JP2000256459A - 多分岐高分子およびその製造方法 - Google Patents
多分岐高分子およびその製造方法Info
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Abstract
サイズが大きいAB2 型モノマーを用いることで、立体
障害による反応性の低下を回避し、高分子量体が合成可
能で、かつ保護基を持たないAB2 型モノマーを用いる
ことで、一段階ごとの単離精製の工程を必要としないた
め、少ない工程で容易に大量に製造可能で、かつ分岐構
造の規則性が高く、比較的分子量分布のそろった多分岐
高分子を得る。 【解決手段】 下記一般式(1)で表わされる基本繰り
返し単位からなり、かつ数平均分子量が500以上の多
分岐高分子。 【化1】
Description
系の多分岐高分子に関し、詳しくは従来のポリアミド系
多分岐高分子と比較して、より分岐構造の規則性の高い
高分子量体を合成することができ、化学分野、医薬分
野、電子材料分野などに関連する、種々の高機能材料の
創製に有用なポリアミド系の多分岐高分子、およびその
モノマー、ならびにこの多分岐高分子の製造方法に関す
る。
造をもち、分子量分布の揃ったデンドリマーは、従来の
高分子にない構造をもち、広範な分野への応用が期待さ
れている。ここで、デンドリマーとは、樹木の枝が規則
的に分岐していくような形で成長した樹状分岐ポリマー
であり、その合成法には、2 官能性もしくはそれ以上の
開始核(core)から順次枝を伸ばしていく「div
ergent法」と、分岐ユニットを外側から順次つな
ぎあわせて最後に中心核に結合させる「converg
ent法」がある。一方、ABx型の多官能性モノマー
(ここで、AとBはお互いに反応する官能基、Bの数x
は2以上)を重合させると、不規則な分岐構造を有する
多重分岐ポリマーが得られ、これは、多分岐高分子(H
yperbranched Polymer)と呼ばれ
ている。
えば、Macromol.Symp.,77,1(19
94)や、J.Chem.Soc.,Perkin T
rans.1,1623(1992)に報告されてい
る。これらは、それぞれ異なる繰り返し単位をもつデン
ドリマーの合成に関するものである。しかし、いずれの
場合にも、立体障害が原因で、高分子量のデンドリマー
が合成できないという問題がある。また、これらの合成
には、官能基を保護したAB2 型モノマーを用い、一段
階ごとに単離精製を繰り返す製造工程が必要で、これが
大量合成の際には障害となる。
分子は、AB2 型モノマーの重合により製造される。ポ
リアミド系多分岐高分子の合成は、例えば、J.Am.
Chem.Soc.,114,4927(1992)に
報告されている。しかし、この場合にも、立体障害が原
因で高分子量の多分岐高分子が合成できないという問題
がある。また、この方法で得られる多分岐高分子の構造
は不明確であり、分子量分布が広く、構造の制御された
重合体を製造することができず、用途が限定されるとい
う問題がある。
課題を解決し、屈曲性の高いメチレン基を有し、比較的
分子サイズの大きいAB2 型モノマーを用いることで、
立体障害による反応性の低下を回避し、高分子量体が合
成可能な多分岐高分子を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、保護基を持たないAB2 型モノマーを用
いることで、一段階ごとの単離精製の工程を必要としな
いため、少ない工程で容易に大量に製造可能で、かつ分
岐構造の規則性が高く、比較的分子量分布の揃った多分
岐高分子の製造方法を提供することを目的とする。さら
に、本発明は、化学分野、医薬分野、電子材料分野など
に関連する、種々の高機能材料の創製に有用な化合物を
提供することが可能な多分岐高分子を提供することを目
的とする。
(1)で表わされる基本繰り返し単位からなり、かつ数
平均分子量が500以上の多分岐高分子を提供するもの
である。
型モノマーを提供するものである。
て酸性化合物が付加していてもよい。) さらに、本発明は、上記一般式(2)で表されるAB2
型モノマーを段階的に縮合させることを特徴とする上記
一般式(1)で表される多分岐高分子の製造方法を提供
するものである。
(1)で表される基本繰り返し単位からなり、かつ数平
均分子量が500以上である。ここで、式(1)におい
て、nは1〜20の整数、好ましくは2〜18の整数で
ある。nが0では、立体障害による反応性の低下を回避
することができず、一方、20を超えると、モノマーの
製造が困難となる。
にして製造することができる。 製造方法1(重合法);上記式(2)で表されるAB2
型モノマーの重合により製造する。すなわち、モノマー
を有機溶媒に溶解し、縮合剤、および必要があれば、酸
受容剤を加え、常温または加温下に直接重縮合させる。
このとき、中心核として1個以上のカルボン酸を有する
化合物を加えることもできる。また、重合体の末端に
は、必要に応じて1個のアミノ基のみを有する化合物を
縮合させることもできる。生成した多分岐高分子は、例
えば反応溶液を、これの貧溶媒に注いで沈殿させ単離す
ることができる。他に、モノマーを減圧下に加熱して溶
融重縮合させる方法も用いることができる。
心核となる、カルボン酸を1個以上有する化合物を有機
溶媒に溶解させ、このカルボン酸と等量の縮合剤を加え
て活性化する。このとき、必要があれば、酸受容剤をと
もに加える。次に、活性化されたカルボン酸に対して等
量の一般式(2)のモノマーを加えて縮合させる。次
に、モノマーのカルボン酸の活性化、次のモノマーとの
縮合を繰り返す。このモノマーのカルボン酸の活性化と
次のモノマーとの結合の操作を必要な分子量が得られる
まで行う。末端には、必要に応じて1個のアミノ基のみ
を有する化合物を縮合させることもできる。生成した多
分岐高分子は、例えば反応溶液を、これの貧溶媒に注い
で沈殿させ単離することができる。
られる反応溶媒(有機溶媒)は、特に制限はないが、用
いるモノマーと生成する多分岐高分子とがともに溶解
し、反応を阻害しないものが好ましい。一般的には、非
プロトン性極性溶媒が好ましい。さらに具体的な例とし
て、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムア
ミド、N,N−ジメチルアセトアミド、アセトニトリル
などを挙げることができる。
て、用いられる縮合剤は、カルボン酸の活性化により、
アミノ基との縮合反応を促進することのできる化合物で
あれば、特に限定されない。具体的な縮合剤の例とし
て、例えばジシクロへキシルカルボジイミド、N−エチ
ル−N−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミ
ド、カルボニルジイミダゾール、亜りん酸トリフェニ
ル、ジフェニルジクロロりん酸、ジフェニル(2,3−
ジヒドロ−2−チオキソ−3−ベンゾキサゾリル)ホス
ホナートなどを挙げることができる。
いて用いられる酸受容剤の例としては、3級アミンが挙
げられる。具体的な例として、トリエチルアミン、トリ
ブチルアミン、トリオクチルアミン、ピリジン、キノリ
ンなどを挙げることができる。
いて、中心核となる化合物としては、1個以上のカルボ
ン酸を有する化合物であって、縮合反応を阻害しない、
いかなる化合物を用いてもよい。具体的な例として、安
息香酸、p−メチル安息香酸、p−メトキシ安息香酸、
イソフタル酸、テレフタル酸、トリメシン酸、酢酸、プ
ロパン酸、ブタン酸、ヘキサン酸、アジピン酸、トリメ
リット酸、ピロメリット酸、ジフェニルテトラカルボン
酸、シクロヘキサントリカルボン酸などを挙げることが
できる。
いて、末端に結合させることのできる化合物としては、
1個の1級または2級のアミノ基を有する化合物であっ
て、縮合反応を阻害しない、いかなる化合物を用いても
よい。具体的な例として、アニリン、p−アニシジン、
p−メチルアニリン、p−ヒドロキシアニリン、m−ヒ
ドロキシアニリン、o−ヒドロキシアニリン、ジフェニ
ルアミン、N−メチルアニリン、エチルアミン、ジエチ
ルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシ
ルアミン、ドデシルアミンなどを挙げることができる。
は、通常、−80℃〜+120℃、好ましくは0℃〜+
60℃である。また、製造方法1における反応時間は、
通常、0.1〜48時間、好ましくは0.2〜24時間
である。さらに、製造方法2における活性化の反応時間
は、通常、0.1〜2時間、好ましくは0.2〜0.5
時間、縮合の反応時間は、通常、0.1〜48時間、好
ましくは0.2〜24時間である。
高分子の数平均分子量は、500以上、好ましくは1,
000〜50,000である。数平均分子量が500未
満であると、例えばフィルム形成能などの高分子として
の性質を持たないことが多い。ここで、本発明の多分岐
高分子の数平均分子量を500以上に調整するには、製
造方法1においては、重合を進行させるのに、十分な反
応時間をかけることが必要であり、また製造方法2にお
いては、モノマーの縮合の操作を2回以上繰り返すこと
が好ましい。
は、好ましくは3以下、さらに好ましくは1.5以下で
ある。分子量分布が3を超えると、例えば球状の3 次元
構造などのデンドリマー的な特徴が発現されない。
好ましくは0.4以上、さらに好ましくは0.7であ
る。ここで、分岐度とは、次の式で算出される値をい
う。 分岐度=(D+T)/(D+T+L)
どの多分岐高分子としての性質が発現しない。分子量分
布を好ましくは3以下、さらに好ましくは1.5以下、
分岐度を好ましくは0.4以上、さらに好ましくは0.
7以上の多分岐高分子を製造するためには、製造方法2
を適用することが好ましい。
モノマーは、上記一般式(2)で表されるAB2 型モノ
マーである。このAB2 型モノマーは、アミノ基に酸性
化合物が付加していてもよく、またフリーであってもよ
い。酸性化合物としては、塩酸、硝酸などを挙げること
ができる。本発明のAB2 型モノマーは、例えば次のよ
うにして製造することができる。すなわち、4−ニトロ
桂皮酸クロリドと5−アミノイソフタル酸を適当な有機
溶媒中、酸受容剤の存在下、低温で縮合させる。得られ
た縮合物を、適当な有機溶媒に溶解し、例えばカーボン
担持パラジウムなどの触媒を用い、水素添加する。
きる有機溶媒は、原料と生成物がともに溶解し、反応の
進行を妨げないものであればよい。具体的な例として、
N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミ
ド、N,N−ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、
ジクロロメタン、クロロホルム、テトラヒドロフランな
どを挙げることができる。
いられる酸受容剤として、3級アミンを用いることがで
きる。具体的な例として、トリエチルアミン、トリブチ
ルアミン、トリオクチルアミン、ピリジン、キノリンな
どを挙げることができる。
は、縮合反応では、反応温度は、通常、−80℃〜+1
20℃、好ましくは−20℃〜+60℃、反応時間は、
通常、1〜48時間、好ましくは2〜24時間である。
また、還元反応では、反応温度は、通常、−80℃〜+
120℃、好ましくは−20℃〜+60℃、反応時間
は、通常、1〜48時間、好ましくは2〜24時間であ
る。
収スペクトルによって、アミド基に由来する3,100
〜3,500cm-1、および1,650〜1,750c
m-1の吸収により確認することができる。さらに、核磁
気共鳴スペクトルにより、9〜11ppmのアミドプロ
トンに由来するピークから、アミド構造を確認すること
ができる。
般式(1)で表わされる基本繰り返し単位からなり、数
平均分子量が500以上の樹状分岐ポリマーであり、一
般式(2)で表わされるAB2 型モノマーを用いること
で製造することができる。このモノマーは、屈曲性の高
いメチレン基を有しており、これを用いることで、高分
子量の多分岐高分子を容易に製造することができる。さ
らに、製造方法2によって製造することにより、分岐構
造の規則性が高く、比較的分子量分布の揃った多分岐高
分子を製造することができる。本発明の多分岐高分子
は、化学分野、医薬分野、電子材料分野などに関連する
種々の高機能材料の創製に有用であり、具体的には包接
材料、リソグラフィー材料、液晶、選択透過膜、高分子
触媒、光学分割剤、導電性材料、診断薬、マイクロカプ
セル、ドラックデリバリーシステム担体などの用途に有
用である。
的に説明する。なお、実施例中の%は、重量基準であ
る。実施例中、分子量分布(MWD)は、ゲル浸透クロ
マトグラフィー(GPC)(溶媒;0.4%塩化リチウ
ム含有ジメチルホルムアミド、標準物質;ポリスチレ
ン)により測定した。また、数平均分子量(Mn)は、
1H−NMRスペクトルにおいて、末端基の数と、全モ
ノマーユニットの数を求め、これらの比から算出した。
分岐度(DB)は、 1H−NMRスペクトルにおいて、
D,T,L各ユニットの数を求め、上述の計算式から求
めた。
イソフタル酸9.1g(50mmol)をとり、N−メ
チルピロリドン(以下「NMP」と略記する)45ml
に溶解させた。トリエチルアミン6.9ml(50mm
ol)を加え、氷浴中で0 ℃に冷却した。4−ニトロ桂
皮酸クロリド10.6g(50mmol)をNMP50
mlに溶解し、滴下ロートにとった。撹拌しながら、こ
れをゆっくり滴下した。滴下終了後、3 時間0℃で撹拌
し、徐々に室温にもどし、さらに一夜撹拌を続けた。反
応溶液を1リットルの水中に注ぎ、沈殿をろ過、乾燥し
た。これを大量のアセトンを用いて洗浄、乾燥し、目的
の縮合物を得た。収量は、14.7g(収率83%)で
あった。次に、得られた縮合物12.5g(35mmo
l)、5 %パラジウム/カーボン7.4g、濃塩酸1
2.5ml、ジメチルホルムアミド125ml、エタノ
ール250mlを、三方コックを付けた三つ口フラスコ
にとった。フラスコ内を水素置換し、室温で1日撹拌し
た。触媒をろ過したのち、減圧下で溶媒を除去した。少
量の溶媒を残したところに、水を加えて析出した目的物
をろ過、乾燥した。収量は、8.8g(収率69%)で
あった。得られたモノマーのIRスペクトルを図1に、
1H−NMRスペクトルを図2に示す。
の合成) 実施例1で得られたモノマー146mg(0.4mmo
l)をNMP6.4mlに溶解した。トリエチルアミン
0.223μl(1.6mmol)、ジフェニル(2,
3−ジヒドロ−2−チオキソ−3−ベンゾキサゾリル)
ホスホナート(以下「DBOP」と略記する)337m
g(0.88mmol)を加え、室温で2時間重合を行
った。次に、ジエチルアミン165μl(1.6mmo
l)を加えて、1時間、室温で反応させ、末端に結合さ
せた。反応溶液を多量の1%炭酸水素ナトリウム水溶液
に注いで、沈殿した生成物をろ過、メタノールで洗浄し
たのち、減圧下に乾燥した。収量は、105mg(収率
80%)であった。生成した多分岐高分子は、数平均分
子量20,600、分子量分布2.23、分岐度0.4
9であった。生成物のIRスペクトルを図3に、 1H−
NMRスペクトルを図4に示す。
分子の合成) 実施例3〜4は、製造方法2に従い、下記のモデル反応
式により、合成を行ったものである。中心核としてトリ
メシン酸を用い、トリメシン酸のカルボン酸の縮合剤
(DBOP)による活性化、AB2 型モノマーとの縮合
を繰り返し、末端にジエチルアミンを結合させたもので
ある。なお、下記モデル反応式において、DBOPはジ
フェニル(2,3−ジヒドロ−2−チオキソ−3−ベン
ゾキサゾリル)ホスホナート、TEAはトリエチルアミ
ン、NMPはN−メチルピロリドン、nは縮合回数を示
す。実施例3はn=3、実施例4はn=5の場合であ
る。
の合成(1)〕 トリメシン酸8.4mg(0.04mmol)を30m
lの二口フラスコにとり、NMP0.48mlに溶解し
た。トリエチルアミン33.5μl(0.24mmo
l)、DBOP47.3mg(0.124mmol)を
加え、室温で30分反応させ、カルボン酸の活性化を行
った。AB2 型モノマー43.7mg(0.12mmo
l)を加え、室温で30分反応させ、縮合させた。続い
て、NMP0.48ml、トリエチルアミン66.9μ
l(0.48mmol)、DBOP94.7mg(0.
247mmol)を加え活性化、モノマー87.5mg
(0.24mmol)を加えて縮合、NMP0.96m
l、トリエチルアミン134μl(0.96mmo
l)、DBOP189mg(0.494mmol)を加
え活性化、モノマー175mg(0.48mmol)を
加えて縮合を行い、最後にNMP1.92ml、トリエ
チルアミン134μl(0.96mmol)、DBOP
404mg(1.06mmol)、ジエチルアミン19
9μl(1.92mmol)を加えて、1 時間反応さ
せ、末端に結合させた。反応溶液を1%炭酸水素ナトリ
ウム水溶液に注ぎ、沈殿した生成物をろ過し、メタノー
ルで洗浄した。収率は、100%であった。数平均分子
量11,900、分子量分布1.34、分岐度0.84
であった。生成物のIRスペクトルを図5に、 1H−N
MRスペクトルを図6に示す。
の合成(2)〕 トリメシン酸4.2mg(0.02mmol)を30m
l二口フラスコにとり、NMP0.48mlに溶解し
た。トリエチルアミン16.7μl(0.12mmo
l)、DBOP23.7mg(0.062mmol)を
加え、室温で30分反応させ、カルボン酸の活性化を行
った。AB2 型モノマー21.9mg(0.06mmo
l)を加え、室温で30分反応させ、縮合させた。続い
て、NMP0.48ml、トリエチルアミン33.5μ
l(0.24mmol)、DBOP47.3mg(0.
124mmol)を加え活性化、モノマー43.7mg
(0.12mmol)を加えて縮合、NMP0.96m
l、トリエチルアミン66.9μl(0.48mmo
l)、DBOP94.7mg(0.247mmol)を
加え活性化、モノマー87.5mg(0.24mmo
l)を加えて縮合、NMP1.92ml、トリエチルア
ミン134μl(0.96mmol)、DBOP189
mg(0.494mmol)を加え活性化、モノマー1
75mg(0.48mmol)を加えて縮合、NMP
3.84ml、トリエチルアミン268μl(1.92
mmol)、DBOP379mg(0.989mmo
l)を加え活性化、モノマー350mg(0.96mm
ol)を加えて縮合、を行い、最後にNMP7.68m
l、トリエチルアミン535μl(3,84mmo
l)、DBOP809mg(2.11mmol)、ジエ
チルアミン397μl(3.84mmol)を加えて、
1時間反応させ、末端に結合させた。反応溶液を1%炭
酸水素ナトリウム水溶液に注ぎ、沈殿した生成物をろ過
し、メタノールで洗浄した。収率は、94%であった。
数平均分子量30,400、分子量分布1.45、分岐
度0.89であった。生成物のIRスペクトルを図7
に、 1H−NMRスペクトルを図8に示す。
し、比較的分子サイズの大きいAB2型モノマーを用い
ることで、立体障害による反応性の低下を回避し、高分
子量体が合成可能な多分岐高分子である。また、本発明
は、保護基を持たないAB2 型モノマーを用いること
で、一段階ごとの単離精製の行程を必要としないため、
容易に大量に製造可能で、かつ分岐構造の規則性が高
く、比較的分子量分布の揃った多分岐高分子の製造方法
である。本発明によれば、化学分野、医薬分野、電子材
料分野などに関連する、種々の高機能材料の創製に有用
な化合物を提供することが可能となる。
0)
ペクトルである。
NMRスペクトルである。
トルである。
Rスペクトルである。
トルである。
Rスペクトルである。
トルである。
Rスペクトルである。
Claims (3)
- 【請求項1】 下記一般式(1)で表わされる基本繰り
返し単位からなり、かつ数平均分子量が500以上の多
分岐高分子。 【化1】 (式中、nは1〜20の整数を示す。) - 【請求項2】 下記一般式(2)で表わされるAB2 型
モノマー。 【化2】 (式中、nは1〜20の整数、またXとして酸性化合物
が付加していてもよい。) - 【請求項3】 下記一般式(2)で表わされるAB2 型
モノマーを段階的に縮合させることを特徴とする請求項
1記載の多分岐高分子の製造方法。 【化3】 (式中、nは1〜20の整数、またXとして酸性化合物
が付加していてもよい。)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11064815A JP2000256459A (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 多分岐高分子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11064815A JP2000256459A (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 多分岐高分子およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000256459A true JP2000256459A (ja) | 2000-09-19 |
Family
ID=13269134
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---|---|---|---|
JP11064815A Pending JP2000256459A (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 多分岐高分子およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000256459A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8147036B2 (en) | 2006-06-23 | 2012-04-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Polyfunctional epoxy compound, epoxy resin, cationic photopolymerizable epoxy resin composition, micro structured member, producing method therefor and liquid discharge head |
-
1999
- 1999-03-11 JP JP11064815A patent/JP2000256459A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8147036B2 (en) | 2006-06-23 | 2012-04-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Polyfunctional epoxy compound, epoxy resin, cationic photopolymerizable epoxy resin composition, micro structured member, producing method therefor and liquid discharge head |
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