JP2019119715A - Production process for multifunctional (meth)acrylate and network polymer - Google Patents

Production process for multifunctional (meth)acrylate and network polymer Download PDF

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Abstract

To provide a production process for easily and surely obtaining polyfunctional (meth)acrylate with high yield using inositol as a raw material.SOLUTION: By reacting inositol and (meth)acryloyl chloride in the presence of an esterification catalyst in a solvent, a multifunctional (meth)acrylate in which (meth)acryloyl groups are ester-bonded to each of a plurality of hydroxyl group positions of inositol is synthesized. The number of (meth)acryloyl groups in the synthesized product may be any of 2 to 6.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、イノシトールを原料とする多官能(メタ)アクリレートの製造方法と、この多官能(メタ)アクリレートを用いたネットワークポリマーの製造方法に関する。なお、ここでいう(メタ)アクリレートはアクリレート及びメタクリレートの総称、後述する(メタ)アクリロイルもアクリロイル及びメタクリロイルの総称である。   The present invention relates to a method for producing inositol-based polyfunctional (meth) acrylate, and a method for producing a network polymer using this polyfunctional (meth) acrylate. Here, (meth) acrylate is a generic name of acrylate and methacrylate, and (meth) acryloyl described later is also a generic name of acryloyl and methacryloyl.

(メタ)アクリレートは、加熱ならびに紫外線や電子線の如き活性エネルギー線照射により重合硬化することから、塗料やインキの結合剤、接着剤、シーリング材、フィルム、光学レンズを始めとする各種成形物の原材料モノマーや架橋成分として汎用されている。特に、複数の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートは、高硬度で耐摩耗性及び透明性に優れた硬化物を形成するため、ハードコーティング材料として高い有用性を備えている。   (Meth) acrylates are polymerized and cured by heating and irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams, and thus various types of moldings such as binders for paints and inks, adhesives, sealing agents, films, optical lenses, etc. It is widely used as a raw material monomer and a crosslinking component. In particular, multifunctional (meth) acrylates having a plurality of (meth) acryloyl groups have high utility as hard coating materials because they form cured products having high hardness and excellent abrasion resistance and transparency.

このような多官能(メタ)アクリレートは、多価アルコールと単官能(メタ)アクリレートとのエステル化反応またはエステル交換反応で合成するのが一般的であり、使用する多価アルコールの価数と当量比によって官能基数つまりラジカル重合性基である(メタ)アクリロイル基の数が定まるが、官能基数が多いほど高い架橋密度で高硬度のネットワークポリマーを形成できる。従来、4官能以上の多官能(メタ)アクリレートとしては、非常に多くの種類が知られるが、通常では、鎖状の脂肪族多価アルコール又はその二〜三量体の(メタ)アクリルエステル、例えば、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート等が多用されている(特許文献1〜4)。   Such polyfunctional (meth) acrylates are generally synthesized by esterification reaction or transesterification reaction of polyhydric alcohol and monofunctional (meth) acrylate, and equivalent to the valence of polyhydric alcohol used Although the ratio determines the number of functional groups, that is, the number of (meth) acryloyl groups which are radically polymerizable groups, a network polymer having high crosslinking density and high hardness can be formed as the number of functional groups increases. Conventionally, a large number of tetrafunctional or higher polyfunctional (meth) acrylates are known, but usually, linear aliphatic polyhydric alcohols or (meth) acrylic esters of di-trimers thereof, For example, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, tripentaerythritol octa A (meth) acrylate etc. are used abundantly (patent documents 1-4).

特開2013−237845号公報(段落0025)JP, 2013-237845, A (paragraph 0025) 特開2015−113414号公報(段落0037)JP, 2015-113414, A (paragraph 0037) 国際公開WO2015/159611号公報(段落0003)International Publication WO2015 / 159611 (paragraph 0003) 特開2015−187241号公報(段落0009)JP, 2015-187241, A (paragraph 0009)

前記従来より多用される鎖状の脂肪族多価アルコール又はその二〜三量体の(メタ)アクリルエステルでは、その単独重合体ならびに他のラジカル重合性モノマーとの共重合体は、高い架橋密度で高硬度のネットワークポリマーとなるが、構造的に架橋密度の限界があるため、皮膜や成形物としてより高い硬度や機械的強度を求められる場合に対応できず、また耐熱性やハードコーティング材料等としての無機材料表面に対する接着性等の面でも十分とは言えなかった。   In the chain-like aliphatic polyhydric alcohol or the di-trimeric (meth) acrylic ester thereof, which is conventionally used, the homopolymer thereof and the copolymer with other radically polymerizable monomers have a high crosslinking density High-hardness network polymer, but due to structural limitations of crosslink density, it can not cope with cases where higher hardness or mechanical strength is required as a film or a molded product, and it can not be used for heat resistance, hard coating materials, etc. In terms of adhesion to the surface of inorganic materials, it was not sufficient.

本発明者らは、上述の事情に鑑みて、より高い架橋密度で高硬度のネットワークポリマーを生成可能な多官能(メタ)アクリレートを得るべく鋭意検討を重ねる過程で、多価アルコール成分として脂環式6価アルコールであるイノシトールに着目した。このイノシトールは、脂肪族炭化水素の6員環の各炭素原子に各1個の水酸基が結合したものであるが、水酸基の立体配置が異なる9種の立体異性体の内、代表的なミオイノシトール(myoinositol、meso-inositol)を含む数種が穀物、果物、豆類等の天然素材に含まれる。そして、これら天然素材のイノシトールは、希酸及びアルカリに安定であることに加え、環に対して6つの水酸基の配位方向が4:2又は3:3で逆向きになっている。従って、例えば各水酸基の位置に(メタ)アクリロイル基をエステル結合させたヘキサ(メタ)アクリレートでは、6つの(メタ)アクリロイル基が炭化水素環の異なる位置から環面に対して両側へ張出するように配位し、モノマー自体が三次元立体形態になる上、官能基が著しく密集して存在するから、その単独重合ならびに他のラジカル重合性モノマーとの共重合により、方向性のない極めて高密度の架橋構造を生じ、非常に高硬度で機械的強度及び耐熱性に優れた高機能なネットワークポリマーとなることが期待される。   In view of the above-mentioned circumstances, the inventors of the present invention have intensively studied to obtain a polyfunctional (meth) acrylate capable of forming a network polymer with high crosslinking density and high hardness. We focused on inositol, which is a formula hexahydric alcohol. This inositol is one in which one hydroxyl group is bonded to each carbon atom of the six-membered ring of aliphatic hydrocarbon, but among nine stereoisomers different in the configuration of the hydroxyl group, representative myoinositol Several species including (myoinositol, meso-inositol) are included in natural materials such as grains, fruits and beans. And, in addition to being stable to dilute acid and alkali, these natural materials inositol are opposite to each other in the coordination direction of the six hydroxyl groups with respect to the ring at 4: 2 or 3: 3. Thus, for example, in a hexa (meth) acrylate in which a (meth) acryloyl group is ester-bonded to the position of each hydroxyl group, six (meth) acryloyl groups extend from different positions of the hydrocarbon ring to both sides with respect to the ring surface And the monomers themselves are in a three-dimensional steric form, and the functional groups are present in extremely close proximity, and their homopolymerization and copolymerization with other radically polymerizable monomers result in extremely high directivity. It is expected to form a cross-linked structure with a high density and to be a highly functional network polymer with very high hardness and excellent mechanical strength and heat resistance.

しかしながら、イノシトールは、種々の有機化合物との相溶性や有機化合物に対する溶解性が低く、鎖状の脂肪族多価アルコールやその二〜三量体のような従来汎用の多価アルコールに比較して著しく反応性に乏しいため、効率よく官能基を付与することが難しく、無溶媒の状態では反応剤及び触媒を加えても反応せず、また溶媒を用いる場合でも一般的な溶媒では殆どが反応を生じないか極めて低収率になるという難点があった。   However, inositol has low compatibility with various organic compounds and low solubility in organic compounds, and it is lower than conventionally used general-purpose polyhydric alcohols such as chain aliphatic polyhydric alcohols and their di- to 3-mers. Since the reactivity is extremely poor, it is difficult to efficiently add functional groups, and in the absence of a solvent, it does not react even if a reactant and catalyst are added, and even when a solvent is used, most of the reactions are common in general solvents. There is a disadvantage that it does not occur or the yield is extremely low.

本発明は、上述の事情にも関わらず、イノシトールを原料とする多官能(メタ)アクリレートについて綿密な実験研究を重ねた結果、該多官能(メタ)アクリレートが容易に且つ確実に高収率で得られる製造方法と、得られたモノマーを用いたネットワークポリマーの製造方法とを究明したものである。なお、多官能(メタ)アクリレートの合成に用いる多価アルコール成分として、数多く例示した中にイノシトールを含めた特許文献(例えば、特許文献3)も散見されるが、いずれにおいても、イノシトールを用いた多官能(メタ)アクリレートについて、具体的な合成方法を開示していないし、ポリマー合成用のモノマーとしての使用例も示されていない。   In spite of the above-mentioned circumstances, as a result of repeated extensive research on polyfunctional (meth) acrylates starting from inositol, the present invention makes it possible to easily and reliably obtain high yields of the polyfunctional (meth) acrylates. The present inventors have investigated the production method to be obtained and the production method of the network polymer using the obtained monomer. In addition, although the patent documents (for example, patent document 3) which contained inositol in many illustrated as a polyhydric-alcohol component used for the synthesis | combination of polyfunctional (meth) acrylate are scattered, in any case, inositol was used. No specific synthetic method is disclosed for multifunctional (meth) acrylates and no examples of use as monomers for polymer synthesis are shown.

本発明の請求項1に係る多官能(メタ)アクリレートの製造方法は、イノシトールと塩化(メタ)アクリロイルとを、溶媒中においてエステル化触媒の存在下で反応させることを特徴としている。   The method for producing a polyfunctional (meth) acrylate according to claim 1 of the present invention is characterized in that inositol and (meth) acryloyl chloride are reacted in a solvent in the presence of an esterification catalyst.

また、本発明では、上記請求項1の多官能(メタ)アクリレートの製造方法の好適態様として、請求項2では前記溶媒がニトリル系溶媒及びハロゲン系溶媒より選ばれる少なくとも一種である構成、請求項3では前記溶媒がアセトニトリルである構成、請求項4では反応系に塩基性化合物を加え、反応で副生する塩化水素を中和する構成、請求項5ではエステル化触媒がN,N−ジメチル−4−アミノピリジンである構成、請求項6では多官能(メタ)アクリレートがヘキサ(メタ)アクリレートである構成、をそれぞれ規定している。   In the present invention, as a preferred embodiment of the method for producing a polyfunctional (meth) acrylate according to claim 1, in claim 2, the solvent is at least one selected from a nitrile solvent and a halogen solvent, In the third embodiment, the solvent is acetonitrile. In the fourth embodiment, the basic compound is added to the reaction system, and the hydrogen chloride by-produced in the reaction is neutralized. In the fifth embodiment, the esterification catalyst is N, N-dimethyl-. A configuration which is 4-aminopyridine, and a configuration in which the polyfunctional (meth) acrylate is hexa (meth) acrylate are defined in claim 6, respectively.

一方、本発明の請求項7に係るネットワークポリマーの製造方法は、請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法によって得られた多官能(メタ)アクリレートの単独モノマー、もしくは他のラジカル重合性モノマーとの混合モノマーをラジカル重合させることを特徴としている。   On the other hand, in the method for producing a network polymer according to claim 7 of the present invention, a single monomer of polyfunctional (meth) acrylate obtained by the production method according to any one of claims 1 to 6, or other radically polymerizable It is characterized by radical polymerization of a mixed monomer with a monomer.

更に、本発明では、上記請求項7のネットワークポリマーの製造方法の好適態様として、請求項8では前記多官能(メタ)アクリレートの単独モノマー、もしくは他のラジカル重合性モノマーとの混合モノマーを、光重合開始剤の存在下で活性エネルギー線照射によってラジカル重合させる構成、請求項9では前記他のラジカル重合性モノマーが(メタ)アクリル酸アルキルエステルである構成、をそれぞれ規定している。   Furthermore, according to the present invention, as a preferred embodiment of the method for producing a network polymer according to claim 7, in claim 8, a single monomer of the polyfunctional (meth) acrylate or a mixed monomer with another radically polymerizable monomer is A configuration in which radical polymerization is performed by active energy ray irradiation in the presence of a polymerization initiator, and a configuration in which the other radical polymerizable monomer is a (meth) acrylic acid alkyl ester are defined in claim 9 respectively.

本発明の多官能(メタ)アクリレートの製造方法によれば、多価アルコール成分としてイノシトールを用い、2〜6個の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートを容易に且つ確実に得ることができる。そして、得られた多官能(メタ)アクリレートは、イノシトールの複数の水酸基の位置に各々(メタ)アクリロイル基がエステル結合して、且つ複数の(メタ)アクリロイル基が環面に対して両側へ張出するように配位した三次元立体形態の分子になっている。従って、本発明のネットワークポリマーの製造方法のように、上記で得られた多官能(メタ)アクリレートを単独モノマーとしてラジカル重合させたり、他のラジカル重合性モノマーと共重合させることにより、方向性のない高密度の架橋構造を有して高硬度で機械的強度及び耐熱性に優れた高機能なネットワークポリマーが得られる。加えて、このようなネットワークポリマーは、ガラスやセラミック等の無機材料表面に対する接着性に優れることが判明しており、例えば種々の電子機器におけるディスプレイやレンズ等の光学ガラスの表面を保護するハードコーティング材料等としての高い適性を備える。   According to the method for producing a polyfunctional (meth) acrylate of the present invention, using inositol as a polyhydric alcohol component, a (meth) acrylate having 2 to 6 (meth) acryloyl groups can be easily and surely obtained it can. Then, in the obtained polyfunctional (meth) acrylate, (meth) acryloyl groups are respectively ester-bonded to the positions of the plurality of hydroxyl groups of inositol, and the plurality of (meth) acryloyl groups are stretched on both sides with respect to the ring face It is a three-dimensional steric form of molecules coordinated so as to emit. Therefore, as in the method for producing a network polymer of the present invention, the directionality can be obtained by radically polymerizing the above-obtained polyfunctional (meth) acrylate as a single monomer or copolymerizing with other radically polymerizable monomers. A highly functional network polymer having high density and high mechanical strength and heat resistance having a high density crosslinked structure is obtained. In addition, such network polymers have been found to be excellent in adhesion to the surface of inorganic materials such as glass and ceramic, for example, hard coatings that protect the surface of optical glass such as displays and lenses in various electronic devices. It has high suitability as a material etc.

特に、6官能(メタ)アクリレートつまりイノシトールヘキサ(メタ)アクリレートでは、より高密度の架橋構造で非常に高硬度、高機械的強度、高耐熱性のネットワークポリマーを形成できる。また、イノシトールに対して当量未満の塩化(メタ)アクリロイルを反応させることで、イノシトールの水酸基の一部を残した多官能(メタ)アクリレートを合成すれば、その水酸基を利用した種々の化学修飾が可能になるから、その化学修飾によって用途に応じた様々な物性や機能を付与できるという利点もある。   In particular, hexafunctional (meth) acrylates, that is, inositol hexa (meth) acrylates, can form a network polymer of very high hardness, high mechanical strength and high heat resistance with a higher density crosslinked structure. In addition, if a polyfunctional (meth) acrylate leaving a part of hydroxyl groups of inositol is synthesized by reacting (meth) acryloyl chloride less than equivalent to inositol, various chemical modifications using the hydroxyl groups are Since this becomes possible, there is also an advantage that the chemical modification can impart various physical properties and functions according to the application.

しかして、本発明の多官能(メタ)アクリレートの製造方法において、反応溶媒にニトリル系溶媒及びハロゲン系溶媒を用いることで高い収率が得られる。特に、該溶媒にアセトニトリルを用いれば、溶媒揮散による発癌性等の作業環境面での問題を生じることなく、該多官能(メタ)アクリレートを高収率で製造できる。また、反応系に塩基性化合物を加え、反応で副生する塩化水素を中和したり、エステル化触媒としてN,N−ジメチル−4−アミノピリジンを用いることにより、反応効率を高めることができる。   Therefore, in the method for producing a polyfunctional (meth) acrylate of the present invention, a high yield can be obtained by using a nitrile solvent and a halogen solvent as a reaction solvent. In particular, when acetonitrile is used as the solvent, the polyfunctional (meth) acrylate can be produced in high yield without causing problems in working environment such as carcinogenicity due to solvent volatilization. The reaction efficiency can be enhanced by adding a basic compound to the reaction system to neutralize hydrogen chloride by-produced in the reaction or by using N, N-dimethyl-4-aminopyridine as an esterification catalyst. .

一方、本発明のネットワークポリマーの製造方法において、前記多官能(メタ)アクリレートの単独モノマー、もしくは他のラジカル重合性モノマーとの混合モノマーを、光重合開始剤の存在下で活性エネルギー線照射によってラジカル重合させれば、短時間で効率よく硬化できるから、特にハードコート層の形成に好適である。更に、他のラジカル重合性モノマーとして(メタ)アクリル酸アルキルエステルを用いる場合、両モノマーの使用比率によって生成する共重合体の耐熱性を制御でき、これによってポリマーの用途に応じた熱的特性を設定できる。   On the other hand, in the method for producing a network polymer according to the present invention, the monomer of the polyfunctional (meth) acrylate alone or a mixed monomer of other radical polymerizable monomers is radicalized by active energy ray irradiation in the presence of a photopolymerization initiator. Since polymerization can be efficiently cured in a short time, it is particularly suitable for forming a hard coat layer. Furthermore, when (meth) acrylic acid alkyl ester is used as another radically polymerizable monomer, the heat resistance of the copolymer formed can be controlled by the use ratio of both monomers, and thereby the thermal characteristics according to the application of the polymer can be obtained. It can be set.

本発明の製造方法で得られたヘキサメタクリレートの 1H−NMRスペクトル図である。It is a < 1 > H-NMR spectrum figure of the hexamethacrylate obtained by the manufacturing method of this invention. 同ヘキサメタクリレートの 13C−NMRスペクトル図である。It is a 13 C-NMR spectrum figure of the same hexamethacrylate. 同ヘキサメタクリレートを重合したホモポリマーの固体NMRスペクトル図である。It is a solid-state NMR spectrum of the homopolymer which superposed | polymerized the hexamethacrylate. 同ヘキサメタクリレートのモノマー及びホモポリマーのIRスペクトル図である。It is IR spectrum of the monomer and homopolymer of the same hexamethacrylate.

本発明の多官能(メタ)アクリレートの製造方法では、既述のように、イノシトールと塩化(メタ)アクリロイルとを、溶媒中においてエステル化触媒の存在下で反応させることで、イノシトールの複数の水酸基の位置に各々(メタ)アクリロイル基がエステル結合した多官能(メタ)アクリレートを合成する。その合成物の(メタ)アクリロイル基の数は2〜6個のいずれでもよいが、例えばミオイノシトールを用いたイノシトールヘキサ(メタ)アクリレートの合成は次の化学式(I)で表される。なお、HMはヘキサメタクリレートの略称である。   In the method for producing a polyfunctional (meth) acrylate of the present invention, as described above, a plurality of hydroxyl groups of inositol are reacted by reacting inositol and (meth) acryloyl chloride in a solvent in the presence of an esterification catalyst. Synthesized polyfunctional (meth) acrylates each having a (meth) acryloyl group esterified at the position of Although the number of (meth) acryloyl groups in the compound may be any of 2 to 6, for example, the synthesis of inositol hexa (meth) acrylate using myoinositol is represented by the following chemical formula (I). HM is an abbreviation of hexamethacrylate.

(式中、nは6以上の整数。ミオイノシトールの6個のOH基のうち、炭化水素環に対して結合を実線で示す4個と破線で示す2個とは配位方向が逆向きである。 (In the formula, n is an integer of 6 or more. Of the 6 OH groups of myoinositol, 4 in which the bond is indicated by a solid line and 2 in a broken line with respect to the hydrocarbon ring have opposite coordination directions. is there.

本発明で使用するイノシトールは、特に制約されないが、6個の水酸基の立体配置の違いによる9種の立体異性体のうち、ミオイノシトール、D−イノシトール、L−イノシトール及びシリットが天然に存在して且つ希酸及びアルカリに安定なものとして好適である。特にミオイノシトールは、穀物や豆類等にフィチンとして多く含まれており、そのフィチンを脱塩(Mg,Ca等の除去)したフィチン酸(ミオイノシトールの6リン酸エステル)の加水分解によって容易に得られることから、材料コスト面より推奨される。なお、ミオイノシトールは環に対して6つの水酸基の配位方向が4:2で逆向きになっており、他の上記3種では同配位方向が3:3で逆向きになっている。   The inositol used in the present invention is not particularly limited, but myo-inositol, D-inositol, L-inositol and silit are naturally present among 9 kinds of stereoisomers due to the difference in configuration of six hydroxyl groups. And it is suitable as being stable to dilute acid and alkali. In particular, myo-inositol is abundantly contained in grains and beans as phytin, and is easily obtained by hydrolysis of phytic acid (a hexaphosphate of myo-inositol) obtained by desalting (removing such as Mg, Ca etc.) the phytin. It is recommended from the viewpoint of material cost. In the myo-inositol, the coordination direction of the six hydroxyl groups is opposite to 4: 2 with respect to the ring, and in the other three types, the coordination direction is opposite to 3: 3.

イノシトールと塩化(メタ)アクリロイルの配合比率は、目的とする多官能(メタ)アクリレートの官能基数つまり(メタ)アクリロイル基の数に応じて設定すればよい。例えば、ヘキサ(メタ)アクリレートを得るには、イノシトールに対して塩化(メタ)アクリロイルを当量以上、すなわち6価のイノシトール1モルに対して1価の塩化(メタ)アクリロイルを6モル以上、反応性面より好適には8モル以上とするのがよい。また、2〜5官能(メタ)アクリレートを得る場合は、イノシトールに対する塩化(メタ)アクリロイルの配合量を、当量未満でその官能基数の多少に応じて増減すればよい。   The blending ratio of inositol and (meth) acryloyl chloride may be set according to the number of functional groups of the desired polyfunctional (meth) acrylate, that is, the number of (meth) acryloyl groups. For example, in order to obtain hexa (meth) acrylate, reactivity is higher than the equivalent of (meth) acryloyl chloride with respect to inositol, that is, 6 mol or more of monovalent chloride (meth) acryloyl per 1 mol of hexavalent inositol From the aspect, it is preferable that the amount be 8 moles or more. Moreover, what is necessary is just to increase / decrease the compounding quantity of chloride (meth) acryloyl with respect to an inositol by less than an equivalent according to the degree of the functional group number, when obtaining 2-5 functional (meth) acrylate.

上記の合成に用いるエステル化触媒としては、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン(以下、DMAPと略称する)、1,8−ジアザビシクロ〔5.4.0〕ウンデク−7−エン、1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノン−5−エン、1,4−ジアザビシクロ〔2.2.2〕オクタン、1−アザビシクロ〔2.2.2〕オクタン、イミダゾール、アミジン等が挙げられるが、特にDMAPが高い触媒活性を示す点から好適である。そして、これらエステル化触媒の使用量は、イノシトール1モルに対して0.01〜1.0モル程度とするのがよい。   As an esterification catalyst used for the above synthesis, N, N-dimethyl-4-aminopyridine (hereinafter abbreviated as DMAP), 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene, 1, 5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, 1-azabicyclo [2.2.2] octane, imidazole, amidine and the like In particular, DMAP is preferable in view of high catalytic activity. The amount of the esterification catalyst used is preferably about 0.01 to 1.0 mol with respect to 1 mol of inositol.

合成反応の溶媒としては、ニトリル系溶媒やハロゲン系溶媒が好適である。そのニトリル系溶媒としては、アセトニトリル、プロピオニトリル、プチロニトリル、ベンゾニトリル等が挙げられるが、反応後の留去のし易さと安全性の両面よりアセトニトリルが推奨される。また、ハロゲン系溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン等が挙げられる。ただし、ジクロロメタンは、高収率の結果が得られているが、発癌性の問題が指摘されているために使用しないことが望ましい。   As a solvent for the synthesis reaction, nitrile solvents and halogen solvents are suitable. Examples of the nitrile solvents include acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, benzonitrile and the like, but acetonitrile is recommended from the viewpoint of ease of distillation after reaction and safety. Further, as the halogen-based solvent, dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene and the like can be mentioned. However, it is desirable not to use dichloromethane because high carcinogenic results have been obtained, but carcinogenic problems have been pointed out.

因みに、一般的なエステル化反応用の溶媒として、上記で列挙した以外に、ヘキサンやトルエンを始めとする炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンを始めとするエーテル系溶媒、酢酸エチルや酢酸エチルを始めとするエステル系溶媒、アセトンやエチルメチルケトンを始めとするケトン系溶媒、ジメチルホルムアミドやジメチルアセトアミドを始めとするアミド系溶媒、そのアミド系溶媒に塩化リチウム等の金属ハロゲン化物を溶解させたもの、ジメチルスルホキシド等が知られるが、これらの溶媒では合成反応を生起しないか、もしくは生起したとしても非常に低収率になることが判明している。   Incidentally, as solvents for general esterification reaction, in addition to those listed above, hydrocarbon solvents such as hexane and toluene, ether solvents such as diethyl ether, tetrahydrofuran and dioxane, ethyl acetate and acetic acid Ester solvents such as ethyl, ketone solvents such as acetone and ethyl methyl ketone, amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide, and metal halides such as lithium chloride dissolved in the amide solvents However, it has been found that the synthesis reaction does not occur in these solvents, or the yield is very low even if they occur.

なお、上記合成反応ではエステル化に伴って塩化水素(HCl)が生成するから、これを中和して反応を促進するために反応系に塩基性化合物を加えることが好ましい。このような塩基性化合物としては、無機及び有機のアンモニウム塩、有機アミン類、アミド類、尿素やチオ尿素及びその誘導体、イミダゾール類、イミダゾリン類、トリアゾール類、チアゾール類、ピロール類、ピリジン類、ピリミジン類、ピペラジン類、ピペリジン類、グアニジン類等が挙げられるが、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリエタノールアミン、N,N−ジメチルプロピルアミン、N−エチル−N−メチルブチルアミン、N−エチルジイソプロピルアミン等の第三級アミンが好適である。そして、特にトリエチルアミンは、溶媒として好適なアセトニトリルへの溶解性が高く、反応後に留去し易い という点から推奨される。このような塩基性化合物の使用量は、塩化(メタ)アクリロイル1モルに対して1〜10モル程度とするのがよい。   In addition, since hydrogen chloride (HCl) is produced | generated with esterification in the said synthetic reaction, in order to neutralize this and to accelerate reaction, it is preferable to add a basic compound to a reaction system. As such basic compounds, inorganic and organic ammonium salts, organic amines, amides, urea and thiourea and derivatives thereof, imidazoles, imidazolines, triazoles, thiazoles, pyrroles, pyridines, pyrimidines And piperazines, piperidines, guanidines, etc., but triethylamine, trimethylamine, triethanolamine, N, N-dimethylpropylamine, N-ethyl-N-methylbutylamine, N-ethyldiisopropylamine, etc. Preferred are primary amines. And, in particular, triethylamine is recommended in view of its high solubility in acetonitrile suitable as a solvent and easy to distill off after the reaction. The amount of such a basic compound used is preferably about 1 to 10 moles relative to 1 mole of chloride (meth) acryloyl.

更に、上記合成反応では、塩化(メタ)アクリロイルの熱重合を防止するために、反応系に重合禁止剤を添加することが望ましい。この重合禁止剤としては、ハイドロキノン、t−ブチルヒドロキノン、p−ベンゾキノン、2,5−ジヒドロキシ−p−キノン、p−メトキシフェノール、2,4−ジメチル−6−t−ブチルフェノール、3−ヒドロキシチオフェノール、α−ニトロソ−β−ナフトール、p−フェニレンジアミン、フェニル−β−ナフチルアミン、銅塩等が挙げられる。そして、このような重合禁止剤の使用量は、塩化(メタ)アクリロイル1モルに対して0.001〜0.1モル程度とするのがよい。   Furthermore, in the above synthesis reaction, it is desirable to add a polymerization inhibitor to the reaction system in order to prevent thermal polymerization of (meth) acryloyl chloride. As this polymerization inhibitor, hydroquinone, t-butylhydroquinone, p-benzoquinone, 2,5-dihydroxy-p-quinone, p-methoxyphenol, 2,4-dimethyl-6-t-butylphenol, 3-hydroxythiophenol Α-nitroso-β-naphthol, p-phenylenediamine, phenyl-β-naphthylamine, copper salts and the like. And it is good for the usage-amount of such a polymerization inhibitor to be about 0.001-0.1 mol with respect to 1 mol of chloride (meth) acryloyl.

なお、上記合成反応は、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中において、−20〜50℃程度の温度下で反応液を1〜72時間撹拌すればよい。そして、生成した多官能(メタ)アクリレートは、反応液に食塩水を加えて溶剤で抽出し、有機層を硫酸ナトリウム等で脱水、濾過後、好ましくは重合禁止剤を加えて濃縮し、再結晶することによって白色針状晶として得られる。   In the above synthesis reaction, the reaction solution may be stirred for 1 to 72 hours at a temperature of about −20 to 50 ° C. in an inert gas atmosphere such as argon. Then, the generated polyfunctional (meth) acrylate is extracted with a solvent by adding brine to the reaction solution, the organic layer is dehydrated with sodium sulfate or the like, filtered, preferably, a polymerization inhibitor is added and concentrated, and recrystallization The reaction product is obtained as white needles.

かくして得られる多官能(メタ)アクリレートは、前記の化学式(1)においてヘキサメタクリレートを代表として例示するように、原料に用いたイノシトールの複数の水酸基の位置に(メタ)アクリロイル基がエステル結合した分子構造を備えている。そして、ヘキサ(メタ)アクリレートの場合、イノシトールの水酸基の立体配置により、ミオイノシトールを用いたものでは(メタ)アクリロイル基の4個と2個とが炭化水素環の環面に対して逆側へ張出するように配位し、D−イノシトール、L−イノシトール及びシリットを用いたものでは(メタ)アクリロイル基の3個ずつが同じくと逆側へ張出するように配位し、いずれも三次元立体形態になる。   The polyfunctional (meth) acrylate thus obtained is a molecule in which (meth) acryloyl groups are ester-bonded at the positions of a plurality of hydroxyl groups of inositol used as a raw material, as exemplified by hexamethacrylate as a representative in the chemical formula (1). It has a structure. In the case of hexa (meth) acrylate, due to the configuration of hydroxyl group of inositol, in the case of using myoinositol, 4 and 2 of (meth) acryloyl groups are on the opposite side to the ring face of the hydrocarbon ring Coordinated so as to overhang, and in the case of using D-inositol, L-inositol and silitate, three of each of (meth) acryloyl groups are coordinated so as to overhang on the opposite side, and all of them are third-order It becomes an original three-dimensional form.

従って、これらヘキサ(メタ)アクリレートをモノマーとして単独で重合させて得られるホモポリマー、ならびに他のラジカル重合性モノマーと共重合させて得られる共重合体は、方向性のない極めて高密度の架橋構造を有し、非常に高硬度で機械的強度及び耐熱性に優れた高機能なネットワークポリマーとなる。加えて、このようなネットワークポリマーは、ガラスやセラミック等の無機材料表面に対する接着性に優れることが判明しており、例えば種々の電子機器におけるディスプレイやレンズ等の光学ガラスの表面を保護するハードコーティング材料等としての高い適性を備える。一方、イノシトールの水酸基の一部を残した2〜5官能(メタ)アクリレートを合成すれば、その水酸基を利用した種々の化学修飾が可能になるから、その化学修飾によって用途に応じた様々な物性や機能を付与できるという利点がある。また、このような多官能(メタ)アクリレートは、塗料中に、熱や光によって架橋硬化する反応性バインダー成分として、他のモノマーやポリマー、充填材、骨材、着色剤等の各種添加成分と共に配合してもよい。   Therefore, homopolymers obtained by polymerizing these hexa (meth) acrylates alone as monomers, and copolymers obtained by copolymerizing with other radically polymerizable monomers have an extremely high-density crosslinked structure without directivity. It is a highly functional network polymer with very high hardness, excellent mechanical strength and heat resistance. In addition, such network polymers have been found to be excellent in adhesion to the surface of inorganic materials such as glass and ceramic, for example, hard coatings that protect the surface of optical glass such as displays and lenses in various electronic devices. It has high suitability as a material etc. On the other hand, if a 2- to 5-functional (meth) acrylate leaving some of the hydroxyl groups of inositol is synthesized, various chemical modifications using that hydroxyl group become possible, so that various physical properties according to the application by the chemical modification. It has the advantage of being able to In addition, such a polyfunctional (meth) acrylate is used as a reactive binder component which is cross-linked and cured by heat or light in a paint, together with various other additives such as monomers, polymers, fillers, aggregates and colorants. You may mix | blend.

本発明のネットワークポリマーの製造方法は、上述したイノシトールと塩化(メタ)アクリロイルとから合成された多官能(メタ)アクリレートの単独モノマー、もしくは他のラジカル重合性モノマーとの混合モノマーをラジカル重合させるものである。その製造方法の代表として、ヘキサメタアクリレートの単独モノマーのラジカル重合によるホモポリマーの合成を次の化学式(II)に示す。なお、右辺のNPはネットワークポリマーの略称である。   The method for producing a network polymer according to the present invention comprises radically polymerizing a single monomer of the polyfunctional (meth) acrylate synthesized from inositol and chloride (meth) acryloyl described above, or a mixed monomer with another radically polymerizable monomer. It is. The synthesis of a homopolymer by radical polymerization of a single monomer of hexamethacrylate is shown by the following chemical formula (II) as a representative of the method of preparation. NP on the right side is an abbreviation for network polymer.

しかして、上記のネットワークポリマーの合成には、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中においてラジカル重合開始剤の存在下でモノマー溶液を加熱して反応させる溶液重合法と、光重合開始剤の存在下でモノマー溶液に紫外線や電子線等の活性エネルギー線を照射して反応させる光重合法とがある。後者の光重合法では、空気中において、モノマー溶液をガラス、セラミック、金属等の基体表面にコーティングし、活性エネルギー線を照射することによって塗膜を短時間で効率よく硬化できるから、特にハードコート層の形成に好適である。   Thus, for the synthesis of the above-mentioned network polymer, there is a solution polymerization method in which a monomer solution is heated and reacted in the presence of a radical polymerization initiator in an inert gas atmosphere such as argon, and in the presence of a photopolymerization initiator There is a photopolymerization method in which a monomer solution is reacted by irradiating active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams. In the latter photopolymerization method, a monomer solution is coated on the surface of a substrate such as glass, ceramic, metal or the like in the air, and the coating film can be efficiently cured in a short time by irradiating active energy rays. It is suitable for formation of a layer.

上記前者の溶液重合法で用いるラジカル重合開始剤としては、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(以下、AIBNと略称する)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕ジヒドロクロライド等のアゾ化合物や、ジ−t−ブチルペルオキシド、t−ブチルヒドロペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、過酸化ベンゾイル等の過酸化物が挙げられる。そして、このようなラジカル重合開始剤の使用量は、モノマーの合計モル量に対して0.1〜30モル%程度とするのがよい。   As a radical polymerization initiator to be used in the former solution polymerization method, 2,2'-azobis (isobutyronitrile) (hereinafter abbreviated as AIBN), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) Azo compounds such as 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride, and di-t-butyl Peroxides, peroxides such as t-butyl hydroperoxide, methyl ethyl ketone peroxide, benzoyl peroxide and the like can be mentioned. And it is good for the usage-amount of such a radical polymerization initiator to be about 0.1-30 mol% with respect to the total molar amount of a monomer.

また、上記後者の光重合法で用いる光重合開始剤としては、アセトフェノン、p−アニシル、ベンゾイル、ベンゾイン、ベンゾフェノン、2−ベンゾイルベンゾイックアシッド、4,4’−アゾビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、メチル−2−ベンゾイルベンゾエート、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、2,2’−ジメトキシ−2−ジフェニルアセトフェノン、2−エチルエントラキノン、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、2−ヒドロキシ−4’−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−メチルプロピオフェノン、2−イソニトロソプロピオフェノン等が挙げられる。そして、このような光重合開始剤の使用量は、モノマーの合計モル量に対して0.1〜30モル%程度とするのがよい。   Further, as a photopolymerization initiator used in the latter photopolymerization method, acetophenone, p-anisyl, benzoyl, benzoin, benzophenone, 2-benzoylbenzoic acid, 4,4'-azobis (dimethylamino) benzophenone, benzoin methyl Ether, benzoin ethyl ether, methyl-2-benzoylbenzoate, 4,4'-dichlorobenzophenone, 2,2'-dimethoxy-2-diphenylacetophenone, 2-ethyl enthraquinone, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, Examples thereof include 2-hydroxy-4 ′-(2-hydroxyethoxy) -2-methylpropiophenone, 2-isonitrosopropiophenone and the like. And it is good for the usage-amount of such a photoinitiator to be about 0.1-30 mol% with respect to the total molar amount of a monomer.

例えば、上記光重合開始剤の一つである2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノンは、波長300〜400nmの光を含むエネルギー線によって活性化するから、そのエネルギー線源として通常の紫外線ランプを利用できる。すなわち、この光重合開始剤では、次の化学式(III)で示すように、紫外線照射により、上記波長範囲の光を吸収してC−C間の結合が切れ、右辺の1−カルボキシフェニルと2−ヒドロキシプロパンの両ラジカルを発生する。   For example, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, which is one of the above-mentioned photopolymerization initiators, is activated by energy rays containing light with a wavelength of 300 to 400 nm, so a normal ultraviolet lamp is used as the energy ray source. Available. That is, in this photopolymerization initiator, as shown by the following chemical formula (III), the light of the above wavelength range is absorbed by UV irradiation to break the bond between C-C, 1-carboxyphenyl of the right side and 2 Generate both hydroxypropane radicals.

溶液重合法及び光重合法におけるモノマー溶液に用いる溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンの如きケトン類、ジオキサンやテトラヒドロフランの如きエーテル類、ヘキサンを始めとする脂肪族炭化水素類、シクロヘキサンを始めとする脂環式炭化水素類、ベンゼンを始めとする芳香族炭化水素類、ジクロロメタンやジクロロエタンの如きハロゲン化炭素類、酢酸エチルや酢酸メチルの如きエステル類、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノールの如きアルコール類、メチルセロソルブやエチルセロソルブの如きセロソルブ類、セロソルブアセテート類、ジメチルホルムアミドやジメチルアセトアミドの如きアミド類等の多様なものが挙げられ、これらの中から使用するモノマーの溶解性がよいものを適宜選択すればよい。   Solvents used for the monomer solution in the solution polymerization method and photo polymerization method include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ketones such as cyclohexanone, ethers such as dioxane and tetrahydrofuran, aliphatic hydrocarbons such as hexane, cyclohexane Cycloaliphatic hydrocarbons including, aromatic hydrocarbons including benzene, halogenated carbons such as dichloromethane and dichloroethane, esters such as ethyl acetate and methyl acetate, ethanol, isopropanol, butanol, cyclohexanol And alcohols such as methyl cellosolve, cellosolves such as ethyl cellosolve, cellosolve acetates, and amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide. What good solubility of the monomers use may be appropriately selected.

ヘキサ(メタ)アクリレートと共重合させる他のラジカル重合性モノマーとしては、特に制約はなく、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、スチレン類、(メタ)アクリロニトリル、ビニルエステル類、(メタ)アクリルアミド類、無水マレイン酸、マレイミド類、塩化ビニル、マレイン酸エステル類、N−ビニルアミド類等が挙げられる。   There is no particular limitation on other radically polymerizable monomers copolymerized with hexa (meth) acrylate, for example, (meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid alkyl ester, styrenes, (meth) acrylonitrile, vinyl esters And (meth) acrylamides, maleic anhydride, maleimides, vinyl chloride, maleic esters, N-vinylamides and the like.

かくして得られるネットワークポリマーは、既述のように、方向性のない高密度の架橋構造を有して高硬度で機械的強度及び耐熱性に優れる上、ガラスやセラミック等の無機材料表面に対する接着性にも優れており、例えば種々の電子機器におけるディスプレイやレンズ等の光学ガラスの表面を保護するハードコーティング材料等としての高い適性を備える。そして、ヘキサ(メタ)アクリレートと他のラジカル重合性モノマーとの共重合体では、他のラジカル重合性モノマーの種類とヘキサ(メタ)アクリレートに対する使用比率により、様々な性状及び特性を付与できる。例えば、他のラジカル重合性モノマーとして(メタ)アクリル酸アルキルエステルを用いた場合、その使用比率によって生成する共重合体の耐熱性を制御でき、もってポリマーの用途に応じた熱的特性を設定できるという利点がある。   As described above, the network polymer thus obtained has a non-directional, high density crosslinked structure, high hardness, excellent mechanical strength and heat resistance, and adhesion to the surface of inorganic materials such as glass and ceramic. For example, it is highly suitable as a hard coating material that protects the surface of an optical glass such as a display and a lens in various electronic devices. And in the copolymer of hexa (meth) acrylate and other radically polymerizable monomers, various properties and characteristics can be given by the kind of other radically polymerizable monomers, and the use ratio with respect to hexa (meth) acrylate. For example, when (meth) acrylic acid alkyl ester is used as another radically polymerizable monomer, the heat resistance of the copolymer to be formed can be controlled by the ratio of its use, so that the thermal characteristics according to the application of the polymer can be set. It has the advantage of

次に、本発明に係る多官能(メタ)アクリレート及びネットワークポリマーの製造方法について、実施例によって具体的に説明する。なお、ミオイノシトール、塩化メタクロイル、t−ブチルヒドロキノン、トリエチルアミン、アセトニトリル、ジクロロメタン、酢酸エチル、エチルメチルケトン、ジメチルホルアミド、塩化リチウム、1,4−ジオキサン、酢酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル及びアクリル酸は和光純薬工業社製の高純度試薬、DMAP及びAIBNはキシダ化学社製の高純度試薬、、クロマト用球状シリカゲルは和光純薬工業社製の商品名ワコーゲルC200:75〜150μm,75%)をそれぞれ用いた。   Next, the method for producing the polyfunctional (meth) acrylate and the network polymer according to the present invention will be specifically described by way of examples. Myo-inositol, methacroyl chloride, t-butyl hydroquinone, triethylamine, acetonitrile, dichloromethane, ethyl acetate, ethyl methyl ketone, dimethyl formamide, lithium chloride, 1,4-dioxane, ethyl acetate, methyl methacrylate, butyl methacrylate and Acrylic acid is a high purity reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., DMAP and AIBN are high purity reagents manufactured by Kishida Chemical, and spherical silica gel for chromatography is a product name Wakogel C200 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. %) Were used respectively.

実施例1
ナスフラスコに、ミオイノシトール1.80g(10.0ミリモル)、DMAP0.998g(8.16ミリモル)、t−ブチルヒドロキノン3.3mg(0.018ミリモル)を入れ、内部をアルゴンで置換したのち、トリエチルアミン34.0ml(236ミリモル)とアセトニトリル120mlを加え、得られた溶液を氷浴で冷却した上で、塩化メタクロイル7.0ml(89ミリモル)を1分かけて滴下した。次いで、溶液を室温で20時間撹拌して反応させたのち、反応液に食塩水400mlを加えて酢酸エチル100mlで抽出し、有機層を硫酸ナトリウムで脱水、濾過後、t−ブチルヒドロキノン3.3mgを加えて30〜40℃で減圧濃縮し、得られた濃縮液をシリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:アセトニトリル)にかけ、得られた薄黄色固体をヘキサン/酢酸エチルの10/3混合溶媒を用いて再結晶することにより、ヘキサメタクリレートの白色針状結晶3.92g(6.66ミリモル)を得た。この合成反応の収率は約67%であった。また、得られたヘキサメタクリレートの白色針状結晶の融点を測定したところ、162.8〜163.7℃であった。
Example 1
In an eggplant flask, 1.80 g (10.0 mmol) of myo-inositol, 0.998 g (8.16 mmol) of DMAP and 3.3 mg (0.018 mmol) of t-butylhydroquinone were added, and the inside was replaced with argon, 34.0 ml (236 mmol) of triethylamine and 120 ml of acetonitrile were added, and the obtained solution was cooled with an ice bath, and 7.0 ml (89 mmol) of methacroyl chloride was added dropwise over 1 minute. Then, the solution is reacted by stirring at room temperature for 20 hours, 400 ml of brine is added to the reaction solution, extracted with 100 ml of ethyl acetate, the organic layer is dried over sodium sulfate and filtered, 3.3 mg of t-butylhydroquinone The reaction solution is concentrated under reduced pressure at 30 to 40 ° C., and the obtained concentrate is subjected to silica gel chromatography (developing solvent: acetonitrile), and the obtained pale yellow solid is re-used using a 10/3 mixed solvent of hexane / ethyl acetate. The crystallization gave 3.92 g (6.66 mmol) of white needles of hexamethacrylate. The yield of this synthesis reaction was about 67%. Moreover, it was 162.8-163.7 degreeC when the melting point of the white needle-like crystal of the obtained hexamethacrylate was measured.

実施例1で得られたヘキサメタクリレートについて、核磁気共鳴装置(日本電子社製の商品名JNM−AL400・・・溶媒:重水素化クロロホルム)を用いて 1H−NMRスペクトル及び13C−NMRスペクトルを測定したところ、図1及び図2で示す結果が得られた。また、同ヘキサメタクリレートについて、赤外吸収スペクトルをJASCO社製の商品名FT/IR−4200 Spectrometerを用いて測定したところ、図4のモノマーと表記した上半に示す結果が得られた。 About the hexamethacrylate obtained in Example 1, 1 H-NMR spectrum and 13 C-NMR spectrum using nuclear magnetic resonance apparatus (trade name JNM-AL400 manufactured by JEOL Ltd. ... solvent: deuterated chloroform) Were measured, and the results shown in FIG. 1 and FIG. 2 were obtained. Moreover, when the infrared absorption spectrum was measured using the brand name FT / IR-4200 Spectrometer made from JASCO about the same hexamethacrylate, the result shown in the upper half described with the monomer of FIG. 4 was obtained.

〔分析結果〕
図1の1H−NMRスペクトルより、2つのビニル基に由来するシグナルが5.8ppmと5.7ppm付近に確認される。また、図2の13C−NMRスペクトルより、166ppmにカルボニルに由来するシグナル、135ppmと127ppm付近にビニル基に由来するシグナル、18ppm付近にメチル基に由来するシグナル、が各々確認される。一方、図4の赤外吸収スペクトル(モノマー)では、カルボニルによる吸収ピークが1728cm-1付近に現れている。これらの結果から、合成物はイノシトールヘキサメタクリレートであることが証明された。
〔result of analysis〕
From the 1 H-NMR spectrum of FIG. 1, signals derived from two vinyl groups are confirmed at around 5.8 ppm and 5.7 ppm. Further, from the 13 C-NMR spectrum of FIG. 2, a signal derived from a carbonyl at 166 ppm, a signal derived from a vinyl group at around 135 ppm and 127 ppm, and a signal derived from a methyl group at around 18 ppm are respectively confirmed. On the other hand, in the infrared absorption spectrum (monomer) of FIG. 4, an absorption peak due to carbonyl appears near 1728 cm −1 . From these results, the compound was proved to be inositol hexamethacrylate.

実施例2
実施例1で使用した溶媒のアセトニトリルに代えてジクロロメタンを同量使用した以外は、実施例1と同様にしてヘキサメタクリレートの白色針状結晶2.91g(4.94ミリモル)を得た。この合成反応の収率は約49%であった。
Example 2
In the same manner as in Example 1 except that the same amount of dichloromethane was used in place of acetonitrile as the solvent used in Example 1, 2.91 g (4.94 mmol) of white needle crystals of hexamethacrylate were obtained. The yield of this synthesis reaction was about 49%.

参考例1〜3
実施例1で使用した溶媒のアセトニトリルに代えて、参考例1では酢酸エチル、参考例2ではエチルメチルケトン、参考例3ではジメチルホルアミド/塩化リチウムの重量比10/0.6の混合溶媒をそれぞれ同量使用した以外は、実施例1と同様にして反応操作を行ったが、いずれもヘキサメタクリレートを合成できなかった。
Reference Examples 1 to 3
Instead of the acetonitrile used as the solvent in Example 1, a mixed solvent of ethyl acetate in Reference Example 1, ethyl methyl ketone in Reference Example 2 and a dimethylphoramide / lithium chloride weight ratio of 10 / 0.6 in Reference Example 3 is used. The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that they were used in the same amount, but none could synthesize hexamethacrylate.

実施例3
実施例1で得られたヘキサメタクリレートと、そのモル数に対して1モル%のAIBNとを1,4−ジオキサン中に添加して溶解させ、アルゴン雰囲気中で液温65℃にて20時間撹拌して反応させることにより、メタクリレートのホモポリマーを合成した。この段階では、ホモポリマーは1,4−ジオキサンによって膨潤したゲル状態となっていた。このゲルをスパチュラで砕き、メタノール中に投入して撹拌し、生成した固体を吸引ろ過、減圧乾燥することにより、ネットワークポリマー組成物を得た。
Example 3
The hexamethacrylate obtained in Example 1 and 1 mol% of AIBN with respect to the number of moles thereof are added and dissolved in 1,4-dioxane, and stirred at a liquid temperature of 65 ° C. for 20 hours in an argon atmosphere. A methacrylate homopolymer was synthesized by reacting the reaction product. At this stage, the homopolymer was in a gel state swollen by 1,4-dioxane. This gel was crushed with a spatula, poured into methanol and stirred, and the formed solid was suction filtered and dried under reduced pressure to obtain a network polymer composition.

この実施例3で得られたネットワークポリマーについて、前記同様の核磁気共鳴装置を用いて固体NMRスペクトルを測定したところ、図3に示す結果が得られた、また、同ネットワークポリマーの赤外吸収スペクトルを前記同様に測定したところ、図4のポリマーと表記した下半に示す結果が得られた。図3の固体NMRスペクトルでは136ppmと126ppm付近にビニル基に由来するシグナルが認められ、また図4の赤外吸収スペクトル(ポリマー)ではカルボニルによる吸収ピークが1735cm-1付近に現れており、これらからネットワークポリマーがイノシトールヘキサメタクリレートのホモポリマーであることが確認された。 The solid-state NMR spectrum of the network polymer obtained in Example 3 was measured using the same nuclear magnetic resonance apparatus, and the results shown in FIG. 3 were obtained. The infrared absorption spectrum of the same network polymer was also obtained. Was measured in the same manner as described above, and the results shown in the lower half of the polymers shown in FIG. 4 were obtained. In the solid-state NMR spectrum of FIG. 3, signals derived from vinyl groups are observed at around 136 ppm and 126 ppm, and in the infrared absorption spectrum (polymer) of FIG. 4, an absorption peak by carbonyl appears at around 1735 cm −1. It was confirmed that the network polymer was a homopolymer of inositol hexamethacrylate.

実施例4
実施例1で得られたヘキサメタクリレート及びメタクリル酸メチルと、モノマー合計モルに対して2モル%に相当するAIBNとを1,4−ジオキサン中に添加して溶解させ、アルゴン雰囲気中で液温65℃にて20時間撹拌して反応させ、以降は実施例3と同様にしてネットワークポリマー組成物を得る方法において、ヘキサメタクリレートとメタクリル酸メチルを次の表1に記載の各使用比率として各々ネットワークポリマー(ホモポリマー及び共重合体)の合成を行った。得られた各々ネットワークポリマーについて、収率と、5%重量減少温度(Td5)及び10%重量減少温度(Td10)を調べたところ、表1に示す結果が得られた。なお、表中のMMAはメタクリル酸メチル、HMはヘキサメタクリレートを意味する。
Example 4
The hexamethacrylate and methyl methacrylate obtained in Example 1 and AIBN corresponding to 2 mol% with respect to the total moles of monomers are added and dissolved in 1,4-dioxane, and the solution temperature is 65 in argon atmosphere. In a method of obtaining a network polymer composition by reacting at 20 ° C. with stirring for 20 hours in the same manner as in Example 3, hexamethacrylate and methyl methacrylate are used as the respective use ratios described in Table 1 below as network polymer compositions. The synthesis of (homopolymer and copolymer) was performed. The yield, the 5% weight loss temperature (T d5 ) and the 10% weight loss temperature (T d10 ) were examined for each of the obtained network polymers, and the results shown in Table 1 were obtained. In the Table, MMA means methyl methacrylate and HM means hexamethacrylate.

表1で示すように、ヘキサメタクリレートとメタクリル酸メチルの共重合体では、メタクリル酸メチルのホモポリマーに比較して略同等の収率で格段に高い耐熱性が得られ、その耐熱性はヘキサメタクリレートの比率が高いほど向上することが判る。しかるに、ヘキサメタクリレートのホモポリマーは、該共重合体よりも一段と高収率で、非常に高い耐熱性を示すことが判る。   As shown in Table 1, in the copolymer of hexamethacrylate and methyl methacrylate, much higher heat resistance is obtained with substantially the same yield as the homopolymer of methyl methacrylate, and the heat resistance is hexamethacrylate. It can be seen that the higher the ratio of, the better. However, it can be seen that the homopolymer of hexamethacrylate exhibits much higher heat resistance with a much higher yield than the copolymer.

実施例5
実施例4で用いたメタクリル酸メチルに代えてメタクリル酸ブチルを使用した以外は、実施例4と同様にして、ヘキサメタクリレートとメタクリル酸ブチルを次の表2に記載の各モル比率として各々ネットワークポリマー(ホモポリマー及び共重合体)の合成を行った。得られた各々ネットワークポリマーについて、収率と、5%重量減少温度(Td5)及び10%重量減少温度(Td10)を調べたところ、表2に示す結果が得られた。なお、表中のBMAはメタクリル酸ブチル、HMはヘキサメタクリレートを意味する。
Example 5
In the same manner as in Example 4 except that butyl methacrylate was used in place of methyl methacrylate used in Example 4, hexamethacrylate and butyl methacrylate were in respective molar ratios described in Table 2 below as network polymers. The synthesis of (homopolymer and copolymer) was performed. The yield, the 5% weight loss temperature (T d5 ) and the 10% weight loss temperature (T d10 ) were examined for each of the obtained network polymers, and the results shown in Table 2 were obtained. In the table, BMA means butyl methacrylate and HM means hexamethacrylate.

表2で示すように、ヘキサメタクリレートとメタクリル酸ブチルの共重合体では、メタクリル酸ブチルのホモポリマーに比較して格段に高収率で耐熱性も向上しており、その収率及び耐熱性は共にヘキサメタクリレートの比率が高いほど向上しているが、ヘキサメタクリレートのホモポリマーに比較すれば耐熱性が低いことが判る。   As shown in Table 2, in the copolymer of hexamethacrylate and butyl methacrylate, the heat resistance is also remarkably improved with a much higher yield than the homopolymer of butyl methacrylate, and the yield and the heat resistance are Both the higher the proportion of hexamethacrylate, the better, but it can be seen that the heat resistance is lower than that of the hexamethacrylate homopolymer.

実施例6
実施例1で得られたヘキサメタクリレートとアクリル酸(モル比1:58)、及び両モノマーの合計モル数に対して4.8モル%の2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノンとを1,4−ジオキサン中に添加して溶解させ、この溶液にUVランプ(アマリティクイエナUSエンドレスハウザーカンパニー社製の商品名XX−15BLB)を用いて波長365nmの紫外線を30分間照射したところ、ゲル化してネットワークポリマーが生成した。このネットワークポリマーの5%重量減少温度(Td5)は270℃、10%重量減少温度(Td10)は330℃であった。
Example 6
The hexamethacrylate and acrylic acid (molar ratio 1:58) obtained in Example 1, and 4.8 mol% of 2-hydroxy-2-methylpropiophenone relative to the total number of moles of both monomers, The solution was added and dissolved in 4-dioxane, and this solution was irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 365 nm for 30 minutes using a UV lamp (trade name XX-15BLB manufactured by Amarity Quyena US Endreshauser Company, Inc.), causing gelation. Network polymer formed. The 5% weight loss temperature (T d5 ) of this network polymer was 270 ° C., and the 10% weight loss temperature (T d10 ) was 330 ° C.

実施例7
実施例1で得られたヘキサメタクリレートとメタクリル酸ブチル(モル比5:95)、及び両モノマーの合計モル数に対して4.0モル%の2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノンとを1,4−ジオキサン中に添加して溶解させ、この溶液をガラス面上に100μl/cm2 の割合でコーティングしたのち、そのコーティング面に実施例6と同様のUVランプを用いて波長365nmの紫外線を30分間照射したところ、塗膜が硬化して無色透明の非常に硬いハードコート層が形成された。このハードコート層はガラス面に強く固着しており、スパチュラでこすっても剥離不能であった。
Example 7
The hexamethacrylate obtained in Example 1 and butyl methacrylate (molar ratio 5: 95), and 4.0 mol% of 2-hydroxy-2-methylpropiophenone relative to the total number of moles of both monomers, 1 The solution is added to and dissolved in 4-, 4-dioxane, and this solution is coated on a glass surface at a rate of 100 μl / cm 2 , and UV light with a wavelength of 365 nm is applied to the coated surface using the same UV lamp as in Example 6. When irradiated for 30 minutes, the coating was cured to form a colorless and transparent very hard hard coat layer. The hard coat layer was firmly fixed to the glass surface and could not be peeled off even with a spatula.

Claims (9)

イノシトールと塩化(メタ)アクリロイルとを、溶媒中においてエステル化触媒の存在下で反応させることを特徴とする多官能(メタ)アクリレートの製造方法。   A process for producing a polyfunctional (meth) acrylate, comprising reacting inositol and (meth) acryloyl chloride in a solvent in the presence of an esterification catalyst. 前記溶媒がニトリル系溶媒及びハロゲン系溶媒より選ばれる少なくとも一種である請求項1に記載の多官能(メタ)アクリレートの製造方法。   The method for producing a polyfunctional (meth) acrylate according to claim 1, wherein the solvent is at least one selected from a nitrile solvent and a halogen solvent. 前記溶媒がアセトニトリルである請求項1に記載の多官能(メタ)アクリレートの製造方法。   The method for producing a polyfunctional (meth) acrylate according to claim 1, wherein the solvent is acetonitrile. 反応系に塩基性化合物を加え、反応で副生する塩化水素を中和する請求項1〜3のいずれかに記載の多官能(メタ)アクリレート製造造方法。   The method for producing a multifunctional (meth) acrylate according to any one of claims 1 to 3, wherein a basic compound is added to the reaction system to neutralize hydrogen chloride by-produced in the reaction. エステル化触媒がN,N−ジメチル−4−アミノピリジンである請求項1〜4のいずれかに記載の多官能(メタ)アクリレートの製造方法。   The method for producing a polyfunctional (meth) acrylate according to any one of claims 1 to 4, wherein the esterification catalyst is N, N-dimethyl-4-aminopyridine. 多官能(メタ)アクリレートがヘキサ(メタ)アクリレートである請求項1〜5のいずれかに記載の多官能(メタ)アクリレートの製造方法。   The method for producing a polyfunctional (meth) acrylate according to any one of claims 1 to 5, wherein the polyfunctional (meth) acrylate is hexa (meth) acrylate. 請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法によって得られた多官能(メタ)アクリレートの単独モノマー、もしくは他のラジカル重合性モノマーとの混合モノマーをラジカル重合させることを特徴とする、ネットワークポリマーの製造方法。   A network polymer characterized by radically polymerizing a single monomer of a polyfunctional (meth) acrylate obtained by the method according to any one of claims 1 to 6 or a mixed monomer with another radically polymerizable monomer. Manufacturing method. 前記多官能(メタ)アクリレートの単独モノマー、もしくは他のラジカル重合性モノマーとの混合モノマーを、光重合開始剤の存在下で活性エネルギー線照射によってラジカル重合させることを特徴とする請求項7に記載のネットワークポリマーの製造方法。   8. The method according to claim 7, wherein radical polymerization of the polyfunctional (meth) acrylate monomer alone or a mixed monomer with another radically polymerizable monomer is carried out by active energy ray irradiation in the presence of a photopolymerization initiator. Network polymer manufacturing method. 前記他のラジカル重合性モノマーが(メタ)アクリル酸アルキルエステルである請求項7又は8に記載のネットワークポリマーの製造方法。   The method for producing a network polymer according to claim 7 or 8, wherein the other radically polymerizable monomer is (meth) acrylic acid alkyl ester.
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