JP2002506477A - 樹枝状ポリオールの生成方法 - Google Patents

樹枝状ポリオールの生成方法

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Abstract

(57)【要約】 実質的に及び好ましくはポリエステル単位から形成され、多数の分枝世代からなる少なくとも1つの分枝(デンドロン)が付加するモノマ又はポリマの開始剤分子から構成されるポリマのポリアルコールの合成方法。分枝世代は、2つがヒドロキシル基である3つの反応官能基を有するポリマの又はモノマの分枝連鎖延長剤からなる。分枝連鎖延長剤の2つのヒドロキシル基は、上記2つのヒドロキシル基とアセタール生成カルボニル化合物、好ましくはアルデヒド、との反応によってアセタール保護されている。次いで、アセタール保護分枝連鎖延長剤は、第1分枝世代の開始剤分子への付加に使用され、その後、アセタールの分解によって随意選択的にヒドロキシル基の脱保護が行われる。また、アセタール保護分枝連鎖延長剤は、ステップを繰り返してさらに分枝世代の付加のために使用される。分枝世代の付加は、個別的に、同じ又は異なる分枝連鎖延長剤及び/又はアセタール生成カルボニル化合物から合成されるアセタール保護分枝連鎖延長剤を利用し、分枝世代の付加の後、随意選択的にスペーシング世代の付加が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】 樹枝状ポリオールの生成方法 この発明は、実質的に及び好ましくはポリエステル単位から、随意選択的にエ ーテル、ポリエーテル、アミドまたはポリアミド単位と組合せて形成されたポリ マのポリアルコール(ポリオール)の合成方法に関するものである。このポリマ のポリアルコールは、反応性のまたは保護された未端ヒドロキシル基を有する超 分枝(hyperbranched)の樹枝状ポリエステルアルコールであって、このポリエ ステルアルコールは、開始剤分子にアセタールで保護された連鎖延長剤を繰返し 付加し、この各付加の後にアセタールを分解する形の脱保護(deprotection)を 行い、生成物を回収することによって合成される。開始剤分子は、各々g個の分 枝世代より成るn個の分枝が付加されたn個の反応性の未保護(unprotected) 基を有し、このnとgは整数で少なくとも1である。この分枝世代は、3個の反 応性基を有し、かつ、そのうちの2つがアセタール保護ヒドロキシル基である少 なくとも1つのポリマまたはモノマの分枝連鎖延長剤(branching chain extend er)より成る。 高度に枝分れした樹木状の分子構造は随分以前から知られている。種々の超分 枝及び樹枝状分子及び高分子について記述している文献としては、下記のものが ある。 J.Polymer Sci.vol.XV、503〜515頁に発表されたHoward C.Haas氏他 の「Polybenzyl Type Polymers(ポリベンジル型ポリマ)」には、非無作為的に 置換された高度に枝分れしたベンジル型ポリマの合成と分析が開示されている。 Makromolekulare Chemie 150(1971年)63〜71頁に発表されたWalthe ls Kern」には、樹木状アミロース鎖とグリコーゲンのコアとを有する分子の構 造が開示されている。 Macromolecules Vol.8 no.2(1975年)186〜190頁及びvol.8no.6( 1975年)865〜868頁に発表されたWilliam W.Graessley氏の「Statis tical Mechanism of Random Coil Networks(ランダムコイル網状構造の統計 的メカニズム)」及び「Elasticity and Chain Dimensions in Gaussian Networ ks(ガウス網状構造における弾性と鎖の形状寸法)」には3官能性及び4官能性 の中心コア(開始剤)と同心的な樹木状分枝とより成る分子が記載されている。 この様な分子を記述するためにマイクロ網状構造(micronetwork)なる用語が使 用されている。 J.polymer Sci.Polym.Phys.Ed.vol.20(1982年)157〜171頁に 発表されたWalther Burchard氏他の「Static and Dynamic Scattering Behavior of Regularly Branched Chains:A Model of Soft-Sphere Microgels(規則的に 枝分れした連鎖の静的及び動的散乱態様:ソフト球状ミクロゲルのモデル)」に は、種々のモデルの中で、特に、3官能性コアから成る分子モデルを支持する理 論が開示されている。この3官能性コアは、対称的に枝分れしていて、そのため 連続した分枝の反復(replication)により、分枝の段数と末端基の数とが増大 している。 樹枝状または「カスケード」化学の誕生は、繰返し方法論すなわちSynthesis 1978年、155〜158頁のE.Buhleier氏他の「‘Cascade'-and‘Nonskid -Chain-Like’Synthesis of Molecular Cavity Topologies(カスケード―及び 分子キャビティ構成の滑り止め鎖状合成)」によって得られた、枝分れした構成 を持った構成の製造、分離及び特徴に関する最初の報告において、正式に認めら れた。 星型に枝分れした、デンス(dense)星型枝分れした、デンドリマ(dendrimer )及び超分枝の樹枝状分子及び高分子等の構造は、上述の及び1950年代、1 960年代に発表された多数の同様な研究によって、容易に判るようになったが 、容易に合成することはできない。 過去10年から20年の間に、種々の超分枝及び樹枝状材料が一般の関心を引 いた。過去数10年間に発効し或いは発表された、特許、特許出願その他の研究 成果は、例えば、Int.Polym.Sci.Tech.1995年、22、70に英訳され ている「Polymery」にH.Galina氏他によって要約されている。 デンドリマを含めて、超分枝の樹枝状高分子は、一般に、樹木状の構造を持っ た3次元的に高度に枝分れした分子として説明することが出来る。デンドリマは 高度に対称性を呈しているが、超分枝及び/又は樹枝状と呼ばれる同様な高分子 は、高度に枝分れした樹木状の構造は有するものの、ある程度の非対称性を持っ ている。デンドリマは、単分散一測定された分子量(Mw)/公称分子量(Mn )=1、或いは実質的に単分散(Mw/Mn≒1)の超分枝高分子と言うことが 出来る。超分枝樹枝状高分子は、通常、開始剤、即ち1個またはそれ以上の反応 性サイトと有する核と、多数の分枝層(branching layer)及び随意選択的に連 鎖末端分子層とで構成されている。分枝層の連続した反復によって、通常、分枝 の段数と、及び応用可能な或いは希望する場合には、末端基の数を、増やすこと が出来る。この層を、通常、世代(generation)と、分枝をデンドロン(dendro n)と呼び、以下この明細書中ではこの呼称を用いる。 完全な樹枝状材料、即ち、随意に、コア分子または開始剤分子から同心的にで あると共に対称的に発生する、対称的な樹木状(樹枝状の)分枝より成る実質的 に単分散性分子を合成することは、すべての反応ステップで高い収率と選択性が 要求されるにつれて、難しい仕事になる。樹枝状の、準(near)樹枝状の、及び 完全に樹枝状の生成物を得るために、種々の方法が提案されたが、その複雑で非 効率的な合成が、なお、単分散樹枝状生成物の技術的な及び商業的な使用に対す る障害となっている。殆どの発表された方法では、多分散型及び/又は高価に過 ぎる生成品が得られている。種々のの超分枝した、及び/又は樹枝状の高分子と 、それらを色々な型式の生成品用に合成する方法を開示した多数の特許及び特許 出願が発効または公開されており、それらの中には、EP0115771、SE 468771、WO93/18075、EP0575596、SE503342 、及びUS5,561,214などがある。 EP0115771は、少なくとも3個の対称的なコア分枝を有し、その各コ ア分枝が少なくとも1個の末端基を有し、末端基対コア分枝の比が2対1より大 きな、デンス星型ポリマをクレームしている。このクレームされたポリマの特性 は、特定されていない(unspecified)いわゆる既知の星型ポリマと対比して、 特定されている。クレーム1は、末端基に関する開示が実施不可能なことであり 、また対比が特定されていないので、良く判らない。EP0115771も対称 的なデンス星型ポリマの合成方法に関するもので、その方法はUS4,410, 688にも実質的に開示されている。この方法は、アンモニアから成るコアに、 アルキルアクリレートとアルキレンジアミンとを、繰り返し交互に付加する技術 を教示している。 SE468771は、実質的にポリエステル単位から構成された超分枝した樹 枝状高分子と、その高分子の合成方法とを開示している。この高分子は、少なく とも1個のヒドロキシル基を有する開始剤より成り、この開始剤には、少なくと も1個のカルボキシル基と少なくとも2個のヒドロキシル基を有する少なくとも 1個の連鎖延長剤より成る少なくとも1個の分枝世代が付加されている。この高 分子は、任意に連鎖停止されている。上記の高分子の合成方法は、開始剤と連鎖 延長剤の共エステル化(co-esterification)と、それに続いて随意選択的に連 鎖停止すること、を教示している。この方法によれば、安価な多分散の超分枝し た樹枝状高分子が得られる。 WO93/18075は、少なくとも6個の末端ヒドロキシル基またはカルボ キシル基を有する超分枝ポリマと、その合成方法とを開示している。この超分枝 ポリマは、少なくとも1個の無水物(anhydride)基を有する化合物と続いて少 なくとも1個のエポキシド基を有する化合物とを、少なくとも1個のヒドロキシ ル基を有する核に、繰返し交互に付加することによって、合成される。 EP0575596は、1〜10個の官能基を有するコアと、シアン化ビニル 単位から合成した分枝とを有する樹枝状高分子と、それを合成する方法と、を開 示している。この方法は、上記のコアとシアン化ビニルモノマ単位との反応に始 まり、続いて含まれているニトリル基のアミン基への還元を行う、反復する3ス テップを有する。第3ステップでは、上記のアミン基をシアン化ビニルモノマ単 位と反応させる。 SE503342は、ポリエステル型の超分枝した樹枝状高分子とその合成方 法とを開示している。この高分子は、実質的に、少なくとも1個のエポキシド基 を有する核から成り、この核には、少なくとも1個の分枝世代が付加されており 、また、この分枝世代は、少なくとも1つがカルボキシル基かエポキシド基であ り、且つ少なくとも1つがヒドロキシル基である少なくとも3個の反応性官能基 を有する少なくとも1個の連鎖延長剤より成るものである。この高分子は任意に 連鎖停止させられている。この合成方法は、デンドロン(コア分枝)を生成する 、連鎖延長剤分子の自己縮合(self condensation)を開示している。このデン ドロンは第2ステップで核に付加される。この方法は、また、スペーシングまた は分枝連鎖延長剤及び/又は随意の連鎖末端を付加することによって、更に任意 に連鎖を延長することも含んでいる。この方法によって、安価な多分散の超分枝 樹枝状高分子が得られる。 US5,561,214は、高度に非対称性の超分枝した多分散ポリアスパラ ギン酸エステル(polydisperse polyaspartate ester)と、その合成方法に関す るものである。この方法は、ヒドロキシアスパルテート(hydroxyaspartate)の ヒドロキシルまたはエステル基の少なくとも一部の、エステル交換を介しての自 己縮合より成る。 樹枝状分子の合成と特性決定における最近の進歩は、例えば、J.Am.Chem.S oc.vol.118(1996年)6388〜6395頁にHenrik Ihre氏他が発表した 「Synthesis,Characterization and 1H-NMR Self-Diffusion Studies of Dendr itic Aliphatic Polyesters Based on 2,2-Bis(hydroxymethyl)propionic acid and 1,1,1-Tris(hydroxyphenyl)ethane(2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プ ロピオン酸と1,1,1−トリス(ヒドロキシフェニル)エタンをベースとした 樹枝状脂肪族ポリエステルの合成、特性決定及び1H−NMR自己拡散の研究」 に開示されている。そこでは、1、2、3及び4世代を有する樹枝状ポリエステ ルが合成され特性決定されている。このデンドリマは収れん法(convergent fas hion)で合成され、それでデンドロン(コア分枝)が先ずアシル化された(acyl ated)2、2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸から合成され、次に多官 能フェノール性コア分子(phenolic core molecule)に結合される。最近の進歩 に関するまた別の文献としては、Royal Institute of Technology、ストックホ ルム1996年におけるEva Malmstrom氏による「Hyperbranched Aliphatic Pol yesters-Synthesis,Characterization and Applications(超分枝脂肪族ポリエ ステル―合成、特性決定及び応用)」があり、ここでは、SE468771に開 示されている型の超分枝した樹枝状ポリエステルが検討され論議されている。 実質的にポリエステル単位から生成した超分枝した樹枝状の、デンドリマを含 む、ポリアルコールは、通常のポリアルコールや不規則に分枝した多分散ポリエ ステルポリアルコールに比べて、対称的な超分枝構造または準対称性を持った超 分枝構造を有することによって、大きな利点がある。このような超分枝した樹枝 状ポリアルコールは、低い多分散性を示し、且つその構造に起因して非常に低い 粘度を呈する一方非常に高い分子量を与えるように調製することが出来る。超分 枝した樹枝状の、デンドリマを含む、ポリエステルアルコールは、連鎖停止及び /又は官能性付与(functionalization)という様な更なる処理に有利に利用す ることができ、そうして、例えば脂肪酸の連鎖末端、アリル、ビニルまたはアク リルのようなアルケニル(alkenyl)基、1次または2次エポキシド基、イソシ アネート基を得ることができ、かつ/または上記ポリアルコールのヒドロキシル 基を生成する同様な変換または反応に、利用することが出来る。 この発明の方法で使用される、安価で容易に入手可能で取扱い易い材料は、単 分散または実質的に単分散のポリエステルアルコール、即ち、末端が保護されて いないまたは保護されたヒドロキシル基を有する樹枝状ポリエステルの、容易で 信頼性と再現性のある合成方法を実現できる可能性を、全く、予想外に提供する ものである。この発明の方法は、所望の処理条件に、及び得られた樹枝状ポリア ルコールに所望の完成構造及び特性が得られるように、容易かつ便利に調整する ことができる。 この発明は、反応性のまたは保護された末端ヒドロキシル基を有するポリマの ポリアルコールの合成方法に関するもので、そのポリマの高分子ポリアルコール は、n個の反応性及び/又は未保護基(A)を有するモノマのまたは高分子量の 開始剤分子より成り、その基(A)にはそれぞれg個の分枝世代より成るn個の 樹枝状分枝が付加されている。nとgは整数であり、少なくとも1である。この 分枝世代は、3個の官能基を有する少なくとも1個のポリマまたはモノマの分枝 連鎖延長剤で構成されており、この3個の官能基のうちの2者は反応性のヒドロ キシル基(B)であり、1つは上記基(A)及び/又は上記ヒドロキシル基(B )に対して反応性を持つ基(C)である。分枝連鎖延長剤のこの2つのヒドロキ シル基は、付加期間にアセタールで保護されている。更に、分枝世代には、随意 的に、2つの官能性基を有する少なくとも1個のスペーシング連鎖延長剤より成 る少なくとも1個のスペーシング世代が続くこともある。 79年、第1巻36頁に記載された下記の定義に従うものである。 RCH(OR1)(OR2)die Formal entstehen wenn *Aldehyde,*Ketone od. Wasserabspaltung(z.B.unter dem Einfl.von sauren Katalysatoren)aufei nander einwirken...” 上記を翻訳すれば、次の通りである。 「アセタール:一般式RCH(OR1)(OR2)を持つ有機ジアルコキシ化合物 (アルキルジエーテル)の名称である。このホルマールは、(例えば、酸性触媒 の作用下で)水が脱離した状態の*アルデヒド、*ケトンまたはその他のカルボニ ル化合物を*アルコールと1:2のモル比で反応させたときに得られる。」 従って、アセタール(アルキルジエーテル)は、アルデヒド及びケトンのよう な、カルボニル化合物をアルコールと、ヒドロキシル基対カルボニル基のモル比 を2:1として、反応させたときに、生成される。フォルムアルデヒドのアセタ ールは、より詳しくは、ホルマール;ブチラールと呼ばれるブチルアルデヒドの アセタール;及びケタールと呼ばれるアセトンアセタールのようなケトンのアセ タールである。 1,3−ジオキサンまたは1,3−ジオキソランのような環状アセタールは、 少なくとも2個のヒドロキシル基を有するアルコールとカルボニル基を有するカ ルボニル化合物との反応によって、水と共に得ることができる。この反応は下記 の簡略化した反応として表すことができる。 本発明の方法は、前記2つのヒドロキシル基(B)が2つのアセタール保護ヒ ドロキシル基(B’)であるモノマ又はポリマの分枝連鎖延長剤を使用する。ア セタール保護−ステップ(i)−は、前記2つのヒドロキシル基(B)と1つの アセタール形成カルボニル化合物、好ましくはアルデヒドとの反応によって得ら れる。第1の分枝世代一ステップ(ii)は、基(C)に対する基(A)がモル比 で少なくとも1:1で前記基(A)と前記基(C)との反応で開始剤分子に加え られ、それによって1つの世代からアセタール保護ヒドロキシル基(B’)とn の樹枝状分枝を有するポリメリックポリアルコールが得られる。このアセタール 保護ヒドロキシル基(B’)は、アセタール分解によって随意選択的に脱保護さ れ、それによって反応性ヒドロキシル基(B)を有するポリマのポリアルコール が得られる。さらに分枝世代−ステップ(iii)は、反応性基(C)に対する反 応性ヒドロキシル基(B)がモル比で少なくとも1:1で前記反応性ヒドロキシ ル基(B)と前記基(C)の反応によってg−lのステップの繰り返しが行われ る。かくして、アセタール保護ヒドロキシル基(B’)と2あるいはそれ以上の 世代からなるn樹枝状分枝を持つポリメリックポリアルコールが得られる。そし て、アセタール保護ヒドロキシル基(B’)は、アセタール分解によって随意選 択的に脱保護され、それによって反応性ヒドロキシル基(B)を有するポリマの ポリアルコールが得られる。ステップ(ii)及び/またはステップ(iii)の各 繰り返しは、反応性ヒドロキシル基(B)に有用なアセタール、ケタールおよび /またはエステル保護のような部分保護によって随意選択的に、そして個々に行 われ、かくして少数の反応性ヒドロキシル基(B)を有するポリマのポリアルコ ールが得られ、それによって前記ステップ(iii)において、反応性ヒドロキシ ル基(B)の数はすくなくとも1である。加えた分枝連鎖延長剤は、引き続き随 意選択的に用いることができる。スペーシング連鎖延長剤の付加を行うステップ (iv)では、ヒドロキシル基に対して反応する1つの保護ヒドロキシル基(B” )と1つの基(D)を持つスペーシング連鎖延長剤を用いることができ、かくし て保護ヒドロキシル基(B”)の脱保護後に、ステップ(iii)または繰り返 しステップ(iii)に役立つ反応性ヒドロキシル基(B)を有するポリマのポ リアルコールそして1つまたはそれ以上の分枝世代からなるn樹枝状分枝、少な くとも1つのスペーシング部分世代が得られる。 ポリマのポリアルコールは、好ましくはポリエステル単位とエーテル、ポリエ ーテル、アミドおよび/またはポリアミド単位との結合にて得られ、その反応性 基は前記単位を得るために好ましい具体例に従って選ばれる。好ましい具体例に おいて、反応性または未保護基(A)は、ヒドロキシル、エポキシド、カルボキ シルまたは無水基であり、反応性基(C)と反応性基(D)はそれぞれ同じまた は異なったもので、好ましくはエポキシド、カルボキシルまたは無水物基である 。前記反応性基は、最も好ましくはヒドロキシル基(A)とカルボキシル基(C )と(D)である。 分枝世代の各付加、即ちステップ(ii)および/またはステップ(iii)は、 種々の具体例に従ってそれぞれ同じまたは異なった分枝連鎖延長剤および/また は同じまたは異なったアセタール形成カルボニル化合物の反応生成物を得るため にアセタール保護分枝連鎖延長剤を用いることができる。 アセタール保護分枝連鎖延長剤−ステップ(i)−は、例えば前もって得るこ とができ、または例えば合成ポリアルコールまたはヒドロキシル官能性カルボン 酸の合成あるいは再生中に得ることでき、または別の方法で製造することができ る。 nの整数値は好ましい具体例において1〜20であり、より好ましくは2〜1 2、最も好ましくは2〜8であり、そして同様にgの整数値は好ましい具体例に おいて1〜50であり、より好ましくは2〜20、最も好ましくは2〜8である 。 本発明の方法で得たポリマのポリアルコールは、その好ましい具体例において 、nは同一および/または対称的な樹枝状分枝を持ち、ここでnは整数であって 、少なくとも2である。これらの具体例において、連続した分枝連鎖延長は増加 した分枝密度、増加した多くの反応性ヒドロキシル基(B)またはアセタール保 護ヒドロキシル基(B’)を有するポリマのポリアルコールを得ることができる 。 分枝と随意選択的なスペーシング世代の付加は、好ましい具体例において、− 10〜80℃または10〜50℃の如く−30〜150℃の温度で行われる。 本発明の特に好ましい具体例はベンジリデン保護ジヒドロキシモノカルボン酸 のようなベンジリデン保護分枝連鎖延長剤を使用する。これらの具体例において は、アセタール生成カルボニル化合物は以下の式を有するアルデヒドである。 上式において、R1、R2、R3、R3、R4およびR5はそれぞれ水素、アルキル、 アルコキシ、ハロ、ハロアルキルまたはハロアルコキシである。アルデヒドは好 ましくはベンズアルデヒドおよび/またはアルキルベンズアルデヒド、アルコキ シベンズアルデヒド、ハロベンズアルデヒド、ハロアルキルベンズアルデヒドま たはハロアルコキシベンズアルデヒドのような置換したベンズアルデヒドてある 。モノマまたはポリマの分枝鎖延長剤の2つのアセタール保護ヒドロキシル基( B’)の脱保護は、これらの具体例において、好ましくは、水素化分解を通じて 同族系を確認するために選ばれた溶媒または溶媒組合せの存在下でアセタールの 水素化分解によって行われる。適当な溶媒としては、例えば水、メタノール、エ タノール、プロパノール、グリコール、トルエン、ジメトキシエタン、ジエチル エーテル、ジプロピルエーテル、エトキシエタノールやアセトニトリルなどがあ る。さらに水素化分解は、好ましくはロジウム、ルテニウム、プラチナ、パラジ ウムおよび/またはその酸化物からなる金属触媒のような触媒の存在下で行われ る。金属または金属酸化物触媒は、例えば活性炭からなる担体化合物、セラミッ ク材料および/または酸化アルミニウムのような触媒的作用のある不活性金属酸 化物などが適している。ベンズアルデヒドのアセタールは、通常、脱保護ヒドロ キシル基とベンズアルデヒドまたはベンズアルデヒド誘導体を得るのに都 合よく分解させるために酸性加水分解を要しない。しかし、酸性加水分解でまた は酸性加水分解と前記した条件での前記した水素化分解を結合してアセタールを 分解させることができる。 ベンズアルデヒドと置換ベンズアルデヒドのアセタールの水素化分解は、下記 の簡単な反応形態で示され、そして説明することができる。 上式において、Rは例えば任意の形態のアルキルラジカルであり、H2は水素分 子、Pd(C)は活性炭に担持されたパラジウム触媒を示している。 本発明のさらなる具体例は、アセタール保護分枝連鎖延長剤を用いる。それら の中で、アセタール形成カルボニル化合物はホルムアルデヒド、アセトアルデヒ ド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、アセトン、シクロヘキサノン、 および類似のカルボニル化合物からなる群から選んだアルデヒドまたはケトンで ある。 具体的にホルマールやブチラール(ホルムアルデヒドとブチル化アルデヒドの アセタール)のようなアセタールを含んでいるモノマまたはポリマの分枝連鎖延 長剤の2つのアセタール保護ヒドロキシル基の脱保護は、アセタールの酸性条件 下で加溶媒(水/メタノール等)分解によって、または上記で述べたように前記 条件下で水素化分解と結合して適宜行われる。 本発明の最も好適な具体例としてアセタール保護分枝連鎖延長剤を得るに用い る分枝連鎖延長剤は、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパン酸、2,2− ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ペンタ ン酸または2,3−ジヒドロキシプロパン酸のようなジヒドロキシ官能性モノカ ルボン酸である。前記ジヒドロキシ官能性モノカルボン酸とエチレンオキシド、 プロピレンオキシド、ブチレンオキシドおよび/またはフェニルエチレンオキシ ドのようなアルキレンオキシドとの付加物は、前記アセタール保護分枝連鎖延長 剤を得るのに有利に用いられる。さらに、分枝連鎖延長剤はアセタールを保護す ることのできる2つのヒドロキシル基を有する種々の化合物であり、そして、例 えば1つのカルボキシル、無水物、ヒドロキシルまたはエポキシド基とグリセロ ール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパンとから例示することがで きる。そしてこれは例えば、1つまたはそれ以上の反応性カルボキシルおよび/ または無水物基を持つ開始剤分子を分枝するために用いられる。 開始剤分子は、好ましくは脂肪族、脂環族または芳香族のモノ、ジ、トリまた はポリアルコールまたはヒドロキシ官能性カルボン酸と、ヒドロキシ置換したア リルエーテルとアルコキシレートのようなそれらの付加物からなる群から選ばれ 、或いはグリシジルエーテル、グリシジルエステル、不飽和カルボン酸のエポキ シ化物とトリグリセライド、脂肪族、脂環族または芳香族のエポキシ重合物とエ ポキシ化ポリオレフィンからなる群から選ばれる。 ヒドロキシ官能性開始剤分子は、4−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキソラ ン、5−メチル−5−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサン、5−エチル−5 −ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサン、エチレングリコール、ジエチレング リコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリ コール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレン グリコール、ネオペンチルグリコール、ジメチロールプロパン、5,5−ジヒド ロキシメチル−1,3−ジオキサン、グリセロール、トリメチロールエタン、ト リメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジトリメチロールエタン、ジト リメチロールプロパン、アンヒドロエンネアーヘプチトール、ジペンタエリスリ トール、ソルビトールのようなアルコールと、マンニトール、グリセロールモノ アリルエーテル、グリセロールジアリルエーテル、トリメチロールプロパンモノ アリルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、ペンタエリスリト ールモノアリルエーテル、ペンタエリスリトールジアリルエーテルまたはペンタ エリスリトールトリアリルエーテルのようなヒドロキシ置換アリルエーテル、そ して、前記アルコールと前記ヒドロキシ置換アリルエーテルのアルコキシレート が挙げられる。アルコキシレートは、アルコールまたはそのヒドロキシ官能性誘 導体とエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドおよび/また はフェニルエチレンオキシドのようなアルキレンオキシドとの付加物であり、そ してエトキシレートおよび/またはトリメチロールプロパンジアリルエーテルの ようなヒドロキシ置換アリルエーテルのプロポキシレートと同じようなグリセロ ールプロポキシレート、トリメチロールエタンエトキシレート、トリメチロール エタンプロポキシレート、トリメチロールプロパンエトキシレート、トリメチロ ールプロパンプロポキシレート、ペンタエリスリトールエトキシレート、ペンタ エリスリトールプロポキシレートを挙げることができる。 ある具体例において、好適な開始剤分子は、キシリレンアルコール、ヒドロキ シフェニルアルカンのようなフェノール性アルコールと、キシリレングリコール 、1,1,1−(トリスヒドロキシフェニル)エタン、ジヒドロキシベンゼン、 トリヒドロキシベンゼンのようなヒドロキシベンゼンを含んでいる。 2つのアセタール保護ヒドロキシル基(B’)を有する、それ自体がアセター ルである1,3−ジオキサン、1,3−ジオキソランアルコールのような開始剤 分子は、例えば、1991年、ニューヨーク、John Wiley & Sons Inc.発行、Th eodora W.Greene及びPeter G.M.Wuts著の「Protective Groups in Organic Sy nthesis(有機合成における保護基)」第2章の「Protection for the Hydroxyl Group(ヒドロキシル基に対する保護)」に開示された方法により、分枝連鎖延 長剤及び随意選択的なスペーシング連鎖延長剤の付加が完了した後、脱保護する ことができ、ヒドロキシル基(B)を生ずることができる。 エポキシ官能性化合物は、3−アリルオキシ−1,2−エポキシプロパン、1 ,2−エポキシ−3−フェノキシプロパン、1−グリシジルオキシ−2−エチル ヘキサン、フェノールのグリシジルエーテルまたはその反応生成物のようなグリ シジルエーテルを挙げることができる。上記のフェノールのグリシジルエーテル の反応生成物としては、少なくとも1つのフェノールと少なくとも1つのアルデ ヒドまたはケトン、モノ、ジ、またはトリグリシジル置換したイソシアヌレート との縮合生成物がある。そして、カルデュラ(Cardura(商標名))化合物のよ うなグリシジルエステルがある。この化合物は、バーサチック(Versatic(商標 名))酸と名付けられた多くの分枝飽和合成モノカルボン酸のグリシジルエステ ルである。CarduraとVersaticはシェル化学(Shell Chemicals )の商標である。 本発明の最も好ましい具体例において、開始剤分子は、5−エチル−5−ヒド ロキシメチル−1,3−ジオキサン、5,5−ジヒドロキシメチル−1,3−ジ オキサン、ネオペンチルグリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプ ロパン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリ トール、トリメチロールプロパントリエトキシレート、トリメチロールプロパン トリプロポキシレート、ペンタエリスリトールトリエトキシレート、ペンタエリ スリトールペンタエトキシレート、O,O’,O”,O'''−テトラキス−(3 −ヒドロキシプロピル)ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパンモノア リルエーテルまたはトリメチロールプロパンジアリルエーテルからなる群から選 んだヒドロキシ官能性化合物である。 本発明のさらなる具体例で用いる開始剤分子としては、少なくとも1つの反応 性ヒドロキシルまたはエポキシド基と、カルボキシル基のような保護基を少なく とも1つ随意選択的に有する化合物がある。そのような化合物は、ヒドロキシ官 能性カルボン酸とアルコキシレートまたは前記ヒドロキシ官能性カルボン酸のヒ ドロキシ置換したアリルエーテルを例示することができ、その付加は少なくとも 1つの反応性ヒドロキシル基と少なくとも1つの保護カルボキシル基を持ってい る。前記アルコキシレートは、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレ ンオキシドおよび/またはフェニルエチレンオキシドのようなアルキレンオキシ ドの1つ或いはそれ以上とで反応生成物が得られる。随意選択的に保護されるカ ルボニル基は、前記ヒドロキシ官能性カルボン酸または前記アルコキシレートの アリルまたはベンジルエステルのようなアルキル、アリール、アルカリルエステ ルである開始剤分子によって適当にエステル保護されている。ヒドロキシ官能性 カルボン酸は、好ましくは2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパン酸、2, 2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタノン酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル) ペンタン2,3−ジヒドロキシプロパン酸、ヒドロキシペンタン酸、2,2−ジ メチル−3−ヒドロキシプロパン酸からなる群から選ばれる。これらの具体例に おいて、保護カルボキシル基は、所望の分枝を付加し、アセタール保護ヒドロキ シル基(B’)の随意選択的な脱保護の前、脱保護中、脱保護後における随意選 択的なスペーシング世代の付加をおこなった後、脱保護することができ、かくし て前記アセタール保護ヒドロキシル基(B’)を有するモノカルボキシ官能性樹 枝状ポリアルコールを随意選択的に得ることができる。カルボキシル基に対する 適切な脱保護方法と代替する保護方法は、例えば、1991年、ニューヨーク、 John Wiley & Sons Inc.発行、Theodora W.Greene及びPeter G.M.Wuts著の「P rotective Groups in Organic Synthesis」第5章の「Protection for the Hydr oxyl Group」に開示されている。 上記に開示したモノカルボキシ官能性樹枝状ポリアルコールは、開始剤分子に 類似するまたは等しい分子に対する付加を含むさらなる反応に用いることができ 、それによって前記モノカルボキシ官能性樹枝状ポリアルコールは、多分枝樹枝 状ポリアルコールのコア分枝、いわゆるデンドロンを構成することができる。こ れらの具体例はアセタール保護ヒドロキシル基(B’)を有する少なくとも1つ のモノカルボキシ官能性樹枝状ポリアルコールが少なくとも1つの反応性基(A )を有する開始剤分子に、そのカルボキシル基と前記反応性基(A)との反応に よって付加されることを包含しており、前記反応性基(A)は好ましくはヒドロ キシル基またはエポキシド基である。 本発明のある具体例は、ヒドロキシル基に対して反応性のある1つの基と、1 つの保護ヒドロキシル基を有する1つまたはそれ以上の随意選択的なスペーシン グ連鎖延長剤の付加を含んでいる。スペーシング連鎖延長剤は、モノヒドロキシ 官能性モノカルボン酸からなる群から選ばれる。その中でヒドロキシル基は保護 したp−メトキシベンジル、tert.ブチルジメチルシリルまたはテトラヒド ロピラニルのようなベンジルまたはピラニルである。モノヒドロキシ官能性モノ カルボン酸は、好ましくはヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシプロパン酸または 2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロパン酸である。保護ヒドロキシル基は前 記連鎖延長剤の付加後に脱保護され、それによってヒドロキシル基が得られる。 ヒドロキシル基に対する適当な保護方法と同じく適当な脱保護方法は、例えば, 1991年、ニューヨーク、John Wiley & Sons Inc.発行、Theodora W.Greene 及びPeter G.M.Wuts著の「Protective Groups in Organic Synthesis」第2章 の「Protection for the Hydroxyl Group」に開示されている。 本発明の方法によって、いくつかの大きな技術的及び商業的価値のある利点が 生じる。もっとも注目すべきは、デンドリマ及び超分枝樹枝状構造の構成におい て連鎖延長剤及び分枝フラグメントとして本発明により使用される、ベンジリデ ン保護ジヒドロキシ官能性モノカルボン酸等のアセタール保護アシル化(acylat ing)剤の予想できないほどの高い反応性である。アセテートやベンジル等の他 の基で保護されたヒドロキシ官能性カルボン酸は、同じ高い反応性を示さないた め、そのような分子からデンドリマの構成をすることは非常に複雑であって、実 用的に重要ではない。その一方、活性化されたアセタール保護ヒドロキシ官能性 カルボン酸は、ネオペンチル構造のヒドロキシル官能基でさえアシル化しうる。 例えば、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパン酸等のアシル化活性化され たアセタール保護ヒドロキシ官能性カルボン酸の高いアシル化能力は、立体的に 非常に混みあったペンタエリトリトール(テトラ配位及びネオペンチル的なもの )のアシル化における高い収率によって、また、例えば、ヒドロキシ官能性カル ボン酸からなるデンドリマの高い収率及び完全なアシル化によって劇的に示され る。上記に開示したように、カルボキシ官能性連鎖延長剤のアシル化、即ち、反 応性基(A)及び(B)への付加に対する活性化には、(a)本来の場所に形成 された、例えばジシクロヘキシルカルボジイミドにより補助された、又は、予め 構成しておいた(prefabricated)無水物として、(b)例えばオキサリルクロ リドからの酸クロリドとして、(c)例えばカルボン酸及びトリフルオロ酢酸無 水物との混合酸無水物として、又は、(d)イミダゾリド(imidazolide)とし て、の活性化が含まれる。アシル化は、塩化メチレン、塩化エチレン、クロロホ ルム、ピリジン、トルエン、ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、ジプロピル エーテル、エトキシエタノール、ニトロベンゼン、クロロベンゼン、及び/又は アセトニトリル等の、1つの溶媒又は組み合わせた溶媒の存在下で行われること が好ましい。エステル化は、例えば、4−(ジメチルアミノ)ピリジニウム−4 −トルエンスルホネートを触媒として使用してジシクロヘキシルカルボジイミド カップリングにより、ジクロロメタン中で行われることが有利である。 本発明の最も好ましい実施例において、1,3−ジオール基類(1,3-diolgrou pings)に対する保護基は、ベンズアルデヒド等の芳香族カルボニル化合物から 誘導される。この芳香族基によって、TLCやHPLC−UV等のUV吸収によ る便利な分析技術を用いて反応を追跡することが非常に簡単になる。化学的観点 から可能な場合には、最も好ましい保護基は、非常に安価なベンズアルデヒドか ら誘導され、わずかなコストでデンドリマ及び超分枝樹枝状構造体の合成をする ことができる。さらに、芳香族カルボニル化合物から誘導された保護基は、加溶 媒分解脱保護のみならず、非常に穏やかな水素化分解をすることができるという 点で、脂肪族カルボニル誘導保護基に比べて大きな利点を呈する。従って、形成 されたデンドリマ及び樹枝状構造体の分解は非常に起こりにくく、脱保護の際に は観察されない。 これらの及び他の目的及び付随する利点は、実施例1〜16に関連してなされ る以下の詳細な説明から、更に十分に理解されよう。さらなる詳述がなかったと しても、当業者であれば、上記の説明を用いて本発明を最も十分な程度に利用す ることができるものと思われる。そのため、以下の好ましい具体的な実施例は、 単に説明のためのものであって、いかなる態様においても開示された残りのもの を限定するものではないとみなすべきである。実施例1、2及び3は、本発明の 実施例において使用されるアセタール保護分枝連鎖延長剤の合成について開示し 、例4及び5は、本発明の実施例において使用される開始剤分子の合成について 開示する。実施例6〜16は、本発明の方法の好ましい実施例による樹枝状ポリ アルコールの合成について開示する。 例1:ベンズアルデヒドと2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパン酸とのア セタールであって、5−メチル−2−フェニル−1,3−ジオキサン−5−カル ボン酸を生ずる、ベンジリデン保護2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパン 酸の合成。 例2:p−メトキシベンズアルデヒドと2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロ パン酸とのアセタールであって、5−メチル−2−(p−メトキシフェニル)− 1,3−ジオキサン−5−カルボン酸を生ずる、p−メトキシベンジリデン保護 2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパン酸の合成。 例3:5−メチル−1,3−ジオキサン−5−カルボン酸を生ずる、ホルムアル デヒドと2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパン酸とのアセタール(ホル マール)の合成。 例4:ペンタエリトリトールと3−(ベンジルオキシ)プロピルp−トルエンス ルホネートからの、開始剤分子O,O’,O”,O'''−テトラキス−(3−ヒ ドロキシプロピル)ペンタエリトリトールの合成。 例5:2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパン酸と臭化アリルからの、開始 剤分子アリル2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパノエートの合成。 例6:開始剤分子ペンタエリトリトールと例1により得られたアセタールからの 、第1世代樹枝状ポリアルコールの合成。 例7:例6による第1世代樹枝状ポリアルコールと例1によるアセタール保護分 枝連鎖延長剤とからの、第2世代樹枝状ポリアルコールの合成。 例8:例7による第2世代樹枝状ポリアルコールと例1によるアセタール保護分 枝連鎖延長剤とからの、第3世代樹枝状ポリアルコールの合成。 例9:例8による第3世代樹枝状ポリアルコールと例1によるアセタール保護分 枝連鎖延長剤とからの、第4世代樹枝状ポリアルコールの合成。 例10:例4により得られた開始剤分子と例1により得られたアセタール保護分 枝連鎖延長剤とからの、第1世代樹枝状ポリアルコールの合成。 例11:例10による第1世代樹枝状ポリアルコールと例1によるアセタール保 護分枝連鎖延長剤とからの、第2世代樹枝状ポリアルコールの合成。 例12:例11による第2世代樹枝状ポリアルコールと例1によるアセタール保 護分枝連鎖延長剤とからの、第3世代樹枝状ポリアルコールの合成。 例13:例12による第3世代樹枝状ポリアルコールと例1によるアセタール保 護分枝連鎖延長剤とからの、第4世代樹枝状ポリアルコールの合成。 例14:開始剤分子ペンタエリトリトールと例2により得られたアセタール保護 分枝連鎖延長剤とからの、第1世代樹枝状ポリアルコールの合成。 例15:例5により得られた開始剤分子と例1により得られたアセタール保護分 枝連鎖延長剤とからの、第1世代樹枝状ポリアルコールの合成。 例16:開始剤分子トリメチロールプロパンと例3により得られたアセタール( ホルマール)保護分枝連鎖延長剤とからの、第1世代樹枝状ポリアルコールの合 成。 例6〜16において得られた生成物が、実質的に同一で対称的構造の樹枝状分 枝(デンドロン)を有し、報告された数の分枝世代のものであり、末端保護基又 は反応ヒドロキシル基を有するポリエステルポリアルコールであったことは、1 H−NMR及び13C−NMRにより立証された。 例1 ベンズアルデヒドと2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパン酸からの、ア セタール保護分枝連鎖延長剤5−メチル−2−フェニル−1,3−ジオキサン− 5−カルボン酸の合成。 435gのベンズアルデヒドと550gの2,2−ビス(ヒドロキシメチル) プロパン酸を、少量のp−トルエンスルホン酸の存在下で反応させた。反応は攪 拌下で室温にて行われ、その後、低圧下(15mmHg)で40℃に加熱した。 その後、得られた生成物を8000mlの炭酸水素ナトリウム水溶液(0.54 M)と2500mlのジエチルエーテルとの混合物に溶解させた。水相をジエチ ルエーテルで洗浄し、800gの酒石酸で酸性にした。沈殿を収集し、水で洗浄 した。最終的に、得られた生成物をエタノール/酢酸エチルから再結晶ささせ、 745gの5−メチル−2−フェニル−1,3−ジオキサン−5−カルボン酸が 得られた。 例2 p−メトキシベンズアルデヒドと2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパン 酸からの、アセタール保護分枝連鎖延長剤5−メチル−2−(p−メトキシフェ ニル)−1,3−ジオキサン−5−カルボン酸の合成。 435gのベンズアルデヒドの代わりに558gのp−メトキシベンズアルデ ヒドを使用した点が異なるが、例1と同じ手順を行った。847gの5−メチル −2−(p−メトキシフェニル)−1,3−ジオキサン−5−カルボン酸が得ら れた。 例3 ホルムアルデヒドと2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパン酸からの、ア セタール(ホルマール)保護分枝連鎖延長剤5−メチル−1,3−ジオキサン− 5−カルボン酸の合成。 400gの2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパン酸、243.2gのホ ルムアルデヒド(37重量%)、触媒としての18gのp−トルエンスルホン酸 及び3000mlのベンゼンを、還流冷却器と温度計を備えたオートクレーブに 装入した。反応混合物を、209gの反応水が収集されるまで100℃で還流し た。反応混合物を冷却し、381gの5−メチル−1,3−ジオキサン−5−カ ルボン酸を回収した。 例4 ペンタエリトリトールと3−(ベンジルオキシ)プロピルp−トルエンスルホ ネートからの、開始剤分子O,O’,O”,O'''−テトラキス−(3−ヒドロ キシプロピル)ペンタエリトリトールの合成。 80gのペンタエリトリトールを30℃で3900mlのジメチルホルムアル デヒドに溶解した後、154gの水素化ナトリウム溶液(鉱油中60%)を加え た。この混合物を攪拌し、35℃に加熱した。30分後に、1200mlのジメ チルホルムアミドに溶解した1120gの3−(ベンジルオキシ)プロピルp− トルエンスルホネートを加えた。混合物をしばらく40℃に加熱した後、反応が 完了するまで室温にて放置した。1200mlのジメチルホルムアミドに120 mlの水の入ったものを加えた。溶媒を除去し、残留物をジエチエルエーテルと 水で分配した。有機相を水で洗浄した後、シリカゲルを加えて溶媒を除去した。 回収と精製を行ったところ、ペンタエリトリトールのテトラ(ベンジルオキシプ ロピル)エーテル260gが得られた。このテトラ(ベンジルオキシプロピル) エーテルを、エタノール中で60gのPd(C)、10%Pdにより水素化分解 した。水素化分解が完了した後、反応混合物を濾過し、次いで溶媒を除去した。 得られた生成物を真空中(0.5mmHg)で乾燥させたところ、131gのペ ンタエリトリトールのテトラ(ヒドロキシプロピル)エーテル、即ち、O,O’ ,O”,O'''−テトラキス−(3−ヒドロキシプロピル)ペンタエリトリト− ルが粘稠油の状態で得られた。 例5 2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパン酸と臭化アリルからの、開始剤分 子アリル2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパノエートの合成。 286gの2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパン酸と、215mlの臭 化アリルと314gの炭酸カリウムを、3600mlのジメチルホルムアミドに 混合し、45℃にて16時間攪拌した。室温まで冷却した後、3600mlのト ルエンを加えて、混合物を濾過し、次いで、溶媒を除去した。2,2−ビス(ヒ ドロキシメチル)プロパン酸のアリルエステル、即ち、アリル2,2−ビス(ヒ ドロキシメチル)プロパノエートが、90%より高い収率で回収された。 例6 ペンタエリトリトールと例1により得られたアセタール保護分枝連鎖延長剤か らの、第1世代樹枝状ポリアルコールの合成。 a) 12.6gのペンタエリトリトールと、148.3gの例1により得ら れたアセタール保護分枝連鎖延長剤と、5.1gの4−(ジメチルアミノ)ピリ ジンとを、1200mlのジクロロメタンに懸濁/溶解させ、その後、250m lのジクロロメタンに溶解させた128.3gのジシクロヘキシルカルボジイミ ドを加えた。反応混合物を、反応が完了するまで室温で攪拌し、濾過した。濾液 を830mlの炭酸水素ナトリウム水溶液(0.8M)とともに攪拌し、分離さ せた。次いで、水相及びジクロロメタン相を分離した。ジクロロメタン相を水、 酒石酸水溶液、水で洗浄した。溶媒を除去し、残留物を酢酸エチルから再結晶さ せた。粗生成物を続くステップにおいてエタノールによる沈殿により精製したと ころ、68.6gの第1世代アセタール末端デンドリマが得られた。 b) 第1世代アセタール末端デンドリマを830mlの1,2−(ジメトキ シ)エタンと840mlのメタノールに懸濁させ、10gのPd(C)、5%P dを触媒として水素化分解したところ、第1世代ポリアルコール及びトルエンが 生成した。水素化分解後、反応混合物を濾過し、1,2−(ジメトキシ)エタン 、メタノール及びトルエンを除去した。得られた固体を精製したところ、8個の ヒドロキシル基を有する43.3グラムの第1世代樹枝状ポリアルコールが得ら れた。収率は約83%であった。 例7 例6による第1世代樹枝状ポリアルコールと例1によるアセタール保護分枝連 鎖延長剤とからの、第2世代樹枝状ポリアルコールの合成。 a) 37.1gの例6により得られた樹枝状ポリオールと、220gの例1 により得られたアセタール保護分枝連鎖延長剤と、71.4gの4−(ジメチル アミノ)ピリジンとを、2200mlのジクロロメタンに溶解/懸濁させ、その 後、360mlのジクロロメタンに溶解させた192.1gのジシクロヘキシル カルボジイミドを加えた。反応混合物を、反応が完了するまで室温で攪拌し、濾 過した。濾液を1800mlの炭酸水素ナトリウム溶液(0.60M)とともに 攪拌し、ジクロロメタン相を水、酒石酸水溶液、水で抽出した。溶媒を除去し、 粗精製物を、先ず酢酸エチルにより、次いでエタノールにより再結晶させた。濾 液を蒸発させ、残留物を還流エタノールに溶解させた。エタノール溶液を20℃ に冷却し、デカントして、残留物を真空中で乾燥させたところ、126.4gの 第2世代アセタール末端デンドリマが得られた。エタノールによる第2の沈殿を 行ったところ、115.7gのアセタール末端デンドリマがアモルファス固体と して得られた。 b) 第2世代アセタール末端デンドリマを1100mlの酢酸エチルと11 00mlのメタノールに懸濁させ、36gのPd(C)、5%Pdを触媒として 水素化分解したところ、第2世代ポリアルコール及びトルエンが生成した。水素 化分解後、反応混合物を濾過し、酢酸エチル、メタノール及びトルエンを除去し た。得られた固体を精製したところ、16個のヒドロキシル基を有する71.4 グラムの第2世代樹枝状ポリアルコールが得られた。収率は約90%であった。 例8 例7による第2世代樹枝状ポリアルコールと例1によるアセタール保護分枝連 鎖延長剤とからの、第3世代樹枝状ポリアルコールの合成。 a) 71.5gの例6により得られた樹枝状ポリオールと、333.1gの 例1により得られたアセタール保護分枝連鎖延長剤と、12gの4−(ジメチル アミノ)ピリジンとを、3800mlのジクロロメタンに溶解/懸濁させ、また 、3800mlの1,2−(ジメチルオキシ)エタンを加えてから750mlの ジクロロメタンに溶解させた289gのジシクロヘキシルカルボジイミドを加え た。反応を完了まで室温で継続させ、その後、100mlのエタノールを加えて 反応混合物を濾過した。溶媒を除去し、残留物を201のエタノールを用いて還 流した。溶液を室温まで冷却した後、デカントし、残留物をエタノールで洗浄し て0.5mmHgで乾燥させたところ、223.8gの第3世代アセタール末端 デンドリマが得られた。 b) 第3世代アセタール末端デンドリマを2000mlの酢酸エチルと20 00mlのメタノールに溶解させ、40gのPd(C)、5%Pdを触媒として 水素化分解したところ、第3世代ポリアルコール及びトルエンが生成した。水素 化分解後、反応混合物を濾過し、酢酸エチル、メタノール及びトルエンを除去し たところ、32個のヒドロキシル基を有する139.2グラムの第3世代樹枝状 ポリアルコールが粘稠油として得られた。収率は約88%であった。 例9 例8による第3世代樹枝状ポリアルコールと例1によるアセタール保護分枝連 鎖延長剤とからの、第4世代樹枝状ポリアルコールの合成。 a) 89.4gの例7により得られた樹枝状ポリオールと、375gの例1 により得られたアセタール保護分枝連鎖延長剤と、15gの4−(ジメチルアミ ノ)ピリジンとを、3100mlのジクロロメタン及び3100の1,2−(ジ メチルオキシ)エタンに溶解/懸濁させ、次いで、650mlのジクロロメタン に溶解させた325gのジシクロヘキシルカルボジイミドを加えた。更に163 gのジシクロヘキシルカルボジイミドを加えた後、反応を完了まで室温で継続さ せ、その後、150mlのエタノールを加えて反応混合物を濾過した。溶媒を除 去し、残留物を151のエタノールを用いて還流した。溶液を室温まで冷却した 後、6000mlの酢酸エチルで希釈して均一な溶液を生じさせ、デカントした 。残留物をエタノールで洗浄して0.5mmHgで乾燥させたところ、219. 4gの第4世代アセタール末端デンドリマが得られた。 b) 第4世代アセタール末端デンドリマを3100mlの1,2−(ジメチ ルオキシ)エタン及び3100mlのメタノールに溶解させ、32gのPd(C )、5%Pdを触媒として水素化分解したところ、第4世代ポリアルコール及び トルエンが生成した。水素化分解後、反応混合物を濾過し、1,2−(ジメチル オキシ)エタン、メタノール及びトルエンを除去したところ、64個のヒドロキ シル基を有する140.6グラムの第4世代樹枝状ポリアルコールが粘稠油とし て得られた。収率は98%よりも高いものであった。 例10 例4により得られたO,O’,O”,O'''−テトラキス−(3−ヒドロキシ プロピル)ペンタエリトリトールと例1により得られたアセタール保護分枝連鎖 延長剤とからの、第1世代樹枝状ポリアルコールの合成。 ペンタエリトリトールの代わりにO,O’,O”,O'''−テトラキス−(3 −ヒドロキシプロピル)ペンタエリトリトールを同じモル比にて使用した点が異 なるが、例6と同じ手順を行った。得られた第1世代樹枝状ポリアルコールは、 8個のヒドロキシル基を有していた。 例11 例10により得られた第1世代樹枝状ポリアルコールと例1により得られたア セタール保護分枝連鎖延長剤とからの、第2世代樹枝状ポリアルコールの合成。 例6による第1世代樹枝状ポリアルコールの代わりに例10により得られた第 1世代樹枝状ポリアルコールを同じモル比にて使用した点が異なるが、例7と同 じ手順を行った。得られた第2世代樹枝状ポリアルコールは、16個のヒドロキ シル基を有していた。 例12 例11により得られた第2世代樹枝状ポリアルコールと例1により得られたア セタール保護分枝連鎖延長剤とからの、第3世代樹枝状ポリアルコールの合成。 例7により得られた第2世代樹枝状ポリアルコールの代わりに例11により得 られた第2世代樹枝状ポリアルコールを同じモル比にて使用した点が異なるが、 例8と同じ手順を行った。得られた第3世代樹枝状ポリアルコールは、32個の ヒドロキシル基を有していた。 例13 例12により得られた第3世代樹枝状ポリアルコールと例1により得られたア セタール保護分枝連鎖延長剤とからの、第4世代樹枝状ポリアルコールの合成。 例8により得られた第3世代樹枝状ポリアルコールの代わりに例12により得 られた第3世代樹枝状ポリアルコールを同じモル比にて使用した点が異なるが、 例9と同じ手順を行った。得られた第4世代樹枝状ポリアルコールは、64個の ヒドロキシル基を有していた。 例14 ペンタエリトリトールと例2により得られたアセタール保護分枝連鎖延長剤と からの、第1世代樹枝状ポリアルコールの合成。 例1により得られたアセタール保護分枝連鎖延長剤の代わりに例2によるアセ タール保護分枝連鎖延長剤を同じモル比にて使用した点が異なるが、例6と同じ 手順を行った。従って、水素化分解により、トルエンではなくp−メトキシトル エンが生じたが、例6において得られたと実質的に同じ8個のヒドロキシル基を 有する樹枝状ポリアルコールが得られた。 例15 例5により得られたアリル2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパノエート と例1により得られたアセタール保護分枝連鎖延長剤とからの、第1世代樹枝状 ポリアルコールの合成。 ペンタエリトリトールの代わりに上記アリル2,2−ビス(ヒドロキシメチル )プロパノエートを使用した点が異なるが、例6と同じ手順を行った。モル比は 利用可能なヒドロキシル基の数に合わせて調整した。得られたポリアルコールは 、4個のヒドロキシル基を有しており、例えば例7、8及び9に従って更に樹枝 状分枝化するのに使用できるものである。保護されたカルボキシル基は、脱保護 することができ、例えば、1991年ニューヨークJohn Wiley & Sons Inc.発行 、Theodora W.Greene及びPeter G.M.Wuts著の「Protective Groups in Organi c Synthesis」第5章の「Protection for the Carboxyl Group-Esters(カルボ シル基に対する保護−エステル)」に開示された方法により、モノカルボキシ官 能性樹枝状ポリアルコールを得ることができる。 例16 トリメチロールプロパンと例3により得られたアセタール(ホルマール)保護 分枝連鎖延長剤とからの、第1世代樹枝状ポリアルコールの合成。 ペンタエリトリトールの代わりにトリメチロールプロパンを使用し、例1によ るアセタール保護分枝連鎖延長剤の代わりに例3によるアセタール保護分枝連鎖 延長剤を使用した点が異なるが、例6のステップ(a)と同じ手順を行った。従 って、モル比は利用可能なヒドロキシル基の数に合わせて調整した。得られた第 1世代樹枝状アセタール末端/保護ポリマは、脱保護することができ、6個のヒ ドロキシル基を有する第1世代樹枝状ポリアルコールを得ることができる。この ポリアルコールは、例えば例7、8及び9のステップ(a)に従って更に分枝化 できる。適切な保護及び脱保護の方法は、例えば、1991年ニューヨークJohn Wiley & Sons Inc.発行、Theodora W.Greene及びPeter G.M.Wuts著の「Prote ctive Groups in Organic Synthesis」第2章の「Protection for the Hydroxyl Group-Cyclic Acetals and Ketals(ヒドロキシル基に対する保護−環状アセタ ール及びケタール)」に開示されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR, NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,L S,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL ,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR, BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,E E,ES,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU ,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR, KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,M D,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL ,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK, SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,U Z,VN,YU,ZW (72)発明者 マルムベルイ,マートス スウエーデン王国 エス―226 42 ルン ド スカルプシユツテベーゲン 8 アー

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 反応性又は保護末端ヒドロキシル基を有する樹枝状ポリマのポリアルコー ルの合成方法であって、このポリマのポリアルコールが、n個の反応性基(A) を有するモノマまたはポリマの開始剤分子から出発するn個の樹枝状分枝を有し 、その各分枝はgの分枝世代からなり、各世代は、少なくとも2つが反応性ヒド ロキシル基(B)で1つが前記反応性基(A)及び/または前記ヒドロキシル基 (B)と反応する基(C)である3つの官能性基を有する少なくとも1つのポリ マまたはモノマの分枝連鎖延長剤からなるものであり、また、随意選択的に、2 つの官能基を有する少なくとも1つのスペーシング世代を有し、その2つの官能 基のうち、1つは保護ヒドロキシル基(B”)であり、1つはヒドロキシル基と 反応する基(D)であり、nとgは整数で少なくとも1であるものであって、特 徴として、 (i) 使用するモノマまたはポリマの分枝連鎖延長剤の2つのヒドロキシル基 (B)がアセタール保護ヒドロキシル基(B’)であり、ここでアセタール保護 は前記2つのヒドロキシル基(B)とアセタール生成カルボニル化合物との反応 によって得られ、 (ii) 第1の分枝世代は、反応性基(C)の1に対して反応性基(A)がモル 比で少なくとも1であるように前記反応性基(A)と前記反応性基(C)との反 応によって開始剤分子に付加され、それによってアセタール保護ヒドロキシル基 (B’)を有するポリマのポリアルコールと1つの世代からなるn個の樹枝状分 枝が得られ、このアセタール保護ヒドロキシル基(B’)は随意選択的にアセタ ール分解によって脱保護され、これによって反応性ヒドロキシル基(B)を有す るポリマのボリアルコールが得られるものであり、また、 (iii) g−1の繰り返しステップにて、アセタール分解によって脱保護後に 得た反応性ヒドロキシル基(B)と反応性基(C)を、反応性基(C)の1に対 してヒドロキシル基(B)をモル比で少なくとも1として反応させてさらに分枝 世代が付加され、それによってアセタール保護ヒドロキシル基(B’)を有する ポリマのポリアルコールと2つまたはそれ以上の世代からなるn個の樹枝状分枝 が得られ、このときアセタール保護ヒドロキシル基(B’)は随意選択的にアセ タール分解によって脱保護され、これによって反応性ヒドロキシル基(B)を有 するポリマのポリアルコールが随意選択的に得られるものであり、さらに、随意 選択的に、 (iv) ステップ(ii)および/またはステップ(iii)の各繰り返しの後、 (a) 反応性ヒドロキシル基(B)に有用なアセタール、ケタールおよ び/またはエステル保護のような部分保護、それによってステップ(iii)また は繰り返しステップ(iii)に有用な少なくとも1つの反応性ヒドロキシル基( B)有するポリマのポリアルコールが得られ、および/または (b) 前記随意選択的なスペーシング連鎖延長剤の付加で、前記保護ヒ ドロキシル基(B”)の脱保護後にステップ(iii)または繰り返しステップ(i ii)で有用な反応性ヒドロキシル基(B)有するポリマのポリアルコールと1つ またはそれ以上の分枝世代からなるn個の樹枝状分枝と、少なくとも部分世代で ある少なくとも1つのスペーシング世代を得ることができるものである、反応性 または保護末端ヒドロキシル基を有する樹枝状ポリマのポリアルコールの合成方 法。 2. nは、1乃至20、好ましくは2乃至12、最も好ましくは2乃至8の整 数であることを特徴とする請求項1による方法。 3. gは、1乃至50、好ましくは2乃至20、最も好ましくは2乃至8の整 数であることを特徴とする請求項1または2による方法。 4. ポリマのポリアルコールは、随意選択的にエーテル、ポリエーテル、アミ ドおよび/またはポリアミド単位と組み合わされて、ポリエステル単位から形成 されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかによる方法。 5. ポリマのポリアルコールは2あるいはそれ以上の同一のおよび/または対 称的な樹枝状分枝を有し、連続した分枝連鎖延長剤は増加した分枝密度および増 加した数の反応性ヒドロキシル基(B)および/またはアセタール保護ヒドロキ シル基(B’)を有するポリマのポリアルコールを生成することを特徴とする請 求項1乃至4のいずれかによる方法。 6. 反応基(A)はヒドロキシル、エポキシド、カルボキシルまたは無水基で あることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかによる方法。 7. 反応基(C)と反応基(D)は同じあるいは異なるものであり、エポキシ ド、カルボキシルあるいは無水基であることを特徴とする請求項1乃至6のいず れかによる方法。 8. 反応基(A)はヒドロキシル基であり、反応基(C)と反応基(D)はカ ルボキシル基であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかによる方法。 9. 分枝世代の各付加には個々にアセタール保護分枝連鎖延長剤が使用されて おり、このアセタール保護分枝連鎖延長剤は、同じ又は異なるアセタール生成カ ルボニル化合物及び/または同じ又は異なる分枝連鎖延長剤の反応生成物である ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかによる方法。 10. アセタール保護分枝延長剤は予め生成されるか、合成されたポリアルコ ールまたはヒドロキシ官能性カルボン酸の合成または回収中に生成されるか、あ るいは、別の方法で合成されることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかによ る方法。 11. 分枝世代および随意選択的なスペーシング世代の付加は、−30℃乃至 150℃の温度、例えば−10℃乃至80℃あるいは10℃乃至50℃の温度で 行なわれることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかによる方法。 12. アセタール生成カルボニル化合物はアルデヒドであることを特徴とする 請求項1乃至11のいずれかによる方法。 13. 上記アルデヒドは、式 で表わされ、 ここで、R1、R2、R3、R4、およびR5は互いに無関係に水素、アルキル、 アルコキシ、ハロ、ハロアルキルまたはハロアルコキシであるアルデヒドである ことを特徴とする請求項12による方法。 14. 上記アルデヒドは、 a)アルキルベンズアルデヒド b)アルコキシベンズアルデヒド c)ハロベンズアルデヒド d)ハロアルキルベンズアルデヒド、および/または e)ハロアルコキシベンズアルデヒド からなる群から選ばれたベンズアルデヒドおよび/または置換ベンズアルデヒド てあることを特徴とする請求項12または13による方法。 15. アセタール保護ヒドロキシル基(B’)の脱保護はアセタールの水素化 分解によって行なわれることを特徴とする請求項13または14による方法。 16. 水素化分解は、水、メタノール、エタノール、プロパノール、グリコー ル、トルエン、ジメトキシエタン、ジメチルエーテル、ジプロピルエーテル、エ トキシエタノールおよびアセトニトリルからなる群から選ばれた溶媒または溶媒 の組合わせの存在下で行われることを特徴とする請求項15による方法。 17. 水素化分解は触媒の存在下で行われることを特徴とする請求項15また は16による方法。 18. 上記触媒はロジウム、ルテニウム、白金、パラジウムおよび/またはこ れらの酸化物からなることを特徴とする請求項17による方法。 19. 上記アルデヒドはホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデ ヒドおよび/またはイソブチルアルデヒドであることを特徴とする請求項12に よる方法。 20. アセタール保護ヒドロキシル基(B’)の脱保護は、アセタールの酸性 条件下における加水分解によって行われることを特徴とする請求項19による方 法。 21. アセタール保護ヒドロキシル基(B’)の脱保護はアセタールの上記条 件下における加水分解と水素化分解の組合わせによって行われることを特徴とす る請求項19による方法。 22. 分枝連鎖延長剤はジヒドロキシ官能性モノカルボン酸、または、ジヒド ロキシ官能性モノカルボン酸と少なくとも1個のアルキレンオキシドとのアダク トであり、このアダクトは2個のヒドロキシル基と1個のカルボキシル基を有す るとを特徴とする請求項1乃至21のいずれかによる方法。 23. 上記アルキレンオキシドは、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、 ブチレンオキシド、フェニルエチレンオキシドあるいはこれらの混合物であるこ と特徴とする請求項22による方法。 24. 分枝連鎖延長剤は、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパン酸、2 ,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル) ペンタン酸、あるいは2,3−ジヒドロキシプロパン酸であることを特徴とする 請求項1乃至23のいずれかによる方法。 25. 分枝連鎖延長剤は無水物、酸塩化物、混合無水物あるいはイミダゾリド のとしてアシル化のために活性化されることを特徴とする請求項22乃至24の いずれかによる方法。 26. アシル化は、塩化メチレン、塩化エチレン、クロロホルム、ピリジン、 トルエン、ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、エトキ シエタノール、ニトロベンゼン、クロロベンゼンおよびアセトニトリルからなる 群から選ばれた溶媒あるいは溶媒の組合わせの存在下で行われることを特徴とす る請求項25による方法。 27. 開始剤分子は、脂肪族、脂環式あるいは芳香族のモノ、ジ、トリあるい はポリアルコール、あるいはヒドロキシ置換アリルエーテル、アルコキシレート あるいはアセタール等のそれらのアダクトであることを特徴とする請求項1乃至 26のいずれかによる方法。 28. 開始剤分子は、グリセロール、トリメチロールエタン、トリメチロール プロパンあるいはペンタエリトリトールを、少なくとも1つのアルキレンオキシ ドと反応させることによって得られるアルコキシレートであるを特徴とする請求 項27による方法。 29. 上記アルキレンオキシドは、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、 ブチレンオキシド、フェニルエチレンオキシドまたはこれらの混合物であること を特徴とする請求項28による方法。 30. 開始剤分子は、グリセロールモノアリルエーテル、グリセロールジアリ ルエーテル、トリメチロールプロパンモノアリルエーテル、トリメチロールプロ パンジアリルエーテル、ペンタエリトリトールモノアリルエーテル、ペンタエリ トリトールジアリルエーテルあるいはペンタエリトリトールトリアリルエーテル のようなヒドロキシ置換アリルエーテルであることを特徴とする請求項27によ る方法。 31. 開始剤分子は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチ レングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレ ングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ネオペ ンチルグリコール、ジメチロールプロパン、グリセロール、トリメチロールエタ ン、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ジトリメチロールエタン 、ジトリメチロールプロパン、アンヒドロエンネアーヘプチトール、ジペンタエ リトリトール、ソルビトール、マンニトール、トリメチロールプロパントリエト キシレート、トリメチロールプロパントリプロポキシレート、ペンタエリトリト ールトリエトキシレート、ペンタエリトリトールペンタエトキシレートあるいは O,O’,O”,O'''−テトラキス−(3−ヒドロキシプロピル)ペンタエリ トリトールであることを特徴とする請求項27による方法。 32. 開始剤分子は、1,3−ジオキサンあるいは1,3−ジオキソランアル コールであることを特徴とする請求項27による方法。 33. 1,3−ジオキサンあるいは1,3−ジオキソランアルコールは、4− ヒドロキシメチル−1,3−ジオキソラン、5−メチル−5−ヒドロキシメチル −1−3−ジオキサン、5−エチル−5−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサ ン、あるいは5,5−ジヒドロキシメチル−1,3−ジオキサンであることを特 徴とする請求項32による方法。 34. 分枝連鎖延長剤および随意選択的なスペーシング連鎖延長剤の完全付加 後、アセタールは分解されて反応性ヒドロキシル基を生ずることを特徴とする請 求項32または33による方法。 35. 開始剤分子はヒドロキシ官能性カルボン酸、あるいはヒドロキシ置換ア リルエーテルあるいはアルコキシレート等の、そのアダクトあり、開始剤分子は 、ヒドロキシル基である少なくとも1個の反応基(A)と少なくとも1個の随意 選択的に保護されたカルボキシル基を有していることを特徴とする請求項1乃至 26のいずれかによる方法。 36. 上記アダクトは、ヒドロキシ官能性カルボン酸とアルキレンオキシドと を反応させることによって得られたアルコキシレートであることを特徴とする請 求項35による方法。 37. アルキレンオキシドは、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチ レンオキシド、フェニルエチレンオキシドあるいはこれらの混合物であることを 特徴とする請求項36による方法。 38. 開始剤分子は、上記ヒドロキシ官能性カルボン酸または上記アダクトの アリル又はベンジルエステル等の、アルキル、アリール、あるいはアルカリール エステルであり、これによって上記保護カルボキシル基はエステル保護されてい ることを特徴とする請求項35乃至37のいずれかによる方法。 39. 上記ヒドロキシ官能性カルボン酸は、2,2−ビス(ヒドロキシメチル )プロパン酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸、2,2−ビス(ヒ ドロキシメチル)ペンタン酸、2,3−ジヒドロキシプロパン酸、ヒドロキシペ ンタン酸、ヒドロキシプロパン酸あるいは2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプ ロパン酸であることを特徴とする請求項35乃至38のいずれかによる方法。 40. 分枝世代および随意選択的なスペーシング世代の完全付加後であって、 ヒドロキシル基の脱保護前、脱保護中あるいは脱保護後に、保護されたカルボキ シル基が脱保護されてモノカルボキシ官能性樹枝状ポリアルコールあるいは樹枝 状アセタール保護ポリアルコールを生成することを特徴とする請求項35乃至3 9のいずれかによる方法。 41. 少なくとも1個のモノカルボキシ官能性樹枝状ポリアルコールあるいは 樹枝状アセタール保護ポリアルコールが、そのカルボキシル基と開始剤分子の反 応基(A)との間の反応によって付加され、上記反応基(A)はヒドロキシル基 あるいはエポキシド基であることを特徴とする請求項40による方法。 42. 開始剤分子は、キシリレンアルコールあるいはヒドロキシフェニルアル カンのようなフェノール性アルコールであることを特徴とする請求項1乃至26 のいずれかによる方法。 43. 開始剤分子はグリシジルエーテルあるいはグリシジルエステルであるこ とを特徴とする請求項1乃至26のいずれかによる方法。 44. スペーシング連鎖延長剤の随意選択的な付加には、モノヒドロキシ官能 性モノカルボン酸が使用され、保護ヒドロキシル基(B”)は、保護された、p −メトキシベンジル、tert−ブチルジメチルシリルおよびテトラヒドロピラ ニル等の、ベンジル、シリルあるいはピラニルであることを特徴とする請求項1 乃至43のいすれかによる方法。 45. モノヒドロキシ官能性モノカルボン酸は、ヒドロキシペンタン酸、ヒド ロキシプロパン酸あるいは2,2−ジメチル−3―ヒドロキシプロパン酸である ことを特徴とする請求項44による方法。 46. 保護されたヒドロキシル基(B”)はスペーシング連鎖延長剤の付加後 脱保護され、それによって反応性ヒドロキシル基(B)が生じることを特徴とす る請求項44または45による方法。
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