原子、取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团、或者含硅基团,上述含硅基团中的硅原子键合于式(22)中的硅原子。其中,不包括R23~R25全部为氢原子的情况。R23、R24和R25中的2个以上可以连接形成环状结构。A2表示氢原子、氯原子、溴原子或碘原子。
反应体系中,从式(22)表示的化合物上脱除A2所产生的硅原子上的自由基将含卤素有机碘代化合物的碘脱除。
R23、R24和R25表示的取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团各自独立地优选为取代或非取代的碳原子数1~15的有机基团,更优选为取代或非取代的碳原子数1~10的有机基团。作为该有机基团,可举出饱和或不饱和的烃基、或者-OR(R为取代或非取代的碳原子数1~20的烃基,优选为取代或非取代的碳原子数1~15的烃基,更优选为取代或非取代的碳原子数1~10的烃基)。
作为R23、R24和R25表示的取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团,优选具有与硅原子键合的碳原子的有机基团。进一步优选该碳原子为sp2碳原子或sp3碳原子。由此容易生成硅的自由基,且该自由基的碘脱除能力变高。从上述观点考虑,作为R23、R24和R25表示的取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团,优选取代或非取代的烷基或者取代或非取代的芳基。
R23、R24和R25表示的取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团具有取代基时,作为该取代基,例如,可举出含有硅原子的基团。作为该含有硅原子的基团,可举出-SiY3,这里,Y各自独立地为氢原子、氯原子、溴原子、碘原子或者取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团,多个Y可以相互连接而形成环状结构。
R25为含硅基团时,该含硅基团中的硅原子键合于式(22)中的硅原子。作为R25表示的含硅基团,可举出-SiZ3,这里,Z各自独立地为氢原子、氯原子、溴原子、碘原子或者取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团,多个Z可以相互连接而形成环状结构。
一个方式中,从催化剂的稳定性和处理性的观点考虑,优选R23、R24和R25各自独立地具有芳香族环。从上述观点考虑,作为R23、R24和R25的优选的一个方式,可各自独立地举出取代或非取代的苯基。
从催化剂的聚合反应性的观点考虑,R23、R24和R25可以各自独立地具有或不具有芳香族环。
A2表示氢原子、氯原子、溴原子或碘原子,更优选为氢原子。
一个方式中,从A2从Si-A2键上的脱除速度和处理性的观点考虑,式(22)表示的化合物优选为A2为氢原子且R23、R24和R25中的至少1者具有芳香族环的化合物。
一个方式中,式(22)可以为下述式(22a)表示的化合物。
式(22a)中,A2、R23和R24与式(22)中的A2、R23和R24分别含义相同。R31表示取代或非取代的二价有机基团,R32、R33和R34各自独立地表示氢原子、氯原子、溴原子、碘原子、取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团,R31~R34的碳原子数的合计为1~20。
式(22a)中,R31优选为取代或非取代的碳原子数1~10的二价有机基团,更优选为取代或非取代的碳原子数1~6的二价有机基团。R32、R33和R34各自独立地优选为氢原子、或者取代或非取代的碳原子数1~15的有机基团,优选为氢原子、或者取代或非取代的碳原子数1~10的有机基团。另外,从催化剂的稳定性和处理性的观点考虑,R32、R33和R34中的至少1个、优选2个以上、更优选2个优选具有芳香族环。作为R32、R33和R34的优选的一个方式,可举出R32和R33各自独立地为取代或非取代的苯基且R34为氢原子的方式。
又一个方式中,式(22)可以为下述式(22b)表示的化合物。
式(22b)中,A2、R23和R24与式(22)中的A2、R23和R24分别含义相同,R35~R37各自独立地表示氢原子、氯原子、溴原子、碘原子或者取代或非取代的有机基团,R35~R37的碳原子数的合计为1~20。
式(22b)中,R35~R37各自独立地优选为氢原子、或者取代或非取代的碳原子数1~15的有机基团,更优选为氢原子、或者取代或非取代的碳原子数1~10的有机基团。
作为式(22)表示的化合物,可举出1,4-双(二甲基甲硅烷基)苯、1,1,2,2-四苯基二硅烷、苯基硅烷、二叔丁基硅烷、三叔丁基硅烷、二苯基硅烷、三甲基硅烷、叔丁基二甲基硅烷、二叔丁基甲基硅烷、二甲基苯基硅烷、二苯基甲基硅烷、叔丁基二苯基硅烷、三苯基硅烷、四碘化硅等。其中,从A2从Si-A2键上的脱除速度和处理性的观点考虑,作为优选使用的化合物,可举出1,4-双(二甲基甲硅烷基)苯、1,1,2,2-四苯基二硅烷、二甲基苯基硅烷、二苯基甲基硅烷、叔丁基二苯基硅烷、三苯基硅烷等。另外,从A2从Si-A2键上的脱除速度的观点考虑,也可以举出三甲基硅烷、三叔丁基硅烷和叔丁基二甲基硅烷。式(22)表示的化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物的添加量可以适当地调整。从得到分子量分布被适当控制的含卤素聚合物的观点考虑,优选相对于化合物(10)1mol使用0.01mol~100mol的选自式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物中的至少1者,更优选使用0.1mol~50mol,进一步优选使用0.2mol~10mol,特别优选使用0.3mol~1.0mol。
<化合物(10)>
化合物(10)为具有下述式(1)表示的部分结构的含卤素有机碘代化合物。
式(1)中,*表示键合于有机基团的键合位点。X表示氟原子或氯原子。X1表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子或-CX5X6X7。X5~X7各自独立地表示氢原子、氟原子或氯原子。以下,也将式(1)表示的部分结构称为部分结构(1)。
从碘原子的脱除速度和所产生的碳中心自由基的加成反应速度的观点考虑,X优选为氟原子。
从碘原子的脱除速度和所产生的碳中心自由基的加成反应速度的观点考虑,X1优选为氢原子或氟原子。
化合物(10)只要具有上述部分结构(1)即可,对化合物整体的结构没有任何限定。即,*所键合的有机基团不限定于烃基,也可以为羟基、氨基等各种官能团、卤素基团(卤素原子)、氢原子等。另外,有机基团可以含有杂原子,其价数和分子量也没有特别限定。
化合物(10)中包含的部分结构(1)的数量没有特别限制。例如,化合物(10)可以为具有1个部分结构(1)的单碘含卤素有机化合物,也可以为具有2个部分结构(1)的二碘含卤素有机化合物,还可以为具有3个以上部分结构(1)的多碘含卤素有机化合物。
例如,化合物(10)可以为在*处键合有取代或非取代的烷基、或者卤素原子或氢原子的单碘含卤素有机化合物。
另外,化合物(10)可以为在*处键合有取代或非取代的亚烷基、醚键等二价有机基团和键合于该二价有机基团的部分结构(1)的二碘含卤素有机化合物。
(单碘含卤素有机化合物)
化合物(10)中的单碘含卤素有机化合物可以为具有下述式表示的结构的化合物。式中,R10表示取代或非取代的烷基、取代或非取代的芳基、取代或非取代的芳基烷基、氢原子、氟原子、或者氯原子。X表示氟原子或氯原子。X20表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子或-CX5X6X7,X5~X7各自独立地表示氢原子、氟原子或氯原子。
上述式中,X优选为氟原子。
上述式中,X20优选为氢原子或氟原子。
作为R10中的取代或非取代的烷基,优选取代或非取代的碳原子数1~7的直链状、支链状或环状的烷基。
作为碳原子数1~7的烷基,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、环己基、正庚基等。其中,更优选碳原子数1~4的直链状或支链状的烷基,进一步优选甲基或乙基。
作为碳原子数1~7的取代烷基,可举出任意位置具有氟原子、氯原子、烷氧基、氟烷氧基等取代基的烷基。其中,更优选具有2~15个氟原子的烷基,从抑制基于自由基的氢原子脱除反应的观点考虑,进一步优选全氟烷基,更进一步优选碳原子数1~6的全氟烷基,从减少生物体蓄积性的观点考虑,特别优选碳原子数1~4的全氟烷基。
即,R10为取代烷基时,作为化合物(10),优选下述式(11)表示的化合物。
上述式中,R11表示碳原子数1~4的全氟烷基,X表示氟原子或氯原子,X21表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子或-CX24X25X26,X24~X26各自独立地表示氢原子、氟原子或氯原子。
上述式中,X优选为氟原子。
上述式中,X21优选为氢原子或氟原子。
作为R10中的芳基,优选碳原子数6~12的芳基和碳原子数3~12的杂芳基,具体而言,更优选苯基、萘基、吡啶基、吡咯基、呋喃基和噻吩基。
作为R10中的芳基烷基,优选碳原子数7~15的芳基烷基和碳原子数4~15的杂芳基烷基,具体而言,更优选苄基、2-吡啶甲基、3-吡啶甲基和4-吡啶甲基。
作为单碘含卤素有机化合物,具体而言,可举出二氟碘甲烷、三氟碘甲烷、氯二氟碘甲烷、1,1-二氟碘乙烷、1,1-二氟碘正丙烷、1,1-二氟碘正丁烷、1,1-二氟碘异丁烷、1,1-二氟碘正戊烷、仲丁基二氟碘甲烷、叔丁基二氟碘甲烷、1,1-二氟碘正己烷、1,1-二氟碘正庚烷、1,1-二氟碘正辛烷、环己基二氟碘甲烷、C2F5I、CHF2CF2I、CF3CF2CF2I、(CF3)2CFI、CF3(CF2)3I、(CF3)2CFCF2I、CF3(CF2)4I、CF3(CF2)5I、1,2-二氯-1,1,2-三氟碘乙烷、1-氯-1-碘四氟乙烷、氯碘乙酸等。
单碘含卤素有机化合物可以通过以往公知的方法来制造,例如,也可以通过(R10CF2C(=O)O)2等自由基产生剂与I2的反应来制造。
(二碘含卤素有机化合物)
化合物(10)中的二碘含卤素有机化合物可以为具有下述式表示的结构的化合物。式中,R10’表示单键、取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、取代或非取代的亚芳基亚烷基、或者取代或非取代的亚烷基亚芳基亚烷基。X表示氟原子或氯原子。X20各自独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子或-CX5X6X7,X5~X7各自独立地表示氢原子、氟原子或氯原子。
从碘原子的脱除速度和所产生的碳中心自由基的加成反应速度的观点出发,X优选为氟原子。
从碘原子的脱除速度和所产生的碳中心自由基的加成反应速度的观点出发,X20各自独立地优选为氢原子或氟原子。
作为R10’中的取代或非取代的亚烷基,优选取代或非取代的碳原子数1~6的直链状、支链状或环状的亚烷基。
作为碳原子数1~6的亚烷基,可举出亚甲基、亚乙基、亚正丙基、亚异丙基、亚正丁基、亚异丁基、亚正戊基、亚正己基、1,4-亚环己基等。其中,更优选碳原子数1~4的直链状或支链状的亚烷基,进一步优选亚乙基。
作为碳原子数1~6的取代亚烷基,可举出在任意位置具有氟原子、氯原子、烷氧基、氟烷氧基等取代基的亚烷基。其中,更优选具有2~12个氟原子的亚烷基,从抑制基于自由基的氢原子脱除反应的观点考虑,进一步优选全氟亚烷基,更进一步优选碳原子数1~4的全氟亚烷基,特别优选碳原子数2~4的全氟亚烷基。
即,化合物(10)在R10’为碳原子数1~4的全氟亚烷基时成为下述式(12)表示的化合物。
上述式中,R12表示碳原子数1~4的全氟亚烷基。X表示氟原子或氯原子。X22和X23各自独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子或-CX24X25X26,X24~X26各自独立地表示氢原子、氟原子或氯原子。
上述式中,X各自独立地优选为氟原子。
上述式中,X22和X23各自独立地优选为氢原子或氟原子。
作为R10’中的亚芳基,优选碳原子数6~12的亚芳基和碳原子数3~12的亚杂芳基。具体而言,更优选1,2-亚苯基、1,3-亚苯基、1,4-亚苯基、4,4’-亚联苯基、2,2’-亚联苯基、2,6-亚萘基、2,7-亚萘基、2,4-亚吡啶基、2,5-亚吡啶基、2,6-亚吡啶基、亚吡咯基、亚呋喃基、亚噻吩基和1,5-呋喃二基。
作为R10’中的亚芳基亚烷基,优选碳原子数7~15的亚芳基亚烷基和碳原子数4~15的亚杂芳基亚烷基。具体而言,更优选亚苄基、2-亚吡啶基亚甲基、3-亚吡啶基亚甲基和4-亚吡啶基亚甲基。
作为R10’中的亚烷基亚芳基亚烷基,优选碳原子数8~18的亚烷基亚芳基亚烷基和碳原子数5~18的亚烷基亚杂芳基亚烷基。具体而言,更优选1,2-二亚甲基亚苯基、1,3-二亚甲基亚苯基、1,4-二亚甲基亚苯基、2,2’-二亚甲基亚联苯基、2,4-二亚甲基亚吡啶基、2,5-二亚甲基亚吡啶基、2,6-二亚甲基亚吡啶基和1,5-二甲基呋喃二基。
作为二碘含卤素有机化合物,具体而言,可举出1,2-二碘四氟乙烷、1,4-二碘八氟丁烷、1,6-二碘十二氟己烷等。
其中,从为容易处理的低挥发性液体的观点,优选1,4-二碘八氟丁烷。
二碘含卤素有机化合物的制造方法没有特别限定,可以通过以往公知的方法而得到。
(多碘含卤素有机化合物)
化合物(10)中的多碘含卤素有机化合物具有3个以上的部分结构(1)。作为化合物(10)中的多碘含卤素有机化合物,可举出如下情况:键合于部分结构(1)中的*的有机基团包含未硫化氟弹性体等含氟高分子的部分结构或聚硅氧烷的部分结构且化合物(10)具有3个以上的部分结构(1)。“键合于部分结构(1)中的*的有机基团包含聚硅氧烷的部分结构”,例如可举出部分结构(1)介由取代或非取代的亚烷基、醚键等二价键合基团与聚硅氧烷键合的情况。聚硅氧烷可以为有机硅,也可以为通过硅烷偶联剂的缩合反应而生成的产物。
多碘含卤素有机化合物可以通过以往公知的方法来制造。
化合物(10)可以为含有多个下述式(4)表示的单元的化合物。化合物(10)包含多个下述式(4)表示的单元的情况下,从耐热性和阻燃性的方面考虑,化合物(10)的氟含量优选为50质量%以上,更优选为60质量%以上。化合物的氟含量通过燃烧离子色谱而求出。
上述式中,X31~X34各自独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子或-CX35X36X37,X35~X37各自独立地表示氢原子、氟原子或氯原子。
本公开的制造方法中的化合物(10)的使用量没有特别限制。一个方式中,相对于式(3)表示的化合物1mol,优选使用0.0001mol~3mol的化合物(10),更优选使用0.001mol~2mol,进一步优选使用0.002mol~1mol。
化合物(10)优选为选自单碘含卤素有机化合物和二碘含卤素有机化合物中的至少1者,优选为选自式(11)表示的化合物和式(12)表示的化合物中的至少1者。
并用单碘含卤素有机化合物和二碘含卤素有机化合物作为化合物(10)时,相对于单碘含卤素有机化合物1mol,优选使用0.01mol以上的二碘含卤素有机化合物,更优选使用0.05mol以上,进一步优选使用0.1mol以上。另外,相对于单碘含卤素有机化合物1mol,优选使用100mol以下的二碘含卤素有机化合物,更优选使用10mol以下,进一步优选使用5mol以下。
<式(3)表示的化合物>
式(3)表示的化合物为通过本公开的制造方法而加成至具有式(1)表示的部分结构的化合物(10)的化合物。
式(3)中,R1~R4各自独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子或者取代或非取代的碳原子数1~40的有机基团。R1与R4或者R2与R3可以连接而构成环状结构。
R1~R4中的取代或非取代的碳原子数1~40的有机基团的碳原子数优选为1~30,更优选为1~20,进一步优选为1~12。另外,该有机基团可以为直链状、支链状或环状中的任一种,可以含有或不含有不饱和键。进而,该有机基团可以含有或不含有杂原子,也可以在取代基主链上含有杂原子。
作为取代或非取代的碳原子数1~40的有机基团,可举出烷基、芳基、杂芳基、芳基氧基、杂芳基氧基、烷氧基、芳基烷基、杂芳基烷基、芳基烷氧基、杂芳基烷氧基、羧基、烷氧基羰基、氨甲酰基、酰基氨基、酰基氧基、氰基等。
取代或非取代的碳原子数1~40的有机基团为烷基、芳基、杂芳基、芳基氧基、杂芳基氧基、烷氧基、芳基烷基、杂芳基烷基、芳基烷氧基、或杂芳基烷氧基等可以具有杂原子的烃基时,该烃基为直链状、支链状或环状中的任一种,另外,也可以含有或不含有不饱和键。
作为酰基氨基或酰基氧基的酰基,可举出从羧酸或磺酸中除去羟基所得的基团。
作为具有取代基的碳原子数1~40的有机基团,可举出取代烷基、取代烷氧基、取代烷氧基羰基、N-取代氨甲酰基等。取代基的个数可以为1个,也可以为2个以上。
作为取代烷基的取代基,可举出氟原子、氯原子、羟基、烷氧基、氨基、羧酸基、磺酸基、1,3,5-三嗪三酮骨架等。
作为取代烷氧基的取代基,可举出氟原子、羟基、氨基等。
作为取代烷氧基羰基的取代基,可举出氟原子、羟基、氨基等。
作为N-取代氨甲酰基的取代基,可举出烷基、烷氧基烷基等。
式(3)中,R1与R4或者R2与R3可以连接而构成环状结构。即,式(3)表示的化合物可以为马来酸酐、衣康酸酐等具有环状结构的化合物。
从减少伸长反应中的空间位阻、使反应容易进行的观点考虑,式(3)表示的化合物优选是R1~R4中的至少2个为选自氢原子、氟原子、氯原子、甲基的化合物。
式(3)表示的化合物可以为具有1个反应性碳-碳双键的化合物,也可以为具有多个反应性碳-碳双键的化合物。因此,式(3)表示的化合物可以为二烯丙基胺等二烯丙基化合物、三烯丙基异氰脲酸酯等三烯丙基化合物等。
作为式(3)表示的化合物,例如,可举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸羟基乙酯等(甲基)丙烯酸酯单体;(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸甲基环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸环十二烷酯等含有环烷基的不饱和单体;(甲基)丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、巴豆酸、马来酸酐、衣康酸酐等含有羧基的不饱和单体;N,N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、2-(二甲基氨基)乙基(甲基)丙烯酸酯、N,N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯等含有叔胺的不饱和单体;N-2-羟基-3-丙烯酰氧基丙基-N,N,N-三甲基氯化铵、N-甲基丙烯酰基氨基乙基-N,N,N-二甲基苄基氯化铵等含有季铵盐基团的不饱和单体;(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等含有环氧基的不饱和单体;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲氧基苯乙烯、2-羟基甲基苯乙烯、2-氯苯乙烯、4-氯苯乙烯、2,4-二氯苯乙烯、1-乙烯基萘、二乙烯基苯、4-(氯甲基)苯乙烯、2-(氯甲基)苯乙烯、3-(氯甲基)苯乙烯、4-苯乙烯磺酸或其碱金属盐(钠盐、钾盐等)等苯乙烯系单体;2-乙烯基噻吩、N-甲基-2-乙烯基吡咯等含有杂环的不饱和单体;N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺等乙烯基酰胺;二烯丙基胺、三烯丙基异氰脲酸酯、三(2-甲基-烯丙基)异氰脲酸酯、乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、氟化乙烯、偏氟乙烯、三氟乙烯、氯三氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、2,3,3,3-四氟丙烯、偏氯乙烯、氯乙烯、1-氯-1-氟乙烯或1,2-二氯-1,2-二氟乙烯、1H,1H,2H-全氟(正-1-己烯)、1H,1H,2H-全氟(正-1-辛烯)等α-烯烃;乙酸乙烯酯等乙烯基酯单体;1,4-二乙烯基八氟丁烷、1,6-二乙烯基十二氟己烷等二乙烯基氟烷烃;丙烯腈;丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺等丙烯酰胺单体;甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、叔丁基乙烯基醚、环己基乙烯基醚、羟基乙基乙烯基醚、羟基丁基乙烯基醚等烷基乙烯基醚;全氟(甲基乙烯基醚)、全氟(乙基乙烯基醚)、全氟(正丙基乙烯基醚)等全氟(烷基乙烯基醚);等。式(3)表示的化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为优选的一个方式,可举出如下方式:式(3)中,R1~R4各自独立地表示氢原子、氯原子、溴原子、碘原子或者取代或非取代的碳原子数1~40的具有至少1个反应性碳-碳双键的有机基团,R1与R4或者R2与R3可以连接而构成环状结构,上述式(3)具有至少2个反应性碳-碳双键。也将此时的式(3)表示的化合物称为“至少具有2个反应性碳-碳双键的式(3)表示的化合物”。可以通过使至少具有2个反应性碳-碳双键的式(3)表示的化合物与例如具有C-I键的含氟聚合物或具有C-I键的含氯聚合物反应而向含氟聚合物或含氯聚合物中导入交联结构。
至少具有2个反应性碳-碳双键的式(3)表示的化合物中的、取代或非取代的碳原子数1~40的具有至少1个反应性碳-碳双键的有机基团中,反应性碳-碳双键的个数优选为1~5,更优选为1~4,进一步优选为1~3。
至少具有2个反应性碳-碳双键的式(3)表示的化合物中的、取代或非取代的碳原子数1~40的具有至少1个反应性碳-碳双键的有机基团的碳原子数优选为1~30,更优选为1~20。另外,该有机基团可以为直链状、支链状或环状中的任一种,可以含有或不含有不饱和键。进而,该有机基团可以含有或不含有杂原子,取代基主链可以含有杂原子。
作为至少具有2个反应性碳-碳双键的式(3)表示的化合物的具体例,可举出二烯丙基胺、1,4-二乙烯基八氟丁烷、1,6-二乙烯基十二氟己烷、三烯丙基异氰脲酸酯、三(2-甲基-烯丙基)异氰脲酸酯、二乙烯基苯、具有2个马来酰亚胺基的含氟化合物等。
作为进一步优选的一个方式,可举出式(3)表示的化合物包含下述式(5)表示的化合物的方式。
式(5)中,X表示氟原子或氯原子,X2~X4各自独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子或-CX5X6X7,X5~X7各自独立地表示氢原子、氟原子或氯原子。
式(5)中,X2~X4中的仅任一者为-CX5X6X7时,式(5)成为丙烯结构。此时,从反应性的观点考虑,优选X3或X4为-CX5X6X7,更优选X3为-CX5X6X7
另外,X2~X4也各自独立地优选为氢原子、氟原子、氯原子、溴原子或碘原子。
作为式(5)表示的化合物,可举出氟化乙烯、偏氟乙烯、三氟乙烯、氯三氟乙烯、溴三氟乙烯、碘三氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、1,3,3,3-四氟丙烯、2,3,3,3-四氟丙烯、1-氯-1-氟乙烯、1-溴-1-氟乙烯、1-碘-1-氟乙烯、1,1-二溴-2,2-二氟乙烯、1,1-二氟-2,2-二碘乙烯、1,2-二氯-1,2-二氟乙烯、1,2-二溴-1,2-二氟乙烯、1,2-二氟-1,2-二碘乙烯、氯乙烯、偏氯乙烯等。
作为式(5)表示的化合物,从得到聚合物时的聚合反应性的方面考虑,优选偏氟乙烯、三氟乙烯、氯三氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、2,3,3,3-四氟丙烯、氯乙烯或偏氯乙烯。
<其它任意成分>
本公开的制造方法中,可以进一步使用化合物(10)以外的自由基引发剂、溶剂、乳化剂、悬浮助剂、酸或碱、式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物以外的反应控制剂等其它成分。
(自由基引发剂)
本公开的制造方法中,也可以并用化合物(10)以外的自由基引发剂。作为自由基引发剂,可举出偶氮系自由基引发剂、过氧化物系自由基引发剂等。
作为偶氮系自由基引发剂,可举出2,2’-偶氮双(异丁腈)(AIBN)、2,2’-偶氮双(2-甲基丁腈)(AMBN)、2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)(ADVN)、1,1’-偶氮双(1-环己烷甲腈)(ACHN)、二甲基-2,2’-偶氮双异丁酸酯(MAIB)、4,4’-偶氮双(4-氰基缬草酸)(ACVA)、1,1’-偶氮双(1-乙酰氧基-1-苯基乙烷)、2,2’-偶氮双(2-甲基丁基酰胺)、2,2’-偶氮双(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮双(2-甲基脒基丙烷)二盐酸盐、2,2’-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]、2,2’-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟基乙基)丙酰胺]、2,2’-偶氮双(2,4,4-三甲基戊烷)、2-氰基-2-丙基偶氮甲酰胺、2,2’-偶氮双(N-丁基-2-甲基丙酰胺)、2,2’-偶氮双(N-环己基-2-甲基丙酰胺)等。
这些偶氮系自由基引发剂优选根据反应条件而适当地选择。
例如,在40℃以下的低温聚合的情况下,优选使用2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)(ADVN)、2,2’-偶氮双(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)等。
在40~80℃的中温聚合的情况下,优选使用2,2’-偶氮双(异丁腈)(AIBN)、2,2’-偶氮双(2-甲基丁腈)(AMBN)、二甲基-2,2’-偶氮双异丁酸酯(MAIB)、1,1’-偶氮双(1-乙酰氧基-1-苯基乙烷)、4,4’-偶氮双(4-氰基缬草酸)(ACVA)、2,2’-偶氮双(2-甲基丁基酰胺)、2,2’-偶氮双(2-甲基脒基丙烷)二盐酸盐、2,2’-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]等。
在80℃以上的高温聚合的情况下,优选使用1,1’-偶氮双(1-环己烷甲腈)(ACHN)、2-氰基-2-丙基偶氮甲酰胺、2,2’-偶氮双(N-丁基-2-甲基丙酰胺)、2,2’-偶氮双(N-环己基-2-甲基丙酰胺)、2,2’-偶氮双(2,4,4-三甲基戊烷)、2,2’-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟基乙基)丙酰胺]等。
作为过氧化物系自由基引发剂,从β开裂的容易性的观点考虑,优选二烷基过氧化物、二酰基过氧化物、过氧缩酮,更优选二酰基过氧化物。这些过氧化物系自由基引发剂由于通过β开裂而迅速地生成碳中心自由基种,因此容易适当地发挥式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物的催化剂功能。
作为过氧化物系自由基引发剂,具体而言,可举出叔丁基枯基过氧化物、二叔丁基过氧化物、二叔己基过氧化物等二烷基过氧化物;二异丁酰基过氧化物、二(3,5,5-三甲基己酰基)过氧化物、二月桂酰基过氧化物、二琥珀酸过氧化物、苯甲酰基过氧化物、以及二苯甲酰基过氧化物、苯甲酰基间甲基苯甲酰基过氧化物和间甲苯酰基过氧化物的混合物等二酰基过氧化物;2,2-双(4,4-二叔丁基过氧化环己基)丙烷、1,1-二(叔己基过氧化)环己烷、1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷、正丁基4,4-二(叔丁基过氧化)戊酸酯、2,2-二(叔丁基过氧化)丁烷等过氧缩酮等。此外,也可以使用日本特表平08-506140号公报中记载的含氟过氧化物。
在选自式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物中的至少1者的存在下的化合物(10)与式(3)表示的化合物的反应中并用化合物(10)以外的自由基引发剂时,相对于化合物(10)1mol,优选使用0.0001mol~10mol的化合物(10)以外的自由基引发剂,更优选使用0.01mol~5mol,进一步优选使用0.1mol~2mol。
在选自式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物中的至少1者的存在下的化合物(10)与式(3)表示的化合物的反应中并用偶氮系自由基引发剂或过氧化物系自由基引发剂时,相对于化合物(10)1mol,优选使用0.0001mol~10mol的偶氮系自由基引发剂或过氧化物系自由基引发剂,更优选使用0.01mol~5mol,进一步优选使用0.1mol~2mol。
(溶剂)
本公开的制造方法中的反应可以使用有机溶剂(包括离子液体)或水性溶剂进行。
作为有机溶剂,可举出苯、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、丙酮、2-丁酮(甲基乙基酮)、二烷、六氟异丙醇、氯仿、四氯化碳、四氢呋喃(THF)、乙酸乙酯、1H-全氟己烷、1H,1H,1H,2H,2H-全氟辛烷、三氟甲基苯、1,3-双(三氟甲基)苯、1,4-双(三氟甲基)苯、苯氟仿、氯苯、乙腈等。
另外,也可以使用N-甲基-N-甲氧基甲基吡咯烷鎓四氟硼酸盐、N-甲基-N-乙氧基甲基四氟硼酸盐、1-甲基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-甲基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-甲基-3-甲基氯化咪唑鎓等离子液体。
作为水性溶剂,例如,可举出水、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、1-甲氧基-2-丙醇、二丙酮醇等。
溶剂的使用量可以适当地调节。例如,相对于所得到的含碘化合物1000g,优选使用0.01L~50L的溶剂,更优选使用0.05L~10L,进一步优选使用0.1L~5L。
(反应控制剂)
本公开的制造方法中,可以并用式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物以外的反应控制剂。其中,式(21)表示的化合物中A1为氢原子时,通过在该式(21)表示的化合物中并用氮中心的配位性化合物或氧中心的配位性化合物作为反应控制剂而存在进行特别适当的控制聚合的趋势。作为上述反应控制剂,可举出氨、三烷基胺、吡啶等含氮芳香族化合物;水、醇、醚、含羰基化合物等。并用A1为氢原子的式(21)表示的化合物和氮中心的配位性化合物或氧中心的配位性化合物时,优选相对于式(21)表示的化合物1mol并用0.1mol~10mol的配位性化合物。
<产物>
所得到的含碘化合物可以为聚合物。该聚合物可以为嵌段共聚物,也可以为无规共聚物,也可以为交替共聚物。
所得到的含碘化合物为聚合物时,聚合物的分子量可以根据反应时间、式(21)表示的化合物和(22)表示的化合物的种类和量以及化合物(10)的量进行调节。
例如,聚合物的数均分子量(Mn)可以为100~1000000,也可以为1000~500000,也可以为10000~200000。
另外,聚合物的重均分子量(Mw)可以为100~1000000,也可以为1000~500000,也可以为10000~200000。
本公开中的数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)为通过SEC(Size ExclusionChromatography;尺寸排阻色谱法)测定而求出的值,使用聚苯乙烯作为分子量换算用的标准物质。除了装置和流动相以外的测定条件依据日本特开2011-226846号公报的实施例。流动相使用四氢呋喃在30℃下进行测定。对于在30℃下不溶于四氢呋喃的聚合物,从异佛尔酮、2-氯苯氟仿、2,6-二氯苯氟仿、3’,5’-双(三氟甲基)苯乙酮和它们的混合物中选择的可溶解聚合物的溶剂在140℃~200℃下进行测定。
根据本公开的制造方法,可以将所得到的聚合物的多分散指数控制为例如2.5以下。根据本公开的制造方法,还能够得到多分散指数优选为2.1以下、2.0以下、1.9以下、1.8以下、1.7以下、1.6以下或1.5以下这样具有非常窄的分子量分布的聚合物。应予说明,多分散指数的下限值根据其定义为1.0。
作为分子量分布的指标的多分散指数(PD)由下式求出。
{PD=Mw(重均分子量)/Mn(数均分子量)}
多分散指数的测定中,在基于SEC的Mn和Mw的测定中使用相同的溶剂。
本公开的制造方法中,并用偶氮系自由基引发剂或过氧化物系自由基引发剂来制造聚合物时所得到的含碘化合物为一部分中包含来源于所使用的自由基引发剂的结构的聚合物。然而,根据本公开的制造方法,与使用一般的偶氮系自由基引发剂或过氧化物系自由基引发剂的聚合方法相比,能够减少来源于所使用的偶氮系自由基引发剂或过氧化物系自由基引发剂的结构在所得到的聚合物末端中的比例。即,根据本公开的制造方法,并不以偶氮系自由基引发剂或过氧化物系自由基引发剂为起点使单体聚合,而是进行以化合物(10)为起点的聚合,因此能够减少来源于所并用的偶氮系自由基引发剂或过氧化物系自由基引发剂的结构进入聚合物中的比例。来源于偶氮系自由基引发剂或过氧化物系自由基引发剂的结构的比例相对于聚合物末端的mol数,优选为40mol%以下,更优选为30mol%以下,进一步优选为20mol%以下,特别优选为10mol%以下。
来源于偶氮系自由基引发剂或过氧化物系自由基引发剂的结构相对于聚合物末端的mol数的比例是否为40mol%以下、30mol%以下、20mol%以下或10mol%以下通过使用NMR算出引发剂的mol数,并算出引发剂的mol数相对于由式X定义的聚合物末端的mol数的比例来进行判定。式X中,重复单元的平均分子量为以重复单元的分子量的摩尔分率进行加权的算术平均值。
(式X)
(聚合物末端的mol数)=2×Mn/(聚合物中的重复单元的平均分子量)
另外,通过自由基引发剂的分解而生成的自由基具有碳原子-杂原子间的多重键时,上述事项也可以通过IR进行判定。
〔含碘化合物的制造方法〕
如上所述,本公开的制造方法包含如下步骤:在选自式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物中的至少1者的存在下,使化合物(10)与式(3)表示的化合物反应。
一个实施方式中,可以通过本公开的制造方法来制造含氟单体的聚合物或含氯单体的聚合物。一个实施方式中,可以通过本公开的制造方法来制造含氟单体或含氯单体与其它单体的共聚物。一个实施方式中,可以通过本公开的制造方法而向含氟聚合物或含氯聚合物导入交联结构。
以下,对本公开的制造方法的例示性的实施方式(第1实施方式~第3实施方式)进行说明。
(1)第1实施方式
第1实施方式的含碘化合物的制造方法包含如下步骤:在选自式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物中的至少1者的存在下,使具有式(1)表示的部分结构的化合物(10)与式(5)表示的化合物反应。以下,也将第1实施方式的含碘化合物的制造方法称为“第1实施方式的制造方法”。
第1实施方式的制造方法中,由于选自式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物中的至少1者的存在,从而将化合物(10)中的末端的碘脱除,通过该末端产生的自由基而发生式(5)表示的化合物的聚合反应。通过采用本方法而得到分子量分布受到高度控制的含氟聚合物或含氯聚合物。
以下对具体的反应条件的例子进行说明。
在由非活性气体置换的容器或真空减压后的容器内将选自式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物中的至少1者、化合物(10)和式(5)表示的化合物混合。可以混合多种式(5)表示的化合物。根据需要混合偶氮系自由基引发剂、过氧化物系自由基引发剂等化合物(10)以外的自由基引发剂。也可以并用式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物以外的反应控制剂。
作为非活性气体,可举出氮、氩、氦。其中,优选氮或氩,更优选氮。
第1实施方式的制造方法中,相对于式(5)表示的化合物1mol,优选使用0.001mol~1mol的化合物(10),更优选使用0.01mol~1mol,进一步优选使用0.02mol~0.5mol。
反应可以在无溶剂下进行,也可以使用在一般的自由基聚合中通常使用的有机溶剂(包括离子液体)或水性溶剂进行。
接下来,对上述得到的混合物进行搅拌。反应温度和反应时间可以根据产物的分子量、分子量分布等进行适当调节。从适当控制分子量分布的观点考虑,反应温度优选为10℃~100℃,更优选为20℃~80℃,也可以为30℃~60℃。反应时间可以适当地调节用于得到所期望的分子量,例如可以为1小时~24小时,也可以为2小时~10小时。搅拌通常在常压下进行,也可以进行加压或减压。
反应结束后,通过利用常规方法将使用溶剂和残留单体在减压下除去并取出目标化合物,或者使用目标化合物不溶的溶剂进行再沉淀处理来分离目标化合物。反应处理只要对目标化合物没有影响,就可以为任意处理方法。
(2)第2实施方式
第2实施方式的含碘化合物的制造方法是所得到的含碘化合物在本公开的制造方法中使式(5)表示的第1化合物与式(3)表示的化合物中的与上述第1化合物不同的化合物共聚而成的共聚物的实施方式。根据第2实施方式的含碘化合物的制造方法,适当地得到包含式(5)表示的含氟聚合物或含氯聚合物的共聚物。以下,也将第2实施方式的含碘化合物的制造方法称为“第2实施方式的制造方法”。另外,以下,也将共聚所使用的式(3)表示的化合物中的与第1化合物不同的化合物称为共聚单体。
第1化合物的详细内容与上述式(5)所表示的化合物的详细内容相同。
共聚单体可以为式(5)表示的化合物中的与第1化合物不同的化合物,也可以为式(3)表示的化合物中的除了式(5)表示的化合物以外的化合物。
作为共聚单体,可举出(甲基)丙烯酸酯单体、苯乙烯系单体、三烯丙基异氰脲酸酯、乙烯、丙烯、异丁烯、烷基乙烯基醚、1H,1H,2H-全氟(正-1-己烯)、1H,1H,2H-全氟(正-1-辛烯)、1,4-二乙烯基八氟丁烷、1,6-二乙烯基十二氟己烷、全氟(烷基乙烯基醚)等且为与第1化合物不同的化合物。
作为优选的(甲基)丙烯酸酯单体,可举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯和(甲基)丙烯酸丁酯,更优选(甲基)丙烯酸甲酯或(甲基)丙烯酸丁酯。
作为优选的苯乙烯系单体,可举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、4-甲氧基苯乙烯、4-氯苯乙烯、4-(氯甲基)苯乙烯、二乙烯基苯和4-苯乙烯磺酸或其碱金属盐,更优选苯乙烯、4-甲氧基苯乙烯、4-氯苯乙烯和4-(氯甲基)苯乙烯。作为碱金属盐,可举出钠盐、钾盐等。
作为优选的烷基乙烯基醚,可举出甲基乙烯基醚和乙基乙烯基醚。
作为优选的全氟(烷基乙烯基醚),可举出全氟(甲基乙烯基醚)、全氟(乙基乙烯基醚)和全氟(正丙基乙烯基醚)。
其中,共聚单体优选为选自乙烯、丙烯、异丁烯、烷基乙烯基醚、六氟丙烯、全氟(烷基乙烯基醚)、三烯丙基异氰脲酸酯、1,4-二乙烯基八氟丁烷、1,6-二乙烯基十二氟己烷、乙酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯和二乙烯基苯中的至少1者。
共聚可以为嵌段共聚,也可以为无规共聚,也可以为交替共聚。嵌段共聚物、无规共聚物和交替共聚物例如可以通过以下方法来制造。
-嵌段共聚物-
通过使用选自式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物中的至少1者和化合物(10),从而得到例如三氟乙烯-苯乙烯等A-B二嵌段共聚物、苯乙烯-三氟乙烯-苯乙烯等B-A-B三嵌段共聚物等。
嵌段共聚物可以通过包括如下步骤的制造方法而得到,即,例如在选自式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物中的至少1者的存在下使式(5)表示的第1化合物的聚合物且具有式(1)表示的部分结构的化合物(10)与式(3)表示的化合物中的与上述第1化合物不同的化合物反应。嵌段共聚可以并用化合物(10)以外的自由基引发剂而进行。
例如,得到A-B二嵌段共聚物时,例如,制造三氟乙烯-苯乙烯共聚物时如下所述。首先,根据第1实施方式的制造方法中说明的方法制造聚三氟乙烯。接着,在得到的聚三氟乙烯中混合苯乙烯,根据第1实施方式的制造方法中说明的方法进行反应,由此得到三氟乙烯-苯乙烯共聚物。其中,在共聚单体的聚合中,第1实施方式中进行聚合的“式(5)表示的化合物”也可换作“共聚单体”来表示。
制造B-A-B三嵌段共聚物时,可举出在上述A-B二嵌段共聚物的制造方法中使用二碘含卤素有机化合物来代替单碘含卤素有机化合物的方法。
上述的嵌段共聚物的制造方法中,可以在1个嵌段制造后直接开始制造下一嵌段的反应,也可以暂时结束反应在纯化后开始下一嵌段的反应。嵌段共聚物的分离利用通常的方法来进行。
-无规共聚物、交替共聚物-
通过在选自式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物中的至少1者的存在下使式(5)表示的第1化合物与共聚单体并行地进行反应而得到无规共聚物或交替共聚物。共聚也可以并用化合物(10)以外的自由基引发剂而进行。
所得到的共聚物是无规共聚物还是交替共聚物根据第1化合物和共聚单体的种类以及相对量来确定。
在无规共聚、交替共聚的任一情况下,作为其它的聚合条件,都可以使用与第1实施方式的说明中记载的条件同样的条件。
(3)第3实施方式
第3实施方式的含碘化合物的制造方法为如下实施方式:式(3)中,R1~R4各自独立地表示氢原子、氯原子、溴原子、碘原子或者取代或非取代的碳原子数1~40的具有至少1个反应性碳-碳双键的有机基团,R1与R4或者R2与R3可以连接而构成环状结构,上述式(3)具有至少2个反应性碳-碳双键。即,第3实施方式的含碘化合物的制造方法为如下实施方式:使用至少具有2个反应性碳-碳双键的式(3)表示的化合物作为式(3)表示的化合物。以下,也将第3实施方式的含碘化合物的制造方法称为“第3实施方式的制造方法”。
通过使用至少具有2个反应性碳-碳双键的式(3)表示的化合物,能够向含有氟的化合物(10)中导入交联结构。例如,可以通过使用末端被碘保护的含氟聚合物或含氯聚合物作为化合物(10),在选自式(21)表示的化合物和式(22)表示的化合物中的至少1者的存在下,使至少具有2个反应性碳-碳双键的式(3)表示的化合物反应而导入交联结构。
具体的反应条件与第1实施方式中说明的反应条件相同。其中,第1实施方式中进行聚合的“式(5)表示的化合物”换作“至少具有2个反应性碳-碳双键的式(3)表示的化合物”来表示。另外,第3实施方式中,相对于至少具有2个反应性碳-碳双键的式(3)表示的化合物1mol,化合物(10)优选使用0.01mol~10mol,更优选使用0.05mol~5mol,进一步优选使用0.1mol~1.2mol。
实施例
以下举出实施例对本公开的实施方式进行具体说明,本公开的实施方式并不受下述实施例所限定。应予说明,以下的例1~例12相当于实施例,例13~例15相当于比较例。
(例1)
在氮置换后的手套箱内向内容积30mL的带有搅拌机的不锈钢制高压釜中装入0.024g(0.10mmol)的偶氮系自由基引发剂“V-40”(商品名,富士胶片和光纯药株式会社)、0.012g(0.10mmol)的9-硼双环[3.3.1]壬烷、0.016g(0.20mmol)的吡啶、0.035g(0.1mmol)的正九氟丁基碘化物和17.9g的苯氟仿。
压入3.2g(50mmol)的偏氟乙烯后,一边将内温升温到100℃一边开始搅拌。在保持内温的状态下以200rpm(每分钟200转)进行5小时搅拌,结果,内压从1.4MPa(表压)降低至1.3MPa。
将高压釜用冰水浴冷却后,吹除未反应的偏氟乙烯。
将得到的聚合物溶液进行真空干燥而得到固体。将该固体加入到20mL的甲醇中搅拌30分钟,然后使用离心分离机分离为固体和上清液。将得到的固体进行真空干燥,结果得到0.19g的固体。
将得到的固体通过流动相使用四氢呋喃的尺寸排阻色谱法进行测定,结果,Mn=4900,Mw=9700。
算出的含氟聚合物的多分散指数(Mw/Mn)为2.0。
对得到的固体的1H-NMR和19F-NMR进行测定,结果,该聚合物所包含的来自V-40的结构的mol数相对于该聚合物的末端的mol数的比例算出为5mol%以下。
(例2)
在氮置换后的手套箱内向内容积30mL的带有搅拌机的不锈钢制高压釜中装入0.024g(0.10mmol)的偶氮系自由基引发剂“V-40”(商品名,富士胶片和光纯药株式会社)、0.012g(0.10mmol)的9-硼双环[3.3.1]壬烷0.016g(0.20mmol)的吡啶、0.035g(0.10mmol)的正九氟丁基碘化物和17.9g的苯氟仿,进行冷冻脱气。
压入3.2g(50mmol)的偏氟乙烯后,一边将内温升温到100℃一边开始搅拌。在保持内温的状态下以200rpm进行10小时搅拌,结果,内压从1.4MPa减低至1.2MPa。
将高压釜用冰水浴冷却后,吹除未反应的偏氟乙烯。
将得到的聚合物溶液进行真空干燥而得到固体。将该固体加入到20mL的甲醇中搅拌30分钟,然后使用离心分离机分离为固体和上清液。将得到的固体进行真空干燥,结果得到0.32g的固体。
将得到的固体通过流动相使用四氢呋喃的尺寸排阻色谱法进行测定,结果,Mn=6900,Mw=11600。
算出的含氟聚合物的多分散指数(Mw/Mn)为1.7。
对得到的固体的1H-NMR和19F-NMR进行测定,结果,该聚合物所包含的来自V-40的结构的mol数相对于该聚合物的末端的mol数的比例算出为5mol%以下。
(例3)
在氮置换后的手套箱内向内容积30mL的带有搅拌机的不锈钢制高压釜中装入0.024g(0.10mmol)的偶氮系自由基引发剂“V-40”(商品名,富士胶片和光纯药株式会社)、0.012g(0.10mmol)的9-硼双环[3.3.1]壬烷、0.016g(0.20mmol)的吡啶、0.035g(0.10mmol)的正九氟丁基碘化物和17.9g的苯氟仿,进行冷冻脱气。
压入0.75g(5.0mmol)的六氟丙烯和2.9g(45mmol)的偏氟乙烯后,一边将内温升温到100℃一边开始搅拌。在保持内温的状态下以200rpm进行10小时搅拌,结果,内压从1.2MPa降低至1.1MPa。
将高压釜用冰水浴冷却后,吹除未反应的六氟丙烯和偏氟乙烯。
将得到的聚合物溶液进行真空干燥而得到固体。将该固体加入到20mL的甲醇中搅拌30分钟,然后使用离心分离机分离为固体和上清液。将得到的固体进行真空干燥,结果得到0.25g的固体。
将得到的固体通过流动相使用四氢呋喃的尺寸排阻色谱法进行测定,结果,Mn=5400,Mw=10100。
算出的含氟聚合物的多分散指数(Mw/Mn)为1.9。
对得到的固体的1H-NMR和19F-NMR进行测定,结果,该聚合物所包含的来自V-40的结构的mol数相对于该聚合物的末端的mol数的比例算出为5mol%以下。
(例4)
在氮置换后的手套箱内向内容积30mL的带有搅拌机的不锈钢制高压釜中装入0.012g(0.050mmol)的偶氮系自由基引发剂“V-40”(商品名,富士胶片和光纯药株式会社)、0.010g(0.050mmol)的1,4-双(二甲基甲硅烷基)苯、0.035g(0.10mmol)的正九氟丁基碘化物和17.9g的苯氟仿,进行冷冻脱气。
压入3.2g(50mmol)的偏氟乙烯后,一边将内温升温到100℃一边开始搅拌。在保持内温的状态下以200rpm进行10小时搅拌,结果,内压从1.4MPa降低至1.2MPa。
将高压釜用冰水浴冷却后,吹除未反应的偏氟乙烯。
将得到的聚合物溶液进行真空干燥而得到固体。将该固体加入到20mL的甲醇中搅拌30分钟,然后使用离心分离机分离为固体和上清液。将得到的固体进行真空干燥,结果得到0.29g的固体。
将得到的固体通过流动相使用四氢呋喃的尺寸排阻色谱法进行测定,结果,Mn=17100,Mw=32400。
算出的含氟聚合物的多分散指数(Mw/Mn)为1.9。
对得到的固体的1H-NMR和19F-NMR进行测定,结果,该聚合物所包含的来自V-40的结构的mol数相对于该聚合物的末端的mol数的比例算出为5mol%以下。
(例5)
在氮置换后的手套箱内向内容积30mL的带有搅拌机的不锈钢制高压釜中装入0.026g(0.16mmol)的2,2’-偶氮双(异丁腈)、0.040g(0.16mmol)的9-碘-9-硼双环[3.3.1]壬烷、0.025g(0.32mmol)的吡啶、0.055g(0.16mmol)的正九氟丁基碘化物和17.9g的苯氟仿,进行冷冻脱气。
压入9.3g(80mmol)的氯三氟乙烯后,将内温升温到75℃而开始搅拌。在保持内温的状态下以200rpm进行6小时搅拌,结果,内压从0.5MPa降低至0.3MPa。
将高压釜用冰水浴冷却后,吹除未反应的氯三氟乙烯。
将得到的聚合物溶液进行真空干燥而得到固体。将该固体加入到50mL的甲醇中搅拌30分钟,然后使用离心分离机分离为固体和上清液。将得到的固体进行真空干燥,结果得到3.9g的固体。
将得到的固体通过流动相使用3’,5’-双(三氟甲基)苯乙酮的尺寸排阻色谱法进行测定,结果,Mn=24700,Mw=34800。
算出的含氟聚合物的多分散指数(Mw/Mn)为1.4,该自由基聚合表现出活性自由基聚合的特征。
(例6)
在氮置换后的手套箱内向内容积30mL的带有搅拌机的不锈钢制高压釜中装入0.033g(0.20mmol)的2,2’-偶氮双(异丁腈)、0.024g(0.20mmol)的9-硼双环[3.3.1]壬烷、0.032g(0.40mmol)的吡啶、0.069g(0.20mmol)的正九氟丁基碘化物和11.5g的乙腈,进行冷冻脱气。
压入8.2g(100mmol)的三氟乙烯后,将内温升温到75℃而开始搅拌。在保持内温的状态下以200rpm进行8小时搅拌,结果,内压从1.4MPa降低至1.3MPa。
将高压釜用冰水浴冷却后,吹除未反应的三氟乙烯。
将得到的聚合物溶液进行真空干燥,得到粘稠性液体。将该粘稠性液体加入到50mL的甲醇中搅拌30分钟,然后使用离心分离机分离出下层的粘稠性液体和上清液。将得到的粘稠性液体进行真空干燥,结果,得到0.57g的固体。
将得到的固体通过流动相使用四氢呋喃的尺寸排阻色谱法进行测定,结果,Mn=3300,Mw=6700。
算出的含氟聚合物的多分散指数(Mw/Mn)为2.0。
对得到的固体的1H-NMR和19F-NMR进行测定,结果,该聚合物所包含的来自2,2’-偶氮双(异丁腈)的结构的mol数相对于该聚合物的末端的mol数的比例算出为10mol%以下。
(例7)
在氮置换后的手套箱内向内容积30mL的带有搅拌机的不锈钢制高压釜中装入0.033g(0.20mmol)的2,2’-偶氮双(异丁腈)、0.024g(0.20mmol)的9-硼双环[3.3.1]壬烷、0.032g(0.40mmol)的吡啶、0.069g(0.20mmol)的正九氟丁基碘化物和11.5g的乙腈,进行冷冻脱气。
压入6.3g(100mmol)的氯乙烯后,使内温升温到75℃而开始搅拌。在保持内温的状态下以200rpm进行4小时搅拌,结果,内压从0.3MPa降低至0.2MPa。
将高压釜用冰水浴冷却后,吹除未反应的氯乙烯。
将得到的聚合物溶液进行真空干燥而得到固体。将该固体加入到20mL的甲醇中搅拌30分钟,然后使用离心分离机分离为固体和上清液。将得到的固体进行真空干燥,结果,得到0.63g的固体。
将得到的固体通过流动相使用四氢呋喃的尺寸排阻色谱法进行测定,结果,Mn=9800,Mw=18600。
算出的含氟聚合物的多分散指数(Mw/Mn)为1.9。
对得到的固体的1H-NMR和19F-NMR进行测定,结果,该聚合物所包含的来自2,2’-偶氮双(异丁腈)的结构的mol数相对于该聚合物的末端的mol数的比例算出为10mol%以下。
(例8)
在氮置换后的手套箱内向内容积20mL的玻璃制反应器中装入0.25g的与例2同样地得到的含氟聚合物、0.0082g(0.050mmol)的2,2’-偶氮双(异丁腈)、0.024g(0.20mmol)的9-硼双环[3.3.1]壬烷、0.032g(0.40mmol)的吡啶、1.0g(10mmol)的苯乙烯、1.5g的乙腈和磁力搅拌子。
将油浴的温度升温到80℃而开始搅拌。在保持温度的状态下以200rpm进行2小时搅拌。
将反应器在室温下放冷。
将得到的聚合物溶液进行真空干燥而得到固体。将该固体加入30mL的甲苯和5L的甲醇搅拌30分钟,然后使用离心分离机分离为固体和上清液。将得到的固体进行真空干燥,结果,得到0.33g的固体。
将得到的固体通过流动相使用四氢呋喃的尺寸排阻色谱法进行测定,结果,Mn=6200,Mw=13900,洗脱曲线的峰为1个。
算出的含氟聚合物的多分散指数(Mw/Mn)为2.2。
对得到的固体的1H-NMR和19F-NMR进行测定,结果,含氟共聚物中的偏氟乙烯与苯乙烯的mol比率算出为86:14。
根据尺寸排阻色谱法和NMR的结果,确认了制造出嵌段共聚物。
(例9)
在氮置换后的手套箱内向内容积20mL的玻璃制反应器中装入0.016g(0.10mmol)的2,2’-偶氮双(异丁腈)、0.12g(1.0mmol)的9-硼双环[3.3.1]壬烷、0.16g(2.0mmol)的吡啶、0.35(1.0mmol)的正九氟丁基碘化物、1.3g(10mmol)的二乙烯基苯(东京化成工业株式会社制)和5.5g的氯苯。
将油浴的温度升温到80℃而开始搅拌。在保持温度的状态下以200rpm进行2小时搅拌。然后,将反应器在室温下放冷。
对得到的聚合物溶液使用离心分离机分离出固体和上清液。
对得到的上清液的1H-NMR和19F-NMR进行测定,结果,上清液中含有的氟原子的mol数相对于装入的正九氟丁基碘化物所含有的氟原子的mol数的比例为91mol%。
(例10)
在氮置换后的手套箱内向内容积30mL的带有搅拌机的不锈钢制高压釜中装入0.026g(0.16mmol)的2,2’-偶氮双(异丁腈)、0.042g(0.16mmol)的三苯基硅烷、0.055g(0.16mmol)的正九氟丁基碘化物和17.9g的苯氟仿,进行冷冻脱气。
压入9.3g(80mmol)的氯三氟乙烯后,将内温升温到75℃而开始搅拌。在保持内温的状态下以200rpm进行6小时搅拌,结果,内压从0.5MPa降低至0.2MPa。
将高压釜用冰水浴冷却后,吹除未反应的氯三氟乙烯。
将得到的聚合物溶液进行真空干燥而得到固体。将该固体加入到50mL的甲醇中搅拌30分钟,然后使用离心分离机分离为固体和上清液。将得到的固体进行真空干燥,结果,得到5.7g的固体。
对得到的固体通过流动相使用3’,5’-双(三氟甲基)苯乙酮的尺寸排阻色谱法进行测定,结果,Mn=19200,Mw=37300。
算出的含氟聚合物的多分散指数(Mw/Mn)为1.9。
对得到的固体的1H-NMR和19F-NMR进行测定,结果,该聚合物中包含的来自2,2’-偶氮双(异丁腈)的结构的mol数相对于该聚合物的末端的mol数的比例算出为10mol%以下。
(例11)
使用0.029g(0.080mmol)的1,1,2,2-四苯基二硅烷代替0.042g(0.16mmol)的三苯基硅烷,除此以外,与例10同样地进行6小时搅拌,结果,内压从0.5MPa降低至0.3MPa。
将高压釜用冰水浴冷却后,吹除未反应的氯三氟乙烯。
将得到的聚合物溶液进行真空干燥而得到固体。将该固体加入到50mL的甲醇中搅拌30分钟,然后使用离心分离机分离为固体和上清液。将得到的固体进行真空干燥,结果,得到5.1g的固体。
对得到的固体通过流动相使用3’,5’-双(三氟甲基)苯乙酮的尺寸排阻色谱法进行测定,结果,Mn=18600,Mw=35500。
算出的含氟聚合物的多分散指数(Mw/Mn)为1.9。
对得到的固体的1H-NMR和19F-NMR进行测定,结果,该聚合物中包含的来自2,2’-偶氮双(异丁腈)的结构的mol数相对于该聚合物的末端的mol数的比例算出为10mol%以下。
(例12)
在氮置换后的手套箱内向内容积30mL的带有搅拌机的不锈钢制高压釜中装入0.033g(0.20mmol)的2,2’-偶氮双(异丁腈)、0.392g(1.0mmol)的三碘化硼、0.079g(0.32mmol)的吡啶、0.069g(0.20mmol)的正九氟丁基碘化物和11.5g的乙腈,进行冷冻脱气。
压入8.2g(100mmol)的三氟乙烯后,使内温升温到75℃而开始搅拌。在保持内温的状态下以200rpm进行8小时搅拌,结果,内压从1.4MPa降低至1.3MPa。
将高压釜用冰水浴冷却后,吹除未反应的三氟乙烯。
将得到的聚合物溶液进行真空干燥,得到粘稠性液体。将该粘稠性液体加入到50mL的甲醇中搅拌30分钟,然后使用离心分离机分离出下层的粘稠性液体和上清液。将得到的粘稠性液体进行真空干燥,结果,得到0.74g的固体。
将得到的固体通过流动相使用四氢呋喃的尺寸排阻色谱法进行测定,结果,Mn=4200,Mw=6000。
算出的含氟聚合物的多分散指数(Mw/Mn)为1.4,该自由基聚合表现出活性自由基聚合的特征。
(例13)
不使用9-硼双环[3.3.1]壬烷,除此以外,与例2同样地进行10小时搅拌,结果,内压从1.4MPa增加到1.5MPa。
将高压釜用冰水浴冷却后,吹除未反应的偏氟乙烯。
将得到的反应溶液进行真空干燥,得到粘稠性的液体。将该液体加入到20mL的甲醇中搅拌30分钟,然后使用离心分离机进行分离,结果,得不到固体。
(例14)
不使用9-碘-9-硼双环[3.3.1]壬烷,除此以外,与例5同样地进行6小时搅拌,结果,内压从0.5MPa降低至0.2MPa。
将高压釜用冰水浴冷却后,吹除未反应的氯三氟乙烯。
将得到的聚合物溶液进行真空干燥而得到固体。将该固体加入到50mL的甲醇中搅拌30分钟,然后使用离心分离机分离为固体和上清液。将得到的固体进行真空干燥,结果,得到6.1g的固体。
将得到的固体通过流动相使用3’,5’-双(三氟甲基)苯乙酮的尺寸排阻色谱法进行测定,结果,Mn=42200,Mw=79900。
算出的含氟聚合物的多分散指数(Mw/Mn)为1.9。由此可知与例5相比分子量分布较宽。
(例15)
在氮置换后的手套箱内向内容积20mL的玻璃制反应器中装入0.20g的与例2同样得到的含氟聚合物、0.0082g(0.050mmol)的2,2’-偶氮双(异丁腈)、1.0g(10mmol)的苯乙烯、1.5g的乙腈和磁力搅拌子。
使油浴的温度升温到80℃而开始搅拌。在保持温度的状态下以200rpm进行2小时搅拌。
将反应器在室温下放冷。
将得到的聚合物溶液进行真空干燥而得到固体。将该固体加入到30mL的甲苯和5mL的甲醇中搅拌30分钟,然后使用离心分离机分离为固体和上清液。将得到的固体进行真空干燥,结果,得到0.19g的固体。
将得到的固体通过流动相使用四氢呋喃的尺寸排阻色谱法进行测定,结果,Mn=5100,Mw=10800,洗脱曲线的峰为1个。
算出的含氟聚合物的多分散指数(Mw/Mn)为2.1。
对得到的固体的1H-NMR进行测定,结果,含氟共聚物中的偏氟乙烯与苯乙烯的mol比率算出为97:3。由此可知,例2的方法中得到的含氟聚合物几乎没有被消耗,与例8相比难以合成嵌段共聚物。
日本专利申请第2020-151426号的公开整体通过参照而并入于本说明书。
本说明书中记载的所有文献、专利申请和技术标准以与具体且分别记载各个文献、专利申请和技术标准通过参照并入时相同的程度援引并入于本说明书中。

Claims (14)

1.一种含碘化合物的制造方法,包括:在选自下述式(21)表示的化合物和下述式(22)表示的化合物中的至少1者的存在下,使具有下述式(1)表示的部分结构的化合物(10)与下述式(3)表示的化合物反应,
式(1)中,*表示键合于有机基团的键合位点,X表示氟原子或氯原子,X1表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子或-CX5X6X7,X5~X7各自独立地表示氢原子、氟原子或氯原子,
式(21)中,R21表示氢原子、碘原子或者取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团,R22表示氢原子、碘原子、取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团、或者含硼基团,所述含硼基团中的硼原子键合于式(21)中的硼原子,R21与R22可以连接而构成环状结构,A1表示氢原子、氯原子、溴原子或碘原子,式(21)中的硼原子可以进一步配位有配位体,
式(22)中,R23和R24各自独立地表示氢原子、碘原子或者取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团,R25表示氢原子、碘原子、取代或非取代的碳原子数1~20的有机基团、或者含硅基团,所述含硅基团中的硅原子键合于式(22)中的硅原子,其中,不包括R23~R25全部为氢原子的情况,R23、R24和R25中的2个以上可以连接形成环状结构,A2表示氢原子、氯原子、溴原子或碘原子,
式(3)中,R1~R4各自独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子或者取代或非取代的碳原子数1~40的有机基团,R1与R4或者R2与R3可以连接而构成环状结构。
2.根据权利要求1所述的制造方法,其中,所述式(3)中,R1~R4各自独立地表示氢原子、氯原子、溴原子、碘原子或者取代或非取代的碳原子数1~40的具有至少1个反应性碳-碳双键的有机基团,R1与R4或者R2与R3可以连接而构成环状结构,所述式(3)具有至少2个反应性碳-碳双键。
3.根据权利要求1所述的制造方法,其中,所述式(3)表示的化合物包含下述式(5)表示的化合物,
式中,X表示氟原子或氯原子,X2~X4各自独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子或-CX5X6X7,X5~X7各自独立地表示氢原子、氟原子或氯原子。
4.根据权利要求3所述的制造方法,其中,所得到的含碘化合物为使所述式(5)表示的第1化合物与所述式(3)表示的化合物中不同于所述第1化合物的化合物共聚而成的共聚物。
5.根据权利要求4所述的制造方法,其中,所述共聚为嵌段共聚。
6.根据权利要求4所述的制造方法,其中,所述共聚为无规共聚或交替共聚。
7.根据权利要求4~6中任一项所述的制造方法,其中,所述式(3)表示的化合物中与所述第1化合物不同的化合物为选自乙烯、丙烯、异丁烯、烷基乙烯基醚、六氟丙烯、全氟(烷基乙烯基醚)、异氰脲酸三烯丙基酯、1,4-二乙烯基八氟丁烷、1,6-二乙烯基十二氟己烷、乙酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯和二乙烯基苯中的至少1者。
8.根据权利要求3~6中任一项所述的制造方法,其中,所述式(5)表示的化合物为选自氟化乙烯、偏氟乙烯、三氟乙烯、氯三氟乙烯、溴三氟乙烯、碘三氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、1,3,3,3-四氟丙烯、2,3,3,3-四氟丙烯、1-氯-1-氟乙烯、1-溴-1-氟乙烯、1-碘-1-氟乙烯、1,1-二溴-2,2-二氟乙烯、1,1-二氟-2,2-二碘乙烯、1,2-二氯-1,2-二氟乙烯、1,2-二溴-1,2-二氟乙烯和1,2-二氟-1,2-二碘乙烯、氯乙烯和偏氯乙烯中的至少1者。
9.根据权利要求1~6中任一项所述的制造方法,其中,所述化合物(10)为下述式(11)表示的化合物或下述式(12)表示的化合物,
式中,R11表示碳原子数1~4的全氟烷基,R12表示碳原子数1~4的全氟亚烷基,X各自独立地表示氟原子或氯原子,X21~X23各自独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子或-CX24X25X26,X24~X26各自独立地表示氢原子、氟原子或氯原子。
10.根据权利要求1~6中任一项所述的制造方法,其中,所述化合物(10)为含有多个下述式(4)表示的单元的化合物,
式中,X31~X34各自独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子或-CX35X36X37,X35~X37各自独立地表示氢原子、氟原子或氯原子。
11.根据权利要求10所述的制造方法,其中,所述化合物(10)的氟含量为50质量%以上。
12.根据权利要求1~6中任一项所述的制造方法,其中,所得到的含碘化合物为聚合物,所述聚合物的多分散指数为2.0以下。
13.根据权利要求1~6中任一项所述的制造方法,其中,式(21)中,A1为氢原子且硼原子具有配位体,或者A1为碘原子。
14.根据权利要求1~6中任一项所述的制造方法,其中,式(22)中,R23、R24和R25中的至少任一者包含芳香族环。
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