JP2008031223A - キラルな高分子化合物およびそれを用いたクロマトグラフィー用固定相、並びに光学異性体分離用クロマト充填剤 - Google Patents

キラルな高分子化合物およびそれを用いたクロマトグラフィー用固定相、並びに光学異性体分離用クロマト充填剤 Download PDF

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敬之 八重樫
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Abstract

【課題】従来以上に優れたキラル識別能力と高い加溶媒分解耐性を兼ね備えたキラルな高分子化合物、及び、従来以上に分離能が高く耐久性に優れた光学異性体分離用クロマト充填剤を提供する。
【解決手段】
下記の構造式1で表されるキラルな高分子化合物。円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値が、溶液試料の測定において1000deg・cm・dmol−1以上である点が特徴。

式中のArは芳香環、R及びRは水素原子又は有機基、R及びRは水素原子又は有機基(RとRが同時に水素原子となることはない)、nは2以上の整数、−X−は−(CH)q−,芳香族基、ビニル基、ヘテロ原子又はヘテロ原子を含む基、qは0以上の整数である。
【選択図】なし

Description

本発明は、側鎖にフルオレン残基などの芳香族基を有する高分子に関し、特にらせん状構造を有しクロマトグラフィー用固定相、偏光吸収・発光材料、光電変換材料、電荷輸送材料、電荷蓄積材料として有用であるキラルな高分子化合物、およびそれを用いたクロマトグラフィー用固定相、並びに光学異性体分離用クロマト充填剤に関する。
キラル構造を有するポリジベンゾフルベン誘導体が、キラル識別能を示すことは既に知られている(特許文献1)。これらのポリジベンゾフルベン誘導体は、クロマトグラフィー用固定相、偏光吸収・発光材料、光電変換材料、電荷輸送材料、電荷蓄積材料として有用であることも知られているが、クロマトグラフィー用固定相として用いた場合は、キラル識別能力が低いという問題があった。
国際公開公報第WO2003/102039号
また、ラセミ体の光学分割剤として用いられる分離剤として、一方向巻きのらせん構造と高い不斉識別能を有する光学活性なポリメタクリル酸エステルが知られている(特許文献2)。しかしながら、これらのポリメタクリル酸エステルは、メタノールにより加溶媒分解され易く、クロマトグラフィー用固定相としての耐久性に問題があった。
特許第3184620号
そこで、優れたキラル識別能力と高い加溶媒分解耐性とを併せ持つ、超臨界液体クロマトグラフィー(SFC)や高速液体クロマトグラフィーの固定相として有用な高分子化合物の開発が望まれていた。
従って、本発明の第1の目的は、従来以上に優れたキラル識別能力と高い加溶媒分解耐性を兼ね備えた、キラルな高分子化合物を提供することにある。
本発明の第2の目的は、従来以上に分離能が高い上耐久性にも優れた、超臨界クロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィーの固定相に用いられる光学異性体分離用クロマト充填剤を提供することにある。
本発明者らは、上記の諸目的を達成するために鋭意研究を行った結果、重合性エキソメチレン基を有する1,1−芳香族環状置換エチレンモノマーの光学活性な重合体の化学構造を最適化することによって、該重合体の溶液試料の測定における円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値を1000deg・cm・dmol−1以上とすることができること、および得られたキラルな高分子化合物が、従来の高分子化合物よりもキラル構造の偏りが大きく、その結果として、優れたキラル識別力と高い加溶媒分解耐性を発揮することを見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、下記の構造式1で表される、重合性エキソメチレン基を有する1,1−芳香族環状置換エチレンモノマーの光学活性な重合体であって、円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値が、溶液試料の測定において1000deg・cm・dmol−1以上であるキラルな高分子化合物、およびそれを用いた光学異性体分離用クロマト充填剤である。
但し、式中のArは芳香環、RおよびRは水素原子または有機基、RおよびRは水素原子または有機基であり、RとRが同時に水素原子となることはない。nは2以上の整数であり、−X−は−(CH)q−,芳香族基、ビニル基、ヘテロ原子、またはヘテロ原子を含む基であり、qは0以上の整数である。尚、R,Rはそれぞれ2−4個導入されていても良く、それぞれ同じであっても異なっていても良い。
本発明のキラルな高分子化合物としては、下記の構造式2で表されるジベンゾフルベン誘導体を含む重合性エキソメチレン基を有する1,1−芳香族環状置換エチレンモノマーの重合体であることが特に好ましい。
但し、式中のR、Rおよびnは、構造式1のR、Rおよびnと同じであり、R−R10は構造式1のRおよびRと同じである。
本発明のキラルな高分子化合物は、円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値が、200−500nmの波長範囲において、テトラヒドロフラン、クロロホルムまたはこれらを含む混合溶媒中で1000deg・cm・dmol−1以上であることが好ましい。
また、上記構造式1中のRおよびRの少なくとも1つが、枝分かれ構造を有する炭素数3〜20のアルキル基、炭素数6〜30の置換または無置換の芳香族基、ウレタン結合を有する基、またはヘテロ原子を介して芳香族基と結合している基から選択されることが好ましく、特に、前記枝分かれ構造を有する炭素数3〜20のアルキル基が、イソプロピル基またはイソペンチル基であり、前記炭素数6〜30の置換または無置換の芳香族基が、4−tert−ブチルフェニル基または4−ビニルフェニル基であり、前記ヘテロ原子を介して芳香族基と結合している基が、ジフェニルアミノ基またはフェニルエチルアミノ基であることが好ましい。
本発明のキラルな高分子化合物は、メントキシカリウム系またはPMP−FlLi系の開始剤を用いて得られた高分子化合物であることが好ましい。具体的には、上記開始剤を用いて重合させた2,7−ビス(2−メチル−n−プロピル)ジベンゾフルベン〔i−Bu−DBF〕、メントキシカリウム系またはPMP−FlLi系の開始剤を用いて重合させた2,7−ジ−n−ペンチル−ベンゾフルベン〔n−Pe−DBF〕が好ましく、特に、ポリ2,7−ビス(3−メチル−n−ブチル)ベンゾフルベン〔poly(i−Pe−DBF)〕が好ましい。
円偏光二色性スペクトルのモル楕円率最大値の絶対値が溶液試料の測定において、1000deg・cm・dmol−1以上となるように重合させた本発明のキラルな高分子化合物は、従来のものよりキラル構造の偏りが大きく、従来技術では両立し得なかった高い加溶媒分解耐性と優れたキラル識別能力とを併せ持つことから、分離能が高く、しかも耐久性に優れた超臨界流体クロマトグラフィー(SFC)用キラル固定相および高速液体クロマトグラフィー用キラル固定相として特に有用である。
また、本発明のキラルな高分子化合物は、芳香族基のねじれたスタッキング螺旋構造によって光学活性を示すので、偏光吸収・発光材料、光電変換材料、電荷輸送材料、電荷蓄積材料としても有用である。
以下、本発明のキラルな高分子化合物およびそれを用いた光学異性体分離用クロマト充填剤について詳細に説明する。
本発明のキラルな高分子化合物は、下記構造式1で表される。
上記Arは芳香環、RおよびRは水素原子または有機基であり、特に水素原子、アルキル基、芳香族基、−CNまたはエステル基であることが好ましく、更に水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、フェニル基または−CNであることが好ましい。
nは2以上の整数であるが2〜5,000であることが好ましく、特に4〜1,000であることが好ましい。2未満ではスタッキング構造をとることが困難であり、5,000を超えると合成が困難となる。
また、Xは、−(CH−、芳香族基、ビニル基、ヘテロ原子またはヘテロ原子を含む基であり、qは0以上の整数である。Xのヘテロ原子の例としては、−O−、−S−など、ヘテロ原子を含む基としては、−NR−、−C(O)−等を挙げることができる。
およびRは、水素原子または有機基であって、該有機基としては、アルキル基、置換または無置換の芳香族基、カルボキシル基、エステル基、エーテル基、ウレタン結合等を持つ基、ハロゲン原子、ヘテロ原子を介して芳香族基と結合している基、−CN、−(C=O)Rであることが好ましい。但し、RおよびRの全てが水素原子となることはない。ここでヘテロ原子とは、N、S、Oのことである。本発明においては、特に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜30の置換または無置換の芳香族基、カルボキシル基、炭素数2〜30のエステル基、炭素数2〜30のエーテル基、炭素数2〜30のウレタン結合を持つ基、F、Cl、Br、I、−NRR’、−SR、−OR、−NO、−CN、または下記の基であることが好ましい。ここで、RおよびR’は、水素原子、ヘテロ原子、または有機基である。なお、炭素数1〜20のアルキル基としては、枝分かれ構造を有するアルキル基が特に好ましい。
具体的には、イソプロピル基、イソペンチル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ビニルフェニル基、ジフェニルアミノ基、フェニルエチルアミノ基などが、特に好適な例として挙げられる。
但し、R''およびR'''は水素原子または有機基である。
また、R、Rは光学活性な官能基であっても良い。
尚、R、Rはそれぞれ2〜4個導入されていても良い。この場合、RおよびRの各々は、それぞれ同一であっても異なっていても良い。
本発明のキラルな高分子化合物は、高分子化合物のキラル構造の偏りを大きくし、より高いキラル識別能を得るために、円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値が、溶液試料の測定において1000deg・cm・dmol−1以上であることが必要である。
特に、円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値が、200−500nmの波長範囲において、テトラヒドロフラン、クロロホルムまたはこれらを含む混合溶媒中で1000deg・cm・dmol−1以上であることが好ましい。
本発明の高分子化合物を得る重合方法は特に限定されるものではないが、光学活性アルキル基を持つアニオン重合開始剤や、キラルリガンドを併用したアニオン重合開始剤を用いたアニオン重合が好ましく、円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値が、溶液試料の測定において1000deg・cm・dmol−1以上となるキラルな高分子化合物が得られるように重合開始剤を選択することが必要である。
光学活性アルキル基を持つアニオン重合開始剤とは、下記1および2に示されるものであり、キラルリガンドを併用したアニオン重合開始剤とは下記3及び4に示されるものである。
1.R*M
ここでR*は光学活性アルキル基、Mはアルカリ金属またはアルカリ土類金属であり、R*Mの具体例としては、例えば、(−)−メントキシカリウム、(+)−メントキシカリウムを挙げることが出来る。
2.RR*NMおよびRR*RM
ここでRはアルキル基、R*は光学活性アルキル基、Mはアルカリ金属またはアルカリ土類金属、Nは窒素原子であり、その具体例としては、例えば下記の化合物が挙げられる。
(RR*NM)
(RR*RM)
3.ROM/キラルリガンド
ここで、Rはアルキル基、Oは酸素原子、Mはアルカリ金属またはアルカリ土類金属である。キラルリガンドとは、光学活性基を含むジアミノ化合物であって、2座型の配位子となり得る化合物のことである。具体例としては、例えば(+)−或は(−)−スパルテイン、(+)−或は(−)−1,4−ビス(ジメチルアミノ)−2,3−ジメトキシブタン、(+)−或は(−)−(1−ピロリジニルメチル)ピロリジン、(+)−或は(−)−(4S)−2,2’−(1−エチルプロピリデン)ビス[4−(1−フェニルエチル)−4,5−ジハイドロオキサゾール]等が挙げられる。
4.RM/R’XM’錯体
ここで、Rはアルキル基、Xは酸素または窒素原子、Mはアルカリ金属またはアルカリ土類金属である。R’は光学活性基である。M’はMと同一のあるいは異なるアルカリ金属またはアルカリ土類金属である。R’Xの具体例としては例えば、(+)−或は(−)−メントキシ基、1−フェニルエチルアミノ基、1−ナフチルエチルアミノ基、2−(1−ピロリジニルメチル)ピロリジン−1−イル基等である。
上記アニオン重合開始剤は単独で用いても、二種以上を併用しても良い。構造式1のR、R、または構造式2のR〜R10が光学活性でない置換基である場合は、これらのアニオン重合開始剤を用いることが必要である。
また、構造式1のR、R4、または構造式2のR〜R10として光学活性な置換基を導入したモノマーを使用する場合には、通常の光学活性でない重合開始剤を用いて重合しても良い。すなわち、光学活性でない重合開始剤を用いた場合でも、R〜R10に導入された。光学活性な置換基同士の相互作用により、ポリマーの側鎖のスタッキング構造がねじれるので安定な光学活性を示すポリマーを得ることができる。しかしながら、光学活性である上記開始剤を用いる方が好ましい。
なお、2,7−ビス(2−メチル−n−プロピル)ジベンゾフルベン[i−Bu−DBF]を重合させる場合には、円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値が溶液試料の測定において1000deg・cm・dmol−1を超える重合体を得るために、特にメントキシカリウム系またはPMP−FlLi系の開始剤を用いることが必要である。同様に、2,7−ジ−n−ペンチル−ベンゾフルベン[n−Pe−DBF]を重合させる場合には、メントキシカリウム系またはPMP−FlLi系の開始剤を用いることが必要である。
なお、メントキシカリウム系の開始剤としては、例えば、(+)−メントキシカリウム、(−)−メントキシカリウム、PMP−FlLi系の開始剤としてはフルオレニルリチウム−(+)−1−(2−ピロリジニルメチル)ピロリジン錯体およびフルオレニルリチウム−(−)−1−(2−ピロリジニルメチル)ピロリジン錯体などが挙げられる。また、Sp−FlLi系の開始剤としては、フルオレニルリチウム−(+)−スパルテイン錯体およびフルオレニルリチウム−(−)−スパルテイン錯体などが挙げられる。
本発明のキラルな高分子化合物の分子量は、数平均分子量で500〜100万であることが好ましい。分子量が500以下では耐溶剤性が低く、また、100万以上となるように重合することは困難である。分子量の分散度は、1〜3であることが好ましく、特に1〜2であることが好ましい。3以上ではHPLC(高速液体カラムクロマトグラフィー)用のカラム固定相として用いた場合の分離能が悪くなる。
本発明のキラルな高分子化合物は、他の重合性化合物との共重合体であってもよい。上記他の重合性化合物はアニオン重合する化合物であることが好ましい。その具体例としては、例えばアクリレート、メタクリレート、アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、アクリル酸N,N−ジエチルアミノエチル、アクリル酸N,t−ブチルアミノエチル等のアクリル酸アミノアルキルエステル;(メタ)アクリロニトリル;ブタジエン;イソプレン;塩化ビニル;塩化ビニリデン;酢酸ビニル;ビニルケトン;N−ビニルピロリドン;ビニルピリジン;(メタ)アクリルアミド;ジビニルベンゼン;α−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロロスチレン、t−ブチルスチレン、スチレン等に代表されるスチレン系単量体;フマル酸;マレイン酸;イタコン酸;フタル酸;フマル酸のモノアルキルエステル、フマル酸のジアルキルエステル;マレイン酸のモノアルキルエステル、マレイン酸のジアルキルエステル;イタコン酸のモノアルキルエステル、イタコン酸のジアルキルエステル;フタル酸のモノアルキルエステル、フタル酸のジアルキルエステルなどが挙げられる。また、共重合は、ブロック共重合であることが好ましい。
更に、2官能以上の重合性化合物を共重合してもよい。これにより、耐溶剤性等の物性をより向上させることができる。また、光重合性官能基を持つ重合性化合物を共重合し、重合後光により架橋させてもよい。
本発明の光学異性体分離用クロマト充填剤とは、本発明の高分子化合物の粉末自身、または粒状担体表面に本発明の高分子化合物を被覆してなる材料であり、主なものとしては下記のものを挙げることが出来る。
1.請求項1、2に記載されたキラルな高分子化合物であって、溶剤に不溶なポリマーを粉砕した材料。特に粒径が均一であることが好ましい。
2.請求項1、2に記載されたキラルな高分子化合物を、シリカゲル、またはアルミナの表面に担持、もしくは化学結合させた材料。
3.請求項1、2に記載されたキラルな高分子化合物を、ポリスチレンビーズ表面に担持、若しくは化学結合させた材料。
以下、実施例によって、本発明の高分子化合物および本発明の光学異性体分離用クロマト充填剤を更に詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、実施例および比較例で測定したCDおよびUVは、日本分光株式会社製の円偏光二色性吸収分光計 J-820型を用い、吸光度が最大で約1.0程度となるように、溶媒や装置の影響が生じ難い250−350nmの波長範囲で測定した。
2,7−ジイソプロピルジベンゾフルベン〔i−Pr−DBF〕の合成と重合
1. i−Pr−DBFの合成実施例
1−1. 2,7−ジイソプロピルフルオレンの合成
フレームドライおよび窒素置換した滴下漏斗および冷却管付き2Lの3口フラスコ中で、2,7−ジブロモフルオレン(15.0g,46.2mmol)とNiCl dppp[ニッケル ジクロロビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン](1.67g,4.62mmol)を乾燥ジエチルエーテル(750mL)に溶解した。溶液を−78℃に冷却し、撹拌しながら1.1mol/Lのイソプロピルマグネシウムクロリドのジエチルエーテル溶液(210mL,231mmol)を滴下した。滴下終了後、反応混合物を6時間加熱還溜した。反応混合物を氷冷し、1Nの塩酸水溶液を加えて反応を停止した。生成物をジエチルエーテル(200mL)で3回抽出し、抽出液(有機層)をまず飽和重炭酸ナトリウム水溶液(200mL)で、次いで飽和食塩水(200mL)で洗浄し、硫酸マグネシウムを用いて乾燥させた。乾燥剤を濾別し溶媒を減圧留去してから残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル,φ60×300mm,展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=9/2(v/v))によって精製し、減圧留去することにより目的物である2,7−ジイソプロピル−フルオレン(10.46g,39.9mmol)の薄黄色固体(収率86%)を得た。
1−2. 9−ヒドロキシメチル−2,7−ジイソプロピル−フルオレンの合成
フレームドライおよび窒素置換した滴下漏斗付き1Lの3口フラスコに2,7−ジイソプロピル−フルオレン(10.0g,40mmol)、乾燥トルエン(600mL)、TMEDA[N,N,N′,N′‐テトラメチルエチレンジアミン](16.3mL,108mmol)を入れ、均一になるまで撹拌した後氷冷した。攪拌しながら1.6mol/L n−ブチルリチウムのヘキサン溶液(65.6mL,114mmol)をゆっくりと滴下した後5分間撹拌し、五酸化二リン存在下で減圧乾燥したパラホルムアルデヒド(13.4g,450mmol)を加え、さらに70分間撹拌した。反応系を室温に戻して水(150mL)を加え、反応を停止した後に生成物を酢酸エチル(200mL)で3回抽出した。抽出液を飽和食塩水(50mL)で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤を濾別後、溶媒を減圧留去してから残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル,φ60×300mm,展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=6/1(v/v))で精製し9−ヒドロキシメチル−2,7−ジイソプロピルフルオレン(5.79g,20.6mmol)の無色固体(収率52%)を得た。
1−3. i−Pr−DBFの合成
還流管を取り付けた100mLの3口フラスコ中で、9−ヒドロキシメチル−2,7−ジイソプロピルフルオレン(2.00g,7.13mmol)をメタノール(27mL)−THF(27mL)混合溶媒に溶解し、溶液中の溶存酸素を除くために減圧脱気および窒素置換を3回繰り返した。溶液を0℃に冷却してtert−ブトキシカリウム(2.38g,21.4mmol)を加えた後、10分間加熱還溜した。反応溶液を氷冷し、脱気および窒素置換した水(30mL)を加えて反応を停止した後、生成物を脱気・窒素置換したヘキサン(30mL)を用いて3回抽出した。抽出液を飽和食塩水(15mL)で洗浄した後、硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。乾燥剤を濾別後、溶媒を減圧留去し、残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル,φ25×300mm,展開溶媒:ヘキサン)によって精製し、i−Pr−DBF(1.20g,4.57mmol)の黄色固体(収率64%)を得た。i−Pr−DBFは乾燥ヘキサン溶液とし、予めフレームドライおよび窒素置換したアンプル中に、水素化カルシウムと共に−20℃で遮光保存した。
2. i−Pr−DBFの重合
2−1. メントキシカリウム系の開始剤を用いた重合
すべての反応を乾燥窒素雰囲気下で行った。真空下でフレームドライをし、次いで窒素置換した25mLのガラス製アンプルに、0.551mol/Lのi−Pr−DBFヘキサン溶液(1.81mL,1.00mmol)を入れ、ヘキサンを減圧留去した後、30分間脱気乾燥した。容器を窒素置換した後、乾燥THF2.241mLを加えてモノマーを溶解し、溶液を−78℃に冷却した。これにメントキシカリウム系の開始剤である(−)−メントキシカリウムの0.2mol/LTHF溶液2.5mL(0.5mmol)を加え重合反応を開始した。24時間後にメタノールを1mL加えて重合を停止し、反応混合物をメタノール(300mL)中に注いで再沈殿させ、遠心分離により不溶部のポリマーを回収した。収率は32.7%であった。これを、THFを用いて溶媒分別し、28%のTHF可溶部と4.7%のTHF不溶部を得た。
2−2. PMP−n−BuLi系の開始剤を用いた重合(不斉重合)
すべての反応を乾燥窒素雰囲気下で行った。真空下でフレームドライを行なった後、窒素置換した25mLのガラス製アンプルに0.386mol/L i−Pr−DBFのヘキサン溶液(2.59mL,1.0mmol)を入れ、ヘキサンを減圧留去させた後、30分間脱気乾燥した。容器を窒素置換した後、乾燥トルエン1.99mLを加えてモノマーを完全に溶解し、溶液を−78℃に冷却した。PMP−n−BuLi系の開始剤であるn−ブチルリチウム−(+)−1−(2−ピロリジニルメチル)ピロリジン錯体((+)−PMP−FlLi,[PMP]/[BuLi]=1.2)の0.2mol/Lトルエン溶液0.25mL(BuLi0.05mmol相当)を加え、重合反応を開始した。重合開始から36時間後に、少量の反応溶液をサンプリングしてH NMRを用いて分析し、i−Pr−DBFの転化率が73%であることを確認してから、メタノールを1mL加えて重合を停止させた。反応系が室温に戻った後、反応混合物をメタノール(300mL)中に注いで再沈殿させ、遠心分離により不溶部のポリマーを収率74%で回収した。これを、THFを用いて溶媒分別し、26.7%の可溶部と47.3%の不溶部を得た。
3.poly(i−Pr−DBF)の円偏光二色性(CD)スペクトル
得られたpoly(i−Pr−DBF)について、CDおよびUVスペクトルを測定した。
1mLメスフラスコにpoly(i−Pr−DBF)2.21mgを採取し、これにスペクトル用のTHFを標線まで加え、得られた溶液を10倍希釈し調製し、CDおよびUV測定を行なった。測定にはセル長が1mmのセルを用い、室温(23℃)で測定した。なお、poly(i−Pr−DBF)の測定においては、波長285nmにおける吸光度が約1.0になることを確認した。
図1、図2に、それぞれ、実施例1−2−1のメントキシカリウム系の開始剤を用いて得られたpoly(i−Pr−DBF)と実施例1−2−2のPMP−n−BuLi系の開始剤を用いて得られた、poly(i−Pr−DBF)のTHF溶液中でのCDスペクトルを示す。図3に、従来のポリジベンゾフルベン〔poly(DBF)〕のCDスペクトルを示す(特許文献1参照)。
円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値は、メントキシカリウム系の開始剤を用いて得られたpoly(i−Pr−DBF)の場合が、4500deg・cm・dmol−1[255nm]、PMP−n−BuLi系の開始剤を用いて得られたpoly(i−Pr−DBF)の場合が、2000deg・cm・dmol−1[255nm]であり、何れも、従来のpoly(DBF)の場合より強いCD吸収を示すことが確認された。
2,7−ビス(2−メチル−n−プロピル)ジベンゾフルベン〔i−Bu−DBF〕の合成と重合
1. i−Bu−DBFの合成実施例
1−1. 2,7−ビス(2−メチル−1−オキシ−n−プロピル)フルオレンの合成
メカニカルスターラーおよび塩化水素ガストラップ付き3Lの4口フラスコをフレームドライおよび窒素置換し、その中にフルオレン(30.07g,181mmol)、塩化アルミニウム(97.51g,731mmol)、二硫化炭素(400mL)を入れて撹拌した。混合物に塩化イソブチリル(57mL,543mmol)を30分以上かけてゆっくりと滴下した。滴下終了後、その反応溶液を室温で24時間撹拌し、その後反応溶液を氷の入った2Lのマイヤーにゆっくりと撹拌しながら注ぎ、クロロホルムで有機層を抽出した。次いで、これを2%水酸化ナトリウム水溶液および飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、得られた溶液をセライトろ過し、溶媒を減圧留去することにより、粗生成物(61.01g)を茶色の固体として得た。得られた個体を酢酸エチルから再結晶し、2,7−ビス(2−メチル−1−オキシ−n−プロピル)フルオレン(34.25g,112mmol)の茶色の固体を得た(収率62%)。
1−2. 2,7−ビス(2−メチル−n−プロピル)フルオレンの合成
Dean−Starkトラップおよびジムロート冷却管を取り付けた1Lの3口フラスコに2,7−ビス(2−メチル−1−オキシ−n−プロピル)フルオレン(30.0g,98.0mmol)、ジエチレングリコール(400mL)およびヒドラジン1水和物(48mL,980mmol)をこの順序で入れ、130℃で2時間撹拌した。その後水酸化カリウム(22.6g,343mmol(85%))を加え、200℃で3時間撹拌した。H NMRで原料がなくなったことを確認した後、室温まで冷却してから水(200mL)を加えた。それからこの反応溶液をジエチルエーテル(150mL)で2回抽出し、この有機層を水(100mL)で2回洗い、硫酸マグネシウムにて乾燥した。乾燥剤をろ過により除去した後、溶媒を減圧留去してから残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル,φ60×300mm,展開溶媒:ヘキサン)によって精製し、目的物である2,7−ビス(2−メチル−n−プロピル)フルオレン(23.77g,85.4mmol)の無色固体を得た(収率87%)。
1−3. 9−ヒドロキシメチル−2,7−ビス(2−メチル−n−プロピル)フルオレンの合成
フレームドライおよび窒素置換した滴下漏斗付き1Lの3口フラスコに、2,7−ビス(2−メチル−n−プロピル)フルオレン(10.0g,36.0mmol)、乾燥トルエン(600mL)およびTMEDA(16.3mL,107.5mmol)を入れ、撹拌および氷冷した。次いで、1.6mol/Lのn−ブチルリチウムのヘキサン溶液(65.6mL,105mmol)をゆっくりと滴下し、氷浴中で5分間撹拌した後、5酸化2リン存在下で減圧乾燥したパラホルムアルデヒド(3.06g,102mmol)を加え、氷浴中で70分間撹拌させた。それから室温に戻し、水(150mL)を加えて反応を停止させた後、酢酸エチル(200mL)で3回抽出し、飽和食塩水(50mL)で洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥させた。乾燥剤をろ過して取り除いた後、溶媒を減圧留去してから、残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル,φ60×300mm,展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=9/2(v/v))によって精製し、減圧留去して、目的物である9−ヒドロキシメチル−2,7−ビス(2−メチル−n−プロピル)フルオレン(9.0g,29.2mmol)の無色固体を得た(収率81%)。
1−4. i−Bu−DBFの合成
還流管を取り付けた300mLの3口フラスコに、9−ヒドロキシメチル−2,7−ビス(2−メチル−n−プロピル)フルオレン(5.0g,16.2mmol)とメタノール(60mL)およびTHF(60mL)をいれ、この溶液中の溶存酸素を除くために脱気および窒素置換を3回繰り返した。この溶液を0℃に冷却してから、tert−ブトキシカリウム(5.4g,48.6mmol)を加え、10分間還流させた。この反応溶液を氷水浴で冷却してから、窒素バブリングした水(70mL)を加えて反応を停止させた後、窒素バブリングしたヘキサン(70mL)で3回抽出し、次いで飽和食塩水(15mL)で洗浄した後、硫酸マグネシウムにより乾燥させた。乾燥剤をろ過して取り除いた後、溶媒を減圧留去してから、残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル,φ30×300mm,展開溶媒:ヘキサン)によって精製した。溶媒を減圧留去した後真空乾燥し、目的物であるi−Bu−DBF(4.12g,14.2mmol)を薄黄色固体として得た(収率88%)。その後、i−Bu−DBFを乾燥ヘキサンに溶解し、予めフレームドライしたアンプル管に水素化カルシウムと共にいれ、重合に用いるまで−20℃で遮光保存した。
2. i−Bu−DBFの重合
2−1. メントキシカリウム系の開始剤を用いた重合
すべての反応を乾燥窒素雰囲気下で行った。真空下フレームドライの後、窒素置換した25mLのガラス製アンプルに、0.551mol/Lのi−Bu−DBFのヘキサン溶液を1.81mL(1.00mmol)入れ、ヘキサンを減圧留去した後、30分間脱気乾燥した。容器を窒素置換した後、乾燥THF2.241mLを加えてモノマーを完全に溶解し、溶液を−78℃に冷却した。別途調製したメントキシカリウム系の開始剤である(−)−メントキシカリウムの0.2mol/LTHF溶液2.5mL(0.5mmol)を加え、重合反応を開始させた。重合開始から24時間後に、少量の反応溶液をサンプリングしてH NMRにより分析し、i−Bu−DBFの転化率が95%であることを確認してから、メタノールを1mL加えて重合を停止させた。反応系が室温に戻った後、反応混合物をメタノール(300mL)中に注いで再沈殿させ、遠心分離により不溶部のポリマーを回収した。収率は32.7%であった。これをTHFで溶媒分別し、28%のTHF可溶部と4.7%のTHF不溶部を得た。
2−2 PMP FlLi系の開始剤を用いた重合(不斉重合)
すべての反応を乾燥窒素雰囲気下で行った。真空下でフレームドライを行なった後、窒素置換した25mLのガラス製アンプルに、0.595mol/Lのi−Bu−DBFのヘキサン溶液1.68mL(1.0mmol)を入れ、ヘキサンを減圧留去させた後、30分間脱気乾燥した。容器を窒素置換した後、乾燥トルエン4.21mLを加えてモノマーを完全に溶解し、溶液を−78℃に冷却した。PMP FlLi系の開始剤であるフルオレニルリチウム−(+)−1−(2−ピロリジニルメチル)ピロリジン錯体((+)−PMP−FlLi,[PMP]/[FlLi]=1.2)の0.2mol/Lトルエン溶液0.5mL(FlLi0.1mmol相当)を加え、重合反応を開始させた。重合開始から36時間後に、少量の反応溶液をサンプリングしてH NMRにより分析し、i−Bu−DBFの転化率が73%であることを確認してから、メタノールを1mL加えて重合を停止させた。反応系が室温に戻った後、反応混合物をメタノール(300mL)中に注いで再沈殿させ、遠心分離により不溶部のポリマーを収率54%で回収した。得られたポリマーは全てTHFに可溶であった。
3.poly(i−Bu−DBF)の円偏光二色性(CD)スペクトル
得られたpoly(i−Bu−DBF)について、CDおよびUVスペクトルを測定した。測定は、実施例1−3と同様にして行った。
図4、図5に、それぞれ、実施例2−2−1のメントキシカリウム系の開始剤を用いて得られたpoly(i−Bu−DBF)と、実施例2−2−2のPMP−FlLI系の開始剤を用いて得られたpoly(i−Bu−DBF)のTHF溶液中でのCDスペクトルを示す。
円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値は、メントキシカリウム系の開始剤を用いて得られたpoly(i−Bu−DBF)が、15000deg・cm・dmol−1[290nm]、PMP−FlLi系の開始剤を用いて得られたpoly(i−Bu−DBF)が、2400deg・cm・dmol−1[250nm]であり、何れも、従来のpoly(DBF)の場合(図3)より強いCD吸収を示すことが確認された。
2,7−ジ−n−ペンチル−ベンゾフルベン〔n−Pe−DBF〕の合成と重合
1. n−Pe−DBFの合成実施例
1−1. 2,7−ビス(1−オキシ−n−ペンチル)フルオレンの合成
フレームドライおよび窒素置換した、メカニカルスターラーおよび塩化水素ガストラップ付きの3Lの4口フラスコに、フルオレン(30.09g,181mmol)、塩化アルミニウム(100.16g,753mmol)、および二硫化炭素(400mL)を入れて撹拌し、次いで、その溶液に塩化バレロイル(64mL,543mmol)を30分以上かけてゆっくりと滴下した。滴下終了後、その反応溶液を室温で8時間撹拌した後、反応溶液を氷の入った2Lのマイヤーフラスコにゆっくりと撹拌しながら注ぎ、塩化メチレンで有機層を抽出した。得られた抽出物を2%の水酸化ナトリウム水溶液で洗浄した後、更に飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。得られた溶液をセライトでろ過した後、溶媒を減圧留去することにより粗生成物(61.01g)を茶色の固体として得た。これを酢酸エチルから再結晶し、目的物である2,7−ビス(1−オキシ−n−ペンチル)フルオレン(52.45g,157mmol)を赤色固体として得た(収率87%)。
1−2. 2,7−ジ−n−ペンチル−フルオレンの合成
Dean−Starkトラップおよびジムロート冷却管を取り付けた1Lの3口フラスコに2,7−ビス(1−オキシ−n−ペンチル)フルオレン(32.5g,97.3mmol)、ジエチレングリコール(400mL)、ヒドラジン1水和物(48mL,980mmol)をこの順序で入れ、130℃で2時間撹拌した。更に、水酸化カリウム(22.6g,343mmol(85%))を加え、80℃で6時間撹拌した。H NMRを用いて原料がなくなったことを確認した後、室温まで冷却してから水(200mL)を加えた。それからこの反応溶液をジエチルエーテル(200mL)を用いて3回抽出し、この有機層を1NのHCl水溶液(100mL)で2回、次いで飽和重炭酸ナトリウム水溶液(100mL)で2回、更に飽和食塩水(100mL)で1回洗浄し、硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。乾燥剤をろ過して除去した後溶媒を減圧留去し、残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、展開溶媒:ヘキサン)によって精製し、目的物である2,7−ジ−n−ペンチル−フルオレン(26.21g,85.5mmol)を白色固体として得た(収率94%)。
1−3. 9−ヒドロキシメチル−2,7−ジ−n−ペンチル−フルオレンの合成
フレームドライおよび窒素置換した滴下漏斗付き1Lの3口フラスコに、2,7−ジ−n−ペンチル−フルオレン(5.09g,16.6mmol)、乾燥トルエン(280mL)およびTMEDA(7.14mL,49.0mmol)を入れ、撹拌しながら氷冷した。次いで1.6mol/Lのn−ブチルリチウムのヘキサン溶液(15.5mL,49.0mmol)をゆっくりと滴下し、氷浴中で5分間撹拌した後、5酸化2リン存在下で減圧乾燥したパラホルムアルデヒド(1.58g,52.7mmol)を加え、氷浴中で80分間撹拌し、溶液を室温に戻し、水(100mL)を加えて反応を停止させた後、酢酸エチル(200mL)で2回抽出し、次いで飽和食塩水(50mL)で洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥した。乾燥剤をろ過して取り除いた後溶媒を減圧留去し、次いで残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル,φ60×300mm,展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=15/1(v/v))によって精製し、減圧留去して、目的物である9−ヒドロキシメチル−2,7−ジ−n−ペンチル−フルオレン(3.81g,11.2mmol)を、白色固体として得た(収率68%)。
1−4. n−Pe−DBFの合成
還流管を取り付けた100mLの3口フラスコに、9−ヒドロキシメチル−2,7−ジ−n−ペンチル−フルオレン(1.66g,4.96mmol)とTHF(30mL)をいれ、この溶液中の溶存酸素を除くために脱気および窒素置換を3回ずつ繰り返した。この溶液に予め脱気および窒素置換をしたtert−ブトキシカリウム(1.72g,15.3mmol)のメタノール溶液(30mL)を、シリンジを用いて一気に加え、60℃で20分間加熱した。溶液を氷水浴で冷却してから、窒素バブリングした蒸留水(100mL)を加えて反応を停止させた後、窒素バブリングしたヘキサン(100mL)で3回抽出し、飽和食塩水(50mL)で洗浄した後、硫酸マグネシウムにより乾燥した。乾燥剤をろ過して取り除いた後、溶媒を減圧留去してから、残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル,φ25×200mm,展開溶媒:ヘキサン)によって精製し、溶媒を減圧留去した後真空乾燥し、目的物であるn−Pe−DBF(1.51g,4.76mmol)を黄色の粘稠な液体として得た(収率85%)。その後、n−Pe−DBFを水素化アルミニウムリチウム存在下のTrap−to−Trap法で蒸留したTHFに溶解させ、予めフレームドライしたアンプル管に水素化カルシウムと共にいれ、重合に用いるまで−20℃の冷蔵庫で遮光保存した。
2. n−Pe−DBFの重合
2−1. メントキシカリウム系の開始剤を用いた重合
すべての反応を乾燥窒素雰囲気下で行った。真空下におけるフレームドライに続いて、窒素置換した25mLのガラス製アンプルに、0.301mol/Lのn−Pe−DBFのヘキサン溶液3.32mL(1.00mmol)を入れ、ヘキサンを減圧留去させた後、30分間脱気乾燥した。容器を窒素置換した後、乾燥THF4.18mLを加えてモノマーを完全に溶解し、溶液を−78℃に冷却した。別途調製したメントキシカリウム系の開始剤である(−)−メントキシカリウムの0.2mol/LTHF溶液0.5mL(0.1mmol)を加えて重合反応を開始した。重合開始から144時間後に、少量の反応溶液をサンプリングしてH NMRにより分析し、n−Pe−DBFの転化率が71%であることを確認してから、メタノールを1mL加えて重合を停止した。反応系が室温に戻った後、反応混合物をメタノール(300mL)中に注いで再沈殿させ、遠心分離によって不溶部のポリマーを回収した。収率は70.7%であった。これをTHFで溶媒分別し、20.4%の可溶部と59.1%の不溶部を得た。
2−2. PMP FlLi系の開始剤を用いた重合(不斉重合)
すべての反応を乾燥窒素雰囲気下で行った。真空下におけるフレームドライに続いて、窒素置換した50mLのガラス製アンプルに、0.113mol/Lのn−Pe−DBFのTHF溶液14.3mL(1.62mmol)を入れ、ヘキサンを減圧留去させた後、30分間脱気乾燥した。容器を窒素置換した後、乾燥トルエン5.6mLを加えてモノマーを完全に溶解し、溶液を−78℃に冷却した。PMP FlLi系の開始剤であるフルオレニルリチウム−(+)−1−(2−ピロリジニルメチル)ピロリジン錯体((+)−PMP−FlLi,[PMP]/[FlLi]=1.2)の0.1mol/Lトルエン溶液2.1mL(FlLi0.21mmol相当)を加えて重合反応を開始させた。重合開始から42時間後に、少量の反応溶液をサンプリングしてH NMRにより分析し、n−Pe−DBFの転化率が77%であることを確認してから、メタノールを1mL加えて重合を停止した。反応系が室温に戻った後、反応混合物をメタノール(300mL)中に注いで再沈殿させ、遠心分離により不溶部のポリマーを回収した。収率は73%であった。得られたポリマーはTHFに完全に溶解した。
3.poly(n−Pe−DBF)の円偏光二色性(CD)スペクトル
得られたpoly(n−Pe−DBF)について、CDおよびUVスペクトルを測定した。測定方法は、実施例1−3と同様にして行った。
図6、図7に、それぞれ、実施例3−2−1のメントキシカリウム系の開始剤を用いて得られたpoly(n−Pe−DBF)と、実施例3−2−2のPMP FlLi系の開始剤を用いて得られたpoly(n−Pe−DBF)のTHF溶液中でのCDスペクトルを示す。
円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値は、メントキシカリウム系の開始剤を用いて得られたpoly(n−Pe−DBF)が、1600deg・cm・dmol−1[250nm,275nm]、PMP FlLi系の開始剤を用いて得られたpoly(n−Pe−DBF)が、1500deg・cm・dmol−1[260nm]であり、何れも、従来のpoly(DBF)(図3)より強いCD吸収を示すことが確認された。
2,7−ビス(3−メチル−n−ブチル)ジベンゾフルベン〔i−Pe−DBF〕の合成と重合
1. i−Pe−DBFの合成実施例
1−1. 2,7−ビス(3−メチル−1−オキシ−n−ブチル)フルオレンの合成
フレームドライおよび窒素置換した、メカニカルスターラーおよび塩化水素ガストラップ付き3Lの4口フラスコに、フルオレン(40.04g,241mmol)、塩化アルミニウム(129g,968mmol)、および二硫化炭素(500mL)を入れて撹拌した。得られた溶液に塩化イソバレリル(64mL,723mmol)を30分以上かけてゆっくりと滴下した。滴下終了後、反応溶液を室温で24時間撹拌した後、反応溶液を、氷の入った2Lのマイヤーフラスコにゆっくりと撹拌しながら注ぎ、クロロホルムで有機層を抽出し、これを2%水酸化ナトリウム水溶液で洗浄し、更におよび飽和食塩水で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶液をセライトろ過した後、溶媒を減圧留去することにより粗生成物(61.01g)を茶色の固体として得た。得られた粗生成物を酢酸エチルから再結晶し、目的物である2,7−ビス(3−メチル−1−オキシ−n−ブチル)フルオレン(65.0g,195mmol)を赤色固体として得た(収率81%)。
1−2. 2,7−ビス(2−メチル−n−ブチル)フルオレンの合成
Dean−Starkトラップおよびジムロート冷却管を取り付けた1Lの3口フラスコに、2,7−ビス(3−メチル−1−オキシ−n−ブチル)フルオレン(32.5g,97.3mmol)、ジエチレングリコール(400mL)およびヒドラジン1水和物(48mL,980mmol)をこの順序で入れ、130℃で2時間撹拌した。その後80℃まで冷却し、水酸化カリウム(23.7g,0.503mmol(85%))を加え、再度200℃まで加熱し、この温度で8時間撹拌した。H NMRで原料がなくなったことを確認した後、室温まで冷却してから水(200mL)を加えた。次いで、この反応溶液をジエチルエーテル(200mL)で3回抽出し、有機層を1NのHCl水溶液(100mL)で2回、次いで蒸留水(100mL)で2回、飽和重炭酸ナトリウム水溶液(100mL)で2回、蒸留水(100mL)で2回、飽和食塩水(100mL)で1回洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥した。乾燥剤をろ過により除去した後、溶媒を減圧留去してから残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル,φ25×200mm,展開溶媒:ヘキサン)で精製し、溶媒を減圧留去することにより、目的物である2,7−ビス(2−メチル−n−ブチル)フルオレン(27.45g,89.6mmol)を薄黄色針状結晶として得た(収率92%)。
1−3. 9−ヒドロキシメチル−2,7−ビス(2−メチル−n−ブチル)フルオレンの合成
フレームドライおよび窒素置換した滴下漏斗付き1Lの3口フラスコに、2,7−ビス(2−メチル−n−ブチル)フルオレン(10.02g,32.7mmol)、乾燥トルエン(600mL)およびTMEDA(15mL,99.4mmol)を入れ、撹拌しながら氷冷した。次いで、1.6mol/L n−ブチルリチウムのヘキサン溶液(62mL,99.2mmol)をゆっくりと滴下し、氷浴中で5分間撹拌した後、5酸化2リン存在下で減圧乾燥したパラホルムアルデヒド(3.06g,102mmol)を加え、氷浴中で3時間撹拌した。反応液を室温に戻し、水(150mL)を加えて反応を停止させた後、酢酸エチル(200mL)で2回抽出し、次いで飽和食塩水(50mL)で洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥させた。乾燥剤をろ過して取り除いた後、溶媒を減圧留去してから残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル,φ60×300mm,展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=20/1(v/v))によって精製し、減圧留去することにより、目的物である9−ヒドロキシメチル−2,7−ビス(2−メチル−n−ブチル)フルオレン(5.12g,15.2mmol)を白色固体として得た(収率47%)。
1−4. i−Pe−DBFの合成
還流管を取り付けた300mLの3口フラスコに、9−ヒドロキシメチル−2,7−ビス(2−メチル−n−ブチル)フルオレン(4.06g,12.1mmol)とTHF(48mL)をいれ、次いで溶液中の溶存酸素を除くために、脱気および窒素置換を3回繰り返した。この溶液に、予め脱気・窒素置換をしたtert−ブトキシカリウム(4.03g,36mmol)のメタノール溶液(48mL)を、シリンジを用いて一気に加え、60℃で20分間加熱した。溶液を氷水浴で冷却してから、窒素バブリングした蒸留水(100mL)を加えて反応を停止させた後、窒素バブリングしたヘキサン(100mL)で3回抽出し、飽和食塩水(50mL)で洗浄した後、MgSOにより乾燥した。乾燥剤をろ過して取り除き、溶媒を減圧留去した後、残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル,φ25×200mm,展開溶媒:ヘキサン)によって精製し、溶媒を減圧留去し、次いで真空乾燥することにより、目的物であるi−Pe−DBF(3.26g,10.2mmol)を黄色固体として得た(収率85%)。その後、i−Pe−DBFを水素化アルミニウムリチウム存在下におけるTrap−to−Trap法で蒸留したTHFに溶解させ、予めフレームドライしたアンプル管に水素化カルシウムと共にいれ、重合に用いるまで−20℃で遮光保存した。
2. メントキシカリウム系の開始剤を用いたi−Pe−DBFの重合
すべての反応を乾燥窒素雰囲気下で行った。真空下でフレームドライした後更に窒素置換した100mLのガラス製アンプルに、0.418mol/Lのi−Pe−DBFのヘキサン溶液(9.56mL,4.00mmol)を入れ、ヘキサンを減圧留去させた後、30分間脱気乾燥した。容器を窒素置換した後、乾燥THF17.7mLを加えてモノマーを完全に溶解し、溶液を−78℃に冷却した。別途調製したメントキシカリウム系の開始剤である(−)−メントキシカリウムの0.2mol/LTHF溶液1mL(0.2mmol)を加えて重合反応を開始した。重合開始から48時間後に、少量の反応溶液をサンプリングしてH NMRにより分析し、i−Pe−DBFの転化率が72.8%であることを確認してから、ヨウ化メチルを2mL加えて重合を停止(−78℃で1日放置)させた。反応系が室温に戻った後、反応混合物をメタノール(300mL)中に注いで再沈殿させ、遠心分離によりメタノール不溶部のポリマーを回収した。収率は70.4%(仕込みのモノマーからの収率)であった。得られたポリマーをTHFで分別し、THF可溶部32mg(2.5%)(Mn<2900)とTHF不溶部864mg(67.9%)(Mn>2900)を得た。
3.poly(i−Pe−DBF)の円偏光二色性(CD)スペクトル
得られたpoly(i−Pe−DBF)について、CDおよびUVスペクトルを測定した。測定は、実施例1−3と同様にして行なった。
図8に、実施例4−2のメントキシカリウム系の開始剤を用いて得られたpoly(i−Pe−DBF)のTHF溶液中におけるCDスペクトルを示す。
メントキシカリウム系の開始剤を用いて得られたpoly(i−Pe−DBF)の円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値は、3600deg・cm・dmol−1[250nm]であり、従来のpoly(DBF)(図3)より強いCD吸収を示すことが確認された。
2−N,N−ジフェニルアミノジベンゾフルベン〔PhA−DBF〕の合成と重合
1. PhA−DBFの合成実施例
1−1. 2−N,N−ジフェニルアミノ−フルオレンの合成
あらかじめ、フレームドライおよび窒素置換した30mLの2口フラスコ(冷却器付)に、tert−ブトキシナトリウム223.2mg(2.32mmol)をいれ、脱気した後ヒートガンで暖め、試薬に存在するわずかな湿気を取り除いた。次いで、窒素置換した後に、酢酸パラジウム7.1mg(0.032mmol)、2−ブロモフルオレン372.4mg(1.52mmol)およびジフェニルアミン307.2mg(1.82mmol)をこの順でいれ、1時間真空乾燥した後、窒素を充填した。更に、トリ−tert.−ブチルホスフィン24.8mg(0.123mmol)と蒸留トルエン15mLを加え、80℃で19時間加熱した。TLC(シリカゲルプレート,展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=9/1(v/v))によって原料の2−ブロモフルオレンが完全に消費されたことを確認してから、反応系を室温まで冷却し、水を加えて反応を停止させた。この溶液をクロロホルムで抽出した後水で3回洗浄し、更に飽和食塩水で1回洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤をろ過して取り除き、ろ液を減圧留去した後、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、φ20×250mm、ヘキサン/酢酸エチル=9/1(v/v))により精製し、溶媒を減圧留去することにより、目的物である2−N,N−ジフェニルアミノ−フルオレン(0.4821g,1.45mmol)を、薄茶色の固体として得た(収率95%)。
1−2. 2−N,N−ジフェニルアミノ−9−ヒドロキシメチル−フルオレン(本文の記載の化合物名にあわせました。)の合成
フレームドライおよび窒素置換した滴下漏斗付き1Lの3口フラスコに2−N,N−ジフェニルアミノ−フルオレン(6.7124g,20.1mmol)、乾燥トルエン(300mL)およびTMEDA(8.2mL,5.43mmol)を入れ、撹拌および氷冷した。それから1.6mol/Lのn−ブチルリチウムのヘキサン溶液(25mL,40.0mmol)をゆっくりと滴下し、氷浴中で5分間撹拌した後、5酸化2リン存在下で減圧乾燥したパラホルムアルデヒド(6.1357g,204.5mmol)を加え、氷浴中で3時間撹拌した。溶液を室温に戻し、水(100mL)を加えて反応を停止させた後酢酸エチル(200mL)で2回抽出し、次いで飽和食塩水(50mL)で洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥させた。乾燥剤をろ過して取り除いた後、溶媒を減圧留去してから残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル,φ60×300mm,展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=7/3(v/v))で精製し、減圧留去して、目的物である2−N,N−ジフェニルアミノ−9−ヒドロキシメチル−フルオレン(4.22g,11.6mmol)を薄茶色の固体として得た(収率58%)。
1−3. PhA−DBFの合成
還流管を取り付けた100mLの2口フラスコに、2−N,N−ジフェニルアミノ−9−ヒドロキシメチル−フルオレン(1.0619g,2.92mmol)とTHF(20mL)をいれ、この溶液中の溶存酸素を除くために脱気と窒素置換を3回繰り返した。この溶液に、予め脱気および窒素置換をしたtert−ブトキシカリウム(1.1022g,9.82mmol)のメタノール溶液(20mL)を、シリンジを用いて一気に加え、60℃で60分間加熱した。TLC(シリカゲルプレート,展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=9/1(v/v))によって、原料が消費されたことを確認した後、溶液を氷水浴で冷却してから、窒素バブリングした蒸留水(50mL)を加えて反応を停止させた。得られた溶液を窒素バブリングしたヘキサン(100mL)を用いて3回抽出し、飽和食塩水(50mL)で洗浄して、硫酸マグネシウムにより乾燥させた。乾燥剤をろ過して取り除いた後、溶媒を減圧留去してから残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル,φ25×200mm,展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=9/1(v/v))によって精製し、溶媒を減圧留去にした後真空乾燥して、目的物であるPhA−DBF(0.7563g,2.17mmol)を黄色のフィルム状の固体として得た(収率74%)。得られたPhA−DBFを、水素化アルミニウムリチウム存在下におけるTrap−to−Trap法で蒸留したTHFもしくはトルエンに溶解し(H NMRより濃度は0.270M)、予めフレームドライしたアンプル管に水素化カルシウムと共にいれ、重合に用いるまで−20℃の冷蔵庫で遮光保存した。
2. PhA−DBFのPMP FlLi系の開始剤を用いた重合
すべての反応を乾燥窒素雰囲気下で行った。真空下におけるフレームドライに続けて、窒素置換した25mLのガラス製アンプルに、0.260mol/LのPhA−DBFのトルエン溶液(4mL,1.04mmol)、および乾燥トルエン1.89mLを入れ、溶液を−78℃に冷却した。別途調製したPMP FlLi系の開始剤であるフルオレニルリチウム−(+)−1−(2−ピロリジニルメチル)ピロリジン錯体((+)−PMP−FlLi,[PMP]/[BuLi]=1.2)の0.1mol/Lトルエン溶液1.04mL(FlLi0.104mmol相当)を加え、重合反応を開始させた。重合開始から71時間後に、少量の反応溶液をサンプリングしてH NMRにより分析し、PhA−DBFの転化率が84%以上であることを確認してから、少量の塩酸を含むメタノールを1mL加えて重合を停止させた。反応系が室温に戻った後、反応混合物をメタノール(300mL)中に注いで再沈殿させ、遠心分離によって不溶部のポリマーを回収した。収率は76.8%であった。得られたポリマーをヘキサンで分別し(ヘキサン不溶部収率75.2%)、ヘキサン不溶分をさらにTHFで分別した(ヘキサン不溶−THF可溶部収率62.2%)。
3. poly(PhA−DBF)の円偏光二色性(CD)スペクトル
得られたpoly(PhA−DBF)について、CDおよびUVスペクトルを測定した。測定は、実施例1−3と同様にして行なった。
図9に、実施例5−2のPMP−FlLi系の開始剤を用いて得られたpoly(PhA−DBF)〔ヘキサン不溶−THF可溶部のポリマー〕の、THF溶液中でのCDスペクトルを示す。
PMP−FlLi系の開始剤を用いて得られたpoly(PhA−DBF)の円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値は、4500deg・cm・dmol−1[300nm]であり、従来のpoly(DBF)(図3)より強いCD吸収を示すことが確認された。
2−((R)−1−フェニルエチルアミノ)ジベンゾフルベン〔PhEA−DBF〕の合成と重合
1. PhEA−DBFの合成実施例
1−1. 2−((R)−1−フェニルエチルアミノ)フルオレンの合成
あらかじめ、フレームドライと窒素置換をした500mLの3口フラスコ(冷却器付)に、tert−ブトキシナトリウム8.83g(91.9mmol)をいれ、脱気した後ヒートガンで暖め、試薬に存在するわずかな湿気を取り除いた。その後、窒素置換してから、酢酸パラジウム309.7mg(1.38mmol)および2−ブロモフルオレン15.94g(65.0mmol)をいれ、1時間真空乾燥した後、窒素を充填した。次いで、蒸留トルエン350mL,(R)−1−フェニルエチルアミン10mL(77.6mmol)、トリ−tert.−ブチルホスフィン834.9mg(4.13mmol)をこの順で加え、80℃で5時間加熱した。TLC(シリカゲルプレート,展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=9/1(v/v))およびH NMRにより原料の2−ブロモフルオレンが完全に消費されたことを確認した後、反応系を室温まで冷却し、水を加えることにより反応を停止させた。トルエンを減圧留去してから、この系にクロロホルム(200mL)と水(100mL)を加え、クロロホルムで抽出した後、飽和食塩水で1回洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。乾燥剤をろ過して取り除き、ろ液を減圧留去した後、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、Φ60×350mm、ヘキサン/酢酸エチル=7/3(v/v))により精製し、溶媒を減圧留去することにより、目的物である2−((R)−1−フェニルエチルアミノ)フルオレン(13.55g,47.5mmol)を薄茶色の固体として得た(収率73%)。
1−2. 2−((R)−1−フェニルエチルアミノ)−9−ヒドロキシメチル−フルオレンの合成
フレームドライおよび窒素置換した、滴下漏斗付き500mLの3口フラスコに2−((R)−1−フェニルエチルアミノ)フルオレン(6.10g,21.4mmol)、乾燥トルエン(300mL)およびTMEDA(8.7mL,5.76mmol)を入れ、撹拌しながら氷冷した。次いで、1.61mol/Lのn−ブチルリチウムのヘキサン溶液(33mL,5.28mmol)をゆっくりと滴下し、氷浴中で15分間撹拌した後、5酸化2リン存在下で減圧乾燥したパラホルムアルデヒド(6.41g,213.5mmol)を加え、氷浴中で3時間撹拌した。次に、溶液を室温に戻し、水(100mL)を加え反応を停止させた後、酢酸エチル(200mL)を加えてから、水(100mL)で2回洗浄した後、次いで飽和食塩水(100mL)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた。乾燥剤をろ過して取り除いた後溶媒を減圧留去し、残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル,φ60×350mm,展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=7/3(v/v))によって精製し、減圧留去して、目的物である2−((R)−1−フェニルエチルアミノ)−9−ヒドロキシメチル−フルオレン(5.47g,17.3mmol)を薄茶色の固体として得た(収率81%)。
1−3. PhEA−DBFの合成
還流管を取り付けた100mLの2口フラスコに、2−((R)−1−フェニルエチルアミノ)−9−ヒドロキシメチル−フルオレン(1.011g,3.21mmol)とTHF(25mL)をいれ、この溶液中の溶存酸素を除くために脱気と窒素置換を3回繰り返した。この溶液に、予め脱気および窒素置換をしたtert−ブトキシカリウム(1.233g,10.99mmol)のメタノール溶液(25mL)をシリンジにて一気に加え、60℃で60分間加熱した。TLC(シリカゲルプレート,展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=9/1(v/v))により、原料が消費されたことを確認した後、溶液を氷水浴で冷却してから、窒素バブリングした蒸留水(50mL)を加えて反応を停止させた。少量の酢酸エチル(約10mL程度)を加えた後、窒素バブリングしたヘキサン(100mL)で3回抽出し、飽和食塩水(50mL)で洗浄して、硫酸マグネシウムにより乾燥させた。乾燥剤をろ過で取り除いた後、溶媒を減圧留去してから残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル,φ25×200mm,展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=9/1(v/v))で精製し、溶媒を減圧留去した後真空乾燥し、目的物であるPhEA−DBFを0.769g(2.59mmol)得た(収率80.5%)。得られたPhEA−DBFを、n−ブチルリチウム存在下におけるTrap−to−Trap法で蒸留したトルエンに溶解し、予めフレームドライしたアンプル管に水素化カルシウムと共にいれ、重合に用いるまで−20℃の冷蔵庫で遮光保存した。
2. PhEA−DBFのラジカル重合
すべての反応を乾燥窒素雰囲気下で行った。真空下におけるフレームドライに続けて、窒素置換した25mLのガラス製アンプルに、0.170mol/LのPhEA−DBFトルエン溶液(12mL,2.04mmol)をいれ、一度溶媒を減圧留去によって完全に取り除いた後、30分間脱気乾燥した。容器を窒素置換した後、AIBN(16.89mg,0.103mmol)、ついで乾燥トルエン(1.95mL)を窒素雰囲気下で加えた。次に、凍結−乾燥−融解のサイクルを三回繰り返すことによって系内の溶存酸素を除き、最後に乾燥窒素を導入した後、60℃に温めたオイルバス中に静置した。加熱開始から48時間後に、反応溶液の一部をサンプリングしてH NMRにより分析したところ、モノマーのビニリデンプロトンの消費量から求めた転化率は74.7%であった。そこで、重合開始から48時間後に反応混合液を冷却することにより、重合を停止させた。この溶液をヘキサン(300mL)中に注いで再沈殿させ、その不溶部を遠心分離により回収した。次に、ヘキサンで3回洗浄した後、THFで3回洗浄し、それぞれの溶媒の可溶部と不溶部の溶媒を減圧留去により除いた後真空乾燥することにより、poly(PhEA−DBF)のポリマーを得た。得られたポリマー中のヘキサン可溶部は34.3%、ヘキサン不溶−THF可溶部は65.1%、ヘキサン不溶−THF不溶部は0.2%であった。
3. poly(PhEA−DBF)の円偏光二色性(CD)スペクトル
得られたpoly(PhEA−DBF)について、CDおよびUVスペクトルを測定した。測定方法については、実施例1−3の場合と同様とした。なお、サンプル量は、2.32mg、石英セルのセル長は0.1mm、測定温度は室温(約25℃)として測定を行なった。
図10に、実施例6−2のラジカル重合させて得られたpoly(PhEA−DBF)のCDおよびUVスペクトルを示す。
ラジカル重合させて得られたpoly(PhEA−DBF)の円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値は、14,000deg・cm・dmol−1[305nm]であり、従来のpoly(DBF)(図3)より強いCD吸収を示すことが確認された。
2,7−ビス((R)−1−フェニルエチルアミノ)ジベンゾフルベン〔BPhEA−DBF〕の合成と重合
1. BPhEA−DBFの合成実施例
1−1. 2,7−ビス((R)−1−フェニルエチルアミノ)フルオレンの合成
あらかじめ、フレームドライおよび窒素置換した500mLの3口フラスコ(冷却器付)に、tert−ブトキシナトリウム9.7892g(102mmol)をいれ、脱気した後ヒートガンで暖め、試薬中に存在するわずかな湿気を取り除いた。更に窒素置換した後、酢酸パラジウム325.9mg(1.66mmol)および2,7−ジブロモフルオレン8.8932g(27.6mmol)をいれ、1時間真空乾燥した後、窒素を充填した。次いで、蒸留トルエン350mL、(R)−1−フェニルエチルアミン10mL(77.6mmol)およびトリ−tert−ブチルホスフィン942.5mg(4.66mmol)をこの順で加え、80℃で12時間加熱した。TLC(シリカゲルプレート,展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=9/1(v/v))およびH NMRにより、原料の2−ブロモフルオレンが完全に消費されたことを確認してから、反応系を氷水で冷却し、水を加えることにより反応を停止させた。トルエンを減圧留去してから、この系にクロロホルム(200mL)と水(100mL)を加え、クロロホルムで抽出した後、飽和食塩水で1回洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤をろ過して取り除き、ろ液を減圧留去した後、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、φ60×50mm、酢酸エチル)によりPd触媒を除去し、酢酸エチルをある程度減圧留去してから、この溶液をヘキサン(400mL)に再沈殿させた。沈殿物をろ過して回収し、真空乾燥して、固体状の薄茶色の粗生成物6.3258g(15.64mmol)を得た。収率は56.7%であった。得られた粗生成物をカラム(シリカゲル、クロロホルム/酢酸エチル=9/1(v/v))、Φ60×350mm)を用いて精製し、溶媒を減圧留去した後真空乾燥することにより、目的物である2,7−ビス((R)−1−フェニルエチルアミノ)フルオレン(4.3285g,10.7mmol)を茶色の固体として得た(収率38.8%)。
1−2. 2,7−ビス(N−(R)−1−フェニルエチル−N−トリメチルシリル−アミノ)フルオレンの合成
フレームドライおよび窒素置換した100mLの2口ナスフラスコに、2,7−ビス((R)−1−フェニルエチルアミノ)フルオレン(5.8744g,14.52mmol)、乾燥THF(水素化カルシウム存在下から蒸留)(50mL)およびトリエチルアミン(4.15mL(29.9mmol))を入れ、室温で撹拌した。次いで、クロロトリメチルシラン(3.83mL(30.2mmol))を加えてから、60℃で3時間攪拌した。その後、この溶液にヘキサンを加えることにより、塩を析出させた。セライトを用いて吸引ろ過をすることによりこの塩を除去した後、ろ液を減圧濃縮し、次いで真空乾燥することにより、目的物である2,7−ビス(N−(R)−1−フェニルエチル−N−トリメチルシリル−アミノ)フルオレン(7.802g,14.23mmol)を黒緑色の固体として得た(収率98%)。この物質は水分に不安定であると思われたので、次の反応では、この固体を、窒素雰囲気下で乾燥トルエンに溶解させて使用した。
1−3. 2,7−ビス((R)−1−フェニルエチルアミノ)−9−ヒドロキシメチル−フルオレンの合成
フレームドライおよび窒素置換した300mLの2口ナスフラスコに、2,7−ビス(N−(R)−1−フェニルエチル−N−トリメチルシリル−アミノ)フルオレン(6.8818g,12.54mmol)のトルエン溶液(300mL)、およびTMEDA(12.7mL(84mmol))を入れ、撹拌しながら氷冷した。次に、1.6mol/L n−ブチルリチウムのヘキサン溶液(22.4mL(35.8mmol))を加え、氷浴中で30分間撹拌した後、5酸化2リンの存在下で減圧乾燥したパラホルムアルデヒド(3.0687g(102.29mmol))を加え、氷浴中で3時間撹拌した。溶液を室温に戻し、水(50mL)を加えて反応を停止させた後酢酸エチル(200mL)を加え、水(100mL)で2回洗浄した後飽和食塩水(100mL)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。乾燥剤をろ過して取り除いた後、溶媒を減圧留去した。得られた物質をカラム(シリカゲル、ヘキサン/酢酸エチル=8/2(v/v))、φ60×350mm)を用いて精製し、溶媒を減圧留去した後真空乾燥することにより、目的物である2,7−ビス((R)−1−フェニルエチルアミノ)−9−ヒドロキシメチル−フルオレン(4.5386g,10.45mmol)を茶色の固体として得た(収率83.3%)。
1−4. BPhEA−DBFの合成
還流管を取り付けた100mLの2口フラスコに、2,7−ビス((R)−1−フェニルエチルアミノ)−9−ヒドロキシメチル−フルオレン(1.3238g,3.05mmol)とTHF(30mL)をいれ、この溶液中の溶存酸素を除くために脱気・窒素置換を3回繰り返した。この溶液に、予め脱気および窒素置換をしたtert−ブトキシカリウム(1.6717g,14.26mmol)のメタノール溶液(30mL)をシリンジを用いて一気に加え、60℃で90分間加熱した。その後、溶液を氷水浴で冷却し、窒素バブリングした蒸留水(50mL)を加えて反応を停止させた。次いで、窒素バブリングした酢酸エチル(100mL)で3回抽出し、飽和食塩水(50mL)で洗浄した後、硫酸マグネシウムにより乾燥させた。乾燥剤をろ過して取り除いた後溶媒を減圧留去し、残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル,φ60×300mm,展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=9/1(v/v))で、クロマト分画した。次に、溶媒を減圧留去した後真空乾燥し、目的物であるBPhEA−DBFをオレンジ色の固体として0.3720g(0.893mmol)得た(収率29.3%)。得られたモノマーを、n−ブチルリチウム存在下のTrap−to−Trap法で蒸留したトルエンに溶解(15mL)し、予めフレームドライしたアンプル管に水素化カルシウムと共にいれ、重合に用いるまで−20℃の冷蔵庫で遮光保存した。
2. BPhEA−DBFのラジカル重合
すべての反応を乾燥窒素雰囲気下で行った。真空下におけるフレームドライに続けて窒素置換した50mLのガラス製アンプルに、BPhEA−DBFのトルエン溶液をいれ、溶媒を減圧留去した後(減圧留去後のモノマーの量:0.4814g(1.16mmol))AIBN9.32mg(0.058mmol)をいれ、30分間真空乾燥した。容器を窒素置換した後、乾燥DMFを7.2mL加えてモノマーとAIBNを完全に溶解させ、凍結−乾燥−融解のサイクルを3回行なうことにより、系内にごくわずかに存在している溶存酸素を除去し、最後に系内を再び乾燥窒素に置換した。次いで、60℃に温めたオイルバス中に静置し重合を行った。重合開始から48時間後に、少量の反応溶液をサンプリングしてH NMRにより分析したところ、転化率が80%であった。そこで、重合系を氷水浴で冷却させることにより重合を停止し、反応系が室温に戻った後、反応溶液をヘキサン(200mL)に注いで再沈殿させ、遠心分離により不溶部を回収した。ヘキサン不溶部の収率は91.2%であり、ヘキサン不溶部を更にTHFで溶媒分別したヘキサン不溶−THF可溶部の収率は90.9%であった。
3. poly(BPhEA−DBF)の円偏光二色性(CD)スペクトル
得られたpoly(BPhEA−DBFについて、CDおよびUVスペクトルを測定した。測定は、実施例1−3と同様にして行なった。
図11に、実施例7−2のラジカル重合させたpoly(BPhEA−DBF)〔ヘキサン不溶−THF可溶部のポリマー〕のTHF溶液中でのCDスペクトルを示す。
ラジカル重合させたpoly(BPhEA−DBF)の円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値は、55000deg・cm・dmol−1[330nm]であり、従来のpoly(DBF)(図3)より強いCD吸収を示すことが確認された。
図12に、モノマー単位モデル化合物として2,7−ビス((R)−1−フェニルエチルアミノ)フルオレンのCDスペクトルを示す。図11と図12のスペクトルパターンが大きく異なることから、図11のポリマーのCDスペクトルがモノマー単位のキラリティーによるものではなく、ポリマー鎖に誘起されたキラルコンホメーションによるものであることが明らかである。
2,7−ビス(4−tert−ブチルフェニル)ジベンゾフルベン〔t−BuPh−DBF〕の合成と重合
1. t−BuPh−DBFの合成実施例
1−1. 2,7−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−9−フルオレノンの合成
フレームドライおよび窒素置換した還流管付き500mLの3口フラスコに、塩化亜鉛(20.3g,149mmol)、TMEDA(20.8mL,138mmol)およびTHF(200mL)と、別途調製した0.6mol/Lの4−tert−ブチルフェニルマグネシウムブロミドのTHF溶液(195mL,117mmol)とを入れて10分間攪拌した。次いで、2,7−ジブロモフルオレノン(10.3g、27.2mmol)とPd(PPh(3.44g、2.31mmol)を加えて加熱還流した。還流5時間後、反応溶液を室温まで冷却し、水(200mL)と1Nの塩酸水溶液(100mL)の混合溶液に反応溶液を加えることにより、反応を停止させた。更に、有機層をクロロホルムで抽出した後、その有機層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤をろ過して取り除き、溶媒を減圧留去することにより粗生成物を得た。得られた組成生物をベンゼン/ヘキサン=8/2(v/v)の混合溶媒で再結晶することにより、目的物である2,7−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−9−フルオレノン(10.8g,24.3mmol)を山吹色の固体として得た(収率89%)。
1−2. 2,7−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−9−メチル−9−フルオレノールの合成
フレームドライと窒素置換した2Lの3口フラスコに、2,7−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−9−フルオレノン(4.10g,9.22mmol)とTHF(1000mL)を加えた。更に、3.0mol/Lメチルマグネシウムブロミドのジエチルエーテル溶液(9.0mL,27mmol)を0℃で加え、この温度で3時間攪拌し、メタノールおよび水を加えて反応を停止させた。次いで、溶媒を減圧留去し、残渣に塩化メチレンおよび1Nの塩酸水溶液を加えた後、有機層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤をろ過して取り除き、減圧留去した後真空乾燥することによって目的物である2,7−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−9−メチル−9−フルオレノール(4.24g,9.22mmol)を淡黄色固体として得た(収率>99%)。
1−3 t−BuPh−DBFの合成
還流管を取り付けた200mLの3口フラスコに、2,7−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−9−メチル−9−フルオレノール(1.0g,2.2mmol)とベンゼン(100mL)を加えて還流し、更に、p−トルエンスルホン酸(200mg)を加えた後、20分還流させた。氷浴で系内を冷却し、さらに塩化メチレン(400mL)を加え、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤をろ過して取り除き、溶媒を減圧留去した後真空乾燥することにより、粗生成物として黄色い固体を得た。粗生成物を塩化メチレン/ヘキサン(1/5(v/v))から再結晶することにより、目的物であるt−BuPh−DBF(0.62g,1.41mmol)を淡黄色固体として得た(収率64%)。
2. メントキシカリウム系の開始剤を用いたt−BuPh−DBFの重合
すべての反応を乾燥窒素雰囲気下で行った。真空下におけるフレームドライに続けて窒素置換した25mLのガラス製アンプルに、0.551mol/Lのt−BuPh−DBFのヘキサン溶液(1.81mL,1.00mmol)を入れ、ヘキサンを減圧留去した後、30分間脱気乾燥した。容器を窒素置換した後、乾燥THF2.241mLを加えてモノマーを完全に溶解し、溶液を−78℃に冷却した。別途調製したメントキシカリウム系の開始剤である(−)−メントキシカリウムの0.2mol/LTHF溶液2.5mL(0.5mmol)を加え重合反応を開始させた。重合開始から24時間後に、少量の反応溶液をサンプリングしてH NMRにより分析し、t−BuPh−DBFの転化率が95%であることを確認してから、メタノールを1mL加えて重合を停止させた。反応系が室温に戻った後、反応混合物をメタノール(300mL)中に注いで再沈殿させ、遠心分離により不溶部のポリマーを回収した。収率は88%であった。得られたポリマーはクロロホルム、THFに可溶であり、メタノールとヘキサンには不溶であった。
3.poly(t−BuPh−DBF)の円偏光二色性(CD)スペクトル
得られたpoly(t−BuPh−DBF)について、CDおよびUVスペクトルを測定した。測定は、実施例1−3と同様にして行なった。
図13に、実施例8−2のメントキシカリウム系の開始剤を用いて得られた得られたpoly(t−BuPh−DBF)のTHF溶液中でのCDおよびUV−VISスペクトルを示す。
メントキシカリウム系の開始剤を用いて得られたpoly(t−BuPh−DBF)の円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値は、5500deg・cm・dmol−1[320nm]であり、従来のpoly(DBF)(図3)より強いCD吸収を示すことが確認された。
2,7−ビス(4−ビニルフェニル)ジベンゾフルベン〔VPh−DBF〕の合成と重合
1. VPh−DBFの合成実施例
1−1. 2,7−ビス(4−ビニルフェニル)−9−フルオレノンの合成
フレームドライおよび窒素置換した還流管付き3Lの3口フラスコに、塩化亜鉛(72.75g,720mmol)、TMEDA(107mL,708mmol)およびTHF(2000mL)と、別途調製した1.0mol/L 4−ビニルフェニルマグネシウムブロミドのTHF溶液(708mL,708mmol)とを入れて10分間攪拌した。次いで、2,7−ジブロモフルオレノン(40.15g,119mmol)とPd(PPh(13.8g,11.9mmol)を加えて加熱還流し、還流15時間後、反応溶液を室温まで冷却した。溶媒を減圧留去した後メタノールで溶媒分別し、さらに塩化メチレンに溶解させ、フロリジルを用いて触媒を除去した後、溶媒を減圧留去した。得られた固体をクロロホルム/ヘキサン=3/2(v/v)の混合溶媒で再結晶することにより、2,7−ビス(4−ビニルフェニル)−9−フルオレノン(48.3g,126mmol)を山吹色の固体として得た(収率91%)。
1−2. 9−メチル−2,7−ビス(4−ビニルフェニル)−9−フルオレノールの合成
フレームドライおよび窒素置換した滴下漏斗付き2Lの3口フラスコに、2,7−ビス(4−ビニルフェニル)−9−フルオレノン(25.0g,65.1mmol)と乾燥THF(1600mL)を加え、さらに、3.0mol/Lメチルマグネシウムブロミドのジエチルエーテル溶液(9.0mL,27mmol)を0℃で加え、この温度で3時間撹拌した。次いで、メタノールおよび水を順次加えることにより反応を停止させ、溶媒を減圧留去した後、残渣に塩化メチレンと1Nの塩酸水溶液を加えて抽出した。得られた有機層を飽和食塩水で洗浄した後、MgSOにより乾燥した。乾燥剤をろ過して取り除き、溶媒を減圧留去した後真空乾燥することによって、目的物である9−メチル−2,7−ビス(4−ビニルフェニル)−9−フルオレノール(25.9g,64.7mmol)を淡黄色固体として得た(収率99%)。
1−3. VPh−DBFの合成
還流管を取り付けた1Lの3口フラスコに、9−メチル−2,7−ビス(4−ビニルフェニル)−9−フルオレノール(10.0g,25.0mmol)、ベンゼン(200mL)およびクロロホルム(200mL)を加えて還流した。さらにp−トルエンスルホン酸(2.10g,10.5mmol)を加え、40分間還流した。反応終了後系を氷浴で冷却し、塩化メチレン(400mL)を加えた後有機層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤をろ過して取り除き、溶媒を減圧留去して得られた物質を真空乾燥することにより粗生成物として黄色い固体を得た。粗生成物を塩化メチレン/ヘキサン(1/5(v/v))から再結晶することにより、VPh−DBF(6.45g,16.9mmol)を黄色固体として得た(収率67%)。
2. VPh−DBFのメントキシカリウム系の開始剤を用いた重合
フレームドライおよび乾燥窒素置換した500mLのアンプル管にVPh−DBFを加え、脱気および乾燥窒素置換した後、THFを加えて−78℃に冷却した。次いで、メントキシカリウム系の開始剤である(−)−メントキシカリウムのTHF溶液を加えて重合を開始させ、48時間後に1Nの塩酸を加えて重合を停止させた。遠心分離によりTHF不溶部を回収し、メタノールで3回洗浄した後、ベンゼンで1回洗浄した。不溶部をベンゼンに懸濁させ、凍結乾燥することにより粉末状の淡黄色固体を得た。可溶部がある系については、これをベンゼンから凍結乾燥することにより不溶部と同様に粉末状の淡黄色固体を得た。ポリマーは、THFとクロロホルムには可溶であったが、ヘキサンおよびメタノールには不溶であった。
3.poly(VPh−DBF)の円偏光二色性(CD)スペクトル
得られたpoly(VPh−DBF)について、CDおよびUVスペクトルを測定した。測定は、実施例1−3と同様にして行なった。
図14に、実施例9−2のメントキシカリウム系の開始剤を用いて得られたpoly(VPh−DBF)のCDおよびUVスペクトルを示す。
メントキシカリウム系の開始剤を用いて得られたpoly(VPh−DBF)の円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値は、9500deg・cm・dmol−1[325nm]であり、従来のpoly(DBF)(図3)より強いCD吸収を示すことが確認された。
poly(VPh−DBF)の官能基の変換および側鎖へのカルバメート基の導入
1. poly(VPh−DBF)への水酸基の導入
1−1 poly(Ph−1OH−DBF)合成例
メントキシカリウムを用い不斉アニオン重合により合成したpoly(VPh−DBF)(0.4g,1.5mmol)にTHF(50mL)を加え、0℃に冷却した。冷却後、1.0M BH・THFのTHF溶液(4.5mL,4.5mmol)を加え、0℃で1時間攪拌した後、室温で24時間攪拌した。反応混合物を0℃に冷却した後、3NのNaOH水溶液205mL(615mmol)を滴下し、1時間攪拌した。さらに30%過酸化水素水205mL(1.78mol)を滴下し、0℃で1時間攪拌した後、室温で4時間攪拌した。次いで、分液ロートを用いて有機層を回収し、遠心分離によりTHF不溶部を回収した後、水−メタノール(2/1)で5回洗浄し、さらにメタノールで2回洗浄た後、ベンゼンで1回洗浄した。不溶部をベンゼンに懸濁させ、凍結乾燥することにより、poly(Ph−1OH−DBF)(4.09g,9.77mmol)を粉末状の淡黄色固体としてを得た(収率93%)。得られたpoly(Ph−1OH−DBF)は、THF、ピリジンに可溶であり、クロロホルム、メタノール、ベンゼンおよびヘキサンに不溶であった。
1−2 poly(Ph−1OH−DBF)の円偏光二色性(CD)スペクトル
得られたpoly(Ph−1OH−DBF)について、CDおよびUVスペクトルを測定した。測定は、実施例1−3と同様にして行なった。
図15に、poly(Ph−1OH−DBF)のCD、UV−VIスペクトルを示す。poly(Ph−1OH−DBF)の円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値は、6000deg・cm・dmol−1[310nm]であり、何れも、従来のpoly(DBF)(図3)より強いCD吸収を示すことが確認された。
2. 光学活性なpoly(Ph−1OH−DBF)と3,5−ジクロロフェニルイソシアナートとの反応によるカルバメート基の導入
2−1 poly(ClPhI−Ph−DBF)合成例
poly(Ph−1OH−DBF)(300mg,0.717mmol)にTHF(20mL)およびピリジン(0.3mL)を加え、1時間攪拌した後、3,5−ジクロロフェニルイソシアナート(812mg,4.30mmol)をTHF(5mL)に溶かした溶液をシリンジで加えた。室温で24時間攪拌した後、遠心分離によりTHF不溶部を回収し、メタノールで3回洗浄した後、ベンゼンで1回洗浄した。次いで、不溶部をベンゼンに懸濁させ、凍結乾燥することによりpoly(ClPhI−Ph−DBF)を粉末状の淡黄色固体として得た(収量340mg;収率59.6%)。得られたpoly(ClPhI−Ph−DBF)は、THF、クロロホルムには可溶であり、ベンゼン、ヘキサン、メタノールには不溶であった。
2−2 poly(ClPhI−Ph−DBF)の円偏光二色性(CD)スペクトル
得られたpoly(ClPhI−Ph−DBF)について、CDおよびUVスペクトルを測定した。測定は、実施例1−3と同様にして行なった。
図16に、poly(ClPhI−Ph−DBF)のCD−UVスペクトルを示す。poly(ClPhI−Ph−DBF)の円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値は、4000deg・cm・dmol−1[340nm]であり、従来のpoly(DBF)(図3)より強いCD吸収を示すことが確認された。
3. 光学活性なpoly(Ph−1OH−DBF)と3,5−ジメチルフェニルイソシアナートとの反応カルバメート基の導入
3−1 poly(MePhI−Ph−DBF)合成例
poly(Ph−1OH−DBF)(300mg,0.717mmol)にTHF(20mL)およびピリジン(0.3mL)を加え、1時間攪拌した後、3,5−ジメチルフェニルイソシアナート(633mL)をTHF(5mL)に溶かした溶液をシリンジで更に加え、60℃で48時間攪拌した。THF不溶部を回収し、メタノールで3回洗浄した後ベンゼンで1回洗浄し、次いで不溶部をベンゼンに懸濁させて凍結乾燥することにより、poly(MePhI−Ph−DBF)を粉末状の淡黄色固体として得た(収量373mg;収率73%)。得られたpoly(MePhI−Ph−DBF)は、THF、クロロホルムには可溶であり、ベンゼン、ヘキサン、メタノールには不溶であった。
3−2 poly(MePhI−Ph−DBF)の円偏光二色性(CD)スペクトル
得られたpoly(MePhI−Ph−DBF)について、CDおよびUVスペクトルを測定した。測定は、実施例1−3と同様によって行なった。
図17にpoly(MePhI−Ph−DBF)のCD−UVスペクトルを示す。poly(MePhI−Ph−DBF)の円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値は、6500deg・cm・dmol−1[345nm]であり、従来のポリジベンゾフルベン(図3)より強いCD吸収を示すことが確認された。
4.光学不活性なpoly(Ph−1OH−DBF)とイソシアン酸(R)−(−)−(1−ナフチル)エチルエステルとの反応
4−1.合成例
フレームドライおよび窒素置換した還流管付き20mLの2つ口フラスコにpoly(Ph−1OH−DBF)(100mg,0.239mmol)を入れ、30分間脱気した後窒素雰囲気下に戻し、THF(10mL)とピリジン(0.5mL)を加えてポリマーを完全に溶解した。次いで、イソシアン酸(R)−(−)−(1−ナフチル)エチルエステル(0.125mL,0.717mmol)を加えて、還流温度で24時間攪拌した。次に、反応系を室温に戻し、ヘキサン(300ml)に注いで再沈殿させ、不溶部をヘキサン(30mL)で2回洗浄した後、真空乾燥して、薄黄色の固体117.2mgを得た(収率60.4%)。
4−2.円偏光二色性(CD)スペクトル
上記実施例10の4−1で得られたポリマーについて、CDおよびUVスペクトルを測定した。測定は、実施例1−3と同様にして行なった。
図18に、上記実施例10の4−1で得られたポリマーのCDおよびUVスペクトルを示す。このポリマーの円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値は、7000deg・cm・dmol−1[280nm]であり、従来のpoly(DBF)(図3)より強いCD吸収を示すことが確認された。
側鎖にケトン基を有するDBFポリマーの合成および官能基変換による側鎖カルバメート基を有するポリマーの合成
1. 合成実施例
1−1. 2,7−ビス(2−イソブチル−1,3−ジオキソラン−2−イル)フルオレンの合成
Dean−Starkトラップおよびジムロート冷却管を取り付けた200mLの3口フラスコに、2,7−ジ−(1−オキシイソペンチル)フルオレン(6.72g,20.1mmol)、エチレングリコール(3.9mL,69.9mmol)、TsOH・HO(68mg,0.36mmol)およびベンゼン(100mL)を入れ、24時間還流した。反応終了後水で洗浄し、NaSOで乾燥した。乾燥剤をろ過して取り除いた後、溶媒を減圧留去し、残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン/酢酸エチル=9/1(v/v))によって精製し、目的物である2,7−ビス(2−イソブチル−1,3−ジオキソラン−2−イル)フルオレン(7.98g,18.9mmol)を黄色固体として得た(収率94.4%)。
1−2. 9−ヒドロキシメチル−2,7−ビス(2−イソブチル−1,3−ジオキソラン−2−イル)フルオレンの合成
予め、乾燥および窒素置換した500mLの3口フラスコに、2,7−ビス(2−イソブチル−1,3−ジオキソラン−2−イル)フルオレン(7.73g,18.3mmol)、乾燥トルエン(300mL)およびTMEDA(8.2mL,54.0mmol)を入れ、撹拌および氷冷した。次いで、n−ブチルリチウム33mL(52.8mmol)をゆっくりと滴下し、氷浴中で5分間撹拌した後、乾燥したパラホルムアルデヒド(2.98g,9.94mmol)を加え、氷浴中で70分間撹拌した。次に、室温に戻して、水(150mL)を加え、酢酸エチル(200mL)で3回抽出した後、飽和食塩水(50mL)で洗浄し、NaSOで乾燥した。乾燥剤をろ過して取り除いた後、溶媒を減圧留去し、残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン/酢酸エチル=6.5/3.5(v/v))によって精製し、目的物である9−ヒドロキシメチル−2,7−ビス(2−イソブチル−1,3−ジオキソラン−2−イル)フルオレン(6.02g,13.3mmol)を黄色の粘稠な液体として得た(収率72.7%)。
1−3. 9−ビドロキシメチル−2,7−ビス(1−オキソ−3−メチルブチル)フルオレンの合成
300mLの3口フラスコに、9−ヒドロキシメチル−2,7−ビス(2−イソブチル−1,3−ジオキソラン−2−イル)フルオレン(9.0740g,20.8mmol)、クロロホルム(138ml)および6Nの塩酸(29mL,174mmol)を入れ、60℃で3時間加熱した。さらに、これを水で洗浄した後、NaSOで乾燥した。乾燥剤をろ過して取り除いた後、溶媒を減圧留去し、残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、塩化メチレンを2L流した後、酢酸エチルを2L流した。目的物は酢酸エチルを展開溶媒としたときに得られた)によって精製した。次いで、溶媒を減圧留去した後真空乾燥することによって、目的物である9−ビドロキシメチル−2,7−ビス(1−オキソ−3−メチルブチル)フルオレン(4.23g,12mmol)を黄色の固体として得た(収率55.8%)。
1−4. 2,7−ビス(1−オキソ−3−メチルブチル)ジベンゾフルベンの合成
300mLの3口フラスコに、9−ビドロキシメチル−2,7−ビス(1−オキソ−3−メチルブチル)フルオレン(2.03g,5.57mmol)およびTHF(20mL)をいれ、脱気および窒素置換の操作を3回繰り返した。次に、この溶液に予め脱気および窒素置換をしたt−ブトキシカリウム(1.96g,17.4mmol)のメタノール溶液(20mL)をシリンジを用いて加え、60℃で20分間加熱した。次いで、窒素バブリングした水(50mL)を加え、予め窒素バブリングしたヘキサン(50mL)で3回抽出した後、飽和食塩水(50mL)で洗浄し、MgSOで乾燥した。乾燥剤をろ過して取り除いた後、溶媒を減圧留去し、poly(iPe=ODBF)2.00g(>99%)を得た(Mn 930)。
2. 側鎖にケトン基を持つポリジベンゾフルベンの官能基変換反応
2−1. ケトンの還元反応による水酸基の導入
100mL 2口フラスコに、poly(iPe=ODBF)984.0mg(モノマー単位換算で2.84mmol)およびTHF50mLを加え撹拌した。次いで、NaBH 482mg(12.7mmol)をその溶液に加え、3日間加熱撹拌し、水20mLを加えて反応を停止させた後、クロロホルム100mLを加えて抽出した。次いで、得られた溶液を飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで1時間乾燥した。乾燥剤をろ過して取り除いた後、溶媒を減圧流去し、得られた固体を五酸化二リン存在下で乾燥し、側鎖に水酸基を有するpoly(iPeOHDBF)89.5mgを得た。
2−2. 光学活性なイソシアナートとの反応
2−2−1. (S)−(−)−1−フェニルエチルイソシアネートとの反応
フレームドライおよび窒素置換した蛇管冷却器を取り付けた20mLの2口フラスコに、poly(iPeOHDBF)(100.8mg,0.288mmol)をいれ、30分間脱気した。窒素パージした後、THF(10mL)およびピリジン(0.5mL)を入れ撹拌した。ポリマーが溶解した後、(S)−(−)−1−フェニルエチルイソシアネート(0.120mL,0.858mmol)をいれ、3日間還流させた。反応終了後、得られた溶液をすぐにヘキサンに注ぎ再沈殿させた後、遠心分離を行い、続いてクロロホルム/ヘキサン系で3回再沈殿させて得られた物質を減圧乾燥し、淡黄色の固体を(152.3mg,0.236mmol)得た(収率81.9%,Mm=1690(Pst),Mw/Mn=1.81)。
2−2−2. (R)−(−)−1−(1−ナフチル)エチルイソシアネートとの反応
フレームドライおよび窒素置換した蛇管冷却器を取り付けた20mLの2口フラスコに、poly(iPeOHDBF)(100.5mg,0.287mmol)をいれて、30分間脱気した。窒素パージした後、THF(10mL)およびピリジン(0.5mL)をいれて撹拌した。ポリマーが溶解した後、(S)−(−)−1−フェニルエチルイソシアネート(0.150mL,0.878mmol)を入れ、3日間還流させた。反応終了後、得られた溶液をすぐにヘキサンに注いで再沈殿させた後、遠心分離を行い、続いてクロロホルム/ヘキサン系で3回再沈殿させ、得られた物質を減圧乾燥して、無色の固体(189.2mg,0.254mmol)を得た(収率88.5%,Mn 1810)。
2−3. 円偏光二色性(CD)スペクトル
上記実施例11の2−2−1および2−2−2で得られたポリマーについて、CDおよびUVスペクトルを測定した。測定は、実施例1−3と同様にして行なった。
図19に、実施例11の2−2−1および2−2−2で得られたポリマーのCDスペクトルを示す。
円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値は、実施例11の2−2−1で得られたポリマーが1800deg・cm・dmol−1[260nm]、実施例11の2−2−2で得られたポリマーが、15000deg・cm・dmol−1[277nm]であり、何れも、従来のpoly(DBF)(図3)より強いCD吸収を示すことが確認された。
<比較例> 円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値が1000deg・cm ・dmol −1 以下である2−N,N−ジフェニルアミノジベンゾフルベン〔PhA−DBF〕の重合
1.PhA−DBFの重合
すべての反応を乾燥窒素雰囲気下で行なった。真空下におけるフレームドライに続いて窒素置換した25mLのガラス製アンプルに、上記実施例5−1−3の製造方法により得られた0.270mol/LのPhA−DBFのTHF溶液(4mL,1.08mmol)および乾燥THF(0.1mL)を加えてモノマーを完全に溶解し、溶液を−78℃に冷却した。別途調整したメントキシカリウム系の開始剤である(−)−メントキシカリウムの0.102mol/L THF溶液1.05mL(0.108mmol)を加え重合反応を開始させた。重合開始から24時間後に、少量の反応溶液をサンプリングしてH NMRにより分析し、PhA−DBFの転化率が99%以上であることを確認した後、メタノール1mLを加えて重合を停止させた。反応系が室温に戻った後、反応混合物をメタノール(300mL)中に注いで再沈殿させ、遠心分離により不溶部のポリマーを回収した。収率は89.5%であった。得られた不溶部のポリマーをヘキサンで分別し(ヘキサン不溶部収率87.4%)、ヘキサン不溶部をさらにTHFで分別した(ヘキサン不溶−THF可溶部収率86.7%)。
2 円偏光二色性(CD)スペクトル
上記比較例の1で得られたpoly(PhA−DBF)について、CDおよびUVスペクトルを測定した。測定は、実施例1−3と同様にして行なった。
図20に、比較例の1で得られたポリマーのCDスペクトル測定結果を示す。比較例1で得られたポリマーでは、円偏光二色性スペクトル吸収を検出できないことが確認された。
表1に、溶液試料の測定における円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値が、1000deg・cm・dmol−1以下であるポリマーの円偏光二色性スペクトル吸収の測定結果を纏めた。
上述の通り、特許文献1に開示されているpoly(DBF)の円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値は、1000deg・cm・dmol−1以下であり、比較例のpoly(PhA−DBF)は、円偏光二色性スペクトル吸収の検出ができなかった(表1)。
また、”Tamaki Nakano et al.,ChemComm.,2004,144-145”に示されているように、開始剤として(−)−SpFlLi、(+)−DDB−FlLiおよび(−)−DDB−FlLiを用いたpoly(n−Pe−DBF)については、溶液試料の測定において円偏光二色性スペクトル吸収が検出できなかった(表1)。
表2に、本発明のキラルな高分子化合物について、溶液試料の測定における円偏光二色性スペクトル吸収の測定結果を纏めた。
単独重合体の不斉識別能評価
1. 光学分割用カラムの調製
1−1.本発明のpoly(iPeDBF)を担持させたカラムの調整
実施例4と同様の方法で合成したpoly(iPeDBF)(Mn>2900,THF不溶部)0.8gをTHF(5mL)に膨潤させ、メノウ乳鉢でよく粉砕した後、HPLC用のシリカゲル(ダイソー製 粒径7μm)に担持した(担持率:18wt%)。得られたポリマー担持ゲルをスラリー法(溶媒:アセトニトリル/水=2/1(v/v))でステンレスカラム(Φ0.46cm×25cm)に充填した。本発明のカラムの理論段数は7190段(基準物質アセトン;溶離液アセトニトリル/水=2/1(v/v);流速0.5mL/分)。
1−2.poly(TrMA)を担持させたカラムの調整
PMP−FlLiを開始剤として[M]/[I]=30でのトルエン中−78℃での不斉アニオン重合により合成したpoly(TrMA)(Mn24500)を、ジフェニルジクロロシラン処理したHPLC用のシリカゲル(ダイソー製;粒径7μm)に担持した(担持率22.5wt%)。得られたポリマー担持ゲルをスラリー法によりステンレスカラムに充填した。
1−3.poly(DBF)を担持させたカラムの調整
(−)−メントキシカリウムを開始剤として[M]/[I]=20でのテトラヒドロフラン中−78℃でのアニオン重合により合成した分子量の異なるpoly(DBF)試料をHPLC用のシリカゲル(ダイソー製 粒径7μm)に担持した(担持率:14wt%)。得られたポリマー担持ゲルをスラリー法によりステンレスカラムに充填した。
なお、Mn1900のpoly(DBF)(THF可溶部)から調製した固定相はΦ0.22cm×25cmのステンレスカラムに、Mn>1900のpoly(DBF)(THF不溶部)から調製した固定相はΦ0.46cm×25cmおよびMn>1900のステンレスカラムに充填した。
2. HPLC、SFCによる不斉識別
trans−スチルベンオキシド、1,2−ジフェニルシクロペンタン、および1,2−ジフェニルエチレンジアミンの分割を、各種溶媒を用いたHPLCおよび超臨界COを用いたSFCにより行った。
結果を表3−5に示す。本発明のpoly(iPeDBF)を担持させたカラムは、従来技術の分離材料であるpoly(TrMA)を担持させたカラムおよび側鎖に置換基のないpoly(DBF)を担持させたカラムより高い不斉識別能を示した。
なお、図21および図22に、trans−スチルベンオキシドの代表的な分割クロマトグラムを示す。いずれの場合も完全分割が達成されている。
上記表3におけるa)〜c)は、以下の通りである。
a)trans−stilbene oxideに対するSFC条件:モディファイアエタノール、温度30℃、流速0.5mL/分(超臨界CO)0.05mL/分(エタノール)、圧力10MPa(超臨界CO)10.2MPa(エタノール)、基準物質 ベンゼン(溶出時間6.332分)。その他のラセミ体に対するSFC条件:モディファイアエタノール、温度30℃、流速1.0mL/分(超臨界CO)0.1mL/分(エタノール)、圧力10MPa(超臨界CO)9.9MPa(エタノール)、基準物質 ベンゼン(溶出時間3.058分)。
b)HPLC条件:流速0.5mL/分、基準物質 アセトン(溶出時間7.76分)。
上記表4におけるa)は、以下の通りである。
a)HPLC条件:温度25℃、流速0.5mL/分、基準物質 アセトン(溶出時間7.76分)。
上記表5におけるa)〜c)は、以下の通りである。
a)HPLC条件:温度25℃、流速0.5mL/分(poly(iPeDBF),poly(DBF)Mn>1900)0.1mL/分(poly(DBF)Mn1900)、基準物質 アセトン。
b)Mn1900のポリマー。
c)Mn>1900のポリマー。
3.可溶媒分解耐性評価
3−1.本発明のpoly(iPeDBF)の反応溶液の調製
サンプル瓶に、poly(iPeDBF)〔(−)−メントキシカリウム開始、M/I=20、Mn=2930(PSt std.)〕を6.33mg(0.0199mmol)量りとり、これに重クロロホルムを0.6mLおよび重メタノール0.06mL加えた後、NMRチューブに移した。それから60℃に設定したオイルバス中に静置した。反応の進行(1,30h)はH NMRにて確認した。30時間加熱後、室温で10日間放置した。
なお、H NMRの測定条件は次の通りである:500MHz H NMR、溶媒CDCl、Point数16384、90°パルス14.4μs(測定は45°パルスを使用)、パルス遅れ時間4秒。
比較のためポリメタクリル酸トリフェニルメチル(poly(TrMA))についても同様の実験を行った。
3−2. 結果
表6に、このスペクトルにより算出した加メタノール分解の反応進行度をまとめた。poly(TrMA)は5時間で90%以上が分解したのに対し、poly(iPeDBF)は実験した範囲では全く分解せず、優れた加溶媒耐性を有することが確認された。
a)60℃で30時間加熱後、室温で10日間
本発明のキラルな高分子化合物は、優れたキラル識別能力のみならず、高い加溶媒分解耐性を有することから、従来以上に分離能が高く、しかも、耐久性に優れた超臨界クロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィーの固定相に用いられる光学異性体分離用クロマト充填剤などの用途に有用である。
また、本発明のキラルな高分子化合物は、芳香族基のねじれたスタッキング螺旋構造によって光学活性を示すので、偏光吸収・発光材料、光電変換材料、電荷輸送材料、電荷蓄積材料としても有用である。
メントキシカリウム系開始剤を用いて重合させた、本発明のキラルな高分子化合物poly(i−Pr−DBF)の円偏光二色性スペクトル PMP−n−BuLi系開始剤を用いて重合させた、本発明のキラルな高分子化合物poly(i−Pr−DBF)の円偏光二色性スペクトル poly(DBF)の円偏光二色性スペクトル メントキシカリウム系開始剤を用いて重合させた、本発明のキラルな高分子化合物poly(i−Bu−DBF)の円偏光二色性スペクトル PMP−FlLi系開始剤を用いて重合させた、本発明のキラルな高分子化合物poly(i−Bu−DBF)の円偏光二色性スペクトル メントキシカリウム系開始剤を用いて重合させた、本発明のキラルな高分子化合物poly(n−Pe−DBF)の円偏光二色性スペクトル SpFlLi系開始剤を用いて重合させた、本発明のキラルな高分子化合物poly(n−Pe−DBF)の円偏光二色性スペクトル メントキシカリウム系開始剤を用いて重合させた、本発明のキラルな高分子化合物poly(i−Pe−DBF)の円偏光二色性スペクトル PMP−FlLi系開始剤を用いて重合させた、本発明のキラルな高分子化合物poly(PhA−DBF)の円偏光二色性スペクトル ラジカル重合させた、本発明のキラルな高分子化合物poly(PhEA−DBF)の円偏光二色性スペクトル ラジカル重合させた、本発明のキラルな高分子化合物poly(BPhEA−DBF)の円偏光二色性スペクトル 2,7−ビス((R)−1−フェニルエチルアミノ)フルオレンの円偏光二色性スペクトル メントキシカリウム系開始剤を用いて重合させた、本発明のキラルな高分子化合物poly(t−BuPh−DBF)の円偏光二色性スペクトル メントキシカリウム系開始剤を用いて重合させた、本発明のキラルな高分子化合物poly(VPh−DBF)の円偏光二色性スペクトル 本発明のキラルな高分子化合物であるpoly(Ph−1OH−−DBF)の円偏光二色性スペクトル 本発明のキラルな高分子化合物であるpoly(C1PhI−PH−DBF)の円偏光二色性スペクトル 本発明のキラルな高分子化合物であるpoly(MePhI−Ph−DBF)の円偏光二色性スペクトル 本発明のキラルな高分子化合物である実施例10の4−1で得られたポリマーの円偏光二色性スペクトル 本発明のキラルな高分子化合物である実施例11の2−2−1および2−2−2で得られたポリマーの円偏光二色性スペクトル 比較例で得られたポリマーの円偏光二色性スペクトル 本発明のキラルな高分子化合物を固定相とした高速液体クロマトグラフィーによるキラル分離クロマトグラム 本発明のキラルな高分子化合物を固定相とした超臨界流体クロマトグラフィーによるキラル分離クロマトグラム

Claims (12)

  1. 下記の構造式1で表される、重合性エキソメチレン基を有する1,1−芳香族環状置換エチレンモノマーの光学活性な重合体であって、円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値が、溶液試料の測定において1000deg・cm・dmol−1以上であるキラルな高分子化合物;
    但し、式中のArは芳香環、RおよびRは水素原子または有機基、RおよびRは水素原子または有機基であり、RとRが同時に水素原子となることはない。nは2以上の整数であり、−X−は−(CH)q−,芳香族基、ビニル基、ヘテロ原子、またはヘテロ原子を含む基であり、qは0以上の整数である。尚、R,Rはそれぞれ2−4個導入されていても良く、それぞれ同じであっても異なっていても良い。
  2. 下記の構造式2で表される、ジベンゾフルベン誘導体を含む重合性エキソメチレン基を有する1,1−芳香族環状置換エチレンモノマーの重合体であって、請求項1に記載されたキラルな高分子化合物;
    但し、式中のR、Rおよびnは、構造式1のR、Rおよびnと同じであり、R−R10は構造式1のRおよびRと同じである。
  3. 円偏光二色性スペクトル吸収のモル楕円率最大値の絶対値が、200−500nmの波長範囲において、テトラヒドロフラン、クロロホルムまたはこれらを含む混合溶媒中で1000deg・cm・dmol−1以上である請求項1または2に記載されたキラルな高分子化合物。
  4. 前記構造式1中のRおよびRの少なくとも1つが、枝分かれ構造を有する炭素数3〜20のアルキル基、炭素数6〜30の置換または無置換の芳香族基、ウレタン結合を有する基、またはヘテロ原子を介して芳香族基と結合している基から選択されることを特徴とする請求項1に記載されたキラルな高分子化合物。
  5. 前記枝分かれ構造を有する炭素数3〜20のアルキル基が、イソプロピル基またはイソペンチル基であることを特徴とする請求項4に記載されたキラルな高分子化合物。
  6. 前記炭素数6〜30の置換または無置換の芳香族基が、4−tert−ブチルフェニル基または4−ビニルフェニル基であることを特徴とする請求項4に記載されたキラルな高分子化合物。
  7. 前記ヘテロ原子を介して芳香族基と結合している基が、ジフェニルアミノ基またはフェニルエチルアミノ基であることを特徴とする請求項4に記載されたキラルな高分子化合物。
  8. 前記構造式1で表されるキラルな高分子化合物が、メントキシカリウム系またはPMP−FlLi系の開始剤を用いて重合させた2,7−ビス(2−メチル−n−プロピル)ジベンゾフルベンであることを特徴とする請求項1に記載されたキラルな高分子化合物。
  9. 前記構造式1で表されるキラルな高分子化合物が、メントキシカリウム系またはPMP−FlLi系の開始剤を用いて重合させた2,7−ジ−n−ペンチル−ベンゾフルベンであることを特徴とする、請求項1に記載されたキラルな高分子化合物。
  10. 前記構造式1で表される高分子化合物が、ポリ2,7−ビス(3−メチル−n−ブチル)ベンゾフルベンであることを特徴とする請求項1に記載されたキラルな高分子化合物。
  11. 請求項1に記載されたキラルな高分子化合物を用いてなるクロマトグラフィー用固定相。
  12. 請求項1に記載されたキラルな高分子化合物を用いた光学異性体分離用クロマト充填剤。
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