JP2016527330A - ポリマーを修飾する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Polymer−OH+R1OHPO2・R2→
Polymer−O−HPO2・R2+R1OH II
R1は、水素(H)、またはアルキルもしくはアリールラジカル等の有機残渣を表す。
R2は、有機または無機カチオンを表す。
R2・R1−OHPO2 III
この式は次式:
と同等であり、式中、
R1は、水素ラジカル、炭素数1〜20の、好ましくは炭素数1〜15の、特には炭素数1〜10の、有利には炭素数1〜5の直鎖状もしくは分岐状のアルキルラジカル、または炭素数4〜24の、特には炭素数5〜18のアリールラジカルを表し、前記アリールラジカルは、任意選択で、酸素(O)、窒素(N)、および硫黄(S)から選択した少なくとも1つのヘテロ原子を含み、前記アルキルラジカルおよび前記アリールラジカルは、任意選択で、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ハロ基、アミノ基、およびチオ基から選択した1〜10個の置換基で置換されており、また、
R2は、アンモニウムイオン(NH4+)、水素イオン(H+)、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、カリウムイオン(K+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)、フランシウムイオン(Fr+)、銅イオン(Cu+)、銀イオン(Ag+)、置換および非置換アンモニウム、ホスホニウム、およびスルホニウム、および、限定はしないが、メチル−ピロリジニウム、イソチアゾリウム、イソオキサゾリウム、オキサゾリウム、ピロリウム、およびチオフェニウム−ピリジニウムを含む、1個、2個、および3個のヘテロ原子を有する五員複素環、ピリダジニウム、ピリミジニウム、ピラジニウム、イミダゾリウム、ピラゾリウム、チアゾリウム、オキサゾリウム、アミジニウム、グアニジニウム、ホスファゼニウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、およびトリアゾリウム、およびその混合物の群から選択したカチオンを表す。
R2・R1−OHPO2 III
この式は、次の化学式:
と同等であり、式中、R1およびR2は上記と同様の意味を持つ。
1−エチル−3−メチルイミダゾリウム メチルホスホネート([emim][MeHPO3])合成
1−エチルイミダゾール96.1g、1.00molを滴下にて1時間かけて添加し、亜リン酸ジメチル110.0g、1.00molを85℃で加熱した。反応をさらに18時間80℃で撹拌させた。反応混合物を、高真空下で、65℃で18時間回転蒸発して、澄明な淡黄色油206.0gを得た。
メチルトリオクチルホスホニウム メチルホスホネート([P8881][MeHPO3])合成
トリオクチルホスフィン370g、1.00molを滴下にて1時間かけて添加し、ジメチルホスファイト110.0g、1.00molをアルゴン下において85℃で加熱した。反応をさらに80℃で18時間撹拌した。反応混合物を、高真空下において65℃で18時間回転蒸発して、澄明な淡黄色油480gを得た。
[emim][MeHPO3]による130℃での前加水分解クラフト(PHK)パルプ修飾
PHK5gを入れたフラスコに[emim][MeHPO3]95gを添加した。この混合物を、アルゴン雰囲気下において130℃で18時間撹拌した。この反応混合物を、同量のメタノールで希釈し、G3焼結漏斗で濾過した。アセテートを3体積低速添加して粗生成物を沈殿させた。この沈殿物を、追加のアセトン:メタノール(95:5)で洗浄した。これを、同様の体積のメタノールアセトン沈殿によりさらに再沈殿させた。得られた試料を真空オーブン中で乾燥して、白粉9.5gを得た。得られた生成物は水溶性であった。
DBUを溶媒として用いた、[emim][MeHPO3]による100℃での前加水分解クラフト(PHK)パルプ修飾
PHK5gを入れたフラスコに[emim][MeHPO3]95gを添加した。DBU100mgを添加した。この混合物を、アルゴン雰囲気下において100℃で18時間撹拌した。この反応混合物を同量のメタノールで希釈し、G3焼結漏斗で濾過した。アセテートを3体積低速添加して粗生成物を沈殿させた。沈殿物を、追加のアセトン:メタノール(95:5)で洗浄した。これを、同様の体積のメタノールアセトン沈殿により再度沈殿させた。得られた試料を真空オーブン中で乾燥して、白粉8gを得た。この生成物は水中でゲルを形成した。
[emim][MeHPO3]による130℃でのキトサン修飾
[emim][MeHPO3]95gを、キトサン5gを入れたフラスコに添加した。この混合物を、アルゴン雰囲気下において100℃で18時間撹拌した。この反応混合物を、アセトン:メタノール(95:5)で沈殿した。DMAを用いてこの混合物を60℃で18時間加熱した。そして、得られた試料を真空オーブンで乾燥して琥珀粉9.5gを得た。
セルロースホスホネートからのセルロースの再生
セルロースホスホネート0.25gを水5mLに溶解した。この溶液を、1Mの塩酸5mL中に添加し、室温(RT)で1時間撹拌した。この期間に白色固体が沈殿した。これを濾過して水で洗浄し、乾燥して赤外分光法(IR)で分析した。
Claims (34)
- ヒドロキシ基を有するポリマーを修飾して修飾ポリマーを得る方法であって、
前記ポリマーを少なくとも1つの有機ホスホン酸塩と接触させて該ポリマーを化学的に修飾させるステップを含む方法において、前記有機ホスホン酸塩は液相にあり、
前記方法において、前記有機ホスホン酸塩は式IIIで表され、
III
式中、
R1は、水素ラジカル、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキルラジカル、炭素数4〜24のアリールラジカルから選択され、R2は、水素イオン(H+)、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、カリウムイオン(K+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)、フランシウムイオン(Fr+)、銅イオン(Cu+)、銀イオン(Ag+)、置換および非置換アンモニウム、ホスホニウム、およびスルホニウム、および1個、2個、および3個のヘテロ原子を有する五員複素環、およびその混合物の群から選択したカチオンである、
ポリマーを修飾する方法。 - 前記R2は、メチルピロリジニウム、イソチアゾリウム、イソオキサゾリウム、オキサゾリウム、ピロリウム、およびチオフェニウムからなる群から選択した五員複素環、ピリジニウム、ピリダジニウム、ピリミジニウム、ピラジニウム、イミダゾリウム、ピラゾリウム、チアゾリウム、オキサゾリウム、アミジニウム、グアニジニウム、ホスファゼニウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、およびトリアゾリウムである、請求項1に記載の方法。
- 前記R1は、酸素(O)、窒素(N)、および硫黄(S)から選択した少なくとも1つのヘテロ原子を含むアリールラジカルである、請求項1または2に記載の方法。
- 前記R1は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ハロ基、アミノ基、およびチオ基から選択した1〜10個の置換基で置換したアルキルラジカル基またはアリールラジカル基である、
請求項1〜3のいずれかに記載の方法。 - 前記修飾ポリマーは未反応ヒドロキシ基を含有する、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 前記修飾ポリマーにおけるホスホネート基とヒドロキシ基との比は1000:1〜1:1000である、請求項5に記載の方法。
- 前記修飾ポリマーにおけるホスホネート基とヒドロキシ基との比は100:1〜1:100である、請求項5に記載の方法。
- 前記修飾ポリマーにおけるホスホネート基とヒドロキシ基との比は10:1〜1:10である、請求項5に記載の方法。
- 前記R2は、炭素数1〜10の直鎖状または分岐状のアルキルラジカルまたは炭素数5〜24のアリールラジカルの群から選択した1つ以上の基で置換したアンモニウムイオンである、請求項1〜8に記載の方法。
- 前記液相にある有機ホスホン酸塩の量は、該液相の総重量の0.1%〜100.0%の間である、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
- 前記液相にある有機ホスホン酸塩の量は、該液相の総重量の1.0%〜50.0%の間である、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
- 前記液相にある有機ホスホン酸塩の量は、該液相の総重量の2.0%〜20.0%の間である、請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
- 前記液相にある有機ホスホン酸塩の量は、該液相の総重量の8.0%〜12.0%の間である、請求項1〜12のいずれかに記載の方法。
- 前記ポリマーを前記ホスホン酸塩と接触させる際の、ヒドロキシ基とホスホネート基とのモル比を1:0.1〜1:1000とした、請求項1〜13のいずれかに記載の方法。
- 前記ポリマー前記ポリマーを前記ホスホン酸塩と接触させる際の、ヒドロキシ基とホスホネート基とのモル比を1:0.5〜1:100とした、請求項1〜14のいずれかに記載の方法。
- 前記ポリマーは前記ポリマーを前記ホスホン酸塩と接触させる際の、ヒドロキシ基とホスホネート基とのモル比を1:1〜1:50とした、請求項1〜15のいずれかに記載の方法。
- 前記ポリマーは、前記有機ホスホン酸塩と該ポリマーのヒドロキシ基との化学反応により修飾され、前記化学反応によりポリマーホスホネートが生じ、前記ポリマーにおいて0.001〜60.000%の重量増加率(Weight Percent Gain(WPG))が得られる、請求項1〜16のいずれかに記載の方法。
- 前記ポリマーは、前記有機ホスホン酸塩と該ポリマーのヒドロキシ基との化学反応により修飾され、前記化学反応によりポリマーホスホネートが生じ、前記ポリマーにおいて1.000〜55.000%の重量増加率(Weight Percent Gain(WPG))が得られる、請求項1〜17のいずれかに記載の方法。
- 前記ポリマーは、前記有機ホスホン酸塩と該ポリマーのヒドロキシ基との化学反応により修飾され、前記化学反応によりポリマーホスホネートが生じ、前記ポリマーにおいて5.000〜50.000%の重量増加率(Weight Percent Gain(WPG))が得られる、請求項1〜18のいずれかに記載の方法。
- 前記ポリマーは、前記有機ホスホン酸塩と該ポリマーのヒドロキシ基との化学反応により修飾され、前記化学反応によりポリマーホスホネートが生じ、前記ポリマーにおいて10.000〜40.000%の重量増加率(Weight Percent Gain(WPG))が得られる、請求項1〜19のいずれかに記載の方法。
- 前記ポリマーは多糖類およびリグニンから選択される、請求項1〜20のいずれかに記載の方法。
- 請求項1〜21のいずれかに記載の方法により得られたポリマー。
- 前記ポリマーは多糖類およびリグニンから選択される、請求項22に記載のポリマー。
- ヒドロキシ基をさらに含み、ホスホネート基とヒドロキシ基との比が1000:1〜1:1000である、請求項23に記載のポリマー。
- ヒドロキシ基をさらに含み、ホスホネート基とヒドロキシ基との比が100:1〜1:100である、請求項23に記載のポリマー。
- ヒドロキシ基をさらに含み、ホスホネート基とヒドロキシ基との比が10:1〜1:10である、請求項23に記載のポリマー。
- 前記ポリマーは繊維またはフィラメントの形で得られる、請求項22〜26のいずれかに記載のポリマー。
- 請求項22〜27のいずれかに記載のポリマーを含むスパン線維。
- 請求項22〜27のいずれかに記載のポリマーを含む薄膜。
- 酸素バリア性を呈する、請求項29に記載の薄膜。
- 請求項22〜27のいずれかに記載のポリマーを液相に溶解または分散させてなるポリマー溶液。
- 前記液相は極性溶媒を含む、請求項31に記載のポリマー溶液。
- 前記極性溶媒は水を含む、請求項31のポリマー溶液。
- 前記溶液の総重量から算出した、前記液相にある前記ポリマーの濃度は0.1%〜20%である、請求項31〜33のいずれかに記載のポリマー溶液。
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