JP2019520465A - ポリマー材料及び制御ラジカル開始剤を使用した製造方法 - Google Patents

ポリマー材料及び制御ラジカル開始剤を使用した製造方法 Download PDF

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Abstract

制御ラジカル開始剤、制御ラジカル開始剤及び種々のエチレン性不飽和モノマーを含有する反応混合物、並びに反応混合物から形成されるポリマー材料を提供する。制御ラジカル開始剤は、2つのジチオカルバメート基又はジチオカーボネート基の間に単一の炭素原子を有するビスジチオカルバメート又はビスジチオカーボネート化合物である。ホモポリマー、ランダムコポリマー、及びブロックコポリマー等のポリマー材料は、制御ラジカル開始剤を使用して調製することができる。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2016年7月11日に出願された米国仮特許出願第62/360788号、及び2017年3月31日に出願された同第62/479547号の利益を主張するものであり、これらの開示内容は全て参照によって本明細書に組み込まれる。
制御ラジカル開始剤、制御ラジカル開始剤を含有する組成物、及び制御ラジカル開始剤を使用して形成されるポリマー材料を提供する。
ポリマーの性能特性は、その組成だけでなく、その分子構造によっても決定される。コポリマーの場合、溶融粘度、ガラス転移温度、及び弾性率等の様々な特性は、ポリマー鎖に沿った種々のモノマー単位の分布の関数であることが多い。従来のラジカル重合方法は、精密な建築的及び構造的特性を有するポリマーの合成において有用性が限定されている。
明確な分子量、多分散性、幾何学形状、組成、及び微細構造を有するポリマーの調製を可能にするリビング制御ラジカル重合方法が開発されている。これらの方法は、成長ラジカルをドーマント種及び/又は安定な種に一時的且つ可逆的に変換する、特殊な重合のメディエーターの使用に基づく。可逆的な変換は、典型的には、可逆的な不活性化又は可逆的な連鎖移動のいずれかによって達成される。可逆的な変換によるリビング制御ラジカル重合を要する方法のいくつかは、イニファータ法、ニトロキシド媒介重合(nitroxide mediated polymerization、NMP)法、原子移動重合(atom transfer polymerization、ATRP)法、及び可逆的付加フラグメンテーション(reversible addition-fragmentation、RAFT)法を含む。
用語「イニファータ」及び「光イニファータ」は、開始剤、移動剤、及び停止剤として作用することができる分子を指す。様々なイニファータが、Otsu et al.,Makromol.Chem.,Rapid Commun.,3,127−132(1982)に記載されている。化合物p−キシレンビス(N,N−ジエチルジチオカルバメート)(XDC)を用いて、欧州特許出願第0286376(A2)号(Otsu et al.)及び同第0349270(A2)号(Mahfuza et al.)に記載のもの等の種々のアクリル系ブロックコポリマーが形成されている。
制御ラジカル開始剤、制御ラジカル開始剤及び種々のエチレン性不飽和モノマーを含有する反応混合物、並びに反応混合物から形成されるポリマー材料を提供する。制御ラジカル開始剤は、2つのジチオカルバメート基又はジチオカーボネート基の間に単一の炭素原子を有するビスジチオカルバメート又はビスジチオカーボネート化合物である。ホモポリマー、ランダムコポリマー、及びブロックコポリマー等のポリマー材料は、制御ラジカル開始剤を使用して調製することができる。
第1の態様では、式(I)のポリマー材料を提供する。
Figure 2019520465
一般式(I)中、基Rは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Xは、オキシ又は−NR−であり、ここで基Rは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Rは、アルコキシ、フッ素化アルコキシ、又は−N(Rである。各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合している。各Pは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含有するモノマー組成物の重合生成物を含むポリマーブロックであり、yは、少なくとも1に等しい(例えば、1〜10の範囲、1〜5の範囲、又は1〜3の範囲の)整数であり、zは、0〜yの範囲の整数である。(P)は、y個のポリマーブロックがあることを意味し、(P)は、z個のポリマーブロックがあることを意味する。多くの実施形態において、zはyに等しい。典型的には、ポリマー材料は架橋していない。
式(I)のポリマー材料のいくつかの実施形態において、基Rは、−N(Rに等しく、ポリマー材料は式(I−5)のものである。
Figure 2019520465
式(I−5)中、R、R、X、P、y、及びzは、式(I)と同じである。多くの実施形態において、zはyに等しい。典型的には、ポリマー材料は架橋していない。
式(I)のポリマー材料のいくつかの他の実施形態では、基Xは、−NR−に等しく、ポリマー材料は式(I−6)のものである。
Figure 2019520465
式(I−6)中、R、R、R、P、y、及びzは、式(I)と同じである。多くの実施形態において、zはyに等しい。典型的には、ポリマー材料は架橋していない。
式(I)のポリマー材料のいくつかの他の更なる実施形態において、基RはRに等しく、ポリマー材料は式(I−7)のものである。
Figure 2019520465
式(I−7)中、R、P、X、y、及びzは、式(I)と同じである。基Rは、フッ素化アルキルである。これらの実施形態の多くでは、yはzに等しい。典型的には、ポリマー材料は架橋していない。
式(I)のポリマー材料の他の更なる実施形態では、ポリマー材料は式(I−4)のものである。
Figure 2019520465
式(I−4)中、R、R、X、及びPは、式(I)と同じである。変数y2は、少なくとも2に等しい(例えば、2〜10の範囲又は2〜5の範囲の)整数であり、変数z2は、0〜y2の範囲(例えば、0〜10の範囲、2〜10の範囲、又は2〜5の範囲)の整数である。(P)y2は、y2個のポリマーブロックがあることを意味し、(P)z2は、z2個のポリマーブロックがあることを意味する。
第2の態様では、第1の反応混合物が提供される。第1の反応混合物は、a)光重合開始剤と、b)単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含有する第1のモノマー組成物とを含む。開始剤は、式(V)のものである。
Figure 2019520465
式中、基Rは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Xは、オキシ又は−NR−であり、ここでRは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Rは、アルコキシ、フッ素化アルコキシ、又は−N(Rである。各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合している。
第1の反応混合物のいくつかの実施形態において、式(V)の光重合開始剤は、式(V−2)のものであり、式中、Xは−NR−に等しい。
Figure 2019520465
式(V−2)中、基R、R、及びRは、式(V)と同じである。
第1の反応混合物のいくつかの実施形態において、式(V)中のRは、−N(Rに等しい。すなわち、式(V)の開始剤は式(V−3)のものである。
Figure 2019520465
式(V−3)中、基R、R、及びXは、式(V)と同じである。
第1の反応混合物のいくつかの他の実施形態において、式(V)の開始剤中の基RはRに等しく、開始剤は式(V−9)のものである。
Figure 2019520465
式(V−9)中、基R及びXは、式(V)と同じである。基Rは、フッ素化アルキルである。
第3の態様では、第2の反応混合物が提供される。第2の反応混合物は、a)式(II)のポリマー材料:
Figure 2019520465
と、b)単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第2のモノマー組成物であって、式(II)のポリマー材料中のポリマーブロックPを形成するために使用される第1のモノマー組成物とは異なる、第2のモノマー組成物とを含む。式(II)中、基Rは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Xは、オキシ又は−NR−であり、ここでRは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Rは、アルコキシ、フッ素化アルコキシ、又は−N(Rである。各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合している。Pは、第1のポリマーブロックであり、この第1のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第1のモノマー組成物の重合生成物である。
第2の反応混合物のいくつかの実施形態において、式(II)のポリマー材料中の基Rは、−N(Rに等しい。すなわち、ポリマー材料は、式(II−1)のものである。
Figure 2019520465
式(II−1)中、基X、R、R、及びPは、式(II)と同じである。
第4の態様では、第3の反応混合物が提供される。第3の反応混合物は、a)式(III)のポリマー材料:
Figure 2019520465
と、b)単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第3のモノマー組成物であって、式(III)中のポリマーブロックPを形成するために使用される第2のモノマー組成物とは異なる、第3のモノマー組成物とを含む。式(III)中、基Rは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Xは、オキシ又は−NR−であり、ここでRは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Rは、アルコキシ、フッ素化アルコキシ、又は−N(Rである。各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合している。Pは、第1のポリマーブロックであり、この第1のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第1のモノマー組成物の重合生成物である。各Pは、第1のポリマーブロックPとは異なる第2のポリマーブロックであり、この第2のポリマーブロックPは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第2のモノマー組成物の重合生成物である。
第5の態様では、ポリマー材料の第1の製造方法が提供される。第1の製造方法は、式(V)の開始剤を準備することを含む。
Figure 2019520465
式(V)中、Rは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Xは、オキシ又は−NR−であり、ここでRは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Rは、アルコキシ、フッ素化アルコキシ、又は−N(Rである。各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合している。第1の製造方法は、式(V)の開始剤を含有する第1の反応混合物と、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含有する第1のモノマー組成物とを調製することを更に含む。第1の製造方法は、式(II)の第1のポリマー材料を第1の反応混合物から生成することをなお更に含む。
Figure 2019520465
式(II)中、Pは、第1のポリマーブロックであり、この第1のポリマーブロックは、第1のモノマー組成物の重合生成物である。R、R、及びXは、式(V)と同じである。
第1の製造方法のいくつかの実施形態では、開始剤中の基Xは−NR−に等しい。すなわち、開始剤は、式(V−2):
Figure 2019520465
のものであり、第1のポリマー材料は、式(II−2)のものである。
Figure 2019520465
基P、R、R、及びRは、式(II)及び(V)で規定されたものと同じである。
第1の製造方法の他の実施形態では、開始剤中の基Rは−N(Rに等しい。すなわち、開始剤は、式(V−3):
Figure 2019520465
のものであり、第1のポリマー材料は、式(II−1)のものである。
Figure 2019520465
基P、X、R、及びRは、式(II)及び(V)で規定されたものと同じである。
第1の製造方法の他の更なる実施形態において、式(V)の開始剤の基RはRに等しく、ここでRはフッ素化アルキルである。すなわち、式(V)の光重合開始剤は、式(V−9):
Figure 2019520465
のものであり、第1のポリマー材料は、(II−3)のものである。
Figure 2019520465
基P、X、及びRは、式(II)及び(V)で規定されたものと同じである。
第6の態様では、ポリマー材料の第2の製造方法が提供される。第2の製造方法は、式(II)のポリマー材料を準備することを含む。
Figure 2019520465
式(II)中、Rは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Xは、オキシ又は−NR−であり、ここでRは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Rは、アルコキシ、フッ素化アルコキシ、又は−N(Rである。各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合している。Pは、第1のポリマーブロックであり、この第1のポリマーブロックは、第1のモノマー組成物の重合生成物である。第2の製造方法は、式(II)のポリマーと、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含有する第2のモノマー組成物であって、第1のモノマー組成物とは異なる第2のモノマー組成物とを含む第2の反応混合物を調製することを更に含む。製造方法は、式(III)のポリマー材料を第2の反応混合物から生成することを更に含む。
Figure 2019520465
式(III)中、Pは、第2のポリマーブロックであり、この第2のポリマーブロックは、第2のモノマー組成物の重合生成物である。R、R、R、P、及びXは、式(II)と同じである。
第7の態様では、式(V−9)の化合物が提供される。
Figure 2019520465
式(V−9)中、Rはフッ素化アルキルである。基Xは、オキシ又は−NR−であり、ここでRは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Rは、アルコキシ、フッ素化アルコキシ、又は−N(Rである。各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合している。
93パーセントのモノマーの変換(すなわち、重合)の後の、比較例GのH NMRスペクトルの芳香族領域を示す。 25パーセントのモノマーの変換後の、実施例41のH NMRスペクトルのエステル領域を示す。
制御ラジカル開始剤、制御ラジカル開始剤及び種々のエチレン性不飽和モノマーを含有する反応混合物、並びに反応混合物から形成されるポリマー材料を提供する。制御ラジカル開始剤は、2つのジチオカルバメート基又はジチオカーボネート基の間に単一の炭素原子を有するビスジチオカルバメート又はビスジチオカーボネート化合物である。制御ラジカル開始剤化合物は、制御ラジカル開始剤、移動剤、及び停止剤として機能することができるため、イニファータと呼ぶことができる。制御ラジカル開始剤は、制御ラジカル重合反応が典型的には光分解によって誘発されるため、光重合開始剤又は光イニファータと呼ぶことができる。よく制御された構造を有するホモポリマー、ランダムコポリマー、及びブロックコポリマー等のポリマー材料は、これらの光重合開始剤化合物を使用して生成することができる。
用語「a」、「an」、及び「the」は、「少なくとも1つの」と区別なく使用され、記載される要素のうちの1つ以上を意味する。
用語「及び/又は(and/or)」は、いずれか一方又は両方を意味する。例えば「A及び/又はB」は、Aのみ、Bのみ、又はAとBとの両方を意味する。
用語「ポリマー」及び「ポリマー材料」は、区別なく使用され、1つ以上のモノマーを反応させることによって形成された材料を指す。この用語は、ホモポリマー、コポリマー、又はターポリマーなどを含む。同様に、用語「重合する」及び「重合すること」は、ホモポリマー、コポリマー、又はターポリマー等であり得るポリマー材料を製造するプロセスを指す。
用語「アルキル」は、アルカンの基である1価の基を指す。アルキル基は、1〜32個の炭素原子、1〜20個の炭素原子、1〜12個の炭素原子、又は1〜6個の炭素原子を有し得る。アルキルは、直鎖状、分枝状、環状、又はこれらの組合せであってもよい。直鎖状アルキルは、少なくとも1個の炭素原子を有するが、環状又は分枝状のアルキルは、少なくとも3個の炭素原子を有する。いくつかの実施形態において、炭素原子が12個よりも多い場合、アルキルは分枝状である。
用語「フッ素化アルキル」は、少なくとも1個のフッ素原子で置換された(すなわち、少なくとも1個の水素原子が、フッ素原子で置き換えられる)アルキル基を指す。全ての水素原子がフッ素原子に置き換えられる場合、フッ素化アルキルは「ペルフルオロアルキル」である。
用語「アルコキシ」は、式−OR(式中、Rは、上記のアルキル基である)の1価の基を指す。
用語「フッ素化アルコキシ」は、少なくとも1個のフッ素原子で置換されたアルコキシ基を指す。
用語「アリール」とは、芳香族炭素環式化合物の基である1価の基を指す。アリール基は、少なくとも1つの芳香族炭素環を有し、その芳香族炭素環に結合又は縮合している1〜5個の任意選択の環を有し得る。追加の環は、芳香族、脂肪族、又はこれらの組合せであり得る。アリール基は通常、5〜20個の炭素原子を有する。
用語「置換アリール」は、少なくとも1つのアルキル基で置換された、少なくとも1つのアルコキシ基で置換された、又は少なくとも1つのアルキル基及び少なくとも1つのアルコキシ基で置換されたアリール基を指す。置換アリール基は、6〜40個の炭素原子を含有する。置換アリール基は、多くの場合、5〜20個の炭素原子を有するアリール基並びにそれぞれ1〜20個の炭素原子を有するアルキル基及び/又はアルコキシ基を含有する。
用語「アラルキル」は、少なくとも1つのアリール基で置換されたアルキル基を指す。アラルキル基は、6〜40個の炭素原子を含有する。アラルキル基は、多くの場合、1〜20個の炭素原子を有するアルキル基及び5〜20個の炭素原子を有するアリール基を含有する。
用語「(メタ)アクリロイル」は、式CH=CHR−(CO)−[式中、Rは水素又はメチルであり、基−(CO)−はカルボニル基を指す]の基を指す。
用語「複素環」は、酸素、窒素、又は硫黄から選択される少なくとも1個のヘテロ原子を有する環構造であって、飽和又は不飽和である環構造を指す。複素環は、典型的には、5〜7個の環原子及び1〜3個のヘテロ原子を有する。複素環は、場合により、炭素環又は複素環であり飽和でも不飽和でもよい1つ以上の第2の環に縮合していてもよい。環のうちのいずれかは、場合により、アルキル基で置換されていてもよい。
用語「のある範囲」又は「の範囲」は区別なく使用され、範囲内の全ての値及び範囲の両端値を指す。
式(I)のポリマー材料が提供される。
Figure 2019520465
式(I)中、基Rは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリールである。基Xは、オキシ又は−NR−であり、Rは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリールである。基Rは、アルコキシ、フッ素化アルコキシ、又は−N(Rである。各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合している。各Pは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含有するモノマー組成物の重合生成物を含むポリマーブロックであり、yは、少なくとも1に等しい(例えば、1〜10の範囲、1〜5の範囲、又は1〜3の範囲の)整数であり、zは、0〜yの範囲の整数である。式(I)中、(P)は、y個のポリマーブロックがあることを意味し、(P)は、z個のポリマーブロックがあることを意味する。種々のポリマーブロックのサイズ及び組成は、いろいろであってよい。式(I)の多くの実施形態において、ポリマー材料は架橋されていない。
式(I)中の基Rは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリールであってもよい。好適なアルキル基及びフッ素化アルキル基は、典型的には、少なくとも1個の炭素原子、少なくとも2個の炭素原子、少なくとも3個の炭素原子、又は少なくとも4個の炭素原子を有し、最大32個の炭素原子、最大20個の炭素原子、最大18個の炭素原子、最大16個の炭素原子、最大12個の炭素原子、又は最大10個の炭素原子を有し得る。いくつかの例のアルキル基及びフッ素化アルキル基は、1〜20個の炭素原子、1〜10個の炭素原子、2〜10個の炭素原子、1〜6個の炭素原子、2〜6個の炭素原子、又は1〜4個の炭素原子を有する。フッ素化アルキル基は、フッ素原子と置き換えられる1個から全ての水素原子を有することができる。いくつかの例のフッ素化アルキル基は、全ての水素原子がフッ素に置き換えられ、フッ素化アルキルはペルフルオロアルキルである。好適なアリール基は、多くの場合、5〜20個の炭素原子、又は6〜10個の炭素原子を有する。いくつかの実施形態において、アリールはフェニルである。好適なアラルキル基及び置換アリール基は、多くの場合、6〜40個の炭素原子、7〜20個の炭素原子、又は7〜10個の炭素原子を有する。いくつかの例の置換アリール基は、1〜10個の炭素原子、1〜6個の炭素原子、又は1〜4個の炭素原子を有するアルキル基、アルコキシ基、又はそれぞれアルキル基若しくはアルコキシ基の両方で置換されたフェニルである。いくつかの例のアラルキル基は、フェニルで置換された、1〜10個の炭素原子、1〜6個の炭素原子、又は1〜4個の炭素原子を有するアルキル基を有する。多くの実施形態において、Rはアルキル又はフッ素化アルキルである。
式中(I)の基Xは、オキシ又は−NR−のいずれかであり、ここで、Rは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリールであってもよい。好適なアルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、及び置換アリールR基は、R基について上述したものと同じである。いくつかの実施形態において、Rは、水素、アルキル、又はフッ素化アルキルである。他の実施形態において、Rは、水素又はアルキルである。更に他の実施形態において、Rは水素である。式(I)のポリマー材料は、ペンダント基−(CO)−O−R又は−(CO)−NR−Rを有する。ペンダント基は、必要に応じて、ポリマーブロックP中のモノマー単位のペンダント基と類似又は同一になるように選択することができる。
式(I)のいくつかの実施形態において、基Rは、アルコキシ又はフッ素化アルコキシである。好適なアルコキシ基及びフッ素化アルコキシ基は、典型的には、少なくとも1個の炭素原子、少なくとも2個の炭素原子、少なくとも3個の炭素原子、又は少なくとも4個の炭素原子を有し、最大20個の炭素原子、最大18個の炭素原子、最大16個の炭素原子、最大12個の炭素原子、又は最大10個の炭素原子を有することができる。いくつかの例のアルコキシ基及びフッ素化アルコキシ基は、1〜20個の炭素原子、1〜10個の炭素原子、2〜10個の炭素原子、1〜6個の炭素原子、2〜6個の炭素原子、又は1〜4個の炭素原子を有する。フッ素化アルコキシ基は、フッ素原子で置き換えられる1個から全ての水素原子を有することができる。いくつかの実施形態において、全ての水素原子がフッ素原子に置き換えられる。
式(I)の他の実施形態において、基Rは式−N(Rのものである。各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合している。好適なアルキル基及びフッ素化アルキル基は、典型的には、少なくとも1個の炭素原子、少なくとも2個の炭素原子、少なくとも3個の炭素原子、又は少なくとも4個の炭素原子を有し、最大20個の炭素原子、最大18個の炭素原子、最大16個の炭素原子、最大12個の炭素原子、又は最大10個の炭素原子を有することができる。いくつかの例のアルキル基及びフッ素化アルキル基は、1〜20個の炭素原子、1〜10個の炭素原子、2〜10個の炭素原子、1〜6個の炭素原子、2〜6個の炭素原子、又は1〜4個の炭素原子を有する。フッ素化アルキル基は、フッ素原子と置き換えられる1個から全ての水素原子を有することができる。式−N(Rが複素環を形成する場合、その複素環は、典型的には、5〜7員環又は5〜6員環及び1〜3個のヘテロ原子又は1〜2個のヘテロ原子を環中に有する第1の環構造を有する。第1の環構造中に1個のヘテロ原子がある場合、ヘテロ原子は窒素である。第1の環構造中に2個又は3個のヘテロ原子がある場合、1個のヘテロ原子は窒素であり、任意の追加のヘテロ原子は、窒素、酸素、及び硫黄から選択される。第1の環構造は、場合により、追加の環構造に縮合していてもよい。追加の環構造は、複素環であっても炭素環であってもよい。第1の環構造又は任意の追加の環構造は、飽和であっても不飽和であってもよい(例えば、部分的に又は完全に不飽和であってもよい)。追加の複素環構造がある場合、典型的には、5又は6員環、並びに窒素、酸素、及び硫黄から選択される1個又は2個のヘテロ原子を有する。追加の炭素環はベンゼンであることが多い。いくつかの実施形態において、追加の環は、複素環に縮合したベンゼン環である。多くの実施形態において、複素環は、5又は6員環、及び1個又は2個いずれかのヘテロ原子を環中に有する単環構造を有する。環はいずれも、場合によりアルキル基で置換されていてもよい。複素環の例としては、これらに限定されないが、モルホリノ、チオモルホリノ、ピロリジニル、ピペリジニル、ホモピペリジニル、インドリル、カルバゾリル、イミダゾリル、及びピラゾリルが挙げられる。
式(I)のいくつかの特定の実施形態では、Rは、アルコキシ基又は次式の基:−N(Rであり、式中、各Rはアルキルである。
式(I)中の各ポリマーブロックPは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含有するモノマー組成物の重合生成物である。単一のエチレン性不飽和基を有するいずれのモノマーも、得られるポリマー材料の所望の特性に基づいて使用することができる。多くの実施形態において、第1のモノマー組成物中の全てのモノマーは、単一のエチレン性不飽和基を有する。いくつかの実施形態では、任意のポリマーブロックPを形成するために使用されるモノマーは全て、単一の(メタ)アクリロイル基を有する。他の実施形態において、任意のポリマーブロックPを形成するために使用されるモノマーは全て、(メタ)アクリロイル基ではない単一のエチレン性不飽和基を有する。更に他の実施形態では、任意のポリマーブロックPを形成するために使用されるモノマーは全て、単一のエチレン性不飽和基を有し、いくつかの全てではないエチレン性不飽和基は、(メタ)アクリロイル基である。
単一の(メタ)アクリロイル基を有する好適なモノマーとしては、これらに限定されないが、アルキル(メタ)アクリレート、フッ素化アルキル(メタ)アクリレート、アリール(メタ)アクリレート、アラルキル(メタ)アクリレート、置換アリール(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミド、N−アルキル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミド、N−アルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、N,N−ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、N−アルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシ置換アルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシ置換アルキル(メタ)アクリルアミド、アルコキシル化アルキル(メタ)アクリレート、酸置換アルキル(メタ)アクリレート、酸置換アルキル(メタ)アクリルアミド、グリシジル含有(メタ)アクリレート、アミノスルホニル含有(メタ)アクリレート、カチオン性モノマー、例えばN,N,N−トリアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、両性イオン性モノマー(例えば、2−(N−3−スルホプロピル−N,N−ジメチルアンモニウム)エチル(メタ)アクリレート)、及びこれらの混合物が挙げられる。
(メタ)アクリロイル基ではない単一のエチレン性不飽和基を有する好適なモノマーとしては、これらに限定されないが、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、酢酸ビニル、ビニルメチルエーテル、スチレン、イソプレン、ブタジエン、ビニルジメチルアズラクトン(VDM)、イソプロペニルジメチルアズラクトン(IDM)、ビニルオキサゾール等が挙げられる。いずれのポリマーブロックでも、(メタ)アクリロイル基ではない単一のエチレン性不飽和基を有する複数の異なるモノマーをモノマー組成物中に含有させることができる。
いくつかの実施形態において、モノマー組成物は、a)単一の(メタ)アクリロイル基を有する1つ以上の第1のモノマーと、b)(メタ)アクリロイル基ではない単一のエチレン性不飽和基を有する1つ以上の第2のモノマーとの混合物を含有する。例えば、モノマー組成物は、1〜99重量パーセントの第1のモノマーと、99〜1重量パーセントの第2のモノマーとを含有する。いくつかの例において、モノマー組成物は、10〜99重量パーセントの第1のモノマー及び1〜90重量パーセントの第2のモノマー若しくは10〜99重量パーセントの第2のモノマー及び1〜90重量パーセントの第1のモノマー、20〜99重量パーセントの第1のモノマー及び1〜80重量パーセントの第2のモノマー若しくは20〜99重量パーセントの第2のモノマー及び1〜80重量パーセントの第1のモノマー、30〜99重量パーセントの第1のモノマー及び1〜70重量パーセントの第2のモノマー若しくは1〜70重量パーセントの第2のモノマー及び30〜99重量パーセントの第1のモノマー、40〜99重量パーセントの第1のモノマー及び1〜60重量パーセントの第2のモノマー若しくは40〜99重量パーセントの第2のモノマー及び1〜60重量パーセントの第1のモノマー、50〜99重量パーセントの第1のモノマー及び1〜50重量パーセントの第2のモノマー若しくは50〜99重量パーセントの第2のモノマー及び1〜50重量パーセントの第1のモノマー、60〜99重量パーセントの第1のモノマー及び1〜40重量パーセントの第2のモノマー若しくは60〜99重量パーセントの第2のモノマー及び1〜40重量パーセントの第1のモノマー、70〜99重量パーセントの第1のモノマー及び1〜30重量パーセントの第2のモノマー若しくは70〜99重量パーセントの第2のモノマー及び1〜30重量パーセントの第1のモノマー、80〜99重量パーセントの第1のモノマー及び1〜20重量パーセントの第2のモノマー若しくは80〜99重量パーセントの第2のモノマー及び1〜20重量パーセントの第1のモノマー、90〜99重量パーセントの第1のモノマー及び1〜10重量パーセントの第2のモノマー若しくは90〜99重量パーセントの第2のモノマー及び1〜10重量パーセントの第1のモノマー、又は95〜99重量パーセントの第1のモノマー及び1〜5重量パーセントの第2のモノマー若しくは95〜99重量パーセントの第2のモノマー及び1〜5重量パーセントの第1のモノマーを含有する。これらのモノマー組成物中に、単一の第1のモノマー又は複数の第1のモノマーがあってもよい。同様に、単一の第2のモノマー又は複数の第2のモノマーがあってもよい。モノマー組成物は、典型的には、複数のエチレン性不飽和基を有するモノマーを含まない。
式(I)中、(P)は、y個のポリマーブロックがあることを意味し、(P)は、z個のポリマーブロックがあることを意味する。変数yは、少なくとも1に等しい(例えば、1〜10の範囲、1〜5の範囲、1〜3の範囲、又は1〜2の範囲の)整数であり、変数zは、0〜yの範囲の整数である。変数yが1に等しい場合、変数zは0又は1に等しい。zが0に等しい場合、得られるポリマー材料は、一方向性ポリマー鎖を有する。すなわち、式(I)中の2価の基−[(CO)−XR]H−の一方にのみポリマー鎖がある。zが1に等しい場合、得られるポリマー材料は、二方向性ポリマー鎖を有する。すなわち、式(I)中の2価の基−[(CO)−XR]H−の両側にポリマー鎖がある。
いくつかの実施形態において、モノマー組成物の重合初期段階に形成されるポリマー材料は、式(I)中の2価の基−[(CO)−XR]H−の一方に成長するが両側には成長しないポリマー鎖を形成させる。すなわち、反応生成物は、主に、yが1に等しく、zが0に等しいポリマー材料である。重合が進行すると、反応生成物は、yが1に等しく、zが0に等しい第1のポリマー材料(すなわち、この第1のポリマー材料は、「一方向性ポリマー材料」と呼ぶことができる)と、yが1に等しく、zが1に等しい第2のポリマー材料(すなわち、この第2のポリマー材料は、「二方向性ポリマー材料」と呼ぶことができる)との混合物を含む。重合の程度(すなわち、モノマー組成物の変換率)が増加するに従い、二方向性のポリマー材料のパーセンテージは典型的には増加する。変換率が少なくとも90パーセントの場合、二方向性ポリマー材料の量は、ポリマー材料(すなわち、一方向性プラス二方向性のポリマー材料)の全重量に基づいて、少なくとも80重量パーセント、少なくとも90重量パーセント、又は少なくとも95重量パーセントであることが多い。
式(I)のポリマー材料のいくつかの実施形態において、基Rは、−N(Rに等しく、ポリマー材料は式(I−5)のものである。
Figure 2019520465
式(I−5)中、R、R、X、P、y、及びzは、式(I)と同じである。多くの実施形態において、zはyに等しい。
式(I)のポリマー材料のいくつかの他の実施形態では、基Xは、−NR−に等しく、ポリマー材料は式(I−6)のものである。
Figure 2019520465
式(I−6)中、R、R、R、P、y、及びzは、式(I)と同じである。これらの実施形態の多くでは、yはzに等しい。
式(I)のポリマー材料のいくつかの更なる他の実施形態において、基RはRに等しく、ポリマー材料は式(I−7)のものである。
Figure 2019520465
式(I−7)中、X、R、P、y、及びzは、式(I)と同じである。基Rは、フッ素化アルキルである。これらの実施形態の多くでは、yはzに等しい。
式(I)のポリマー材料のいくつかの更なる他の実施形態において、変数yは少なくとも2に等しく、ポリマー材料は式(I−4)のものである。
Figure 2019520465
式(I−4)中、X、R、R、及びPは、式(I)と同じである。変数y2は、少なくとも2に等しい(例えば、2〜10の範囲又は2〜5の範囲の)整数であり、変数z2は、0〜y2の範囲(例えば、0〜10の範囲、2〜10の範囲、又は2〜5の範囲)の整数である。式(I−4)の多くの実施形態において、y2はz2に等しい。
式(I)のいくつかの実施形態において、yは1に等しく、zは0〜1の範囲の整数である。得られたポリマー材料は、式(I−1)のものである。
Figure 2019520465
式(I−1)中、(P)は、1個のポリマーブロックがある(式(I)中、yは1に等しい)ことを意味し、(P)0〜1は、0〜1個のポリマーブロックがある(式(I)中、zは0〜1である)ことを意味する。式(I−1)の多くの実施形態において、式(I)中のy及びzは両方とも1に等しく、式(II)のポリマー材料である。
Figure 2019520465
式(II)中、Pは第1のポリマーブロックを指す。第1のポリマーブロックPは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第1のモノマー組成物の重合生成物である。Pは、ホモポリマー又はコポリマーであってもよい。Pがコポリマーの場合、典型的にはランダムコポリマーである。基R、R、及びXは、式(I)について記載されたものと同一である。式(II)のポリマー材料は、単一のポリマーブロックPを有すると考えることができ、ポリマーブロックはペンダント基−(CO)−XRを有する。すなわち、ポリマーブロックP中の2つのモノマー単位の間に、式−C[(CO)−XR]H−の2価の基がある。
いくつかの特定の実施形態では、式(II)のポリマー材料は、式(II−1)のものである。
Figure 2019520465
式(II−1)中、R、R、及びXは、式(I)で規定したものであり、Pは、式(II)で規定したものである。
式(II)の他の特定の実施形態において、ポリマー材料は、式(II−2)のものである。
Figure 2019520465
式(II−2)中、R、R、及びRは、式(I)で規定したものであり、Pは、式(II)で規定したものである。
式(II)の更に他の特定の実施形態において、ポリマー材料は、式(II−3)のものである。
Figure 2019520465
式(II−1)中、R及びXは式(I)で規定したものであり、Pは式(II)で規定したものであり、Rはフッ素化アルキルである。
式(I)の更なる他の実施形態において、yは2に等しく、zは0〜2の範囲の整数である。得られたポリマー材料は、式(I−2)のものである。
Figure 2019520465
式(I−2)中、(P)は、2個のポリマーブロックがある(式(I)中、yは2に等しい)ことを意味し、(P)0〜2は、0個、1個又は2個のポリマーブロックがある(式(I)中、zは0〜2の範囲の整数である)ことを意味する。式(I−2)の多くの実施形態において、式(I)中のy及びzは両方とも2に等しく、式(III)のポリマー材料である。
Figure 2019520465
式(III)中、Pは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第1のモノマー組成物の重合生成物である第1のポリマーブロックである。Pは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第2のモノマー組成物の重合生成物である第2のポリマーブロックである。第2のポリマーブロックPの組成は、第1のポリマーブロックPの組成とは異なる。すなわち、第1のモノマー組成物は、第2のモノマー組成物と異なる。基R、R、及びXは、式(I)について記載されたものと同一である。各ブロックP及びPは、ホモポリマー又はコポリマーであってもよい。いずれかのブロックがコポリマーの場合、典型的にはランダムコポリマーである。式(III)のポリマー材料は、ペンダント基−(CO)−XRを有するPブロックによって分離される2つのPブロックを有するトリブロックと呼ぶことができる。すなわち、ポリマーブロックP中の2つのモノマー単位の間に、式−C[(CO)−XR]H−の2価の基がある。
式(III)のいくつかの特定の実施形態において、Rは−N(Rに等しく、ポリマー材料は式(III−1)のものである。
Figure 2019520465
基X、R、及びRは、式(I)で規定したものであり、基P及びPは、式(III)で規定したものである。
式(III)の他の特定の実施形態では、Xは−NR−であり、ポリマー材料は式(III−2)のものである。
Figure 2019520465
基R、R、及びRは、式(I)で規定したものであり、基P及びPは、式(III)で規定したものである。
式(III)の更なる他の特定の実施形態において、Rは、フッ素化アルキルであるRに等しく、ポリマー材料は式(III−3)のものである。
Figure 2019520465
基X及びRは、式(I)で規定したものであり、基P及びPは、式(III)で規定したものである。
式(I)の更なる他の実施形態において、yは3に等しく、zは0〜3の範囲の整数である。得られたポリマー材料は、式(I−3)のものである。
Figure 2019520465
式(I−3)中、(P)は、3個のポリマーブロックがある(式(I)中、yは3に等しい)ことを意味し、(P)0〜3は、0個、1個、2個又は3個のポリマーブロックがある(式(I)中、zは0〜3の範囲の整数である)ことを意味する。式(I−3)の多くの実施形態において、式(I)中のy及びzは両方とも3に等しく、式(IV)のポリマー材料である。
Figure 2019520465
式(IV)中、Pは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第1のモノマー組成物の重合生成物である第1のポリマーブロックである。Pは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第2のモノマー組成物の重合生成物である第2のポリマーブロックである。Pは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第3のモノマー組成物の重合生成物である第3のポリマーブロックである。第2のポリマーブロックPの組成は、第1のポリマーブロックPの組成とは異なり、第3のポリマーブロックPの組成とも異なる。別の言い方をすれば、第2のモノマー組成物は、第1のモノマー組成物及び第3のモノマー組成物のどちらとも異なり、第1のモノマー組成物は、第3のモノマー組成物と同一であっても異なっていてもよい。第1のポリマーブロックPの組成は、第3のポリマーブロックPの組成と同一であっても異なっていてもよい。基R、R、及びXは、式(I)について記載されたものと同一である。各ブロックP、P、及びPは、ホモポリマー又はコポリマーであってもよい。いずれかのブロックがコポリマーである場合、それは典型的にはランダムコポリマーである。式(IV)のポリマー材料は、ペンダント基−(CO)−XRを有するPブロックによって分離される2つのPブロック及び2つのPブロックを有するペンタブロックと呼ぶことができる。すなわち、ポリマーブロックP中の2つのモノマー単位の間に、式−C[(CO)−XR]H−の2価の基がある。
各ポリマーブロック(例えば、P、P、P、又はP)は、任意の所望の分子量を有していてもよい。各ブロック(P、P、又はP等の同じ呼称が与えられても)の分子量は、他のいずれのポリマーブロックと同じであっても異なっていてもよい。いくつかの実施形態において、任意のポリマーブロックの重量平均分子量は、少なくとも1,000ダルトン、少なくとも2,000ダルトン、少なくとも5,000ダルトン、少なくとも10,000ダルトン、少なくとも20,000ダルトン、少なくとも50,000ダルトン、又は少なくとも100,000ダルトンである。任意のポリマーブロックの重量平均分子量は、最大1百万ダルトン以上、最大750,000ダルトン、最大500,000ダルトン、最大200,000ダルトン、又は最大100,000ダルトンとすることができる。
式(I)のポリマー材料(式(I−1)から(I−3)及び(II)から(IV)のポリマー材料を含む)は、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含有するモノマー組成物を、式(V)の光重合開始剤:
Figure 2019520465
及び化学線(例えば、典型的には、電磁スペクトルの紫外領域中の化学線)の両方の存在下で反応させることによって調製する。式(V)中、基R、R、及びXは、上式(I)について記載したものと同じである。
式(V)の化合物は、任意の好適な方法を用いて形成することができる。そのような一方法を、反応スキームAに示す。
反応スキームA
Figure 2019520465
この反応スキームにおいて、塩化ジクロロアセチル(化合物(1))を、アルコール(R−OH)又はアミン(R−NRH)である、式R−XHの化合物(化合物(2))と反応させる(反応I)。反応Iは、例えば、トリメチルアミン等の塩基と、例えば、ピリジン又はジメチルアミノピリジン等の触媒との存在下で行われることが多い。存在する任意の有機溶媒は、通常、塩化メチレン又はテトラヒドロフラン等の非プロトン性溶媒である。反応Iの生成物は、式CHCl−(CO)−XRの化合物(3)である。化合物(3)を、式R の化合物(化合物(4))と二硫化炭素(5)との反応(反応II)によって形成することができる化合物(6)と反応させる(反応III)。化合物(4)は、アルコキシド又はアミンの塩であり、Mは通常、アルカリ金属イオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、トリアルキルアンモニウムイオン、又はジアルキルアンモニウムイオンである。化合物(3)と化合物(6)との反応(反応III)は、典型的には、約0℃から約80℃の間の温度で、アセトン、アセトニトリル、又はアルコール等の有機溶媒の存在下で実施される。
反応スキームAのいくつかの例において、化合物(3)である式CHCl−(CO)−XRの市販化合物を、化合物(6)である式R−(CS)−Sの市販化合物と反応させる。化合物(3)の例としては、これらに限定されないが、ジクロロ酢酸メチル、ジクロロ酢酸エチル、及びジクロロ酢酸ブチルが挙げられる。化合物(6)の例としては、これらに限定されないが、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム三水和物並びにエチルキサントゲン酸カリウム、エチルキサントゲン酸ナトリウム、イソプロピルキサントゲン酸カリウム、イソプロピルキサントゲン酸ナトリウム、及びアミルキサントゲン酸カリウム等の種々のキサントゲン酸塩が挙げられる。
式(V)の光重合開始剤(すなわち、反応スキームAの化合物(7))のいくつかの実施形態において、Xはオキシ基であり、光重合開始剤は、式(V−1)のものである。
Figure 2019520465
他の実施形態において、Xは−NR−基であり、光重合開始剤は式(V−2)のものである。
Figure 2019520465
式(V)の光重合開始剤のいくつかの実施形態における基Rは、式−N(Rのものあり、式中、Rは式(I)について上述したものと同一である。これらの光重合開始剤は、式(V−3)であり、2つのジチオカルバメート基の間に単一の炭素原子を有するビスジチオカルバメート化合物である。
Figure 2019520465
特定の例として、式(V−4)及び(V−5)があり、式中、Xの値は、それぞれ、オキシ及び−NR−のいずれかである。
Figure 2019520465
Figure 2019520465
式(V−4)の化合物のいくつかの特定の例において、各Rはアルキルであり、Rはアルキル又はフッ素化アルキルである。いくつかのより特定した例では、各Rはアルキルであり、Rはアルキルである。具体例としては、これらに限定されないが、メチル2,2−ビス(ジエチルカルバモチオイルスルファニル)アセテート、2−エチルヘキシル2,2−ビス(ジエチルカルバモチオイルスルファニル)アセテート、オクチル2,2−ビス(ジエチルカルバモチオイルスルファニル)アセテート、メチル2,2−ビス(ジメチルカルバモチオイルスルファニル)アセテート、及びメチル2,2−ビス(ピロリジン−1−カルボチオイルスルファニル)アセテートが挙げられる。
式(V−5)の化合物のいくつかの具体例において、各Rはアルキルであり、Rはアルキル又はフッ素化アルキルであり、Rは水素、アルキル、又はフッ素化アルキルである。いくつかのより具体的な例では、各Rはアルキルであり、Rは水素又はアルキルである。具体例としては、これらに限定されないが、2,2−ビス(ジメチルカルバモチオイルスルファニル)−N,N−ジメチルアセトアミドが挙げられる。
式(V)の光重合開始剤のいくつかの実施形態における基Rは、式−ORのアルコキシ基又はフッ素化アルコキシ基である。すなわち、光重合開始剤は式(V−6)であり、式中、Rはアルキル又はフッ素化アルキルである。これらの光重合開始剤は、2つのジチオカーボネート基の間に単一の炭素原子を有するビスジチオカーボネート化合物である。
Figure 2019520465
具体例としては、式(V−7)及び(V−8)があり、式中、Xの値は、それぞれ、オキシ及び−NR−のいずれかである。
Figure 2019520465
Figure 2019520465
式(V−7)の化合物のいくつかの具体例において、基−ORはアルコキシであり、Rはアルキル又はフッ素化アルキルである。式(V−3)の化合物の具体例としては、これらに限定されないが、メチル2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)アセテート、エチル2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)アセテート、tert−ブチル2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)アセテート、2−エチルヘキシル2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)アセテート、及び2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチル2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)アセテートが挙げられる。
式(V−8)の化合物のいくつかの具体例において、基−ORはアルコキシであり、Rはアルキル又はフッ素化アルキルであり、Rは水素、アルキル、又はフッ素化アルキルである。いくつかのより具体的な実施形態では、基−ORはアルコキシであり、Rはアルキルであり、Rは水素又はアルキルである。式(V−8)の化合物の具体例としては、これらに限定されないが、N,N−ジブチル−2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)アセトアミドが挙げられる。
式(V)のいくつかの化合物は、式(V−9)である。
Figure 2019520465
式(V−9)中、基Rはフッ素化アルキルである。基X及びRは、式(V)及び(I)の化合物について上述したものと同一である。
式(V−9)中の基Rは、典型的には1〜20個の炭素原子を含有するフッ素化アルキルである。例えば、フッ素化アルキルは、少なくとも1個の炭素原子、少なくとも2個の炭素原子、少なくとも3個の炭素原子、又は少なくとも4個の炭素原子を有することができ、最大20個の炭素原子、最大18個の炭素原子、最大16個の炭素原子、最大12個の炭素原子、又は最大10個の炭素原子を有することができる。いくつかの例のアルキル基及びフッ素化アルキル基は、1〜20個の炭素原子、1〜10個の炭素原子、2〜10個の炭素原子、1〜6個の炭素原子、2〜6個の炭素原子、又は1〜4個の炭素原子を有する。フッ素化アルキル基は、フッ素原子と置き換えられる1個から全ての水素原子を有することができる。フッ素化アルキル基のいくつかの例では、全ての水素原子がフッ素と置き換えられるか、又はX基のすぐ近隣の炭素原子上の水素原子以外の全ての水素原子がフッ素と置き換えられる。
式(V−9)のいくつかの特定の化合物において、Rはフッ素化アルキルであり、Xはオキシ又は式−NR−の基である(式中、Rは、水素、アルキル、又はフッ素化アルキルである)。Rは、アルコキシ、フッ素化アルコキシ、又は式−N(Rの基であり、式中、Rはアルキル又はフッ素化アルキルである。式(V−9)のいくつかの更により特定の化合物において、Rはフッ素化アルキルであり、Xはオキシであり、Rはアルコキシである。具体例としては、これらに限定されないが、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチル2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)アセテートが挙げられる。
式(V)の光重合開始剤(式(V−1)から(V−9)の光重合開始剤を含む)をモノマー組成物と混合して反応混合物を生成し、これを使用して式(I)のポリマー材料(より具体的には、式(II)のポリマー材料)を生成する。理論に束縛されるものではないが、重合は、反応スキームBに示すように行われると考えられている。
反応スキームB
Figure 2019520465
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Figure 2019520465
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反応スキームBにおいて、化合物(8)として示す式(V)の光重合開始剤は、化学線(例えば、紫外線)に曝露されると、C−S結合の1つの光分解を経る(反応IV)。反応IVにおいて、2つの異なる基:基(9)と基(10)が形成される。反応Vにおいて、基(9)はエチレン性不飽和モノマー(化合物(11))と反応する。モノマーが重合し、基(12)が形成される。基(12)は基(10)と組み合わさることができ、重合反応が終了する。反応VIで得られたポリマー材料は、化合物(13)である。化合物(13)は、変数zが0に等しく、変数yが1に等しい、式(I)のポリマー材料である。化合物(13)は、化学線(例えば、紫外線)の存在下でC−S結合の1つに光分解を受けることができる。光分解は、反応VIIに示すように基(10)及び基(14)の生成をもたらすことができる。反応VIIIにおいて、基(14)は、エチレン性不飽和モノマー(化合物11)と反応する。モノマーが重合し、基(15)が形成される。基(15)は、基(10)と組み合わさることができ、重合反応が終了する。反応IXで形成して得られたポリマー材料は、化合物(16)である。化合物(16)は、変数z及びyが両方とも1に等しい、式(I)のポリマー材料である。化学線(例えば、紫外線)への曝露を続ける間、化合物(16)の光分解が起こり得、追加のモノマー単位が加わり得る。化学線(例えば、紫外線)への曝露が終了すると、化合物(16)の更なる光分解は起こらなくなり、追加のモノマー単位も加わることができなくなる。
更に、ジチオカルバメート又はジチオカーボネート鎖末端が、追加の断片化プロセス中に、ポリマー鎖間で直接移動し得る。反応(X)において、例えば、基(12)は、化合物(13)の別の分子と組み合わさって、基(17)を生成する。反応XIにおいて、基(17)は、炭素−硫黄結合のホモリシスを経て、基(12)及び化合物(13)を再生する。反応(XII)において、基(17)は、ジチオカルバメート又はジチオカーボネート基の反対側でホモリシスを経て、化合物(13)及び基(14)を生成する(ジチオカルバメート又はジチオカーボネート基の純移転)。
反応スキームBにおいて、化合物(11)は、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーである。エチレン性不飽和基は、(メタ)アクリロイル基であり、Rは水素又はメチルであり、Rは基−(CO)−X−Rを含み、式中、Xはオキシ又は−NR−であり、Rは(メタ)アクリロイル含有モノマーの残基である(すなわち、Rは、(メタ)アクリロイル基ではないモノマーの部分である)。すなわち、モノマーは、HC=CR−(CO)−X−Rのものである。基Rは水素又はメチルであり、基Rは、例えば、(メタ)アクリロイル基を有する本明細書に記載の任意のモノマーの残基である。
式(I)のポリマーブロックを1つ以上有するポリマー材料は、式(V)の光重合開始剤と第1のモノマー組成物とを混合し、得られた第1の反応混合物を化学線(例えば、紫外線)に曝露することによって形成することができる。化学線の曝露は、光重合開始剤の光分解をもたらし、第1のモノマー組成物の制御ラジカル重合を可能にして、ペンダント−(CO)−X−R基を有する光重合開始剤中の炭素原子を含む第1のポリマーブロックPを形成する。化学線への曝露を終了すると、第1の重合反応が停止する。第1の重合の生成物は、式(I−1)のポリマー材料である。多くの実施形態において、式(I−1)のポリマー材料は、式(II)のものである。式(II)中のペンダント−(CO)−X−R基のポリマー鎖Pの長さは、どちらの側も、同じであっても異なっていてもよい。
第2のモノマー組成物を第1の反応混合物の生成物に添加して、第2の反応混合物を形成することができる。すなわち、第2の反応混合物は、式(I−1)のポリマー材料と第2のモノマー組成物とを含有する。第2のモノマー組成物は、典型的には、第1のモノマー組成物とは異なる。第2の反応混合物を化学線に曝露すると、光分解が再度生じ、式R−(CS)−Sの基が放出される。第2のモノマー組成物が重合して、式(I−1)のポリマー材料の片方又は両方の末端に第2のポリマーブロックを形成することができる。多くの実施形態において、第2のポリマーブロックPは、式(II)のポリマー材料中のポリマーブロックPの両末端に結合している。化学線への曝露を終了すると、第2の重合反応が停止する。2つのポリマー鎖Pの長さは、同じであっても異なっていてもよい。第2の重合の生成物は、式(III)のものであることが多い、式(I−2)のポリマー材料である。
このプロセスは、望むだけ多くの回数で繰り返して、より多くのポリマーブロックを加えることができる。更なる回数を繰り返した場合、第3の反応混合物は、第3のモノマー組成物と、式(I−2)のポリマー材料とを含有する。式(I−3)のポリマー材料が形成される。多くの実施形態において、式(I−3)のポリマー材料は、式(IV)のものである。得られた2つのポリマー鎖Pの長さは、同じであっても異なっていてもよい。
2つのジチオカルバメート又はジチオカーボネート基の間に単一の炭素原子を有する式(V)の光重合開始剤を有利に使用して、種々のポリマー材料を調製することができる。2つのジチオカルバメート又はジチオカーボネート基(例えば、p−キシレンビス(N,N−ジエチルジチオカルバメート)(XDC)又は2−(2−エトキシカルボチオイルスルファニルアセチル)オキシエチル2−エトキシカルボチオイルスルファニルアセテート)の間に複数の炭素原子を有する他の既知の光重合開始剤と比較して、式(V)の光重合開始剤は、変換に応じてより制御された仕方で分子量を築く傾向がある。これは、反応混合物の粘度に対してより良好な制御をもたらすことができ、形成されたポリマー材料に対してより良好な構造的制御をもたらすことができる。
別の言い方をすれば、反応混合物が、例えば、p−キシレンビス(N,N−ジエチルジチオカルバメート)(XDC)及び2−(2−エトキシカルボチオイルスルファニルアセチル)オキシエチル2−エトキシカルボチオイルスルファニルアセテート等の既知の光重合開始剤ではなく、式(V)の光重合開始剤を含有する場合、特定の状況下で、化学線(例えば、紫外線)へ曝露されると、より多くのポリマー鎖が成長し始める。式(V)の光重合開始剤を含む反応混合物は、重合の早期段階において成長するポリマー鎖がかなり多数ある傾向があり、これらのポリマー鎖の分子量は比較的小さい傾向がある。核磁気共鳴(NMR)研究は、式(V)の光重合開始剤が迅速に消費されやすく、重合反応において早期にポリマー鎖の成長を開始しやすいことを示している。反応混合物の粘度は、重合プロセスの初めに急激に上昇することがない。ほとんどのポリマー鎖は、重合の早期段階で形成され、経時的に分子量を増加し続ける。得られるポリマー材料の分子量は、予測及び制御が可能である。
一方、既知の光重合開始剤(p−キシレンビス(N,N−ジエチルジチオカルバメート)(XDC)又は2−(2−エトキシカルボチオイルスルファニルアセチル)オキシエチル2−エトキシカルボチオニルスルファニルアセテート)のいずれかを含む反応混合物は、重合の早期段階で成長するポリマー鎖を比較的少なく有する傾向があり、これらのポリマー鎖の分子量は、特に低い光強度の条件下で比較的大きい傾向がある。この挙動は、NMR研究によって説明することができ、これらの光重合開始剤は、効率的に切断されず、長期間にわたって未反応のままでありやすいことを示す。これは、重合プロセスの初めに反応混合物の粘度を急速且つ顕著に上昇させ得る。時が経つにつれて、より多くのポリマー鎖が成長しだすと、平均分子量は減少する。得られるポリマー材料の分子量は、予測及び/又は制御が困難であり得る。更に、両方向に成長するポリマー鎖を生成するための二次キサントゲン酸塩の切断速度は、式(V)の光重合開始剤と比較してかなり遅い。これは、種々のブロックコポリマー等のポリマー構造の正確な制御を更に妨害してしまう。
様々な式(I)のポリマー材料を生成するために使用されるモノマー組成物は、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む。多くの実施形態において、モノマーは、単一の(メタ)アクリロイル基を有する。単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーの例としては、これらに限定されないが、アルキル(メタ)アクリレート、フッ素化アルキル(メタ)アクリレート、アリール(メタ)アクリレート、アラルキル(メタ)アクリレート、置換アリール(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミド、N−アルキル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミド、N−アルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、N,N−ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、N−アルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシ置換アルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシ置換アルキル(メタ)アクリルアミド、アルコキシル化アルキル(メタ)アクリレート、酸置換アルキル(メタ)アクリレート、酸置換アルキル(メタ)アクリルアミド、グリシジル含有(メタ)アクリレート、アミノスルホニル含有(メタ)アクリレート、及びこれらの混合物が挙げられる。多くの実施形態において、モノマー組成物は、複数のエチレン性不飽和基を有するモノマーを一切含まない。
例示的なアルキル(メタ)アクリレートとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、n−ペンチル(メタ)アクリレート、2−メチルブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、4−メチル−2−ペンチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−メチルヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2−オクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、n−デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、2−プロピルヘプチル(メタ)アクリレート、イソトリデシル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、2−オクチルデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、及びヘプタデカニル(メタ)アクリレートが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの例示的な分枝アルキル(メタ)アクリレートは、PCT特許出願公開第WO2011/119363号(Clapperら)に記述されるような、12〜32個の炭素原子を有するゲルベアルコールの(メタ)アクリル酸エステルである。
例示的なフッ素化(メタ)アクリレートとしては、これらに限定されないが、トリフルオロメチル(メタ)アクリレート、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,5−ノナフルオロペンチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6−ウンデカフルオロヘキシル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7−トリデカフルオロヘプチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ペンタデカフルオロオクチル(メタ)アクリレート、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ノナデカフルオロデシル(メタ)アクリレート、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロデシル(メタ)アクリレート、2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロピル(メタ)アクリレート、3−トリフルオロメチル−4,4,4−トリフルオロブチル(メタ)アクリレート、1−メチル−2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル(メタ)アクリレート、1−メチル−2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4−ヘキサフルオロシクロブチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロシクロペンチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−デカフルオロシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−ドデカフルオロシクロヘプチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8−テトラデカフルオロシクロオクチル(メタ)アクリレート、2−トリフルオロメチルシクロブチル(メタ)アクリレート、3−トリフルオロメチルシクロブチル(メタ)アクリレート、2−トリフルオロメチルシクロペンチル(メタ)アクリレート、3−トリフルオロメチルシクロペンチル(メタ)アクリレート、2−トリフルオロメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、3−トリフルオロメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、4−トリフルオロメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−トリフルオロメチルシクロヘプチル(メタ)アクリレート、3−トリフルオロメチルシクロヘプチル(メタ)アクリレート、及び4−トリフルオロメチルシクロヘプチル(メタ)アクリレートが挙げられる。他のフッ素化モノマーは、次式のポリ(ヘキサフルオロプロピレンオキシド)基のようなペルフルオロエーテル基を有する。Rf−Q−O−(CO)−CR=CH[式中、Rは水素又はメチルであり、Qは2価の連結基であり、RfはCO(CF(CF)CFO)CF(CF)−であり、式中、aは1〜50の範囲、1〜30の範囲、1〜10の範囲、又は1〜5の範囲である。例としては、これらに限定されないが、CO(CF(CF)CFO)CF(CF)CHOC(O)CH=CH、CO(CF(CF)CFO)CF(CF)CHOC(O)C(CH)=CH、CO(CF(CF)CFO)CF(CF)CHOCHCHC(O)CH=CH、CO(CF(CF)CFO)CF(CF)CHOCHCHOC(O)C(CH)=CH、CO(CF(CF)CFO)CF(CF)C(O)NHCHCHOC(O)CH=CH、及びCO(CF(CF)CFO)CF(CF)C(O)NHCHCHOC(O)C(CH)=CH(式中、aは1〜150でよい)が挙げられる。
アリール(メタ)アクリレート、アラルキル(メタ)アクリレート、及び置換アリール(メタ)アクリレートの例としては、これらに限定されないが、フェニル(メタ)アクリレート、2−ビフェニルヘキシル(メタ)アクリレート、及びベンジル(メタ)アクリレートが挙げられる。
N−アルキル(メタ)アクリルアミド及びN,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミドの例としては、これらに限定されないが、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−tert−オクチル(メタ)アクリルアミド、N−オクチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジプロピル(メタ)アクリルアミド、及びN,N−ジブチル(メタ)アクリルアミドが挙げられる。
N−アルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート及びN,N−ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートの例としては、これらに限定されないが、N−メチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−メチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−エチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、及びN−モルホリノ(メタ)アクリレートが挙げられる。
N−アルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド及びN,N−ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミドの例としては、これらに限定されないが、N−メチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N−メチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N−エチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N−エチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、及びN,N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドが挙げられる。
ヒドロキシ置換アルキル(メタ)アクリレート及びヒドロキシ置換アルキル(メタ)アクリルアミドの例としては、これらに限定されないが、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、及び3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミドが挙げられる。
アルコキシル化アルキル(メタ)アクリレートの例としては、これらに限定されないが、エトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、並びにポリ(エチレンオキシド)(メタ)アクリレート及びポリ(プロピレンオキシド)(メタ)アクリレート等のポリ(アルキレンオキシド)(メタ)アクリレートが挙げられる。ポリ(アルキレンオキシド)アクリレートは、ポリ(アルキレングリコール)(メタ)アクリレートと呼ばれることが多い。これらのモノマーは、ヒドロキシル基又はアルコキシ基等の任意の好適な末端基を有する場合がある。例えば、末端基がメトキシ基である場合、モノマーは、メトキシポリ(エチレングリコール)(メタ)アクリレートと呼ばれる場合がある。
酸置換アルキル(メタ)アクリレート及び酸置換アルキル(メタ)アクリルアミドの例としては、これらに限定されないが、β−カルボキシエチルアクリレート、2−(メタ)アクリルアミドエタンスルホン酸、及び2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸が挙げられる。
グリシジル含有(メタ)アクリレートの例としては、これらに限定されないが、グリシジル(メタ)アクリレート、4ーヒドロキシブチル(メタ)アクリレートグリシジルエーテル、及び3,4ーエポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレートが挙げられる。
アミノスルホニル含有(メタ)アクリレートの例としては、これらに限定されないが、(N−メチル−ペルフルオロブチル)スルホニルアミノエチル(メタ)アクリレートが挙げられる。
他の実施形態において、反応混合物は、(メタ)アクリロイル基ではない単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを含有するモノマー組成物を含む。好適なこのようなモノマーには、これらに限定されないが、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、酢酸ビニル、ビニルメチルエーテル、ビニル−2−エチルヘキサノエート、ネオデカン酸ビニル、スチレン、イソプレン、ブタジエン、ビニルジメチルアズラクトン(VDM)、イソプロペニルジメチルアズラクトン(IDM)、及びビニルオキサゾール等が挙げられる。
反応混合物は通常、複数のエチレン性不飽和基を有するモノマーを含まない(すなわち、反応混合物は、2つ以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーを含まない)。すなわち、形成されるポリマー材料は、直鎖ポリマーであり、架橋されていない。複数のエチレン性不飽和基を有するモノマーを添加する場合、添加量は、典型的には十分に低く、したがってポリマー材料は基材上へのコーティングのために流れることができる。複数のエチレン性不飽和基を有するモノマーのこの量は、結果として架橋よりも分岐しやすくする。
形成されるポリマー材料は、1つ以上のポリマーブロックを有することができ、各ブロックは、ホモポリマーであってもランダムコポリマーであってもよい。各ポリマーブロックは、モノマー組成物及び式(V)の光重合開始剤を含む反応混合物から形成される。いくつかの例示的なモノマー組成物は、50〜100重量パーセントの、単一の(メタ)アクリロイル基を有する第1のモノマーと、0〜50重量パーセントの、(メタ)アクリロイル基ではない単一のエチレン性不飽和基を有する第2のモノマーとを含む。1つ以上の第1のモノマー及び1つ以上の第2のモノマーがあってもよい。例えば、式(I)のポリマー材料中のブロックのいずれかを形成するために使用されるモノマー組成物は、少なくとも55重量パーセント、少なくとも60重量パーセント、少なくとも70重量パーセント、少なくとも75重量パーセント、少なくとも80重量パーセント、少なくとも85重量パーセント、少なくとも90重量パーセント、少なくとも95重量パーセント、少なくとも98重量パーセント、少なくとも99重量パーセント、又は少なくとも100重量パーセントの第1のモノマーを含有することができる。残りの任意のモノマーは、典型的には、(メタ)アクリロイル基ではないエチレン性不飽和基を有する第2のモノマーである。例えば、モノマー組成物が、少なくとも80重量パーセントの第1のモノマーを含有する場合、モノマー組成物は、80〜100重量パーセントの第1のモノマーと、0〜20重量パーセントの第2のモノマーとを含有する。重量パーセントの値は、任意のブロックのモノマー組成物中のモノマーの全重量に基づくものである。
光重合開始剤の量は、得られるポリマーブロックの重量平均分子量に影響を与える。すなわち、重量平均分子量は、反応混合物に添加する光重合開始剤の量に基づいて制御することができる。光重合開始剤の量は、典型的には、反応混合物中のモノマーの重量に基づいて0.001〜15重量パーセントの範囲である。すなわち、光重合開始剤は、少なくとも0.001重量パーセント、少なくとも0.005重量パーセント、少なくとも0.01重量パーセント、少なくとも0.02重量パーセント、少なくとも0.03重量パーセント、又は少なくとも0.5重量パーセントであり、最大15重量パーセント、最大12重量パーセント、最大10重量パーセント、最大8重量パーセント、最大6重量パーセント、最大5重量パーセント、最大3重量パーセント、最大2重量パーセント、又は最大1重量パーセントであってもよい。この光重合開始剤の量は、重量平均分子量が1,000から3百万ダルトンの範囲、又は1,000から1百万ダルトンの範囲のポリマーブロックを形成することが多い。
反応混合物は、典型的には、移動剤を含まない。得られるポリマー材料の分子量を制御するために移動剤は必要ない。むしろ、分子量は様々であり得、式(V)の光重合開始剤の所望の量及び所望の反応温度の選択によって制御され得る。
更に、反応混合物は、典型的には、式(V)の光重合開始剤以外の他のいずれの光重合開始剤も含まない。すなわち、アゾ開始剤、過酸化物開始剤、レドックス開始剤、又は過硫酸塩開始剤等の熱開始剤はない。式(V)のもの以外の他の光重合開始剤は、反応混合物に含まれない。
式(II)の単一のポリマーブロックを有するポリマー材料(式(I)中のy及びzは両方とも1に等しい):
Figure 2019520465
を調製するために、第1のモノマー組成物を、式(V)の光重合開始剤と混合して、第1の反応混合物を生成する。第1の反応混合物は、ニートであってもよい(すなわち、溶媒が存在しない)が、第1のモノマー組成物及び式(V)の光重合開始剤の両方を溶解する溶媒と混合してもよい。溶媒を添加して、例えば、第1の反応混合物の粘度を低下させてもよい。添加する任意の溶媒は通常、成長するポリマー材料も可溶性であるように選択する。いくつかの実施形態において、第1の反応混合物中の固体比率は、少なくとも10重量パーセント、少なくとも20重量パーセント、少なくとも30重量パーセント、又は少なくとも40重量パーセントであり、最大100重量パーセント、最大80重量パーセント、又は最大60重量パーセントである。溶媒の添加量は、所望の粘度、特に最終重合材料の粘度に基づいて選択されることが多い。所望の粘度は通常、十分に低く、したがって最終ポリマー材料を容易に反応器から取り出すことができ、且つ/又は基材に適用することができる。
溶媒を添加した場合、溶媒は、エステル(例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、及び酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル)、エーテル(例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルプロピルエーテル、ジプロピルエーテル、メチルt−ブチルエーテル、ジ−t−ブチルエーテル、ジメトキシエタン、2−メトキシエタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジオキサン、及びテトラヒドロフラン)、アセトニトリル、塩化メチレン、芳香族炭化水素(例えば、ベンゼン、キシレン、及びトルエン)、又はケトン(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、及びシクロヘキサノン)であることが多い。溶媒の混合物を使用することができる。更に、1種以上の溶媒を、混和性の場合、水と合わせることができる。第1のモノマー組成物の重合は、室温(例えば、約20℃〜25℃)で開始することができるが、所望に応じて、高温又は低温で開始することもできる。
第1の反応混合物を化学線(例えば、紫外線)に曝露して、式(V)の光重合開始剤を活性化し、第1のモノマー組成物の制御ラジカル重合を開始する。得られるブロックPは、式(II)のポリマー材料中のペンダント基−(CO)−XRを有するホモポリマーであってもランダムコポリマーであってもよい。基−(CO)−XRは、ポリマー材料を調製するために使用した式(V)の光重合開始剤中の単一炭素に結合する。重合反応は通常、第1のモノマー組成物中の少なくとも80重量パーセント、少なくとも85重量パーセント、少なくとも90重量パーセント、少なくとも95重量パーセント、少なくとも98重量パーセント、又は少なくとも99重量パーセントのモノマーが、制御ラジカル重合を経るまで進行可能である。
基R及び第1のモノマー組成物は、得られた式(II)のポリマー材料中にペンダント−(CO)−XR基の存在が認識できないように選択することができる。例えば、第1のモノマー組成物が、式CH=CR−(CO)−XRのモノマーを含む場合、光重合開始剤由来の−(CO)−OR基の存在は認識されない。基R、X、及びRは、上記と同じである。
式(III)のポリマーブロック:
Figure 2019520465
を3つ有するポリマー材料は、式(II)のポリマー材料から形成することができる。式(III)は、z及びyが両方とも2に等しい、式(I)に等しい。80重量パーセント以上(少なくとも90重量パーセント等)の第1のモノマー組成物が制御ラジカル重合を経た後、化学線(例えば、紫外線)への曝露を終了することによって重合反応を停止する。第2のモノマー組成物を第1の反応混合物の反応生成物に添加することによって、第2の反応混合物を生成する。第2の反応混合物は、式(II)の第1のポリマー材料と、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ有する第2のモノマー組成物とを含む。典型的には、式(V)の更なる光重合開始剤を第2の反応混合物に添加する必要はない。
第2の反応混合物中に含まれる任意選択の溶媒はいずれも、通常、式(II)の第1のポリマー材料、式(V)の光重合開始剤、及び第2のモノマー組成物を可溶化するように選択される。すなわち、第2の反応混合物は、典型的には、単相である。いくつかの実施形態において、第2の反応混合物中の固体比率は、少なくとも10重量パーセント、少なくとも20重量パーセント、少なくとも30重量パーセント、又は少なくとも40重量パーセント及び最大100重量パーセント(すなわち、溶媒は添加されない)、最大80重量パーセント、又は最大60重量パーセントに等しい固体比率を有するように選択される。好適な溶媒は、第1の反応混合物について上述したものと同じである。溶媒の添加量は、所望の粘度、特に最終重合材料の粘度に基づいて選択される。最終ポリマー材料を反応器から容易に除去できるように、且つ/又は基材に適用できるように、所望の粘度は通常、十分に低い。
第2の反応混合物を化学線(例えば、紫外線)に曝露させ、第2のモノマー組成物の制御ラジカル重合を開始する。2つの得られたPブロックそれぞれは、ホモポリマー又はランダムコポリマーであってもよい。2つのPブロックは、式(III)のポリマー材料中のペンダント基−(CO)−XRを有するPブロックによって分離される。重合反応は、通常、第2のモノマー組成物中の少なくとも80重量パーセント、少なくとも85重量パーセント、少なくとも90重量パーセント、少なくとも95重量パーセント、少なくとも98重量パーセント、又は少なくとも99重量パーセントのモノマーが、制御ラジカル重合を経るまで進行させる。第2のモノマー組成物の重合は、室温(例えば、約20℃〜25℃)で起こり得るが、より高い温度又はより低い温度で所望される場合にも起こり得る。
ポリマーブロックPの組成は、典型的には、ポリマーブロックPの組成とは異なる。いくつかの実施形態では、ポリマーブロックP及びPは、示差走査熱量測定によって測定されるガラス転移温度が異なる。いくつかの実施形態では、ポリマーブロックP及びPのガラス転移温度の差は、少なくとも40℃、少なくとも50℃、少なくとも60℃、少なくとも70℃、少なくとも80℃、少なくとも90℃、又は少なくとも100℃である。しかし、式(II)のポリマー材料は、式(III)のポリマー材料を形成するために使用される第2のモノマー組成物を含有する第2の反応混合物に可溶性であることが好ましい。
いくつかの実施形態において、第1のポリマーブロックP及び第2のポリマーブロックPの間に急転移があることが望ましい。2つのポリマーブロック間の転移は、第1の反応混合物の第1のポリマーブロックへの変換率によって制御可能である。変換率が相対的に低い(例えば、90パーセント未満)場合、第2の反応混合物は、第2のモノマー組成物と残留する未反応の第1のモノマー組成物との混合物を含むことになる。すなわち、第1のモノマー組成物のモノマーのいくつかは、第2のポリマーブロックP中にあることになる。第2のポリマーブロックP中の第1のモノマー組成物の存在を最小にするために、第1のモノマー組成物の変換率は最大にすべきである。しかしながら、高い%変換率は、長い反応時間に対してバランスをとる必要がある。
式(IV)のポリマーブロック:
Figure 2019520465
を5つ有するポリマー材料は、式(III)のポリマー材料から形成することができる。式(IV)は、z及びyが3に等しい、式(I)に等しい。式(III)のポリマーを生成するために使用される第2のモノマー組成物のうちの80重量パーセント以上(少なくとも90重量パーセント等)が制御ラジカル重合を得た後、化学線(例えば、紫外線)への曝露を終了することによって重合反応を停止する。第3のモノマー組成物を第2の反応混合物の反応生成物に添加することによって第3の反応混合物が形成される。第3の反応混合物は、式(III)の第2のポリマー材料と、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第3のモノマー組成物とを含む。
第3の反応混合物に含まれる任意選択の溶媒はいずれも、通常、式(III)のポリマー材料、式(V)の光重合開始剤、及び第3のモノマー組成物を可溶化するように選択される。すなわち、第3の反応混合物は、典型的には単相である。いくつかの実施形態において、第3の反応混合物中の固体比率は、少なくとも10重量パーセント、少なくとも20重量パーセント、少なくとも30重量パーセント、又は少なくとも40重量パーセント及び最大100重量パーセント(すなわち、溶媒は添加されない)、最大80重量パーセント、又は最大60重量パーセントに等しい固体比率を有するように選択される。好適な溶媒は、第1の反応混合物について上述したものと同じである。溶媒の添加量は、所望の粘度、特に最終重合材料の粘度に基づいて選択される。所望の粘度は通常、十分に低く、したがって最終ポリマー材料を容易に反応器から取り出すことができ、且つ/又は基材に適用することができる。
第3の反応混合物を化学線(例えば、紫外線)に曝露して、第3のモノマー組成物の制御ラジカル重合を開始する。2つの得られたPブロックはそれぞれ、ホモポリマーであってもランダムコポリマーであってもよい。式(IV)のポリマー材料中、2つのPブロックは、2つのPブロックと、ペンダント基−(CO)−XRを有するPブロックとに分離される。重合反応は、通常、第2のモノマー組成物中の少なくとも80重量パーセント、少なくとも85重量パーセント、少なくとも90重量パーセント、少なくとも95重量パーセント、少なくとも98重量パーセント、又は少なくとも99重量パーセントのモノマーが、制御ラジカル重合を経るまで進行させる。第3のモノマー組成物の重合は、室温(例えば、約20℃〜25℃)で生じ得るが、所望に応じて、より高温又はより低温でも生じ得る。
ポリマーブロックPの組成は、典型的には、ポリマーブロックPの組成とは異なり、ポリマーブロックPの組成は、典型的には、ポリマーブロックPの組成とは異なり、ポリマーブロックPの組成は、ポリマーブロックPの組成と同じであっても異なっていてもよい。いくつかの実施形態において、ポリマーブロックP及びPは、ガラス転移温度が異なり、ポリマーブロックP及びPは、示差走査熱量測定によって測定されるガラス転移温度が異なる。いくつかの実施形態において、ポリマーブロック間のガラス転移温度の差は、少なくとも40℃、少なくとも50℃、少なくとも60℃、少なくとも70℃、少なくとも80℃、少なくとも90℃、又は少なくとも100℃である。
追加のポリマーブロックを式(IV)のポリマー材料に加えて、ブロック数(y)が3超である式(I)のポリマー材料を形成してもよい。(y−2)個のポリマーブロックを有する各前駆体ポリマー材料をモノマー組成物に加えて、反応混合物を生成する。反応混合物を化学線に曝露して、上記の2つの追加のポリマーブロックを有するポリマー材料を形成する。
隣接するポリマーブロックは、典型的には、異なる組成、異なるガラス転移温度、及び異なる溶解パラメーターを有する。これらの差により、相分離形態が結果的に得られ得る。この相分離は、ブロックコポリマー中に物理的な架橋をもたらし、例えば、化学的架橋がなくてもポリマー材料の結合力を増加することができる。
得られる式(I)のポリマー材料は、ジチオカルバメート又はジチオカーボネート末端基を有する。すなわち、末端基は、典型的にはR(CS)−S−である。必要に応じて、この末端基は、例えば、(a)Tatonら、Handbook of RAFT Polymerization、Barner−Kowollik,ed.、Wiley−VCH:Weinheim、2008、373頁、(b)Destaracら、Polym.Prepr.(Am.Chem.Soc.,Div.Polym.Chem.)、2008、49(2)、(c)Destarac、Polymer Preprints、2008、49(2)、179頁、(d)Tsarevskyら、In Controlled Radical Polymerization:Mechanisms、ACS Symposium Series、American Chemical Society、Washington DC、2015、211〜246に記載されるもの等の既知の方法を用いてポリマー材料を形成した後に、置き換えることができる。好適な方法は、例えば、求核剤との反応によってジチオカルバメート又はジチオカーボネート官能基をチオール末端基に変換することを含む。チオール末端基を有するポリマー材料は、様々なラジカル反応(例えば、ラジカル触媒チオール−エン反応及びラジカル触媒チオール−イン反応)、求核剤反応(例えば、チオール−エンマイケル付加反応、チオール−エポキシ反応、チオール−ハロゲン化物反応、チオール−イソシアネート反応)、又は硫黄交換反応(例えば、チオール−アルカンチオスルホネート反応及びチオール−ピリジルジスルフィド反応)を経ることができる。他の方法の例には、ジチオカルバメート又はジチオカーボネート基のフリーラジカル還元開裂、過酸化物及びオゾンとの酸化、並びにアミン又はアンモニアを使用したアミノ分解が挙げられる。
必要に応じて、式(I)のポリマー材料を溶融加工することができる。すなわち、ポリマー材料は通常、熱可塑性であり、熱を加えると流れることができる(例えば、ポリマー材料の分解をもたらすと考えられる温度未満の熱を加える)。ポリマー材料を押出機中で加熱し、基材上にコーティングすることができる。
ブロックコポリマーを調製するために用いられるいくつかの既知の方法とは異なり、式(V)の光重合開始剤を使用して、高酸含有量のポリマーブロックを形成することができる。すなわち、ポリマーブロックを形成するために使用される任意の反応混合物中の10重量パーセント超、20重量パーセント超、30重量パーセント超、40重量パーセント超、50重量パーセント超、60重量パーセント超、70重量パーセント超、80重量パーセント超、90重量パーセント超、又は更には100重量パーセントのモノマーは、酸性モノマーであってもよい。例えば、モノマー組成物の唯一の成分又は主成分として(メタ)アクリル酸を使用してポリマーブロックを調製することができる。
式(V)の光重合開始剤は、化学線、特に電磁スペクトルの紫外領域の化学線(例えば、250〜450ナノメートルの範囲、250〜405ナノメートルの範囲、又は300〜405ナノメートルの範囲の波長を有する光)に曝露されると、光分解を経る。紫外光を供給する任意の光源を使用することができる。いくつかの実施形態において、光源は、365ナノメートルあたりの狭い波長分布を有する発光ダイオードである。
ポリマー材料は、任意の所望の目的のために使用してよい。いくつかの実施形態において、ポリマー材料を基材に適用し、種々のポリマーブロックの組成に応じて、コーティング層として又は接着層として機能することができる。ポリマー材料を、接着層及びコーティング層に含まれ得る他の既知の成分と組み合わせてもよい。
ポリマー材料、反応混合物、ポリマー材料の製造方法、又は光重合開始剤である様々な実施形態が提供される。
実施形態1Aは、式(I)のポリマー材料である。
Figure 2019520465
式(I)中、基Rは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、アルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Xはオキシ又は−NR−であり、ここで、基Rは水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリールである。基Rは、アルコキシ、フッ素化アルコキシ、又は−N(Rである。各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合している。各Pは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含有するモノマー組成物の重合生成物を含むポリマーブロックであり、yは1〜10の範囲の整数であり、zは0〜yの範囲の整数である。式(I)中、(P)は、y個のポリマーブロックがあることを意味し、(P)は、z個のポリマーブロックがあることを意味する。
実施形態2Aは、式(I)のポリマー材料が、式(I−4)のものである、実施形態1Aに記載のポリマー材料である。
Figure 2019520465
変数y2は、少なくとも2に等しい(例えば、2〜10の範囲又は2〜5の範囲の)整数であり、変数z2は、0〜y2の範囲(例えば、0〜10の範囲、2〜10の範囲、又は2〜5の範囲)の整数である。多くの実施形態において、z2はy2に等しい。基X、R、R、及びPは、式(I)に規定したものである。
実施形態3Aは、ポリマー材料が式(I−5)のものである、実施形態1Aに記載のポリマー材料である。
Figure 2019520465
基X、R、R、及びPは、式(I)について記載されたものと同一である。変数z及びyは、式(I)で規定したものである。
実施形態4Aは、式(I)のポリマー材料が、式(I−6)のものである、実施形態1Aに記載のポリマー材料である。
Figure 2019520465
基R、R、R、及びPは、式(I)に規定したものである。変数y及びzは、式(I)で規定したものである。
実施形態5Aは、式(I)のポリマー材料が、式(I−7)のものである、実施形態1Aに記載のポリマー材料である。
Figure 2019520465
式(I−7)中、基X、R、及びPは、式(I)に規定したものである。変数y及びzは、式(I)で規定したものである。基Rは、フッ素化アルキルである。
実施形態6Aは、式(I)のポリマー材料が、式(I−1)のものである、実施形態1Aに記載のポリマー材料である。
Figure 2019520465
式(I−1)中、(P)は、1個のポリマーブロックがある(式(I)中、yは1に等しい)ことを意味し、(P)0〜1は、0〜1個のポリマーブロックがある(式(I)中、zは0〜1の範囲である)ことを意味する。基R、R、X、及びPは、式(I)に規定したものである。
実施形態7Aは、式(I−1)のポリマー材料が、式(II)のものである、実施形態6Aに記載のポリマー材料である。
Figure 2019520465
式(II)中、Pは、第1のポリマーブロックであり、この第1のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第1のモノマー組成物の重合生成物である。式(II)は式(I−1)に対応し、(P)0〜1には(P)が選択される。基R、R、X、及びPは、式(I)に規定したものである。
実施形態8Aは、式(II)のポリマー材料が、式(II−1)のものである、実施形態7Aに記載のポリマー材料である。
Figure 2019520465
基Pは、式(II)で規定したものである。基X、R、及びRは、式(I)で規定したものである。
実施形態9Aは、式(II)のポリマー材料が、式(II−2)のものである、実施形態7Aに記載のポリマー材料である。
Figure 2019520465
基Pは、式(II)で規定したものである。基R、R、及びRは、式(I)で規定したものである。
実施形態10Aは、式(II)のポリマー材料が、式(II−3)のものである、実施形態7Aに記載のポリマー材料である。
Figure 2019520465
基Pは、式(II)で規定したものである。基X及びRは、式(I)で規定したものであり、基Rはフッ素化アルキルである。
実施形態11Aは、式(I)のポリマー材料が、式(I−2)のものである、実施形態1Aに記載のポリマー材料である。
Figure 2019520465
式(I−2)中、(P)は、2個のポリマーブロックPがある(式(I)中、yは2に等しい)ことを意味し、(P)0〜2は、0〜2個のポリマーブロックがある(式(I)中、zは0〜2の範囲である)ことを意味する。基R、R、X、及びPは、式(I)に規定したものである。
実施形態12Aは、式(I−2)のポリマー材料が、式(III)のものである、実施形態11Aに記載のポリマー材料である。
Figure 2019520465
式(III)中、Pは、第1のポリマーブロックであり、この第1のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第1のモノマー組成物の重合生成物である。Pは、第1のポリマーブロックとは異なる第2のポリマーブロックであり、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ有する第2のモノマー組成物の重合生成物である。式(III)は式(I−2)に対応し、(P)0〜2には(P)が選択される。基R、R、X、及びPは、式(I)で規定したものである。
実施形態13Aは、式(III)のポリマー材料が、式(III−1)のものである、実施形態12Aに記載のポリマー材料である。
Figure 2019520465
基P及びPは、式(III)で規定したものである。基X、R、及びRは、式(I)で規定したものである。
実施形態14Aは、式(III)のポリマー材料が、式(III−2)のものである、実施形態12Aに記載のポリマー材料である。
Figure 2019520465
基P及びPは、式(III)で規定したものである。基R、R、及びRは、式(I)で規定したものである。
実施形態15Aは、式(III)のポリマー材料が、式(III−3)のものである、実施形態12Aに記載のポリマー材料である。
Figure 2019520465
基P及びPは、式(III)で規定したものである。基R、R、及びXは、式(I)で規定したものである。Rは、フッ素化アルキルである。
実施形態16Aは、式(I)のポリマー材料が、式(I−3)のものである、実施形態1Aに記載のポリマー材料である。
Figure 2019520465
式(I−3)中、(P)は、3個のポリマーブロックPがある(式(I)中、yは3に等しい)ことを意味し、(P)0〜3は、0〜3個のポリマーブロックがある(式(I)中、zは0〜2の範囲である)ことを意味する。基R、R、X、及びPは、式(I)で規定したものである。
実施形態17Aは、式(I−3)のポリマー材料が、式(IV)のものである、実施形態16Aに記載のポリマー材料である。
Figure 2019520465
式(IV)中、Pは、第1のポリマーブロックであり、この第1のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第1のモノマー組成物の重合生成物である。Pは、第1のポリマーブロックとは異なる第2のポリマーブロックであり、この第2のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第2のモノマー組成物の重合生成物である。Pは、第2のポリマーブロックとは異なる第3のポリマーブロックであり、この第3のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第3のモノマー組成物の重合生成物である。式(IV)は式(I−3)に対応し、(P)0〜3には(P)が選択される。基R、R、X、及びPは、式(I)で規定したものである。
実施形態18Aは、Rがアルキル又はフッ素化アルキルである、実施形態1A〜4A、6A〜9A、11A〜14A、及び16A〜17Aのいずれか1つに記載のポリマー材料である。
実施形態19Aは、Xがオキシである、実施形態1A〜3A、5A〜8A、10A〜13A、及び15A〜17Aのいずれか1つに記載のポリマー材料である。
実施形態20Aは、Xが−NR−である、実施形態1A〜3A、5A〜8A、10A〜13A、及び15A〜17Aのいずれか1つに記載のポリマー材料である。
実施形態21Aは、Rが水素、アルキル、又はフッ素化アルキルである、実施形態20Aに記載のポリマー材料である。
実施形態22Aは、Rがアルコキシ又はフッ素化アルコキシである、実施形態1A〜2A、4A〜7A、9A〜12A、及び14A〜17Aのいずれか1つに記載のポリマー材料である。
実施形態23Aは、Rが−N(Rである、実施形態1A〜2A、4A〜7A、9A〜12A、及び14A〜17Aのいずれか1つに記載のポリマー材料である。
実施形態24Aは、Rがアルキル又はフッ素化アルキルである、実施形態23Aに記載のポリマー材料である。
実施形態25Aは、隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、この第1の複素環が、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環又は複素環である1つ以上の第2の環に縮合している、実施形態23Aに記載のポリマー材料である。
実施形態26Aは、各ポリマーブロックが、50〜100重量パーセントの単一の(メタ)アクリロイル基を有する第1のモノマーと、0〜50重量パーセントの(メタ)アクリロイル基ではない単一のエチレン性不飽和基を有する第2のモノマーとを含むモノマー組成物の重合生成物を含む、実施形態1A〜25Aのいずれか1つに記載のポリマー材料である。重量パーセントは、モノマー組成物中のモノマーの全重量に基づく。
実施形態27Aは、モノマー組成物が、80〜100重量パーセントの第1モノマーと0〜20重量パーセントの第2モノマーとを含む、実施形態26Aに記載のポリマー材料である。
実施形態28Aは、ポリマー材料が架橋されていない、実施形態1A〜26Aのいずれか1つに記載のポリマー材料である。
実施形態1Bは、第1の反応混合物である。第1の反応混合物は、a)光重合開始剤、及びb)単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含有する第1のモノマー組成物を含む。光重合開始剤は、式(V)のものである。
Figure 2019520465
式中、基Rは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリールである。基Xは、オキシ又は−NR−であり、Rは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリールである。基Rは、アルコキシ、フッ素化アルコキシ、又は−N(Rである。各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合している。
実施形態2Bは、式(V)の光重合開始剤が式(V−1)のものである、実施形態1Bに記載の第1の反応混合物である。
Figure 2019520465
実施形態3Bは、式(V)の光重合開始剤が式(V−2)のものである、実施形態1Bに記載の第1の反応混合物である。
Figure 2019520465
実施形態4Bは、式(V)の光重合開始剤が式(V−3)のものである、実施形態1Bに記載の第1の反応混合物である。
Figure 2019520465
実施形態5Bは、式(V−3)の開始剤が式(V−4)のものである、実施形態4Bに記載の第1の反応混合物である。
Figure 2019520465
実施形態6Bは、式(V−3)の開始剤が式(V−5)のものである、実施形態4Bに記載の第1の反応混合物である。
Figure 2019520465
実施形態7Bは、式(V)の開始剤が式(V−6)のものである、実施形態1Bに記載の第1の反応混合物である。
Figure 2019520465
実施形態8Bは、式(V−6)の開始剤が式(V−7)のものである、実施形態7Bに記載の第1の反応混合物である。
Figure 2019520465
実施形態9Bは、式(V−6)の開始剤が式(V−8)のものである、実施形態7Bに記載の第1の反応混合物である。
Figure 2019520465
実施形態10Bは、式(V)の光重合開始剤が式(V−9)のものである、実施形態1Bに記載の第1の反応混合物である。
Figure 2019520465
式中、Rは、フッ素化アルキルである(式(V−9)は式(V)に等しく、式中、Rはフッ素化アルキルである)。
実施形態11Bは、第1のモノマー組成物が、50〜100重量パーセントの単一の(メタ)アクリロイル基を有する第1のモノマーと、0〜50重量パーセントの(メタ)アクリロイル基ではない単一のエチレン性不飽和基を有する第2のモノマーとを含む、実施形態1B〜10Bのいずれか1つに記載の第1の反応混合物である。重量パーセントは、モノマー組成物中のモノマーの全重量に基づく。
実施形態12Bは、第1のモノマー組成物が、80〜100重量パーセントの第1のモノマーと0〜20重量パーセントの第2のモノマーとを含む、実施形態11Bに記載の第1の反応混合物である。
実施形態13Bは、第1の反応混合物が、複数のエチレン性不飽和基を有するモノマーを含まない、実施形態1B〜12Bのいずれか1つに記載の第1の反応混合物である。
実施形態1Cは、第2の反応混合物である。第2の反応混合物は、a)式(II)のポリマー材料:
Figure 2019520465
と、b)単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第2のモノマー組成物であって、式(II)のポリマー材料中の第1のポリマーブロックPを形成するために使用される第1のモノマー組成物とは異なる、第2のモノマー組成物とを含む。式(II)中、基Rは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Xは、オキシ又は−NR−であり、ここでRは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Rは、アルコキシ、フッ素化アルコキシ、又は−N(Rである。各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合している。Pは、第1のポリマーブロックであり、この第1のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第1のモノマー組成物の重合生成物である。
実施形態2Cは、式(II)のポリマー材料が、式(II−1)のものである、実施形態1Cに記載の第2の反応混合物である。
Figure 2019520465
実施形態3Cは、式(II)のポリマー材料が、式(II−2)のものである、実施形態1Cに記載の第2の反応混合物である。
Figure 2019520465
実施形態4Cは、式(II)のポリマー材料が、式(II−3)のものである、実施形態1Cに記載の第2の反応混合物である。
Figure 2019520465
実施形態5Cは、Xがオキシである、実施形態1C、2C、又は4Cに記載の第2の反応混合物である。
実施形態6Cは、Xが−NR−である、実施形態1C、2C、又は4Cに記載の第2の反応混合物である。
実施形態7Cは、Rが水素、アルキル、又はフッ素化アルキルである、実施形態3C又は4Cに記載の第2の反応混合物である。
実施形態8Cは、Rがアルコキシ又はフッ素化アルコキシである、実施形態1C、3C、又は4Cのいずれか1つに記載の第2の反応混合物である。
実施形態9Cは、Rが−N(Rである、実施形態1C、3C、又は4Cのいずれか1つに記載の第2の反応混合物である。
実施形態10Cは、Rがアルキル又はフッ素化アルキルである、実施形態9Cに記載の第2の反応混合物である。
実施形態11Cは、隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、この第1の複素環が、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環又は複素環である1つ以上の第2の環に縮合している、実施形態9Cに記載の第2の反応混合物である。
実施形態12Cは、第2のモノマー組成物が、50〜100重量パーセントの単一の(メタ)アクリロイル基を有する第1のモノマーと、0〜50重量パーセントの(メタ)アクリロイル基ではない単一のエチレン性不飽和基を有する第2のモノマーとを含む、実施形態1C〜11Cのいずれか1つに記載の第2の反応混合物である。重量パーセントは、第2のモノマー組成物中のモノマーの全重量に基づく。
実施形態13Cは、第2のモノマー組成物が、80〜100重量パーセントの第1のモノマーと0〜20重量パーセントの第2のモノマーとを含む、実施形態12Cに記載の第2の反応混合物である。
実施形態14Cは、第2の反応混合物が、複数のエチレン性不飽和基を有するモノマーを含まない、実施形態1C〜13Cのいずれか1つに記載の第2の反応混合物である。
実施形態1Dは、第3の反応混合物である。第3の反応混合物は、a)式(III)のポリマー材料:
Figure 2019520465
と、b)単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第3のモノマー組成物であって、式(III)のポリマー材料中のポリマーブロックPを形成するために使用される第2のモノマー組成物とは異なる、第3のモノマー組成物とを含む。式(III)中、基Rは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Xは、オキシ又は−NR−であり、ここでRは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Rは、アルコキシ、フッ素化アルコキシ、又は−N(Rである。各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合している。Pは、第1のポリマーブロックであり、この第1のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第1のモノマー組成物の重合生成物である。各Pは、第1のポリマーブロックとは異なる第2のポリマーブロックであり、この第2のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第2のモノマー組成物の重合生成物である。
実施形態2Dは、式(III)のポリマー材料が、式(III−1)のものである、実施形態1Dに記載の第3の反応混合物である。
Figure 2019520465
実施形態3Dは、式(III)のポリマー材料が、式(III−2)のものである、実施形態1Dに記載の第3の反応混合物である。
Figure 2019520465
実施形態4Dは、式(III)のポリマー材料が、式(III−3)のものである、実施形態1Dに記載の第3の反応混合物である。
Figure 2019520465
実施形態5Dは、Xがオキシである、実施形態1D、2D、又は4Dのいずれか1つに記載の第3の反応混合物である。
実施形態6Dは、Xが−NR−である、実施形態1D、2D、又は4Dのいずれか1つに記載の第3の反応混合物である。
実施形態7Dは、Rが水素、アルキル、又はフッ素化アルキルである、実施形態3Dに記載の第3の反応混合物である。
実施形態8Dは、Rがアルコキシ又はフッ素化アルコキシである、実施形態1D、3D、又は4Dのいずれか1つに記載の第3の反応混合物である。
実施形態9Dは、Rが−N(Rである、実施形態3D又は4Dに記載の第3の反応混合物である。
実施形態10Dは、Rがアルキル又はフッ素化アルキルである、実施形態9Dに記載の第3の反応混合物である。
実施形態11Dは、隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、この第1の複素環が、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環又は複素環である1つ以上の第2の環に縮合している、実施形態9Dに記載の第3の反応混合物である。
実施形態12Dは、第3のモノマー組成物が、50〜100重量パーセントの単一の(メタ)アクリロイル基を有する第1のモノマーと、0〜50重量パーセントの(メタ)アクリロイル基ではない単一のエチレン性不飽和基を有する第2のモノマーとを含む、実施形態1D〜11Dのいずれか1つに記載の第3の反応混合物である。重量パーセントは、第3のモノマー組成物中のモノマーの全重量に基づく。
実施形態13Dは、第3のモノマー組成物が、80〜100重量パーセントの第1のモノマーと0〜20重量パーセントの第2のモノマーとを含む、実施形態12Dに記載の第3の反応混合物である。
実施形態14Dは、第3の反応混合物が、複数のエチレン性不飽和基を有するモノマーを含まない、実施形態1D〜13Dのいずれか1つに記載の第3の反応混合物である。
実施形態1Eは、ポリマー材料の製造方法である。この製造方法は、式(V)の開始剤を準備することを含む。
Figure 2019520465
式(V)中、Rは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、置換アリール(例えば、アルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Xは、オキシ又は−NR−であり、ここでRは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、アルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Rは、アルコキシ、フッ素化アルコキシ、又は−N(Rである。各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合している。製造方法は、式(V)の開始剤を含有する第1の反応混合物と、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含有する第1のモノマー組成物とを調製することを更に含む。製造方法は、式(II)の第1のポリマー材料を第1の反応混合物から生成することを更に含む。
Figure 2019520465
式(II)中、Pは、第1のポリマーブロックであり、この第1のポリマーブロックは、第1のモノマー組成物の重合生成物である。R、R、R、及びXは、式(V)のものと同じである。
実施形態2Eは、式(V)の開始剤が式(V−3)
Figure 2019520465
のものであり、式(II)の第1のポリマー材料が、式(II−1)のものである、実施形態1Eに記載の製造方法である。
Figure 2019520465
実施形態3Eは、式(V)の開始剤が、式(V−2)
Figure 2019520465
のものであり、式(II)の第1のポリマー材料が、式(II−2)のものである、実施形態1Eに記載の製造方法である。
Figure 2019520465
実施形態4Eは、式(V)の開始剤が、式(V−9)
Figure 2019520465
のものであり、式(II)の第1のポリマー材料が、式(II−3)のものである、実施形態1Eに記載の製造方法である。
Figure 2019520465
実施形態5Eは、式(II)の第1のポリマー材料と、第1のモノマー組成物とは異なる第2のモノマー組成物であって、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第2のモノマー組成物とを含む第2の反応混合物を調製することを更に含む、実施形態1Eに記載の製造方法である。製造方法は、式(III)の第2のポリマー材料を生成することを更に含む。
Figure 2019520465
(式中、Pは、第1のポリマーブロックとは異なる第2のポリマーブロックであり、この第2のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第2のモノマー組成物の重合生成物である。)
実施形態6Eは、第1のポリマー材料が、式(II−1):
Figure 2019520465
のものであり、第2のポリマー材料が、式(III−1)のものである、実施形態5Eに記載の製造方法である。
Figure 2019520465
実施形態7Eは、第1のポリマー材料が、式(II−2):
Figure 2019520465
のものであり、第2のポリマー材料が、式(III−2)のものである、実施形態5Eに記載の製造方法である。
Figure 2019520465
実施形態8Eは、第1のポリマー材料が、式(II−3):
Figure 2019520465
のものであり、第2のポリマー材料が、式(III−3)のものである、実施形態5Eに記載の製造方法である。
Figure 2019520465
は、フッ素化アルキルである。
実施形態9Eは、第2の式(III)のポリマー材料:
Figure 2019520465
と、第2のモノマー組成物とは異なる第3のモノマー組成物であって、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む、第3のモノマー組成物と
を含む、第3の反応混合物を調製することを更に含む、実施形態5Eに記載の製造方法である。製造方法は、式(IV)の第3のポリマー材料を生成することを更に含む。
Figure 2019520465
(式中、Pは、第2のポリマーブロックとは異なる第3のポリマーブロックであり、この第3のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第3のモノマー組成物の重合生成物である。)
実施形態10Eは、式(III)の第2のポリマー材料が、式(III−1):
Figure 2019520465
のものであり、式(IV)の第3のポリマー材料が、式(IV−1)のものである、実施形態9Eに記載の製造方法である。
Figure 2019520465
実施形態11Eは、式(III)の第2のポリマー材料が、式(III−2):
Figure 2019520465
のものであり、式(IV)の第3のポリマー材料が、式(IV−2)のものである、実施形態9Eに記載の製造方法である。
Figure 2019520465
実施形態12Eは、式(III)の第2のポリマー材料が、式(III−3):
Figure 2019520465
のものであり、式(IV)の第3のポリマー材料が、式(IV−2)のものである、実施形態9Eに記載の製造方法である。
Figure 2019520465
は、フッ素化アルキルである。
実施形態13Eは、Rがアルキル又はフッ素化アルキルである、実施形態1E〜3E、5E〜7E、及び8E〜11Eのいずれか1つに記載の製造方法である。
実施形態14Eは、Xがオキシである、実施形態1E〜2E、4E〜6E、8E〜10E及び12Eのいずれか1つに記載の製造方法である。
実施形態15Eは、Xが−NR−である、実施形態1E〜2E、4E〜6E、8E〜10E及び12Eのいずれか1つに記載の製造方法である。
実施形態16Eは、Rが水素、アルキル、又はフッ素化アルキルである、実施形態3E、7E、11E、及び15Eのいずれか1つに記載の製造方法である。
実施形態17Eは、Rがアルコキシ又はフッ素化アルコキシである、実施形態1E、3E〜5E、7E〜9E、及び11E〜12Eのいずれか1つに記載の製造方法である。
実施形態18Eは、Rが−N(Rである、実施形態1E、3E〜5E、7E〜9E、及び11E〜12Eのいずれか1つに記載の製造方法である。
実施形態19Eは、Rがアルキル又はフッ素化アルキルである、実施形態2E、6E、10E、及び18Eのいずれか1つに記載の製造方法である。
実施形態20Eは、隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、この第1の複素環が、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環又は複素環である1つ以上の第2の環に縮合している、実施形態19Eに記載の製造方法である。
実施形態21Eは、第1のモノマー組成物が、50〜100重量パーセントの単一の(メタ)アクリロイル基を有する第1のモノマーと、0〜50重量パーセントの(メタ)アクリロイル基ではない単一のエチレン性不飽和基を有する第2のモノマーとを含む、実施形態1E〜4Eのいずれか1つに記載の製造方法である。重量パーセントは、第1のモノマー組成物中のモノマーの全重量に基づく。
実施形態22Eは、第1のモノマー組成物が、80〜100重量パーセントの第1のモノマーと0〜20重量パーセントの第1のモノマーとを含む、実施形態21Eに記載の製造方法である。
実施形態23Eは、第2のモノマー組成物が、50〜100重量パーセントの単一の(メタ)アクリロイル基を有する第1のモノマーと、0〜50重量パーセントの(メタ)アクリロイル基ではない単一のエチレン性不飽和基を有する第2のモノマーとを含む、実施形態5E又は8Eに記載の製造方法である。重量パーセントは、第2のモノマー組成物中のモノマーの全重量に基づく。
実施形態24Eは、第2のモノマー組成物が、80〜100重量パーセントの第1のモノマーと0〜20重量パーセントの第1のモノマーとを含む、実施形態23Eに記載の製造方法である。
実施形態25Eは、第3のモノマー組成物が、50〜100重量パーセントの単一の(メタ)アクリロイル基を有する第1のモノマーと、0〜50重量パーセントの(メタ)アクリロイル基ではない単一のエチレン性不飽和基を有する第2のモノマーとを含む、実施形態9E又は12Eに記載の製造方法である。重量パーセントは、第3のモノマー組成物中のモノマーの全重量に基づく。
実施形態26Eは、第3のモノマー組成物が、80〜100重量パーセントの第1のモノマーと0〜20重量パーセントの第1のモノマーとを含む、実施形態25Eに記載の製造方法である。
実施形態27Eは、第1のモノマー組成物、第2のモノマー組成物、及び第3のモノマー組成物が、複数のエチレン性不飽和基を有するモノマーを含まない、実施形態1E〜26Eのいずれか1つに記載の製造方法である。
実施形態1Fは、式(V−9)の化合物である。
Figure 2019520465
式(V−9)中、Rはフッ素化アルキルである。基Xは、オキシ又は−NR−であり、ここでRは、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリール(例えば、アルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリール)である。基Rは、アルコキシ、フッ素化アルコキシ、又は−N(Rである。各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合している。
実施形態2Fは、Xがオキシである、実施形態1Fに記載の化合物である。
実施形態3Fは、Xが−NR−である、実施形態1Fに記載の化合物である。
実施形態4Fは、Rが水素、アルキル、又はフッ素化アルキルである、実施形態3Fに記載の化合物である。
実施形態5Fは、Rがアルコキシ又はフッ素化アルコキシである、実施形態1F〜4Fのいずれか1つに記載の化合物である。
実施形態6Fは、Rが−N(Rである、実施形態1F〜4Fのいずれか1つに記載の化合物である。
実施形態7Fは、Rがアルキル又はフッ素化アルキルである、実施形態6Fに記載の化合物である。
実施形態8Fは、隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、この第1の複素環が、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環又は複素環である1つ以上の第2の環に縮合している、実施形態6Fに記載の化合物である。
試験方法1:ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)による分子量
Waters Styragel HR 5E THF 300ミリメートル(長さ)×7.8ミリメートルI.D.(内径)のカラムをWaters 2414 屈折率検出器と組み合わせて備えたWaters LC SYSTEM(Waters Corporation,Milford,MA)を用いたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって分子量及び多分散性を23℃で決定した。10mLのテトラヒドロフラン(THF)を約50〜100ミリグラムの重量がある試料に混合し、少なくとも1時間混合した後、0.2マイクロメートルのポリテトラフルオロエチレンシリンジフィルターに通して濾過することによって試料溶液を調製した。注入量は20マイクロリットルであり、THF溶離剤の流動率は1.0mL/分であった。重量及び数平均分子量(M及びM(g/mole))及び多分散性指数PDI(M/M)を、ポリスチレン基準の検量線に対して決定した。
光重合開始剤の実施例1:2,2−ビス(ジエチルカルバモチオイルスルファニル)酢酸メチル
Figure 2019520465
100mLのアセトン中のエチルジチオカルバミン酸ナトリウム三水和物の懸濁液(18.9グラム、84.0mmol、Sigma−Aldrich Corporation,St.Louis,MOから入手可能)を、ジクロロ酢酸メチル(6.00グラム、42.0mmol、Sigma−Aldrich Corporationから入手可能)で処理し、反応混合物を終夜攪拌した。反応混合物を濾過し、アセトンですすぎ、濾液を濃縮して黄色のシロップを得た。シロップを最大100mLのCHCl中に取り込み、水で洗浄した。有機層をNaSO上で乾燥させ、濾過し、減圧下にて濃縮し、明るい黄色のシロップとして15.4グラムの2,2−ビス(ジエチルカルバモチオイルスルファニル)酢酸メチルを得た。H NMR(CDCl、500MHz)δ6.89(s、1H)、3.70(quartet、J=7.1Hz、4H)、3.50(s、3H)、3.43(quartet、J=7.2Hz、4H)、1.02(t、J=7.2Hz、6H)、0.97(t、J=7.1、6H)。
光重合開始剤の実施例2:2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸メチル
Figure 2019520465
ジクロロ酢酸メチル(7.15グラム、50.0mmol)を250mLのアセトンに溶解した溶液をイソプロピルキサントゲン酸カリウム(17.5グラム、100mmol、TCI America,Portland,ORから入手可能)で処理し、反応混合物を終夜攪拌した。反応混合物をシリカゲル栓に通して濾過し、アセトンですすぎ、濾液を濃縮して、茶色のシロップを得た。カラムクロマトグラフィー(SiO、18体積パーセントのCHCl/ヘキサンから50体積パーセントのCHCl/ヘキサン)による精製により、11.5グラムのこはく色のシロップである2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸メチルが得られた。H NMR(CDCl、500MHz)δ6.03(s、1H)、5.73(m、2H)、3.82(s、3H)、1.42(d、J=6.3Hz、6H)、1.40(d、J=6.3、6H)。
光重合開始剤の実施例3:2,2−ビス(ジエチルカルバモチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル
Figure 2019520465
50mLのCHCl中の2−エチルヘキサノール(3.00グラム、23.0mmol、Sigma−Aldrich Corporationから入手可能)の攪拌した溶液を、窒素下で0℃にて冷却した。この溶液にトリメチルアミン(4.80mL、34.4mmol)及びジメチルアミノピリジン(20mg)を添加した後、塩化ジクロロアセチル(3.74グラム、25.4mmol、Thermo Fisher Scientific,Waltham,MAから入手可能)を滴下添加した。反応混合物を終夜撹拌しながら周囲温度に到達させた。NaHCOの飽和溶液で反応混合物を失活させた後、50mLのCHClを添加した。層を分離し、有機部分を5重量パーセントのNaHPO(2×)で洗浄し、後続してブラインで洗浄した。有機部分をNaSO上で乾燥し、小型のシリカゲル栓に通して濾過し、減圧下で濃縮して、5.02グラムの黄色の液体である2,2−ジクロロ酢酸2−エチルヘキシルを得た。
2,2−ジクロロ酢酸2−エチルヘキシル(5.02グラム、20.8mmol)を50mLのアセトンに溶解し、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム三水和物(9.37グラム、41.6mmol、Sigma−Aldrich Corporationから入手可能)で処理し、混合物を終夜攪拌した。反応混合物を濾過し、アセトンですすぎ、濾液を濃縮して、暗褐色の油を得た。油を100mLのCHCl中に取り込み、ブラインで洗浄した。有機層をNaSO上で乾燥し、濾過し、減圧下で濃縮した。得られた茶色のシロップを、1:1のヘキサン/CHClで溶出して小型のシリカゲル栓に通過させ、濃縮して、7.17グラムの橙色のシロップである2,2−ビス(ジエチルカルバモチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシルを得た。H NMR(CDCl、500MHz)δ7.22(s、1H)、4.11(dd、J=5.4、10.8Hz、1H)、4.07(dd、J=5.9、10.8Hz、1H)、3.98(quartet、J=7.1Hz、4H)、3.72(quartet、J=7.2Hz、4H)、1.61(m、1H)、1.40〜1.25m、8H)、1.31(t、J=7.2Hz、6H)、1.26(t、J=7.1、6H)、0.89〜0.86(m、6H)。
光重合開始剤の実施例4:2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル
Figure 2019520465
2,2−ジクロロ酢酸2−エチルヘキシル(7.14グラム、29.6mmol)を150mLのアセトンに溶解した溶液をイソプロピルキサントゲン酸カリウム(10.3グラム、59.3mmol)で処理し、反応混合物を終夜攪拌した。反応混合物を濾過し、アセトンですすぎ、濾液を濃縮して、茶色のシロップを得た。カラムクロマトグラフィー(SiO、100体積パーセントのヘキサンから40体積パーセントのCHCl/ヘキサン)による精製により、9.3グラムのこはく色の液体である2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシルが得られた。H NMR(CDCl、500MHz)δ6.05(s、1H),5.73(m,2H)、4.10(m、2H)、1.61(m、1H)、1.42(d、J=6.3Hz、6H)、1.40(d、J=6.3、6H)、1.37(m、2H)、1.34〜1.26(m、6H)、0.89(t、J=6.9、3H)、0.89(t、J=7.4、3H)。
光重合開始剤の実施例5:2,2−ビス(ジエチルカルバモチオイルスルファニル)酢酸オクチル
Figure 2019520465
50mLのCHCl中の1−オクタノール(3.00グラム、23.0mmol、Sigma−Aldrich Corporationから入手可能)の攪拌した溶液を、窒素下で0℃にて冷却した。この溶液にトリメチルアミン(4.80mL、34.4mmol)及びジメチルアミノピリジン(20mg)を添加した後、塩化ジクロロアセチル(3.74グラム、25.4mmol)を滴下添加した。反応混合物を終夜撹拌しながら周囲温度に到達させた。NaHCOの飽和溶液で反応混合物を失活させた後、50mLのCHClを添加した。層を分離し、有機部分を5重量パーセントのNaHPO(2×)で洗浄し、後続してブラインで洗浄した。有機部分をNaSO上で乾燥し、小型のシリカゲル栓に通して濾過し、減圧下で濃縮して、4.79グラムの黄色の液体である2,2−ジクロロ酢酸1−オクチルを得た。
2,2−ジクロロ酢酸1−オクチル(4.79グラム、19.6mmol)を50mLのアセトンに溶解し、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム三水和物(8.95グラム、39.7mmol、Sigma−Aldrich Corporationから入手可能)で処理し、混合物を終夜攪拌した。反応混合物を濾過し、アセトンですすぎ、濾液を濃縮して、暗褐色の油を得た。油を100mLのCHCl中に取り込み、ブラインで洗浄した。有機層をNaSO上で乾燥し、濾過し、減圧下で濃縮して、茶色のシロップを得た。クロマトグラフィー(SiO、25体積パーセントのCHCl/ヘキサンから100体積パーセントのCHClの勾配で溶出)により、6.46グラムの黄色のシロップである2,2−ビス(ジエチルカルバモチオイルスルファニル)酢酸オクチルが得られた。H NMR(CDCl、500MHz)δ7.16(s、1H)、4.18(t、J=6.6Hz、2H)、3.98(m、4H)、3.72(quartet、J=7.2Hz、4H)、1.66(m、2H)、1.36〜1.25(m、10H)、1.31(t、J=7.1Hz、6H)、1.26(t、J=7.0、6H)、0.89〜0.86(t、J=6.9Hz、3H)。
光重合開始剤の実施例6:2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチル
Figure 2019520465
50mLのCHCl中の2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブタノール(4.60グラム、23.0mmol、Sigma−Aldrich Corporationから入手可能)の攪拌した溶液を、窒素下で0℃にて冷却した。この溶液にトリメチルアミン(4.80mL、34.4mmol)及びジメチルアミノピリジン(20mg)を添加した後、塩化ジクロロアセチル(3.74グラム、25.4mmol)を滴下添加した。反応混合物は速剤に黒色に変化し、終夜攪拌しながら周囲温度に到達させた。NaHCOの飽和溶液で反応混合物を失活させた後、50mLのCHClを添加した。層を分離し、有機部分を5重量パーセントのNaHPO(2×)で洗浄し、後続してブラインで洗浄した。有機部分をNaSO上で乾燥し、シリカゲル栓に通して濾過し、減圧下で濃縮して、4.08グラムの黄色の液体である2,2−ジクロロ酢酸2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチルを得た。
2,2−ジクロロ酢酸2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチル(4.08グラム、13.1mmol)を50mLのアセトンに溶解した溶液をイソプロピルキサントゲン酸カリウム(4.57グラム、26.2mmol)で処理し、反応混合物を終夜攪拌した。反応混合物を濾過し、アセトンですすぎ、濾液を濃縮して、橙色の油を得た。カラムクロマトグラフィー(SiO、10体積パーセントのCHCl/ヘキサンから40体積パーセントのCHCl/ヘキサン)による精製により、4.40グラムのこはく色の液体である2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチルが得られた。H NMR(CDCl、500MHz)δ6.18(s、1H)、5.72(m、2H)、4.66(t、J=13.3Hz、2H)、1.42(d、J=6.4Hz、6H)、1.40(d、J=6.4、6H)。
光重合開始剤の実施例7:2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸tert−ブチル
Figure 2019520465
50mLのCHCl中のtert−ブチルアルコール(3.30グラム、44.6mmol)の攪拌した溶液を、塩化ジクロロアセチル(3.28グラム、22.3mmol、Thermo Fisher Scientificから入手可能)で処理した。反応混合物をN下で5時間還流させた。冷却した反応混合物を50mLの1N塩酸溶液で処理し、層を分離した。水性部分を追加の25mLのCHClで抽出した。合わせた有機部分をNaHCO飽和溶液及びブラインで連続的に洗浄し、NaSO上で乾燥し、減圧下で濃縮して、1.85グラムの無色の液体である2,2−ジクロロ酢酸tert−ブチルを得た。
2,2−ジクロロ酢酸tert−ブチル(1.85グラム、10.0mmol)を50mLのアセトンに溶解した溶液をイソプロピルキサントゲン酸カリウム(3.47グラム、20.0mmol)で処理し、反応混合物を5時間攪拌した。反応混合物を、セライトを上に乗せたシリカゲルのパッドに通して濾過し、アセトンですすぎ、濾液を濃縮して、黄色の油を得た。カラムクロマトグラフィー(SiO、10体積パーセントのCHCl/ヘキサンから50体積パーセントのCHCl/ヘキサン)による精製により、1.77グラムの黄色の油である2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸tert−ブチルが得られた。H NMR(CDCl、500MHz)δ5.91(s、1H)、5.73(m、2H)、1.49(s、9H)、1.42(d、J=6.0Hz、6H)、1.41(d、J=6.0、6H)。
光重合開始剤の実施例8:N,N−ジブチル−2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)アセトアミド
Figure 2019520465
50mLのCHCl中のジブチルアミン(8.77グラム、68mmol、Sigma−Aldrich Corporationから入手可能)の攪拌した溶液を、−20℃まで冷却した。塩化ジクロロアセチル(5.00グラム、34mmol)を溶液に、30分にわたって滴下添加した。反応混合物を周囲温度まで温め、減圧下で濃縮し、100mLの酢酸エチルで希釈した。混合物を0.1M硫酸水溶液で洗浄した。有機相をMgSO上で乾燥し、濾過し、減圧下で濃縮して、7.08グラムの無色の液体であるN,N−ジブチル−2,2−ジクロロアセトアミドを得た。
N,N−ジブチル−2,2−ジクロロアセトアミド(2.00グラム、8.3mmol)を75mLのアセトンに溶解し、イソプロピルキサントゲン酸カリウム(2.90グラム、16.7mmol)で処理した。混合物を室温で56時間攪拌し、濾過し、減圧下で濃縮して、油を得た。カラムクロマトグラフィー(SiO、9:1のヘキサン/酢酸エチル)による精製によって、1.11グラムの黄色のシロップであるN,N−ジブチル−2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)アセトアミドが得られた。H NMR(CDCl、500MHz)δ6.37(s、1H)、5.73(m、2H)、3.45〜3.32(m、4H)、1.65〜1.73(m、2H)、1.47〜1.53(m、2H)、1.23〜1.43(m、16H)、0.97〜0.85(m、6H)。
光重合開始剤の比較例A:O−イソプロピル[4−(イソプロポキシカルボチオイルスルファニルメチル)フェニル]メチルスルファニル−メタンチオエート(XDX)
Figure 2019520465
α,α’−ジクロロキシレン(3.50グラム、20.0mmol、Sigma−Aldrich Corporationから入手可能)を100mLのアセトンに溶解した溶液をイソプロピルキサントゲン酸カリウム(6.96グラム、40.0mmol)で処理し、反応混合物を60℃まで加熱し、2時間攪拌した。反応混合物を、セライトを上に乗せたシリカゲルのパッドに通して濾過し、アセトンですすぎ、濾液を濃縮して、白色の固体を得た。アセトンから結晶化させて、5.98グラムの白色の結晶であるO−イソプロピル[4−(イソプロポキシカルボチオイルスルファニルメチル)フェニル]メチルスルファニル−メタンチオエート(XDX)を得た。H NMR(CDCl、500MHz)δ7.35(s、4H)、5.82(m、2H)、4.37(s、4H)、1.43(d、J=6.3Hz、6H)。
光重合開始剤の比較例B:2−(2−エトキシカルボチオイルスルファニルアセチル)オキシエチル2−エトキシカルボチオイルスルファニルアセテート
Figure 2019520465
ビスクロロ酢酸エチレングリコール(4.01グラム、18.6mmol、TCI Americaから入手可能)を50mLのアセトンに溶解した溶液をエチルキサントゲン酸カリウム(5.96グラム、37.2mmol、TCI Americaから入手可能)で処理し、反応混合物を30分間攪拌した。反応混合物を濾過し、濾液を濃縮して、黄色の油を得た。黄色の油を少量のCHClに溶解し、シリカゲルのパッドに通して濾過し、静止すると固化する、5.79グラムの淡黄色の液体である2−エトキシカルボチオイルスルファニル酢酸2−(2−エトキシカルボチオイルスルファニルアセチル)オキシエチルを得た。H NMR(CDCl、500MHz)δ4.65(q、J=7.1Hz、4H)、4.39(s、4H)、3.96(s、4H)、1.43(t、J=7.1Hz、6H)。
光重合開始剤の比較例C:2−イソプロポキシカルボチオイルスルファニル酢酸メチル
Figure 2019520465
クロロ酢酸メチル(2.71グラム、25.0mmol、Sigma−Aldrich Corporationから入手可能)を20mLのアセトンに溶解した溶液をイソプロピルキサントゲン酸カリウム(4.36グラム、25.0mmol)で処理し、反応混合物を3時間攪拌した。反応混合物を濾過し、濾液を濃縮して、5.02グラムの淡黄色の油である2−イソプロポキシカルボチオイルスルファニル酢酸メチルを得た。H NMR(CDCl、500MHz)δ5.73(m、1H)、4.90(s、2H)、3.77(s、3H)、1.39(d、J=6.3Hz、6H)。
ポリマーの実施例1(ポリマーEX1)
酢酸エチル(25グラム)中の2−エチルヘキシルアクリレート(25.0グラム、135mmol、BASF Corporation,Charlotte,NCから入手可能)及び0.137グラム(0.311mmol)の2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル(光重合開始剤の実施例4)の溶液を250mLの二口丸底フラスコに入れ、窒素流で15分間脱気した。次いでフラスコを窒素の陽圧下で保持し、磁気的に攪拌し、フラスコの12.7cm上に位置するUVランプ(Sylvania F15T8/BLB Blacklight Blue)で照射した。12.7cmの距離で測定した光の強度は、0.7mW/cm2であった。
ReactIR15インサイチュ赤外分光計(Mettler−Toledo Autochem、Redmond,VA)のプローブをフラスコの一口に挿入し、IRプローブの先端を反応溶液の表面下で維持した。ランプを点灯し、赤外線スペクトルが、最初の1時間は毎分、後続する3時間は5分ごと、それ以降は15分ごとに記録した。1650cm−1から1610cm−1の2点のベースラインから規定された1639cm−1でのC=C伸縮バンドのピーク高さを決定することによって、モノマー消費率を計算した。重量パーセントのモノマー変換率は、次式により計算した:
Wt%モノマー変換率=100×(ピーク高さ/時間ゼロのピーク高さ)。
モノマーからポリマーへの変換率が40重量パーセント及び80重量パーセントの場合の時間を表1に記録する。重合中、間隔を置いて物理的な試料を取り除き、試験方法1によって分子量を決定した。表2に、異なるレベルのモノマー変換率(wt%)におけるポリマーの数平均分子量(M)、重量平均分子量(M)、及び多分散性指数(PDI)を提示する。
ポリマーの比較例A(ポリマーCEX A)
ポリマーの実施例1で記録したものと同じ手順に従ったが、例外として、2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル(光重合開始剤の実施例4)の代わりに、0.117グラム(0.311mmol)のXDX(光重合開始剤の比較例A)を光重合開始剤として使用した。モノマーからポリマーへの変換率が40重量パーセント及び80重量パーセントの場合の時間についての結果を表1に記録する。表2に、異なるレベルのモノマー変換率(wt%)におけるポリマーの数平均分子量(M)、重量平均分子量(M)、及び多分散性指数(PDI)を提示する。
Figure 2019520465
Figure 2019520465
ポリマーの実施例2(ポリマーEX2)
ポリマーの実施例1で記録したものと同じ手順に従ったが、例外として、2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル(光重合開始剤の実施例4)の代わりに、0.146グラム(0.311mmol)の2,2−ビス(ジエチルカルバモチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル(光重合開始剤の実施例3)を光重合開始剤として使用した。モノマーからポリマーへの変換率が40重量パーセント及び80重量パーセントの場合の時間についての結果を表3に記録する。表4に、異なるレベルのモノマー変換率(wt%)におけるポリマーのM、M、及びPDI値を提示する。
ポリマーの比較例B(ポリマーCEX B)
ポリマーの実施例1で記録したものと同じ手順に従ったが、例外として、2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル(光重合開始剤の実施例4)の代わりに、0.125グラム(0.311mmol)のp−キシレンビス(N,N−ジエチルジチオカルバメート)(XDC、TCI Americaから入手可能)を光重合開始剤として使用した。モノマーからポリマーへの変換率が40重量パーセント及び80重量パーセントの場合の時間についての結果を表3に記録する。表4に、異なるレベルのモノマー変換率(wt%)におけるポリマーのM、M、及びPDI値を提示する。
Figure 2019520465
Figure 2019520465
ポリマーの実施例3(ポリマーEX3)
酢酸エチル(25グラム)中の2−エチルヘキシルアクリレート(25.0グラム、135mmol)及び0.137グラム(0.311mmol)の2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル(光重合開始剤の実施例4)の溶液を250mLの二口丸底フラスコに入れ、窒素流で15分間脱気した。次いでフラスコを窒素の陽圧下で保持し、磁気的に攪拌し、フラスコの8.9cm上に位置する水冷式LED(365nm)一式で照射した。電流は、約0.15W/cmの出力強度に対応する4.5アンペアであった。
ReactIR15インサイチュ赤外分光計のプローブをフラスコの一口に挿入し、IRプローブの先端を反応溶液の表面下で維持した。フラスコを10〜12℃に維持した水浴中に浸漬させた。ランプを点灯し、赤外線スペクトルが30秒ごとに記録した。1650cm−1から1610cm−1の2点のベースラインから規定された1639cm−1でのC=C伸縮バンドのピーク高さを決定することによって、モノマー消費率を計算した。重量パーセントのモノマー変換率は、次式により計算した:
Wt%モノマー変換率=100×(ピーク高さ/時間ゼロのピーク高さ)。
モノマーからポリマーへの変換率が40重量パーセント及び80重量パーセントの場合の時間を表5に記録する。重合中、間隔を置いて物理的な試料を取り除き、試験方法1によって分子量を決定した。表6に、異なるレベルのモノマー変換率(wt%)におけるポリマーの数平均分子量(M)、重量平均分子量(M)、及び多分散性指数(PDI)を提示する。
ポリマーの実施例4(ポリマーEX4)
ポリマーの実施例3で記録したものと同じ手順に従ったが、例外として、2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル(光重合開始剤の実施例4)の代わりに、0.108グラム(0.311mmol)の2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸メチル(光重合開始剤の実施例2)を光重合開始剤として使用した。モノマーからポリマーへの変換率が40重量パーセント及び80重量パーセントの場合の時間についての結果を表5に記録する。表6に、異なるレベルのモノマー変換率(wt%)におけるポリマーのM、M、及びPDI値を提示する。
ポリマーの実施例5(ポリマーEX5)
ポリマーの実施例3で記録したものと同じ手順に従ったが、例外として、2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル(光重合開始剤の実施例4)の代わりに、0.153グラム(0.311mmol)の2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチル(光重合開始剤の実施例6)を光重合開始剤として使用した。モノマーからポリマーへの変換率が40重量パーセント及び80重量パーセントの場合の時間についての結果を表5に記録する。表6に、異なるレベルのモノマー変換率(wt%)におけるポリマーのM、M、及びPDI値を提示する。
ポリマーの比較例C(ポリマーCEX C)
ポリマーの実施例3で記録したものと同じ手順に従ったが、例外として、2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル(光重合開始剤の実施例4)の代わりに、0.117グラム(0.311mmol)のXDX(光重合開始剤の比較例A)を光重合開始剤として使用した。モノマーからポリマーへの変換率が40重量パーセント及び80重量パーセントの場合の時間についての結果を表5に記録する。表7に、異なるレベルのモノマー変換率(wt%)におけるポリマーのM、M、及びPDI値を提示する。
ポリマーの比較例D(ポリマーCEX D)
ポリマーの実施例3で記録したものと同じ手順に従ったが、例外として、2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル(光重合開始剤の実施例4)の代わりに、0.117グラム(0.311mmol)の2−エトキシカルボチオイルスルファニル酢酸2−(2−エトキシカルボチオイルスルファニルアセチル)オキシエチル(光重合開始剤の比較例B)を光重合開始剤として使用した。モノマーからポリマーへの変換率が40重量パーセント及び80重量パーセントの場合の時間についての結果を表5に記録する。表7に、異なるレベルのモノマー変換率(wt%)におけるポリマーのM、M、及びPDI値を提示する。
ポリマーの比較例E(ポリマーCEX E)
ポリマーの実施例3で記録したものと同じ手順に従ったが、例外として、2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル(光重合開始剤の実施例4)の代わりに、0.065グラム(0.311mmol)の2−イソプロポキシカルボチオイルスルファニル酢酸メチル(光重合開始剤の比較例C)を光重合開始剤として使用した。モノマーからポリマーへの変換率が40重量パーセント及び80重量パーセントの場合の時間についての結果を表5に記録する。表7に、異なるレベルのモノマー変換率(wt%)におけるポリマーのM、M、及びPDI値を提示する。
Figure 2019520465
Figure 2019520465
Figure 2019520465
ポリマーの実施例6(ポリマーEX6)
ポリマーの実施例3で記録したものと同じ手順に従ったが、例外として、2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル(光重合開始剤の実施例4)の代わりに、0.147グラム(0.311mmol)の2,2−ビス(ジエチルカルバモチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル(光重合開始剤の実施例3)を光重合開始剤として使用した。モノマーからポリマーへの変換率が40重量パーセント及び80重量パーセントの場合の時間についての結果を表8に記録する。表9に、異なるレベルのモノマー変換率(wt%)におけるポリマーのM、M、及びPDI値を提示する。
ポリマーの比較例F(ポリマーCEX F)
ポリマーの実施例3で記録したものと同じ手順に従ったが、例外として、2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル(光重合開始剤の実施例4)の代わりに、0.126グラム(0.311mmol)のp−キシレンビス(N,N−ジエチルジチオカルバメート)(XDC)を光重合開始剤として使用した。モノマーからポリマーへの変換率が40重量パーセント及び80重量パーセントの場合の時間についての結果を表8に記録する。表9に、異なるレベルのモノマー変換率(wt%)におけるポリマーのM、M、及びPDI値を提示する。
Figure 2019520465
Figure 2019520465
ポリマーの実施例7(ポリマーEX7)
酢酸エチル(18グラム)中の2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチルメタクリレート(25.5グラム、95mmol、Sigma−Aldrich Corporation,St.Louis,MOから入手可能)及び0.117グラム(0.229mmol)の2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチル(光重合開始剤の実施例6)の溶液を250mLの二口丸底フラスコに入れ、窒素流で15分間脱気した。次いでフラスコを窒素の陽圧下で保持し、磁気的に攪拌し、フラスコの8.9cm上に位置する水冷式LED(365nm)一式で照射した。電流は、約0.15W/cmの出力強度に対応する4.5アンペアであった。
ReactIR15インサイチュ赤外分光計のプローブをフラスコの一口に挿入し、IRプローブの先端を反応溶液の表面下で維持した。フラスコを10〜12℃に維持した水浴中に浸漬させた。ランプを点灯し、赤外線スペクトルが30秒ごとに記録した。1650cm−1から1610cm−1の2点のベースラインから規定された1639cm−1でのC=C伸縮バンドのピーク高さを決定することによって、モノマー消費率を計算した。重量パーセントのモノマー変換率は、次式により計算した:
Wt%モノマー変換率=100×(ピーク高さ/時間ゼロのピーク高さ)。
重合中、間隔を置いて物理的な試料を取り除き、試験方法1によって分子量を決定した。表10に、異なるレベルのモノマー変換率(wt%)におけるポリマーの数平均分子量(M)、重量平均分子量(M)、及び多分散性指数(PDI)を提示する。
Figure 2019520465
ポリマーの実施例8(ポリマーEX8)
2−エチルヘキシルアクリレート(22.5グラム、BASF Corporationから入手可能)、2−(2−エトキシ)エチルアクリレート(2.5グラム、Polysciences Inc.,Warrington,PAから入手可能)、酢酸エチル(25グラム)、及び2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル(0.125グラム、光重合開始剤の実施例4)をガラス瓶に加えた。入口及び出口を設けるために2本の針を備えたプラスチックキャップを瓶に取り付けた。針を通して窒素ガスを加え、混合物を15分間バブリングさせた。次いで針を取り外し、キャップの穴を塞いだ。瓶をローラーミキサー上に置き、瓶の10cm上に位置するUVランプ(Sylvania F40/350BLブラックライト)を使用して15時間照射した。10cmの距離で測定した光の強度は、1.25mW/cm2であった。
重合によって生成された混合物の一部(7.2グラム)を瓶から取り出し、以下の手順によって更に精製した。重合の生成混合物の試料を攪拌し続けながら、メタノール(100mL)を含有するフラスコに添加した。次いでポリマー沈降物からメタノールをデカントし、沈降物を50mL分のメタノールで洗浄した。洗浄したポリマーを酢酸エチル(15mL)に溶解し、メタノール(100mL)を添加することによって再沈降させた。メタノールをデカントした後、ポリマーを50mL分のメタノールで2回洗浄した。次いで、ポリマーを室温及び真空下で約15時間乾燥した。得られた精製ポリマーの分子量(M)は、試験方法1によって決定した。分子量及び多分散性の値を表11に記録する。
ポリマーの実施例9(ポリマーEX9)
ポリマーの実施例8で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、モノマー2−(2−エトキシ)エチルアクリレート(2.5グラム)を、米国特許第7,417,099号の実施例2に記載の手順に従って調製したモノマーN−メチル−ペルフルオロブタンスルホニルエチルアクリレート(2.5グラム、CAS番号67584−55−8)と置き換えた。精製されたポリマー生成物の分子量及び多分散性の値を表11に記録する。
ポリマーの実施例10(ポリマーEX10)
ポリマーの実施例8で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、モノマー2−(2−エトキシ)エチルアクリレート(2.5グラム)を、モノマー2−ヒドロキシエチルアクリレート(2.5グラム、BASF Corporationから入手可能)と置き換えた。精製されたポリマー生成物の分子量及び多分散性の値を表11に記録する。
ポリマーの実施例11(ポリマーEX11)
ポリマーの実施例8で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、モノマー2−(2−エトキシ)エチルアクリレート(2.5グラム)を、モノマーN,N−ジメチルアクリルアミド(2.5グラム、Sigma−Aldrich Corporationから入手可能)と置き換えた。精製されたポリマー生成物の分子量及び多分散性の値を表11に記録する。
ポリマーの実施例12(ポリマーEX12)
ポリマーの実施例8で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、モノマー2−(2−エトキシ)エチルアクリレート(2.5グラム)を、モノマー2−(ジメチルアミノ)エチルアクリレート(2.5グラム、Thermo Fisher Scientificから入手可能)と置き換えた。精製されたポリマー生成物の分子量及び多分散性の値を表11に記録する。
Figure 2019520465
ポリマーの実施例13(ポリマーEX13)
実施例8の重合生成混合物(すなわち、記録する精製手順の前に回収にしたポリマー生成物)のうちの10.0グラム分、イソボルニルアクリレート(5.0グラム、Sartomer,Exton,PAから入手可能)、及び酢酸エチル(15.0グラム)をガラス瓶に加えた。入口及び出口を設けるために2本の針を備えたプラスチックキャップを瓶に取り付けた。針を通して窒素ガスを加え、混合物を15分間バブリングさせた。次いで針を取り外し、キャップの穴を塞いだ。瓶をローラーミキサー上に置き、瓶の10cm上に位置するUVランプ(Sylvania F40/350BLブラックライト)を使用して15時間照射した。10cmの距離で測定した光の強度は、1.25mW/cm2であった。
得られたブロックコポリマー(A−B−A)の分子量(M)は、試験方法1によって決定した。分子量及び多分散性の値を表12に記録する。
ポリマーの実施例14(ポリマーEX14)
ポリマーの実施例13で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、実施例8の重合生成物の代わりに、実施例9の重合生成混合物(すなわち、記録する精製手順の前に回収したポリマー生成物)のうちの10.0グラム分を反応物質として使用した。ブロックコポリマー(A−B−A)の分子量及び多分散性の値を表12に記録する。
ポリマーの実施例15(ポリマーEX15)
ポリマーの実施例13で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、実施例8の重合生成物の代わりに、実施例10の重合生成混合物(すなわち、記録する精製手順の前に回収したポリマー生成物)のうちの10.0グラム分を反応物質として使用した。ブロックコポリマー(A−B−A)の分子量及び多分散性の値を表12に記録する。
ポリマーの実施例16(ポリマーEX16)
ポリマーの実施例13で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、実施例8の重合生成物の代わりに、実施例11の重合生成混合物(すなわち、記録する精製手順の前に回収したポリマー生成物)のうちの10.0グラム分を反応物質として使用した。ブロックコポリマー(A−B−A)の分子量及び多分散性の値を表12に記録する。
ポリマーの実施例17(ポリマーEX17)
ポリマーの実施例13で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、実施例8の重合生成物の代わりに、実施例12の重合生成混合物(すなわち、記録する精製手順の前に回収したポリマー生成物)のうちの10.0グラム分を反応物質として使用した。ブロックコポリマー(A−B−A)の分子量及び多分散性の値を表12に記録する。
Figure 2019520465
ポリマーの実施例18(ポリマーEX18)
実施例8の精製ポリマー(すなわち、記録する精製手順の後に回収にしたポリマー生成物)のうちの0.5グラム分、イソボルニルアクリレート(2.0グラム)、及び酢酸エチル(8.0グラム)をガラス瓶に加えた。入口及び出口を設けるために2本の針を備えたプラスチックキャップを瓶に取り付けた。針を通して窒素ガスを加え、混合物を15分間バブリングさせた。次いで針を取り外し、キャップの穴を塞いだ。瓶をローラーミキサー上に置き、瓶の10cm上に位置するUVランプ(Sylvania F40/350BLブラックライト)を使用して3時間照射した。10cmの距離で測定した光の強度は、1.25mW/cmであった。
得られたブロックコポリマー(A−B−A)の分子量(M)は、試験方法1によって決定した。分子量及び多分散性の値を表13に記録する。
ポリマーの実施例19(ポリマーEX19)
ポリマーの実施例18で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、実施例8の精製ポリマーの代わりに、実施例9の精製ポリマー(すなわち、記録する精製手順の後に回収したポリマー生成物)のうちの0.5グラム分を反応物質として使用した。ブロックコポリマー(A−B−A)の分子量及び多分散性の値を表13に記録する。
ポリマーの実施例20(ポリマーEX20)
ポリマーの実施例18で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、実施例8の精製ポリマーの代わりに、実施例11の精製ポリマー(すなわち、記録する精製手順の後に回収したポリマー生成物)のうちの0.5グラム分を反応物質として使用した。ブロックコポリマー(A−B−A)の分子量及び多分散性の値を表13に記録する。
Figure 2019520465
ポリマーの実施例21(ポリマーEX21)
実施例11の重合生成混合物(すなわち、記録する精製手順の前に回収したポリマー生成物)のうちの10.0グラム分、アクリル酸(0.05グラム、Thermo Fisher Scientificから入手可能)、2−エチルヘキシルアクリレート(4.96グラム)及び酢酸エチル(15.0グラム)をガラス瓶に加えた。入口及び出口を設けるために2本の針を備えたプラスチックキャップを瓶に取り付けた。針を通して窒素ガスを加え、混合物を15分間バブリングさせた。次いで針を取り外し、キャップの穴を塞いだ。瓶をローラーミキサー上に置き、瓶の10cm上に位置するUVランプ(Sylvania F40/350BLブラックライト)を使用して15時間照射した。10cmの距離で測定した光の強度は、1.25mWであった。
得られたブロックコポリマー(A−B−A)の分子量(M)は、試験方法1によって決定した。分子量及び多分散性の値を表14に記録する。
ポリマーの実施例22(ポリマーEX22)
実施例12の重合生成混合物(すなわち、記録する精製手順の前に回収したポリマー生成物)のうちの9.0グラム分、アクリル酸(0.045グラム、Thermo Fisher Scientificから入手可能)、2−エチルヘキシルアクリレート(4.46グラム)及び酢酸エチル(13.5グラム)をガラス瓶に加えた。入口及び出口を設けるために2本の針を備えたプラスチックキャップを瓶に取り付けた。針を通して窒素ガスを加え、混合物を15分間バブリングさせた。次いで針を取り外し、キャップの穴を塞いだ。瓶をローラーミキサー上に置き、瓶の10cm上に位置するUVランプ(Sylvania F40/350BLブラックライト)を使用して15時間照射した。10cmの距離で測定した光の強度は、1.25mW/cmであった。
得られたブロックコポリマー(A−B−A)の分子量(M)は、試験方法1によって決定した。分子量及び多分散性の値を表14に記録する。
Figure 2019520465
ポリマーの実施例23(ポリマーEX23)
2−エチルヘキシルアクリレート(25.0グラム、BASF Corporationから入手可能)、酢酸エチル(25グラム)、及び2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル(0.126グラム、光重合開始剤の実施例4)をガラス瓶に加えた。入口及び出口を設けるために2本の針を備えたプラスチックキャップを瓶に取り付けた。針を通して窒素ガスを加え、混合物を15分間バブリングさせた。次いで針を取り外し、キャップの穴を塞いだ。瓶をローラーミキサー上に置き、瓶の10cm上に位置するUVランプ(Sylvania F40/350BLブラックライト)を使用して40分間照射した。10cmの距離で測定した光の強度は、1.25mW/cmであった。
得られたポリマーの分子量(M)は、試験方法1によって決定した。分子量及び多分散性の値を表15に記録する。
ポリマーの実施例24(ポリマーEX24)
実施例23の重合生成混合物のうちの10.0グラム分及びイソボルニルアクリレート(0.1グラム)をガラス瓶に加えた。入口及び出口を設けるために2本の針を備えたプラスチックキャップを瓶に取り付けた。針を通して窒素ガスを加え、混合物を15分間バブリングさせた。次いで針を取り外し、キャップの穴を塞いだ。瓶をローラーミキサー上に置き、瓶の10cm上に位置するUVランプ(Sylvania F40/350BLブラックライト)を使用して2時間照射した。10cmの距離で測定した光の強度は、1.25mW/cmであった。
得られたブロックコポリマー(A−B−A)の分子量(M)は、試験方法1によって決定した。分子量及び多分散性の値を表15に記録する。
ポリマーの実施例25(ポリマーEX25)
ポリマーの実施例24で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、モノマーイソボルニルアクリレート(0.1グラム)を、モノマー2−ヒドロキシエチルアクリレート(0.10グラム)と置き換えた。ブロックコポリマー(A−B−A)の分子量及び多分散性の値を表15に記録する。
ポリマーの実施例26(ポリマーEX26)
ポリマーの実施例24で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、モノマーイソボルニルアクリレート(0.1グラム)を、モノマーアクリル酸(0.11グラム)と置き換えた。ブロックコポリマー(A−B−A)の分子量及び多分散性の値を表15に記録する。
ポリマーの実施例27(ポリマーEX27)
ポリマーの実施例24で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、モノマーイソボルニルアクリレート(0.1グラム)を、モノマー4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル(0.11グラム、Nippon Kasei Chemical Company,Tokyo,Japan)と置き換えた。ブロックコポリマー(A−B−A)の分子量及び多分散性の値を表15に記録する。
ポリマーの実施例28(ポリマーEX28)
実施例26の重合生成混合物のうちの4.80グラム分及びイソボルニルアクリレート(2.51グラム)をガラス瓶に加えた。入口及び出口を設けるために2本の針を備えたプラスチックキャップを瓶に取り付けた。針を通して窒素ガスを加え、混合物を15分間バブリングさせた。次いで針を取り外し、キャップの穴を塞いだ。瓶をローラーミキサー上に置き、瓶の10cm上に位置するUVランプ(Sylvania F40/350BLブラックライト)を使用して2時間照射した。10cmの距離で測定した光の強度は、1.25mW/cmであった。
得られたブロックコポリマー(C−A−B−A−C)の分子量(M)は、試験方法1によって決定した。分子量及び多分散性の値を表15に記録する。
Figure 2019520465
ポリマーの実施例29(ポリマーEX29)
2−エチルヘキシルアクリレート(95グラム、BASF Corporationから入手可能)、アクリル酸(5グラム、Thermo Fisher Scientificから入手可能)、酢酸エチル(100グラム)、及び2,2−ビス(ジエチルカルバモチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル(0.78グラム、光重合開始剤の実施例3)を500mLのガラス瓶に加えた。入口及び出口を有するプラスチックキャップを瓶に取り付けた。入口を通ってプラスチック針を混合物中へ挿入した。針を通して窒素ガスを加え、混合物を15分間バブリングさせた。次いでキャップ及び針のアセンブリを取り外し、固形キャップに置き換え、瓶を密閉した。瓶をローラーミキサー上に置き、瓶の10cm上に位置するUVランプ(Sylvania F40/350BLブラックライト)を使用して24時間照射した。10cmの距離で測定した光の強度は、1.25mW/cmであった。
一定量の重合生成物を120℃のオーブン中で2時間乾燥した。得られたポリマーの分子量(M)は、試験方法1によって決定した。分子量及び多分散性の値を表16に記録する。
ポリマーの実施例30(ポリマーEX30)
ポリマーの実施例29で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、0.47グラムの2,2−ビス(ジエチルカルバモチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル(光重合開始剤の実施例3)のみを使用した。ポリマー生成物の分子量及び多分散性の値を表16に記録する。
ポリマーの実施例31(ポリマーEX31)
ポリマーの実施例29で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、0.31グラムの2,2−ビス(ジエチルカルバモチオイルスルファニル)酢酸2−エチルヘキシル(光重合開始剤の実施例3)のみを使用し、酢酸エチルの量は150グラムであった。ポリマー生成物の分子量及び多分散性の値を表16に記録する。
Figure 2019520465
ポリマーの実施例32(ポリマーEX32)
実施例29の重合生成混合物のうちの40グラム分、メチルメタクリレート(3グラム、Sigma−Aldrich Corporationから入手可能)、及び酢酸エチル(3グラム)を100mLのガラス瓶に加えた。入口及び出口を有するプラスチックキャップを瓶に取り付けた。入口を通ってプラスチック針を混合物中へ挿入した。針を通して窒素ガスを加え、混合物を15分間バブリングさせた。次いでキャップ及び針のアセンブリを取り外し、固形キャップに置き換え、瓶を密閉した。瓶をローラーミキサー上に置き、瓶の10cm上に位置するUVランプ(Sylvania F40/350BLブラックライト)を使用して14時間照射した。10cmの距離で測定した光の強度は、1.25mW/cmであった。
一定量の重合生成物を120℃のオーブン中で2時間乾燥した。得られたブロックコポリマー(A−B−A)の分子量(M)は、試験方法1によって決定した。分子量及び多分散性の値を表17に記録する。
ポリマーの実施例33(ポリマーEX33)
ポリマーの実施例29で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、6グラムのメチルメタクリレートを使用し、使用した酢酸エチルの量は6グラムであった。ブロックコポリマー生成物(A−B−A)の分子量及び多分散性の値を表17に記録する。
ポリマーの実施例34(ポリマーEX34)
ポリマーの実施例29で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、9グラムのメチルメタクリレートを使用し、使用した酢酸エチルの量は9グラムであった。ブロックコポリマー生成物(A−B−A)の分子量及び多分散性の値を表17に記録する。
ポリマーの実施例35(ポリマーEX35)
ポリマーの実施例29で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、12グラムのメチルメタクリレートを使用し、使用した酢酸エチルの量は12グラムであった。ブロックコポリマー生成物(A−B−A)の分子量及び多分散性の値を表17に記録する。
Figure 2019520465
ポリマーの実施例36(ポリマーEX36)
実施例30の重合生成混合物のうちの40グラム分、メチルメタクリレート(6グラム)、及び酢酸エチル(6グラム)を100mLのガラス瓶に加えた。入口及び出口を有するプラスチックキャップを瓶に取り付けた。入口を通ってプラスチック針を混合物中へ挿入した。針を通して窒素ガスを加え、混合物を15分間バブリングさせた。次いでキャップ及び針のアセンブリを取り外し、固形キャップに置き換え、瓶を密閉した。瓶をローラーミキサー上に置き、瓶の10cm上に位置するUVランプ(Sylvania F40/350BLブラックライト)を使用して14時間照射した。10cmの距離で測定した光の強度は、1.25mW/cmであった。
一定量の重合生成物を120℃のオーブン中で2時間乾燥した。得られたブロックコポリマー(A−B−A)の分子量(M)は、試験方法1によって決定した。分子量及び多分散性の値を表18に記録する。
ポリマーの実施例37(ポリマーEX37)
ポリマーの実施例36で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、9グラムのメチルメタクリレートを使用し、使用した酢酸エチルの量は9グラムであった。ブロックコポリマー生成物(A−B−A)の分子量及び多分散性の値を表18に記録する。
ポリマーの実施例38(ポリマーEX38)
ポリマーの実施例36で記載したポリマー形成と同じ手順に従ったが、例外として、12グラムのメチルメタクリレートを使用し、使用した酢酸エチルの量は12グラムであった。ブロックコポリマー生成物(A−B−A)の分子量及び多分散性の値を表18に記録する。
Figure 2019520465
ポリマーの実施例39(ポリマーEX39)
実施例31の重合生成混合物のうちの40グラム分、メチルメタクリレート(9グラム)、及び酢酸エチル(9グラム)を100mLのガラス瓶に加えた。入口及び出口を有するプラスチックキャップを瓶に取り付けた。入口を通ってプラスチック針を混合物中へ挿入した。針を通して窒素ガスを加え、混合物を15分間バブリングさせた。次いでキャップ及び針のアセンブリを取り外し、固形キャップに置き換え、瓶を密閉した。瓶をローラーミキサー上に置き、瓶の10cm上に位置するUVランプ(Sylvania F40/350BLブラックライト)を使用して14時間照射した。10cmの距離で測定した光の強度は、1.25mW/cmであった。
一定量の重合生成物を120℃のオーブン中で2時間乾燥した。得られたブロックコポリマー(A−B−A)の分子量(M)は、試験方法1によって決定した。分子量及び多分散性の値を表19に記録する。
Figure 2019520465
ポリマーの実施例40(ポリマーEX40)
酢酸エチル(25グラム)中の2−エチルヘキシルアクリレート(25.0グラム、135mmol)及び0.137グラム(0.311mmol)のN,N−ジブチル−2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)アセトアミド(光重合開始剤の実施例8)の溶液を250mLの二口丸底フラスコに入れ、窒素流で15分間脱気した。次いでフラスコを窒素の陽圧下で保持し、磁気的に攪拌し、フラスコの8.9cm上に位置する水冷式LED(365nm)一式で照射した。電流は、約0.15W/cmの出力強度に対応する4.5アンペアであった。
ReactIR15インサイチュ赤外分光計のプローブをフラスコの一口に挿入し、IRプローブの先端を反応溶液の表面下で維持した。フラスコを10〜12℃に維持した水浴中に浸漬させた。ランプを点灯し、赤外線スペクトルが15秒ごとに記録した。1650cm−1から1610cm−1の2点のベースラインから規定された1639cm−1でのC=C伸縮バンドのピーク高さを決定することによって、モノマー消費率を計算した。重量パーセントのモノマー変換率は、次式により計算した:
Wt%モノマー変換率=100×(ピーク高さ/時間ゼロのピーク高さ)。
モノマーからポリマーへの変換率が40重量パーセント及び80重量パーセントの場合の時間を表20に記録する。重合中、間隔を置いて物理的な試料を取り除き、試験方法1によって分子量を決定した。表21に、異なるレベルのモノマー変換率(wt%)におけるポリマーの数平均分子量(M)、重量平均分子量(M)、及び多分散性の値を提示する。
Figure 2019520465
Figure 2019520465
ポリマーの比較例G(ポリマーCEX G)
ニートのブチルアクリレート(BA)(50.0グラム、390mmol)及び0.570グラム(1.423mmol)のp−キシレンビス(N,N−ジエチルジチオカルバメート)(XDC、TCI Americaから入手可能)の溶液を混合し、次いで個々の瓶に一定量ずつ入れた。瓶を窒素でパージし、次いで密閉した。瓶を、瓶から12.7cm上に位置するUVランプ(Sylvania F15T8/BLBブラックライトブルー)で照射した。12.7cmの距離で測定した光の強度は、0.7mW/cmであった。核磁気共鳴(NMR)分光法による分析のために様々な時点で瓶を取り除いた。
約50〜100ミリグラムのポリマー反応物を約1mLの重水素化クロロホルムに溶解し、広帯域の凍結探針を備えたBruker AVANCE III 500MHz分光計でNMRスペクトルを収集した。良好な定量のために、低い先端角度(15°)及び4秒の緩和遅延でスペクトルを収集した。二次元(2D)NMR実験(gCOSY、TOCSY、gHSQC、及びgHMBC)を取得し、遊離開始剤及び異なるポリマー末端基を帰属させた。反応が進行すると、以下の概略図に示すように、2つの異なるタイプのポリマー鎖が観察された。
Figure 2019520465
図1は、モノマーの変換率(すなわち、重合率)が93パーセントの場合のH NMRスペクトルの芳香族領域を示す。ピーク帰属は、2D gHMBC実験から確認された。この実験では、一方向性ポリマー鎖は、それぞれ、硫黄に結合したCH又は第1のポリマー鎖単位に対応する、13Cにおける41.9及び33.0ppmのメチレンに関連付ける2つの芳香族共鳴(7.28及び7.10ppm)を有する。本明細書では、用語「一方向性」は、式R−(CS)−Sの単一のラジカル基(この比較例では、カルバメート基(CN−(CS)−Sである)が開裂して、一方向のポリマー鎖の成長が開始した、ポリマー鎖を指す。7.03ppmにおける芳香族共鳴は、ポリマー鎖の両端にメチレンが結合した「二方向性」フェニル基の4つ全てのプロトンの対称共鳴である。この共鳴は、33.0ppmに相関するgHMBCも有し、ポリマー鎖への結合と一致する。本明細書では、用語「二方向性」は、式R−(CS)−Sの2つのラジカル基(この比較例では、両方のカルバメート基(CN−(CS)−Sである)が開裂して、二方向のポリマー鎖の成長が開始し、結果として開始剤フラグメント−CH−Ph−CHがポリマー鎖の中央に残る、ポリマー鎖を指す。
H NMRスペクトル中の積分から決定される様々なパラメーターには、変換率、数平均分子量(M)、残留する遊離開始剤のモル分率、及び一方向性のポリマー鎖のモル分率が挙げられる。変換率は、ポリ(BA)の量(4.03ppmでの共鳴積分を2で割ったもの)を、ポリ(BA)と未反応のモノマーBAとの合計(6.40ppmでの共鳴積分)で割って計算した。重合度(DP)は、ポリマー繰り返し単位のモル(4.03ppmでの積分を2で割ったもの)をポリマー鎖のモルで割って決定した。上記の反応スキームによれば、ポリマー鎖1本あたりに一方向性又は二方向性のフェニル基がある。したがって、ポリマー鎖のモルは、7.10ppmでの一方向性共鳴を2に分け、7.03ppmでの二方向性共鳴を4に分けたものを足したものである。計算したDPから、MをDP128.17(BA繰り返し単位の分子量)として計算する。残留する遊離開始剤のモル分率は、遊離開始剤のモル(7.33ppmのフェニルの積分を4で割ったもの)を、合計開始剤種のモル(モル遊離開始剤プラスモル一方向性フェニル(7.10ppmの積分を2で割ったもの)とモル二方向性フェニル(7.03ppmの積分を4で割ったもの))で割って計算した。一方向性ポリマー鎖のモル分率は、一方向性ポリマー鎖の積分を、全ポリマー鎖(一方向性及び二方向性)で割って計算した。
CEX Gの結果を以下の表22に示す。%変換率の値は、ReactIRによって決定した結果と同様であり、M値は、GPCによって得られた結果と同様であった(CEX B参照)。用語「ND」は、未決定を意味する。
Figure 2019520465
XDCは、開始の効率が低く、変換率92%で開始剤の半分が未反応である。加えて、二方向性ポリマー鎖を生成する第2の開裂事象も非効率であり、変換率92%で大部分のポリマー鎖が依然として一方向性である。それに応じて、Mプロフィールは、非線形成長及び変換率とともに減少する高いMの初期値によりリビングラジカル挙動には非理想的である。
ポリマーの比較例H(ポリマーCEX H)
ポリマーの比較例Gで記載したポリマー形成及びNMR分析と同じ手順に従ったが、例外として、開始剤O−イソプロピル[4−(イソプロポキシカルボチオイルスルファニルメチル)フェニル]メチルスルファニル−メタンチオエート(XDX)(光重合開始剤の実施例A)を代わりに使用した(0.6601グラム(1.905mmol))。NMR分析及び帰属は、ポリマーCEX Gと非常に類似しており、決定した定量値を以下の表23に提示する。XDXフェニル基の関連積分は、7.33ppm(遊離開始剤)、7.13ppm(一方向性)、及び7.07ppm(二方向性)である。
CEX Gと比べて、CEX Hは、反応速度論が若干改善しているが、依然として、高変換率での高比率の未反応の開始剤及び高比率の一方向性ポリマー鎖で、全体的に最適な特性ではない。
Figure 2019520465
ポリマーの実施例41(ポリマーEX41)
ポリマーの比較例Gで記載したポリマー形成及びNMR分析と同じ手順に従ったが、例外として、開始剤2,2−ビス(イソプロポキシカルボチオイルスルファニル)酢酸メチル(光重合開始剤の実施例2)を代わりに使用した(0.587グラム(1.716mmol))。反応が進行すると、以下の概略図に示すように、2つの異なるタイプのポリマー鎖が観察された。
Figure 2019520465
H NMRスペクトルを図2に示す。メチルエステルの化学シフトにおける変化によって示されるように、2つの異なるタイプのポリマー鎖がNMRスペクトル中で観察された。遊離開始剤のメチルエステルは、3.82ppmにあるシャープな一重線である。3.73ppmの一重線は、S−CHmethineも関連する171ppmのカルボニルに関連するgHMBCを介した一方向性ポリマー鎖に帰属させた。二方向性ポリマー鎖に帰属された3.66〜3.71ppm間に多重共鳴の広範なセットがある。これらは、アクリレート基の特性である175ppmに相関するgHMBCを有する(類似官能基)。多重共鳴は、低分子量オリゴマーのシーケンス効果によると考えられている。共鳴は、高分子量の3.66ppmの単一ピークへシフトする。定量的結果は、CEX Gと同様の方法で決定したが、以下の積分計算:遊離開始剤(3.82ppmを3分割する)、一方向性ポリマー鎖(3.73ppmを3分割する)、及び二方向性ポリマー鎖(3.66〜3.71ppmを3分割する)を使用した。
ポリマーCEX G及びCEX Hの反応と比較して、この光重合開始剤は、更にいっそう急速に消費する。以下の表24に示す定量的結果は、光重合開始剤が、約50パーセントの変換率によって完全に消費し、93%の変換率で非常に少量の一方向性ポリマー鎖があることを示す。更に、%変換率の関数としてのMの成長は、理想的なリビングラジカル重合挙動(線形)を示す。
Figure 2019520465

Claims (15)

  1. 式(I−5)のポリマー材料:
    Figure 2019520465
    [式中、
    は、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリールであり、前記置換アリールは、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリールであり、
    Xは、オキシ又は−NR−であり、
    は、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリールであり、前記置換アリールは、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリールであり、
    各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、前記第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合しており、
    Pは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含むモノマー組成物の重合生成物を含むポリマーブロックであり、
    yは、1〜10の範囲の整数であり、
    zは、0〜yの範囲の整数である]。
  2. yがzに等しい、請求項1に記載のポリマー材料。
  3. 前記式(I−5)のポリマー材料が、式(II−1)のポリマー材料である、請求項1又は請求項2に記載のポリマー材料:
    Figure 2019520465
    [式中、
    は、第1のポリマーブロックであり、前記第1のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第1のモノマー組成物の重合生成物である]。
  4. 前記式(I−5)のポリマー材料が、式(III−1)のポリマー材料である、請求項1記載のポリマー材料:
    Figure 2019520465
    [式中、
    は、第1のポリマーブロックであり、前記第1のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第1のモノマー組成物の重合生成物であり、
    は、前記第1のポリマーブロックとは異なる第2のポリマーブロックであり、前記第2のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第2のモノマー組成物の重合生成物である]。
  5. 前記式(I−5)のポリマー材料が、式(IV−1)のポリマー材料である、請求項1に記載のポリマー材料:
    Figure 2019520465
    [式中、
    は、第1のポリマーブロックであり、前記第1のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第1のモノマー組成物の重合生成物であり、
    は、前記第1のポリマーブロックとは異なる第2のポリマーブロックであり、前記第2のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第2のモノマー組成物の重合生成物であり、
    は、前記第2のポリマーブロックとは異なる第3のポリマーブロックであり、前記第3のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第3のモノマー組成物の重合生成物である]。
  6. 前記ポリマー材料が架橋されていない、請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリマー材料。
  7. ポリマー材料の製造方法であって、
    a)式(V−3)の光重合開始剤:
    Figure 2019520465
    [式中、
    は、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリールであり、前記置換アリールは、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリールであり、
    Xは、オキシ又は−NR−であり、
    は、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリールであり、前記置換アリールは、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリールであり、
    各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、前記第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合している]を準備することと、
    b)前記式(V)の光重合開始剤及び単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第1のモノマー組成物を含む第1の反応混合物を調製することと、
    c)式(II−1)の第1のポリマー材料:
    Figure 2019520465
    [式中、
    は、第1のポリマーブロックであり、前記第1のポリマーブロックは、前記第1のモノマー組成物の重合生成物である]を形成することとを含む、製造方法。
  8. d)前記式(II−1)の第1のポリマー材料と、前記第1のモノマー組成物とは異なる第2のモノマー組成物であって、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第2のモノマー組成物とを含む第2の反応混合物を調製することと、
    e)式(III−1)の第2のポリマー材料:
    Figure 2019520465
    [式中、
    は、前記第1のポリマーブロックとは異なる第2のポリマーブロックであり、前記第2のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第2のモノマー組成物の重合生成物である]を形成することと
    を更に含む、請求項7に記載の製造方法。
  9. f)前記式(III−1)の第2のポリマー材料と、前記第2のモノマー組成物とは異なる第3のモノマー組成物であって、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第3のモノマー組成物とを含む第3の反応混合物を調製することと、
    g)式(IV−1)の第3のポリマー材料:
    Figure 2019520465
    [式中、
    は、前記第2のポリマーブロックとは異なる第3のポリマーブロックであり、前記第3のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第3のモノマー組成物の重合生成物である]を形成することと
    を更に含む、請求項8に記載の製造方法。
  10. 前記第1のポリマー材料、前記第2のポリマー材料、前記第3のポリマー材料、又はこれらの組合せが架橋されていない、請求項7〜9のいずれか一項に記載の製造方法。
  11. a)式(V−3)の光重合開始剤:
    Figure 2019520465
    [式中、
    は、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリールであり、前記置換アリールは、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリールであり、
    Xは、オキシ又は−NR−であり、
    は、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリールであり、前記置換アリールは、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリールであり、
    各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、前記第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合している]と、
    b)単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第1のモノマー組成物と
    を含む、第1の反応混合物。
  12. 前記第1のモノマー組成物が、複数のエチレン性不飽和基を有するモノマーを含まない、請求項11に記載の第1の反応混合物。
  13. a)式(II−1)のポリマー材料:
    Figure 2019520465
    [式中、
    は、第1のポリマーブロックであり、前記第1のポリマーブロックは、第1のモノマー組成物の重合生成物であり、
    は、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリールであり、前記置換アリールは、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリールであり、
    Xは、オキシ又は−NR−であり、
    は、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリールであり、前記置換アリールは、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリールであり、
    各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、前記第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合しており、
    は、第1のポリマーブロックであり、前記第1のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第1のモノマー組成物の重合生成物である]と、
    b)前記第1のモノマー組成物とは異なる第2のモノマー組成物であって、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む、第2のモノマー組成物と
    を含む、第2の反応混合物。
  14. 前記第2のモノマー及び前記第2のモノマー組成物が、複数のエチレン性不飽和基を有するモノマーを含まない、請求項13に記載の第2の反応混合物。
  15. a)式(III−1)のポリマー材料:
    Figure 2019520465
    [式中、
    は、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリールであり、前記置換アリールは、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリールであり、
    Xは、オキシ又は−NR−であり、
    は、水素、アルキル、フッ素化アルキル、アリール、アラルキル、又は置換アリールであり、前記置換アリールは、少なくとも1つのアルキル及び/又はアルコキシで置換されたアリールであり、
    各Rは、アルキル若しくはフッ素化アルキルであるか、又は隣接する2つのR基が、それら両方と結合している窒素と一緒に、窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する第1の複素環を形成し、前記第1の複素環は、飽和又は不飽和であり、且つ、場合により炭素環若しくは複素環である1つ以上の第2の環に縮合しており、
    は、第1のポリマーブロックであり、前記第1のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第1のモノマー組成物の重合生成物であり、
    は、前記第1のポリマーブロックとは異なる第2のポリマーブロックであり、前記第2のポリマーブロックは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む第2のモノマー組成物の重合生成物である]と、
    b)前記第2のモノマー組成物とは異なる第3のモノマー組成物であって、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを少なくとも1つ含む、第3のモノマー組成物と
    を含む、第3の反応混合物。
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