JP2020083856A - Rotaxane compound - Google Patents

Rotaxane compound Download PDF

Info

Publication number
JP2020083856A
JP2020083856A JP2018225133A JP2018225133A JP2020083856A JP 2020083856 A JP2020083856 A JP 2020083856A JP 2018225133 A JP2018225133 A JP 2018225133A JP 2018225133 A JP2018225133 A JP 2018225133A JP 2020083856 A JP2020083856 A JP 2020083856A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mass
molecule
parts
rotaxane compound
rotaxane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018225133A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
祥子 中畑
Shoko Nakahata
祥子 中畑
十志和 高田
Toshikazu Takada
十志和 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Rubber Industries Ltd
Tokyo Institute of Technology NUC
Original Assignee
Sumitomo Rubber Industries Ltd
Tokyo Institute of Technology NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Rubber Industries Ltd, Tokyo Institute of Technology NUC filed Critical Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority to JP2018225133A priority Critical patent/JP2020083856A/en
Publication of JP2020083856A publication Critical patent/JP2020083856A/en
Priority to JP2022161917A priority patent/JP2022186753A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Heterocyclic Compounds That Contain Two Or More Ring Oxygen Atoms (AREA)

Abstract

To provide a rotaxane compound which functions as a vulcanizer.SOLUTION: A rotaxane compound includes one or more cyclic molecules and a shaft molecule penetrating the inner pore part of the cyclic molecule and having a cap structure arranged such that the cyclic molecule is not eliminated therefrom, in which the cyclic molecule and the shaft molecule have one or more groups selected from a set composed of mercapto and sulfide groups.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、加硫剤として機能するロタキサン化合物、および該ロタキサン化合物を含有するゴム組成物に関する。 The present invention relates to a rotaxane compound which functions as a vulcanizing agent, and a rubber composition containing the rotaxane compound.

従来、ゴムの架橋は硫黄で行われている。一般的にゴム製品には高い耐久性が必要とされているが、硫黄のように共有結合で繋がれた架橋部位は、材料に力がかかった際に応力が集中しやすく、破壊の起点となりやすい。また、タイヤ用のゴム材料には低燃費性能が要求されるが、材料の応力集中は低燃費性能を悪化させる原因となってしまう。 Traditionally, rubber is crosslinked with sulfur. Generally, rubber products are required to have high durability, but the cross-linking sites that are linked by covalent bonds, such as sulfur, tend to concentrate stress when a force is applied to the material and become the starting point of fracture. Cheap. Further, a rubber material for a tire is required to have low fuel consumption performance, but stress concentration of the material causes deterioration of the fuel consumption performance.

近年、ロタキサン架橋を鍵とするロタキサンネットワークポリマー(RCP)の研究が盛んに進められている。ロタキサンは、軸成分である鎖状分子と輪成分である環状分子とが共有結合を介することなく、空間的な結合で結ばれた超分子化合物であり、その各構成要素は結合長や結合角の制限を受けず、高い自由度と運動性を有しているため、特異な動的特性や物性を発現する。RCPは、架橋点にロタキサン構造を有する架橋高分子の総称であり、その可動型架橋点の構造に起因した高い柔軟性や弾力性を発現することが報告されている(非特許文献1〜3)。 In recent years, research on rotaxane network polymers (RCP) using rotaxane crosslinking as a key has been actively pursued. Rotaxane is a supramolecular compound in which a chain molecule, which is the axial component, and a cyclic molecule, which is the ring component, are linked by a spatial bond without a covalent bond. It has a high degree of freedom and motility without being restricted by, and thus exhibits unique dynamic characteristics and physical properties. RCP is a general term for cross-linked polymers having a rotaxane structure at the cross-linking point, and it has been reported to exhibit high flexibility and elasticity due to the structure of the movable cross-linking point (Non-Patent Documents 1 to 3). ).

Okumuraら, Advanced Materials (2001), Vol. 13, No. 7, pp. 485-487Okumura et al., Advanced Materials (2001), Vol. 13, No. 7, pp. 485-487. Ito, Polymer Journal (2007), Vol. 39, No. 6, pp. 489-499Ito, Polymer Journal (2007), Vol. 39, No. 6, pp. 489-499 Koyamaら, Polymer Journal (2014), 46, pp. 315-322Koyama et al., Polymer Journal (2014), 46, pp. 315-322.

しかしながら、RCPの多くは、多数の環状分子を包摂したポリロタキサンの環状分子同士を架橋したものであり、その汎用性や使用用途には制限があった。 However, most of the RCPs are polyrotaxane cyclic molecules that include a large number of cyclic molecules and are cross-linked with each other, and their versatility and intended use are limited.

ロタキサンの基本単位に近い低分子量の機能性ロタキサン化合物を設計し、ロタキサン構造を架橋点とする材料の性質を精密に制御する技術が提供されれば、その有用性は極めて高い。 If a technology for designing a low-molecular weight functional rotaxane compound close to the basic unit of rotaxane and precisely controlling the properties of a material having a rotaxane structure as a crosslinking point is provided, its utility is extremely high.

本発明は、加硫剤として機能するロタキサン化合物、および該ロタキサン化合物を含有するゴム組成物を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a rotaxane compound that functions as a vulcanizing agent, and a rubber composition containing the rotaxane compound.

本発明者らは、鋭意検討した結果、ロタキサン化合物の環状分子および軸分子にメルカプトまたはスルフィドを導入した新規ロタキサン化合物が、配合した組成物に特異な動的特性や物性を付与する有用な加硫剤となり得ることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that a novel rotaxane compound in which a mercapto or sulfide is introduced into a cyclic molecule and a shaft molecule of a rotaxane compound is useful vulcanization that imparts unique dynamic properties and physical properties to a compounded composition. They have found that they can be used as agents and have completed the present invention.

すなわち、本発明は
〔1〕1個以上の環状分子と、該環状分子の内孔部を貫通する軸分子であって、該環状分子が脱離しないように配置されるキャップ構造を有する軸分子とを含むロタキサン化合物であって、環状分子および軸分子が、メルカプトおよびスルフィドからなる群より選択される1以上の基を有するロタキサン化合物、
〔2〕前記環状分子が、クラウンエーテル、シクロデキストリン、シクロファン、カリックスアレーン、ククルビットウリル、およびピラーアレーンからなる群より選択される少なくとも1つである〔1〕記載のロタキサン化合物、
〔3〕前記環状分子1分子に対して、軸分子1分子が貫通している、〔1〕または〔2〕記載のロタキサン化合物、
〔4〕炭素−炭素不飽和結合を有するポリマーと、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のロタキサン化合物とを含むポリマー組成物、
〔5〕前記ポリマーがジエン系ゴムである〔4〕記載のポリマー組成物、
〔6〕〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のロタキサン化合物を含有する加硫剤、に関する。
That is, the present invention relates to [1] one or more cyclic molecules, and an axial molecule penetrating an inner pore portion of the cyclic molecule, the axial molecule having a cap structure arranged so as not to detach the cyclic molecule. A rotaxane compound containing, wherein the cyclic molecule and the axial molecule have one or more groups selected from the group consisting of mercapto and sulfide,
[2] The rotaxane compound according to [1], wherein the cyclic molecule is at least one selected from the group consisting of crown ethers, cyclodextrins, cyclophanes, calixarenes, cucurbiturils, and pillar arenes.
[3] The rotaxane compound according to [1] or [2], wherein one molecule of the axial molecule penetrates through one molecule of the cyclic molecule,
[4] A polymer composition containing a polymer having a carbon-carbon unsaturated bond and the rotaxane compound according to any one of [1] to [3].
[5] The polymer composition according to [4], wherein the polymer is a diene rubber.
[6] A vulcanizing agent containing the rotaxane compound according to any one of [1] to [3].

本発明のロタキサン化合物は、環状分子および軸分子にメルカプトまたはスルフィドを有し、ジエン系ゴムと反応して架橋を形成するため、ゴム成分として特殊な変性ポリマーを使用することなく、また、加硫剤として硫黄を使用することなく架橋の形成が可能である。また、該ロタキサン化合物を配合したポリマー組成物は、ロタキサン環のスライドにより架橋点の応力が緩和され、材料強度や低燃費性等の向上が期待される。 The rotaxane compound of the present invention has mercapto or sulfide in a cyclic molecule and an axial molecule and reacts with a diene rubber to form a crosslink, so that it does not use a special modified polymer as a rubber component and is vulcanized. Crosslinking is possible without using sulfur as an agent. In addition, in the polymer composition containing the rotaxane compound, the stress at the cross-linking point is relaxed by the sliding of the rotaxane ring, and it is expected that the material strength and the fuel economy are improved.

本明細書において「化合物」とは、特に記載が無い限り、フリー体、塩、溶媒和物、またはイオン等の形態にあると解釈されることを排除されず、その形態は、技術常識に基づいて解釈され得る。塩を構成するアニオンとしては、例えば、過塩素酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、およびテトラフルオロホウ酸イオン等が挙げられる。 In the present specification, the term "compound" is not excluded as being in the form of a free form, a salt, a solvate, an ion or the like, unless otherwise specified, and the form is based on common general technical knowledge. Can be interpreted as Examples of the anion constituting the salt include perchlorate ion, trifluoromethanesulfonate ion, hexafluorophosphate ion, trifluoroacetate ion, and tetrafluoroborate ion.

本明細書において「ゴム」とは、ベンゼン、メチルエチルケトン、エタノール・トルエン共沸混合物等の沸騰中の溶剤に本質的には不溶性(しかし、膨潤できる)の状態に改質できる原料ゴム、または既に改質されているエラストマー材料を意味する。 As used herein, the term "rubber" refers to a raw rubber that can be modified to be essentially insoluble (but swellable) in a boiling solvent such as benzene, methyl ethyl ketone, and an ethanol/toluene azeotrope, or already modified. Means elastomeric material that is being modified.

本明細書において「ゴム化合物」とは、ゴムを構成する主成分である化合物を意味する。ゴム化合物の例は、シスー1,4−ポリイソプレン等のゴム炭化水素等が挙げられる。 In the present specification, the "rubber compound" means a compound that is a main component that constitutes rubber. Examples of rubber compounds include rubber hydrocarbons such as cis-1,4-polyisoprene.

<ロタキサン化合物>
本実施形態に係るロタキサン化合物は、当業者が通常ロタキサンについて理解する通り、環状分子と軸分子が共有結合を介することなく、空間的な結合で結ばれた分子である。本実施形態に係るロタキサン化合物は、1個以上の環状分子と、該環状分子の内孔部を貫通する軸分子であって、該環状分子が脱離しないように配置されるキャップ構造を有する軸分子とからなり、環状分子および軸分子が、メルカプトおよびスルフィドからなる群より選択される1以上の基を有することを特徴とする。このことから、本実施形態に係るロタキサン化合物は、新規な加硫剤として利用することができる。なお、スルフィドには、ジスルフィドやテトラスルフィド等のポリスルフィドを含むものとする。
<Rotaxane compound>
The rotaxane compound according to the present embodiment is a molecule in which a cyclic molecule and an axial molecule are connected by a spatial bond without a covalent bond, as one skilled in the art would normally understand about a rotaxane. The rotaxane compound according to the present embodiment is one or more cyclic molecules, a shaft molecule that penetrates the inner pore portion of the cyclic molecule, and a shaft having a cap structure arranged so that the cyclic molecule is not detached. The molecule is characterized in that the cyclic molecule and the axial molecule have one or more groups selected from the group consisting of mercapto and sulfide. Therefore, the rotaxane compound according to this embodiment can be used as a novel vulcanizing agent. Note that sulfides include polysulfides such as disulfide and tetrasulfide.

本実施形態に係るロタキサン化合物は、少なくとも一つの不斉炭素原子を有する場合もあり得る。したがって、本実施形態に係るロタキサン化合物は、そのラセミ体のみならず、これらの化合物の光学活性体も包含する。さらに、本実施形態に係るロタキサン化合物が2個以上の不斉炭素原子を有する場合、立体異性を生じる場合がある。したがって、本実施形態に係るロタキサン化合物は、これらの化合物の立体異性体およびその混合物や単離されたものも包含する。 The rotaxane compound according to this embodiment may have at least one asymmetric carbon atom. Therefore, the rotaxane compound according to the present embodiment includes not only its racemate but also the optically active form of these compounds. Furthermore, when the rotaxane compound according to this embodiment has two or more asymmetric carbon atoms, stereoisomerism may occur. Therefore, the rotaxane compound according to this embodiment includes stereoisomers of these compounds, a mixture thereof, and an isolated one.

本実施形態に係るロタキサン化合物は、互変異性体として存在する場合もあり得る。したがって、本実施形態に係るロタキサン化合物は、その化合物の互変異性体も包含する。 The rotaxane compound according to this embodiment may exist as a tautomer. Therefore, the rotaxane compound according to the present embodiment also includes tautomers of the compound.

また、本実施形態に係るロタキサン化合物のいずれか1つまたは2つ以上の1Hを2H(D)に変換した重水素変換体も本実施形態に係るロタキサン化合物に包含される。 Further, the rotaxane compound according to the present embodiment also includes a deuterium converter obtained by converting any one or two or more 1H of the rotaxane compound according to the present embodiment into 2H(D).

(環状分子)
本実施形態に係るロタキサン化合物は、その構成分子として1個以上の環状分子を含有する。合成の容易さの観点からは、1〜3個の環状分子に対して、軸分子1分子が貫通しているロタキサン化合物(すなわち、1〜3個の環状分子を包摂するロタキサン化合物)が好ましい。さらに、ロタキサンの基本単位として、ロタキサン構造を架橋点とする材料の性質を精密に制御する観点からは、環状分子1分子に対して、軸分子1分子が貫通しているロタキサン化合物(すなわち[2]ロタキサン)が特に好ましい。
(Circular molecule)
The rotaxane compound according to this embodiment contains one or more cyclic molecules as its constituent molecules. From the viewpoint of ease of synthesis, a rotaxane compound in which one molecule of the axial molecule penetrates for 1 to 3 cyclic molecules (that is, a rotaxane compound that includes 1 to 3 cyclic molecules) is preferable. Further, as a basic unit of rotaxane, from the viewpoint of precisely controlling the property of a material having a rotaxane structure as a cross-linking point, a rotaxane compound (that is, [2 ] Rotaxane) is particularly preferred.

環状分子の具体例としては、例えば、クラウンエーテル、シクロデキストリン、シクロファン、カリックスアレーン、ククルビットウリル、ピラーアレーン等が挙げられる。市販品も多く、多様な構造変換が報告されていること、そしてロタキサン合成において決められた数を包摂できること等、入手の容易さと利便性、反応性の観点からは、クラウンエーテルが好ましい。 Specific examples of the cyclic molecule include crown ether, cyclodextrin, cyclophane, calixarene, cucurbituril, pillararene and the like. Crown ethers are preferred from the viewpoints of easy availability, convenience, and reactivity such that there are many commercially available products, various structural conversions have been reported, and that the number determined in rotaxane synthesis can be included.

環状分子の環の大きさは、21〜42員が好ましく、21〜30員がより好ましく、24員が特に好ましい。 The ring size of the cyclic molecule is preferably 21 to 42 members, more preferably 21 to 30 members, and particularly preferably 24 members.

環状分子は、1個以上の置換基を有していてもよい。置換基の具体例としては、例えば、アルキルチオ、メルカプト、アミノメチル、アミノ、ヒドロキシル、ヒドロキシメチル、カルボキシル、カルボキシメチル、ハロゲン、アルコキシ、アルコキシカルボニルアミノ(カルバメート)、カルバモイル、ビニル、アリル、エチニル、ホルミル、アクリレート、およびメタクリレート、エーテル等が挙げられる。エーテルの具体例としては、例えば、フェニル基、およびオキソ基からなる群より選択される1個以上の置換基を有していてもよいポリエーテル等が挙げられる。上記の置換基は、環状分子の環を構成する原子上に直接置換されていてもよいし、環を構成する原子上から伸びたスペーサーを介して結合していてもよい。スペーサーは、例えば、アルキレン鎖、−CO−O−、−O−CO−、−O−、−CO−、−CS−、−NH−、NR1−(式中、R1は、アルキル基等の置換基を表す。)、芳香族環、複素芳香族環、飽和もしくは部分不飽和の炭化水素環、および飽和もしくは部分不飽和のヘテロ環等からなる群より選択される構成単位を有することができる。 The cyclic molecule may have one or more substituents. Specific examples of the substituent include, for example, alkylthio, mercapto, aminomethyl, amino, hydroxyl, hydroxymethyl, carboxyl, carboxymethyl, halogen, alkoxy, alkoxycarbonylamino (carbamate), carbamoyl, vinyl, allyl, ethynyl, formyl, Examples thereof include acrylate, methacrylate, ether and the like. Specific examples of the ether include, for example, a polyether which may have one or more substituents selected from the group consisting of a phenyl group and an oxo group. The above-mentioned substituent may be directly substituted on the atom constituting the ring of the cyclic molecule, or may be bonded via a spacer extending from the atom constituting the ring. The spacer is, for example, an alkylene chain, —CO—O—, —O—CO—, —O—, —CO—, —CS—, —NH—, NR 1 — (wherein R 1 is an alkyl group or the like. Represents a substituent group), an aromatic ring, a heteroaromatic ring, a saturated or partially unsaturated hydrocarbon ring, and a saturated or partially unsaturated heterocycle, and the like. it can.

環状分子の好ましい例としては、例えば、メルカプトおよびスルフィドからなる群より選択される1以上の基を有し、かつ、1個以上の前記の置換基を有していてもよく、かつ環構成酸素原子のうちの1〜3個がNH、またはSに置き換えられていてもよい、21〜42員のクラウンエーテルが挙げられる。 Preferred examples of the cyclic molecule include, for example, one or more groups selected from the group consisting of mercapto and sulfide, and may have one or more of the above-mentioned substituents, and the ring-forming oxygen. There are 21 to 42 membered crown ethers in which 1 to 3 of the atoms may be replaced by NH or S.

当該環状分子の一態様は、下記式(1):

Figure 2020083856
[式中、各Rは、同一または異なって、水素原子またはスペーサーを介していてもよいメルカプト、スルフィド、または置換基を表し;nは、2〜9の整数(好ましくは、2〜5の整数)を表し;環構成酸素原子のうちの1〜3個は、NHまたはSに置き換えられていてもよく;隣接する炭素原子に置換する2つのRが、それらが結合する炭素原子と一緒になって、芳香族環(好ましくは、ベンゼン環)、複素芳香族環、飽和もしくは部分不飽和の炭化水素環、または飽和もしくは部分不飽和のヘテロ環を形成していてもよい。]で表されるクラウンエーテル環状分子である。 One embodiment of the cyclic molecule has the following formula (1):
Figure 2020083856
[In the formula, each R is the same or different and represents a hydrogen atom or a mercapto, a sulfide, or a substituent which may have a spacer interposed therebetween; n is an integer of 2 to 9 (preferably an integer of 2 to 5). And 1 to 3 of the ring-constituting oxygen atoms may be replaced by NH or S; two R's substituting adjacent carbon atoms are taken together with the carbon atom to which they are attached. And may form an aromatic ring (preferably a benzene ring), a heteroaromatic ring, a saturated or partially unsaturated hydrocarbon ring, or a saturated or partially unsaturated heterocycle. ] It is a crown ether cyclic molecule represented by.

上記の置換基の具体例としては、例えば、アミノメチル、アミノ、ヒドロキシル、ヒドロキシメチル、カルボキシル、カルボキシメチル、ハロゲン、アルコキシ、アルコキシカルボニルアミノ(カルバメート)、カルバモイル、ビニル、アリル、エチニル、ホルミル、アクリレート、およびメタクリレート、エーテル等が挙げられる。エーテルの具体例としては、例えば、フェニル基、およびオキソ基からなる群より選択される1個以上の置換基を有していてもよいポリエーテル等が挙げられる。 Specific examples of the above substituents include, for example, aminomethyl, amino, hydroxyl, hydroxymethyl, carboxyl, carboxymethyl, halogen, alkoxy, alkoxycarbonylamino (carbamate), carbamoyl, vinyl, allyl, ethynyl, formyl, acrylate, And methacrylate, ether and the like. Specific examples of the ether include, for example, a polyether which may have one or more substituents selected from the group consisting of a phenyl group and an oxo group.

上記のスペーサーは、例えば、アルキレン鎖、−CO−O−、−O−CO−、−O−、−CO−、−CS−、−NH−、NR1−(式中、R1は、アルキル基等の置換基を表す。)、芳香族環、複素芳香族環、飽和もしくは部分不飽和の炭化水素環、および飽和もしくは部分不飽和のヘテロ環等からなる群より選択される構成単位を有することができる。 The spacer is, for example, an alkylene chain, —CO—O—, —O—CO—, —O—, —CO—, —CS—, —NH—, NR 1 — (wherein R 1 is alkyl. Represents a substituent such as a group), an aromatic ring, a heteroaromatic ring, a saturated or partially unsaturated hydrocarbon ring, and a saturated or partially unsaturated heterocycle. be able to.

クラウンエーテルの具体例としては、例えば、1個以上の置換基をそれぞれ有していてもよい、ジベンゾ−24−クラウン−8、24−クラウン−8、ベンゾ−24−クラウン−8、ビス(ビナフチル)−28−クラウン−8、ビス(ビフェニル)−28−クラウン−8、ジシクロヘキシル−24−クラウン−8、およびベンゾ/ビナフチル−24−クラウン−8等が挙げられる。なかでも、1個以上の置換基をそれぞれ有していてもよい、ジベンゾ−24−クラウン−8、24−クラウン−8、ベンゾ−24−クラウン−8、およびジシクロヘキシル−24−クラウン−8が好ましく、1個以上の置換基をそれぞれ有していてもよいジベンゾ−24−クラウン−8がより好ましい。 Specific examples of the crown ether include dibenzo-24-crown-8, 24-crown-8, benzo-24-crown-8 and bis(binaphthyl), each of which may have one or more substituents. )-28-crown-8, bis(biphenyl)-28-crown-8, dicyclohexyl-24-crown-8, and benzo/binaphthyl-24-crown-8. Among them, dibenzo-24-crown-8, 24-crown-8, benzo-24-crown-8, and dicyclohexyl-24-crown-8, which may each have one or more substituents, are preferable. More preferred is dibenzo-24-crown-8, which may each have one or more substituents.

メルカプトまたはスルフィドは、環状分子の環を構成する原子上に直接置換されていてもよいし、環を構成する原子上から伸びた上記のスペーサーを介して結合していてもよい。 The mercapto or sulfide may be directly substituted on the atom constituting the ring of the cyclic molecule, or may be bonded via the above spacer extending from the atom constituting the ring.

(軸分子)
本実施形態に係るロタキサン化合物は、その構成分子として軸分子を含有する。該軸分子は、環状分子の内径よりも大きい外径を有する嵩高い基、すなわちキャップ構造を有する。キャップ構造の位置は、軸分子が環状分子から脱離しない限り特に限定されず、軸分子の末端に存在してもよいし、軸分子の中間に存在してもよい。
(Axis molecule)
The rotaxane compound according to the present embodiment contains a shaft molecule as its constituent molecule. The axial molecule has a bulky group having an outer diameter larger than the inner diameter of the cyclic molecule, that is, a cap structure. The position of the cap structure is not particularly limited as long as the axial molecule is not detached from the cyclic molecule, and may be present at the end of the axial molecule or in the middle of the axial molecule.

キャップ構造は、前記鎖状分子の前記環状分子からの脱離を防止できる程度に嵩高い基である限り、特に限定されず、例えば、それぞれ置換されていてもよい単環または多環の芳香族基、複素芳香族環、飽和もしくは部分不飽和の炭化水素環、飽和もしくは部分不飽和のヘテロ環、またはこれらを有する非環式基(例えば、アルキル基)であることができる。例えば、置換基を有する単環基は、tert−ブチル基のような嵩高い置換基を1個以上有する単環であることができる。嵩高い基の具体例としては、例えば、1個以上の炭素数1〜6のアルキルで置換されていてもよいアリール(例、3,5−ジ−tert−ブチルフェニル、3,5−ジメチルフェニル、2,6−ジメチルフェニル、3,5−ジニトロフェニル、4−tert−ブチルフェニル、2,4,6−トリメチルフェニル、tert−ブチル、トリチル、ナフチル、アントラセニル)等が挙げられる。 The cap structure is not particularly limited as long as it is a bulky group that can prevent desorption of the chain molecule from the cyclic molecule, and examples thereof include an optionally substituted monocyclic or polycyclic aromatic group. It can be a group, a heteroaromatic ring, a saturated or partially unsaturated hydrocarbon ring, a saturated or partially unsaturated heterocycle, or an acyclic group having these (for example, an alkyl group). For example, the monocyclic group having a substituent can be a monocyclic ring having one or more bulky substituents such as a tert-butyl group. Specific examples of the bulky group include, for example, aryl optionally substituted with one or more alkyl having 1 to 6 carbon atoms (eg, 3,5-di-tert-butylphenyl, 3,5-dimethylphenyl). , 2,6-dimethylphenyl, 3,5-dinitrophenyl, 4-tert-butylphenyl, 2,4,6-trimethylphenyl, tert-butyl, trityl, naphthyl, anthracenyl) and the like.

軸分子におけるリンカーの鎖長は、前述したロタキサン化合物の運動性が失われない限り、特に限定されないが、例えば、その主鎖が、1〜500個、好ましくは5〜100個、より好ましくは10〜50個の原子から構成されることができる。当該リンカーは、前述したロタキサン化合物の運動性が失われない限り、置換基を有していてもよい。置換基の具体例としては、例えば、アミノメチル、アミノ、ヒドロキシル、ヒドロキシメチル、カルボキシル、カルボキシメチル、ハロゲン、アルコキシ、アルコキシカルボニルアミノ(カルバメート)、カルバモイル、ビニル、アリル、エチニル、ホルミル、アクリレート、およびメタクリレート、エーテル等が挙げられる。エーテルの具体例としては、例えば、フェニル基、およびオキソ基からなる群より選択される1個以上の置換基を有していてもよいポリエーテル等が挙げられる。 The chain length of the linker in the axial molecule is not particularly limited as long as the mobility of the rotaxane compound described above is not lost, but for example, its main chain is 1 to 500, preferably 5 to 100, and more preferably 10 It can be composed of ~50 atoms. The linker may have a substituent as long as the mobility of the rotaxane compound described above is not lost. Specific examples of the substituent include, for example, aminomethyl, amino, hydroxyl, hydroxymethyl, carboxyl, carboxymethyl, halogen, alkoxy, alkoxycarbonylamino (carbamate), carbamoyl, vinyl, allyl, ethynyl, formyl, acrylate, and methacrylate. , Ether and the like. Specific examples of the ether include, for example, a polyether which may have one or more substituents selected from the group consisting of a phenyl group and an oxo group.

またリンカーは、例えば、ポリエステル、ポリエーテル、ポリアクリレート、またはポリカーボネート等のポリマー、あるいはこれらをベースとするポリマーで構成されてもよい。 The linker may be composed of, for example, a polymer such as polyester, polyether, polyacrylate, or polycarbonate, or a polymer based on these.

リンカーは、1個以上のアンモニウム部(好ましくは二級アンモニウム(−N+2−)部)を有することができる。当該部は、ロタキサン化合物の製造時に、前記環状分子が有する酸素原子との間の静電相互作用により、当該鎖状分子の原料が当該環状分子主環を貫通している位置関係を保持することに寄与できる。1個以上の二級アンモニウム部を有する本実施形態に係るロタキサン化合物は、カウンターアニオン(例えば、過塩素酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、およびテトラフルオロホウ酸イオン等)を含有してもよい。 Linkers, one or more ammonium portion (preferably secondary ammonium (-N + H 2 -) part) may have. During the production of the rotaxane compound, the part retains the positional relationship in which the raw material of the chain molecule penetrates the main ring of the cyclic molecule by electrostatic interaction with the oxygen atom of the cyclic molecule. Can contribute to. The rotaxane compound according to this embodiment having one or more secondary ammonium moieties is a counter anion (for example, perchlorate ion, trifluoromethanesulfonate ion, hexafluorophosphate ion, trifluoroacetate ion, and tetrafluoroborohydride ion). Acid ion etc.) may be contained.

リンカーは、例えば、1個以上の二級アンモニウム部を有し、かつ、アルキレン鎖、−CO−O−、−O−CO−、−O−、−CO−、−CS−、−NH−、NR1−(式中、R1は、アルキル基等の置換基を表す。)、芳香族環、複素芳香族環、飽和もしくは部分不飽和の炭化水素環、および飽和もしくは部分不飽和のヘテロ環等からなる群より選択される構成単位を有することができる。 The linker has, for example, one or more secondary ammonium moieties, and has an alkylene chain, -CO-O-, -O-CO-, -O-, -CO-, -CS-, -NH-, NR 1 — (wherein R 1 represents a substituent such as an alkyl group), an aromatic ring, a heteroaromatic ring, a saturated or partially unsaturated hydrocarbon ring, and a saturated or partially unsaturated heterocycle. Can have a structural unit selected from the group consisting of:

メルカプトまたはスルフィドは、リンカーまたはキャップ構造を構成する原子上に直接置換されていてもよいし、リンカーまたはキャップ構造を構成する原子上から伸びた上記のスペーサーを介して結合していてもよい。 The mercapto or sulfide may be directly substituted on the atom constituting the linker or cap structure, or may be bonded via the above spacer extending from the atom constituting the linker or cap structure.

本実施形態に係るロタキサン化合物の好適な一態様は、下記式(2):

Figure 2020083856
[式中、環Aは、環構成酸素原子のうちの1〜3個がNH、またはSに置き換えられていてもよいクラウンエーテル環状分子を表し;各Rは、同一または異なって、水素原子またはスペーサーを介していてもよいメルカプト、スルフィド、または置換基を表し;隣接する炭素原子に置換する2つのRが、それらが結合する炭素原子と一緒になって、芳香族環(好ましくは、ベンゼン環)、複素芳香族環、飽和もしくは部分不飽和の炭化水素環、または飽和もしくは部分不飽和のヘテロ環を形成していてもよく;nは、2〜9の整数(好ましくは、2〜5の整数)を表し;mは1、または2以上の繰り返し数を表し;軸分子Bは、m個の2級アンモニウム(−N+2−)部を有し;B1およびB2は、同一または異なって、キャップ構造を表し;X-は、2級アンモニウム塩のカウンターアニオンを表す。]で表される化合物である。 A preferred aspect of the rotaxane compound according to the present embodiment is the following formula (2):
Figure 2020083856
[Wherein, ring A represents a crown ether cyclic molecule in which 1 to 3 of ring-constituting oxygen atoms may be replaced by NH or S; each R is the same or different, and is a hydrogen atom or Represents a mercapto, a sulfide, or a substituent which may be separated by a spacer; two Rs substituting adjacent carbon atoms, together with the carbon atom to which they are bound, form an aromatic ring (preferably a benzene ring). ), a heteroaromatic ring, a saturated or partially unsaturated hydrocarbon ring, or a saturated or partially unsaturated heterocycle; n is an integer of 2 to 9 (preferably 2 to 5). An integer); m is 1 or a repeating number of 2 or more; the axis molecule B has m secondary ammonium (-N + H 2 -) moieties; B 1 and B 2 are the same. Or, differently, represents a cap structure; X represents a counter anion of the secondary ammonium salt. ] It is a compound represented by.

-で表されるカウンターアニオンの具体例としては、例えば、過塩素酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、およびテトラフルオロホウ酸イオン等が挙げられる。 X - include specific examples of the counter anion represented by, for example, perchlorate ion, trifluoromethanesulfonate ion, hexafluorophosphate ion, trifluoroacetate ion, and tetrafluoroborate, and the like.

上記の置換基の具体例としては、例えば、アミノメチル、アミノ、ヒドロキシル、ヒドロキシメチル、カルボキシル、カルボキシメチル、ハロゲン、アルコキシ、アルコキシカルボニルアミノ(カルバメート)、カルバモイル、ビニル、アリル、エチニル、ホルミル、アクリレート、およびメタクリレート、エーテル等が挙げられる。エーテルの具体例としては、例えば、フェニル基、およびオキソ基からなる群より選択される1個以上の置換基を有していてもよいポリエーテル等が挙げられる。 Specific examples of the above substituents include, for example, aminomethyl, amino, hydroxyl, hydroxymethyl, carboxyl, carboxymethyl, halogen, alkoxy, alkoxycarbonylamino (carbamate), carbamoyl, vinyl, allyl, ethynyl, formyl, acrylate, And methacrylate, ether and the like. Specific examples of the ether include, for example, a polyether which may have one or more substituents selected from the group consisting of a phenyl group and an oxo group.

上記のスペーサーは、例えば、アルキレン鎖、−CO−O−、−O−CO−、−O−、−CO−、−CS−、−NH−、NR1−(式中、R1は、アルキル基等の置換基を表す。)、芳香族環、複素芳香族環、飽和もしくは部分不飽和の炭化水素環、および飽和もしくは部分不飽和のヘテロ環等からなる群より選択される構成単位を有することができる。 The spacer is, for example, an alkylene chain, —CO—O—, —O—CO—, —O—, —CO—, —CS—, —NH—, NR 1 — (wherein R 1 is alkyl. Represents a substituent such as a group), an aromatic ring, a heteroaromatic ring, a saturated or partially unsaturated hydrocarbon ring, and a saturated or partially unsaturated heterocycle. be able to.

また式(2)で表される化合物の1以上の2級アンモニウム(−N+2−)部を、3級アンモニウム、アミド、ウレア、カルバメート等へ変換した化合物も、好ましい態様として挙げられる。 Further, a compound obtained by converting one or more secondary ammonium (—N + H 2 —) moieties of the compound represented by the formula (2) into tertiary ammonium, amide, urea, carbamate and the like is also mentioned as a preferred embodiment.

<ロタキサン化合物の製造方法>
本実施形態に係るロタキサン化合物は、Threading-Capping法等の公知の方法や、文献記載の方法(例えば、オレオサイエンス 第5巻第5号、2005年、209頁)またはこれに準じた方法により、製造することができる。
<Method for producing rotaxane compound>
The rotaxane compound according to the present embodiment, a known method such as Threading-Capping method, a method described in the literature (for example, Oleoscience Vol. 5, No. 5, 2005, p. 209) or a method according thereto, It can be manufactured.

メルカプト基およびスルフィド基は、例えば、環状分子または軸分子に導入したアルケニル基を起点として導入することができる。具体的には、例えば、環状分子または軸分子に導入したアルケニル基に、アルキルチオールまたはアルキルジチオールを付加させることにより、環状分子または軸分子にメルカプト基およびスルフィド基を導入することができる。 The mercapto group and the sulfide group can be introduced, for example, starting from an alkenyl group introduced into a cyclic molecule or a shaft molecule. Specifically, for example, a mercapto group and a sulfide group can be introduced into the cyclic molecule or the axis molecule by adding an alkylthiol or an alkyldithiol to the alkenyl group introduced into the cyclic molecule or the axis molecule.

本実施形態に係るロタキサン化合物およびその中間体は、有機合成化学で常用される精製法、例えば、中和、ろ過、抽出、洗浄、乾燥、濃縮、再結晶、各種クロマトグラフィー等に付して単離精製することができる。また、各中間体においては、特に精製することなく次の反応に供することも可能である。 The rotaxane compound and its intermediate according to the present embodiment are subjected to a purification method commonly used in synthetic organic chemistry, for example, neutralization, filtration, extraction, washing, drying, concentration, recrystallization, various chromatography, etc. It can be purified separately. In addition, each intermediate can be subjected to the next reaction without being particularly purified.

光学活性な出発原料や中間体を用いることにより、あるいは最終品のラセミ体を光学分割することにより、本実施形態に係るロタキサン化合物の光学活性体を製造することができる。光学分割の方法としては、光学活性カラムを用いた物理的な分離方法、分別結晶化法等の化学的な分離方法が挙げられる。本実施形態に係るロタキサン化合物のジアステレオマーは、例えば、分別結晶化法によって製造される。 The optically active substance of the rotaxane compound according to the present embodiment can be produced by using an optically active starting material or intermediate, or by optically resolving the racemate of the final product. Examples of the optical resolution method include a physical separation method using an optically active column and a chemical separation method such as a fractional crystallization method. The diastereomer of the rotaxane compound according to this embodiment is produced by, for example, a fractional crystallization method.

<ポリマー組成物>
本実施形態に係るロタキサン化合物を加硫剤として用い、ポリマー組成物を製造することができる。該ロタキサン化合物を配合したポリマー組成物は、伸縮性、応力緩和性、耐摩耗性等の向上が期待できる。
<Polymer composition>
The rotaxane compound according to this embodiment can be used as a vulcanizing agent to produce a polymer composition. The polymer composition containing the rotaxane compound can be expected to have improved stretchability, stress relaxation property, wear resistance and the like.

ポリマー組成物の用途としては、例えば、タイヤ用材料、光学材料、医療用材料、生体材料、コンタクトレンズ、塗布剤、及び接着剤など;並びに環境関連材料、生活用品、土木建築材料、電池関連材料、食品、健康用品、スポーツ用品及びその材料、衣料・ファッション用材料、繊維、玩具・エンターテイメント用材料、芸術関連材料、自動車関連材料等を挙げることができるが、これらに限定されない。 Applications of the polymer composition include, for example, tire materials, optical materials, medical materials, biomaterials, contact lenses, coating agents, and adhesives; and environment-related materials, daily necessities, civil engineering building materials, battery-related materials. , Foods, health goods, sports goods and their materials, clothing/fashion materials, textiles, toys/entertainment materials, art-related materials, automobile-related materials, and the like, but are not limited thereto.

本実施形態に係るポリマー組成物に含有されるポリマーとしては、メルカプトおよび/またはスルフィドと反応して架橋構造を形成するポリマーであれば特に限定されないが、例えば、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、ポリクロロプレン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体等の炭素−炭素不飽和結合を有するポリマーが挙げられる。 The polymer contained in the polymer composition according to the present embodiment is not particularly limited as long as it is a polymer that reacts with mercapto and/or sulfide to form a crosslinked structure, and examples thereof include acrylonitrile-butadiene copolymer and polyisoprene. , Styrene-butadiene copolymer, polybutadiene, polychloroprene, ethylene-propylene-diene copolymer, styrene-butadiene-styrene block copolymer, styrene-isoprene-styrene block copolymer such as carbon-carbon unsaturated bond The polymer which has is mentioned.

ポリマーがゴム化合物である場合の具体例としては、例えば、炭素−炭素二重結合(C=C)を有する化合物であるジエン系化合物;EPDM(エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム)化合物;ポリノルボルネン化合物;および分子内にニトリル基および炭素−炭素二重結合を有する化合物であるNBR(ニトリルゴム)化合物等が挙げられる。 Specific examples of the case where the polymer is a rubber compound include, for example, a diene compound that is a compound having a carbon-carbon double bond (C=C); an EPDM (ethylene-propylene-diene copolymer rubber) compound; a polynorbornene. And a NBR (nitrile rubber) compound which is a compound having a nitrile group and a carbon-carbon double bond in the molecule.

ジエン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)およびポリイソプレンゴム(IR)を含むイソプレン系ゴム、ブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム(SIBR)、クロロプレンゴム(CR)等が挙げられる。 Examples of the diene rubber include isoprene rubber including natural rubber (NR) and polyisoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), styrene-isoprene-butadiene copolymer rubber. (SIBR), chloroprene rubber (CR) and the like.

NRを含有する場合のゴム成分中の含有量は、例えば1〜100質量%、5〜95質量%、10〜90質量%、1〜20質量%、5〜30質量%、10〜40質量%、20〜50質量%、30〜60質量%、40〜70質量%、50〜80質量%、60〜90質量%、70〜100質量%、または80〜100質量%の範囲が挙げられる。 When NR is contained, the content in the rubber component is, for example, 1 to 100% by mass, 5 to 95% by mass, 10 to 90% by mass, 1 to 20% by mass, 5 to 30% by mass, and 10 to 40% by mass. 20-50 mass %, 30-60 mass %, 40-70 mass %, 50-80 mass %, 60-90 mass %, 70-100 mass %, or 80-100 mass %.

BRを含有する場合のゴム成分中の含有量は、例えば1〜100質量%、5〜95質量%、10〜90質量%、1〜20質量%、5〜30質量%、10〜40質量%、20〜50質量%、30〜60質量%、40〜70質量%、50〜80質量%、60〜90質量%、70〜100質量%、または80〜100質量%の範囲が挙げられる。 When the BR is contained, the content in the rubber component is, for example, 1 to 100% by mass, 5 to 95% by mass, 10 to 90% by mass, 1 to 20% by mass, 5 to 30% by mass, and 10 to 40% by mass. 20-50 mass %, 30-60 mass %, 40-70 mass %, 50-80 mass %, 60-90 mass %, 70-100 mass %, or 80-100 mass %.

SBRを含有する場合のゴム成分中の含有量は、例えば1〜100質量%、5〜95質量%、10〜90質量%、1〜20質量%、5〜30質量%、10〜40質量%、20〜50質量%、30〜60質量%、40〜70質量%、50〜80質量%、60〜90質量%、70〜100質量%、または80〜100質量%の範囲が挙げられる。 When SBR is contained, the content in the rubber component is, for example, 1 to 100% by mass, 5 to 95% by mass, 10 to 90% by mass, 1 to 20% by mass, 5 to 30% by mass, and 10 to 40% by mass. 20-50 mass %, 30-60 mass %, 40-70 mass %, 50-80 mass %, 60-90 mass %, 70-100 mass %, or 80-100 mass %.

ゴムの用途としては、タイヤ、ホース、ベルト、パッキン、電線被膜、防振ゴム、建築用ゴム、ローラー、履物、シール部品、医療材料、自動車関連部品、生活用品、スポーツ用品、電池等が挙げられる。 Applications of rubber include tires, hoses, belts, packings, electric wire coatings, anti-vibration rubbers, building rubbers, rollers, footwear, seal parts, medical materials, automotive parts, daily necessities, sports equipment, batteries, etc. ..

ポリマーが水溶性ポリマーである場合の具体例としては、例えば、デンプン、ゼラチン、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリアミン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアミド、ポリペプチド等が挙げられる。 Specific examples when the polymer is a water-soluble polymer include, for example, starch, gelatin, carboxymethylcellulose, methylcellulose, polyamine, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyacrylamide, polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, polyvinylamide, and polypeptides. Can be mentioned.

水溶性ポリマーの用途としては、例えば、医薬品、医療材料、化粧品、トイレタリー用品、食品、塗料、接着剤、インキ、土木建築、用廃水処理等の水処理、エレクトロニクス、電池等が挙げられる。 Examples of the use of the water-soluble polymer include pharmaceuticals, medical materials, cosmetics, toiletries, foods, paints, adhesives, inks, civil engineering, water treatment such as wastewater treatment, electronics, batteries and the like.

本実施形態に係るロタキサン化合物を加硫剤として用いたポリマー組成物は、低燃費性能、耐摩耗性能、および破壊強度に優れることから、タイヤ部材として好適に使用される。 The polymer composition using the rotaxane compound according to the present embodiment as a vulcanizing agent is excellent in low fuel consumption performance, wear resistance performance, and breaking strength, and thus is suitably used as a tire member.

本実施形態に係るロタキサン化合物の使用量は、ロタキサン化合物の分子量により適宜変更することができるが、不飽和結合を有するポリマー100質量部に対して、例えば、1〜200質量部、2〜160質量部、5〜140質量部、10〜120質量部、20〜100質量部の範囲とすることができる。 The usage amount of the rotaxane compound according to the present embodiment can be appropriately changed depending on the molecular weight of the rotaxane compound, but with respect to 100 parts by mass of the polymer having an unsaturated bond, for example, 1 to 200 parts by mass and 2 to 160 parts by mass. Parts, 5 to 140 parts by mass, 10 to 120 parts by mass, and 20 to 100 parts by mass.

本実施形態に係るポリマー組成物に含有するフィラーとしては、シリカが好適に用いられる。シリカとしては、特に限定されず、例えば、乾式法により調製されたシリカ(無水シリカ)、湿式法により調製されたシリカ(含水シリカ)等を使用することができる。なかでもシラノール基が多いという理由から、湿式法により調製された含水シリカが好ましい。シリカは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Silica is preferably used as the filler contained in the polymer composition according to the present embodiment. The silica is not particularly limited, and for example, silica prepared by a dry method (anhydrous silica), silica prepared by a wet method (hydrous silica), and the like can be used. Of these, hydrous silica prepared by the wet method is preferable because it has many silanol groups. The silica may be used alone or in combination of two or more kinds.

シリカの窒素吸着比表面積(N2SA)は、破断伸びの観点から、80m2/g以上が好ましく、100m2/g以上がより好ましく、110m2/g以上がさらに好ましい。また、シリカのN2SAは、低燃費性能および加工性の観点から、250m2/g以下が好ましく、235m2/g以下がより好ましく、220m2/g以下がさらに好ましい。なお、本明細書におけるシリカのN2SAは、ASTM D3037−93に準じてBET法で測定される値である。 From the viewpoint of elongation at break, the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of silica is preferably 80 m 2 /g or more, more preferably 100 m 2 /g or more, still more preferably 110 m 2 /g or more. The N 2 SA of the silica, from the viewpoint of fuel efficiency and workability, preferably 250 meters 2 / g or less, more preferably 235m 2 / g, more preferably not more than 220 m 2 / g. The N 2 SA of silica in the present specification is a value measured by the BET method according to ASTM D3037-93.

シリカを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、1〜150質量部、10〜140質量部、20〜130質量部、30〜120質量部、40〜110質量部、60〜100質量部の範囲とすることができる。シリカの含有量は、低燃費性能の観点から、ゴム成分100質量部に対して60質量部以上が好ましく、65質量部以上がより好ましく、70質量部以上がさらに好ましい。また、シリカの分散性の観点や加工性の観点からは、150質量部以下が好ましく、120質量部以下がより好ましく、110質量部以下がさらに好ましい。 The content with respect to 100 parts by mass of the rubber component when containing silica is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, 1 to 150 parts by mass, 10 to 140 parts by mass, and 20 to 130 parts by mass. , 30 to 120 parts by mass, 40 to 110 parts by mass, and 60 to 100 parts by mass. From the viewpoint of low fuel consumption performance, the content of silica is preferably 60 parts by mass or more, more preferably 65 parts by mass or more, and even more preferably 70 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. Further, from the viewpoint of the dispersibility of silica and the processability, the amount is preferably 150 parts by mass or less, more preferably 120 parts by mass or less, and further preferably 110 parts by mass or less.

シリカを含有する場合は、シランカップリング剤を併用することが好ましい。シランカップリング剤としては、ゴム工業において、従来からシリカと併用される任意のシランカップリング剤を使用することができ、例えば、エボニックデグサ社製のSi75、Si266(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)、Si69(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)などのスルフィド基を有するシランカップリング剤;3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、モメンティブ社製のNXT−Z100、NXT−Z45、NXTなどのメルカプト基を有するシランカップリング剤;ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル基を有するシランカップリング剤;3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ基を有するシランカップリング剤;γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランなどのグリシドキシ系のシランカップリング剤;3−ニトロプロピルトリメトキシシラン、3−ニトロプロピルトリエトキシシランなどのニトロ系のシランカップリング剤;3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、2−クロロエチルトリメトキシシラン、2−クロロエチルトリエトキシシランなどのクロロ系のシランカップリング剤;などが挙げられる。これらのシランカップリング剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、スルフィド系、メルカプト系がシリカとの結合力が強く、低発熱性において優れるという点から好ましい。 When silica is contained, it is preferable to use a silane coupling agent together. As the silane coupling agent, any silane coupling agent conventionally used in combination with silica in the rubber industry can be used. For example, Si75, Si266 (bis(3-triethoxysilylpropyl) manufactured by Evonik Degussa Co., Ltd. can be used. ) Disulfide), Si69 (bis(3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide) and other silane coupling agents having a sulfide group; 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, Momentive NXT-Z100, NXT-Z45, NXT. Silane coupling agent having a mercapto group such as; silane coupling agent having a vinyl group such as vinyltriethoxysilane and vinyltrimethoxysilane; 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-(2-aminoethyl)aminopropyltri A silane coupling agent having an amino group such as ethoxysilane and 3-(2-aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilane; γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glyce Glycidoxy-based silane coupling agents such as cidoxypropylmethyldiethoxysilane and γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane; nitro-based silane coupling agents such as 3-nitropropyltrimethoxysilane and 3-nitropropyltriethoxysilane Agents; chloro-type silane coupling agents such as 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxysilane, 2-chloroethyltrimethoxysilane, 2-chloroethyltriethoxysilane; and the like. These silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more. Of these, sulfide type and mercapto type are preferable because they have a strong bonding force with silica and are excellent in low heat buildup.

シランカップリング剤を含有する場合のシリカ100質量部に対する含有量は、シリカ分散性の観点から、2質量部以上が好ましく、3質量部以上がより好ましく、5質量部以上がさらに好ましい。また、コストの観点からは、25質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましい。 From the viewpoint of silica dispersibility, the content of the silane coupling agent based on 100 parts by mass of silica is preferably 2 parts by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, and further preferably 5 parts by mass or more. From the viewpoint of cost, it is preferably 25 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less.

また、シリカ以外に、さらにその他のフィラーを用いてもよい。そのようなフィラーとしては、特に限定されず、例えば、カーボンブラック、水酸化アルミニウム、アルミナ(酸化アルミニウム)、炭酸カルシウム、タルク、クレー等が挙げられ、補強性の観点からはカーボンブラックが好適に用いられる。これらのフィラーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 In addition to silica, other fillers may be used. The filler is not particularly limited, and examples thereof include carbon black, aluminum hydroxide, alumina (aluminum oxide), calcium carbonate, talc, clay and the like, and carbon black is preferably used from the viewpoint of reinforcement. Be done. These fillers may be used alone or in combination of two or more.

カーボンブラックとしては、ゴム用として一般的なものを適宜利用することができる。具体的にはN110、N115、N120、N125、N134、N135、N219、N220、N231、N234、N293、N299、N326、N330、N339、N343、N347、N351、N356、N358、N375、N539、N550、N582、N630、N642、N650、N660、N683、N754、N762、N765、N772、N774、N787、N907、N908、N990、N991等を好適に用いることができ、これ以外にも自社合成品等も好適に用いることができる。 As the carbon black, those generally used for rubber can be appropriately used. Specifically, N110, N115, N120, N125, N134, N135, N219, N220, N231, N234, N293, N299, N326, N330, N339, N343, N347, N351, N356, N358, N375, N539, N550,. N582, N630, N642, N650, N660, N683, N754, N762, N765, N772, N774, N787, N907, N908, N990, N991, etc. can be preferably used, and in-house synthesized products are also suitable. Can be used for.

カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は60m2/g以上が好ましく、70m2/g以上がより好ましく、80m2/g以上がさらに好ましい。また、カーボンブラックのN2SAの上限は特に限定されないが、加工性の観点から180m2/g以下が好ましく、160m2/g以下がより好ましく、150m2/g以下がさらに好ましい。なお、本明細書におけるカーボンブラックのN2SAは、JIS K 6217−2「ゴム用カーボンブラック基本特性−第2部:比表面積の求め方−窒素吸着法−単点法」に準じて測定された値である。 The nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of carbon black is preferably 60 m 2 /g or more, more preferably 70 m 2 /g or more, still more preferably 80 m 2 /g or more. The upper limit of N 2 SA of carbon black is not particularly limited, but from the viewpoint of workability, it is preferably 180 m 2 /g or less, more preferably 160 m 2 /g or less, still more preferably 150 m 2 /g or less. The N 2 SA of carbon black in the present specification is measured according to JIS K 6217-2 “Basic characteristics of carbon black for rubber-Part 2: Determination of specific surface area-Nitrogen adsorption method-single point method”. It is a value.

カーボンブラックを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、1〜150質量部、2〜130質量部、3〜100質量部、3〜50質量部、5〜40質量部、5〜30質量部の範囲とすることができる。カーボンブラックの含有量は、耐摩耗性能の観点から、ゴム成分100質量部に対して1質量部以上が好ましく、2質量部以上がより好ましく、3質量部以上がさらに好ましい。また、カーボンブラックの含有量の上限は特に限定されないが、低燃費性能や加工性の観点から、100質量部以下が好ましく、70質量部以下がより好ましく、40質量部以下がさらに好ましい。 The content with respect to 100 parts by mass of the rubber component when containing carbon black is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, 1 to 150 parts by mass, 2 to 130 parts by mass, and 3 to 100 parts by mass. Parts, 3 to 50 parts by mass, 5 to 40 parts by mass, and 5 to 30 parts by mass. From the viewpoint of abrasion resistance, the content of carbon black is preferably 1 part by mass or more, more preferably 2 parts by mass or more, still more preferably 3 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. Further, the upper limit of the content of carbon black is not particularly limited, but from the viewpoint of low fuel consumption performance and workability, it is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 70 parts by mass or less, and further preferably 40 parts by mass or less.

フィラー全体のゴム成分100質量部に対する含有量は特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、1〜200質量部、10〜150質量部、30〜130質量部、40〜110質量部、50〜105質量部の範囲とすることができる。フィラー全体のゴム成分100質量部に対する含有量は、耐摩耗性能の観点から、20質量部以上が好ましく、40質量部以上がより好ましく、60質量部以上がさらに好ましく、80質量部以上が特に好ましい。また、シリカの分散性の観点や加工性の観点からは、150質量部以下が好ましく、140質量部以下がより好ましく、130質量部以下がさらに好ましい。 The content of the entire filler with respect to 100 parts by mass of the rubber component is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, 1 to 200 parts by mass, 10 to 150 parts by mass, 30 to 130 parts by mass, 40 to 40 parts by mass. It may be in the range of 110 parts by mass and 50 to 105 parts by mass. From the viewpoint of wear resistance, the content of the entire filler with respect to 100 parts by mass of the rubber component is preferably 20 parts by mass or more, more preferably 40 parts by mass or more, further preferably 60 parts by mass or more, and particularly preferably 80 parts by mass or more. .. Further, from the viewpoint of the dispersibility of silica and the processability, the amount is preferably 150 parts by mass or less, more preferably 140 parts by mass or less, and further preferably 130 parts by mass or less.

フィラー中におけるシリカの含有量は、低燃費性能の観点から、50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、80質量%以上がさらに好ましい。 From the viewpoint of low fuel consumption performance, the content of silica in the filler is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and further preferably 80% by mass or more.

本実施形態に係るポリマー組成物がタイヤ用ゴム組成物である場合、上記のポリマーおよびフィラー以外にも、従来、タイヤ工業に使用される配合剤や添加剤、例えば、ワックス、オイル、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤等を必要に応じて適宜含有することができる。 When the polymer composition according to the present embodiment is a rubber composition for tires, in addition to the above-mentioned polymers and fillers, compounding agents and additives conventionally used in the tire industry, for example, waxes, oils, and antioxidants. , Stearic acid, zinc oxide, a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator and the like can be appropriately contained as necessary.

ワックスを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は特に制限されず、例えば、0.5〜10質量部、0.5〜5質量部、1〜3質量部の範囲とすることができる。 The content of 100 parts by mass of the rubber component when the wax is contained is not particularly limited, and can be, for example, in the range of 0.5 to 10 parts by mass, 0.5 to 5 parts by mass, and 1 to 3 parts by mass. ..

オイルを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は特に制限されず、例えば、5〜100質量部、10〜70質量部、10〜50質量部の範囲とすることができる。 The content of 100 parts by mass of the rubber component when the oil is contained is not particularly limited, and may be, for example, 5 to 100 parts by mass, 10 to 70 parts by mass, or 10 to 50 parts by mass.

老化防止剤としては特に限定されず、ゴム分野で使用されているものが使用可能であり、例えば、キノリン系、キノン系、フェノール系、フェニレンジアミン系老化防止剤等が挙げられる。 The antioxidant is not particularly limited, and those used in the rubber field can be used, and examples thereof include quinoline-based, quinone-based, phenol-based, and phenylenediamine-based antioxidants.

老化防止剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は特に制限されず、例えば、0.5〜10質量部、0.5〜5質量部、1〜4質量部の範囲とすることができる。 The content of the anti-aging agent with respect to 100 parts by mass of the rubber component is not particularly limited, and is, for example, 0.5 to 10 parts by mass, 0.5 to 5 parts by mass, or 1 to 4 parts by mass. You can

ステアリン酸を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は特に制限されず、例えば、0.2〜10質量部、0.5〜5質量部、1〜3質量部の範囲とすることができる。 The content of 100 parts by mass of the rubber component when stearic acid is contained is not particularly limited, and may be, for example, 0.2 to 10 parts by mass, 0.5 to 5 parts by mass, or 1 to 3 parts by mass. it can.

酸化亜鉛を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は特に制限されず、例えば、0.5〜10質量部、0.5〜5質量部、1〜3質量部の範囲とすることができる。 The content of 100 parts by mass of the rubber component when zinc oxide is contained is not particularly limited, and may be, for example, 0.5 to 10 parts by mass, 0.5 to 5 parts by mass, or 1 to 3 parts by mass. it can.

本実施形態に係るゴム組成物は、本実施形態に係るロタキサン化合物以外の加硫剤を含有してもよい。加硫剤としては、粉末硫黄、油処理硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄等を用いることができる。 The rubber composition according to the present embodiment may contain a vulcanizing agent other than the rotaxane compound according to the present embodiment. As the vulcanizing agent, powdered sulfur, oil-treated sulfur, precipitated sulfur, colloidal sulfur, insoluble sulfur, highly dispersible sulfur and the like can be used.

加硫剤として硫黄を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、0.2質量部未満が好ましく、0.1質量部未満がより好ましく、0.05質量部未満がさらに好ましく、0質量部(すなわち硫黄を含有しないこと)が特に好ましい。 The content of 100 parts by mass of the rubber component when sulfur is contained as a vulcanizing agent is preferably less than 0.2 parts by mass, more preferably less than 0.1 parts by mass, further preferably less than 0.05 parts by mass, and 0 Part by weight (ie not containing sulfur) is particularly preferred.

加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド−アミン系もしくはアルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、およびキサンテート系加硫促進剤等が挙げられる。これら加硫促進剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、スルフェンアミド系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、およびグアニジン系加硫促進剤が好ましく、スルフェンアミド系加硫促進剤がより好ましい。また、スルフェンアミド系加硫促進剤と他の加硫促進剤(好ましくは、チアゾール系加硫促進剤および/またはグアニジン系加硫促進剤)との併用も好ましい態様して挙げることができる。 Examples of the vulcanization accelerator include sulfenamide-based, thiazole-based, thiuram-based, thiourea-based, guanidine-based, dithiocarbamic acid-based, aldehyde-amine-based or aldehyde-ammonia-based, imidazoline-based, and xanthate-based vulcanization accelerators. Etc. These vulcanization accelerators may be used alone or in combination of two or more kinds. Of these, sulfenamide-based vulcanization accelerators, thiazole-based vulcanization accelerators, and guanidine-based vulcanization accelerators are preferable, and sulfenamide-based vulcanization accelerators are more preferable. Further, a combination of a sulfenamide-based vulcanization accelerator and another vulcanization accelerator (preferably a thiazole-based vulcanization accelerator and/or a guanidine-based vulcanization accelerator) can be mentioned as a preferred embodiment.

スルフェンアミド系加硫促進剤としては、例えば、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(CBS)、N,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(DCBS)等が挙げられる。なかでも、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)、およびN−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(CBS)が好ましい。 Examples of the sulfenamide vulcanization accelerator include N-tert-butyl-2-benzothiazolyl sulfenamide (TBBS), N-cyclohexyl-2-benzothiazolyl sulfenamide (CBS), and N,N. -Dicyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide (DCBS) and the like. Among them, N-tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide (TBBS) and N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide (CBS) are preferable.

チアゾール系加硫促進剤としては、例えば、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシルアミン塩、ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド等が挙げられる。なかでも、2−メルカプトベンゾチアゾールが好ましい。 Examples of the thiazole vulcanization accelerator include 2-mercaptobenzothiazole, a cyclohexylamine salt of 2-mercaptobenzothiazole, and di-2-benzothiazolyl disulfide. Of these, 2-mercaptobenzothiazole is preferable.

グアニジン系加硫促進剤としては、例えば、1,3−ジフェニルグアニジン、1,3−ジ−o−トリルグアニジン、1−o−トリルビグアニド、ジカテコールボレートのジ−o−トリルグアニジン塩、1,3−ジ−o−クメニルグアニジン、1,3−ジ−o−ビフェニルグアニジン、1,3−ジ−o−クメニル−2−プロピオニルグアニジン等が挙げられる。なかでも、1,3−ジフェニルグアニジンが好ましい。 As the guanidine vulcanization accelerator, for example, 1,3-diphenylguanidine, 1,3-di-o-tolylguanidine, 1-o-tolylbiguanide, di-o-tolylguanidine salt of dicatecholborate, 1, Examples thereof include 3-di-o-cumenylguanidine, 1,3-di-o-biphenylguanidine, and 1,3-di-o-cumenyl-2-propionylguanidine. Of these, 1,3-diphenylguanidine is preferable.

加硫促進剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は特に制限されず、例えば、0.1〜5.0質量部、0.5〜4.5質量部、0.5〜4.0質量部の範囲とすることができる。 The content with respect to 100 parts by mass of the rubber component when the vulcanization accelerator is contained is not particularly limited, and is, for example, 0.1 to 5.0 parts by mass, 0.5 to 4.5 parts by mass, 0.5 to 4 parts by mass. It can be in the range of 0.0 parts by mass.

本実施形態に係るポリマー組成物は、公知の方法により製造することができる。例えば、ポリマー組成物がゴム組成物である場合は、上記の各成分をオープンロール、バンバリーミキサー、密閉式混練機等のゴム混練装置を用いて混練りし、その後加硫する方法等により製造できる。 The polymer composition according to this embodiment can be produced by a known method. For example, when the polymer composition is a rubber composition, it can be produced by a method in which the above components are kneaded using a rubber kneading device such as an open roll, a Banbury mixer, a closed kneader, and then vulcanized. ..

本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。 The present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to the examples.

以下、実施例および比較例において用いる各種薬品をまとめて示す。
SBR:JSR(株)製のSBR1500
BR:宇部興産(株)製のBR150B
シリカ:ローディア社製のZEOSIL 1165MP(N2SA:160m2/g)
シランカップリング剤:エボニックデグサ社製のSi69(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
カーボンブラック:三菱化学(株)製のダイアブラック N339(N2SA:96m2/g)
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックN
老化防止剤:住友化学(株)製のアンチゲン3C(N−イソプロピル−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン)
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーCZ(N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
加硫促進剤2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(N,N’−ジフェニルグアニジン)
Hereinafter, various chemicals used in Examples and Comparative Examples will be summarized.
SBR: SBR1500 manufactured by JSR Corporation
BR: BR150B manufactured by Ube Industries, Ltd.
Silica: ZEOSIL 1165MP (N 2 SA: 160 m 2 /g) manufactured by Rhodia
Silane coupling agent: Si69 (bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfide) manufactured by Evonik Degussa
Carbon black: Diablack N339 (N 2 SA: 96 m 2 /g) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
Stearic acid: stearic acid "Tsubaki" manufactured by NOF CORPORATION
Wax: Sunnock N manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.
Anti-aging agent: Antigen 3C (N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
Zinc oxide: Zinc Hua No. 1 manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Sulfur: Powder sulfur vulcanization accelerator manufactured by Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd. 1: Nocceller CZ (N-cyclohexyl-manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.) 2-benzothiazolylsulfenamide)
Vulcanization accelerator 2: Noxcellar D (N,N'-diphenylguanidine) manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.

(ロタキサン化合物の合成)
下記式にて示した方法および条件により、ロタキサン化合物(1−3)を合成した。

Figure 2020083856
(Synthesis of rotaxane compound)
The rotaxane compound (1-3) was synthesized by the method and conditions shown by the following formula.
Figure 2020083856

ロタキサン化合物(1−1)の合成
環状分子成分(1−r)(1.3g)のジクロロメタン(5.4mL)溶液に軸分子成分(1−a)(1.2g)を加え2時間撹拌した。続いて3,5−ジメチルフェニルイソシアネート(0.49g)、ジラウリン酸ジブチルスズ(0.30g)、を加えて室温で3日間撹拌した。反応液を濾過後、ろ液の溶媒を留去し、分取GPC(溶離液:クロロホルム)を用いて精製することにより、ロタキサン化合物(1−1)(1.3g)を得た。
ESI-MS: m/z calcd for C69H97N2O14Na [M-PF6]+: 1097.7, found: 1097.1.
Synthesis of Rotaxane Compound (1-1) Axial molecular component (1-a) (1.2 g) was added to a solution of cyclic molecular component (1-r) (1.3 g) in dichloromethane (5.4 mL) and stirred for 2 hours. . Subsequently, 3,5-dimethylphenyl isocyanate (0.49 g) and dibutyltin dilaurate (0.30 g) were added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 days. The reaction solution was filtered, the solvent of the filtrate was evaporated, and the residue was purified using preparative GPC (eluent: chloroform) to obtain a rotaxane compound (1-1) (1.3 g).
ESI-MS: m/z calcd for C 69 H 97 N 2 O 14 Na [M-PF 6 ] + : 1097.7, found: 1097.1.

ロタキサン化合物(1−3)の合成
化合物(1−1)(0.34g)のテトラヒドロフラン(2.7mL)溶液に、無水酢酸(0.14mL)、トリエチルアミン(0.27mL)を加え、50℃で12時間撹拌した。溶媒を留去し、ロタキサン化合物(1−2)(0.24g)を得た。得られたロタキサン化合物(1−2)の一部(50mg)に、トルエン(2.6mL)、1,10−デカンジチオール(45mg)、アゾビスイソブチロニトリル(56mg)を加え、60℃で18時間時間撹拌した。反応液を濾過後、ろ液の溶媒を留去し、分取GPC(溶離液:クロロホルム)を用いて精製することにより、ロタキサン化合物(1−3)(40mg)を得た。
1H-NMR (500Hz, CDCl3, 298K): δ(ppm) 8.36 (d, 1H, J=10Hz), 7.19-6.49 (m, 12H), 4.48-0.91(m, 128H);
13C-NMR (125Hz, CDCl3, 298K): δ(ppm) 170.9, 170.5, 155.3, 155.2, 154.1, 148.4, 148.0, 140.0, 138.0, 133.8, 131.9, 131.5, 130.9, 128.3, 126.4, 123.3, 120.7, 120.0, 115.9, 111.7, 111.5, 72.8, 72.1, 72.0, 69.9, 69.7, 68.1, 68.0, 67.9, 64.8, 51.3, 47.8, 47.4, 46.0, 39.1, 34.0, 33.4, 32.4, 32.2, 32.1, 32.0, 30.1, 29.7, 29.6, 29.5, 29.4, 29.2, 29.1, 29.0, 28.9, 28.4, 28.3, 27.6, 27.1, 26.9, 26.8, 25.8, 25.7, 25.6, 25.5, 24.7, 21.9, 21.5, 21.3, 16.4, 16.3;
ESI-MS: m/z calcd for C89H142N2O14S2 [M+H]+: 1551.9, found: 1552.3.
Synthesis of Rotaxane Compound (1-3) Acetic anhydride (0.14 mL) and triethylamine (0.27 mL) were added to a solution of compound (1-1) (0.34 g) in tetrahydrofuran (2.7 mL), and the mixture was heated at 50°C. Stir for 12 hours. The solvent was distilled off to obtain a rotaxane compound (1-2) (0.24 g). Toluene (2.6 mL), 1,10-decanedithiol (45 mg) and azobisisobutyronitrile (56 mg) were added to a part (50 mg) of the obtained rotaxane compound (1-2), and the mixture was heated at 60°C. Stir for 18 hours. After the reaction solution was filtered, the solvent of the filtrate was distilled off and the residue was purified using preparative GPC (eluent: chloroform) to obtain a rotaxane compound (1-3) (40 mg).
1 H-NMR (500Hz, CDCl 3 , 298K): δ (ppm) 8.36 (d, 1H, J=10Hz), 7.19-6.49 (m, 12H), 4.48-0.91(m, 128H);
13 C-NMR (125Hz, CDCl 3 , 298K): δ (ppm) 170.9, 170.5, 155.3, 155.2, 154.1, 148.4, 148.0, 140.0, 138.0, 133.8, 131.9, 131.5, 130.9, 128.3, 126.4, 123.3, 120.7 , 120.0, 115.9, 111.7, 111.5, 72.8, 72.1, 72.0, 69.9, 69.7, 68.1, 68.0, 67.9, 64.8, 51.3, 47.8, 47.4, 46.0, 39.1, 34.0, 33.4, 32.4, 32.2, 32.1, 32.0, 30.1 , 29.7, 29.6, 29.5, 29.4, 29.2, 29.1, 29.0, 28.9, 28.4, 28.3, 27.6, 27.1, 26.9, 26.8, 25.8, 25.7, 25.6, 25.5, 24.7, 21.9, 21.5, 21.3, 16.4, 16.3;
ESI-MS: m/z calcd for C 89 H 142 N 2 O 14 S 2 [M+H] + : 1551.9, found: 1552.3.

(実施例および比較例)
表1に示す配合処方に従い、(株)神戸製鋼所製の1.7Lバンバリーミキサーを用いて、ロタキサン化合物、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を排出温度150℃で5分間混練りし、混練物を得た。次に、得られた混練物に、ロタキサン化合物、硫黄および加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、100℃の条件下で5分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。さらに、得られた未加硫ゴム組成物を170℃の条件下で20分間プレス加硫し、試験用加硫ゴム組成物(加硫ゴムシート)を得た。
(Examples and Comparative Examples)
According to the formulation shown in Table 1, a rotaxane compound, sulfur and chemicals other than sulfur and a vulcanization accelerator were kneaded at a discharge temperature of 150° C. for 5 minutes using a 1.7 L Banbury mixer manufactured by Kobe Steel Ltd., and kneaded. I got a thing. Next, a rotaxane compound, sulfur and a vulcanization accelerator were added to the obtained kneaded product, and the mixture was kneaded for 5 minutes at 100° C. using an open roll to obtain an unvulcanized rubber composition. Further, the obtained unvulcanized rubber composition was press-vulcanized at 170° C. for 20 minutes to obtain a vulcanized rubber composition for testing (vulcanized rubber sheet).

<低燃費性能>
粘弾性スペクトロメータVES((株)岩本製作所製)を用いて、温度50℃、初期歪み10%、動歪み2%、周波数10Hzの条件下で各試験用加硫ゴムシートの損失正接(tanδ)を測定し、tanδの逆数の値について比較例1を100として指数表示した。数値が大きいほど転がり抵抗が小さく(発熱しにくく、エネルギーロスが低く)、低燃費性に優れることを示す。
(低燃費性能指数)=(比較例1のtanδ)/(各配合のtanδ)×100
<Low fuel consumption performance>
Using a viscoelasticity spectrometer VES (manufactured by Iwamoto Manufacturing Co., Ltd.), the loss tangent (tan δ) of each vulcanized rubber sheet for test under conditions of temperature of 50° C., initial strain of 10%, dynamic strain of 2%, and frequency of 10 Hz. Was measured, and the value of the reciprocal of tan δ was indexed with Comparative Example 1 being 100. The larger the value is, the smaller the rolling resistance is (the less heat is generated, the lower the energy loss is), and the better the fuel economy is.
(Low fuel consumption performance index)=(tan δ of Comparative Example 1)/(tan δ of each blend)×100

<耐摩耗性能>
LAT試験機(Laboratory Abrasion and Skid Tester)を用い、荷重50N、速度20km/h、スリップアングル5°の条件にて、各試験用加硫ゴム組成物の容積損失量を測定し、容積損失量の逆数の値について比較例1を100として指数表示した。指数が大きいほど耐摩耗性能に優れることを示す。
(耐摩耗性能指数)=(比較例1の容積損失量)/(各配合の容積損失量)×100
<Abrasion resistance>
Using a LAT tester (Laboratory Abrasion and Skid Tester), the volume loss of each vulcanized rubber composition for a test was measured under the conditions of a load of 50 N, a speed of 20 km/h and a slip angle of 5°. Regarding the value of the reciprocal number, the value of Comparative Example 1 was set to 100 and displayed as an index. The larger the index, the better the abrasion resistance performance.
(Abrasion resistance index)=(Volume loss amount of Comparative Example 1)/(Volume loss amount of each composition)×100

<破壊強度>
JIS K 6251:2010「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に準じて、各試験用加硫ゴムシートからなる3号ダンベル型試験片を用いて、23℃の条件下にて引張試験を実施し、破断強度TB(MPa)、破断時伸びEB(%)を測定した。結果は、比較例1を100として指数表示した。数値が大きいほど破壊強度に優れることを示す。
(破断強度指数)=(各配合のTB)/(比較例1のTB)×100
(破断伸び指数)=(各配合のEB)/(比較例1のEB)×100
<Fracture strength>
According to JIS K 6251:2010 “Vulcanized Rubber and Thermoplastic Rubber-Determination of Tensile Properties”, using a No. 3 dumbbell-shaped test piece composed of a vulcanized rubber sheet for each test, at 23° C. A tensile test was performed to measure the breaking strength TB (MPa) and the elongation at break EB (%). The result was shown as an index with Comparative Example 1 as 100. The larger the value, the better the breaking strength.
(Breaking strength index)=(TB of each composition)/(TB of Comparative Example 1)×100
(Elongation at break)=(EB of each composition)/(EB of Comparative Example 1)×100

Figure 2020083856
Figure 2020083856

表1の結果より、本発明所定のロタキサン化合物を配合したゴム組成物は、低燃費性能、耐摩耗性能、および破壊強度が改善していることがわかる。 From the results in Table 1, it can be seen that the rubber composition containing the predetermined rotaxane compound of the present invention has improved fuel economy performance, wear resistance performance, and breaking strength.

本発明のロタキサン化合物は、配合した組成物に特異な動的特性や物性を付与する加硫剤として利用することができる。 The rotaxane compound of the present invention can be used as a vulcanizing agent that imparts unique dynamic properties and physical properties to a compounded composition.

Claims (6)

1個以上の環状分子と、該環状分子の内孔部を貫通する軸分子であって、該環状分子が脱離しないように配置されるキャップ構造を有する軸分子とを含むロタキサン化合物であって、
環状分子および軸分子が、メルカプトおよびスルフィドからなる群より選択される1以上の基を有するロタキサン化合物。
A rotaxane compound comprising one or more cyclic molecules, and an axial molecule penetrating an inner pore portion of the cyclic molecule, the axial molecule having a cap structure arranged so as not to detach the cyclic molecule. ,
A rotaxane compound in which the cyclic molecule and the axis molecule have one or more groups selected from the group consisting of mercapto and sulfide.
前記環状分子が、クラウンエーテル、シクロデキストリン、シクロファン、カリックスアレーン、ククルビットウリル、およびピラーアレーンからなる群より選択される少なくとも1つである請求項1記載のロタキサン化合物。 The rotaxane compound according to claim 1, wherein the cyclic molecule is at least one selected from the group consisting of crown ethers, cyclodextrins, cyclophanes, calixarenes, cucurbiturils, and pillar arenes. 前記環状分子1分子に対して、軸分子1分子が貫通している、請求項1または2記載のロタキサン化合物。 The rotaxane compound according to claim 1, wherein one molecule of the axial molecule penetrates through one molecule of the cyclic molecule. 炭素−炭素不飽和結合を有するポリマーと、請求項1〜3のいずれか一項に記載のロタキサン化合物とを含むポリマー組成物。 A polymer composition comprising a polymer having a carbon-carbon unsaturated bond and the rotaxane compound according to any one of claims 1 to 3. 前記ポリマーがジエン系ゴムである請求項4記載のポリマー組成物。 The polymer composition according to claim 4, wherein the polymer is a diene rubber. 請求項1〜3のいずれか一項に記載のロタキサン化合物を含有する加硫剤。 A vulcanizing agent containing the rotaxane compound according to claim 1.
JP2018225133A 2018-11-30 2018-11-30 Rotaxane compound Pending JP2020083856A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018225133A JP2020083856A (en) 2018-11-30 2018-11-30 Rotaxane compound
JP2022161917A JP2022186753A (en) 2018-11-30 2022-10-06 Rotaxane compound

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018225133A JP2020083856A (en) 2018-11-30 2018-11-30 Rotaxane compound

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022161917A Division JP2022186753A (en) 2018-11-30 2022-10-06 Rotaxane compound

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020083856A true JP2020083856A (en) 2020-06-04

Family

ID=70909675

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018225133A Pending JP2020083856A (en) 2018-11-30 2018-11-30 Rotaxane compound
JP2022161917A Pending JP2022186753A (en) 2018-11-30 2022-10-06 Rotaxane compound

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022161917A Pending JP2022186753A (en) 2018-11-30 2022-10-06 Rotaxane compound

Country Status (1)

Country Link
JP (2) JP2020083856A (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006028103A (en) * 2004-07-16 2006-02-02 Tokyo Institute Of Technology Rotaxane having two or more ring components, method for producing the same and crosslinking agent comprising the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006028103A (en) * 2004-07-16 2006-02-02 Tokyo Institute Of Technology Rotaxane having two or more ring components, method for producing the same and crosslinking agent comprising the same

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FRANK, NISSA C.; MERCER, DARREN J.; LOEB, STEPHEN J.: "An Interwoven Metal-Organic Framework Combining Mechanically Interlocked Linkers and Interpenetrated", CHEMISTRY - A EUROPEAN JOURNAL, vol. 19(42),, JPN7022000058, 2013, pages 14076 - 14080, ISSN: 0004679161 *
SAITO, FUMITO; BODE, JEFFREY W.: "Synthesis and stabilities of peptide-based [1]rotaxanes: molecular grafting onto lasso peptide scaff", CHEMICAL SCIENCE, vol. 8(4),, JPN7022000059, 2017, pages 2878 - 2884, ISSN: 0004679160 *
SENSFUSS, STEFFI: "New aspects of the synthesis of polymercaptals", ANGEWANDTE MAKROMOLEKULARE CHEMIE, vol. 234,, JPN7022000055, 1996, pages 191 - 207, ISSN: 0004679163 *
SHIOYA, MASAHIRO; TAKATA, TOSHIKAZU: "Synthesis of new polyrotaxanes and their application to polyrotaxane networks", NETTOWAKU PORIMA, vol. 28(1),, JPN7022000057, 2007, pages 2 - 10, ISSN: 0004679164 *
ZHENG, HAIYAN; LI, YULIANG; ZHOU, CHUNJIE; LI, YONGJUN; YANG, WENLONG; ZHOU, WEIDONG; ZUO, ZICHENG;: "Synthesis of a [2]Rotaxane Incorporating a "Magic Sulfur Ring" by the Thiol-Ene Click Reaction", CHEMISTRY - A EUROPEAN JOURNAL, vol. 17(7), JPN7022000056, 2011, pages 2160 - 2167, ISSN: 0004679162 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022186753A (en) 2022-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6322208B2 (en) Tire containing a rubber composition comprising an epoxide elastomer crosslinked with a polycarboxylic acid
EP2738208B1 (en) Coupling agent for rubber/carbon black, and rubber composition containing same for use in tires
JP7280581B2 (en) Rotaxane compound
KR102368120B1 (en) Modified rubber for tyre, rubber composition for tyre using said modified rubber and tyre
JP5418141B2 (en) Rubber composition
JP2016505673A (en) Tire containing a rubber composition comprising an epoxide elastomer crosslinked with a polycarboxylic acid
JP5310275B2 (en) Use of 6-aminohexyl thiosulfate to improve the viscoelastic properties of vulcanized rubber
JP2016501940A (en) Tire containing a rubber composition comprising an epoxide elastomer crosslinked with a polycarboxylic acid
CN107429005B (en) Rubber composition and pneumatic tire
JP2012153785A (en) Rubber composition for tire, and pneumatic tire
US9969850B2 (en) Method for producing modified polymer, and rubber composition
JP5563286B2 (en) Rubber composition for tire and pneumatic tire
EP3192829A1 (en) Modified rubber, rubber composition and tire
JP5476741B2 (en) Diene rubber composition
JP5556600B2 (en) Silane coupling agent and tire rubber composition using the same
JP2007238903A (en) Rubber composition and pneumatic tire using the rubber composition
JP2020083856A (en) Rotaxane compound
JP6359907B2 (en) Rubber composition and method for producing the same
JP6208415B2 (en) Rubber composition for tread and pneumatic tire
JP2007224075A (en) Rubber composition and pneumatic tire using the same
WO2023037998A1 (en) Rubber composition
WO2022244317A1 (en) Nitrile oxide compound and ionic-functional-group-containing polymer
JP2016216595A (en) Coupling agent for rubber/carbon black and rubber composition
WO2013015425A1 (en) Coupling agent for rubber/carbon black, and rubber composition containing same for use in tires
WO2016002433A1 (en) Rubber composition and pneumatic tire provided with tread produced using rubber composition

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426

Effective date: 20181130

A80 Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80

Effective date: 20181214

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210615

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211216

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220111

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220307

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20220712