JP2020117643A - Compound, chain transfer agent, and method for producing polymer - Google Patents

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佳子 三浦
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匡憲 長尾
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友 星野
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Abstract

To provide a compound that has excellent water solubility and can be used as a chain transfer agent.SOLUTION: The present inventions discloses a chain transfer agent that is a trithiocarbonyl compound having two hydroxy groups and amide groups at a terminal, or amide groups at both terminals, for example, represented by general formulas (1), (2). In general formula (1), Lis an amide group, a methylene group, or a C2-10 alkylene group, at least one methylene group constituting the alkylene group being optionally substituted with an amide group. In general formula (2), Lis direct bond, a methylene group, or a C2-10 alkylene group, the at least one methylene group being optionally substituted with an amide group.SELECTED DRAWING: None

Description

本開示は、化合物、連鎖移動剤、及び高分子の製造方法に関する。 The present disclosure relates to compounds, chain transfer agents, and methods of making polymers.

高分子の重合度、及び高分子の分子鎖中におけるモノマーの配列等を制御することが可能な精密重合法として、リビングラジカル重合が知られている。リビングラジカル重合としては、ニトロキシドを利用する重合法(NMP法)、原子移動ラジカル重合法(ATRP法)、及び可逆的付加開裂連鎖移動重合(RAFT重合)法が知られている。 Living radical polymerization is known as a precise polymerization method capable of controlling the degree of polymerization of a polymer and the arrangement of monomers in the molecular chain of the polymer. As living radical polymerization, a polymerization method using nitroxide (NMP method), an atom transfer radical polymerization method (ATRP method), and a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT polymerization) method are known.

RAFT重合法は、酸素に対する耐性が高いこと、金属触媒を使用する必要がないこと、及びチオール化学を利用できること等の事情から着目されている。RAFT重合法においては、チオカルボニルチオ基等の特定の官能基を有する連鎖移動剤(RAFT剤ともいう)が用いられる。RAFT重合においては、重合の成長末端と、連鎖移動剤が有するチオカルボニルチオ基等の特定の官能基との間で、活性種であるラジカルの交換を繰り返しながら連鎖的にモノマーと反応することで重合が進行する。 The RAFT polymerization method has attracted attention because of its high resistance to oxygen, the fact that it is not necessary to use a metal catalyst, and that it can utilize thiol chemistry. In the RAFT polymerization method, a chain transfer agent having a specific functional group such as a thiocarbonylthio group (also referred to as RAFT agent) is used. In RAFT polymerization, by reacting with a monomer in a chain, repeating exchange of radicals that are active species between the growth end of the polymerization and a specific functional group such as a thiocarbonylthio group of a chain transfer agent. Polymerization proceeds.

RAFT重合法は上述のような特徴を有することから、リビングラジカル重合を工業的に利用する方法として注目されている。しかし、RAFT重合は一般的には有機溶剤の存在下で行われる重合反応であり、その応用展開が困難なものとなっている。そこで、水を溶媒とするRAFT重合(水系RAFT重合ともいう)を実現するために、近年、水溶性を有する連鎖移動剤の検討が行われている。例えば、カルボキシル基を有する連鎖移動剤の塩を、水溶性連鎖移動剤として用いることが提案されている(例えば、特許文献1)。 Since the RAFT polymerization method has the above-mentioned characteristics, it has been attracting attention as a method for industrially utilizing living radical polymerization. However, RAFT polymerization is a polymerization reaction generally performed in the presence of an organic solvent, and its application and development are difficult. Therefore, in order to realize RAFT polymerization using water as a solvent (also referred to as water-based RAFT polymerization), a water-soluble chain transfer agent has been studied in recent years. For example, it has been proposed to use a salt of a chain transfer agent having a carboxyl group as a water-soluble chain transfer agent (for example, Patent Document 1).

国際公開2016/182711号International publication 2016/182711

しかしながら、現在検討されている水溶性連鎖移動剤の水溶性は必ずしも十分ではない。そのため、水系RAFT重合であっても、連鎖移動剤等を溶解させ均一な溶液を調製するために溶媒に有機溶剤を混合しているのが実情である。工業的に利用することを考えると有機溶剤の使用量を極力低減することが望ましい。また、モノマーとなる化合物及び得られる高分子が有する水溶性の程度によっては、有機溶剤に溶解しづらく、重合系に有機溶剤を混合すると均一な溶液を調製することが困難となる場合もある。したがって、有機溶剤を使用しなくとも、十分な量を溶解させることが可能な水溶性に優れる連鎖移動剤があれば有用である。 However, the water solubility of the water-soluble chain transfer agents currently being investigated is not always sufficient. Therefore, even in the case of aqueous RAFT polymerization, it is the actual situation that an organic solvent is mixed with the solvent in order to dissolve the chain transfer agent and the like to prepare a uniform solution. Considering industrial use, it is desirable to reduce the amount of organic solvent used as much as possible. Further, depending on the degree of water solubility of the monomer compound and the obtained polymer, it may be difficult to dissolve in an organic solvent, and it may be difficult to prepare a uniform solution when the organic solvent is mixed with the polymerization system. Therefore, it would be useful to have a chain transfer agent with excellent water solubility that can dissolve a sufficient amount without using an organic solvent.

本開示は、水溶性に優れ、連鎖移動剤として使用可能な化合物を提供することを目的とする。本開示はまた、水溶性に優れる連鎖移動剤を提供することを目的とする。本開示はまた、上述の連鎖移動剤を用いる高分子の製造方法を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide a compound having excellent water solubility and usable as a chain transfer agent. The present disclosure also aims to provide a chain transfer agent having excellent water solubility. The present disclosure also aims to provide a method for producing a polymer using the above-mentioned chain transfer agent.

本開示の一側面は、下記一般式(1)、下記一般式(2)、下記一般式(3)又は下記一般式(4)で表される化合物を提供する。 One aspect of the present disclosure provides a compound represented by the following general formula (1), the following general formula (2), the following general formula (3), or the following general formula (4).

Figure 2020117643
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一般式(1)及び一般式(3)中、Lは、アミド基、メチレン基、又は炭素数2〜10のアルキレン基を示し、該アルキレン基を構成するメチレン基の少なくとも一つがアミド基で置換されていてもよい。一般式(2)及び一般式(4)中、Lは、直接結合、メチレン基、又は炭素数2〜10のアルキレン基を示し、該アルキレン基を構成するメチレン基の少なくとも一つがアミド基で置換されていてもよい。 In formulas (1) and (3), L 1 represents an amide group, a methylene group, or an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and at least one of the methylene groups constituting the alkylene group is an amide group. It may be substituted. In formulas (2) and (4), L 2 represents a direct bond, a methylene group, or an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and at least one of the methylene groups constituting the alkylene group is an amide group. It may be substituted.

上記化合物は、末端に2つの水酸基を有する化合物、末端にアミド基を有する化合物又は両末端にアミド基を有する化合物であることから、水溶性に優れる。上記化合物はまた、トリチオカルボニル基を有しており、可逆的付加開裂連鎖移動重合法における連鎖移動剤としての機能も有する。 Since the above compound is a compound having two hydroxyl groups at the terminals, a compound having amide groups at the terminals, or a compound having amide groups at both terminals, it is excellent in water solubility. The above compound also has a trithiocarbonyl group and also functions as a chain transfer agent in the reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization method.

一般式(1)及び一般式(3)中、Lは、炭素数2〜10のアルキレン基を示し、該アルキレン基を構成するメチレン基の少なくともひとつがアミド基で置換されていてもよく、一般式(2)及び一般式(4)中、Lは、炭素数2〜10のアルキレン基を示し、該アルキレン基を構成するメチレン基の少なくともひとつがアミド基で置換されていてもよい。一般式(1)及び一般式(3)で表される化合物において、トリチオカルボニル基と、2つの水酸基との間に炭素数2〜10のアルキレン基を設けることによって、加水分解耐性により優れた化合物とすることができる。一般式(2)及び一般式(4)で表される化合物において、トリチオカルボニル基と、アミド基との間に炭素数2〜10のアルキレン基を設けることによって、加水分解耐性により優れた化合物とすることができる。また、上記アルキレン基を構成するメチレン基の少なくともひとつがアミド基で置換されていることによって、化合物の水溶性が低下することを十分に抑制することができる。 In formulas (1) and (3), L 1 represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and at least one of the methylene groups constituting the alkylene group may be substituted with an amide group, In formulas (2) and (4), L 2 represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and at least one of the methylene groups constituting the alkylene group may be substituted with an amide group. In the compounds represented by the general formula (1) and the general formula (3), by providing an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms between the trithiocarbonyl group and the two hydroxyl groups, it is more excellent in hydrolysis resistance. It can be a compound. In the compounds represented by the general formula (2) and the general formula (4), a compound more excellent in hydrolysis resistance by providing an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms between the trithiocarbonyl group and the amide group. Can be Further, by substituting at least one of the methylene groups constituting the alkylene group with an amide group, it is possible to sufficiently suppress the decrease in water solubility of the compound.

上記化合物は、一般式(1)及び一般式(3)中、Lが、メチレン基、又は−CHCHCONHCH−であってもよく、上記一般式(2)及び一般式(4)中、Lが、メチレン基、又は−CHCHCONHCH−であってもよい。 In the above compound, in the general formula (1) and the general formula (3), L 1 may be a methylene group or —CH 2 CH 2 CONHCH 2 —, and the general formula (2) and the general formula (4) ), L 2 may be a methylene group or —CH 2 CH 2 CONHCH 2 —.

本開示の一側面は、下記一般式(1)で表される化合物、下記一般式(2)で表される化合物、下記一般式(3)で表される化合物及び下記一般式(4)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも一種を含む、連鎖移動剤を提供する。 One aspect of the present disclosure includes a compound represented by the following general formula (1), a compound represented by the following general formula (2), a compound represented by the following general formula (3), and a general formula (4) below. Provided is a chain transfer agent containing at least one selected from the group consisting of the represented compounds.

Figure 2020117643
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一般式(1)及び一般式(3)中、Lは、アミド基、メチレン基、又は炭素数2〜10のアルキレン基を示し、該アルキレン基を構成するメチレン基の少なくとも一つがアミド基で置換されていてもよい。一般式(2)及び一般式(4)中、Lは、直接結合、メチレン基、又は炭素数2〜10のアルキレン基を示し、該アルキレン基を構成するメチレン基の少なくとも一つがアミド基で置換されていてもよい。 In formulas (1) and (3), L 1 represents an amide group, a methylene group, or an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and at least one of the methylene groups constituting the alkylene group is an amide group. It may be substituted. In formulas (2) and (4), L 2 represents a direct bond, a methylene group, or an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and at least one of the methylene groups constituting the alkylene group is an amide group. It may be substituted.

上記連鎖移動剤は、末端に2つの水酸基を有する化合物、末端にアミド基を有する化合物又は両末端にアミド基を有する化合物を含むことから、水溶性に優れる。上記化合物はまた、トリチオカルボニル基を有しており、可逆的付加開裂連鎖移動重合法における連鎖移動剤としての機能を有する。 Since the chain transfer agent contains a compound having two hydroxyl groups at the terminals, a compound having an amide group at the terminals, or a compound having an amide group at both terminals, it has excellent water solubility. The above compound also has a trithiocarbonyl group and has a function as a chain transfer agent in the reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization method.

一般式(1)及び一般式(3)中、Lは、炭素数2〜10のアルキレン基を示し、該アルキレン基を構成するメチレン基の少なくともひとつがアミド基で置換されていてもよく、一般式(2)及び一般式(4)中、Lは、炭素数2〜10のアルキレン基を示し、該アルキレン基を構成するメチレン基の少なくともひとつがアミド基で置換されていてもよい。一般式(1)及び一般式(3)で表される化合物において、トリチオカルボニル基と、2つの水酸基との間に炭素数2〜10のアルキレン基を設けることによって、加水分解耐性により優れた化合物とすることができる。一般式(2)及び一般式(4)で表される化合物において、トリチオカルボニル基と、アミド基との間に炭素数2〜10のアルキレン基を設けることによって、加水分解耐性により優れた化合物とすることができる。また、上記アルキレン基を構成するメチレン基の少なくともひとつがアミド基で置換されていることによって、化合物の水溶性が低下することを十分に抑制することができる。 In formulas (1) and (3), L 1 represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and at least one of the methylene groups constituting the alkylene group may be substituted with an amide group, In formulas (2) and (4), L 2 represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and at least one of the methylene groups constituting the alkylene group may be substituted with an amide group. In the compounds represented by the general formula (1) and the general formula (3), by providing an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms between the trithiocarbonyl group and the two hydroxyl groups, it is more excellent in hydrolysis resistance. It can be a compound. In the compounds represented by the general formula (2) and the general formula (4), a compound more excellent in hydrolysis resistance by providing an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms between the trithiocarbonyl group and the amide group. Can be Further, by substituting at least one of the methylene groups constituting the alkylene group with an amide group, it is possible to sufficiently suppress the decrease in water solubility of the compound.

上記連鎖移動剤は、一般式(1)及び一般式(3)中、Lが、メチレン基、又は−CHCHCONHCH−であってもよく、一般式(2)及び一般式(4)中、Lが、メチレン基、又は−CHCHCONHCH−であってもよい。 In the above-mentioned chain transfer agent, in the general formula (1) and the general formula (3), L 1 may be a methylene group or —CH 2 CH 2 CONHCH 2 —, and the general formula (2) and the general formula ( In 4), L 2 may be a methylene group or —CH 2 CH 2 CONHCH 2 —.

本開示の一側面は、エチレン性不飽和結合を有する化合物を含有するモノマー組成物と、連鎖移動剤と、重合開始剤と、水とを含む溶液中で、可逆的付加開裂連鎖移動重合を行う工程を含み、上記連鎖移動剤が、上述の連鎖移動剤を含有する、高分子の製造方法を提供する。 One aspect of the present disclosure performs reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization in a solution containing a monomer composition containing a compound having an ethylenically unsaturated bond, a chain transfer agent, a polymerization initiator, and water. There is provided a method for producing a polymer, which comprises the steps, wherein the chain transfer agent contains the chain transfer agent described above.

上記高分子の製造方法は、上述の連鎖移動剤を用いて、水系においてモノマー組成物の重合を行うことができる。そして、水系での可逆的付加開裂連鎖移動が可能であることから、リビングラジカル重合を工業用途へ展開する際に有用である。 In the method for producing a polymer, the monomer composition can be polymerized in an aqueous system using the chain transfer agent. Since it is capable of reversible addition-fragmentation chain transfer in an aqueous system, it is useful when developing living radical polymerization into industrial applications.

本開示によれば、水溶性に優れ、連鎖移動剤として使用可能な化合物を提供することができる。本開示によればまた、水溶性に優れる連鎖移動剤を提供することができる。本開示によればまた、上述の連鎖移動剤を用いる高分子の製造方法を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a compound that has excellent water solubility and can be used as a chain transfer agent. The present disclosure can also provide a chain transfer agent having excellent water solubility. The present disclosure can also provide a method for producing a polymer using the above-mentioned chain transfer agent.

図1は、式(1a)で表される化合物のH−NMRのスペクトグラムである。FIG. 1 is a 1 H-NMR spectrogram of a compound represented by the formula (1a). 図2は、式(1b)で表される化合物のH−NMRのスペクトグラムである。FIG. 2 is a 1 H-NMR spectrogram of the compound represented by the formula (1b). 図3は、式(1b)で表される化合物の13C−NMRのスペクトグラムである。FIG. 3 is a 13 C-NMR spectrogram of the compound represented by the formula (1b). 図4は、式(1b)で表される化合物のUVスペクトル測定の結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the results of UV spectrum measurement of the compound represented by formula (1b). 図5は、式(3a)で表される化合物のH−NMRのスペクトグラムである。FIG. 5 is a 1 H-NMR spectrogram of the compound represented by formula (3a).

以下、本開示の実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described. However, the following embodiments are examples for describing the present disclosure, and are not intended to limit the present disclosure to the following contents.

本開示は、可逆的付加開裂連鎖移動重合法における連鎖移動剤として有用な化合物を提供する。上記化合物の一実施形態は、トリチオカルボニル基の一端に1−カルボキシエチル基(プロパン酸に由来する構造)又は1−アミドエチル基(プロピオン酸アミドに由来する構造)を有する化合物であり、下記一般式(1)、下記一般式(2)、下記一般式(3)又は下記一般式(4)で表される。これらの化合物は、トリチオカルボニル基の上記1−カルボキシエチル基又は1−アミドエチル基とは反対側に、水酸基又はアミド基を有する構造を含むことから、水溶性に優れる。 The present disclosure provides compounds useful as chain transfer agents in reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization processes. One embodiment of the above compound is a compound having a 1-carboxyethyl group (a structure derived from propanoic acid) or a 1-amidoethyl group (a structure derived from propionic acid amide) at one end of a trithiocarbonyl group. It is represented by the formula (1), the following general formula (2), the following general formula (3) or the following general formula (4). Since these compounds contain a structure having a hydroxyl group or an amide group on the opposite side of the trithiocarbonyl group from the 1-carboxyethyl group or the 1-amidoethyl group, they are excellent in water solubility.

Figure 2020117643
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一般式(1)中、Lは、アミド基、メチレン基、又は炭素数2〜10のアルキレン基を示す。一般式(1)中、Lは、炭素数2〜10のアルキレン基であってよい。上記アルキレン基の炭素数は、例えば、2〜8であってよく、2〜6であってよく、2〜5であってよく、2〜4であってよく、2又は3であってよい。上記アルキレン基の炭素数が上記範囲内であることで、化合物の加水分解に対する耐性をより向上させることができる。上記アルキレン基を構成するメチレン基の少なくとも一つがアミド基で置換されていてもよい。上記アルキレン基を構成するメチレン基の少なくともひとつがアミド基で置換されていることによって、化合物の水溶性が低下することを十分に抑制することができる。 In general formula (1), L 1 represents an amide group, a methylene group, or an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms. In general formula (1), L 1 may be an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms. The carbon number of the alkylene group may be, for example, 2 to 8, 2 to 6, 2 to 5, 2 to 4, or 2 or 3. When the carbon number of the alkylene group is within the above range, the resistance of the compound to hydrolysis can be further improved. At least one of the methylene groups constituting the alkylene group may be substituted with an amide group. By substituting at least one of the methylene groups constituting the alkylene group with an amide group, it is possible to sufficiently suppress the decrease in water solubility of the compound.

上記化合物は、例えば、一般式(1)中、Lが、メチレン基であってよく、又は−CHCHCONHCH−であってもよい。Lがメチレン基である場合、上記化合物は下記式(1a)で表される。Lが−CHCHCONHCH−である場合、上記化合物は下記式(1b)で表される。 In the above compound, for example, in the general formula (1), L 1 may be a methylene group or may be —CH 2 CH 2 CONHCH 2 —. When L 1 is a methylene group, the compound is represented by the following formula (1a). When L 1 is —CH 2 CH 2 CONHCH 2 —, the compound is represented by the following formula (1b).

Figure 2020117643
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一般式(2)中、Lは、直接結合、メチレン基、又は炭素数2〜5のアルキレン基を示す。一般式(2)中、Lは、炭素数2〜10のアルキレン基であってよい。上記アルキレン基の炭素数は、例えば、2〜8であってよく、2〜6であってよく、2〜5であってよく、2〜4であってよく、2又は3であってよい。上記アルキレン基の炭素数が上記範囲内であることで、化合物の加水分解に対する耐性をより向上させることができる。上記アルキレン基を構成するメチレン基の少なくとも一つがアミド基で置換されていてもよい。上記アルキレン基を構成するメチレン基の少なくともひとつがアミド基で置換されていることによって、化合物の水溶性が低下することを十分に抑制することができる。 In general formula (2), L 2 represents a direct bond, a methylene group, or an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms. In general formula (2), L 2 may be an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms. The carbon number of the alkylene group may be, for example, 2 to 8, 2 to 6, 2 to 5, 2 to 4, or 2 or 3. When the carbon number of the alkylene group is within the above range, the resistance of the compound to hydrolysis can be further improved. At least one of the methylene groups constituting the alkylene group may be substituted with an amide group. By substituting at least one of the methylene groups constituting the alkylene group with an amide group, it is possible to sufficiently suppress the decrease in water solubility of the compound.

Figure 2020117643
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一般式(3)中、Lは、アミド基、メチレン基、又は炭素数2〜10のアルキレン基を示す。一般式(3)中、Lは、炭素数2〜10のアルキレン基であってよい。上記アルキレン基の炭素数は、例えば、2〜8であってよく、2〜6であってよく、2〜5であってよく、2〜4であってよく、2又は3であってよい。上記アルキレン基の炭素数が上記範囲内であることで、化合物の加水分解に対する耐性をより向上させることができる。上記アルキレン基を構成するメチレン基の少なくとも一つがアミド基で置換されていてもよい。上記アルキレン基を構成するメチレン基の少なくともひとつがアミド基で置換されていることによって、化合物の水溶性が低下することを十分に抑制することができる。 In formula (3), L 1 represents an amide group, a methylene group, or an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms. In formula (3), L 1 may be an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms. The carbon number of the alkylene group may be, for example, 2 to 8, 2 to 6, 2 to 5, 2 to 4, or 2 or 3. When the carbon number of the alkylene group is within the above range, the resistance of the compound to hydrolysis can be further improved. At least one of the methylene groups constituting the alkylene group may be substituted with an amide group. By substituting at least one of the methylene groups constituting the alkylene group with an amide group, it is possible to sufficiently suppress the decrease in water solubility of the compound.

上記化合物は、例えば、一般式(3)中、Lが、メチレン基であってよく、又は−CHCHCONHCH−であってもよい。Lがメチレン基である場合、上記化合物は下記式(3a)で表される。Lが−CHCHCONHCH−である場合、上記化合物は下記式(3b)で表される。 In the above compound, for example, in the general formula (3), L 1 may be a methylene group or may be —CH 2 CH 2 CONHCH 2 —. When L 1 is a methylene group, the compound is represented by the following formula (3a). When L 1 is —CH 2 CH 2 CONHCH 2 —, the above compound is represented by the following formula (3b).

Figure 2020117643
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一般式(4)中、Lは、直接結合、メチレン基、又は炭素数2〜5のアルキレン基を示す。一般式(4)中、Lは、炭素数2〜10のアルキレン基であってよい。上記アルキレン基の炭素数は、例えば、2〜8であってよく、2〜6であってよく、2〜5であってよく、2〜4であってよく、2又は3であってよい。上記アルキレン基の炭素数が上記範囲内であることで、化合物の加水分解に対する耐性をより向上させることができる。上記アルキレン基を構成するメチレン基の少なくとも一つがアミド基で置換されていてもよい。上記アルキレン基を構成するメチレン基の少なくともひとつがアミド基で置換されていることによって、化合物の水溶性が低下することを十分に抑制することができる。 In formula (4), L 2 represents a direct bond, a methylene group, or an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms. In general formula (4), L 2 may be an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms. The carbon number of the alkylene group may be, for example, 2 to 8, 2 to 6, 2 to 5, 2 to 4, or 2 or 3. When the carbon number of the alkylene group is within the above range, the resistance of the compound to hydrolysis can be further improved. At least one of the methylene groups constituting the alkylene group may be substituted with an amide group. By substituting at least one of the methylene groups constituting the alkylene group with an amide group, it is possible to sufficiently suppress the decrease in water solubility of the compound.

上述の一般式(1)、一般式(2)、一般式(3)又は一般式(4)で表される化合物は、例えば、後述する実施例に記載の方法及び類似の方法等によって調製することができる。 The compound represented by the general formula (1), the general formula (2), the general formula (3) or the general formula (4) is prepared, for example, by the method described in Examples described later or a similar method. be able to.

本開示は、可逆的付加開裂連鎖移動重合法に有益な連鎖移動剤を提供する。連鎖移動剤の一実施形態は、上述の一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物、一般式(3)で表される化合物及び一般式(4)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも一種を含む。連鎖移動剤は、一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物、一般式(3)で表される化合物又は一般式(4)で表される化合物のいずれか1種のみを含んでもよく、一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物、一般式(3)で表される化合物及び一般式(4)で表される化合物からなる群の中から選択される複数の化合物を含んでもよい。 The present disclosure provides chain transfer agents useful in reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization processes. One embodiment of the chain transfer agent is the compound represented by the general formula (1), the compound represented by the general formula (2), the compound represented by the general formula (3) and the general formula (4). At least one selected from the group consisting of the represented compounds is included. The chain transfer agent is either a compound represented by the general formula (1), a compound represented by the general formula (2), a compound represented by the general formula (3) or a compound represented by the general formula (4). Or only one kind may be contained, and the compound represented by the general formula (1), the compound represented by the general formula (2), the compound represented by the general formula (3) and the general formula (4) is represented. A plurality of compounds selected from the group consisting of

上述の一般式(1)、一般式(2)、一般式(3)又は一般式(4)で表される化合物、及び上述の連鎖移動剤は水溶性に優れる。上記化合物を含有する水溶液を調製した場合、上記水溶液の濃度は、常温で、例えば、10g/mL以上、20g/mL以上、30g/mL以上、40g/mL以上、又は50g/mL以上とすることができる。上記化合物を含有する水溶液を調製した場合、上記水溶液の濃度は、常温で、例えば、100mg/L以下、又は90mg/L以下であってよい。 The compounds represented by the general formula (1), the general formula (2), the general formula (3) or the general formula (4), and the chain transfer agent described above are excellent in water solubility. When an aqueous solution containing the compound is prepared, the concentration of the aqueous solution should be, for example, 10 g/mL or more, 20 g/mL or more, 30 g/mL or more, 40 g/mL or more, or 50 g/mL or more at room temperature. You can When an aqueous solution containing the compound is prepared, the concentration of the aqueous solution may be, for example, 100 mg/L or less, or 90 mg/L or less at room temperature.

上記化合物及び連鎖移動剤が水溶性に優れることから、重合溶液が水溶液の場合であっても、重合系に加える連鎖移動剤の濃度を広く調整することができる。すなわち、重合系におけるモノマーの含有量に対する連鎖移動剤の含有量の調整が容易であり、ブロック共重合体の組成をより精密に設計することが可能となる。例えば、ブロック共重合体の各ユニットを数量体〜数十量体に制御することも可能である。さらには、連鎖移動剤を高い濃度で水溶液中に含有させるために、従来品のように、有機溶剤を添加する必要がない。したがって、上述の化合物等を連鎖移動剤として用いることによって、有機溶剤に対する溶解性が低い重合性化合物であっても、可逆的付加開裂連鎖移動重合におけるモノマーとして使用できる。 Since the compound and the chain transfer agent are excellent in water solubility, the concentration of the chain transfer agent added to the polymerization system can be widely adjusted even when the polymerization solution is an aqueous solution. That is, the content of the chain transfer agent with respect to the content of the monomer in the polymerization system can be easily adjusted, and the composition of the block copolymer can be designed more precisely. For example, it is also possible to control each unit of the block copolymer to be a multimer to tens of mer. Furthermore, since the chain transfer agent is contained in the aqueous solution at a high concentration, it is not necessary to add an organic solvent as in conventional products. Therefore, by using the above-mentioned compounds as a chain transfer agent, even a polymerizable compound having a low solubility in an organic solvent can be used as a monomer in reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization.

上述の一般式(1)、一般式(2)、一般式(3)又は一般式(4)で表される化合物、及び上述の連鎖移動剤は加水分解に対する耐性に優れる。上記の加水分解に対する耐性は、例えば、上記化合物又は連鎖移動剤を超純水に溶解させて10g/Lの水溶液を調製し、70℃に加熱して一定時間保持して、その前後のUVスペクトルの変化を測定することで確認できる。水溶液を加熱した状態で保持した時間を保持時間とした場合、上記UVスペクトルに変化がない最大の保持時間を、例えば、1時間以上、3時間以上、6時間以上、12時間以上、又は24時間以上とすることができる。上記UVスペクトルに変化がない最大の保持時間は、例えば、72時間未満、又は48時間未満とすることができる。 The compounds represented by the general formula (1), the general formula (2), the general formula (3) or the general formula (4), and the chain transfer agent described above have excellent resistance to hydrolysis. The resistance to hydrolysis is, for example, the above compound or chain transfer agent dissolved in ultrapure water to prepare a 10 g/L aqueous solution, which is heated to 70° C. and kept for a certain period of time before and after UV spectrum. It can be confirmed by measuring the change of. When the holding time is the time when the aqueous solution is heated, the maximum holding time at which the UV spectrum does not change is, for example, 1 hour or more, 3 hours or more, 6 hours or more, 12 hours or more, or 24 hours. The above can be done. The maximum retention time without change in the UV spectrum can be, for example, less than 72 hours, or less than 48 hours.

上記化合物及び上記連鎖移動剤が、加水分解に対する耐性に優れる場合、長時間に亘って、可逆的付加開裂連鎖移動重合法による重合を継続できる。したがって、上記化合物又は上記連鎖移動剤を用いて行われる可逆的付加開裂連鎖移動重合は、リビングラジカル重合を工業用途へ展開する際に有用である。 When the compound and the chain transfer agent have excellent resistance to hydrolysis, the polymerization can be continued by the reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization method for a long time. Therefore, the reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization performed using the above compound or the above chain transfer agent is useful when developing living radical polymerization into industrial applications.

上述の連鎖移動剤は、水系での可逆的付加開裂連鎖移動を用いた高分子の製造方法に用いることができる。高分子の製造方法の一実施形態は、モノマー組成物と、連鎖移動剤と、重合開始剤と、水とを含む溶液中で、可逆的付加開裂連鎖移動重合を行う工程を含む。上記連鎖移動剤が、上述の連鎖移動剤を含有する。上記高分子の製造方法は、上述の連鎖移動剤を用いることによって、完全水系で行うこともできる。本明細書において「完全水系」とは、有機溶剤を実質的に含有しない系を意味する。また「実質的に含有しない」とは、モノマーの溶液中における溶解性を低下させない程度の量をいい、例えば、有機溶剤の含有量が、水100質量部に対して、10質量部以下であることをいい、有機溶剤を含まない場合を含む。 The chain transfer agent described above can be used in a method for producing a polymer using reversible addition-fragmentation chain transfer in an aqueous system. One embodiment of the method for producing a polymer includes a step of performing reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization in a solution containing a monomer composition, a chain transfer agent, a polymerization initiator, and water. The chain transfer agent contains the above chain transfer agent. The above-mentioned polymer production method can also be carried out in a completely aqueous system by using the above-mentioned chain transfer agent. As used herein, the term “completely aqueous system” means a system that does not substantially contain an organic solvent. The term “substantially free from” means an amount that does not reduce the solubility of the monomer in the solution, for example, the content of the organic solvent is 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water. It means that it does not contain an organic solvent.

モノマー組成物は、エチレン性不飽和結合を有する化合物を含有してもよい。エチレン性不飽和結合を有する化合物は、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート、アクリルアミド、ビニルアミド、スチレン、アクリルニトリル及びその誘導体などが挙げられる。エチレン性不飽和結合を有する化合物は、好ましくは、スチレン、アクリルアミド、又はアクリレートを含む。上記エチレン性不飽和結合を有する化合物は一種を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。エチレン性不飽和結合を有する化合物は、水溶性を有する化合物であってよく、例えば、カルボキシ基、水酸基及びアミド基等の官能基を有するモノマーであってよい。上述の水溶性を有する化合物としては、例えば、メタクリル酸、アクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、N−イソプロピルアクリルアミド、及びアクリルアミド等が挙げられる。本明細書において(メタ)アクリル酸は、アクリル酸又はメタアクリル酸を意味し、(メタ)アクリレートは、アクリレート又はそれに対応するメタクリレートを意味し、また(メタ)アクリルアミドは、アクリルアミド又はそれに対応するメタクリルアミドを意味する。 The monomer composition may contain a compound having an ethylenically unsaturated bond. Examples of the compound having an ethylenically unsaturated bond include (meth)acrylic acid, (meth)acrylate, acrylamide, vinylamide, styrene, acrylonitrile and derivatives thereof. The compound having an ethylenically unsaturated bond preferably contains styrene, acrylamide, or acrylate. The compounds having an ethylenically unsaturated bond may be used alone or in combination of two or more. The compound having an ethylenically unsaturated bond may be a water-soluble compound, for example, a monomer having a functional group such as a carboxy group, a hydroxyl group and an amide group. Examples of the water-soluble compound include methacrylic acid, acrylate, hydroxyethyl methacrylate, N-isopropylacrylamide, and acrylamide. In the present specification, (meth)acrylic acid means acrylic acid or methacrylic acid, (meth)acrylate means acrylate or its corresponding methacrylate, and (meth)acrylamide means acrylamide or its corresponding methacrylic acid. Means amide.

(メタ)アクリレートとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、及び(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル等が挙げられる。(メタ)アクリルアミドとしては、例えば、ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、4−アクリロイルモルホリン、及びグルコースアクリルアミド(N−(2−(1−((2R,3R,5S,6R)−3,4,5−trihydroxy−6−(hydroxymethyl)tetrahydro−2H−pyran−2−yl)−1H−1,2,3−triazol−4−yl)ethyl)acrylamide、以下、場合によって「GlcAAm」と示す)等が挙げられる。 Examples of the (meth)acrylate include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, isopropyl (meth)acrylate, and (meth)acrylic acid. 2-hydroxyethyl etc. are mentioned. Examples of (meth)acrylamide include dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, 4-acryloylmorpholine, and glucose acrylamide (N-(2-(1-((2R,3R,5S,6R)-3,4,5). -Trihydroxy-6-(hydroxymethyl)tetrahydro-2H-pyran-2-yl)-1H-1,2,3-triazol-4-yl)ethyl)acrymide, hereinafter, sometimes referred to as "GlcAAm") and the like. To be

ビニルエステルとしては、例えば、酢酸ビニル等が挙げられる。ビニルアミドとしては、例えば、N−ビニルアセトアミド等が挙げられる。芳香族ビニル単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、メチル−α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン、及びスチレンスルホン酸などが挙げられる。シアン化ビニル単量体としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル、及びα−エチルアクリロニトリルなどが挙げられる。 Examples of the vinyl ester include vinyl acetate and the like. Examples of vinylamides include N-vinylacetamide. Examples of the aromatic vinyl monomer include styrene, α-methylstyrene, methyl-α-methylstyrene, vinyltoluene, divinylbenzene, and styrenesulfonic acid. Examples of vinyl cyanide monomers include acrylonitrile, methacrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, and α-ethylacrylonitrile.

重合開始剤としては、例えば、熱重合開始剤及び光重合開始剤などが挙げられる。熱重合開始剤としては、例えば、有機過酸化物、及びアゾ系化合物等が挙げられる。光重合開始剤としては、例えば、芳香族ケトン化合物、及びベンゾイン化合物などが挙げられる。 Examples of the polymerization initiator include a thermal polymerization initiator and a photopolymerization initiator. Examples of the thermal polymerization initiator include organic peroxides and azo compounds. Examples of the photopolymerization initiator include aromatic ketone compounds and benzoin compounds.

有機過酸化物としては、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、1,1−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、及びt−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート等が挙げられる。 Examples of the organic peroxide include benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, di-t-butylperoxyhexahydroterephthalate, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, 1,1-t-butylperoxy. -3,3,5-Trimethylcyclohexane, t-butyl peroxyisopropyl carbonate and the like can be mentioned.

アゾ系開始剤としては、例えば、例えば、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)(AMBN)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(ADVN)、1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)(ACHN)、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート(MAIB)、及び4,4’−アゾビス(4−シアノバレリアン酸)(ACVA)等が挙げられる。 Examples of the azo-based initiator include, for example, 2,2′-azobis(isobutyronitrile) (AIBN), 2,2′-azobis(2-methylbutyronitrile) (AMBN), 2,2′- Azobis(2,4-dimethylvaleronitrile) (ADVN), 1,1′-azobis(1-cyclohexanecarbonitrile) (ACHN), dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (MAIB), and 4, 4′-azobis(4-cyanovaleric acid) (ACVA) and the like can be mentioned.

芳香族ケトン化合物としては、例えば、ベンゾフェノン、及びN,N'−テトラメチル−4,4'−ジアミノベンゾフェノン等が挙げられる。ベンゾイン化合物としては、例えば、ベンゾイン、メチルベンゾイン、及びエチルベンゾイン等が挙げられる。 Examples of the aromatic ketone compound include benzophenone and N,N'-tetramethyl-4,4'-diaminobenzophenone. Examples of the benzoin compound include benzoin, methylbenzoin, ethylbenzoin and the like.

上記製造方法において使用される溶液は、モノマー組成物、連鎖移動剤及び水の他に、その他の添加剤を含んでもよい。その他の添加剤としては、例えば、塩化ナトリウム、及びリン酸三カリウム等が挙げられる。 The solution used in the above production method may contain other additives in addition to the monomer composition, the chain transfer agent, and water. Examples of other additives include sodium chloride and tripotassium phosphate.

可逆的付加開裂連鎖移動重合における重合時のモノマー組成物の水溶液中の濃度は、例えば、1〜96質量%であってよく、3〜96質量%であってよく、又は10〜96質量%であってよい。 The concentration of the monomer composition in the aqueous solution at the time of polymerization in the reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization may be, for example, 1 to 96% by mass, 3 to 96% by mass, or 10 to 96% by mass. You can

連鎖移動剤の使用量は、モノマー100モルに対して、例えば、0.5〜100モルであってよく、又は0.5〜50モルであってよい。連鎖移動剤の使用量を調整することによって、ブロック共重合体を製造する際のブロック長をより容易に制御することができる。連鎖移動剤の使用量は上記範囲内で適宜調整してもよく、モノマー100モルに対して、例えば、1〜100モルであってよく、又は1〜50モルであってよい。 The amount of the chain transfer agent used may be, for example, 0.5 to 100 mol, or 0.5 to 50 mol, based on 100 mol of the monomer. By adjusting the amount of the chain transfer agent used, the block length in producing the block copolymer can be controlled more easily. The amount of the chain transfer agent used may be appropriately adjusted within the above range, and may be, for example, 1 to 100 mol, or 1 to 50 mol with respect to 100 mol of the monomer.

連鎖移動剤の使用量は、モノマー組成物の全量100質量部に対して、例えば、1.6〜77質量部であってよく、又は1.6〜38質量部であってよい。連鎖移動剤の使用量を調整することによって、ブロック共重合体を製造する際のブロック長をより容易に制御することができる。連鎖移動剤の使用量は上記範囲内で適宜調整してもよく、モノマー組成物の全量100質量部に対して、例えば、3.2〜77質量部であってよく、又は3.2〜38質量部であってよい。 The amount of the chain transfer agent used may be, for example, 1.6 to 77 parts by mass or 1.6 to 38 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the monomer composition. By adjusting the amount of the chain transfer agent used, the block length in producing the block copolymer can be controlled more easily. The amount of the chain transfer agent used may be appropriately adjusted within the above range, and may be, for example, 3.2 to 77 parts by mass, or 3.2 to 38 parts by mass relative to 100 parts by mass of the total amount of the monomer composition. It may be part by mass.

重合開始剤の使用量は、モノマー100モルに対して、例えば、0.01〜40モルであってよく、又は1〜40モルであってよい。重合開始剤の使用量を上記範囲内とすることで、重合を十分に促進するとともに、得られる高分子の重量平均分子量をより調整し易くできる。 The amount of the polymerization initiator used may be, for example, 0.01 to 40 mol or 1 to 40 mol with respect to 100 mol of the monomer. When the amount of the polymerization initiator used is within the above range, the polymerization can be sufficiently promoted and the weight average molecular weight of the obtained polymer can be more easily adjusted.

上記製造方法において使用される溶液は、溶媒として水を含む。上記溶液は、水の他にその他の溶媒を更に含有してもよく、水からなってもよい。その他の溶媒としては、例えば、メタノール、及びジメチルホルムアミド等が挙げられる。上記溶液がその他の溶媒を含有する場合、その他の溶媒の含有量は、水とその他の溶媒との合計量を基準として、例えば、1質量%以下であってよく、又は10質量%以下であってよい。 The solution used in the above production method contains water as a solvent. The solution may further contain other solvent in addition to water, and may consist of water. Examples of other solvents include methanol and dimethylformamide. When the solution contains another solvent, the content of the other solvent may be, for example, 1% by mass or less, or 10% by mass or less, based on the total amount of water and the other solvent. You can

上記製造方法で得られる高分子の数平均分子量(Mn)は、例えば、200〜30,000、200〜20,000、1,000〜20,000、又は1,000〜10,000とすることができる。 The number average molecular weight (Mn) of the polymer obtained by the above production method is, for example, 200 to 30,000, 200 to 20,000, 1,000 to 20,000, or 1,000 to 10,000. You can

上記製造方法で得られる高分子の重量平均分子量(Mw)は、例えば、300〜45,000、300〜30,000、1,500〜30,000、又は1,500〜15,000とすることができる。 The weight average molecular weight (Mw) of the polymer obtained by the above production method is, for example, 300 to 45,000, 300 to 30,000, 1,500 to 30,000, or 1,500 to 15,000. You can

上記製造方法で得られる高分子の分子量分散(Mw/Mn)は、例えば、1.00〜1.50、1.0〜1.40、1.0〜1.30、1.0〜1.20、又は1.0〜1.10とすることができる。高分子の分子量分散が上記範囲内であると、上記高分子が、例えば、分散剤等への使用により適したものとなる。 The molecular weight dispersion (Mw/Mn) of the polymer obtained by the above production method is, for example, 1.00 to 1.50, 1.0 to 1.40, 1.0 to 1.30, 1.0 to 1. It can be set to 20, or 1.0 to 1.10. When the molecular weight dispersion of the polymer is within the above range, the polymer becomes more suitable for use in, for example, a dispersant.

本明細書における数平均分子量及び重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定によって決定される値であり、標準ポリスチレンを用いた測定によって作成された検量線を用いたポリスチレン換算値を意味する。 The number average molecular weight and the weight average molecular weight in the present specification are values determined by gel permeation chromatography measurement, and mean polystyrene equivalent values using a calibration curve prepared by measurement using standard polystyrene.

以上、幾つかの実施形態について説明したが、共通する構成については互いの説明を適用することができる。また本開示は、上記実施形態に何ら限定されるものではない。 Although some embodiments have been described above, mutual explanations can be applied to the common configuration. Further, the present disclosure is not limited to the above embodiment.

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

(実施例1)
[式(1a)で表される化合物の合成]
以下に示すようにして式(1a)で表される化合物の合成を行った。まず、下記の反応式にしたがって、前駆体(反応式中、Precursorで示される化合物)の合成を行った。
(Example 1)
[Synthesis of Compound Represented by Formula (1a)]
The compound represented by the formula (1a) was synthesized as shown below. First, according to the following reaction formula, a precursor (a compound represented by Precursor in the reaction formula) was synthesized.

Figure 2020117643
Figure 2020117643

容器に、3g(20mmol)の2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−メタンチオール(2,2−dimethyl−1,3−dioxolane−4−methanethiol)、及び3.1mL(22mmol)のトリエチルアミン(反応式中、TEAで示す)を測り取り、21mLの乾燥ジクロロメタン(dryCHCl)を加え撹拌しながら溶解させた。次に、上記容器を氷浴で冷却しながら、11mLの乾燥ジクロロメタンに溶解させた1.32mL(22mmol)の二硫化炭素(反応式中、CSで示す)を滴下した。二硫化炭素を滴下していくにしたがって、溶液は次第に黄色に着色した。その後、上記容器を氷浴で冷却しながら、反応溶液を撹拌しながら30分間反応させた。さらに、上記容器を室温に戻して、反応溶液を撹拌しながら1時間反応させた。 In a container, 3 g (20 mmol) of 2,2-dimethyl-1,3-dioxolane-4-methanethiol (2,2-dimethyl-1,3-dioxolane-4-methanthiol), and 3.1 mL (22 mmol) of Triethylamine (indicated by TEA in the reaction formula) was weighed out, and 21 mL of dry dichloromethane (dryCH 2 Cl 2 ) was added and dissolved while stirring. Next, while cooling the container with an ice bath, 1.32 mL (22 mmol) of carbon disulfide (indicated by CS 2 in the reaction formula) dissolved in 11 mL of dry dichloromethane was added dropwise. The solution gradually became yellow as carbon disulfide was added dropwise. After that, the reaction solution was reacted for 30 minutes while stirring while cooling the container with an ice bath. Further, the container was returned to room temperature, and the reaction solution was reacted for 1 hour while stirring.

次に、3.1mL(22mmol)のTEAを反応後の溶液に更に加えた。上記容器を氷浴で冷却しながら、11mLの乾燥ジクロロメタンに溶解させた2mL(22mmol)の2−ブロモプロピオン酸(2−Bromopropionic acid)を上記溶液に滴下した。その後、上記容器を氷浴で冷却しながら、反応溶液を撹拌しながら30分間反応させた。さらに、上記容器を室温に戻して、反応容器を撹拌しながら20分間反応させた。 Next, 3.1 mL (22 mmol) of TEA was further added to the solution after the reaction. While cooling the container with an ice bath, 2 mL (22 mmol) of 2-bromopropionic acid (2-Bromoproponic acid) dissolved in 11 mL of dry dichloromethane was added dropwise to the solution. After that, the reaction solution was reacted for 30 minutes while stirring while cooling the container with an ice bath. Further, the above-mentioned container was returned to room temperature and reacted for 20 minutes while stirring the reaction container.

反応終了後の溶液に50mLのジクロロメタンを加え有機相を調製した。この有機相を1質量%の塩酸水溶液50mLで洗浄した。塩酸水溶液での洗浄を4回繰り返した。次に、塩酸水溶液で洗浄後の有機相を超純水(Milli−Q水、「Milli−Q」は登録商標)50mLで洗浄した。超純水での洗浄を4回繰り返した。超純水で洗浄された有機相に無水硫酸ナトリウムを加えて、有機相を乾燥させた。その後、濾過で有機相から固体を除去し、黄色い油状の粗生成物を得た。得られた粗生成物に少量の酢酸エチルを加えて溶解し、大量のヘキサン中に加えて再沈殿させることで精製した。溶解及び再沈殿の操作を2回繰り返した。上澄みのヘキサンを除去し、酢酸エチル及びヘキサンを減圧留去して、前駆体3.10g(収率:52%)を得た。 50 mL of dichloromethane was added to the solution after the reaction to prepare an organic phase. This organic phase was washed with 50 mL of a 1% by mass hydrochloric acid aqueous solution. Washing with an aqueous hydrochloric acid solution was repeated 4 times. Next, the organic phase after washing with an aqueous hydrochloric acid solution was washed with 50 mL of ultrapure water (Milli-Q water, “Milli-Q” is a registered trademark). Washing with ultrapure water was repeated 4 times. Anhydrous sodium sulfate was added to the organic phase washed with ultrapure water, and the organic phase was dried. Then, the solid was removed from the organic phase by filtration to obtain a yellow oily crude product. A small amount of ethyl acetate was added to the obtained crude product to dissolve it, and the product was added to a large amount of hexane for reprecipitation for purification. The operation of dissolution and reprecipitation was repeated twice. Hexane in the supernatant was removed, and ethyl acetate and hexane were distilled off under reduced pressure to obtain 3.10 g of a precursor (yield: 52%).

次に、上述のようにして得られた前駆体を用い、下記反応式にしたがって、式(1a)で表される化合物の合成を行った。 Next, using the precursor obtained as described above, the compound represented by the formula (1a) was synthesized according to the following reaction formula.

Figure 2020117643
Figure 2020117643

容器に、1g(3.37mmol)の上記前駆体、及び336mg(1.34mmol)のパラトルエンスルホン酸ピリジニウム(pyridinium p−toluenesulfonate:PPTS)を測り取り、メタノール14mLに溶解させメタノール溶液を調製した。上記容器を遮光された室温下において、上記メタノール溶液を撹拌しながら18時間反応させた。その後、逆相カラムクロマトグラフィー(溶離液として、水とメタノールとの混合溶媒を用い、極性を調整しながらグラジエント溶出させた)で精製し、凍結乾燥することによって、式(1a)で表される化合物(黄色の粘性体)を521mg(収率:60%)得た。得られた化合物は、H−NMRを用いて同定した。図1は、式(1a)で表される化合物のH−NMRのスペクトグラムである。 1 g (3.37 mmol) of the above precursor and 336 mg (1.34 mmol) of pyridinium p-toluenesulfonate (PPTS) were weighed into a container and dissolved in 14 mL of methanol to prepare a methanol solution. The container was allowed to react for 18 hours while stirring the methanol solution at room temperature protected from light. Thereafter, the product is purified by reverse phase column chromatography (using a mixed solvent of water and methanol as an eluent and gradient elution was performed while adjusting the polarity), and lyophilized to obtain the compound represented by the formula (1a). 521 mg (yield: 60%) of the compound (yellow viscous substance) were obtained. The obtained compound was identified using 1 H-NMR. FIG. 1 is a 1 H-NMR spectrogram of a compound represented by the formula (1a).

[水溶性評価]
上述のようにして得られた式(1a)で表される化合物の水溶性評価を行った。具体的には、上記化合物を、25℃の超純水に対して徐々に溶解させていき、溶液が完全に透明になり、固体がなくなることを、目視にて確認した。上記化合物の場合、50g/Lの水溶液を調整できることを目視で確認した。
[Water solubility evaluation]
The water solubility of the compound represented by the formula (1a) obtained as described above was evaluated. Specifically, it was visually confirmed that the above compound was gradually dissolved in ultrapure water at 25° C. and the solution became completely transparent and solid was lost. In the case of the above compound, it was visually confirmed that a 50 g/L aqueous solution could be prepared.

[連鎖移動剤としての性能評価:可逆的付加開裂連鎖移動重合]
モノマーとして、4−アクリロイルモルホリン(AMP)を用いて、式(1a)で表される化合物の連鎖移動剤としての性能を評価した。
[Performance evaluation as a chain transfer agent: reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization]
Using 4-acryloylmorpholine (AMP) as the monomer, the performance of the compound represented by the formula (1a) as a chain transfer agent was evaluated.

まず、4−アクリロイルモルホリン(AMP)を精製水に溶解させ、3.0mol/Lの水溶液を調製した。得られた水溶液に、AMPと、上述のように調製された式(1a)で表される化合物と、2,2’−ビス(2−イミダゾリン−2−イル)[2,2’−アゾビスプロパン]・2塩酸塩(2,2‘−Azobis(2−(2−imidazolin−2−yl)propane)dihydrochloride、富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:VA−044)とが、モル比で100:1:0.01となるように溶解させ、反応溶液を得た。反応溶液を70℃に加熱して開始剤からラジカルを発生させた後、70℃の条件下で、可逆的付加開裂連鎖移動重合を1時間行った。 First, 4-acryloylmorpholine (AMP) was dissolved in purified water to prepare a 3.0 mol/L aqueous solution. In the obtained aqueous solution, AMP, the compound represented by the formula (1a) prepared as described above, and 2,2′-bis(2-imidazolin-2-yl)[2,2′-azobis Propane]•dihydrochloride (2,2′-Azobis(2-(2-imidazolin-2-yl)propane)dihydrochloride, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: VA-044) To 100:1:0.01 to obtain a reaction solution. After the reaction solution was heated to 70° C. to generate radicals from the initiator, reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization was carried out for 1 hour under the condition of 70° C.

また上記とは別に、AMPを精製水に溶解させ、3.0mol/Lの水溶液を調製した。得られた水溶液に、AMPと、上述のように調製された式(1a)で表される化合物と、2,2’−ビス(2−イミダゾリン−2−イル)[2,2’−アゾビスプロパン]・2塩酸塩(富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:VA−044)とが、モル比で10:1:0.01となるように溶解させ、反応溶液を得た。反応溶液を70℃に加熱して開始剤からラジカルを発生させた後、70℃の条件下で、可逆的付加開裂連鎖移動重合を1時間行った。 Separately from the above, AMP was dissolved in purified water to prepare a 3.0 mol/L aqueous solution. In the obtained aqueous solution, AMP, the compound represented by the formula (1a) prepared as described above, and 2,2′-bis(2-imidazolin-2-yl)[2,2′-azobis Propane]•dihydrochloride (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: VA-044) was dissolved in a molar ratio of 10:1:0.01 to obtain a reaction solution. After the reaction solution was heated to 70° C. to generate radicals from the initiator, reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization was carried out for 1 hour under the condition of 70° C.

各重合反応における転化率をH−NMRを用いた測定によって評価した。さらに重合反応後に得られる高分子及びブロック共重合体の数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、及び分子量分散(Mw/Mn)を測定した。結果を表1に示す。 The conversion rate in each polymerization reaction was evaluated by measurement using 1 H-NMR. Furthermore, the number average molecular weight (Mn), the weight average molecular weight (Mw), and the molecular weight dispersion (Mw/Mn) of the polymer and block copolymer obtained after the polymerization reaction were measured. The results are shown in Table 1.

Figure 2020117643
Figure 2020117643

(実施例2)
[式(1b)で表される化合物の合成]
式(1b)で表される化合物の合成を行った。まず、下記の反応式にしたがって、化合物1の合成を行った。
(Example 2)
[Synthesis of Compound Represented by Formula (1b)]
A compound represented by the formula (1b) was synthesized. First, compound 1 was synthesized according to the following reaction formula.

Figure 2020117643
Figure 2020117643

容器に、500mg(3.37mmol)の3−(アセチルチオ)プロピオン酸と、450mg(3.43mmol)の2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−メタンアミンとを測り取り、35mLの乾燥メタノール(反応式中、dryMeOHで示す)を加えて溶解させた。次に、縮合剤として、943mg(3.41mmol)の4−(4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジン−2−イル)−4−メチルモルホリニウムクロリドn水和物(反応式中、DMT−MMで示す)を加えて、室温の条件下で、反応溶液を撹拌させながら3時間反応を行った。 In a container, weigh 500 mg (3.37 mmol) of 3-(acetylthio)propionic acid and 450 mg (3.43 mmol) of 2,2-dimethyl-1,3-dioxolane-4-methanamine, and dry 35 mL of methanol. (Indicated by dryMeOH in the reaction formula) was added and dissolved. Next, as a condensing agent, 943 mg (3.41 mmol) of 4-(4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl)-4-methylmorpholinium chloride n hydrate (reaction formula (Indicated by DMT-MM) was added, and the reaction was carried out at room temperature for 3 hours while stirring the reaction solution.

反応終了後、反応溶液から溶媒を減圧留去した。次に、ジクロロメタン10mLを加えて、有機相を調製し、1質量%の塩酸水溶液で洗浄した。分液操作によって有機相を得た。有機相に無水硫酸ナトリウムを加えて、有機相を乾燥させた。その後、濾過で有機相から固体を除去し、粗生成物を得た。得られた粗生成物を、溶離液としてクロロホルムを用いたシリカゲルクロマトグラフィーで精製することによって、化合物1(収率:86%)を得た。 After completion of the reaction, the solvent was distilled off from the reaction solution under reduced pressure. Next, 10 mL of dichloromethane was added to prepare an organic phase, which was washed with a 1% by mass hydrochloric acid aqueous solution. An organic phase was obtained by a liquid separation operation. Anhydrous sodium sulfate was added to the organic phase, and the organic phase was dried. Then, the solid was removed from the organic phase by filtration to obtain a crude product. The obtained crude product was purified by silica gel chromatography using chloroform as an eluent to obtain Compound 1 (yield: 86%).

次に、上述のようにして得られた化合物1を用い、下記の反応式にしたがって、化合物2(チオール基を有する化合物)の合成を行った。 Next, using the compound 1 obtained as described above, the compound 2 (compound having a thiol group) was synthesized according to the following reaction formula.

Figure 2020117643
Figure 2020117643

容器に、4.5g(17.0mmol)の化合物1と、920mg(17.0mmol)のナトリウムメトキシドとを測りとり、50mLの乾燥メタノールに溶解させた。室温の条件下で、反応溶液を撹拌させながら2時間反応を行った。反応終了後、3.8gのイオン交換樹脂(アンバーライト、ダウ・ケミカル社製、商品名)を加えて、5分間経過後、濾過によって固体を除去した。得られた液相を減圧蒸留し、真空乾燥させることで、化合物2を得た。 In a container, 4.5 g (17.0 mmol) of Compound 1 and 920 mg (17.0 mmol) of sodium methoxide were weighed and dissolved in 50 mL of dry methanol. The reaction was carried out at room temperature for 2 hours while stirring the reaction solution. After the reaction was completed, 3.8 g of an ion exchange resin (Amberlite, manufactured by Dow Chemical Co., Ltd., trade name) was added, and after 5 minutes, solids were removed by filtration. The obtained liquid phase was distilled under reduced pressure and dried in vacuum to obtain compound 2.

上述のようにして得られた化合物2を用い、下記の反応式にしたがって、化合物3の合成を行った。 Using the compound 2 obtained as described above, the compound 3 was synthesized according to the following reaction formula.

Figure 2020117643
Figure 2020117643

容器に、3.21g(14.6mmol)の化合物2と、592mg(14.8mmol)の水酸化ナトリウムを測りとり、12mLの精製水に溶解させた。室温の条件下で、半の溶液を撹拌させながら15分間反応を行った。次に、1.06mL(17.5mmol)の二硫化炭素(反応式中、CSで示す)を加えた後、1mLのアセトンを更に加え、反応系を冷却し0℃の条件下で、反応溶液を撹拌しながら反応を行い、反応溶液が橙色に着色したことを確認した。 3.21 g (14.6 mmol) of compound 2 and 592 mg (14.8 mmol) of sodium hydroxide were weighed in a container and dissolved in 12 mL of purified water. The reaction was carried out at room temperature for 15 minutes while stirring half of the solution. Next, after adding 1.06 mL (17.5 mmol) of carbon disulfide (indicated by CS 2 in the reaction formula), 1 mL of acetone was further added, the reaction system was cooled, and the reaction was performed at 0° C. The reaction was carried out while stirring the solution, and it was confirmed that the reaction solution was colored orange.

橙色に着色した反応溶液に対して、1.57mL(17.5mmol)の2−ブロモプロパン酸を加え、反応溶液が黄色の懸濁液に変化したことを確認した。当該懸濁液に、1.4mLの水酸化ナトリウム水溶液(12.5mol/L)を加えて、室温下で、懸濁液を撹拌しながら24時間反応を行った。反応系を冷却し0℃になったところで、1規定の塩酸を加え、油状の沈殿物が生じるのを確認した。その後、50mLのジクロロメタンを加えて、分液操作を行うことで有機相を得た。 To the orange-colored reaction solution, 1.57 mL (17.5 mmol) of 2-bromopropanoic acid was added, and it was confirmed that the reaction solution changed to a yellow suspension. 1.4 mL of sodium hydroxide aqueous solution (12.5 mol/L) was added to the suspension, and the reaction was carried out at room temperature for 24 hours while stirring the suspension. When the reaction system was cooled to 0°C, 1N hydrochloric acid was added, and it was confirmed that an oily precipitate was formed. Then, 50 mL of dichloromethane was added and liquid separation operation was performed to obtain an organic phase.

得られた有機相に無水硫酸ナトリウムを加えて、有機相を乾燥させた。その後、濾過で有機相から固体を除去し、粗生成物を得た。得られた粗生成物を、シリカゲルクロマトグラフィー(溶離液として、酢酸エチルとヘキサンとの混合溶媒を用い、極性を調整しながらグラジエント溶出させた)で精製することによって、化合物3(収率:30%)を得た。 Anhydrous sodium sulfate was added to the obtained organic phase to dry the organic phase. Then, the solid was removed from the organic phase by filtration to obtain a crude product. The obtained crude product was purified by silica gel chromatography (using a mixed solvent of ethyl acetate and hexane as an eluent to elute with gradient while adjusting the polarity) to give compound 3 (yield: 30 %) was obtained.

上述のようにして得られた化合物3を用い、下記の反応式にしたがって、式(1b)で表される化合物の合成を行った。 Using the compound 3 obtained as described above, the compound represented by the formula (1b) was synthesized according to the following reaction formula.

Figure 2020117643
Figure 2020117643

容器に、3.5g(9.52mmol)の化合物3を測りとり、100mLの精製水に分散させ分散液を得た。得られた分散液に、10μLの塩酸水溶液を加えて、水溶液のpHが4.0になるように調整した。pHを調整した後、室温の条件下で、分散液を撹拌しながら24時間反応を行った。反応終了後、懸濁液を減圧蒸留して、濃縮液を得た。得られた濃縮液を、逆相カラムクロマトグラフィー(溶離液として、水とメタノールとの混合溶媒を用い、極性を調整しながらグラジエント溶出させた)で精製することによって、式(1b)で表される化合物(収率:90%)を得た。得られた化合物は、H−NMR及び13C−NMRを用いて同定した。図2は、式(1b)で表される化合物のH−NMRのスペクトグラムである。図3は、式(1b)で表される化合物の13C−NMRのスペクトグラムである。 In a container, 3.5 g (9.52 mmol) of Compound 3 was measured and dispersed in 100 mL of purified water to obtain a dispersion liquid. To the obtained dispersion liquid, 10 μL of a hydrochloric acid aqueous solution was added to adjust the pH of the aqueous solution to 4.0. After adjusting the pH, the reaction was carried out at room temperature for 24 hours while stirring the dispersion liquid. After completion of the reaction, the suspension was distilled under reduced pressure to obtain a concentrated liquid. The obtained concentrated solution was purified by reverse phase column chromatography (using a mixed solvent of water and methanol as an eluent and gradient elution was performed while adjusting the polarity) to obtain a compound represented by the formula (1b). Compound (yield: 90%) was obtained. The obtained compound was identified using 1 H-NMR and 13 C-NMR. FIG. 2 is a 1 H-NMR spectrogram of the compound represented by the formula (1b). FIG. 3 is a 13 C-NMR spectrogram of the compound represented by the formula (1b).

[水溶性評価]
上述のようにして得られた式(1b)で表される化合物の水溶性評価を行った。具体的には、上記化合物を、25℃の超純水に対して徐々に溶解させていき、溶液が完全に透明になり、固体がなくなることを、目視にて確認した。上記化合物の場合、50g/Lの水溶液を調整できることを確認した。
[Water solubility evaluation]
The water solubility of the compound represented by the formula (1b) obtained as described above was evaluated. Specifically, it was visually confirmed that the above compound was gradually dissolved in ultrapure water at 25° C. and the solution became completely transparent and solid was lost. In the case of the above compound, it was confirmed that an aqueous solution of 50 g/L could be prepared.

[加水分解耐性の評価]
上述のようにして得られた式(1b)で表される化合物の加水分解耐性の評価を行った。まず、上記化合物を超純水に溶解させて10g/Lの水溶液を調製した。調製された水溶液を、70℃に加熱し、70℃の環境に1時間、3時間、6時間、12時間及び24時間静置した後、室温に戻した。加熱後室温に戻した溶液をサンプルとし、UVスペクトル測定を行うことで、上記化合物の加水分解耐性を評価した。結果を図4に示す。
[Evaluation of hydrolysis resistance]
The hydrolysis resistance of the compound represented by the formula (1b) obtained as described above was evaluated. First, the above compound was dissolved in ultrapure water to prepare a 10 g/L aqueous solution. The prepared aqueous solution was heated to 70° C., allowed to stand in an environment of 70° C. for 1 hour, 3 hours, 6 hours, 12 hours, and 24 hours, and then returned to room temperature. The solution that had been heated and returned to room temperature was used as a sample, and the UV resistance was measured to evaluate the hydrolysis resistance of the above compound. The results are shown in Fig. 4.

図4は、UVスペクトル測定の結果を示すグラフである。図4に示されるグラフ中、波長300nm付近に観測されるピークがトリチオカルボニル基に対応する吸収を示す。図4に示されるとおり、上記化合物は、70℃の水中環境下に24時間置かれても吸収スペクトルに変化がなく、加水分解耐性にも非常に優れた化合物であることが確認された。 FIG. 4 is a graph showing the results of UV spectrum measurement. In the graph shown in FIG. 4, a peak observed near a wavelength of 300 nm shows absorption corresponding to a trithiocarbonyl group. As shown in FIG. 4, it was confirmed that the above compound had no change in absorption spectrum even after being placed in a water environment at 70° C. for 24 hours, and was also very excellent in hydrolysis resistance.

[連鎖移動剤としての性能評価:可逆的付加開裂連鎖移動重合]
モノマーとして、グルコースアクリルアミド(N−(2−(1−((2R,3R,5S,6R)−3,4,5−trihydroxy−6−(hydroxymethyl)tetrahydro−2H−pyran−2−yl)−1H−1,2,3−triazol−4−yl)ethyl)acrylamide、グルコースを導入したアクリルアミド、以下、「GlcAAm」で示す)、4−アクリロイルモルホリン(AMP)、及びN,N−ジメチルアクリルアミド(DMA)を用いて、式(1b)で表される化合物の連鎖移動剤としての性能を評価した。
[Performance evaluation as a chain transfer agent: reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization]
As a monomer, glucose acrylamide (N-(2-(1-((2R,3R,5S,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)tetrahydro-2H-pyran-2-yl)-1H) -1,2,3-triazol-4-yl)ethyl)acrylamide, glucose-introduced acrylamide, hereinafter referred to as "GlcAAm"), 4-acryloylmorpholine (AMP), and N,N-dimethylacrylamide (DMA). Was used to evaluate the performance of the compound represented by the formula (1b) as a chain transfer agent.

まず、1段階目として、GlcAAmを精製水に溶解させ、1.5mol/Lの水溶液を調製した。得られた水溶液に、GlcAAmと、式(1b)で表される化合物と、熱重合開始剤として2,2’−ビス(2−イミダゾリン−2−イル)[2,2’−アゾビスプロパン]・2塩酸塩(富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:VA−044)とが、モル比で10:1:0.02となるように溶解させ、反応溶液を得た。反応溶液を70℃に加熱して開始剤からラジカルを発生させた後、70℃の条件下で、可逆的付加開裂連鎖移動重合を2時間行った。 First, as the first step, GlcAAm was dissolved in purified water to prepare a 1.5 mol/L aqueous solution. In the obtained aqueous solution, GlcAAm, the compound represented by the formula (1b), and 2,2′-bis(2-imidazolin-2-yl)[2,2′-azobispropane] as a thermal polymerization initiator. Dihydrochloride (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: VA-044) was dissolved in a molar ratio of 10:1:0.02 to obtain a reaction solution. After the reaction solution was heated to 70° C. to generate radicals from the initiator, reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization was carried out for 2 hours at 70° C.

次に、上記反応溶液に、4−アクリロイルモルホリン(AMP)の濃度が1.2mol/Lとなるように、4−アクリロイルモルホリン(AMP)を加えた。4−アクリロイルモルホリン(AMP)と、式(1b)で表される化合物と、熱重合開始剤とが、モル比で10:1:0.02となるように、式(1)で表される化合物と2,2’−ビス(2−イミダゾリン−2−イル)[2,2’−アゾビスプロパン]・2塩酸塩とを更に加えて、2段階目の重合を行う反応溶液を得た。上記と同様に、反応溶液を70℃に加熱して開始剤からラジカルを発生させた後、70℃の条件下で、可逆的付加開裂連鎖移動重合を2時間行った。 Next, 4-acryloylmorpholine (AMP) was added to the above reaction solution so that the concentration of 4-acryloylmorpholine (AMP) was 1.2 mol/L. 4-Acryloylmorpholine (AMP), the compound represented by the formula (1b), and the thermal polymerization initiator are represented by the formula (1) so that the molar ratio becomes 10:1:0.02. The compound and 2,2′-bis(2-imidazolin-2-yl)[2,2′-azobispropane]·dihydrochloride were further added to obtain a reaction solution for carrying out the second-stage polymerization. Similarly to the above, the reaction solution was heated to 70° C. to generate radicals from the initiator, and then reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization was performed for 2 hours under the condition of 70° C.

2段階目の重合終了後の反応溶液に、N,N−ジメチルアクリルアミド(DMA)の濃度が1.0mol/Lとなるように、N,N−ジメチルアクリルアミド(DMA)を加えた。N,N−ジメチルアクリルアミド(DMA)と、式(1b)で表される化合物と、熱重合開始剤とが、モル比で10:1:0.02となるように、式(1b)で表される化合物と2,2’−ビス(2−イミダゾリン−2−イル)[2,2’−アゾビスプロパン]・2塩酸塩とを更に加えて、3段階目の重合を行う反応溶液を得た。上記と同様に、反応溶液を70℃に加熱して開始剤からラジカルを発生させた後、70℃の条件下で、可逆的付加開裂連鎖移動重合を2時間行った。 N,N-Dimethylacrylamide (DMA) was added to the reaction solution after completion of the second-stage polymerization so that the concentration of N,N-dimethylacrylamide (DMA) was 1.0 mol/L. N,N-dimethylacrylamide (DMA), the compound represented by the formula (1b) and the thermal polymerization initiator are represented by the formula (1b) so that the molar ratio becomes 10:1:0.02. Compound and 2,2'-bis(2-imidazolin-2-yl)[2,2'-azobispropane] dihydrochloride are further added to obtain a reaction solution for carrying out the third stage polymerization. It was Similarly to the above, the reaction solution was heated to 70° C. to generate radicals from the initiator, and then reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization was performed for 2 hours under the condition of 70° C.

以降、表2に記載のとおりのモノマー種、モノマー濃度、及び仕込み比となるように調整すること以外は、上述の方法と同様にして、可逆的付加開裂連鎖移動重合を2時間行い、各段階でブロック共重合体を調製した。1段階目〜10段階目のいずれの段階においても、重合体、及びブロック共重合体を構成する各ブロックがモノマー10量体分成長するように、仕込みを調整した。 Thereafter, reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization was carried out for 2 hours in the same manner as in the above-mentioned method except that the monomer species, the monomer concentrations, and the charging ratios shown in Table 2 were adjusted. To prepare a block copolymer. In any of the first to tenth steps, the charge was adjusted so that the polymer and each block constituting the block copolymer would grow by the amount of the monomer decamer.

各重合反応における転化率をH−NMRを用いた測定によって評価した。さらに、重合反応後に得られる高分子及びブロック共重合体の数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、及び分子量分散(Mw/Mn)を測定した。結果を表2に示す。 The conversion rate in each polymerization reaction was evaluated by measurement using 1 H-NMR. Furthermore, the number average molecular weight (Mn), the weight average molecular weight (Mw), and the molecular weight dispersion (Mw/Mn) of the polymer and the block copolymer obtained after the polymerization reaction were measured. The results are shown in Table 2.

Figure 2020117643
Figure 2020117643

表1に示す結果から、1段階目〜10段階目のいずれの段階においても転化率は99%以上であることが確認された。また、得られた高分子の分子量分散が1.15〜1.36の範囲であり、分子量分散が十分低く抑えられていることが確認された。これらの結果から、式(1b)で表される化合物が連鎖移動剤として有用であり、完全水系での可逆的付加開裂連鎖移動重合を高い精度で行えることが確認された。 From the results shown in Table 1, it was confirmed that the conversion rate was 99% or more in any of the first to 10th stages. Further, it was confirmed that the molecular weight dispersion of the obtained polymer was in the range of 1.15 to 1.36, and the molecular weight dispersion was suppressed to be sufficiently low. From these results, it was confirmed that the compound represented by the formula (1b) is useful as a chain transfer agent and can perform reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization in a complete water system with high accuracy.

また、式(1b)で表される化合物は高い水溶性を有しており、反応水溶液中における連鎖移動剤の濃度の調整幅が、従来の連鎖移動剤よりも広いことが確認された。これによって、例えば、10量体ずつといった比較的短い単位でのブロック共重合体の組成制御を容易に行えることが確認された。 In addition, it was confirmed that the compound represented by the formula (1b) had high water solubility, and the adjustment range of the concentration of the chain transfer agent in the reaction aqueous solution was wider than that of the conventional chain transfer agent. From this, it was confirmed that the composition of the block copolymer can be easily controlled in a relatively short unit such as 10-mer units.

(実施例3)
[式(3a)で表される化合物の合成]
以下に示すようにして式(3a)で表される化合物の合成を行った。まず、下記の反応式にしたがって、前駆体(反応式中、Precursorで示される化合物)の合成を行った。
(Example 3)
[Synthesis of Compound Represented by Formula (3a)]
The compound represented by the formula (3a) was synthesized as shown below. First, according to the following reaction formula, a precursor (a compound represented by Precursor in the reaction formula) was synthesized.

Figure 2020117643
Figure 2020117643

容器に、3g(20mmol)の2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−メタンチオール、及び3.1mL(22mmol)のトリエチルアミン(反応式中、TEAで示す)を測り取り、21mLの乾燥ジクロロメタン(dryCHCl)を加え撹拌しながら溶解させた。次に、上記容器を氷浴で冷却しながら、11mLの乾燥ジクロロメタンに溶解させた1.32mL(22mmol)の二硫化炭素(反応式中、CSで示す)を滴下した。二硫化炭素を滴下していくにしたがって、溶液は次第に黄色に着色した。その後、上記容器を氷浴で冷却しながら、反応溶液を撹拌しながら30分間反応させた。さらに、上記容器を室温に戻して、反応溶液を撹拌しながら1時間反応させた。 In a container, 3 g (20 mmol) of 2,2-dimethyl-1,3-dioxolane-4-methanethiol and 3.1 mL (22 mmol) of triethylamine (indicated by TEA in the reaction formula) were weighed and dried in 21 mL. Dichloromethane (dryCH 2 Cl 2 ) was added and dissolved with stirring. Next, while cooling the container with an ice bath, 1.32 mL (22 mmol) of carbon disulfide (indicated by CS 2 in the reaction formula) dissolved in 11 mL of dry dichloromethane was added dropwise. The solution gradually became yellow as carbon disulfide was added dropwise. After that, the reaction solution was reacted for 30 minutes while stirring while cooling the container with an ice bath. Further, the container was returned to room temperature, and the reaction solution was reacted for 1 hour while stirring.

次に、上記容器を氷浴で冷却しながら、50mLの乾燥ジクロロメタンに溶解させた2。26g(14.9mmol)の2−ブロモプロピオン酸アミド(2−Bromopropionicamide)を上記溶液に滴下した。その後、上記容器を氷浴で冷却しながら、反応溶液を撹拌しながら30分間反応させた。さらに、上記容器を室温に戻して、反応容器を撹拌しながら28時間反応させた。 Next, 2.26 g (14.9 mmol) of 2-bromopropionicamide (2-Bromopropionicamide) dissolved in 50 mL of dry dichloromethane was added dropwise to the above solution while cooling the container with an ice bath. After that, the reaction solution was reacted for 30 minutes while stirring while cooling the container with an ice bath. Further, the above-mentioned container was returned to room temperature, and the reaction was performed for 28 hours while stirring the reaction container.

反応終了後、溶液から揮発成分を減圧留去し、粗生成物を得た。得られた粗生成物を、シリカゲルクロマトグラフィー(溶離液として、酢酸エチルとヘキサンとが体積比で1:1の混合溶媒を用いた)によって前駆体を含む分画(Rf値が0.2の分画)を回収した。得られた分画から溶媒を減圧溜去した。次に、ジクロロメタン10mLを加えて有機相を調製し、超純水を用いて三回洗浄した。分液操作によって有機相を得た。有機相に無水硫酸ナトリウムを加えて、有機相を乾燥させた。その後、濾過で有機相から固体を除去し、溶媒を減圧溜去することで、前駆体を1.08g(収率:27%)で得た。 After completion of the reaction, volatile components were distilled off from the solution under reduced pressure to obtain a crude product. The obtained crude product was subjected to silica gel chromatography (a mixed solvent of ethyl acetate and hexane at a volume ratio of 1:1 was used as an eluent) to fractionate containing a precursor (Rf value was 0.2. Fraction) was collected. The solvent was distilled off under reduced pressure from the obtained fraction. Next, 10 mL of dichloromethane was added to prepare an organic phase, which was washed three times with ultrapure water. An organic phase was obtained by a liquid separation operation. Anhydrous sodium sulfate was added to the organic phase, and the organic phase was dried. Then, the solid was removed from the organic phase by filtration, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 1.08 g of a precursor (yield: 27%).

次に、上述のようにして得られた前駆体を用い、下記反応式にしたがって、式(3a)で表される化合物の合成を行った。 Next, using the precursor obtained as described above, the compound represented by the formula (3a) was synthesized according to the following reaction formula.

Figure 2020117643
Figure 2020117643

容器に、300mg(1.02mmol)の上記前駆体、及び3mLの塩酸水溶液(濃度:0.1M)を測り取り、懸濁液を調製した。上記懸濁液を撹拌しながら6時間反応させた。反応の進行に伴い、懸濁液は黄色に着色した。次に、イオン交換樹脂を用いて反応溶液を中和させた。イオン交換樹脂を除去した後、中和後の溶液を凍結乾燥させることによって、式(3a)で表される化合物(黄色固体)を得た。図5は、式(3a)で表される化合物のH−NMRのスペクトグラムである。 300 mg (1.02 mmol) of the above precursor and 3 mL of a hydrochloric acid aqueous solution (concentration: 0.1 M) were weighed into a container to prepare a suspension. The suspension was reacted for 6 hours while stirring. The suspension was colored yellow as the reaction proceeded. Next, the reaction solution was neutralized using an ion exchange resin. After removing the ion exchange resin, the neutralized solution was freeze-dried to obtain the compound represented by the formula (3a) (yellow solid). FIG. 5 is a 1 H-NMR spectrogram of the compound represented by formula (3a).

[水溶性評価]
上述のようにして得られた式(3a)で表される化合物の水溶性評価を行った。具体的には、上記化合物を、25℃の超純水に対して徐々に溶解させていき、溶液が完全に透明になり、固体がなくなることを、目視にて確認した。上記化合物の場合、50g/Lの水溶液を調整できることを目視で確認した。
[Water solubility evaluation]
The water solubility of the compound represented by the formula (3a) obtained as described above was evaluated. Specifically, it was visually confirmed that the above compound was gradually dissolved in ultrapure water at 25° C. and the solution became completely transparent and solid was lost. In the case of the above compound, it was visually confirmed that a 50 g/L aqueous solution could be prepared.

式(3a)で表される化合物は、トリチオカルボニル基を有することから連鎖移動剤として機能し得る。 The compound represented by the formula (3a) has a trithiocarbonyl group and thus can function as a chain transfer agent.

本開示によれば、水溶性に優れ、連鎖移動剤として使用可能な化合物を提供することができる。本開示によればまた、水溶性に優れる連鎖移動剤を提供することができる。本開示によればまた、上述の連鎖移動剤を用いる高分子の製造方法を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a compound that has excellent water solubility and can be used as a chain transfer agent. The present disclosure can also provide a chain transfer agent having excellent water solubility. The present disclosure can also provide a method for producing a polymer using the above-mentioned chain transfer agent.

Claims (7)

下記一般式(1)、下記一般式(2)、下記一般式(3)又は下記一般式(4)で表される化合物。
Figure 2020117643

Figure 2020117643

Figure 2020117643

Figure 2020117643

[一般式(1)及び一般式(3)中、Lは、アミド基、メチレン基、又は炭素数2〜10のアルキレン基を示し、該アルキレン基を構成するメチレン基の少なくとも一つがアミド基で置換されていてもよく、
一般式(2)及び一般式(4)中、Lは、直接結合、メチレン基、又は炭素数2〜10のアルキレン基を示し、該アルキレン基を構成するメチレン基の少なくとも一つがアミド基で置換されていてもよい。]
A compound represented by the following general formula (1), the following general formula (2), the following general formula (3) or the following general formula (4).
Figure 2020117643

Figure 2020117643

Figure 2020117643

Figure 2020117643

[In General Formula (1) and General Formula (3), L 1 represents an amide group, a methylene group, or an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and at least one of the methylene groups constituting the alkylene group is an amide group. May be replaced with
In formulas (2) and (4), L 2 represents a direct bond, a methylene group, or an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and at least one of the methylene groups constituting the alkylene group is an amide group. It may be substituted. ]
一般式(1)及び一般式(3)中、Lは、炭素数2〜10のアルキレン基を示し、該アルキレン基を構成するメチレン基の少なくともひとつがアミド基で置換され、
一般式(2)及び一般式(4)中、Lは、炭素数2〜10のアルキレン基を示し、該アルキレン基を構成するメチレン基の少なくともひとつがアミド基で置換されている、請求項1に記載の化合物。
In the general formulas (1) and (3), L 1 represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, at least one of the methylene groups constituting the alkylene group is substituted with an amide group,
In the general formulas (2) and (4), L 2 represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and at least one of methylene groups constituting the alkylene group is substituted with an amide group. The compound according to 1.
一般式(1)及び一般式(3)中、Lが、メチレン基、又は−CHCHCONHCH−であり、一般式(2)及び一般式(4)中、Lが、メチレン基、又は−CHCHCONHCH−である、請求項1に記載の化合物。 In general formula (1) and general formula (3), L 1 is a methylene group or —CH 2 CH 2 CONHCH 2 —, and in general formula (2) and general formula (4), L 2 is methylene. The compound according to claim 1, which is a group or —CH 2 CH 2 CONHCH 2 —. 下記一般式(1)で表される化合物、下記一般式(2)で表される化合物、下記一般式(3)で表される化合物及び下記一般式(4)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも一種を含む、連鎖移動剤。
Figure 2020117643

Figure 2020117643

Figure 2020117643

Figure 2020117643

[一般式(1)及び一般式(3)中、Lは、アミド基、メチレン基、又は炭素数2〜10のアルキレン基を示し、該アルキレン基を構成するメチレン基の少なくとも一つがアミド基で置換されていてもよく、
一般式(2)及び一般式(4)中、Lは、直接結合、メチレン基、又は炭素数2〜10のアルキレン基を示し、該アルキレン基を構成するメチレン基の少なくとも一つがアミド基で置換されていてもよい。]
A group consisting of a compound represented by the following general formula (1), a compound represented by the following general formula (2), a compound represented by the following general formula (3) and a compound represented by the following general formula (4). A chain transfer agent containing at least one selected from the group consisting of:
Figure 2020117643

Figure 2020117643

Figure 2020117643

Figure 2020117643

[In General Formula (1) and General Formula (3), L 1 represents an amide group, a methylene group, or an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and at least one of the methylene groups constituting the alkylene group is an amide group. May be replaced with
In formulas (2) and (4), L 2 represents a direct bond, a methylene group, or an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and at least one of the methylene groups constituting the alkylene group is an amide group. It may be substituted. ]
一般式(1)及び一般式(3)中、Lは、炭素数2〜10のアルキレン基を示し、該アルキレン基を構成するメチレン基の少なくともひとつがアミド基で置換され、
一般式(2)及び一般式(4)中、Lは、炭素数2〜10のアルキレン基を示し、該アルキレン基を構成するメチレン基の少なくともひとつがアミド基で置換されている、請求項4に記載の連鎖移動剤。
In the general formulas (1) and (3), L 1 represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, at least one of the methylene groups constituting the alkylene group is substituted with an amide group,
In the general formulas (2) and (4), L 2 represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, and at least one of methylene groups constituting the alkylene group is substituted with an amide group. 4. The chain transfer agent according to item 4.
一般式(1)及び一般式(3)中、Lが、メチレン基、又は−CHCHCONHCH−であり、一般式(2)及び一般式(4)中、Lが、メチレン基、又は−CHCHCONHCH−である、請求項4に記載の連鎖移動剤。 In general formula (1) and general formula (3), L 1 is a methylene group or —CH 2 CH 2 CONHCH 2 —, and in general formula (2) and general formula (4), L 2 is methylene. The chain transfer agent according to claim 4, which is a group or —CH 2 CH 2 CONHCH 2 —. エチレン性不飽和結合を有する化合物を含有するモノマー組成物と、連鎖移動剤と、水とを含む溶液中で、可逆的付加開裂連鎖移動重合を行う工程を含み、
前記連鎖移動剤が、請求項4〜6のいずれか一項に記載の連鎖移動剤を含有する、高分子の製造方法。
In a solution containing a monomer composition containing a compound having an ethylenically unsaturated bond, a chain transfer agent, and water, including a step of performing reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization,
A method for producing a polymer, wherein the chain transfer agent contains the chain transfer agent according to any one of claims 4 to 6.
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