JP2012236984A - ポリマーの製造方法及び該方法により製造されたポリマー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】マクロリビング開始剤を調製する工程と、マクロリビング開始剤に、共役オレフィン化合物を添加する工程と、前記化合物を添加した後、光照射することにより、前記化合物を重合成長末端とするラジカルを選択的にカップリング反応させて二量化する工程とを備えることを特徴とするポリマーの製造方法。
【選択図】図1
Description
(a)一般式(1)で表される有機テルル化合物、
(b)一般式(1)で表される有機テルル化合物とアゾ系重合開始剤の混合物、
(c)一般式(1)で表される有機テルル化合物と一般式(2)で表される有機ジテルル化合物の混合物、又は
(d)一般式(1)で表される有機テルル化合物、アゾ系重合開始剤及び一般式(2)で表される有機ジテルル化合物の混合物のいずれかであることが好ましい。
本発明においてマクロリビング開始剤とは、−TeR1の形態でテルル原子をポリマー末端に有する(R1は、上記と同じ)化合物のことをいう。
(a)一般式(1)で表される有機テルル化合物、
(b)一般式(1)で表される有機テルル化合物とアゾ系重合開始剤の混合物、
(c)一般式(1)で表される有機テルル化合物と一般式(2)で表される有機ジテルル化合物の混合物、又は
(d)一般式(1)で表される有機テルル化合物、アゾ系重合開始剤及び一般式(2)で表される有機ジテルル化合物の混合物
のいずれかである有機テルル化合物系重合開始剤を用いて重合する。
Xで示される基としては、フッ素、塩素、臭素又はヨウ素等のハロゲン原子を挙げることができる。好ましくは、塩素、臭素が良い。
(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル。(メタ)アクリロニトリル。メチルビニルケトン。塩化ビニル。塩化ビニリデン。
二量化反応は、マクロリビング開始剤に共役オレフィン化合物を混合し、光照射することにより行うことができる。具体的には、不活性ガスで置換した容器で、マクロリビング開始剤と共役オレフィン化合物を混合する。この時、不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素等を挙げることができる。好ましくは、アルゴン、窒素が良い。
水銀ランプ:超高圧水銀ランプ500W(BA−H501)
LEDランプ:365nmLEDランプ(1200mW、日亜化学工業社製)
フィルターA:L−39(50%光遮断波長390nm、旭テクノグラス社製)
フィルターB:Y−42(50%光遮断波長420nm、旭テクノグラス社製)
合成例1(CTA1)
金属テルル〔Aldrich社製、商品名:Tellurium(−40mesh)〕6.38g(50mmol)をTHF 50mLに懸濁させ、これにメチルリチウム 52.9mL(1.04Mジエチルエーテル溶液、55mmol)を、室温でゆっくり滴下した(10分間)。この反応溶液を金属テルルが完全に消失するまで撹拌した(20分間)。この反応溶液に、エチル−2−ブロモ−イソブチレート10.7g(55mmol)を室温で加え、2時間撹拌した。反応終了後、減圧下で溶媒を濃縮し、続いて減圧蒸留して、黄色油状物(6.53g、収率51%)を得た。
金属テルル〔Aldrich社製、商品名:Tellurium(−200mesh)〕2.57g(20mmol)をTHF 15mLに懸濁させ、これにメチルリチウム 15.4mL(1.15Mジエチルエーテル溶液、21.3mmol)を、室温でゆっくり滴下した(10分間)。この反応溶液を金属テルルが完全に消失するまで撹拌した(30分間)。この反応溶液を氷浴で冷却し、(2−トリメチルシロキシエチル)−2−ブロモ−イソブチレート6.0g(21.3mmol)を加えた後、40℃で4.5時間撹拌した。反応終了後、反応溶液を塩化アンモニア水溶液および塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで脱水した。減圧下で溶媒を濃縮し、続いて減圧蒸留して、黄色油状物(3.48g、収率50%)を得た。
CTA2(1.28g、3.7mmol)のメタノール(18mL)溶液に酢酸1.3mL(22.7 mmol)をゆっくりと加え、室温で2時間撹拌した。反応終了後、反応溶液を重炭酸ナトリウム水溶液で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで脱水した。減圧下で溶媒を濃縮し、続いて減圧蒸留して、黄色油状物(0.71g、収率70%)を得た。
1H−NMR(400MHz,CDCl3):δ1.76(s,6H),2.16(s,3H),3.84(br,2H),4.26(t,J=4.6Hz,2H); 13C−NMR(CDCl3):δ−16.89,23.63,27.67,61.12,66.42,177.01; HRMS(FAB)m/z:found 276.0005,calcd for C7H14O3Te[M]+276.0005; IR(neat,cm−1):3437 (br),2957,1710,1466,1387,1260,1150,1113,1080,1026
金属テルル〔Aldrich社製、商品名:Tellurium(−200mesh)〕1.23g(9.5mmol)をTHF 7.5mLに懸濁させ、これにメチルリチウム 7.25mL(1.38Mジエチルエーテル溶液、10mmol)を、室温でゆっくり滴下した(10分間)。この反応溶液を金属テルルが完全に消失するまで撹拌した(40分間)。この反応溶液を氷浴で冷却し、(3−トリメチルシリルプロパルギル)−2−ブロモ−イソブチレート 2.76g(10mmol)を加えた後、室温で2時間撹拌した。反応終了後、反応溶液を塩化アンモニア水溶液および塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで脱水した。減圧下で溶媒を濃縮し、続いて減圧蒸留して、黄色油状物(1.74g、収率54%)を得た。
CTA1〜CTA4の構造式は、以下に示す通りである。
合成例5(ジメチルジテルリド)
金属テルル(上記と同じ)3.19g(25mmol)をTHF 25mLに懸濁させ、メチルリチウム(上記と同じ)25mL(28.5mmol)を0℃でゆっくり加えた(10分間)。この反応溶液を金属テルルが完全に消失するまで撹拌した(10分間)。この反応溶液に、塩化アンモニウム溶液 20mLを室温で加え、1時間撹拌した。有機層を分離し、水層をジエチルエーテルで3回抽出した。集めた有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥後、減圧濃縮し、黒紫色油状物(2.69g、収率75%)を得た。
合成例6(PIp1)
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、イソプレン3.0mL(30mmol)、CTA1 38.7mg(0.15mmol)とジメチルジテルリド42.8mg(0.15mmol)を仕込んだ。この反応溶液を120℃で10時間撹拌し、反応溶液を室温まで放冷して重合を停止して、PIp1溶液を得た。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、イソプレン3.0mL(30mmol)、CTA1 8.3mg(0.03mmol)とジメチルジテルリド8.6mg(0.03mmol)を仕込んだ。この反応溶液を120℃で12時間撹拌し、反応溶液を室温まで放冷して重合を停止して、PIp2溶液を得た。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、イソプレン2.0mL(20 mmol)、CTA2 18μL(0.067mmol)とジメチルジテルリド6μL(0.067mmol)を仕込んだ。この反応溶液を120℃で8時間撹拌し、反応溶液を室温まで放冷して重合を停止して、PIp3溶液を得た。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、イソプレン2.3mL(23 mmol)、CTA3 20μL(0.11mmol)とジメチルジテルリド12μL(0.11mmol)を仕込んだ。この反応溶液を120℃で12時間撹拌し、反応溶液を室温まで放冷して重合を停止して、PIp4溶液を得た。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、メチルメタクリレート3.0 mL(28mmol)、CTA1 32μL(0.19mmol)とジメチルジテルリド20μL(0.19mmol)、AIBN 6mg(0.037mmol)を仕込んだ。この反応溶液を55℃で9時間撹拌した。反応後、クロロホルム10mLを加えた。得られた溶液を撹拌しているヘキサン500mL中に注ぎ、沈殿したポリマーを吸引ろ過、乾燥することによりマクロリビング開始剤2.4g(収率86%)を得た。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、スチレン7.5mL(65mmol)とCTA1 228μL(1.3mmol)を仕込んだ。この反応溶液を110℃で19.5時間撹拌した。反応後、α,α,α−トリフルオロメチルトルエン20mLを加えた。得られた溶液を撹拌しているメタノール700mL中に注ぎ、沈殿したポリマーを吸引ろ過、乾燥することによりマクロリビング開始剤6.2g(収率92%)を得た。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、スチレン2.0mL(17.5mmol)、CTA1 96.3mg(0.35mmol)とAIBN 29.0mg(0.175mmol)を仕込んだ。この反応溶液を60℃で13.5時間撹拌した。反応終了後、DMF 4mLを加えた。得られた溶液を撹拌しているメタノール400mL中に注ぎ、沈殿したポリマーを吸引ろ過、乾燥することによりPSt1(1.57g、収率85%)を得た。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、スチレン2.13mL(19 mmol)、CTA1 100μL(0.53mmol)、ジメチルジテルリド18μL(0.53 mmol)とACHN 39mg(0.16mmol)を仕込んだ。この反応溶液を80℃で7時間撹拌した。反応後、クロロホルム10mLを加えた。得られた溶液を撹拌しているメタノール400mL中に注ぎ、沈殿したポリマーを吸引ろ過、乾燥することによりPSt2(1.52g、収率79%)を得た。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、アクリロニトリル1.23mL(19mmol)、CTA1 100μL(0.53mmol)、ACHN 39mg(0.16mmol)とDMF 4mLを仕込んだ。この反応溶液を60℃で6時間撹拌した。反応後、DMF 4mLを加えた。得られた溶液を撹拌しているメタノール300mL中に注ぎ、沈殿したポリマーを吸引ろ過、乾燥することによりPAN1(870mg、収率82%)を得た。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、N-ビニルピロリドン1.5mL(14.1mmol)、CTA1 120.5mg(0.47mmol)とAIBN 38.0mg(0.23mmol)を仕込んだ。この反応溶液を50℃で3時間撹拌した。反応終了後、クロロホルム5mLを加えた。得られた溶液を撹拌しているヘキサン300mL中に注ぎ、沈殿したポリマーを吸引ろ過、乾燥することによりPNVP1(1.21g、収率80%)を得た。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、N-ビニルピロリドン2.1mL(20.0mmol)、CTA1 102.9mg(0.40mmol)とAIBN 32.8mg(0.20mmol)を仕込んだ。この反応溶液を50℃で3時間撹拌した。反応終了後、クロロホルム5mLを加えた。得られた溶液を撹拌しているヘキサン300mL中に注ぎ、沈殿したポリマーを吸引ろ過、乾燥することによりPNVP2(2.06g、収率89%)を得た。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、メチルメタクレート2.25g(22.4mmol)、CTA1 103mg(0.37mmol)、ジメチルジテルリド106mg(0.37mmol)とAIBN 17.2mg(0.075mmol)を仕込んだ。この反応溶液を60℃で3.5時間撹拌した。反応終了後、クロロホルムを8mL加えた。得られた溶液を撹拌しているヘキサン350mL中に注ぎ、沈殿したポリマーを吸引ろ過、乾燥することによりPMMA1(1.88g、収率82%)を得た。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、メチルメタクリレート1.98 mL(19mmol)、CTA1 100μL(0.53mmol)とジメチルジテルリド56μL(0.53mmol)とAIBN 24mg(0.11mmol)を仕込んだ。この反応溶液を60℃で8.5時間撹拌した。反応後、クロロホルム8mLを加えた。得られた溶液を撹拌しているヘキサン500mL中に注ぎ、沈殿したポリマーを吸引ろ過、乾燥することによりPMMA2(1.72g、収率90%)を得た。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、メチルメタクリレート1.07 mL(10mmol)、CTA2 27μL(0.10mmol)とジメチルジテルリド11μL(0.1mmol)を仕込んだ。この反応溶液を80℃で34時間撹拌し、反応溶液を室温まで放冷して重合を停止して、PMMA3溶液を得た。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、メチルメタクリレート0.59 ml(5.5mmol)、CTA4 29μL(0.11mmol)とジメチルジテルリド5.8μL(0.055mmol)を仕込んだ。この反応溶液を80℃で32時間撹拌し、反応溶液を室温まで放冷して重合を停止して、PMMA4溶液を得た。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、メチルメタクリレート0.79 ml(7.4mmol)、CTA1 43μL(0.25mmol)とジメチルジテルリド26μL(0.25mmol)とAIBN 21mg(0.13mmol)を仕込んだ。この反応溶液を60℃で6時間撹拌した。反応後、クロロホルム3mLを加えた。得られた溶液を撹拌しているヘキサン300mL中に注ぎ、沈殿したポリマーを吸引ろ過、乾燥することによりPMMA5(671mg、収率88%)を得た。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、メチルメタクリレート2.2 mL(20.5mmol)、CTA1 120μL(0.68 mmol)とジメチルジテルリド65μL(0.68mmol)とAIBN 23 mg(0.141mmol)を仕込んだ。この反応溶液を60℃で5.2時間撹拌した。反応後、クロロホルム10mLを加えた。得られた溶液を撹拌しているヘキサン500mL中に注ぎ、沈殿したポリマーを吸引ろ過、乾燥することによりPMMA6(2.1g、収率98%)を得た。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、メチルメタクリレート1.98 ml(19mmol)、CTA1 70μL(0.37mmol)、ジメチルジテルリド39μL(0.37mmol)とAIBN 17mg(0.074mmol)を仕込んだ。この反応溶液を60℃で4.5時間撹拌した。反応後、クロロホルム8mLを加えた。得られた溶液を撹拌しているヘキサン500mL中に注ぎ、沈殿したポリマーを吸引ろ過、乾燥することによりPMMA7(1.96g、収率89%)を得た。
実施例1
PIp1溶液を調製した容器から取り出すことなく、フィルターAを通して20℃で1時間、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
PIp1溶液を調製した容器から取り出すことなく、20℃で3時間、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
PIp2溶液を調製した容器から取り出すことなく、フィルターAを通して20℃で3時間、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
PIp3溶液を調整した容器から取り出すことなく、フィルターAを通して室温で2時間、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
PIp4溶液を調整した容器から取り出すことなく、フィルターAを通して室温で2時間、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
PMMA−b−PIp1溶液を調整した容器から取り出すことなく、フィルターAを通して室温で2時間、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
PSt−b−PIp1溶液を調整した容器から取り出すことなく、フィルターAを通して室温で2時間、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、PSt1 380mgとベンゼン1mLを仕込んだ。この反応溶液に、フィルターAを通して20℃で11時間、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、PSt2 80mg、イソプレン90μL(0.90mmol)とベンゼン0.4mLを仕込んだ。この反応溶液に、フィルターAを通して20℃で1.5時間、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、PAN1 80mg、イソプレン92μL(0.92mmol)とDMF 1.0mLを仕込んだ。この反応溶液に、フィルターB通して20℃で1.5時間、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。光源は水銀ランプを用いた。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、PNVP1 100mg、イソプレン0.22mL(2.2mmol)とDMF0.22mLを仕込んだ。この反応溶液に、フィルターAを通して20℃で30分、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、PMMA1 100mg、イソプレン82μL(0.82mmol)とDMF0.4mLを仕込んだ。この反応溶液に、フィルターAを通して20℃で1.5時間、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、PMMA2 74mg、イソプレン90μL(0.90mmol)とベンゼン0.7mLを仕込んだ。この反応溶液に、20℃で4時間、光照射を行った。光源はLEDランプを用いた。
PMMA3溶液を調整した反応容器に、イソプレン0.5mL(5.0 mmol)と1,4−ジオキサン1mLを加えた。この反応溶液に、フィルターAを通して室温で2時間、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
PMMA4溶液を調整した反応容器に、にイソプレン0.09mL(0.9mmol)と1,4−ジオキサン0.2mLを加えた。この反応溶液に、フィルターAを通して室温で2時間、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、PMMA1 100mg、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン93μL(0.82mmol)とDMF0.4mLを仕込んだ。この反応溶液に、フィルターAを通して20℃で30分、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、PMMA5 58mg、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン102μL(0.10mmol)とベンゼン0.4mLを仕込んだ。この反応溶液に、フィルターAを通して20℃で1.5時間、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、PMMA5 58mg、1,3−シクロヘキサジエン34μL(0.36mmol)とベンゼン0.4mLを仕込んだ。この反応溶液に、フィルターAを通して20℃で2時間、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
有窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、PMMA5 58mg、トランス−2,4−ヘキサジエン−1−オール88mg(0.90mmol)とベンゼン0.4 mLを仕込んだ。この反応溶液に、フィルターAを通して20℃で1.5時間、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
有窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、PMMA6 60mg、ソルビン酸エチル134μL(0.90mmol)とベンゼン0.4mLを仕込んだ。この反応溶液に、フィルターAを通して20℃で30分、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
有窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、PMMA7 80mg、スチレン186μL(1.62mmol)と1,4−ジオキサン0.5mLを仕込んだ。この反応溶液に、フィルターAを通して20℃で3時間、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
有窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、PMMA2 60mg、4−ビニルピリジン74μL(0.70mmol)とベンゼン0.4mLを仕込んだ。この反応溶液に、フィルターAを通して20℃で4時間、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
PIp2溶液を調製した容器から取り出すことなく、この反応溶液を遮光条件下140℃で24時間撹拌し、反応溶液を室温まで放冷して反応を停止した。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、PNVP2 100mgとDMF0.22mLを仕込んだ。この反応溶液に、フィルターAを通して20℃で30分、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
窒素置換したパイレックス(登録商標)ガラス管内で、PMMA1 100mgとDMF0.4mLを仕込んだ。この反応溶液に、フィルターAを通して20℃で1.5時間、光照射を行った。光源は水銀ランプを用いた。
図1〜2は、実施例1〜3、実施例8、実施例11〜12、実施例16及び比較例1〜比較例3における二量化反応前のマクロリビング開始剤及び二量化反応後のポリマーのGPCチャートを示す図である。
Claims (8)
- マクロリビング開始剤を調製する工程と、
マクロリビング開始剤に、共役オレフィン化合物を添加する工程と、
前記化合物を添加した後、光照射することにより、前記化合物由来の構成単位を重合成長末端とするラジカルを選択的にカップリング反応させて二量化する工程とを備えることを特徴とするポリマーの製造方法。 - 光照射する工程が、前記化合物を添加した後、加熱してマクロリビング開始剤で前記化合物を重合させ、その後に光照射する工程であることを特徴とする請求項1に記載のポリマーの製造方法。
- 共役オレフィン化合物由来の構成単位を重合成長末端とするマクロリビング開始剤を調整する工程と、
マクロリビング開始剤に光照射することにより、共役オレフィン化合物由来の構成単位を重合成長末端とするラジカルを選択的にカップリング反応させて二量化する工程とを備えることを特徴とするポリマーの製造方法。 - 光照射する工程が、波長300〜700nmの発光分布を有する光源を用いて行われることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリマーの製造方法。
- 光照射する工程が、−70℃〜80℃の範囲の温度で光照射することにより行われることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリマーの製造方法。
- マクロリビング開始剤が、有機テルル系重合開始剤を用いたリビングラジカル重合法でビニルモノマーを重合することにより調製されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリマーの製造方法。
- 有機テルル化合物系重合開始剤が、
(a)一般式(1)で表される有機テルル化合物、
(b)一般式(1)で表される有機テルル化合物とアゾ系重合開始剤の混合物、
(c)一般式(1)で表される有機テルル化合物と一般式(2)で表される有機ジテルル化合物の混合物、又は
(d)一般式(1)で表される有機テルル化合物、アゾ系重合開始剤及び一般式(2)で表される有機ジテルル化合物の混合物
のいずれかであることを特徴とする請求項6に記載のポリマーの製造方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法で製造されたことを特徴とするポリマー。
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