JP2018502942A - 複数の(ペル)フルオロポリエーテルセグメントを含む二官能性フッ素化ポリマー - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、本出願の全内容が、すべての目的のために参照により本明細書に援用される、2014年11月27日出願の欧州特許出願第14195155.8号に対する優先権を主張するものである。
− RAKHIMOV,A.V.,et al.New Catalytic Synthesis of Polyfluoroalkyl Chlorosulfites.Russian Journal of General Chemistry.2004,vol.74,no.5,p.799−800
− RAKHIMOV,A.V.,et al.Synthesis of di(polyfluoroalkyl)ethers.Russian Journal of General Chemistry.2004,vol.77,no.4,p.1561−1563
には、ポリフルオロアルキルクロロサルファイトの合成およびそれらのその後のエーテルへの変換が開示されている。このようなエーテルは、2つのフッ素化セグメント間で式−CH2OCH2−の水素化スペーサを連結することを含む。しかしながら、実施例で開示されたクロロサルファイトの調製で使用されるフッ素化出発原料は、PFPEアルコールとは異なる。本出願人が、上記論文の教示に従ってPFPEジオールのクロロサルファイトを調製しようと試みたとき、所望のクロロサルファイト誘導体は得られなかった。
HO−(CH2CH2O)r(CH2CH(OH)CH2O)p−CH2CF2O(CF2CF2O)mCF2CH2O−
−(CH2CH(OH)CH2O)q(CH2CH2O)s−H
(式中、mは、3〜200の整数であり、
rおよびsのそれぞれは、互いに独立して、0〜100の整数であり、pおよびqのそれぞれは、互いに独立して、0〜100の整数であり、但し、
互いに独立している、rおよびpのそれぞれが、少なくとも1の整数である場合、または
互いに独立している、qおよびsのそれぞれが、少なくとも1の整数である場合、
−(CH2CH2O)−および−(CH2CH(OH)CH2O)−単位の配列は、特に限定されず、かつ
rおよびpの一方が少なくとも2の整数であり、他方が少なくとも1の整数である場合、または
qおよびsの一方が少なくとも2の整数であり、他方が少なくとも1の整数である場合、
−(CH2CH2O)−および−(CH2CH(OH)CH2O)−単位は、ブロック形態またはランダムで配列されていてもよい)
を有する二官能性ペルフルオロポリエーテルが開示されている。
例えば、欧州特許第2089443 B号明細書(SOLVAY SOLEXIS S.P.A.)2009年8月19日には、(ペル)フルオロポリエーテルブロックおよび1種以上の単独重合可能なオレフィンに由来するブロックを含む非官能性ブロックコポリマーが開示されている。このようなブロックコポリマーは、ラジカル経路によるペルオキシPFPEと1種以上の単独重合可能ナオレフィンとの反応、熱処理および中和を含むプロセスによって製造することができる。
HOCH2CH2CH2CH2−OCF2−Rf−CF2O−CH2CH2CH2CH2O−(CF2−Rf−CF2O−CH2CH2CH2CH2O)nH
を有する化合物が開示される一方で、実施例8には、式:
HOCH2CH2CH2−OCF2−Rf−CF2O−CH2CH2CH2O(CF2−Rf−CF2O−CH2CH2CH2O)nH
(式中、Rfは、PFPE鎖である)の化合物が開示されている。
本明細書において:
− 用語「(ペル)フルオロエーテル」は、完全または部分フッ素化ポリマーを意味する;
− 「PFPE」は、「(ペル)フルオロポリエーテル」を意味し;実体として使用される場合、それは、文脈に応じて、単数または複数形で意図される;
− 用語「(ポリ)エーテル」は、エーテルまたはポリエーテルを意味する;
− 用語「(ペル)ハロアルキル」は、1個以上の水素原子がハロゲン原子で置き換えられている直鎖または分岐アルキル基を意味する;
− 特に断りのない限り、用語「ハロゲン」には、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素が含まれる。
− 表現「水素化(ポリ)エーテルセグメント」は、C、HおよびO原子のみを含む(ポリ)エーテルセグメントを意味する;
− 例えば、セグメント(SRF)、セグメント(SH)、ポリマー(P)などのような式または式の部分を特定する記号または数字の前後の括弧「(...)」の使用は、単に本文の残りに対してその記号または数字をより良く区別する目的を有し;したがって、前記括弧は省略することもできる;
− 「脱離基」は、前記基に結合している分子が求核化合物と反応されるときに、電子の対とともに離れ、ヘテロリティック結合開裂で安定なアニオンを形成することができる分子フラグメントである。好ましくは、脱離基は、スルホネート基である。典型的には、スルホネート基は、(ハロ)アルキルスルホネート基、好ましくはフルオロアルキルスルホネート基、またはアリールスルホネート基、好ましくはフェニルスルホネート基であり、ここで、アリールまたはフェニル部分は、1個以上の(ハロ)アルキル置換基、好ましくは(フルオロ)アルキル置換基を任意選択で有する。好ましいスルホネート基は、トリフルオロメタンスルホネート(トリフレート)、ナノフルオロブタンスルホネート(ノナフレート)およびp−トルエンスルホニル(トシレート)である;
− 表現「上で定義されたとおりに」は、本説明の前の部分でのその表現によって言及される総称的および特定的または好ましい定義のすべてを含むことが意図される。
本発明によるポリマー(P)は、以下の一般式(P−1)で表すことができる:
(P−1)(E)−(S’RF)−(S’H)−(S’’RF)−[(S’’H)−(S’RF)−(S’H)−(S’’RF)]p[(S’’H)−(S’RF)]q−(E’)
(式中:
− (S’RF)および(S’’RF)は、互いに等しいかまたは異なり、上で定義されるとおりの(ペル)フルオロポリエーテルセグメント(SRF)であり;
− (S’H)および(S’’H)は、互いに等しいかまたは異なり、上で定義されたとおりの水素化(ポリ)エーテルセグメント(SH)であり;
− (E)は、上で定義されたとおりの末端基であり;
− (E’)は、(E)と等しいかまたは異なる末端基であり;
− pは、0または正数であり、
− qは、0または1である)。
セグメント(SRF)は、少なくとも1つのカテナリーエーテル結合および少なくとも1つのフルオロカーボン部分を有する繰り返し単位(R°)を含む、完全または部分ポリオキシアルキレン鎖[以後、「鎖(Rf)」]を含む。
(i)−CFXO−(式中、Xは、FまたはCF3である)、
(ii)−CFXCFXO−(式中、Xは、出現ごとに等しいかまたは異なり、FまたはCF3であり、但し、Xの少なくとも1つは−Fである)、
(iii)−CF2CF2CW2O−(式中、Wのそれぞれは、互いに等しいかまたは異なり、F、Cl、Hである)、
(iv)−CF2CF2CF2CF2O−、
(v)−(CF2)j−CFZ*−O−[式中、jは、0〜3の整数であり、Z*は、一般式−ORf *’Tの基であり、ここで、Rf *’は、0〜10の数の繰り返し単位を含むフルオロポリオキシアルケン鎖であり、前記繰り返し単位は、以下:−CFXO−、−CF2CFXO−、−CF2CF2CF2O−、−CF2CF2CF2CF2O−(各Xそれぞれは、独立してFまたはCF3である)の中から選択され、Tは、C1〜C3パーフルオロアルキル基である]
から選択される繰り返し単位(R°)を含む。
(Rf−I)
−(CFX1O)g1(CFX2CFX3O)g2(CF2CF2CF2O)g3(CF2CF2CF2CF2O)g4−
(式中:
− X1は、−Fおよび−CF3から独立して選択され、
− X2、X3は、互いにおよび出現ごとに等しいかまたは異なり、独立して、−F、−CF3であり、但し、Xの少なくとも1つは−Fであり;
− g1、g2、g3、およびg4は、互いに等しいかまたは異なり、独立して、g1+g2+g3+g4が2〜300、好ましくは2〜100の範囲にあるような、0以上の整数であり;g1、g2、g3およびg4の少なくとも2つがゼロと異なる場合、異なる繰り返し単位は、鎖に沿って概して統計的に分布している)
に従う。
(Rf−IIA)−(CF2CF2O)a1(CF2O)a2−
(式中:
− a1およびa2は独立して、数平均分子量(Mn)が400〜5,000であるような0以上の整数であり;a1およびa2は両方とも、好ましくはゼロと異なり、比a1/a2は、好ましくは0.1〜10に含まれる);
(Rf−IIB)−(CF2CF2O)b1(CF2O)b2(CF(CF3)O)b3(CF2CF(CF3)O)b4−
(式中:
b1、b2、b3、b4は独立して、数平均分子量(Mn)が400〜10,000、好ましくは400〜5,000であるような0以上の整数であり;好ましくは、b1は0であり、b2、b3、b4は0より大きく、比b4/(b2+b3)は1以上である);
(Rf−IIC)−(CF2CF2O)c1(CF2O)c2(CF2(CF2)cwCF2O)c3−
(式中:
cw=1または2であり;
c1、c2、およびc3は独立して、数平均分子量が400〜10,000、好ましくは400〜5,000であるように選択される0以上の整数であり;好ましくはc1、c2およびc3はすべて0より大きく、比c3/(c1+c2)は概して0.2より小さい);
(Rf−IID)−(CF2CF(CF3)O)d−
(式中:
dは、数平均分子量が、400〜5,000であるような、0より大きい整数である);
(Rf−IIE)−(CF2CF2C(Hal)2O)e1−(CF2CF2CH2O)e2−(CF2CF2CH(Hal)O)e3−
(式中:
− Halは、出現するごとに等しいかまたは異なり、フッ素原子および塩素原子から選択されるハロゲン、好ましくはフッ素原子であり;
−e1、e2、およびe3は、互いに等しいかまたは異なり、独立して、(e1+e2+e3)の和が2〜300に含まれるような0以上の整数である)
の鎖から選択される。
(Rf−III)−(CF2CF2O)a1(CF2O)a2−
(式中:
− a1およびa2は、数平均分子量(Mn)が400〜4,000であるような0より大きい整数であり、比a2/a1は、概して0.2〜5に含まれる)
に従う。
(Sa RF)−(R°f)−CFX−[O−Rh°−O−CFX−(R°’f)−CFX]nsf−
(式中、XおよびRh°は、上で定義されたとおりであり、(R°f)および(R°’f)は、互いに等しいかまたは異なり、上で定義されたとおりの鎖Rfであり、nsfは、1〜200の範囲の整数である)
に従う。
水素化(ポリ)エーテルセグメント(SH)は、式−CH2OCH2OCH2−のセグメントを除いて、少なくとも2個の炭素原子を含む直鎖または分岐の二価(ポリ)オキシアルキレンセグメントである。
(SH−I)−Rh−O−Rh’−
(式中、(Rh)および(Rh’)は、互いに等しいかまたは異なり、直鎖または分岐の二価アルキレンセグメントから選択され、それぞれ少なくとも1個の炭素原子を含み;(Rh)および(Rh’)が2個以上の炭素原子を含む場合、それらは、1個以上のエーテル性酸素原子により任意選択で中断され得る)
に従う。
(S°H−I)−Rh°−O−Rh°−
(式中、Rh°は、上で定義されたとおりである)
のセグメントを含む。
(Rh−I)−(CH2)m(OCH2CHY)n−
(式中、mは、0または1であり、nは、0または1以上、好ましくは1〜10の範囲の整数であり、Yは、水素またはメチル、好ましくは水素であり、但し、mが0である場合、nは少なくとも1である)
に従う。好ましい実施形態において、mは1であり、nは、0または1である。
(Rh’−I)−(CHY’CH2O)n’(CH2)m’−
(式中、Y’は、水素またはメチル、好ましくは水素であり、n’は、0または1以上、好ましくは1〜10の範囲の整数であり、m’は、0または1であり、但し、m’が0である場合、n’は、少なくとも1である)
に従う。好ましい実施形態において、m’は1であり、n’は、0または1である。
(SH−1)−(CH2)m(OCH2CHY)nO(CHY’CH2O)n’(CH2)m’−、
(式中、m、m’、n、n’、YおよびYは、互いに等しいかまたは異なり、上で定義されたとおりである)
に従う。
(SH−1A)−CH2OCH2−
(SH−1B)−CH2OCH2CH2OCH2−
に従うものである。
(E)および(E’)と本明細書で特定される末端基は、エーテル性酸素原子により任意選択で中断された、少なくとも1個の炭素原子を含む直鎖または分岐アルキル基であり、前記基は、ヒドロキシ基または上で定義されたとおりの脱離基を含む。
(E−1)−(CH2)m *(OCH2CHY*)n *E1
(式中、Y*は、水素またはメチル、好ましくは水素であり、m*は、0または1であり、n*は、0または1以上、好ましくは1〜10の範囲の整数であり、但し、m*が0である場合、n*は、少なくも1であり、かつE1は、ヒドロキシ基または上で定義されたとおりの脱離基である)
に従うものである。好ましい実施形態において、Y*は、YおよびY’に等しく、n*は、nおよびn’に等しい。好ましい実施形態において、Y、Y’およびY*は、水素である。最も好ましい実施形態において、m*は1であり、n*は0である。好ましくはE1は、ヒドロキシ、トリフレート、ノナフレートおよびトシレートから選択される。
(P−1A)
(E)−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)−[(Rh’)O(Rh)−(S’RF)−RhORh’−(S’’RF)]p−[(Rh’)O(Rh)−(S’RF)]q−(E’)
(式中、(E)、(E’)、(S’RF)、(S’’RF)、(Rh)、(Rh’)ならびにpおよびqは、上で定義されたとおりである)
に従う。
− 基(E)および(E’)が、互いに等しいかまたは異なり、式−CH2E1(式中、E1は、ヒドロキシ、ノナフレート、トリフレートおよびトシレートから選択される)に従い;
− (S’RF)および(S’’RF)が、それぞれ、式(Rf−III)に従う鎖(Rf)および鎖(R’f)を含む直鎖PFPEセグメントであり、前記鎖(Rf)および(R’f)は、それらの分子量において任意選択で異なり;
− (Rh)および(Rh’)が両方とも−CH2−であるか、または一方が−CH2−であり、他方が−CH2CH2OCH2−であり;
− pが、0または1、好ましくは0であり、qが1である、ものである。
好ましくは、ポリマー(P−1A)において、(E’)は、(E)に等しい。
本発明のさらなる目的は、上で定義されたとおりのポリマー(P)の製造のための方法であって、
− 少なくとも1.98の平均官能価を有するPFPEジオール(ジオール−1)と、
− 少なくとも1.98の平均官能価を有し、かつそのヒドロキシ末端基がスルホン酸エステルとして求核置換に対して活性化されているPFPEジオール[活性化(ジオール−1*)]との
無機または無機塩基の存在下での反応を含む方法である。
− それぞの末端が、ヒドロキシ基、好ましくはヒドロキシ末端基を含む、2つの鎖末端を有する、上で定義されたとおりの鎖(Rf)を含む二官能性PFPEポリマー、および
− 一方の末端が1個のヒドロキシ基、好ましくはヒドロキシ末端基を含み、他方の末端が(ペルハロ)アルキル基を有する、2つの鎖末端を有する、上で定義されたとおりの鎖(Rf)を含む、モルベースで2%未満の一官能性PFPEポリマー、
任意選択で、
− それぞれの鎖末端が(ペルハロ)アルキル基を有する、2つの鎖末端を有する、上で定義されたとおりの鎖(Rf)を含む、モルベースで0.04%未満の非官能性PFPEポリマー
を含有する混合物を意味する。
(ジオール−1A)Z−O−Rf−Z’
(式中、(Rf)は、上で定義されたとおりのフルオロポリオキシアルキレン鎖であり、ZおよびZ’は、互いに等しいかまたは異なり、1個のヒドロキシ基を有する炭化水素基であって、部分フッ素化されており、1個以上のエーテル性酸素を任意選択で有する炭化水素基、または典型的には−CF3、−CF2Cl、−CF2CF2Cl、−C3F6Cl、−CF2Brおよび−CF2CF3から選択される、C1〜C3ハロアルキル基を表す)
に従う。
(Z−1)−(CH2)m *(OCH2CHY*)n *OH
(式中、m*は、0または1であり、Y*およびn*は、上で定義されたとおりであり、但し、m*が0である場合、n*は、少なくとも1である)
に従う。
式:
Zc−O−R°f−C(O)X1、
(式中、X1はFであり、Zcは、C(O)X1、または典型的には−CF3、−CF2Cl、−CF2CF2Cl、−C3F6Cl、−CF2Br、−CF2CF3および−CF2H、−CF2CF2Hから選択される、C1〜C3ハロアルキルである)
のカルボニル化合物と、式:
B−O−CH2CHY−O−B
[式中、Yは、上で定義されたとおりであり、Bは、FC(O)−、R’−SO2−(ここで、芳香族基である)、直鎖または可能であれば分岐である水素化または(ペル)フッ素化C1〜C10アルキルである]
の化合物とのフッ素アニオンの供給源の存在下での反応によって調製することができる。
(ジオール−1*A)E*−O−R’f−E*’
(式中、(R’f)は、上で定義されたとおりのフルオロポリオキシアルキレン鎖であり、E*およびE*’は、互いに等しいかまたは異なり、1個の脱離基を有する上で定義されたとおりの炭化水素基であって、部分フッ素化されており、かつ1個以上のエーテル性酸素を任意選択で有する炭化水素基、または典型的には、−CF3、−CF2Cl、−CF2CF2Cl、−C3F6Cl、−CF2Brおよび−CF2CF3から選択される、C1−C3ハロアルキル基を表す)
に従う。
(E−2)−(CH2)m *(OCH2CHY*)n *E2
(式中、Y*はHであり、m*は、0または1であり、n*は、0であるかまたは1〜10の範囲の整数であり、E2は、トリフレート、ノナフレートまたはトシレート基から選択され、但し、m*が0である場合、n*は1である)
に従うものである。最も好ましくは、m*は1であり、かつn*は、0または1である。
ポリマー(P)は、フッ素化に供されて、(ペル)フルオロポリエーテルセグメント(S*F)により一緒に連結された、複数の上で定義されたとおりのセグメント(SRF)を含む、ポリマー(P*)を与えることができ、前記セグメント(S*F)は、ポリマー(P)の(SH)における水素原子のフッ素原子による完全または部分置き換えから生じ、前記ポリマー(P−1)は、それぞれの基(E)がヒドロキシ基または脱離基を含む、2個の末端基[基(E)]を有する。
a)各末端基(E)がヒドロキシ基を含む、ポリマー(P)をフッ化カルボニル[C(O)F2]と反応させ、それにより、ポリマー(P)のフルオロホルメートを得る工程と;
b)セグメント(SH)の水素原子のフッ素原子による部分または完全置き換まで、ポリマー(P)のフルオロホルメートを不活性ガス、好ましくはN2の存在下でフッ素によるフッ素化に供し、それにより、ポリマー(P*)のフルオロホルメートを得る工程と;
c)ポリマー(P*)のフルオロホルメートをアルコールR1OH(ここで、R1は、C1〜C4直鎖または分岐アルキル、より好ましくは−CH3を表す)と反応させ、それにより、ポリマー(P*)のエステルを得る工程と;
d)ポリマー(P*)のエステルを還元剤と反応させて、各末端基(E)がヒドロキシ基を含む、ポリマー(P*)を得る工程と
e)任意選択で、基(E)におけるヒドロキシ基を公知の方法によって脱離基に変換する工程と
を含む、方法を含む。
原料および方法
実施例中で(ジオール−1)として、および活性化ジオール(ジオール−1*)の調製のために使用したFomblin(登録商標)Z−DOL PFPEポリマーは、Solvay Specialty Polymers Italy S.p.A.から入手可能であり、公知の方法によって調製した。
実施例1−Mn=1039(EW=520)のFomblin(登録商標)Z DOL PFPEに由来するセグメントを含むポリマー(P)の合成
工程1−Fomblin(登録商標)Z DOL PFPEノナフレートの合成
ガラス製反応器に、機械的攪拌下でトリエチルアミン(TEA)(4.95g、49ミリ当量)およびペルフルオロ−1−ブタンスルホニルフロリド(12.3g、40.8ミリ当量)を投入した。反応塊の内部温度を、乾燥氷浴を使用して−5+5℃に下げた。式:
HO−CH2CF2O(CF2CF2O)a1(CF2O)a2CF2CH2−OH
(式中、a1およびa2は、上で定義されたとおりであり、MnおよびEWが実施例表題に示されたとおりであるように選択され;a1/a2=2である)
のFomblin(登録商標)Z DOL PFPE(20g、38ミリ当量)
を激しい攪拌下で滴下した。その後、反応塊を、機械的攪拌下で、室温まで加温した。反応は、19F−NMRでモニターした。室温で1時間後、試料をNMR分析のために採取し、ヒドロキシ基のペルフルオロブタンスルホネート基への実測変換率は、70%であった。反応の完了まで、内部温度を60℃まで上昇させた。完全な変換後、反応塊を室温に冷却し、生成物をエタノールで2回(各回20g)洗浄した。有機相を分離し、エタノールを真空下70℃でストリッピングした。得られた生成物(Fomblin(登録商標)Z DOL PFPEノナフレート)を、96%を超える純度および90%を超える収率で単離した。この生成物の典型的な診断19F−NMRシグナルは、−107.5ppmで共鳴したが、一方でいずれのペルフルオロスルホネート(加水分解ノナフレート)の診断ピークも−111.5ppmで共鳴した。得られたFomblin(登録商標)Z DOL PFPEノナフレートは、1630のMnおよび820のEWを有した。
ガラス製反応器に、41g(79ミリ当量)のFomblin(登録商標)Z DOL PFPE(Mn 1039、EW 520)を投入した。氷浴を使用して内部温度を10℃に下げた。カリウムtert−ブトキシド(3.4g、30ミリ当量)を、機械的攪拌下でテーリングしたチューブ(tailed tube)を使用して添加した。その後、反応塊を機械的攪拌下で室温まで加温した。反応塊を40℃に3時間、次いで、真空下80℃でさらに2時間加熱して、反応の過程で形成されたtert−ブタノールを除去した。
HOCH2−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)−[(Rh’)O(Rh)−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)]p−(Rh)’O(Rh)−(S’RF)−CH2OH
[式中:
− (S’RF)は、(S’’RF)に等しく、式CF2O(CF2CF2O)a1(CF2O)a2CF2(式中、a1およびa2は、上で定義されたとおりである)の鎖を表し;
− RhおよびRh’は、両方とも−CH2−基であり
− pは0.1である]
を有するポリマー(P)の取得が確認され、
Mn=3650g/モル(EW=1850g/当量)であった。
81ppmおよび−83ppm(−CH2OH末端基に連結された−CF2−前末端基);
81ppmおよび−79ppm(−CH2OCH2−内部基に連結された−CF2−前末端基)
である。
工程1−Fomblin(登録商標)Z DOL PFPEノナフレートの合成
以下の相違を有して、実施例1、工程1に開示された手順に従った:
− 25g(23ミリ当量)の式:
HOCH2CF2O(CF2CF2O)a1(CF2O)a2CF2CH2OH
(式中、a1およびa2は、上で定義されたとおりであり、かつMnおよびEWがこの実施例表題に示された通りであるように選択され;a1/a2=2である)
のFomblin(登録商標)Z DOL PFPE;
− TEA:34.5g(34ミリ当量);
− ペルフルオロブタンスルホニルクロリド:86g(28.5ミリ当量)。
以下の相違を有して、実施例1、工程2に開示された手順に従った:
− 25g(23ミリ当量)の式:
HOCH2CF2O(CF2CF2O)a1(CF2O)a2CF2CH2OH
(式中、a1およびa2は、上で定義されたとおりであり、かつMnおよびEWは、この実施例表題に示されたとおりであるように選択され;a1/a2=2である)
のFomblin(登録商標)Z DOL PFPE;
− カリウムtert−ブトキシド:1g、9ミリ当量;
− ヘキサフルオロキシレン:12ml;
− 工程1のFomblin(登録商標)Z DOL PFPEノナフレート:10g(7ミリ当量)、5時間で添加。
HOCH2−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)−[(Rh’)O(Rh)−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)]p−(Rh)’O(Rh)−(S’RF)−CH2OH
(式中:
− (S’RF)は、(S’’RF)に等しく、かつ式CF2O(CF2CF2O)a1(CF2O)a2CF2(式中、a1およびa2は、上で定義されたとおりである)の鎖を表し;
− RhおよびRh’は、両方とも−CH2−基であり、
− pは0.02である)
を有するポリマー(P)の取得が確認され、
Mn=6500g/モル(EW=3300g/当量)であった。
工程1−Fomblin(登録商標)Z DOL PFPEノナフレートの合成
以下の相違を有して、実施例1、工程1に開示された手順に従った:
−30g(187ミリ当量)の式:
HOCH2CF2O(CF2CF2O)a1(CF2O)a2CF2CH2OH
(式中、a1およびa2は、上で定義されたとおりであり、かつMnおよびEWが、この実施例表題で報告さたとおりであるように選択され;a1/a2=1.0である)
のFomblin(登録商標)Z DOL PFPE;
− TEA:2.5g(25ミリ当量);
− ペルフルオロブタンスルホニルクロリド:6.2g(20ミリ当量)。
以下の相違を有して、実施例1、工程2に開示された手順に従った:
− 50g(33ミリ当量)の式:
HOCH2CF2O(CF2CF2O)a1(CF2O)a2CF2CH2OH
(式中、a1およびa2は、上で定義されたとおりであり、かつMnおよびEWが、この実施例表題に報告されたとおりであるように選択され;a1/a2=1.0である)
のFomblin(登録商標)Z DOL PFPE;
− カリウムtert−ブトキシド:1.39g、12ミリ当量;
− ヘキサフルオロキシレン:25ml;
− 工程1のFomblin(登録商標)Z DOL PFPEノナフレート:20g、11ミリ当量、4時間で添加。
HOCH2−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)−[(Rh’)O(Rh)−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)]p−(Rh)’O(Rh)−(S’RF)−CH2OH
[式中:
− (S’RF)は、(S’’RF)に等しく、かつ式:CF2O(CF2CF2O)a1(CF2O)a2CF2(式中、a1およびa2は、上で定義されたとおりである)の鎖を表し;
− RhおよびRh’は、両方とも−CH2−基であり;
− pは0である]
を有するポリマー(P)の取得が確認された。
工程1−Fomblin(登録商標)Z DOL PFPEノナフレートの合成
以下の相違を有して、実施例1、工程1に開示された手順に従った:
100g(59ミリ当量)の式:
HOCH2CF2O(CF2CF2O)a1(CF2O)a2CF2CH2OH
(式中、a1およびa2は、上で定義されたとおりであり、かつMn=3900およびEW=1960ならびにm/n=2.1であるように選択される)
のFomblin(登録商標)Z DOL PFPE;
− TEA:7g(70ミリ当量);
− ペルフルオロブタンスルホニルクロリド:20g(65ミリ当量)。
以下の相違を有して、実施例1、工程2に開示された手順に従った:
− 16.2g(16ミリ当量)の式:
HOCH2CF2O(CF2CF2O)a1(CF2O)a2CF2CH2OH
(式中、a1およびa2は、上で定義されたとおりであり、かつMn=2000およびEW=990であるように選択され;a1/a2=1.98である)
のFomblin(登録商標)Z DOL PFPE;
− カリウムtert−ブトキシド:0.68g(6ミリ当量);
− ヘキサフルオロキシレン:15ml;
− 工程1のFomblin(登録商標)Z DOL PFPEノナフレート:10g(5ミリ当量)。
HOCH2−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)−[(Rh’)O(Rh)−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)]p−(Rh)’O(Rh)−(S’RF)−CH2OH
[式中:
− (S’RF)および(S’’RF)は、式:CF2O(CF2CF2O)a1(CF2O)a2CF2、
(式中、鎖(S’RF)において、a1およびa2は、工程2で使用したFomblin(登録商標)Z DOL PFPEのものと同じであるが、一方で鎖(S’’RF)において、a1およびa2は、工程1で使用したFomblin(登録商標)Z DOL PFPEのものと同じである)の鎖を表し;
− RhおよびRh’は、両方とも−CH2−基であり、
− pは0である]
を有するポリマー(P)の取得が確認され、
Mn=8100g/モル(EW=4100g/当量)であった。
工程1−Fomblin(登録商標)Z DOL PFPEノナレートの合成
実施例1、工程1で得られたFomblin(登録商標)Z DOL PFPEノナフレートをこの実施例で使用した。
以下の相違を有して、実施例1、工程2に開示された手順に従った:
− Fomblin(登録商標)Z DOL PFPE(実施例1、工程1で使用したものと同じ式、MnおよびEW):40g(77ミリ当量);
− カリウムtert−ブトキシド:4.5(40ミリ当量);
−実施例1のFomblin(登録商標)Z DOL PFPEノナフレート:28g(33ミリ当量)。
HOCH2−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)−[(Rh’)O(Rh)−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)]p−(Rh)’O(Rh)−(S’RF)−CH2OH
[式中:
− (S’RF)は、(S’’RF)に等しく、かつ式CF2O(CF2CF2O)a1(CF2O)a2CF2(式中、a1およびa2は、上で定義されたとおりである)の鎖を表し;
− RhおよびRh’は、両方とも−CH2−基であり、
− pは0.5である]
を有するポリマー(P)の取得が確認され、
Mn=3274g/モル(EW=1620g/当量)であった。
工程1−Fomblin(登録商標)Z DOL PFPEノナフレートの合成
実施例1、工程1で得られたFomblin(登録商標)Z DOL PFPEノナフレートをこの実施例で使用した。
以下の相違を有して、実施例1、工程2に開示された手順に従った:
− Fomblin(登録商標)Z DOL PFPE(実施例1、工程1で使用したものと同じ式、MnおよびEW):70g、135ミリ当量;
− カリウムtert−ブトキシド:15.2g、135ミリ当量;
− 実施例1、工程1のFomblin(登録商標)Z DOL PFPEノナフレート:113g(135ミリ当量);
− ビス−トリフルオロメチルベンゼン:60ml。
1H−NMRおよび19F−NMR分析により、以下の平均構造:
HOCH2−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)−[(Rh’)O(Rh)−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)]p−(Rh)’O(Rh)−(S’RF)−CH2OH
{式中:
− (S’RF)は、(S’’RF)に等しく、かつ式CF2O(CF2CF2O)a1(CF2O)a2CF2(式中、a1およびa2は、実施例1で定義されたとおりである)の鎖を表し;
− RhおよびRh’は、両方とも−CH2−基であり、
− pは、20より大きい整数である}を有するポリマー(P)の取得が確認された。
工程1−Fomblin(登録商標)Z DOL PFPEノナフレートの合成
実施例1、工程1で得られたFomblin(登録商標)Z DOL PFPEノナフレートをこの実施例で使用した。
以下の相違を有して、実施例1、工程2に開示された手順に従った:
− Fomblin(登録商標)ZDOLPFPE(実施例1、工程1で使用したものと同じ式、MnおよびEW):13g、25ミリ当量;
−カリウムtert−ブトキシド:3.4g、30ミリ当量;
− ヘキサフルオロオキシレン:11g(8ml)
− 実施例1のFomblin(登録商標)Z DOL PFPEノナフレート:65g(79.3ミリ当量)。
E1CH2−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)−[(Rh’)O(Rh)−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)]p−(Rh)’O(Rh)−(S’RF)−CH2E1
[式中:
− (S’RF)は、(S’’RF)に等しく、かつ式CF2O(CF2CF2O)a1(CF2O)a2CF2(式中、a1およびa2は、上で定義されたとおりである)の鎖を表し;
− RhおよびRh’は、両方とも−CH2−基であり;
− E1は、ノナフレートであり
− pは0である]を有するポリマー(P)の構造の取得が確認され、
Mn4200g/モル(EW=2100g/当量)であった。
工程1−Fomblin(登録商標)Z DOL TX PFPEトシレートの合成
ガラス製反応器に、機械的攪拌下で、トリエチルアミン(TEA)(6.6g、65ミリ当量)およびpara−トルエンスルホニルクロリド(10.5g、55ミリ当量)を投入した。この混合物の内部温度を室温に保った。
HO(CH2CH2O)rCH2CF2O(CF2CF2O)a1(CF2O)a2CF2CH2(OCH2CH2)rOH
(式中、r=1.5であり、a1およびa2は、Mn=1850g/モル(EW=920g/当量)であるように選択され、a1/a2は約2である)のFomblin(登録商標)Z DOL TX PFPE(46g、50ミリ当量)
を激しい攪拌下で滴下した。その後、この反応塊を機械的攪拌下で、40℃まで加温した。Fomblin(登録商標)Z DOL TX PFPEの対応するトシレートへの完全変換まで、反応は、19F−および1H−NMRによりモニターした。粗製反応混合物を室温に冷却し、次いで、それをエタノールで2回(各回ごと30g)洗浄した。フッ素化有機相(下部層)を分離し、いずれの残存溶媒も真空下70℃でストリッピングした。Fomblin(登録商標)Z DOL TX PFPEトシレート(Mn=2180、EW=1120)を95%を超える純度および90%を超える収率で単離した。
ガラス製反応器に、実施例1、工程1におけるのと同じFomblin(登録商標)Z DOL PFPE 41g(79ミリ当量)を投入し、内部温度を、氷浴を使用して10℃に下げた。カリウムtert−ブトキシド(3.4g、30ミリ当量)を、テーリングしたチューブを使用して添加した。その後、この反応塊を、機械的攪拌下で室温まで加温した。この反応混合物を40℃で2時間、次いで、真空下80℃で加熱して、形成されたtert−ブタノールを除去した。
HOCH2−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)−[(Rh’)O(Rh)−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)]p−(Rh)’O(Rh)−(S’RF)−CH2OH
{式中:
− (S’RF)および(S’’RF)は、式:CF2O(CF2CF2O)a1(CF2O)a2CF2(式中、鎖(S’RF)において、a1およびa2は、Fomblin(登録商標)Z DOL PFPEにおけるのと同じであり、鎖(S’’RF)において、Fomblin(登録商標)DOL TXにおけるのと同じである)の鎖を表し;
− Rhは、−CH2−であり;
− Rh’は、−(CH2CH2O)rCH2−(式中、rは、上で定義されたとおりである)であり
−は、約1.5である]
を有するポリマー(P)の取得が確認された。
実施例9−実施例7のポリマーとピリジンとの塩化反応
ガラス製反応器に、20gの実施例7のポリマー(P)(9.5当量のノナフレート基)を投入し、次いでピリジンを添加し(1.5g、19ミリ当量)、この反応混合物を70℃で2時間攪拌した。次いで、過剰のピリジンを減圧下で蒸留により除去した。最終生成物は、19F−および1H−NMRによって特徴付けし、これにより、以下の構造:
[式中、鎖(P)は、式:
CH2−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)−[(Rh’)O(Rh)−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)]p−(Rh)’O(Rh)−(S’RF)−CH2
(式中、(S’RF)、(S’’RF)、(Rh)および(Rh’)は、実施例7で定義されたとおりである)の鎖を表す]を有する生成物の取得が確認された。
実施例10−ポリマー(P*)の合成[実施例1のポリマー(P)のフッ素化]
実施例1のポリマー(10g、5.41ミリ当量−OH)を、真空蒸留により過剰のFomblin(登録商標)Z DOL PFPEから精製し、50mlのFreon(登録商標)113 CFCに溶解させ、次いで、ステンレス鋼製反応器に投入し、−78℃に冷却した。COF2(0.8g、11,6ミリモル)を1000rpmで攪拌下にステンレス鋼製反応器中に凝縮させ、その温度を20℃にゆっくりともっていった。反応の進行を、反応器の内部圧力をモニターすることによって追跡した。圧力が完全な変換を示すと直ぐに、残存圧力を抽気して、未反応COF2を除去した。次いで、反応器を真空下50℃に加熱して、Freon(登録商標)113 CFCを蒸留除去した。定量19F−NMR分析により、典型的な−18ppmでのフルオロホルメート−OCOFシグナル(5.39ミリ当量−OCOF)を評価することによって変換率=選択率=収率=99%であることが実証された。
平均式:
F(O)COCH2−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)−[(Rh’)O(Rh)−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)]p−Rh’ORh−(S’RF)−CH2OC(O)F
[式中:
− RhおよびRh’は、両方とも−CH2−基であり;
− (S’RF)は、(S’’RF)に等しく、かつ式:
CF2O(CF2CF2O)a1(CF2O)a2CF2(式中、a1およびa2は、上で定義されたとおりである)の鎖を表し
− pは0.1である]を有する得られたポリマー(P)のフルオロホルメート
(5.39ミリ当量−OCOF、32.34ミリ当量CF2CH2−OCH2O−(CF2CF2O)a1(CF2O)a2CF2CH2OCOF)を、ステンレス鋼製反応器中に入れ、40gのFreon(登録商標)113 CFCで希釈し、10%(重量/重量)F2/N2ガス混合物によって−5℃および1N*L/時間で合計で15分間フッ素化した(化学両論的量の34倍)。1Hおよび19FNMRにより、1H−NMRにおける−CH2−シグナルの消失および19F−NMRにおける−18ppmでの典型的な−OCOFシグナルの出現を認めることによって完全な変換が示された。式:
F(O)COCF2−(S’RF)−CF2OCF2−(S’’RF)−[CF2OCF2−(S’RF)−CF2OCF2−(S’’RF)]p−CF2OCF2−(S’RF)−CF2OC(O)F
を有する得られた生成物[ポリマー(P*)のフルオロホルメート]を、真空下40℃でストリッピングして、Freon(登録商標)113 CFCのすべてを除去し、ガラス製反応器に入れ、0℃に冷却した。CH3OH(48.5ミリモル、1.56g、化学両論必要量の3倍)をマイクロ滴下漏斗によって添加した。反応は、発熱で(10℃の発熱性が実測された)で、即時であった。反応の最後に、粗製2相混合物が得られ、前記混合物は、下部にポリマー(P−1)のジメチルエステルおよび上部層に未反応CH3OH、HFおよび(CH3O)2C(=O)を含有した。Freon(登録商標)113 CFCを添加し、粗製混合物を蒸留H2Oで2回抽出した。下部相をMgSO4で乾燥させ、濾過し、溶媒を蒸発させた。
8.1g(80モル%)のCH3O(O)COCF2−(S’RF)−CF2OCF2−(S’’RF)−[CF2OCF2−(S’RF)−CF2OCF2−(S’’RF)]p−CF2OCF2−(‘SRF)−CF2OC(O)OCH3
(式中、(S’RF)および(S’’RF)は、上で定義されたとおりである)
(Mn=3700g/モル、EW=1875g/当量)。
(6.2g、出発エステルに対して75モル%)、選択率=100%のHOCH2−(S’RF)−CF2OCF2−(S’’RF)−[CF2OCF2−(S’RF)−CF2OCF2−(S’’RF)]p−CF2OCF2−(S’RF)−CH2OH
(式中、(S’RF)および(S’’RF)は、上で定義されたとおりである)
(Mn=3600g/モル、EW=1820g/当量)。
ポリマー(P)の分別を、以下の実施例で例証されるとおりに、溶媒/非溶媒手順によって行った。
手順A
0.2μmPTFE+ガラス前フィルタで濾過後に得られた実施例1、工程2の生成物(40g)(これは、過剰の未反応Fomblin(登録商標)Z DOL PFPEも含んだ)に、240mlのFreon(登録商標)113 CFC(20重量/体積%)を添加した。この混合物を磁気式攪拌下で室温にて維持して、平衡に到達させ、生成物を完全に溶解させた。得られた透明溶液にメタノール(非溶媒として)を少しずつ添加して、沈殿部分を得、これを上清から分離し、穏やかな真空蒸留(60℃、20mmHg、2時間)により溶媒から精製した。実施例1で得られた59gの生成物に、680mlのC2H5OHを添加して、8.3gの沈殿部分F1を得、これを上清から分離し;この上清に240mlのC2H5OHを添加して、5.1gの沈殿部分F2を得、これを上清から分離した。
0.2μmPTPE+ガラス前フィルタでの濾過後に得られた実施例1、工程2の生成物の第2のアリコート(55g)(これは、過剰の未反応Fomblin(登録商標)Z DOL PFPEも含有した)を、真空蒸留(60℃、20mmHg、2時間)に供した。
手順A
0.2μmPTFE+ガラス前フィルタで濾過後に得られた、実施例1、工程2の生成物(48g)(過剰の未反応Fomblin(登録商標)Z DOL PFPEも含有する)に、450mlのFreon(登録商標)113 CFC(約10重量/体積%)を添加した。この混合物を磁気式攪拌下で室温に維持して、平衡に到達させ、生成物を完全に溶解させた。得られた透明溶液に、メタノール(非溶媒として)を少しずつ添加して、沈殿部分を得、これを上清から分離し、穏やかな蒸留(60℃、20mmHg、2時間)により溶媒から精製した。
− 220mlエタノール、1.6gの部分F1を与える;
− 80mlノエタノール、10.8gの部分F2を与える;
− 60mlのエタノール、3.9gの部分F3を与える;
− 80mlのエタノール、8.9gの部分F4を与える。
過剰の未反応Fomblin(登録商標)Z DOL PFPEも含有する、0.2μmPTFE+ガラス前置フィルタでの濾過後に得られた、実施例2、工程2の生成物の第2のアリコート(48g)を使用して、実施例11の手順に従った。
0.2μmPTFE+ガラス前置フィルタでの濾過後に得られた、実施例4、工程2の生成物(50g)に、450mlのFreon(登録商標)113 CFC(約10重量/体積%)を添加した。この混合物を磁気式攪拌下で室温にて維持して、平衡に到達させ、生成物を完全に溶解させた。得られた透明溶液にメタノール(非溶媒として)を少しずつ添加して、沈殿部分を得、これを上清から分離し、穏やかな真空蒸留(60℃、20mmHg、2時間)により溶媒から精製した。
− 140mlのエタノール、9.6gの部分F1を与える;
− 60mlのエタノール、14.9gの部分F2を与える;
− 80mlのエタノール、6.7gの部分F3を与える。
Claims (14)
- 水素化(ポリ)エーテルセグメント(SH)により一緒に連結された複数の(ペル)フルオロポリエーテル(PFPE)セグメント(SRF)を含むポリマー(P)であって、2つの末端基(E)を有し、それぞれの基(E)は、ヒドロキシ基またはスルホネート基を含み、但し、水素化(ポリ)エーテルセグメント(SH)は、式−CH2OCH2OCH2−のセグメントではない、ポリマー(P)。
- 式(P−1):
(P−1)(E)−(S’RF)−(S’H)−(S’’RF)−[(S’’H)−(S’RF)−(SH)−(S’’RF)]p[(S’’H)−(S’RF)]q−(E’)
(式中:
− (S’RF)および(S’’RF)は、互いに等しいかまたは異なり、(ペル)フルオロポリエーテルセグメント(SRF)であり;
− (S’H)および(S’’H)は、互いに等しいかまたは異なり、水素化(ポリ)エーテルセグメント(SH)であり;
− (E’)は、(E)と等しいかまたは異なる末端基であり;
− pは、0または正数であり、
− qは、0または1である)
に従う、請求項1に記載のポリマー。 - −pが、0または1であり、かつ
− qが1である、請求項2に記載のポリマー。 - (SRF)および(S’RF)が、(Rf)400〜5,000の範囲の数平均分子量を有し、かつ
(i)−CFXO−(式中、Xは、FまたはCF3である);
(ii)−CFXCFXO−(式中、Xは、出現するごとに等しいかまたは異なり、FまたはCF3であり、但し、Xの少なくとも1つは、−Fである)、
(iii)−CF2CF2CW2O−(式中、Wのそれぞれは、互いに等しいかまたは異なり、F、Cl、Hである)、
(iv)−CF2CF2CF2CF2O−、
(v)−(CF2)j−CFZ*−O−[式中、jは、0〜3の整数であり、Z*は、一般式−ORf *Tの基であり、ここで、Rf *は、0〜10の数の繰り返し単位を含むフルオロポリオキシアルケン鎖であり、前記繰り返し単位は、以下:−CFXO−、−CF2CFXO−、−CF2CF2CF2O−、−CF2CF2CF2CF2O−(各Xそれぞれは、独立して、FまたはCF3である)の中から選択され、Tは、C1〜C3ペルフルオロアルキル基である]
から選択される繰り返し単位(R°)を含む鎖(Rf)を含む、請求項2または3に記載のポリマー。 - セグメント(SH)が、式(SH−1):
(SH−I)−Rh−O−Rh ’−
(式中、(Rh)および(Rh’)は、互いに等しいかまたは異なり、直鎖または分岐の二価アルキレンセグメントから選択され、それぞれ少なくとも1個の炭素原子を含み;(Rh)および(Rh’)が2個以上の炭素原子を含む場合、それらは、1個以上のエーテル性酸素原子で任意選択で中断され得る、請求項2〜4のいずれか一項に記載のポリマー。 - (E)および(E’)が、式(E−1):
(E−1)−(CH2)m *(OCH2CHY*)n *E1
(式中、Y*は、水素またはメチルであり、m*は、0または1であり、n*は、0または1以上の整数であり、但し、m*が0である場合、n*は、少なくとも1であり、かつE1は、ヒドロキシ基または脱離基である)
に従う、請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリマー。 - 式(P−1A):
(P−1A)(E)−(S’RF)−(Rh)O(Rh’)−(S’’RF)−[(Rh’)O(Rh)−(S’RF)−RhORh ’−(S’’RF)]p−[(Rh’)O(Rh)−(S’RF)]q−(E’)
[式中:
− (E)および(E’)は、互いに等しいかまたは異なり、式−CH2E1(式中、E1は、ヒドロキシ、ノナフレート、トリフレートおよびトシレートから選択される)に従い;
− (S’RF)および(S’’RF)は、それぞれ、式(Rf−III):
(Rf−III)−(CF2CF2O)a1(CF2O)a2−
(式中:
− a1およびa2は、数平均分子量が400〜4,000であるような0より大きい整数であり、比a2/a1は、概して0.2〜5に含まれる)に従う、鎖(Rf)および鎖(R’f)を含み、
前記(Rf)および(R’f)は、任意選択でそれらの分子量で異なり;
− (Rh)および(Rh’)は、両方とも−CH2−であるか、または一方が−CH2−であり、他方が−CH2CH2OCH2−であり;
− pは、0または1であり、qは1である]
に従う、請求項2〜6のいずれか一項に記載のポリマー。 - 請求項1〜7のいずれか一項に定義されたとおりのポリマーの製造方法であって、
− 少なくとも1.98の平均官能価を有する(ペル)フルオロポリエーテルジオール(ジオール−1)と、
− 少なくとも1.98の平均官能価を有し、かつそのヒドロキシ末端基が、スルホン酸エステルとして求核置換に対して活性化されている(ペル)フルオロポリエーテルジオール(ジオール−1*)との
無機または無機塩基の存在下での反応を含む方法。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリマーをフッ素化剤で処理する工程を含む、ポリマーの製造方法。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリマーを、ポリマーまたはブロックコポリマーの製造のための中間体として使用する工程を含む、ポリマーまたはブロックコポリマーの製造方法。
- 表面を潤滑する方法であって、潤滑される表面に請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリマーを塗布する工程を含む方法。
- 基材に撥水/撥油性を付与する方法であって、基材に請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリマーを塗布する工程を含む方法。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリマーを潤滑剤との混合で含む、潤滑剤組成物。
- 基材に撥水/撥油性を付与するための組成物であって、請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリマーを表面処理剤との混合で含む組成物。
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