JP2005538964A - カチオン性アルコキシアミン、及び天然又は合成粘土由来のナノ粒子の製造における使用 - Google Patents

カチオン性アルコキシアミン、及び天然又は合成粘土由来のナノ粒子の製造における使用 Download PDF

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Abstract

本発明は、天然又は合成粘土由来の層間挿入及び/又は層剥離されているナノ粒子を製造する、制御されたフリーラジカル重合プロセスにおいて、重合開始剤/調節剤として有用なカチオン性アルコキシアミンに関する。本発明はまた、本方法により製造される改善されたナノコンポジット、及び塗料、コーティング剤、インキ、接着剤、反応性希釈剤又は熱可塑性材料における添加剤としての、これらのモノマー/ポリマー粘土ナノコンポジット組成物の使用に関する。

Description

本発明は、カチオン性アルコキシアミンに関し、これらは、天然又は合成粘土由来の層間挿入及び/又は層剥離型ナノ粒子を製造するための、制御されたフリーラジカル重合プロセスにおける重合開始剤/調節剤として有用である。本発明はまた、本方法により製造される改善されたナノコンポジット組成物、並びに例えば、コーティング剤、シーラント、コーキング材、接着剤及びプラスチック添加剤としての、このようなナノコンポジット組成物の使用に関する。
ポリマーの性質を改善する1つの方法は、天然又は合成粘土材料をポリマーに加えることによって、コンポジット材料を形成することである。しかし、粘土をポリマーに組み込むと、物性における望まれる改善が得られないことがあり、特にポリマーの機械的及び光学的性質は悪影響を受けるかもしれない。
少なくとも部分的に層間挿入及び/又は層剥離層を持つ微細分散した天然又は合成粘土と、エチレン不飽和モノマー及び/又はそれに由来するポリマーの混合物とを含む、ナノコンポジット組成物は、したがってここ数年、高い関心を集めている。これらの材料は、例えば、機械的又は光学的性質に及ぼすマイナスの影響を回避することにより、分散した粘土の望ましい作用を兼ね備える。
このような組成物、これらの製造方法並びにポリマー及びコーティング剤におけるこれらの使用は、例えば、WO 02/24759に記述されている。重合プロセスは、モンモリロナイト粘土、アクリラートモノマー、及びラジカル開始剤として、例えば過硫酸アンモニウムを使用して記述されている。この従来の重合方法では、広い分子量分布と高い多分散性指数(PD)を持つポリマーが得られる。
Y. Sogahら, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 1615-1616は、ケイ酸塩を固定した開始剤を用いたスチレンのその場でのフリーラジカル重合による、分散ナノコンポジット組成物の合成法を記述している。使用されたニトロキシル化合物は、2,2,6,6−テトラメチルピペリジンアルコキシアミンである。Sogahらは、制御されたラジカル重合によるナノコンポジット組成物の製造の重要な可能性を示しているが、既知の開始剤/調節剤では、許容しうる温度でアクリラート又はメタクリラートを妥当な変換率で重合させるほど効率が高くないため、彼らはスチレンに限定している。
本発明は、カチオン性アンカー基により天然又は合成粘土に固定することができ、そしてアクリラート、メタクリラート、スチレン及び他のモノマーに対する高い反応性を有するため、狭い分子量分布を持つ制御された分子量が得られる、アルコキシアミンを提供する。これらの化合物との重合により、短時間かつ比較的低温で高いモノマーからポリマーへの変換が得られる。
従来のラジカル重合とは対照的に、制御されたラジカル重合では、全ての成長鎖の分子量をほぼ均一に所定の長さに調整(低い多分散性)することができるため、層間挿入及び/又は層剥離型粘土粒子のほぼ理想的な分散が得られる。
本発明のナノコンポジット組成物は、光学的にほぼ透明でありうるが、このことは、粘土のナノメートルスケールでの微細な分布を示している。
本発明の1つの態様は、式(I)又は(II):
Figure 2005538964
[式中、
1及びG2は、独立に、非置換のC1−C18アルキル若しくはフェニル、又はCN、COC1−C18アルキル、CO−フェニル、COOC1−C18アルキル、OC1−C18アルキル、NO2、NHC1−C18アルキル若しくはN(C1−C182アルキルで置換されたアルキル若しくはフェニルが結合している、第3級炭素原子を表すか;あるいは
1及びG2の一方は、−P(O)(OR222基が結合している第2級炭素原子であり、もう一方は上記と同義であるか;あるいは
1及びG2は、これらが結合している窒素原子と一緒に5〜8員複素環、又は多環式若しくはスピロ環式の5〜20員複素環系を形成し、そして環は4個のC1−C4アルキル基又は2個のC5−C12スピロシクロアルキル基により窒素原子に対してオルト位で置換されており、環は1個以上のC1−C18アルキル、C1−C18アルコキシ又は=O基により更に置換されていてもよく、かつこの環は、更に別の酸素又は窒素原子により中断されていてもよく(ただし、窒素原子に対してオルト位にある4個のC1−C4アルキル基の少なくとも1個は、メチルよりも高級なアルキルである);
1、L2及びL4は、直接結合、R1−Y、又はR2−C(O)−Y−(ここで、Yは、G1及び/又はG2に結合している)、C1−C25アルキレン、C2−C25アルキレン(−O−、−S−、−SO−、−SO2−、下記式:
Figure 2005538964
で示される基、フェニレン又はC5−C8シクロアルキレンにより中断されている)よりなる群から選択される結合基であり;
Yは、O、又はNR9であり;
3は、少なくとも1個の炭素原子を含む基であり、かつこの基から誘導されるラジカルの・L3−(Q+-)が、エチレン不飽和モノマーの重合を開始させられるものであり;
2は、直接結合、O、NR5又はNR56であり;
+は、下記式:
Figure 2005538964
よりなる群から選択されるカチオン基であり;そしてここで
1は、C1−C18アルキレンであり、
2は、直接結合又はC1−C18アルキレンであり、
3は、水素又はC1−C18アルキルであり、
4は、水素又はC1−C18アルキルであり、
5、R6及びR7は、それぞれ他と独立に、水素、C1−C18アルキル、C3−C12シクロアルキル、フェニル若しくはC7−C9フェニルアルキル、又はC6−C10ヘテロアリール(これらは全て、非置換であっても、又はハロゲン、OH、NO2、CN、C1−C4アルコキシにより置換されていてもよい)であるか、あるいは
5、R6及びR7は、これらが結合している窒素又はリン原子と一緒に、更に別のヘテロ原子を含んでもよい、3〜12員の単環又は多環を形成し;
8は、水素又はC1−C25アルキル、C3−C25アルキル(酸素、硫黄又は下記式:
Figure 2005538964
で示される基により中断されている);又はC2−C24アルケニルであり、
9は、水素、C1−C18アルキル、C3−C18アルケニル、C3−C18アルキニル、フェニル、C7−C9フェニルアルキル(これらは全て、非置換であっても、又は1個以上のヒドロキシ、ハロゲン若しくはC1−C4アルコキシ基により置換されていてもよい)であり;
22は、C1−C18アルキルであり;
-は、2個以上のカルボン酸基を含んでもよいC1−C18カルボン酸、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、亜硝酸、硝酸、水酸化物、酢酸、硫酸水素、硫酸、C1−C18アルコキシ硫酸、芳香族若しくは脂肪族スルホン酸、炭酸、炭酸水素、過塩素酸、塩素酸、テトラフルオロホウ酸、ホウ酸、リン酸、リン酸水素、リン酸二水素又はこれらの混合物のアニオンであり;そして
p、q、及びrは、相互に独立に、0〜10の数であり、かつ少なくとも1つは、0でない]で示される化合物である。
18個以下の炭素原子を有するアルキルは、分岐又は非分岐ラジカル、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、2−エチルブチル、n−ペンチル、イソペンチル、1−メチルペンチル、1,3−ジメチルブチル、n−ヘキシル、1−メチルヘキシル、n−ヘプチル、イソヘプチル、1,1,3,3−テトラメチルブチル、1−メチルヘプチル、3−メチルヘプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、1,1,3−トリメチルヘキシル、1,1,3,3−テトラメチルペンチル、ノニル、デシル、ウンデシル、1−メチルウンデシル、ドデシル、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチルヘキシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル又はオクタデシルである。
酸素、硫黄又は下記式:
Figure 2005538964
で示される基により中断されているC3−C18アルキルは、例えば、CH3−O−CH2CH2−、CH3−S−CH2CH2−、CH3−N(CH3)−CH2CH2−、CH3−O−CH2CH2−O−CH2CH2−、CH3−(O−CH2CH22O−CH2CH2−、CH3−(O−CH2CH23O−CH2CH2−、又はCH3−(O−CH2CH24O−CH2CH2−である。
7−C9フェニルアルキルは、例えば、ベンジル、α−メチルベンジル、α,α−ジメチルベンジル又は2−フェニルエチルである。好ましいものは、ベンジル及びα,α−ジメチルベンジルである。
1−C25アルキレンは、分岐又は非分岐ラジカル、例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、トリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、ヘプタメチレン、オクタメチレン、デカメチレン、ドデカメチレン又はオクタデカメチレンである。
−O−、−S−、−SO−、−SO2−、下記式:
Figure 2005538964
で示される基、フェニレン又はC5−C8シクロアルキレンにより中断されているC2−C25アルキレンは、例えば、−CH2−O−CH2−、−CH2−S−CH2−、−CH2−N(CH3)−CH2−、−CH2−O−CH2CH2−、−CH2CH2−O−CH2CH2−、−CH2CH2−O−CH2CH2−O−CH2CH2−、−CH2CH2−(O−CH2CH22O−CH2CH2−、−CH2CH2−(O−CH2CH23O−CH2CH2−、−CH2CH2−(O−CH2CH24O−CH2CH2−、−CH2CH2−S−CH2CH2−、下記式:
Figure 2005538964
で示される基である。
2〜24個の炭素原子を有するアルケニルは、例えば、ビニル、プロペニル、2−ブテニル、3−ブテニル、イソブテニル、n−2,4−ペンタジエニル、3−メチル−2−ブテニル、n−2−オクテニル、n−2−ドデセニル、イソ−ドデセニル、オレイル、n−2−オクタデセニル又はn−4−オクタデセニルのような、分岐又は非分岐ラジカルである。好ましいものは、3〜18個、特に3〜12個、例えば、3〜6個、特に3〜4個の炭素原子を有するアルケニルである。
3〜18個の炭素原子を有するアルキニルは、分岐又は非分岐ラジカル、例えば、プロピニル、2−ブチニル、3−ブチニル、イソブチニル、n−2,4−ペンタジイニル、3−メチル−2−ブチニル、n−2−オクチニル、n−2−ドデシニル、イソドデシニルである。
ハロゲンは、例えば、塩素、臭素又はヨウ素である。好ましいものは、塩素と臭素である。
25個以下の炭素原子を有するアルコキシは、分岐又は非分岐ラジカル、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、ペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、デシルオキシ、テトラデシルオキシ、ヘキサデシルオキシ又はオクタデシルオキシである。好ましいものは、1〜12個、特に1〜8個、例えば、1〜6個の炭素原子を有するアルコキシである。
25個以下の炭素原子を有するアルカノイルオキシは、分岐又は非分岐ラジカル、例えば、アセトキシ、プロピオニルオキシ、ブタノイルオキシ、ペンタノイルオキシ、ヘキサノイルオキシ、ヘプタノイルオキシ、オクタノイルオキシ、ノナノイルオキシ、デカノイルオキシ、ウンデカノイルオキシ、ドデカノイルオキシ、トリデカノイルオキシ、テトラデカノイルオキシ、ペンタデカノイルオキシ、ヘキサデカノイルオキシ、ヘプタデカノイルオキシ、オクタデカノイルオキシ、イコサノイルオキシ又はドコサノイルオキシである。好ましいものは、2〜18個、特に2〜12個、例えば2〜6個の炭素原子を有するアルカノイルオキシである。
ヒドロキシル置換C2−C18アルキルは、好ましくは1〜3個、特に1個又は2個のヒドロキシル基を含む、分岐又は非分岐ラジカル、例えば、ヒドロキシエチル、3−ヒドロキシプロピル、2−ヒドロキシプロピル、4−ヒドロキシブチル、3−ヒドロキシブチル、2−ヒドロキシブチル、5−ヒドロキシペンチル、4−ヒドロキシペンチル、3−ヒドロキシペンチル、2−ヒドロキシペンチル、6−ヒドロキシヘキシル、5−ヒドロキシヘキシル、4−ヒドロキシヘキシル、3−ヒドロキシヘキシル、2−ヒドロキシヘキシル、7−ヒドロキシヘプチル、6−ヒドロキシヘプチル、5−ヒドロキシヘプチル、4−ヒドロキシヘプチル、3−ヒドロキシヘプチル、2−ヒドロキシヘプチル、8−ヒドロキシオクチル、7−ヒドロキシオクチル、6−ヒドロキシオクチル、5−ヒドロキシオクチル、4−ヒドロキシオクチル、3−ヒドロキシオクチル、2−ヒドロキシオクチル、9−ヒドロキシノニル、10−ヒドロキシデシル、11−ヒドロキシウンデシル、12−ヒドロキシドデシル、13−ヒドロキシトリデシル、14−ヒドロキシテトラデシル、15−ヒドロキシペンタデシル、16−ヒドロキシヘキサデシル、17−ヒドロキシヘプタデシル、18−ヒドロキシオクタデシルなどである。
5−C12シクロアルキルは、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、メチルシクロペンチル又はシクロオクチルである。
-が、飽和、不飽和又は芳香族カルボン酸の一価ラジカルであれば、これは、例えば、アセチル、カプロイル、ステアロイル、アクリロイル、メタクリロイル、ベンゾイル又はβ−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルラジカルである。
-が、ジカルボン酸の二価ラジカルであれば、これは、例えば、マロニル、スクシニル、グルタリル、アジポイル、スベロイル、セバコイル、マレオイル、イタコニル、フタロイル、ジブチルマロニル、ジベンジルマロニル、ブチル(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)マロニル又はビシクロヘプテンジカルボニルラジカルである。
-が、トリカルボン酸の三価ラジカルであれば、これは、例えば、トリメリトイル、シトリル又はニトリロトリアセチルラジカルである。
ヘテロアリールは、例えば、ピリル、チオフェニル、フリル、ピリジル又はピリミジルである。
5、R6及びR7が、単環式又は多環式複素環を形成するとき、生じるカチオンは、例えば、ピリジニウム、キノリニウム、イソキノリニウム、イミダゾリウム又はチアゾリウムカチオンである。
本発明の1つの実施態様では、式(I)又は(II)において、−L1(Q+-)、−L2(Q+-)、及び−L3(Q+-)は、下記式:
Figure 2005538964
[式中、
1及びK2は、水素、C1−C18アルキル、C5−C12シクロアルキル、フェニル又はC7−C9フェニルアルキルであり、そして
3は、−COK4基又は下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり、ここで
4は、−Y−[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-、又は−Y−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+-56t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u(ここで、sは、0〜8の数であり、tは、0〜4の数であり、かつuは、0又は1であり、そしてYは、−O−又は−NR9である)であるか;あるいは
4は、下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり、
Zは、−C(O)−又は直接結合であり、
Zが、−C(O)−であれば、K5は、K4と同義であり、
Zが、直接結合であれば、K5は、−Y−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u、Q+-、−CH2+-、又は−CHCH3+-であり;そして
Yは、−O−若しくは−NR9又は直接結合であり;
+-は、下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり;そして
他の置換基は、上記と同義である]で示される基である。
好ましくは、本発明の化合物は、式(Ia)、(Ib)、(Ic)、(Id)又は(Ie):
Figure 2005538964
[式中、
1は、直接結合又は−CH2−基であり;
1が、直接結合であれば、T8は、水素であり、
1が、−CH2−であれば、T8は、メチル又はエチルであり;
1、T2、T3及びT4は、独立に、メチル又はエチルであり(ただし、少なくとも1つは、エチルである);
7及びT10は、独立に、水素又はメチルであり;
5及びT6は、水素であるか、あるいは
5及びT6は、一緒に=O、=NOH、=NO−T9基であるか、あるいは
5は、水素であり、かつT6は、−O−T9又は−NR9−T9(ここで、T9は、水素、R9又は−C(O)−R9であり、そしてR9は、水素、C1−C18アルキル、C3−C18アルケニル、C3−C18アルキニル、フェニル、C7−C9フェニルアルキルであり、これらは、非置換であっても、又は1個以上のヒドロキシ、ハロゲン若しくはC1−C4アルコキシ基により置換されていてもよい)であり;
11、T12、T13、T14、T15及びT16は、独立に、C1−C18アルキル、C3−C18アルケニル、C3−C18アルキニル、C5−C12シクロアルキル、フェニル、又はC7−C9フェニルアルキルであるか;あるいは
11は、水素であり、かつT12は、−P(O)(OC252基であり、そして他は上記と同義であるか;あるいは
11及びT14は、−CH2−O−T9基であり、そして他は上記と同義であるか;あるいは
16は、−C(O)−Y−R5基であり、そして他は上記と同義であるか;あるいは
11、T12及びT13は、−CH2OH基であり;
−L3(Q+-)は、下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり、ここで
1及びK2は、水素、C5−C12シクロアルキル、フェニル、又はC7−C9フェニルアルキルであり、そして
3は、−COK4基又は下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり、ここで
4は、Y−[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-、又は−Y−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+-56t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u(ここで、s及びtは、0〜4の数であり、そしてuは、0又は1である)であるか;あるいは
4は、下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり;
Zは、−C(O)−又は直接結合であり、
Zが、−C(O)−であれば、K5は、K4と同義であり、
Zが、直接結合であれば、K5は、O−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u、Q+-、−CH2+-、又は−CHCH3+-であり;
Yは、−O−又は−NR9であり;
+-は、下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり;そして
-及び他の置換基は、上記と同義である]で示される。
本発明の別の好ましい実施態様では、本発明の化合物は、式(IIa)、(IIb)、(IIc)、(IId)又は(IIe):
Figure 2005538964
[式中、
1及びA2は、独立に、水素であるか、又はこれらが結合している炭素原子と一緒に、カルボニル基:−C(O)−を形成し;
Dは、直接結合又はC1−C12アルキレン、1個以上のO、S、若しくはNR9原子により中断されているC1−C12アルキレン、C5−C12シクロアルキレン、又はフェニレンであり;
Eは、−NR9−(CH2x−NR9−基(ここで、xは、2〜12の数である)又は下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり;
vは、0〜10の数であり、かつwは、0又は1であり;
1は、直接結合又は−CH2−基であり;
1が、直接結合であれば、T8は、水素であり、
1が、−CH2−であれば、T8は、水素、メチル又はエチルであり;
Yは、−O−又は−NR9であり;
1、T2、T3及びT4は、独立に、メチル又はエチルであり(ただし、少なくとも1つは、エチルである);
7は、水素又はメチルであり;
−L3(Q+-)は、下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり、ここで
1及びK2は、水素、C5−C12シクロアルキル、フェニル又はC7−C9フェニルアルキルであり、そして
3は、−COK4基又は下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり、ここで
4は、Y−[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-、又は−Y−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u(ここで、s及びtは、0〜4の数であり、そしてuは、0又は1である)であるか;あるいは
4は、下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり;
Zは、−C(O)−又は直接結合であり、
Zが、−C(O)−であれば、K5は、K4と同義であり、
Zが、直接結合であれば、K5は、O−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u、Q+-、−CH2+-、又は−CHCH3+-であり;
+-は、下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり;そして
-及び他の置換基は、上記と同義である]で示される。
また好ましいものは、式(IIIa)、(IIIb)、(IIIc)、(IIId)又は(IIIe):
Figure 2005538964
[式中、
1、T2、T3及びT4は、独立に、メチル又はエチルであり(ただし、少なくとも1つは、エチルである);
7は、水素又はメチルであり;
Yは、O又はNR9であり;
1は、直接結合又は−CH2−基であり;
1が、直接結合であれば、T8は、水素であり、
1が、−CH2−であれば、T8は、メチル又はエチルであり;
vは、0〜10の数であり、かつwは、0又は1であり;
7は、−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u基(ここで、s及びtは、0〜4の数であり、そしてuは、0又は1である)、又は−D1−Q+-基であり、ここで
1は、C1−C12アルキレン、1個以上のO、S、若しくはNR9原子により中断されているC1−C12アルキレン、C5−C12シクロアルキレン又はフェニレンであり;
+-は、下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり;そして
6は、−CH2−アリール、下記式:
Figure 2005538964
で示される基、−CH2−CH2−アリール、下記式:
Figure 2005538964
で示される基、(C5−C6シクロアルキル)2CCN、(C1−C12アルキル)2CCN、−CH2CH=CH2、(C1−C12)アルキル−CR30−C(O)−(C1−C12)アルキル、(C1−C12)アルキル−CR30−C(O)−(C6−C10)アリール、(C1−C12)アルキル−CR30−C(O)−(C1−C12)アルコキシ、(C1−C12)アルキル−CR30−C(O)−フェノキシ、(C1−C12)アルキル−CR30−C(O)−N−ジ(C1−C12)アルキル、(C1−C12)アルキル−CR30−CO−NH(C1−C12)アルキル、(C1−C12)アルキル−CR30−CO−NH2、−CH2CH=CH−CH3、−CH2−C(CH3)=CH2、−CH2−CH=CH−フェニル、下記式:
Figure 2005538964
で示される基、3−シクロヘキセニル、3−シクロペンテニル、下記式:
Figure 2005538964
で示される基よりなる群から選択され、ここで
30は、水素又はC1−C12アルキルであり;
アルキル基は、非置換であるか、又は1個以上の−OH、−COOH若しくは−C(O)R30基により置換されており;そして
アリール基は、非置換であるか、又はC1−C12アルキル、ハロゲン、C1−C12アルコキシ、C1−C12アルキルカルボニル、グリシジルオキシ、OH、−COOH若しくは−COO(C1−C12)アルキルにより置換されている、フェニル又はナフチルであり、そして
-及び他の置換基は、上記と同義である]で示される化合物である。
特に適切なものは、式(IVa):
Figure 2005538964
[式中、
1、T2、T3及びT4は、独立に、メチル又はエチルであり(ただし、少なくとも1つは、エチルである);
7は、水素又はメチルであり;
1は、下記式:
Figure 2005538964
(ここで、xは、2〜12の数である)で示される基であり、
6は、−CH2−アリール、下記式:
Figure 2005538964
で示される基、−CH2−CH2−アリール、下記式:
Figure 2005538964
で示される基、(C5−C6シクロアルキル)2CCN、(C1−C12アルキル)2CCN、−CH2CH=CH2、(C1−C12)アルキル−CR30−C(O)−(C1−C12)アルキル、(C1−C12)アルキル−CR30−C(O)−(C6−C10)アリール、(C1−C12)アルキル−CR20−C(O)−(C1−C12)アルコキシ、(C1−C12)アルキル−CR30−C(O)−フェノキシ、(C1−C12)アルキル−CR30−C(O)−N−ジ(C1−C12)アルキル、(C1−C12)アルキル−CR30−CO−NH(C1−C12)アルキル、(C1−C12)アルキル−CR30−CO−NH2、−CH2CH=CH−CH3、−CH2−C(CH3)=CH2、−CH2−CH=CH−フェニル、下記式:
Figure 2005538964
で示される基、3−シクロヘキセニル、3−シクロペンテニル、下記式:
Figure 2005538964
で示される基よりなる群から選択され、ここで
30は、水素又はC1−C12アルキルであり;
アルキル基は、非置換であるか、又は1個以上の−OH、−COOH若しくは−C(O)R30基により置換されており;そして
アリール基は、非置換であるか、又はC1−C12アルキル、ハロゲン、C1−C12アルコキシ、C1−C12アルキルカルボニル、グリシジルオキシ、OH、−COOH若しくは−COO(C1−C12)アルキルにより置換されている、フェニル又はナフチルであり、そして
-及び他の置換基は、上記と同義である]で示される化合物である。
好ましいものはまた、式(Va)、(Vb)、(Vc)、(Vd)又は(Ve):
Figure 2005538964
[式中、
1、T2、T3及びT4は、独立に、メチル又はエチルであり(ただし、少なくとも1つは、エチルである);
7は、水素又はメチルであり;
1は、直接結合又は−CH2−基であり;
1が、直接結合であれば、T8は、水素であり、
1が、−CH2−であれば、T8は、メチル又はエチルであり;
1及びK2は、水素、C5−C12シクロアルキル、フェニル、又はC7−C9フェニルアルキルであり、そして
3は、−COK4基又は下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり、ここで
4は、Y−[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-、又は−Y−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u(ここで、s及びtは、0〜4の数であり、そしてuは、0又は1である)であるか;あるいは
4は、下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり;
Zは、−C(O)−又は直接結合であり、
Zが、−C(O)−であれば、K5は、K4と同義であり、
Zが、直接結合であれば、K5は、O−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u、Q+-、−CH2+-、又は−CHCH3+-であり;
7は、−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u基(ここで、s及びtは、0〜4の数であり、そしてuは、0又は1である)、又は−D1−Q+-基であり、ここで
1は、C1−C12アルキレン、1個以上のO、S、若しくはNR9原子により中断されているC1−C12アルキレン、C5−C12シクロアルキレン又はフェニレンであり;
+-は、下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり;そして
-及び他の置換基は、上記と同義である]で示される化合物である。
また好ましいものは、式(VIa):
Figure 2005538964
[式中、
1、T2、T3及びT4は、独立に、メチル又はエチルであり(ただし、少なくとも1つは、エチルである);
7は、水素又はメチルであり;
1は、下記式:
Figure 2005538964
(ここで、xは、2〜12の数である)で示される基であり、
1及びK2は、水素、C5−C12シクロアルキル、フェニル、又はC7−C9フェニルアルキルであり、そして
3は、−COK4基又は下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり、ここで
4は、Y−[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-、又は−Y−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u(ここで、s及びtは、0〜4の数であり、そしてuは、0又は1である)であるか;あるいは
4は、下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり;
Zは、−C(O)−又は直接結合であり、
Zが、−C(O)−であれば、K5は、K4と同義であり、
Zが、直接結合であれば、K5は、O−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u、Q+-、−CH2+-、又は−CHCH3+-であり;そして
-及び他の置換基は、上記と同義である]で示される化合物である。
特に興味深いものは、式(Ia1)、(Ib1)、(Ic1)、(Id1)又は(Ie1):
Figure 2005538964
[式中、
1は、直接結合又はCH2であり;
1、T3は、エチルであり、そしてT2、T4は、メチルであり;
7は、メチル又はHであり;
1が、直接結合であれば、T8は、Hであり、
1が、CH2であれば、T8は、メチル又はエチルであり;
7がメチルであれば、T10は、Hであるか、又はT7がHであれば、T10は、メチルであり;
11、T12、T13、T14、T15及びT16は、独立に、メチル又はエチルであるか;あるいは
11は、Hであり、T12は、イソプロピルであり、T13は、フェニルであり、そしてT14、T15、T16は、メチルであるか;あるいは
11は、Hであり、T12は、−P(=O)(OC252であり、T13は、t−ブチルであり、そしてT14、T15、T16は、メチルであるか;あるいは
11及びT14は、−CH2O−T9であり、そしてT12、T15は、メチル又はフェニルであり、そしてT13、T16は、メチル又はエチルであるか;あるいは
11、T12、T13、T14、T15は、メチルであり、そしてT16は、−CO−O−R9又は−CON(R92基であるか;あるいは
11、T12及びT13は、−CH2OHであり、T14は、Hであり、T15は、イソプロピルであり、そしてT16は、フェニルであり;
9は、水素、R9又は−C(O)−R9(ここで、R9は、水素、C1−C18アルキル、C3−C18アルケニル、C3−C18アルキニル、フェニル、C7−C9フェニルアルキルである)であり;
1は、Hであり、K2は、メチル又はエチルであり、そして
3は、−COK4基又は下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり;
4は、−Y−CH2−CH2−(CH2s−N+-567、又は−Y−CH2−CHOH−CH2−N−CH2−CH2−(CH2s−N+-567(ここで、Yは、O又はNR9であり、そしてsは、0〜2の数である)であり;
3が、下記式:
Figure 2005538964
で示される基であれば、Zは、−C(O)−又は直接結合であり、
Zが、−C(O)−であれば、K5は、K4と同義であり、
Zが、直接結合であれば、K5は、−O−CH2−CHOH−CH2−N−CH2−CH2−(CH2s−N+-567、又は−CH2+567-基であり、そして
-及び他の置換基は、上記と同義である]で示される化合物である。
また特に興味深いものは、式(IIa1)、(IIb1)、(IIc1)又は(IId1):
Figure 2005538964
[式中、
1は、直接結合又はCH2であり;
1、T3は、エチルであり、そしてT2、T4及びT7は、メチルであり;
1が、直接結合であれば、T8は、Hであり、
1が、CH2であれば、T8は、メチル又はエチルであり;
Dは、直接結合、C1−C12アルキレン又はフェニレンであり;
Eは、−NR5−(CH2x−NR5−(ここで、xは、2〜12である)又は下記式:
Figure 2005538964
(式中、Yは、NR9である)で示される基であり、
1は、Hであり、K2は、メチル又はエチルであり、そして
3は、−CO−K4基又は下記式:
Figure 2005538964
で示される基であり;
4は、−Y−CH2−CH2−(CH2s−N+-567、又は−Y−CH2−CHOH−CH2−N−CH2−CH2−(CH2s−N+-567(ここで、Yは、O又はNR9であり、そしてsは、0〜2の数である)であり;
3が、下記式:
Figure 2005538964
で示される基であれば、Zは、−CO−又は直接結合であり、
Zが、−CO−であれば、K5は、K4と同義であり、
Zが、直接結合であれば、K5は、−O−CH2−CHOH−CH2−N−CH2−CH2−(CH2s−N+-567、又は−CH2+567-基であり;そして
-及び他の置換基は、上記と同義である]で示される化合物である。
上記化合物の前駆体は、既知の方法により調製することができる。開鎖アルコキシアミン類の調製法は、例えば、WO 99/03894又はWO 00/07981に記述されている。テトラアルキルピペリジンに基づくアルコキシアミンは、例えば、GB 2,335,1290又はGB 2,361,235に記述されている。更に別の複素環アルコキシアミンは、GB 2,342,649に記述されている。
非常に適しているが、唯一可能というわけではない、アルコキシアミンの分子へのカチオン性残基の導入のための方法は、最初に適切な前駆体アルコキシアミンを調製し、次に第4級化することからなる。このようなアルコキシアミン類の例は、表1の例に与えられる。非カチオン性前駆体は、第4級化できる適切な求核性基を持つ適切な構成単位を用いて、引用特許に記述されている種々の方法により調製することができる。このような基の例はあまりないが、第1級、第2級若しくは第3級アミン基、ピリジル、キノリル、イソキノリル、イミダゾリル、チアゾリル基、トリアルキル若しくはトリアリール若しくはアルキルアリールホスフィン基又はチオエーテル基である。これらは、種々の求電子試薬、例えば、ハロゲン化アルキレン、スルホン酸アルキル、炭酸アルキル、トリアルキルオキソニウム塩、エポキシドなどにより第4級化することができる。特別な例は、酸での前述の求核性基のプロトン化によるカチオン性残基の形成である。カチオン性アルコキシアミンのある特定のアニオンは、例えば、イオン交換体又は周知のイオンメタセシスを用いて、異なるアニオンに対して交換することができる。
本発明の更に別の態様は、モノマー/ポリマー粘土ナノコンポジット分散物の製造方法であって、
A)部分的に層間挿入及び/又は層剥離することができ、交換性カチオンを有する天然又は合成粘土の第1の水性分散物を準備する工程;
該分散物に請求項1記載の化合物を加え、そして該カチオンを少なくとも部分的に交換する工程;
B)該分散物に少なくとも1種のエチレン不飽和モノマーを加え、そして該エチレン不飽和モノマーの少なくとも一部を重合する工程
を含むことを特徴とする方法である。
粘土鉱物は、典型的には、きめが細かく、板状の晶形を持つ、含水ケイ酸アルミニウムからなる。典型的な粘土鉱物の結晶構造は、AlO(OH)2八面体の層に隣接したSiO4四面体の層の組合せからなる多層構造である。層状粘土鉱物の画定された内層空間を表現する、いわゆる「ギャラリー」が形成される。粘土鉱物に依存して、ギャラリーは、水及び/又は他の成分(カリウム、ナトリウム又はカルシウムカチオンなど)を含んでいてもよい。粘土鉱物は、その成分層とカチオンの組合せに基づいて変化する。四面体ネットワークのSi4+イオンを置換するAl3+若しくはFe3+、又は八面体ネットワークの他のカチオンを置換するAl3+、Mg2+若しくはFe2+のような、粘土鉱物のカチオンの同形置換が概して存在し、そして粘土構造に正味の負電荷を与えうる。水分子又はナトリウム若しくはカリウムカチオンのような、粘土のギャラリー内の天然の要素は、この正味電荷のため粘土層の表面に引きつけられる。
ナノコンポジットは、その成分の少なくとも1つが、ナノメートルのサイズ範囲にある1つ以上の寸法(長さ、幅又は厚みなど)を持つ組成物である。本明細書において使用されるとき、ナノコンポジットという用語は、ポリマー分子が、少なくとも部分的に層剥離された粘土層の中に存在する、物質の状態を意味する。
「層間挿入型ナノコンポジット」という用語は、本明細書において使用されるとき、粘土層の間に規則的な挿入を含む、ナノコンポジットを表現する。
「層剥離型ナノコンポジット」という用語は、本明細書において使用されるとき、1nm厚の粘土の層が、マトリックス(オリゴマー/ポリマー)中に分散されて、ナノ/マイクロスケールでコンポジット構造を形成している、ナノコンポジットを表現する。
粘土鉱物は、商取引の品目であり、例えば、ドイツのズードケミー社(Sued-Chemie Inc.)により供給されている。
好ましくは、エチレン不飽和モノマー又はオリゴマーは、エチレン、プロピレン、n−ブチレン、i−ブチレン、スチレン、置換スチレン、共役ジエン、アクロレイン、酢酸ビニル、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、無水マレイン酸、(アルキル)アクリル酸無水物、(アルキル)アクリル酸塩、(アルキル)アクリル酸エステル、(メタ)アクリロニトリル、(アルキル)アクリルアミド、ハロゲン化ビニル又はハロゲン化ビニリデンよりなる群から選択される。
詳細には、エチレン不飽和モノマーは、エチレン、プロピレン、n−ブチレン、i−ブチレン、イソプレン、1,3−ブタジエン、α−C5−C18アルケン、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、又は式:CH2=C(Ra)−(C=Z)−Rb[式中、Raは、水素又はC1−C4アルキルであり、Rbは、NH2、O-(Me+)、グリシジル、非置換C1−C18アルコキシ、少なくとも1個のN及び/又はO原子により中断されているC2−C100アルコキシ、若しくはヒドロキシ置換C1−C18アルコキシ、非置換C1−C18アルキルアミノ、ジ(C1−C18アルキル)アミノ、ヒドロキシ置換C1−C18アルキルアミノ、若しくはヒドロキシ置換ジ(C1−C18アルキル)アミノ、−O−CH2−CH2−N(CH32、又は−O−CH2−CH2−N+H(CH32An-であり;An-は、一価の有機又は無機酸のアニオンであり;Meは、一価金属原子又はアンモニウムイオンであり;Zは、酸素又は硫黄である]の化合物である。
少なくとも1個のO原子により中断されているC2−C100アルコキシとしてのRaの例は、下記式:
Figure 2005538964
[式中、Rcは、C1−C25アルキル、フェニル又はC1−C18アルキルにより置換されているフェニルであり、Rdは、水素又はメチルであり、そしてvは、1〜50の数である]で示される。これらのモノマーは、例えば、非イオン性界面活性剤から、対応するアルコキシル化アルコール又はフェノールのアクリル化により誘導される。繰り返し単位は、エチレンオキシド、プロピレンオキシド又は両方の混合物から誘導することができる。
適切なアクリラート又はメタクリラートモノマーの更に別の例は、以下に与えられる。
Figure 2005538964
[ここで、An-及びRaは、上記と同義であり、そしてReは、メチル又はベンジルである]。An-は、好ましくはCl-、Br-又は-3S−CH3である。
更に別のアクリラートモノマーは、下記式:
Figure 2005538964
で示される。
アクリラート以外の適切なモノマーの例は、下記式:
Figure 2005538964
で示される。
好ましくは、Raは、水素又はメチルであり、Rbは、NH2、グリシジル、非置換若しくはヒドロキシ置換C1−C4アルコキシ、非置換C1−C4アルキルアミノ、ジ(C1−C4アルキル)アミノ、ヒドロキシ置換C1−C4アルキルアミノ、又はヒドロキシ置換ジ(C1−C4アルキル)アミノであり;そしてZは、酸素である。
また適切なエチレン不飽和モノマーは、スチレン、メチルアクリラート、エチルアクリラート、ブチルアクリラート、イソブチルアクリラート、tert−ブチルアクリラート、ヒドロキシエチルアクリラート、ヒドロキシプロピルアクリラート、ジメチルアミノエチルアクリラート、グリシジルアクリラート、メチル(メタ)アクリラート、エチル(メタ)アクリラート、ブチル(メタ)アクリラート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリラート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリラート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリラート、グリシジル(メタ)アクリラート、アクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド又はジメチルアミノプロピル−メタクリルアミドである。
好ましいのは、エチレン不飽和モノマーが、C1−C18アルキルメタクリラート、C1−C18アルキルアクリラート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリラート、イソボルニル(メタ)アクリラート、ラウリル(メタ)アクリラート、アリル(メタ)アクリラート、ステアリル(メタ)アクリラート、アクリル酸、イタコン酸、メタクリル酸、ブタジエン、酢酸ビニル、バーサチック酸ビニル(vinyl versatate)、スチレン、ヒドロキシエチル(メタ)アクリラート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリラート、ビニル芳香族モノマー、ジビニルベンゼン、ジビニルピリジン、ジビニルトルエン、フタル酸ジアリル、エチレングリコールジ(メタ)アクリラート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリラート、ジビニルキシレン、ジビニルエチルベンゼン、ジビニルスルホン、ジビニルケトン、ジビニルスルフィド、マレイン酸ジアリル、フマル酸ジアリル、コハク酸ジアリル、炭酸ジアリル、マロン酸ジアリル、シュウ酸ジアリル、アジピン酸ジアリル、セバシン酸ジアリル、セバシン酸ジビニル、酒石酸ジアリル、ケイ酸ジアリル、トリカルバリル酸トリアリル、アコニット酸トリアリル、クエン酸トリアリル、リン酸トリアリル、N,N−メチレンジメタクリルアミド、N,N−メチレンジメタクリルアミド、N,N−エチレンジアクリルアミド、トリビニルベンゼン、並びにグリコール、グリセロール、ペンタエリトリトール、レゾルシノールのポリビニルエーテル、グリコールのモノチオ及びジチオ誘導体のポリビニルエーテル、並びにこれらの組合せよりなる群から選択される、製造法である。
特に好ましいのは、メタクリル酸無水物、無水マレイン酸、イタコン酸無水物、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、アクリルオキシプロピオン酸、(メタ)アクリルオキシプロピオン酸、スチレンスルホン酸、エチルメタクリラート−2−スルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパン、スルホン酸;ホスホエチルメタクリラートよりなる群から選択される酸含有不飽和モノマー;酸含有モノマーの対応する塩、及びこれらの組合せが加えられる、製造法である。
本発明の1つの実施態様において、工程B)を実施する前に、工程A)の水相が少なくとも部分的に除去される製造法が実施される。
また、工程B)において、有機溶媒を更に加えることも可能である。
好ましいのは、重合が、熱を加えることにより60℃〜160℃の温度で実施される、製造法である。
好ましいのは、式(I)又は(II)の化合物が、粘土の重量に基づいて、1%〜100重量%の量で加えられる、製造法である。
好ましくは、工程B)で加えられるエチレン不飽和モノマーと、少なくとも部分的に式(I)又は(II)の化合物が層間挿入されている工程A)の粘土との間の重量比は、500:1〜1:5である。
本発明の特定の実施態様において、カチオン性界面活性剤よりなる群から選択される更に別のカチオン性化合物が、工程A)で加えられる、製造法が実施される。
典型的な界面活性剤は、アミノ酸又はアルキルアンモニウムイオンである。
アミノ酸界面活性剤は、COOH基からNH2基にプロトンを移動させることにより、NH3 +基を形成し、そしてこれが、粘土鉱物のカチオンと交換することができる。
例えば、アルキルアンモニウムイオンは、CH3−(CH2n−NH3 +(ここで、nは、1〜18である)である。アルキルアンモニウムカチオンは、粘土小板の間に存在する天然のカチオンと容易に交換して、層間挿入状態が得られると考えられる。
また、製造工程B)を、第1のエチレン不飽和モノマーとは異なる第2の同モノマーで繰り返して、ブロックコポリマーをもたらすことができる。
粘土は、天然粘土材料であっても、又は合成のものであってもよい。
粘土材料が合成材料であるとき、これは、気相又はゾル・ゲル法により製造することができる:例えば、SiO2[例えば、アエロシル(Aerosil)(登録商標)、デグッサ(Degussa)製;ルドックス(Ludox)(登録商標)、デュポン(DuPont)製;スノウテックス(Snowtex)(登録商標)、日産化学(Nissan Chemical)製;レバシル(Levasil)(登録商標)、バイエル(Bayer)製;又はサイリシア(Sylysia)(登録商標)、富士シリシア化学(Fuji Silysia Chemical)製];コロイドシリカ[例えば、クレボゾル(Klebosol)(登録商標)]、又はオルガノゾル[例えば、ハイリンク(Highlink)(登録商標)OG、クラリアント(Clariant)製]。
典型的な粘土は、天然又は合成フィロケイ酸塩であり、そしてこれは、有機親和性に修飾されたモンモリロナイト[例えば、ナノマー(Nanomer)(登録商標)、ナノコア社(Nanocor)製、又はナノフィル(Nanofil)(登録商標)、ズードケミー(Suedchemie)製]、ベントナイト[例えば、クロイサイト(Cloisite)(登録商標)、サザンクレイプロダクツ(Southern Clay Products)製]、バイデライト、ヘクトライト、サポナイト、ノントロナイト、ソーコナイト、バーミキュライト、レジカイト(ledikites)、マガディアイト(magadiites)、ケニヤアイト(kenyaites)又はスティーブンサイト(stevensite)であってよい。
これらの材料は、その天然型又は部分的層間挿入型で市販されている。
特に好ましいのは、天然又は合成粘土が、スメクタイト、フィロケイ酸塩、モンモリロナイト、サポナイト、バイデライト、ノントロナイト、ヘクトライト、スティーブンサイト、バーミキュライト、カオリナイト、ハロサイト、合成フィロケイ酸塩、及びこれらの組合せよりなる群から選択される、プロセスである。
最も好ましいものは、モンモリロナイトである。
本発明の更に別の態様は、上述のプロセスにより得られるモノマー/ポリマー粘土ナノコンポジット分散物、部分的に層間挿入及び/又は層剥離されている天然又は合成粘土の水性分散物と、上述の化合物とを含むことを特徴とする組成物、並びに更にエチレン不飽和モノマー及び/又は有機溶媒を含む組成物である。
本発明のまた別の態様は、エチレン不飽和モノマーの重合のための、式(I)又は(II)の化合物の使用、並びに塗料、コーティング剤、インキ、接着剤、反応性希釈剤又は熱可塑性材料における添加剤としての、上記と同義の方法により得られるモノマー/ポリマー粘土ナノコンポジット分散物の使用である。
以下の例により本発明を説明する。
A)化合物の製造例
例A1: 塩化{4−[1−(4−tert−ブチル−2,2−ジエチル−6,6−ジメチル−3−オキソ−ピペラジン−1−イルオキシ)−エチル]−ベンジル}−トリエチル−アンモニウム(化合物101、表1)
a) 1−tert−ブチル−4−[1−(4−クロロメチル−フェニル)−エトキシ]−3,3−ジエチル−5,5−ジメチル−ピペラジン−2−オン
エタノール320ml中の1−tert−ブチル−3,3−ジエチル−5,5−ジメチル−ピペラジン−2−オン−4−N−オキシル(ドイツ公開DE 19949352 A1により調製)13.4g(0.052mol)と4−クロロメチルスチレン8g(0.052mol)の溶液に、(S,S)−ジェイコブセン(Jacobsen)触媒5g(0.00788mol)を加えた。次にt−ブチルヒドロペルオキシド(水中70%)9.6ml(0.052mol)を加え、続いて水素化ホウ素ナトリウム4g(0.010mol)を加えた。この混合物を室温でアルゴン下20時間撹拌し、次いで真空下で溶媒を留去した。残渣を水50mlに希釈し、次にジクロロメタン2×50mlで抽出した。抽出物をMgSO4で乾燥して、シリカゲルのクロマトグラフィー(ヘキサン−酢酸エチル、12:1)により精製した。ペンタンから純粋な画分を結晶化後、標題化合物4.5gを得た(融点66〜68℃)。
2337ClN22(409.02)計算値:C 67.54%、H 9.12%、N 6.85%;実測値:C 67.58%、H 9.16%、N 6.77%。
b) 第4級化
アセトニトリル20ml中のトリエチルアミン20mlの溶液に、a)の下で得られた生成物4g(0.0098mol)を加えた。この溶液を60℃で10時間撹拌して溶媒を留去した。固体残渣をt−ブチル−メチル−エーテル30mlに懸濁し、濾過して乾燥した。標題化合物4.7gを白色の粉末として得た。
1H-NMR (300 MHz, CDCl3): 7.57-7.49 m (2ArH), 7.41-7.38 m (2 ArH), 4.93-4.69 m (3H), 3.57-3.37 m (6 H), 3.21-2.93 m (2H), 2.0-0.62 m (37 H).
例A2: ヨウ化4−{4−[1−(4−tert−ブチル−2,2−ジエチル−6,6−ジメチル−3−オキソ−ピペラジン−1−イルオキシ)−エチル]−ベンゾイル}−1,1−ジメチル−ピペラジン−1−イウム(化合物102、表1)
a) 1−tert−ブチル−3,3−ジエチル−5,5−ジメチル−4−{1−[4−(4−メチル−ピペラジン−1−カルボニル)−フェニル]−エトキシ}−ピペラジン−2−オン
ジクロロメタン10ml中の4−[1−(4−tert−ブチル−2,2−ジエチル−6,6−ジメチル−3−オキソ−ピペラジン−1−イルオキシ)−エチル]−安息香酸(WO 01/02345 A2により調製)0.5g(0.00124mol)の溶液に、カルボニルジイミダゾール0.4g(0.00248mol)を加えた。この混合物をアルゴン下、室温で30分間撹拌した。続いてN−メチルピペラジン0.275ml(0.00248mol)を加え、この溶液を更に12時間撹拌した。次にこの溶液を水5mlで3回洗浄し、MgSO4で乾燥して、溶媒を留去した。残渣をシリカゲルのクロマトグラフィー(ヘキサン−酢酸エチル、2:1)により精製して、標題化合物0.46gを粘性油状物として得た。
1H-NMR (300 MHz, CDCl3): 7.39-7.28 m (4 ArH), 4.75-4.69 m (1H), 4-0.65 m ( 41H).
b) 第4級化
アセトニトリル2ml中のa)の下で得られた生成物1g(0.002mol)の溶液に、ヨウ化メチル2mlを加え、この溶液を室温で1時間撹拌した。溶媒の留去後、標題化合物1.2gを黄色の粉末として得た。
1H-NMR (300 MHz, DMSO-d6): 7.45 s(4 ArH), 4.79-4.73 m (1H), 4.1-0.58 m ( 43H).
例A3: 臭化{3−[2−(2,6−ジエチル−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−1−イルオキシ)−プロピオニルアミノ]−プロピル}−エチル−ジメチル−アンモニウム(化合物103、表1)
a) 2−クロロ−N−(3−ジメチルアミノ−プロピル)−プロピオンアミド
2−クロロプロピオン酸メチルエステル12.25g(0.1mol)に、3−ジメチルアミノ−1−プロピルアミン10.25g(0.1mol)を、反応温度が40℃未満に維持されるような速度で加えた。この混合物を室温で4時間撹拌し、続いて40℃/1mbarで溶媒を留去した。次いで、反応中に生成したメタノールを蒸留した。標題化合物18.4gを無色の油状物として得た。
1H-NMR (300 MHz, CDCl3): 8.47 bs (NH), 4.41-4.34 q(1H), 3.40-3.34 m(2H), 2.47-2.40 m(2H), 2.24 s (6H), 1.70-1.68 d (3H), 1.73-1.64 m (2H)
b) 2−(2,6−ジエチル−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−1−イルオキシ)−N−(3−ジメチルアミノ−プロピル)−プロピオンアミド
酢酸エチル70ml中の2,6−ジエチル−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−1−N−オキシル(ドイツ公開DE 2621841により調製)13.85g(0.07mol)の溶液に、Cu(I)−塩化物13.9g(0.14mol)をアルゴン下で加え、続いてペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)24.25g(0.14mol)を加えた。次いで10分以内に、a)の下で得られた生成物14.95g(0.0735mol)を滴下により加えた。この混合物を室温で12時間撹拌し、続いてa)の下で調製したクロラミド3.05g、CuCl 2g及びPMDETA 4.3ml、酢酸エチル20ml及びDMF 10mlを更に加えた。次にこの混合物を室温で更に96時間撹拌した。この懸濁液を濾過して、フィルターケークを酢酸エチル100mlで洗浄した。濾液を水3×100mlで洗浄し、次に1%EDTA二ナトリウム塩水溶液2×60mlで洗浄して、MgSO4で乾燥した。残渣をシリカゲルのクロマトグラフィー(ヘキサン−酢酸エチル、2:1)により精製した。標題化合物7.7gを濃稠な黄色の油状物として得た。
204132(355.8)、実測値:MH+=356.3(APCI−MS)。
c) 第4級化
アセトニトリル10ml中のb)の下で得られた生成物7.6g(0.0214mol)の溶液に、臭化エチル10mlを加え、この溶液を室温で12時間撹拌した。溶媒の留去後、標題化合物9gを白色の粉末として得た。
[C224632+xBr-=[384.64]x[79.904];実測値:M+(カチオン)=384.6(注入ESI−MS)
例A4: 臭化{3−[2−(2,6−ジエチル−4−ヒドロキシ−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−1−イルオキシ)−プロピオニルアミノ]−プロピル}−エチル−ジメチルアンモニウム(化合物104、表1)
a) 2−(2,6−ジエチル−4−ヒドロキシ−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−1−イルオキシ)−N−(3−ジメチルアミノ−プロピル)−プロピオンアミド
DMF 50ml中の2,6−ジエチル−4−ヒドロキシ−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−1−N−オキシル(ドイツ公開DE 19909767 A1により調製)21.4g(0.1mol)の溶液に、Cu(I)−塩化物19.8g(0.2mol)をアルゴン下で加えた。次いでペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)34.7g(0.2mol)と2−クロロ−N−(3−ジメチルアミノ−プロピル)−プロピオンアミド(例A3により調製)22.1g(0.11mol)を20分以内に加えた。添加中の温度は40℃未満に保持した。この混合物を室温で4時間撹拌し、続いて水500mlとジクロロメタン150mlを加えた。有機相を分離して、水相をジクロロメタン2×100mlで抽出した。有機相を水5×100mlで洗浄し、次に1%EDTA二ナトリウム塩水溶液3×60mlで洗浄して、MgSO4で乾燥して、溶媒を留去した。標題化合物33.55gを濃稠な黄色の油状物として得た。
1H-NMR (300 MHz, CDCl3): 7.34-7.14 bs (1H), 4.29-4.20 m (2H), 3.6-3.1 m (2H), 2.6-0.83 m (30H), 2.22 s (6 H).
b) 第4級化
アセトニトリル25ml中のa)の下で得られた生成物28.35g(0.076mol)の溶液に、臭化エチル25mlを加え、この溶液を室温で12時間撹拌した。溶媒の留去後、標題化合物36.5gを白色の粉末として得た。
[C224633+xBr-=[400.626]x[79.904];実測値:M+(カチオン)=400.4(注入ESI−MS)
例A5: 臭化[3−(2−{N−tert−ブチル−N−[1−(ジエトキシ−ホスホリル)−2,2−ジメチル−プロピル]−アミノオキシ}−プロピオニルアミノ)−プロピル]−エチル−ジメチル−アンモニウム(化合物105、表1)
a) (1−{tert−ブチル−[1−(3−ジメチルアミノ−プロピルカルバモイル)−エトキシ]−アミノ}−2,2−ジメチル−プロピル)−ホスホン酸ジエチルエステル
DMF 10ml中のN−(1,1−ジメチルエチル)−N−(1−ジエチルホスホノ−2,2−ジメチルプロピル)−N−オキシル(Macromolecules (2000), 33(4), 1141-1147により調製)5.01g(0.017mol)、CuCl 3.35g(0.034mol)、PMDETA 5.9g(0.034mol)及び2−クロロ−N−(3−ジメチルアミノ−プロピル)−プロピオンアミド(例A3により調製)3.95g(0.0196mol)から、例A4と同様(反応時間19時間)に、標題化合物5.6gを濃稠な帯黄色の油状物として得た。
214635P(451.59)、計算値:C 55.85%、H 10.27%、N 9.31%;実測値:C 55.09%、H 9.91%、N 8.86%。
b) 第4級化
アセトニトリル23ml中のa)の下で得られた生成物4.95g(0.011mol)の溶液に、臭化エチル3.3mlを加え、この溶液を室温で17時間撹拌した。この懸濁液から溶媒を留去し、残渣をジエチルエーテル25mlに懸濁して、濾過した。標題化合物5.45gを白色の粉末として得た。
例A6: {3−[2,6−ジエチル−2,3,6−トリメチル−1−(1−フェニル−エトキシ)−ピペリジン−4−イリデン−アミノオキシ]−プロピル}−エチル−ジメチル−アンモニウム−ブロミド(化合物106、表1)
a) 2,6−ジエチル−2,3,6−トリメチル−1−(1−フェニル−エトキシ)−ピペリジン−4−オン−O−(3−ジメチルアミノ−プロピル)−オキシム
DMF(30ml)中の水素化ナトリウム(4.36g、0.1mol、鉱物油中55%)のスラリーに、2,6−ジエチル−2,3,6−トリメチル−1−(1−フェニル−エトキシ)−ピペリジン−4−オンオキシム(16.6g、0.05mol、WO 02/100831 A1に記載されたように調製)の溶液を滴下により加えた。この混合物を25℃で150分間撹拌し、次に塩化3−ジメチルアミノプロピル(9.48g、0.06mol)を1時間のうちに加えた。この混合物を室温で18時間撹拌し、次にDMFを真空で留去した。残渣を酢酸エチル(100ml)に溶解し、水(2×25ml)で洗浄し、MgSO4で乾燥して溶媒を留去した。シリカゲルカラムのクロマトグラフィー(ヘキサン−酢酸エチル、1:1)により、標題化合物12.55gを無色の油状物として得た。
MS(DEP−CI)、C254332(417.64):実測値 418(100,[M+H]+)。
b) 第4級化
臭化エチル(7.5ml)を、アセトニトリル(12ml)中の2,6−ジエチル−2,3,6−トリメチル−1−(1−フェニル−エトキシ)−ピペリジン−4−オン−O−(3−ジメチルアミノ−プロピル)−オキシム(10.2g、0.0244mol)の溶液に加えた。この溶液を室温で24時間撹拌し、次に溶媒を留去した。残渣をジクロロメタンに溶解し、MgSO4で乾燥して溶媒を留去することにより、標題化合物11.5gを白色の粉末として得た。
MS(ESI)、カチオンC274832(446.4):実測値 446.9。
例A7: {3−[2−(2,6−ジエチル−4−ヒドロキシ−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−1−イルオキシ)−プロピオニル−アミノ]−プロピル}−エチル−ジメチル−アンモニウム−ブロミド−テレフタラート(化合物107、表1)
a) テレフタル酸ビス−(2,6−ジエチル−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−N−オキシル−4−イル)エステル
塩化テレフタロイル(12.2g、0.06mol)を、ジクロロメタン(80ml)とピリジン(30ml)中の2,6−ジエチル−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−4−ヒドロキシ−N−オキシル(25.72g、0.12mol、DE 19909767 A1に記載されたように調製)の溶液に滴下により加えた。この混合物を72時間撹拌し、次にジクロロメタン(100ml)と水(100ml)で希釈した。有機層を水(2×50ml)で洗浄し、MgSO4で乾燥して溶媒を留去した。残渣をシリカゲルカラムのクロマトグラフィー(500g、ヘキサン−酢酸エチル、4:1)に付すことによって、標題化合物31.85gを濃稠な赤色の油状物として得た。
b) テレフタル酸ビス−{1−[1−(3−ジメチルアミノ−プロピルカルバモイル)−エトキシ]−2,6−ジエチル−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−4−イル}エステル
テレフタル酸ビス−(2,6−ジエチル−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−N−オキシル−4−イル)エステル(16.76g、0.03mol)、CuCl(11.9g、0.12mol)、PMDETA(20.8g、0.12mol)及び2−クロロ−N−(3−ジメチルアミノ−プロピル)−プロピオンアミド(13.7g、0.071mol)を、例A3に記載されたように反応させて、標題化合物21.1gを無定形の固体として得た。
MC(APCI)、C488468(873.24):実測値 M+=872.8
c) 第4級化
臭化エチル(7.5ml)を、アセトニトリル(20ml)中のテレフタル酸ビス−{1−[1−(3−ジメチルアミノ−プロピルカルバモイル)−エトキシ]−2,6−ジエチル−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−4−イル}エステル(11.0g、0.0125mol)の溶液に加えた。この混合物を室温で17時間撹拌し、次に溶媒を留去することにより、標題化合物14.1gを無色の無定形固体として得た。
MS(ESI)、カチオンC529468(930.7):実測値931.8。
例A8: エチル−{3−[2−(4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−ピペリジン−1−イルオキシ)−プロピオニルアミノ]−プロピル}−ジメチル−アンモニウム−ブロミド(化合物108、表1)
a) N−(3−ジメチルアミノ−プロピル)−2−(4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−ピペリジン−1−イルオキシ)−プロピオンアミド
4−ヒドロキシ−TEMPO(25.84g、0.15mol)、CuCl(29.7g、0.3mol)、PMDETA(52.0g、0.3mol)及び2−クロロ−N−(3−ジメチルアミノ−プロピル)−プロピオンアミド(35.75g、0.18mol)を、例A3に記載されたように反応させた。抽出処理後の残渣の最終精製は、トルエン(45ml)とヘキサン(50ml)からの結晶化により実施して、標題化合物31.13gを白色の固体(融点85〜88℃)として得た。
173533(329.49) 計算値%/実測値%:C 61.97/61.85、H 10.71/10.55、N 12.75/12.61。
b) 第4級化
臭化エチル(9.85ml)を、アセトニトリル(30ml)中のN−(3−ジメチルアミノ−プロピル)−2−(4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−ピペリジン−1−イルオキシ)−プロピオンアミド(10.9g、0.033mol)の溶液に加えた。この混合物を室温で22時間撹拌し、次に溶媒を留去することにより、標題化合物14.7gを無色の無定形固体として得た。
MS(ESI)カチオンC194033(358.3):実測値358.6
例A9: {3−[2−(2,6−ジエチル−4−ヒドロキシ−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−1−イルオキシ)−2−メチル−プロピオニルアミノ]−プロピル}−エチル−ジメチル−アンモニウム−ブロミド(化合物109、表1)
臭化エチル(12ml)を、アセトニトリル(35ml)中の2−(2,6−ジエチル−4−ヒドロキシ−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−1−イルオキシ)−N−(3−ジメチルアミノ−プロピル)−2−メチル−プロピオンアミド(20.5g、0.053mol、化合物110)の溶液に加えた。この混合物を室温で18時間撹拌し、次に溶媒を留去することにより、標題化合物26.63gを無色の固体として得た。
MS(ESI)カチオンC234833(414.4):実測値414.5
例A10: 2−(2,6−ジエチル−4−ヒドロキシ−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−1−イルオキシ)−N−(3−ジメチルアミノ−プロピル)−2−メチル−プロピオンアミド(化合物110、表1)
a) 2−ブロモ−N−(3−ジメチルアミノ−プロピル)−2−メチル−プロピオンアミド
THF(50ml)中の3−ジメチルアミノプロピルアミン(25ml、0.1mol)の溶液に、温度を0〜10℃に保持しながら、臭化ブロモイソブチロイル(23.0g、0.1mol)を50分かけて滴下により加えた。この混合物を室温で更に3時間撹拌し、次にTHFを真空で留去した。水(20ml)を残渣に加え、そしてこの混合物をt−ブチル−メチルエーテル(2×30ml)及び酢酸エチル(30ml)で抽出した。合わせた抽出液を飽和NaCl溶液(10ml)で洗浄し、MgSO4で乾燥して、溶媒を留去することにより、標題化合物24.1gを無色の油状物として得た。
1H-NMR(300 MHz, CDCl3): 8.51 (bs, NH), 3.39-3.34 (m, CH2), 2.47-2.43 (t, CH2), 2.25 (s, 2 x CH3), 1.94 (s, 2 x CH3), 1.72-1.64 (m, CH2)
b) 2−(2,6−ジエチル−4−ヒドロキシ−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−1−イルオキシ)−N−(3−ジメチルアミノ−プロピル)−2−メチル−プロピオンアミド
2,6−ジエチル−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−4−ヒドロキシ−N−オキシル(12.86g、0.06mol、DE 19909767 A1に記載されたように調製)、CuCl(11.9g、0.12mol)、PMDETA(20.8g、0.12mol)及び2−ブロモ−N−(3−ジメチルアミノ−プロピル)−2−メチル−プロピオンアミド(16.5g、0.066mol)を、例A3に記載されたように反応させることによって、標題化合物23.6gを白色の無定形固体として得た。
1H-NMR (300 MHz, CDCl3): 7.4-7.25 (bs, NH), 4.19-4.11 (m, 1H), 3.44-3.24 (m, 2H), 2.39-0.79 (m, 39H).
例A11: ベンジル−{3−[2−(2,6−ジエチル−4−ヒドロキシ−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−1−イルオキシ)−2−メチル−プロピオニルアミノ]−プロピル}−ジメチル−アンモニウム−クロリド(化合物111、表1)
塩化ベンジル(0.87g、0.0069mol)を、アセトニトリル(3ml)中の2−(2,6−ジエチル−4−ヒドロキシ−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−1−イルオキシ)−N−(3−ジメチルアミノ−プロピル)−2−メチル−プロピオンアミド(2.2g、0.0057mol、化合物110)の溶液に加えた。この混合物を室温で19時間撹拌し、次に溶媒を留去した。残渣をジエチルエーテルで粉砕することにより、過剰の塩化ベンジルを除去し、固体を濾別して、乾燥することにより、標題化合物3.0gを無色の無定形固体として得た。
MS(ESI)カチオンC285033(476.4):実測値476.4
例A12: ベンジル−{3−[2−(2,6−ジエチル−4−ヒドロキシ−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−1−イルオキシ)−プロピオニルアミノ]−プロピル}−ジメチル−アンモニウム−クロリド(化合物112、表1)
塩化ベンジル(3.8g、0.03mol)を、アセトニトリル(15ml)中の2−(2,6−ジエチル−4−ヒドロキシ−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−1−イルオキシ)−N−(3−ジメチルアミノ−プロピル)−プロピオンアミド(10.1g、0.00272mol)の溶液に加えた。この混合物を室温で18時間撹拌し、次に溶媒を留去した。残渣をジエチルエーテルで粉砕することにより、過剰の塩化ベンジルを除去し、固体を濾別して、乾燥することにより、標題化合物13.1gを無色の無定形固体として得た。
1H-NMR(300 MHz, MeOH-d4): 7.60-7.51 (m, C6H5), 4.56 (s, CH2), 4.25-4.15 (m, 2H), 3.35-3.29 (m, 4H), 3.06 (s, 6H), 2.15-0.80 (m, 29H).
例A13: トリブチル−{3−[2−(2,6−ジエチル−4−ヒドロキシ−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−1−イルオキシ)−プロピオニルオキシ]−プロピル}−ホスホニウム−ブロミド(化合物113、表1)
a) 2−ブロモ−プロピオン酸3−ブロモ−プロピルエステル
3−ブロモプロパノール(10.75g、0.075mol)を、トルエン(75ml)中の臭化2−ブロモプロピオニル(17.9g、0.079mol)の溶液に、温度を15〜20℃に保持しながら20分かけて加えた。この混合物を室温で6時間撹拌し、次に激しい撹拌下でNa2CO3の1M溶液(80ml)に注ぎ入れた。有機層を分離し、水(3×50ml)で洗浄し、MgSO4で乾燥して、溶媒を留去することにより、標題化合物19.75gを無色の油状物として得た。
1H-NMR (300 MHz, CDCl3): 4.42-4.24 (m, CH+CH2), 3.55-3.47 (t, CH2), 2.27-2.19 (m, CH2), 1.84-1.82 (d, CH3).
b) 2−(2,6−ジエチル−4−ヒドロキシ−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−1−イルオキシ)−プロピオン酸3−ブロモ−プロピルエステル
2,6−ジエチル−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−4−ヒドロキシ−N−オキシル(10.7g、0.05mol、DE 19909767 A1に記載されたように調製)、CuCl(9.9g、0.1mol)、PMDETA(17.3g、0.1mol)及び2−ブロモ−プロピオン酸3−ブロモ−プロピルエステル(17g、0.055mol)を、例A3に記載されたように反応させることにより、標題化合物16.4gを無色の油状物として得た。
1H-NMR (300 MHz, CDCl3): 4.38-4.17 (m, 4H), 3.54-3.46 (m, 2H), 2.23-0.79 (m, 28H).
c) 第4級化
トリブチルホスフィン(3ml、0.012mol)を、アセトニトリル(5ml)中の2−(2,6−ジエチル−4−ヒドロキシ−2,3,6−トリメチル−ピペリジン−1−イルオキシ)−プロピオン酸3−ブロモ−プロピルエステル(4.08g、0.01mol)の溶液に加えた。この溶液をアルゴン下60℃で23時間撹拌した。溶媒を留去して、残渣をジエチルエーテル(2×15ml)で粉砕することにより、過剰のホスフィンを除去した。エーテルに不溶性の油状残渣を乾燥することにより、標題化合物6.45gを濃稠な樹脂状物として得た。
1H-NMR (300 MHz, CDCl3): 4.38-4.13 (m, 4H), 2.66-2.47 (m, 8H), 2.1-0.83 (m, 49H).
化合物を、表1に要約した。
Figure 2005538964

Figure 2005538964
B)応用例 重合の証明
アクリル酸n−ブチルとカチオン性アルコキシアミン類(NOR)との重合
カチオン性NORは、純粋なアクリル酸n−ブチルモノマー中で試験した:真空と窒素の注入口及び磁気撹拌を取り付けた50ml丸底フラスコ内で、アクリル酸n−ブチル(BASF、工業品質)10gを1.5mol%のカチオン性アルコキシアミン(NOR)と混合し、排気して窒素で3回パージして、充分な撹拌下、油浴中で140℃(例B1〜B4)で7〜20時間重合した。変換率は、1H−NMRにより、Mn及びPDIは、THF中のGPCによって測定したが、値は、PS標準物質に対するものとした。重合結果は、表2に示した。
Figure 2005538964
表2に与えられた結果は、全ての化合物がアクリル酸n−ブチルの制御された重合を開始できることを明らかに証明している。
C)応用例 カチオン性NORによるケイ酸塩シートの層間挿入
例C1:化合物101によるナノフィル(Nanofil)EXM588(モンモリロナイト型の層状ケイ酸塩、ドイツのズードケミー社(Sued Chemie)製)の層間挿入。
50ml丸底フラスコ内で、ナノフィルEXM588 2.0gを、水中の化合物101の0.05M溶液30mlに分散させて、室温で24時間磁気撹拌により撹拌した。2000rpm(約850gに相当する)で20分間の遠心分離(IECセントラGP8遠心分離機(IEC Centra GP8 Zentrifuge)、100〜180mlガラス容器)後、上清の清澄な溶液の試料をとり、ここからλ=245nmでのUV分光法により、残存(=非層間挿入)化合物101の濃度を求めた。化合物101の層間挿入量は、層状ケイ酸塩1gにつき358mg(=0.702mmol)であることが求められた。
上清溶液は、デカントして、固体を水で洗浄し、遠心分離とデカンテーションを3回行った。この操作をメタノールで繰り返した。沈降し、洗浄した生成物を粉末X線(λ=1.54オングストローム)に付して、2θmax=3.86°に主要な反射が得られたが、これは、2.29nmの層間距離dに対応する。未変性ケイ酸塩シート(2θmax=7.1°、=> d=1.24nm)に比較して、1.05nmの層間距離の増大が得られたが、これはほぼ層間挿入分子のサイズに対応する。元来のシート距離に対応する2θmax=7.1°(d=1.24nm)の反射は、ほぼ完全に消失していた。
層間挿入化合物101の吸着量を照合するために、試料を真空で完全に乾燥して、熱重量分析法(TGA)(加熱速度:10℃/分、室温から600℃まで)により減量を求めた。得られた26.3%の減量は、26.4%の理論値に非常によく対応している。
例C2〜C5は、例C1と同様に実施して、下記のカチオン性NORをナノフィルEXM588に層間挿入した。結果は、表3に与えた。
Figure 2005538964
* 層状ケイ酸塩+NOR化合物の総重量に基づく。
D)応用例 カチオン性NORにより層間挿入したケイ酸塩シートの重合
例D1:磁気撹拌及び真空と窒素の注入口を取り付けた50ml丸底フラスコ内で、アクリル酸t−ブチル(BASF、工業品質)9.5g中の化合物101により層間挿入したナノフィルEXM588 0.5g及び酢酸2−メトキシプロピル4.28gを分散させて、超音波浴中でホモジェナイズした。排気してN2で5回パージ後、激しい撹拌下140℃(浴温)で9時間このモノマーを重合した。1H−NMRにより求めたモノマー変換率は、85%であった。この分散液を2000rpmの遠心分離に60分間付し、沈降した固体をEtOAcで洗浄して乾燥した。57mgを得た。TGA(例6を参照のこと:25°〜600℃の減量:26%、理論値:23%)を用いて、この固体が純粋な化合物101による層間挿入ナノフィルEXM588であり、ポリマーを含まないことを証明した。
上清溶液から溶媒を留去して乾燥した。TGA分析によると、この組成物は、約10%の層状ケイ酸塩及び90%のポリマーを含んでいた。
この固体のX線分析では、2θ>10°にしかピークが得られなかったが、このことは、完全な層剥離を示している。この固体の試料(150mg)をTHF中の0.1M LiBr溶液15mlと共に65℃で17時間還流することにより、ケイ酸塩シートからポリマーを切断した。濾過後、モル質量(Mn)及びPDIは、THF中のGPCにより求めた(PS標準物質に対して):Mn=18000、Mw=38600、PDI=2.15。
上清溶液は、更に沈降することなく、何時間も遠心分離することができる(2000rpm、約850gに相当する)。EtOAcによる10倍希釈後でさえ、これは数ヶ月間安定(沈降が観測されない)であったが、このことは、粒子のnmサイズを証明するものであり、完全な層剥離を示している。
比較例D−比較
本実験は、アクリル酸n−ブチル9.5g中のα,α’−アゾジイソブチルアミジン−二塩酸塩により層間挿入したナノフィルEXM588 0.5gを用いて、更に別の溶媒なしに、例1と同様に実施した。重合:80℃(浴温)で3時間。
この分散液をトルエン240mlで希釈して、2000rpmで20分間遠心分離した。洗浄及び乾燥後、固体0.35gを得たが、これは、TGA分析によると純粋なα,α’−アゾジイソブチルアミジン−二塩酸塩により層間挿入したナノフィルEXM588に相当し、そしてポリマーを全く含まなかった。
上清溶液から溶媒を完全に留去して、残渣をTHF 150mlに溶解した。2000rpmで1時間遠心分離することにより、再度α,α’−アゾジイソブチルアミジン−二塩酸塩により層間挿入したナノフィルEXM588 50mgを得た。全ての溶媒を留去して、60℃で真空で24時間乾燥後、TGA分析によると、α,α’−アゾジイソブチルアミジン−二塩酸塩により層間挿入したナノフィルEXM5881約0.1gと共にポリマー2.0gを得た:25°〜600℃の減量:97%(計算値:96.5%)。
この固体の試料(150mg)をTHF中の0.1M LiBr溶液15mlと共に65℃で17時間還流することにより、ケイ酸塩シートからポリマーを分離した。次にこの溶液を濾過して、MnとPDIをTHF中でGPCにより求めた(PS標準物質に対して):Mn=658000、Mw=1360000、PDI=2.06。
本発明のD1と比較例D−比較との比較により、層間挿入NOR(例1)を用いる層状ケイ酸塩の層剥離と、これに続く制御されたラジカル重合がはるかに効率的であることが判った:先ず第1にモノマー変換率が高く(20%に対して85%);第2に層剥離されない層状ケイ酸塩はごく少量であり(例1では80%に対して11.4%)、そしてこれは、全ての層における効率的な開始により説明することができ、第3には生成したポリマーがはるかに小さい制御された分子量を持っていた。
例D2:例D1と同様に、スチレンの制御されたラジカル重合を利用することにより、カチオン性NOR化合物104により層間挿入されたケイ酸塩シートのナノフィルEXM588を層剥離した。層剥離されたケイ酸塩シートは、TGAにより測定すると、66重量%のポリスチレンと34重量%のケイ酸塩シートを含んでいた。(シートケイ酸塩層上に)結合したポリスチレンは、Mn=2050、Mw=4010(GPC分析)の分子量を有していた。
例D3:例D1と同様に、化合物104により層間挿入したナノフィルEXM588(例7)10g、アクリル酸n−ブチル(BASF、工業品質)40g及び酢酸2−メトキシプロピル120gを350ml丸底フラスコ中で、ウルトラタラックス(ultraturax)ミキサーにより25分間分散させた。排気とN2での5回のパージ後、モノマーを140℃(油浴温度:155℃)で機械撹拌しながら18時間重合した。1H−NMRにより求めたモノマー変換率は、33%であった。この分散液をEtOH 100mlで希釈して、2000rpmの遠心分離に60分間付した。ポリマーが結合した層剥離したケイ酸塩シートよりなる2種の生成物を得た。
沈降した固体をエタノールに再分散し、遠心分離(2000rpmで1時間)して、沈降した生成物を高真空で90℃で一晩乾燥した。灰色の固体11.4gを得た。TGA(25°〜600℃、10℃/分)により測定した減量は、ケイ酸塩シート(54重量%)に結合した46重量%のポリマーを示した。結合ポリ(アクリル酸n−ブチル)鎖の分子量を求めるために、この固体の試料(150mg)をTHF中の0.1M LiBr溶液15mlと共に65℃で17時間還流した。GPCによりモル質量Mn3380及びMw=5150が得られたが、これは、1.52のPDIに対応するため、この重合は充分に制御されていた。
また上清溶液からも溶媒を留去して乾燥した:固体18.75g。TGA(25°〜600℃、10℃/分)により測定した減量は、ケイ酸塩シート(40重量%)に結合した60重量%のポリマーを示した。GPCによる結合ポリ(アクリル酸n−ブチル)鎖の分子量の測定によって、モル質量Mn2340とMw=4140を得たが、これは、1.77のPDIに対応する。この画分でも、重合は充分に制御されていた。
両方の試料のX線分析により、2θ>10°にしかピークが得られなかったが、これは完全な層剥離を示している。
例D4:例D3と同様に、化合物111により層間挿入したナノフィルEXM588(例9)7.5g、アクリル酸n−ブチル(BASF、工業品質)40g及び酢酸2−メトキシプロピル120gを350ml丸底フラスコ中で、ウルトラタラックスミキサーで25分間分散させた。排気とN2での5回のパージ後、モノマーを140℃(油浴温度:155℃)で機械撹拌しながら19時間重合した。この分散液をロータリーエバポレーター(rotavap)に入れて、全ての溶媒を留去した。この非常に粘性の固体を次にソックスレー(Soxhlet)抽出装置に入れて、EtOAc 300mlで18時間連続して抽出した。残った固体を高真空で90℃で一晩乾燥した:灰色の固体15.5gを得た。TGA(25°〜600℃、10℃/分)により測定した減量は、ケイ酸塩シート(36重量%)に結合した64重量%のポリマーを示した。GPCによる結合ポリ(アクリル酸n−ブチル)鎖の分子量の測定によって、モル質量Mn2530及びMw=4090が得られたが、これは、1.62のPDIに対応するため、充分に制御された重合を示している。
抽出画分(7.1g)は、86重量%のポリマーと14重量%のケイ酸塩シートを含んでおり(TGA分析)、結合ポリ(アクリル酸n−ブチル)鎖の分子量は、Mn2470とMw=4070(PDI=1.65)であった。
両方の画分において、重合は充分に制御されており、ケイ酸塩シートは完全に層剥離されていた(X線分析)。
例D5:例D4と同様に、化合物111により層間挿入したナノフィルEXM588(例9)7.5g、スチレン(フルカ(Fluka)、純粋)32.5g及び酢酸ブチル(フルカ、純粋)75gを350ml丸底フラスコ中で、ウルトラタラックスミキサーで25分間分散させた。排気とN2での5回のパージ後、モノマーを120℃で機械撹拌しながら24時間重合した。この分散液をエタノール中で沈降させ、そして固体を真空オーブン中で50℃で一晩乾燥した:白色の固体20g。これを微粉末に粉砕して、ソックスレー抽出装置に入れて、EtOAc 300mlで18時間連続して抽出した。残った固体を高真空で90℃で一晩乾燥した:灰色の固体12.1gを得た。X線分析は、完全な層剥離を示した。
TGA(25°〜600℃、10℃/分)により測定した減量は、ケイ酸塩シート(28重量%)に結合した72重量%のポリマーを示した。GPCによる結合ポリ(アクリル酸n−ブチル)鎖の分子量の測定によって、モル質量Mn4190及びMw=4640(1.11のPDIに対応する)が得られたが、これは、極めて充分に制御された重合を示している。
抽出画分は、TGAにより測定されたように、82重量%のポリスチレンとわずか18重量%のケイ酸塩シートよりなる、わずか1.6gであった。この画分は主に、ケイ酸塩層に結合していない、充分に制御されたポリスチレン(Mn=3500、Mw=4230、PDI=1.21)を含んでいた。これは試験目的には使用しなかった。全体の質量バランスから、スチレン変換率は、約31%であると計算することができた。
例D6:例D4と同様に、化合物111により層間挿入したオプチゲル(Optigel)SH 5g、アクリル酸n−ブチル(BASF、工業品質)25.8g及び酢酸2−メトキシプロピル(フルカ、純粋)77.3gを350ml丸底フラスコ中で、ウルトラタラックスミキサーで25分間分散させた。排気とN2での5回のパージ後、モノマーを140℃で機械撹拌しながら19時間重合した。この分散液をロタバップに入れて、全ての溶媒を留去した。次にこのペースト状物をソックスレー抽出装置に入れて、EtOAc 300mlで18時間連続して抽出した。残った固体を高真空で90℃で一晩乾燥した:白色の固体6.4gを得た。X線分析は、完全な層剥離を示した。
TGA(25°〜600℃、10℃/分)により測定した減量は、ケイ酸塩シート(51重量%)に結合した49重量%のポリマーを示した。GPCによる結合ポリ(アクリル酸n−ブチル)鎖の分子量の測定によって、モル質量Mn3270及びMw=5140(1.57のPDIに対応する)が得られたが、これは、充分に制御された重合を示している。
抽出画分(5.2g)は、ケイ酸塩シート層に結合していない、ほぼ純粋なポリマーよりなる。質量バランスから、アクリル酸n−ブチルの変換率は、約32%と計算することができ、Mn=3270のポリ(アクリル酸n−ブチル)鎖の理論値(=計算値)分子量に結びつく。これは、観測される分子量と完全に一致しており、これによって本方法によるポリマー鎖長の完璧な制御を再び確認した。

Claims (23)

  1. 式(I)又は(II):
    Figure 2005538964

    [式中、
    1及びG2は、独立に、非置換のC1−C18アルキル若しくはフェニル、又はCN、COC1−C18アルキル、CO−フェニル、COOC1−C18アルキル、OC1−C18アルキル、NO2、NHC1−C18アルキル若しくはN(C1−C182アルキルで置換されたアルキル若しくはフェニルが結合している、第3級炭素原子を表すか;あるいは
    1及びG2の一方は、−P(O)(OR222基が結合している第2級炭素原子であり、もう一方は上記と同義であるか;あるいは
    1及びG2は、これらが結合している窒素原子と一緒に、5〜8員複素環、又は多環式若しくはスピロ環式の5〜20員複素環系を形成し、そして環は4個のC1−C4アルキル基又は2個のC5−C12スピロシクロアルキル基により窒素原子に対してオルト位で置換されており、環は1個以上のC1−C18アルキル、C1−C18アルコキシ又は=O基により更に置換されていてもよく、かつ、環は更に別の酸素又は窒素原子により中断されていてもよく(ただし、窒素原子に対してオルト位にある4個のC1−C4アルキル基の少なくとも1個は、メチルよりも高級なアルキルである);
    1、L2及びL4は、直接結合、R1−Y又はR2−C(O)−Y−(ここで、Yは、G1及び/又はG2に結合している)、C1−C25アルキレン、C2−C25アルキレン(−O−、−S−、−SO−、−SO2−、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基、フェニレン又はC5−C8シクロアルキレンにより中断されている)よりなる群から選択される結合基であり;
    Yは、O、又はNR9であり;
    3は、少なくとも1個の炭素原子を含む基であり、かつこの基から誘導されるラジカルの・L3−(Q+-)が、エチレン不飽和モノマーの重合を開始させられるものであり;
    2は、直接結合、O、NR5又はNR56であり;
    +は、下記式:
    Figure 2005538964

    よりなる群から選択されるカチオン基であり;そしてここで
    1は、C1−C18アルキレンであり、
    2は、直接結合又はC1−C18アルキレンであり、
    3は、水素又はC1−C18アルキルであり、
    4は、水素又はC1−C18アルキルであり、
    5、R6及びR7は、それぞれ他と独立に、水素、C1−C18アルキル、C3−C12シクロアルキル、フェニル若しくはC7−C9フェニルアルキル、又はC6−C10ヘテロアリール(これらは全て、非置換であっても、又はハロゲン、OH、NO2、CN、C1−C4アルコキシにより置換されていてもよい)であるか、あるいは
    5、R6及びR7は、これらが結合している窒素又はリン原子と一緒に、更に別のヘテロ原子を含んでもよい、3〜12員の単環又は多環を形成し;
    8は、水素又はC1−C25アルキル、C3−C25アルキル(酸素、硫黄又は下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基により中断されている);又はC2−C24アルケニルであり、
    9は、水素、C1−C18アルキル、C3−C18アルケニル、C3−C18アルキニル、フェニル、C7−C9フェニルアルキル(これらは全て、非置換であっても、又は1個以上のヒドロキシ、ハロゲン若しくはC1−C4アルコキシ基により置換されていてもよい)であり;
    22は、C1−C18アルキルであり;
    -は、2個以上のカルボン酸基を含んでもよいC1−C18カルボン酸、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、亜硝酸、硝酸、水酸化物、酢酸、硫酸水素、硫酸、C1−C18アルコキシ硫酸、芳香族若しくは脂肪族スルホン酸、炭酸、炭酸水素、過塩素酸、塩素酸、テトラフルオロホウ酸、ホウ酸、リン酸、リン酸水素、リン酸二水素又はこれらの混合物のアニオンであり;そして
    p、q、及びrは、相互に独立に、0〜10の数であり、かつ少なくとも1つは、0でない]で示される化合物。
  2. 式(I)又は(II)において、−L1(Q+-)、−L2(Q+-)、及び−L3(Q+-)が、下記式:
    Figure 2005538964

    [式中、
    1及びK2は、水素、C1−C18アルキル、C5−C12シクロアルキル、フェニル又はC7−C9フェニルアルキルであり、そして
    3は、−COK4基又は下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であり、ここで
    4は、−Y−[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-、又は−Y−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+-56t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u(ここで、sは、0〜8の数であり、tは、0〜4の数であり、かつuは、0又は1であり、そしてYは、−O−又はNR9である)であるか;あるいは
    4は、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であり、
    Zは、−C(O)−又は直接結合であり、
    Zが、−C(O)−であれば、K5は、K4と同義であり、
    Zが、直接結合であれば、K5は、−Y−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u、Q+-、−CH2+-、又は−CHCH3+-であり;そして
    Yは、−O−、−NR9又は直接結合であり;
    +-は、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であり;そして
    他の置換基は、請求項1と同義である]で示される基である、請求項1記載の化合物。
  3. 式(Ia)、(Ib)、(Ic)、(Id)又は(Ie):
    Figure 2005538964

    [式中、
    1は、直接結合又は−CH2−基であり;
    1が、直接結合であれば、T8は、水素であり、
    1が、−CH2−であれば、T8は、メチル又はエチルであり;
    1、T2、T3及びT4は、独立に、メチル又はエチルであり(ただし、少なくとも1つは、エチルである);
    7及びT10は、独立に、水素又はメチルであり;
    5及びT6は、水素であるか、あるいは
    5及びT6は、一緒に=O、=NOH、=NO−T9基であるか、あるいは
    5は、水素であり、かつT6は、−O−T9又は−NR9−T9(ここで、T9は、水素、R9又は−C(O)−R9であり、そしてR9は、水素、C1−C18アルキル、C3−C18アルケニル、C3−C18アルキニル、フェニル、C7−C9フェニルアルキルであり、これらは、非置換であっても、又は1個以上のヒドロキシ、ハロゲン若しくはC1−C4アルコキシ基により置換されていてもよい)であり;
    11、T12、T13、T14、T15及びT16は、独立に、C1−C18アルキル、C3−C18アルケニル、C3−C18アルキニル、C5−C12シクロアルキル、フェニル、又はC7−C9フェニルアルキルであるか;あるいは
    11は、水素であり、かつT12は、−P(O)(OC252基であり、そして他は上記と同義であるか;あるいは
    11及びT14は、−CH2−O−T9基であり、そして他は上記と同義であるか;あるいは
    16は、−C(O)−Y−R5基であり、そして他は上記と同義であるか;あるいは
    11、T12及びT13は、−CH2OH基であり;
    −L3(Q+-)は、下記式:
    Figure 2005538964

    (式中、
    1及びK2は、水素、C5−C12シクロアルキル、フェニル、又はC7−C9フェニルアルキルであり、そして
    3は、−COK4基又は下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であり、ここで
    4は、Y−[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-、又は−Y−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+-56t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u(ここで、s及びtは、0〜4の数であり、そしてuは、0又は1である)であるか;あるいは
    4は、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であり;
    Zは、−C(O)−又は直接結合であり、
    Zが、−C(O)−であれば、K5は、K4と同義であり、
    Zが、直接結合であれば、K5は、O−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u、Q+-、−CH2+-、又は−CHCH3+-であり;
    Yは、−O−又は−NR9である)で示される基であり;
    +-は、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であり;そして
    -及び他の置換基は、請求項1と同義である]で示される、請求項1記載の化合物。
  4. 式(IIa)、(IIb)、(IIc)、(IId)又は(IIe):
    Figure 2005538964

    [式中、
    1及びA2は、独立に、水素であるか、又はこれらが結合している炭素原子と一緒に、カルボニル基:−C(O)−を形成し;
    Dは、直接結合又はC1−C12アルキレン、1個以上のO、S、若しくはNR9原子により中断されているC1−C12アルキレン、C5−C12シクロアルキレン又はフェニレンであり;
    Eは、−NR9−(CH2x−NR9−基(ここで、xは、2〜12の数である)又は下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であり;
    vは、0〜10の数であり、かつwは、0又は1であり;
    1は、直接結合又は−CH2−基であり;
    1が、直接結合であれば、T8は、水素であり、
    1が、−CH2−であれば、T8は、水素、メチル又はエチルであり;
    Yは、−O−又は−NR9であり;
    1、T2、T3及びT4は、独立に、メチル又はエチルであり(ただし、少なくとも1つは、エチルである);
    7は、水素又はメチルであり;
    −L3(Q+-)は、下記式:
    Figure 2005538964

    (式中、
    1及びK2は、水素、C5−C12シクロアルキル、フェニル、又はC7−C9フェニルアルキルであり、そして
    3は、−COK4基又は下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であり、ここで
    4は、Y−[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-、又は−Y−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u(ここで、s及びtは、0〜4の数であり、そしてuは、0又は1である)であるか;あるいは
    4は、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であり;
    Zは、−C(O)−又は直接結合であり、
    Zが、−C(O)−であれば、K5は、K4と同義であり、
    Zが、直接結合であれば、K5は、O−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u、Q+-、−CH2+-、又は−CHCH3+-である)で示される基であり;
    +-は、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であり;そして
    -及び他の置換基は、請求項1と同義である]で示される、請求項1記載の化合物。
  5. 式(IIIa)、(IIIb)、(IIIc)、(IIId)又は(IIIe):
    Figure 2005538964

    [式中、
    1、T2、T3及びT4は、独立に、メチル又はエチルであり(ただし、少なくとも1つは、エチルである);
    7は、水素又はメチルであり;
    Yは、−O−又は−NR9であり;
    1は、直接結合又は−CH2−基であり;
    1が、直接結合であれば、T8は、水素であり、
    1が、−CH2−であれば、T8は、メチル又はエチルであり;
    vは、0〜10の数であり、かつwは、0又は1であり;
    7は、−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u基(ここで、s及びtは、0〜4の数であり、そしてuは、0又は1である)、又は−D1−Q+-基であり、ここで
    1は、C1−C12アルキレン、1個以上のO、S、若しくはNR9原子により中断されているC1−C12アルキレン、C5−C12シクロアルキレン又はフェニレンであり;
    +-は、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であり;そして
    6は、−CH2−アリール、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基、−CH2−CH2−アリール、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基、(C5−C6シクロアルキル)2CCN、(C1−C12アルキル)2CCN、−CH2CH=CH2、(C1−C12)アルキル−CR30−C(O)−(C1−C12)アルキル、(C1−C12)アルキル−CR30−C(O)−(C6−C10)アリール、(C1−C12)アルキル−CR30−C(O)−(C1−C12)アルコキシ、(C1−C12)アルキル−CR30−C(O)−フェノキシ、(C1−C12)アルキル−CR30−C(O)−N−ジ(C1−C12)アルキル、(C1−C12)アルキル−CR30−CO−NH(C1−C12)アルキル、(C1−C12)アルキル−CR30−CO−NH2、−CH2CH=CH−CH3、−CH2−C(CH3)=CH2、−CH2−CH=CH−フェニル、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基、3−シクロヘキセニル、3−シクロペンテニル、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基よりなる群から選択され、ここで
    30は、水素又はC1−C12アルキルであり;
    アルキル基は、非置換であるか、又は1個以上の−OH、−COOH若しくは−C(O)R30基により置換されており;そして
    アリール基は、非置換であるか、又はC1−C12アルキル、ハロゲン、C1−C12アルコキシ、C1−C12アルキルカルボニル、グリシジルオキシ、OH、−COOH若しくは−COO(C1−C12)アルキルにより置換されている、フェニル又はナフチルであり、そして
    -及び他の置換基は、請求項1と同義である]で示される、請求項1記載の化合物。
  6. 式(IVa):
    Figure 2005538964

    [式中、
    1、T2、T3及びT4は、独立に、メチル又はエチルであり(ただし、少なくとも1つは、エチルである);
    7は、水素又はメチルであり;
    1は、下記式:
    Figure 2005538964

    (ここで、xは、2〜12の数である)で示される基であり、
    6は、−CH2−アリール、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基、−CH2−CH2−アリール、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基、(C5−C6シクロアルキル)2CCN、(C1−C12アルキル)2CCN、−CH2CH=CH2、(C1−C12)アルキル−CR30−C(O)−(C1−C12)アルキル、(C1−C12)アルキル−CR30−C(O)−(C6−C10)アリール、(C1−C12)アルキル−CR20−C(O)−(C1−C12)アルコキシ、(C1−C12)アルキル−CR30−C(O)−フェノキシ、(C1−C12)アルキル−CR30−C(O)−N−ジ(C1−C12)アルキル、(C1−C12)アルキル−CR30−CO−NH(C1−C12)アルキル、(C1−C12)アルキル−CR30−CO−NH2、−CH2CH=CH−CH3、−CH2−C(CH3)=CH2、−CH2−CH=CH−フェニル、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基、3−シクロヘキセニル、3−シクロペンテニル、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基よりなる群から選択され、ここで
    30は、水素又はC1−C12アルキルであり;
    アルキル基は、非置換であるか、又は1個以上の−OH、−COOH若しくは−C(O)R30基により置換されており;そして
    アリール基は、非置換であるか、又はC1−C12アルキル、ハロゲン、C1−C12アルコキシ、C1−C12アルキルカルボニル、グリシジルオキシ、OH、−COOH若しくは−COO(C1−C12)アルキルにより置換されている、フェニル又はナフチルであり、そして
    -及び他の置換基は、請求項1と同義である]で示される化合物。
  7. 式(Va)、(Vb)、(Vc)、(Vd)又は(Ve):
    Figure 2005538964

    [式中、
    1、T2、T3及びT4は、独立に、メチル又はエチルであり(ただし、少なくとも1つは、エチルである);
    7は、水素又はメチルであり;
    1は、直接結合又は−CH2−基であり;
    1が、直接結合であれば、T8は、水素であり、
    1が、−CH2−であれば、T8は、メチル又はエチルであり;
    1及びK2は、水素、C5−C12シクロアルキル、フェニル、又はC7−C9フェニルアルキルであり、そして
    3は、−COK4基又は下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であり、ここで
    4は、Y−[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-、又は−Y−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u(ここで、s及びtは、0〜4の数であり、そしてuは、0又は1である)であるか;あるいは
    4は、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であり;
    Zは、−C(O)−又は直接結合であり、
    Zが、−C(O)−であれば、K5は、K4と同義であり、
    Zが、直接結合であれば、K5は、O−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u、Q+-、−CH2+-、又は−CHCH3+-であり;
    7は、−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u基(ここで、s及びtは、0〜4の数であり、そしてuは、0又は1である)又は−D1−Q+-基であり、ここで
    1は、C1−C12アルキレン、1個以上のO、S、若しくはNR9原子により中断されているC1−C12アルキレン、C5−C12シクロアルキレン又はフェニレンであり;
    +-は、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であり;そして
    -及び他の置換基は、請求項1と同義である]で示される、請求項1記載の化合物。
  8. 式(VIa):
    Figure 2005538964

    [式中、
    1、T2、T3及びT4は、独立に、メチル又はエチルであり(ただし、少なくとも1つは、エチルである);
    7は、水素又はメチルであり;
    1は、下記式:
    Figure 2005538964

    (ここで、xは、2〜12の数である)で示される基であり、
    1及びK2は、水素、C5−C12シクロアルキル、フェニル、又はC7−C9フェニルアルキルであり、そして
    3は、−COK4基又は下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であり、ここで
    4は、Y−[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-、又は−Y−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u(ここで、s及びtは、0〜4の数であり、そしてuは、0又は1である)であるか;あるいは
    4は、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であり;
    Zは、−C(O)−又は直接結合であり、
    Zが、−C(O)−であれば、K5は、K4と同義であり、
    Zが、直接結合であれば、K5は、O−CH2−CHOH−CH2−N+56-−{[(CH2−CH2)−(CH2s−N+56-t−CH2−CH2−(CH2s−N+567-u、Q+-、−CH2+-、又は−CHCH3+-であり;そして
    -及び他の置換基は、請求項1と同義である]で示される、請求項1記載の化合物。
  9. 式(Ia1)、(Ib1)、(Ic1)、(Id1)又は(Ie1):
    Figure 2005538964

    [式中、
    1は、直接結合又はCH2であり;
    1、T3は、エチルであり、そしてT2、T4は、メチルであり;
    7は、メチル又はHであり;
    1が、直接結合であれば、T8は、Hであり、
    1が、CH2であれば、T8は、メチル又はエチルであり;
    7がメチルであれば、T10は、Hであるか、又はT7がHであれば、T10は、メチルであり;
    11、T12、T13、T14、T15及びT16は、独立に、メチル又はエチルであるか;あるいは
    11は、Hであり、T12は、イソプロピルであり、T13は、フェニルであり、そしてT14、T15、T16は、メチルであるか;あるいは
    11は、Hであり、T12は、−P(=O)(OC252であり、T13は、t−ブチルであり、そしてT14、T15、T16は、メチルであるか;あるいは
    11及びT14は、−CH2O−T9であり、そしてT12、T15は、メチル又はフェニルであり、そしてT13、T16は、メチル又はエチルであるか;あるいは
    11、T12、T13、T14、T15は、メチルであり、そしてT16は、−CO−O−R9又は−CON(R92基であるか;あるいは
    11、T12及びT13は、−CH2OHであり、T14は、Hであり、T15は、イソプロピルであり、そしてT16は、フェニルであり;
    9は、水素、R9又は−C(O)−R9(ここで、R9は、水素、C1−C18アルキル、C3−C18アルケニル、C3−C18アルキニル、フェニル、C7−C9フェニルアルキルである)であり;
    1は、Hであり、K2は、メチル又はエチルであり、そして
    3は、−COK4基又は下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であり;
    4は、−Y−CH2−CH2−(CH2s−N+-567、又は−Y−CH2−CHOH−CH2−N−CH2−CH2−(CH2s−N+-567(ここで、Yは、O又はNR9であり、そしてsは、0〜2の数である)であり;
    3が、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であれば、Zは、−C(O)−又は直接結合であり、
    Zが、−C(O)−であれば、K5は、K4と同義であり、
    Zが、直接結合であれば、K5は、−O−CH2−CHOH−CH2−N−CH2−CH2−(CH2s−N+-567、又は−CH2+567-基であり、そして
    -及び他の置換基は、請求項1と同義である]で示される、請求項3記載の化合物。
  10. 式(IIa1)、(IIb1)、(IIc1)又は(IId1):
    Figure 2005538964

    [式中、
    1は、直接結合又はCH2であり;
    1、T3は、エチルであり、そしてT2、T4及びT7は、メチルであり;
    1が、直接結合であれば、T8は、Hであり、
    1が、CH2であれば、T8は、メチル又はエチルであり;
    Dは、直接結合、C1−C12アルキレン又はフェニレンであり;
    Eは、−NR5−(CH2x−NR5−(ここで、xは、2〜12である)又は下記式:
    Figure 2005538964

    (式中、Yは、NR9である)で示される基であり、
    1は、Hであり、K2は、メチル又はエチルであり、そして
    3は、−CO−K4基又は下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であり;
    4は、−Y−CH2−CH2−(CH2s−N+-567、又は−Y−CH2−CHOH−CH2−N−CH2−CH2−(CH2s−N+-567(ここで、Yは、O又はNR9であり、そしてsは、0〜2の数である)であり;
    9は、水素、C1−C18アルキル、C3−C18アルケニル、C3−C18アルキニル、フェニル、C7−C9フェニルアルキルであり;
    3が、下記式:
    Figure 2005538964

    で示される基であれば、Zは、−CO−又は直接結合であり、
    Zが、−CO−であれば、K5は、K4と同義であり、
    Zが、直接結合であれば、K5は、−O−CH2−CHOH−CH2−N−CH2−CH2−(CH2s−N+-567、又は−CH2+567-基であり;そして
    -及び他の置換基は、請求項1と同義である]で示される、請求項4記載の化合物。
  11. モノマー/ポリマー粘土ナノコンポジット分散物の製造方法であって、
    A)部分的に層間挿入及び/又は層剥離することができ、交換性カチオンを有する天然又は合成粘土の第1の水性分散物を準備する工程;
    該分散物に請求項1記載の化合物を加え、そして該カチオンを少なくとも部分的に交換する工程;
    B)該分散物に少なくとも1種のエチレン不飽和モノマーを加え、そして該エチレン不飽和モノマーの少なくとも一部を重合する工程
    を含むことを特徴とする方法。
  12. 工程A)の水相が、工程B)を実施する前に、少なくとも部分的に除去される、請求項11記載の方法。
  13. 請求項1記載の化合物が、粘土の重量に基づいて、1%〜100重量%の量で加えられる、請求項11記載の方法。
  14. エチレン不飽和モノマー又はオリゴマーが、スチレン、置換スチレン、共役ジエン、アクロレイン、酢酸ビニル、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、無水マレイン酸、(アルキル)アクリル酸無水物、(アルキル)アクリル酸塩、(アルキル)アクリル酸エステル、(メタ)アクリロニトリル及び(アルキル)アクリルアミド、ハロゲン化ビニル又はハロゲン化ビニリデンあるいはこれらの混合物よりなる群から選択される、請求項11記載の方法。
  15. エチレン不飽和モノマーが、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、又は式:CH2=C(Ra)−(C=Z)−Rb[式中、Raは、水素又はC1−C4アルキルであり、Rbは、NH2、O-(Me+)、グリシジル、非置換C1−C18アルコキシ、少なくとも1個のN及び/又はO原子により中断されているC2−C100アルコキシ、若しくはヒドロキシ置換C1−C18アルコキシ、非置換C1−C18アルキルアミノ、ジ(C1−C18アルキル)アミノ、ヒドロキシ置換C1−C18アルキルアミノ、若しくはヒドロキシ置換ジ(C1−C18アルキル)アミノ、−O−CH2−CH2−N(CH32、又は−O−CH2−CH2−N+H(CH32An-であり;An-は、一価の有機又は無機酸のアニオンであり;Meは、一価金属原子又はアンモニウムイオンであり;Zは、酸素又は硫黄である]の化合物である、請求項14記載の方法。
  16. メタクリル酸無水物、無水マレイン酸、イタコン酸無水物、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、アクリルオキシプロピオン酸、(メタ)アクリルオキシプロピオン酸、スチレンスルホン酸、エチルメタクリラート−2−スルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパン、スルホン酸;ホスホエチルメタクリラートよりなる群から選択される、酸含有不飽和モノマー;酸含有モノマーの対応する塩、並びにこれらの組合せが加えられる、請求項11記載の方法。
  17. 工程B)が、第1のものとは異なる第2のエチレン不飽和モノマーにより繰り返されて、ブロックコポリマーをもたらす、請求項11記載の方法。
  18. 天然又は合成粘土が、スメクタイト、フィロケイ酸塩、モンモリロナイト、サポナイト、バイデライト、ノントロナイト、ヘクトライト、スティーブンサイト、バーミキュライト、カオリナイト、ハロサイト、合成フィロケイ酸塩、及びこれらの組合せよりなる群から選択される、請求項11記載の方法。
  19. 請求項11記載の方法により得られる、モノマー/ポリマー粘土ナノコンポジット分散物。
  20. 部分的に層間挿入及び/又は層剥離されている、天然又は合成粘土の水性分散物と、請求項1記載の化合物と、を含むことを特徴とする組成物。
  21. エチレン不飽和モノマー及び/又は有機溶媒を更に含む、請求項26記載の組成物。
  22. エチレン不飽和モノマーの重合のための、式(I)又は(II)の化合物の使用。
  23. 塗料、コーティング剤、インキ、接着剤、反応性希釈剤又は熱可塑性材料における添加剤としての、請求項11により得られる、モノマー/ポリマー粘土ナノコンポジット分散物の使用。
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