JP2003201286A - オキセタン環含有(メタ)アクリル酸エステル及びその製法 - Google Patents
オキセタン環含有(メタ)アクリル酸エステル及びその製法Info
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Abstract
歯科材料などの原料として有用な新規なオキセタン環含
有(メタ)アクリル酸エステル及びその製造方法を提供
すること。 【解決手段】 一般式(I)で表されるオキセタン環含
有(メタ)アクリル酸エステルをポリオレフィンのグラ
フト変性用、共重合ポリオレフィンのコモノマー原料及
び歯科材料用モノマーとして使用する。 【化1】 (式中、R1は水素またはメチル基、R2はエーテル結合
を有していてもよい直鎖または分岐状のアルキレン基、
R3は直鎖または分岐状のアルキレン基またはアリーレ
ン基、R4は直鎖アルキル基を表す。)
Description
レフィン、塗料、接着剤、歯科材料などの原料として有
用な極性基を有する不飽和化合物に関する。特に、エチ
レン、プロピレンなどのビニルモノマーとの共重合ある
いはポリオレフィンのグラフト変性などによりポリオレ
フィンに接着性、他樹脂との相容性などの機能を付与す
るための極性基を導入することが可能なオキセタン環含
有(メタ)アクリル酸エステルに関する。
ポキシ基を有する化合物は各種機能性ポリオレフィン、
塗料、接着剤、粘着剤、歯科材料などの原料として様々
な分野で使用されている。例えば、機能性ポリオレフィ
ン分野では、(メタ)アクリロイル基とエポキシ基を有
する化合物が、添加材料や相容化剤として用いられる変
性ポリオレフィンの原料として、また塗料分野ではアク
リル系樹脂塗料の原料モノマーとして用いられている。
歯科材料分野においても、メタクリル系接着成分の一つ
としてエポキシ基を有する化合物が用いられている。
を有する化合物として入手可能な化合物は、グリシジル
(メタ)アクリレートなどごく限られている。また、エ
ポキシ基は刺激性等の問題があること、また、さらなる
性能向上を目指して新規な構造の極性基含有不飽和化合
物が提案されていることなどから新たな極性基含有不飽
和化合物の創出が望まれている。
ノマー、ポリオレフィンのグラフト変性用モノマー、塗
料、接着剤、粘着剤、歯科材料などの原料として有用な
新規な構造の極性基含有不飽和化合物、即ち、新規な構
造のオキセタン環含有(メタ)アクリル酸エステル及び
その製法を提供することを目的としている。
うな課題を解決するため鋭意検討を行った結果、重合性
を有する不飽和結合として(メタ)アクリロイル基、極
性基としてオキセタニル基を有する極性基含有不飽和化
合物を見出し本発明を完成するに至った。
化合物及びその製法に関する。 (1)新規な極性基含有不飽和化合物、即ち、一般式
(I)で表されることを特徴とするオキセタン環含有
(メタ)アクリル酸エステル。
エーテル結合を有していてもよい直鎖または分岐状のア
ルキレン基、R3は直鎖または分岐状のアルキレン基ま
たはアリーレン基、R4は直鎖アルキル基を表す。) (2)R1が水素原子またはメチル基、R2が炭素数2〜
4の直鎖状アルキレン基、R3が炭素数2〜4の直鎖状
アルキレン基またはフェニレン基、R4が炭素数1〜2
の直鎖アルキル基であることを特徴とする上記(1)記
載のオキセタン環含有(メタ)アクリル酸エステル。 (3)R1が水素原子、R2がエチレン基、R3がエチレ
ン基、R4がエチル基であることを特徴とする上記
(1)記載のオキセタン環含有(メタ)アクリル酸エステ
ル。 (4)R1が水素原子、R2がエチレン基、R3がフェニ
レン基、R4がエチル基であることを特徴とする上記
(1)記載のオキセタン環含有(メタ)アクリル酸エステ
ル。 (5)一般式(II)で表されるヒドロキシアルキル(メ
タ)アクリレートと一般式(III)で表される酸無水物
との反応で得られる一般式(IV)で表される末端カルボ
ン酸含有(メタ)アクリレート化合物を、一般式(V)で
表されるオキセタン環含有アルコールと脱水触媒の存在
下、エステル化反応させることを特徴とする上記(1)
記載のオキセタン環含有(メタ)アクリル酸エステルの
製法。
または分岐状のアルキレン基を表す。)
ェニレン基を表す。)
または分岐状のアルキレン基、R3は直鎖アルキレン基
またはフェニレン基を表す。)
セタン環含有(メタ)アクリル酸エステルからなること
を特徴とするポリオレフィンのグラフト変性用モノマ
ー。
に記載のオキセタン環含有(メタ)アクリル酸エステル
からなることを特徴とする歯科材料用モノマー。
ン環含有(メタ)アクリル酸エステル及びその製法につ
いて具体的に説明する。なお、本明細書において、
「(メタ)アクリル酸〜」とは「アクリル酸〜」および
/または「メタクリル酸〜」を意味する。
タ)アクリル酸エステルは、下記の一般式(I)で表さ
れることを特徴とする。
R2は直鎖または分岐状のアルキレン基を表す。
鎖または分岐状のアルキレン基としては、炭素数2〜1
2のアルキレン基または炭素数2〜6のオキシアルキレ
ン基が挙げられ、その代表例としては、−(CH2)
2−、−(CH2)3−、−(CH 2)4−、−(CH2)5
−、−CH2−CH(CH3)−、−(CH2)2O−、−
(CH2)3O−、− CH2CH(CH3)O−、− CH
(CH3)CH2O−、−CH2CH2OCH2CH2O−、
−(CH2CH2O)2CH2CH2O−、−(CH2CH2
O)3CH2CH2O―、−CH2CH(CH3)OCH2C
H(CH3)O−、−(CH2CH(CH3)O)2CH2
CH(CH3)O−、−(CH2CH(CH3)O)3CH
2CH(CH3)O−が挙げられる。この中では、−(C
H2)2−が好ましい。
基としては、炭素数2〜6のアルキレン基または炭素数
6〜14のアリーレン基が挙げられ、アルキレン基の代
表例としては、−(CH2)2−、−(CH2)3−、−
(CH2)4−、−(CH2)5−、−CH2−CH(C
H3)−が挙げられ、アリーレン基の代表例としてはフ
ェニレン基、ナフタレン基が挙げられる。
〜6のアルキル基が挙げられ、その代表例としては、メ
チル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられ
る。この中では、メチル基、エチル基が好ましい。
キセタン環含有(メタ)アクリル酸エステルの具体例と
して、以下の化合物を挙げることができる。
タ)アクリル酸エステルは、以下に述べる方法によって
製造することができる。
ル(メタ)アクリレートと一般式(III)で表される酸
無水物とを反応させて一般式(IV)で表される末端カル
ボン酸含有(メタ)アクリレート化合物を製造し、次い
で、該末端カルボン酸含有(メタ)アクリレート化合物
(IV)を一般式(V)で表されるオキセタン環含有アル
コールと脱水触媒の存在下、エステル化反応させて、目
的のオキセタン環含有(メタ)アクリル酸エステルを製
造する。その反応式は、以下のとおりである。
ル(メタ)アクリレートは、アクリル酸またはメタクリ
ル酸を出発原料に用いて、アルキレンオキシドを付加さ
せて製造する。アルキレンオキシドの替わりにアルキレ
ンカーボネートを用いることも可能である。
の例としては、ポリアルキレングリコールモノアクリレ
ートが挙げられる。
酸とアルキレンオキシドまたはアルキレンカーボネート
との反応は、塩基触媒の存在下、それぞれの反応原料を
1:1モルないしアルキレンオキシドまたはアルキレン
カーボネート大過剰の割合で反応器に供給し、反応温度
0〜200℃、好ましくは、50〜120℃、反応圧力
常圧〜10気圧、好ましくは、常圧〜5気圧の条件下で
行われる。反応時間は、5〜20時間、好ましくは、6
〜12時間である。
ンカーボネートを大過剰使用して無溶媒で行うか、適切
な溶媒を用いて行うことができる。アルキレンオキシド
の例としては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド
等が挙げられる。アルキレンカーボネートの例として
は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等
が挙げられる。
ルカリ土類金属の水酸化物や炭酸塩などを使用すること
ができ、例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水
酸化リチウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウ
ム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭
酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸水素カリウム、
炭酸水素ナトリウム、炭酸水素リチウムなどが挙げられ
る。またアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む固
体塩基を用いることもできる。
系、アミド系、芳香族炭化水素系、エーテル系、ニトリ
ル系、水などを用いることができ、例えばイソプロパノ
ール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチ
ルケトン、ジメチルホルムアミド、トルエン、キシレ
ン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、アセト
ニトリルなどを挙げることができる。
ロイルハライドをモル当量にして1:1で反応させる方
法によってもヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート
を得ることができる。アルカンジオールの例としては、
エチレングリコール、プロピレングリコール等が挙げら
れる。
基触媒として、例えばピリジン、トリエチルアミン、ジ
メチルアミノピリジンなどを用いることができる。塩基
触媒の量は、アルカンジオールに対して1〜1.5当
量、好ましくは、1.2当量程度が望ましい。
系、芳香族炭化水素系、エーテル系、ニトリル系、ケト
ン系、エステル系などの溶媒から原料の溶解度や反応条
件に応じて適宜選択して用いることができ、例えば、ジ
クロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタ
ン、ベンゼン、トルエン、キシレン、酢酸エチル、ジエ
チルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラ
ン、1,4−ジオキサン、アセトン、ジメチルホルムア
ミド、アセトニトリルなどを例示することができる。
シアルキル(メタ)アクリレート(II)にフタル酸無水
物やコハク酸無水物などの酸無水物を反応させて末端カ
ルボン酸基含有(メタ)アクリレート化合物(IV)とす
る. 反応は無溶媒で行うか、適切な溶媒を用いて行うこ
とができる。
系、芳香族炭化水素系、エーテル系、ニトリル系、ケト
ン系、エステル系などの溶媒から原料の溶解度や反応条
件に応じて適宜選択して用いることができ、例えば、ジ
クロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタ
ン、ベンゼン、トルエン、キシレン、酢酸エチル、ジエ
チルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラ
ン、1,4−ジオキサン、アセトン、ジメチルホルムア
ミド、アセトニトリルなどを例示することができる。
基含有(メタ)アクリレート化合物(IV)、例えば、
(メタ)アクリロイルオキシアルキルコハク酸(または、
フタル酸)エステル化合物とオキセタン環含有アルコー
ル(V)との反応は、溶媒中、反応促進剤として脱水触
媒を用いて行われる。
クリレート化合物(IV)、例えば、アクリロイルオキシ
アルキルコハク酸(または、フタル酸)エステル化合物と
オキセタン環含有アルコール(V)を1:1〜10モル
の割合で供給し、反応温度−10ないし50℃、好まし
くは、−5〜5℃、反応圧力常圧〜10気圧、好ましく
は、常圧の条件下で行われる。反応時間は、0.5〜5
時間、好ましくは、1〜3時間である。
アルコールの代表例としては、例えば、3−メチル−3
−ヒドロキシメチルオキセタン、3−エチル−3−ヒド
ロキシメチルオキセタン、3−n−プロピル−3−ヒド
ロキシメチルオキセタン、3−イソプロピル−3−ヒド
ロキシメチルオキセタン、3−メチル−3−ヒドロキシ
エチルオキセタン、3−エチル−3−ヒドロキシエチル
オキセタン、3−n−プロピル−3−ヒドロキシエチル
オキセタン、3−イソプロピル−3−ヒドロキシエチル
オキセタン、2−メチル−3−ヒドロキシメチルオキセ
タン、2−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、
2,3−ジメチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、
2,4−ジメチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、
2,3、4−トリメチル−3−ヒドロキシメチルオキセ
タン、3−エチル−2−メチル−3−ヒドロキシメチル
オキセタン、3−エチル−2,4−ジメチル−3−ヒド
ロキシメチルオキセタン、3−メチル−3−(2−ヒド
ロキシエトキシメチル)オキセタン、3−エチル−3−
(2−ヒドロキシエトキシメチル)オキセタンなどが挙
げられる。これらの中では、3−メチル−3−ヒドロキ
シメチルオキセタン、3−エチル−3−ヒドロキシメチ
ルオキセタンが好ましい。
水触媒として、例えばジシクロヘキシルカルボジイミド
(DCC)、カルボジイミダゾールなどを用いることができ
る。脱水触媒の量は、アルコールに対して1〜1.5当
量、好ましくは、1.1当量程度が望ましい。
系、芳香族炭化水素系、エーテル系、ニトリル系、ケト
ン系、エステル系などの溶媒から原料の溶解度や反応条
件に応じて適宜選択して用いることができ、例えば、ジ
クロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタ
ン、ベンゼン、トルエン、キシレン、酢酸エチル、ジエ
チルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラ
ン、1,4−ジオキサン、アセトン、ジメチルホルムア
ミド、アセトニトリルなどを例示することができる。
ル酸エステルは、重合性を有する不飽和結合と極性基で
あるオキセタン基を有し、この不飽和結合と極性基の間
に様々な鎖長を有する連結基を有しているので、各種機
能性ポリオレフィン、塗料、接着剤、歯科材料等の原料
として用いることができる。特に、ポリオレフィンに接
着性、他樹脂との相溶性などの機能を付与するグラフト
変性用モノマーあるいは歯科材料用モノマーとして有用
である。
ィン、塗料、接着剤、歯科材料等の原料として有用な新
規な構造のオキセタン環含有(メタ)アクリル酸エステ
ル及びその製造方法を提供することができる。この化合
物は重合性を有する不飽和結合と極性基であるオキセタ
ン基の間に様々な鎖長を有する連結基を導入することが
可能であり、用途や性能によって種々選択することがで
きる。
明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定
されるものではない。 (分析方法)プロトン-NMRスペクトルは、核磁気共鳴
装置GSX270(日本電子(株)製)を用いて、溶媒CD
Cl3、分解能270MHzの条件で測定したものであ
る。
00ml3つ口フラスコに無水フタル酸14.8g(0.
1モル)、2−ヒドロキシエチルアクリレート12.0
g(0.1モル)、メトキシフェノール50mgを加え
た。110℃、6時間反応を行い、室温まで放冷した。
2−アクリロキシエチルフタル酸エステル (針状晶)2
6.0gを得た。 分析結果:1 H−NMR(ppm) 7.75(dd、1H、J=6、29Hz)、7.58
(dd、1H、J=6、29Hz)、7.58〜7.5
5(m、2H)、6.43(dd、1H、J=6、59
Hz)、6.15(dd、1H、J=39、59H
z)、5.86(dd、1H、J=6、38Hz)、
4.57〜4.43(m、4H)
ル)−2−(3−エチル−3−オキセタニルメチル)の
合成]ジムロート冷却管、20ml滴下ロートを備えた
100ml3つ口フラスコに3−エチル−3−ヒドロキ
シメチルオキセタン0.4g(3.8ミリモル)、ジシ
クロヘキシルカルボジイミド(DCC)0.8g(3.
8ミリモル)、ジエチルアミノピリジン50mg、ジク
ロロメタン30mlを加えた。氷浴下、攪拌しながら2
−アクリロキシエチルフタル酸エステル1.0g(3.
8ミリモル)のジクロロメタン溶液20mlをゆっくり
と滴下した。氷浴下、1時間反応後、生じた沈殿をろ過し
た。ろ液の溶媒を減圧下、留去し、残査をカラムクロマ
トグラフィーに付した。展開溶媒として、酢酸エチル/
ヘキサンを用い、酢酸エチル/ヘキサン=1/1留分よ
りフタル酸1−(2−アクリロキシエチル)−2−(3
−エチル−3−オキセタニルメチル)を得た。 分析結果:1 H−NMR(ppm) 7.75〜7.73(m、2H)、7.58〜7.55
(m、2H)、6.46(dd、1H、J=6、65H
z)、6.15(dd、1H、J=38、65Hz)、
5.86(dd、1H、J=5、38Hz)、4.57
〜4.43(m、10H)、1.80(q、2H、J=
28Hz)、0.96(t、3H、J=28Hz)
−エチル−3−オキセタニルメチルの合成]ジムロート
冷却管、100ml滴下ロートを備えた500ml3つ
口フラスコに3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセ
タン14g(0.15モル)、ジシクロヘキシルカルボ
ジイミド(DCC)24.7g(0.12モル)、ジエ
チルアミノピリジン0.1g、ジクロロメタン100m
lを加えた。氷浴下、攪拌しながらコハク酸アクリロイ
ルエチルエステル(A−SA、新中村化学製)21.6
g(0.1モル)のジクロロメタン溶液100mlをゆ
っくりと滴下した。氷浴下、1時間反応後、生じた沈殿を
ろ過した。ろ液の溶媒を減圧下、留去し、残査をカラム
クロマトグラフィーに付した。展開溶媒として、酢酸エ
チル/ヘキサンを用い、酢酸エチル/ヘキサン=1/1
留分よりコハク酸1−(2−アクリロキシエチル)−2
−(3−エチル−3−オキセタニルメチル)を得た。 分析結果:1 H−NMR(ppm) 6.44(d、1H、J=65Hz)、6.12(d
d、1H、J=38、65Hz)、5.87(dd、1
H、J=5、38Hz)、4.57〜4.43(m、8
H)、4.24(s、2H)、2.69(s、4H)、
1.75(q、2H、J=28Hz)、0.91(t、
3H、J=28Hz)
Claims (7)
- 【請求項1】 一般式(I)で表されることを特徴とす
るオキセタン環含有(メタ)アクリル酸エステル。 【化1】 (式中、R1は水素またはメチル基、R2はエーテル結合
を有していてもよい直鎖または分岐状のアルキレン基、
R3は直鎖または分岐状のアルキレン基またはアリーレ
ン基、R4は直鎖アルキル基を表す。) - 【請求項2】 R1が水素原子またはメチル基、R2が炭
素数2〜4の直鎖状アルキレン基、R3が炭素数2〜4
の直鎖状アルキレン基またはフェニレン基、R4が炭素
数1〜2の直鎖アルキル基であることを特徴とする請求
項1記載のオキセタン環含有(メタ)アクリル酸エステ
ル。 - 【請求項3】 R1が水素原子、R2がエチレン基、R3
がエチレン基、R4がエチル基であることを特徴とする
請求項1記載のオキセタン環含有(メタ)アクリル酸エス
テル。 - 【請求項4】 R1が水素原子、R2がエチレン基、R3
がフェニレン基、R4がエチル基であることを特徴とす
る請求項1記載のオキセタン環含有(メタ)アクリル酸エ
ステル。 - 【請求項5】 一般式(II)で表されるヒドロキシアル
キル(メタ)アクリレートと一般式(III)で表される
酸無水物との反応で得られる一般式(IV)で表される末
端カルボン酸含有(メタ)アクリレート化合物を、一般式
(V)で表されるオキセタン環含有アルコールと脱水触
媒の存在下、エステル化反応させることを特徴とする請
求項1記載のオキセタン環含有(メタ)アクリル酸エス
テルの製法。 【化2】 (式中、R1は直鎖アルキル基、R2は直鎖または分岐状
のアルキレン基を表す。) 【化3】 (式中、R3は直鎖アルキレン基またはフェニレン基を
表す。) 【化4】 (式中、R1は直鎖アルキル基、R2は直鎖または分岐状
のアルキレン基、R3は直鎖アルキレン基またはフェニ
レン基を表す。) 【化5】 (式中、R4は直鎖アルキル基を表す。) - 【請求項6】 請求項1ないし4のいずれかに記載のオ
キセタン環含有(メタ)アクリル酸エステルからなるこ
とを特徴とするポリオレフィンのグラフト変性用モノマ
ー。 - 【請求項7】 請求項1ないし4のいずれかに記載のオ
キセタン環含有(メタ)アクリル酸エステルからなるこ
とを特徴とする歯科材料用モノマー。
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