JP2012513432A - ポリマー性、イオン性のイミダゾリウム化合物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
α−ジカルボニル化合物、
アルデヒド、
第一級アミノ基を少なくとも2つ有する、少なくとも1つのアミノ化合物、
場合により、第一級アミノ基を1つだけ有するアミノ化合物、及び
水素酸
ここでα−ジカルボニル化合物及びアルデヒドのカルボニル基は、場合によりヘミアセタール、アセタール、若しくはヘミケタール、又はケタールとしても存在していてよい
を相互に反応させることを特徴とする。
本発明によれば必ず、α−ジカルボニル化合物、アルデヒド、少なくとも2つの第一級アミノ基を有する少なくとも1つのアミノ化合物、及び水素酸を相互に反応させる。前掲化合物は、官能基の含分によって定義される。本発明の範囲では、例えば前掲の化合物のうち2つが同一であってもよいが、それは例えば1つの化合物が酸官能性と、2つの第一級アミノ基又はアルデヒド基を有している場合である。反応とは、重縮合である。重縮合の際には低分子化合物、例えば水又はアルコールを脱離しながら重合が起こる。
α−ジカルボニル化合物とは好適には、式I
R1−CO−CO−R2
[式中、R1及びR2は相互に独立して、H原子であるか、又は1〜20個のC原子を有する有機基である]
の化合物である。この基は分枝状若しくは非分枝状であってよく、又は例えばポリマー性イミダゾール化合物のさらなる架橋に貢献できる官能基を有していてよい。とりわけR1及びR2は、前述の数のC原子を有する炭化水素基である。
本発明の意味合いにおいてアルデヒドとは、少なくとも1つのアルデヒド基を有する化合物である。アルデヒドとはとりわけ、式II
R3−CHO
[式中、R3は水素原子又は1〜20個のC原子を有する有機基である]
のアルデヒドである。特に好ましいのは、ホルムアルデヒドである:ホルムアルデヒドにはまた、ホルムアルデヒドを遊離する化合物、例えばパラホルムアルデヒド、又はトリオキサンを使用することができる。
アミノ化合物とは、少なくとも2つの第一級アミノ基を有する化合物である。
(NH2−)nR4
によって示すことができ、この式中でnは2以上の整数であり、アミノ基の数を表す。nは非常に大きな値、例えば2〜10,000の整数、とりわけ2〜5,000の整数を取ることができる。nに対する非常に高い値は例えば、ポリアミン、例えばポリビニルアミンを使用する際に現れる。
本発明による方法では、例えば特別な末端基をポリマーに導入するため、又はさらなる官能基により付加的な架橋をもたらすため、定義された特性を調整するため、又は生成したポリマーについて後にさらなる反応(ポリマー類似反応)を可能にするために、さらなる化合物を使用することができる。
必ず併用する水素酸は、式Ym-(H+)mによって示され、式中、mは正の整数である。これはまた、ポリマー性水素酸、例えばポリアクリル酸であってよい;この場合、mは非常に高い値を取り得る。このようなポリマー性水素酸として挙げられるのは、例えばポリアクリル酸、ポリメタクリル酸であるか、又は(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、若しくはイタコン酸と、他の任意のモノマー、例えば(メタ)アクリレート、ビニルエステル、又は芳香族モノマーとの、例えばスチレンとのコポリマーであるか、又は多数のカルボキシル基を有するその他のポリマーである。
以下の式のハロゲン化物イオン、及びハロゲン含有アニオンの群:
F-、Cl-、Br-、I-、BF4 -、PF6 -、AlCl4 -、Al2Cl7 -、Al3Cl10 -、AlBr4 -、FeCI4 -、BCl4 -、SbF6 -、AsF6 -、ZnCl3 -、SnCl3 -、CuCl2;
公知の水素酸のその他のアニオン、例えば
CN-、SCN-、OCN-、NO2 -、NO3 -、N(CN)-;
以下の一般式の硫酸イオン、亜硫酸イオン、及びスルホン酸イオンの群:
SO4 2-、HSO4 -、SO3 2-、HSO3 -、RaOSO3 -、RaSO3 -;
以下の一般式の炭酸イオン及び炭酸エステルの群:
HCO3 -、CO3 2-、RaCO3 -
以下の一般式のケイ酸イオン及びケイ酸エステルの群:
SiO4 4-、HSiO4 3-、H2SiO4 2-、H3SiO4 -、RaSiO4 3-、RaRbSiO4 2-、RaRbRcSiO4 -、HRaSiO4 2-、H2RaSiO4 -、HRaRbSiO4 -
以下の一般式のアルキルシラン若しくはアリールシランイオンの群;
RaSiO3 3-、RaRbSiO2 2-、RaRbRcSiO-、RaRbRcSiO3 -、RaRbRcSiO2 -、RaRbSiO3 2-;
以下の一般式の炭酸イミド、ビス(スルホニル)イミド、及びスルホニルイミドの群:
一般式[MrHalt]s-[式中、Mは金属であり、Halはフッ素、塩素、臭素又はヨウ素であり、r及びtは正の整数であり、かつ錯体の化学量論量を表し、sは正の整数であり、かつ錯体の電荷を表わす]のハロメタレートの群;
以下の一般式のスルフィド、ヒドロゲンスルフィド、ポリスルフィド、ヒドロゲンポリスルフィド及びチオレートの群:S2-、HS-、[Sv]2-、[HSv]-、[RaS]-(式中vは、2〜10の正の整数である);
錯体金属イオン、例えばFe(CN)6 3-、Fe(CN)6 4-、MnO4 -、Fe(CO)4 -の群。
PO4 3-、HPO4 2-、H2PO4 -、RaPO4 2-、HRaPO4 -、RaRbPO4 -;
以下の一般式のホスホン酸イオン及びホスフィン酸イオンの群:
RaHPO3 -、RaRbPO2 -、RaRbPO3 -;
以下の一般式の亜リン酸イオンの群:
PO3 3-、HPO3 2-、H2PO3 -、RaPO3 2-、RaHPO3 -、RaRbPO3 -;
以下の一般式のホスホナイト及びホスフィナイトの群:
RaRbPO2 -、RaHPO2 -、RaRbPO-;、RaHPO-;
以下の一般式のカルボン酸イオンの群:
RaCOO-、Re(−COO-)f
以下の一般式のホウ酸イオンの群:
BO3 3-、HBO3 2-、H2BO3 -、RaRbBO3 -、RaHBO3 -、RaBO3 2-、B(ORa)(ORb)(ORc)(ORd)-、B(HSO4)-、B(RaS04)-;
以下の一般式のボロネートの群
RaBO2 2-、RaRbBO-:及び
ハロゲン化炭化水素基の群:
CF3SO3 -、(CF3SO3)2N-、CF3CO2 -、CCl3CO2 -。
C3〜C12シクロアルキル及びそのアリール置換成分、ヘテロアリール置換成分、シクロアルキル置換成分、ハロゲン置換成分、ヒドロキシ置換成分、アミノ置換成分、カルボキシ置換成分、ホルミル置換成分、−O−置換成分、−CO−置換成分、又は−CO−O−置換成分、例えばシクロペンチル、2−メチル−1−シクロペンチル、3−メチル−1−シクロペンチル、シクロヘキシル、2−メチル−1−シクロヘキシル、3−メチル−1−シクロヘキシル、4−メチル−1−シクロヘキシル、又はCqF2(q-a)-(1-b)H2a-b、但し、この場合q≦30、0≦a≦qであり、bは0又は1であるものとし、
C2〜C30アルケニル、及びそのアリール置換成分、ヘテロアリール置換成分、シクロアルキル置換成分、ハロゲン置換成分、ヒドロキシ置換成分、アミノ置換成分、カルボキシ置換成分、ホルミル置換成分、−O−置換成分、−CO−置換成分、又は−CO−O−置換成分、例えば2−プロペニル、3−ブテニル、シス−2−ブテニル、トランス−2−ブテニル、又はCqF2(q-a)-(1-b)H2a-b、但し、この場合q≦30、0≦a≦qであり、bは0又は1であるものとし、
C3〜C12シクロアルケニル及びそのアリール置換成分、ヘテロアリール置換成分、シクロアルキル置換成分、ハロゲン置換成分、ヒドロキシ置換成分、アミノ置換成分、カルボキシ置換成分、ホルミル置換成分、−O−置換成分、−CO−置換成分又は−CO−O−置換成分、例えば3−シクロペンテニル、2−シクロヘキセニル、3−シクロヘキセニル、2,5−シクロヘキサジエニル又はCqF2(q-a)-3(1-b)H2a-3b、但し、この場合q≦30、0≦a≦qであり、bは0又は1であるものとし、
2〜30個の炭素原子を有するアリール又はヘテロアリール及びそのアルキル置換成分、アリール置換成分、ヘテロアリール置換成分、シクロアルキル置換成分、ハロゲン置換成分、ヒドロキシ置換成分、アミノ置換成分、カルボキシ置換成分、ホルミル置換成分、−O−置換成分、−CO−置換成分又は−CO−O−置換成分、例えばフェニル、2−メチル−フェニル(2−トリル)、3−メチル−フェニル(3−トリル)、4−メチル−フェニル、2−エチル−フェニル、3−エチル−フェニル、4−エチル−フェニル、2,3−ジメチル−フェニル、2,4−ジメチル−フェニル、2,5−ジメチル−フェニル、2,6−ジメチル−フェニル、3,4−ジメチル−フェニル、3,5−ジメチル−フェニル、4−フェニルーフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、1−ピロリル、2−ピロリル、3−ピロリル、2−ピリジニル、3−ピリジニル、4−ピリジニル又はC6F(5-a)Ha、但し、この場合0≦a≦5であり、又は
2つの基は、不飽和、飽和、又は芳香族の、場合により官能基、アリール、アルキル、アリールオキシ、アルキルオキシ、ハロゲン、ヘテロ原子、及び/又はヘテロ環により置換された、及び場合により1つ又は複数の酸素原子及び/又は硫黄原子及び/又は1つ又は複数の置換又は非置換のイミノ基で中断された環である。
RaCOO-、及びRe(−COO-)f
の上記カルボキシレートの水素酸である。
出発化合物の反応は、好適には水、水と混和性の溶剤、又はこれらの混合物中で行う。
の構造単位を有するカチオン性イミダゾリウムポリマーを有する。
の構造単位を有するカチオン性イミダゾリウムポリマーを有する。ここで述べておくべきは、製造方法において自然に様々な鎖長のポリマーが得られることであり、これによりxに対する平均値は、得られる混合物中で任意の値をとってよく、通常は整数ではない。
a)ホルムアルデヒド、グリオキサール、及びブタンジアミンからのポリマー
実施例1及び2の実施が、表に記載されている。実施例3〜9におけるポリマーの製造は、実施例2の製造処方に従って行った。
Claims (21)
- ポリマー性、イオン性のイミダゾリウム基含有化合物(略してポリマー性、イオン性のイミダゾリウム化合物という)の製造方法において、
α−ジカルボニル化合物、
アルデヒド、
第一級アミノ基を少なくとも2つ有する、少なくとも1つのアミノ化合物、
場合により、第一級アミノ基を1つだけ有するアミノ化合物、及び
水素酸、
ここでα−ジカルボニル化合物及びアルデヒドのカルボニル基は、場合によりヘミアセタール、アセタール、若しくはヘミケタール、又はケタールとして存在していてよい、
を相互に反応させることを特徴とする、前記製造方法。 - 前記α−ジカルボニル化合物が、式I
R1−CO−CO−R2
[式中、R1とR2は相互に独立して、H原子、又は1〜20個のC原子を有する有機基である]
の化合物であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 前記α−ジカルボニル化合物がグリオキサールであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記アルデヒドが、式II
R3−CHO
[式中、R3はH原子、又は1〜20個のC原子を有する有機基である]
のアルデヒドであることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記アルデヒドがホルムアルデヒドであることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記アミノ化合物が、式III
(NH2−)nR4
[式中、nは2以上の整数であり、R4は任意のn価の有機基である]
の化合物であることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記アミノ化合物が、脂肪族又は芳香族のジアミン又はトリアミンであることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記アミノ化合物が、C2〜C20アルキレンジアミンであることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。
- アミノ化合物として、異なるアミノ化合物の混合物を使用することを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記水素酸が、式
Ym-(H+)m
[式中、mは整数である]
の酸であることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法。 - mが1〜4の整数であることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 前記水素酸が、pKs値が1より大きい酸であることを特徴とする、請求項1から11までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記水素酸がカルボン酸、スルホン酸、リン酸、又はホスホン酸であり、ここでスルホン酸、リン酸、又はホスホン酸の酸基は一部エステル化されていてよいことを特徴とする、請求項1から12までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記水素酸が酢酸であることを特徴とする、請求項1から13までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法を水中、水と混和性の溶剤中、又はこれらの混合物中で行うことを特徴とする、請求項1から14までのいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1から15までのいずれか1項に記載の方法により得られるポリマー性、イオン性のイミダゾリウム化合物であって、
使用されるアミノ化合物の50mol%未満が、第一級アミノ基に対してβ位にヒドロキシル基を有するものであり、かつカチオン性ポリマーに対するアニオン性対イオンが臭化物イオンではない、前記化合物。 - ゲル透過クロマトグラフィーにより特定される数平均モル質量Mnが500より大きいことを特徴とする、請求項16に記載のポリマー性、イオン性のイミダゾリウム化合物。
- カチオン性イミダゾリウムポリマーの80質量%超が、式IV又はVの構造単位から成ることを特徴とする、請求項18又は19に記載のポリマー性、イオン性のイミダゾリウム化合物。
- 請求項1から20までのいずれか1項に記載のポリマー性、イオン性のイミダゾリウム化合物を、分散剤として用いる使用。
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