JP2022078097A - ビニルモノマーの線状重合および擬環拡大重合を制御するための調節剤 - Google Patents
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Abstract
Description
フリーラジカル重合は、例えばモノマーの選択範囲の広さ(例えば、官能性のもの、水およびプロトン性溶媒に対する耐性など)と、比較的容易な工業化とを兼ね備えているため、ビニルモノマーの重合には圧倒的に最も重要な技術である。ポリマー構成に対する制御を伴う(ブロック、星型、超分岐など)ビニルポリマーを得ることは、古典的なフリーラジカル重合では実現可能であった。
-ニトロキシド媒介性重合(NMP),この場合では、ニトロキシドがアルコキシアミンを形成することによってポリマーラジカルを可逆的に不活性化させる;
-原子移動ラジカル重合(ATRP),この場合では、金属塩錯体が(ハロゲン)原子移動によってポリマーラジカルを可逆的に不活性化させる;および
-可逆的付加-開裂連鎖移動(RAFT),この場合では、ジチオカルボニル化合物および関連化合物が交換連鎖移動によってポリマーラジカルを可逆的に不活性化させる
である。
本発明の目的は、ビニルモノマーの新規な重合方法であって、高い変換率に至るまでほぼ完全ないし完全な構成の完全性の保持および組成に対して改善された制御を有するポリマーが得られる方法のための調節剤化合物を提供することである。
本目的は、ビニルモノマーの重合に適した調節剤化合物であって、式1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1Hおよび1I:
R1は、任意選択的に置換されている第2級もしくは第3級のアルキルまたは第2級もしくは第3級のアラルキルを表し;
Z1は、-CN、または式C(O)OR21のカルボン酸エステルを表し;
Z2は、-CN、カルボン酸、カルボン酸の塩、カルボン酸エステル、カルボン酸アミド、(ヘテロ)アリール、アルケニルおよびハロゲンの群から選択され得;
R2、R3、R4およびR5は各々、独立して、H、アルキル、アラルキル、(ヘテロ)アリール、-CN、および式C(O)OR22のカルボン酸エステルの群から選択され;
R7は、第1級アルキルもしくは第1級アラルキル、-CNまたは水素を表し;
Yは橋架け基を表し、nは2、3、4、5または6であり;
R1が第3級アルキルまたは第3級アラルキルを表している場合、R6は、第1級アルキルもしくは第1級アラルキル、-CN、または式C(O)OR26のカルボン酸エステルを表し;
R1が第2級アルキルまたは第2級アラルキルを表している場合、R6は、第1級もしくは第2級のアルキルまたは第1級もしくは第2級のアラルキル、-CN、式C(O)OR26のカルボン酸エステルもしくは式P(O)(OR27)2のホスホン酸エステル、(ヘテロ)アリールまたはアルケニルを表し;
R21、R22、R26およびR27は各々、独立して、1~30個の炭素原子を有し、任意選択でヘテロ原子を含むアルキルまたはアラルキルを表す)
のいずれか1つによる調節剤化合物によって達成される。
-式(1)の調節剤は、ビニル重合を、商業的に許容され得るバッチ時間で高い変換率に至るまで制御することができる;
-明確に規定される環状ビニルポリマーの最初の成功裡の調製によって証明されるように、構成の完全性の充分な保持を伴って高い変換率が得られる:したがって、バッチ同士の一貫性および再現性が優れている;
-式(1)の調節剤は、これまでは、ひどくコストが高いアルコキシアミンを使用し、着色したポリマー生成物が生じる方法でしか得られていなかったメタクリル系モノマーの単独重合を制御することができる;
-このようにして得られたポリマーは使用準備済または配合準備済である;
-式(1)の調節剤は、安価で容易に入手可能な原料から得られ得る。
環状ビニルポリマーの成功裡の調製により、式(1)の調節剤化合物が重合を制御するプロセス機構が、これまで知られているNMPおよび他のCRP技術のものと明白に区別される。なんら理論に拘束されることを望まないが、本特許の解釈上、該方法を擬環拡大重合(P-REP)と命名し、これは環状ビニルポリマーの調製に関するものである。
R1は、任意選択的に置換されている第2級もしくは第3級のアルキルまたは第2級もしくは第3級のアラルキルを表し;
Z1は、-CN、または式C(O)OR21のカルボン酸エステルを表し;
Z2は、-CN、カルボン酸、カルボン酸の塩、カルボン酸エステル、カルボン酸アミド、(ヘテロ)アリール、アルケニルおよびハロゲンの群から選択され得;
R2、R3、R4およびR5は各々、独立して、H、アルキル、アラルキル、(ヘテロ)アリール、-CN、および式C(O)OR22のカルボン酸エステルの群から選択され;
R7は、第1級アルキルもしくは第1級アラルキル、-CNまたは水素を表し;
Yは橋架け基を表し、nは2、3、4、5または6であり;
R1が第3級アルキルまたは第3級アラルキルを表している場合、R6は、第1級アルキルもしくは第1級アラルキル、-CN、または式C(O)OR26のカルボン酸エステルを表し;
R1が第2級アルキルまたは第2級アラルキルを表している場合、R6は、第1級もしくは第2級のアルキルまたは第1級もしくは第2級のアラルキル、-CN、式C(O)OR26のカルボン酸エステルもしくは式P(O)(OR27)2のホスホン酸エステル、(ヘテロ)アリールまたはアルケニルを表し;
R21、R22、R26およびR27は各々、独立して、1~30個の炭素原子を有し、任意選択でヘテロ原子を含むアルキルまたはアラルキルを表す)
のいずれか1つによって規定される。
第1級アルキルまたは第1級アラルキルとしてのR6の例としては、メチル、エチル、1-プロピル、イソブチル、2-エチルブチル、2-エチルヘキシル、ベンジルおよび2-フェニルエチルが挙げられる。
好ましくは、R6は-CN、C(O)OMe、C(O)OEtまたはメチルである。
第2級アルキルまたは第2級アラルキルとしてのR6の例としては、イソプロピル、シクロヘキシルおよび1-フェニルエチルが挙げられる。
アルケニルとしてのR6の例としては、エテニル(ビニル)、1-メチルエテニル(イソプロペニル)、2-フェニルエテン-1-イル、1-プロペン-1-イルおよび2-メチル-1-プロペン-1-イルが挙げられる。
好ましくは、R6は-CN、フェニル、C(O)OMe、C(O)OEt、P(O)(OEt)2またはイソプロピル基である。
第1級アルキルまたは第1級アラルキルとしてのR7の例としては、メチル、エチル、1-プロピル、イソブチル、2-エチルブチル、2-エチルヘキシル、ベンジルおよび2-フェニルエチルが挙げられる。
好ましくは、R7が水素またはメチルである。
(ヘテロ)アリールの例としては、フェニル、2-フリルおよび2-ピリジルが挙げられる。
アルケニルの例としては、エテニル(ビニル)、1-メチルエテニル(イソプロペニル)、2-フェニルエテン-1-イル、1-プロペン-1-イルおよび2-メチル-1-プロペン-1-イルが挙げられる。
好ましくは、Z2は、-CN、Ph、C(O)OMe、C(O)OEtまたはC(O)OHの群から選択され、より好ましくは、Z2は-CNである。
好ましい一実施形態では、R21がメチルである。
好ましい一実施形態では、R22がメチル、エチルおよびシクロヘキシルから選択される。
好ましい一実施形態では、R23がメチルおよびエチルから選択される。
好ましい一実施形態では、R26がメチル、ベンジルおよびtert-ブチルから選択される。
好ましい一実施形態では、R27がエチルおよびn-ブチルから選択される。
本発明によるポリマーの調製に使用されるビニルモノマーは好ましくは、式(2):
で表される1-置換型ビニルモノマーの群、
または式(3):
R9がハロゲンを表している場合、R10もまたハロゲンを表すか、または任意選択的に置換されているアルケニルを表す)
で表される1,1-二置換型ビニルモノマーの群
から選択される。
で表される1,2-二置換型ビニルモノマーの群から選択されるビニルコモノマーとの組合せでの混合物であってもよい。
式(1)の調節剤化合物は、式(2)の1-置換型ビニルモノマーと式(3)の1,1-二置換型ビニルモノマーの、任意選択で式(4)の1,2-二置換型ビニルコモノマーとの組合せでの重合の制御に特に適合している。本発明の新しい重合方法は、先行技術のNMPおよび他のCRP技術のものと明白に異なる:本明細書において、擬環拡大重合(P-REP)方法での環状ビニルポリマーの最初の成功裡の調製によって実証されているとおり、終結は有効に抑制されるはずである。
また、本発明は、式(10)による線状ポリマーおよび式(11)による環状ポリマーに関するものであり、これらは本発明による方法によって調製され得る。該ポリマーはホモポリマーであってもよく、2種類以上のビニルモノマーのコポリマーであってもよい。コポリマーは、モノマーを重合反応器内に供給する様式に応じて、ランダム、グラジエントおよび/または(マルチ-)ブロック構造を有するものであり得る。
による線状ポリマーに関するものであり、ここで、式(10A)による線状ポリマーは式(1A)の調節剤化合物を使用した場合に、式(10B)によるものは(1B)を使用した場合に得られ、ただし、各場合において、いずれかのR7は第1級アルキルまたは-CN(後者の場合はR1としてtert-アルキルを有する)であるものとし、他のすべての置換基は上記に規定のとおりである。式中、pは、該ポリマー鎖内に組み込まれている式(2)の1種類以上の型のビニルモノマー単位の平均数を表し、pは0~100,000の範囲であり;
式中、qは、該ポリマー鎖内に組み込まれている式(3)の1種類以上の型のビニルモノマー単位の平均数を表し、qは0~100,000の範囲であり;
式中、rは、該ポリマー鎖内に組み込まれている式(4)の1種類以上の型のビニルコモノマー単位の平均数を表し、rは0~100,000の範囲であり;
式中、sは、シス-および/またはトランス-の1,4-および/または4,1-付加によって該ポリマー鎖内に組み込まれている1種類以上の型のジエンモノマー単位の平均数を表し、R13は、水素、メチルおよび/またはハロゲンを表し、sは0~100,000の範囲であり;
ここで、p+q+r+sは少なくとも10であり;
いろいろな該モノマー単位がポリマー鎖内に任意の順序で存在し得る。
で表されるような複数の環状ポリマーが1つのポリマー構成に連結される。
式(1)の調節剤化合物は原則的には、当業者に知られた方法論の適合および統合によって調製され得る。課題は、このようにして調製される調節剤化合物の全体的なプライシングが、意図される使用に対して経済的に妥当であるかどうかである。容易に入手可能で安価な原料からの、より費用効果のある手段の必要性が依然として存在している。
ニトロキシド媒介性重合(NMP)のためのアルコキシアミン調節剤は、多くの様式で作製され得る(アルコキシアミン調節剤の合成態様を含むNMPに関する概説については:Nicholas,J.et al.Progr.Polym.Sc.2013,38,63-235)。より一般的で好ましい2つの方法はニトロキシドによるラジカル捕捉とニトロンによる1,3-ジラジカル捕捉である(次のセクション参照)。
原則的には、ニトロンによる1,3-ジラジカル捕捉によるアルコキシアミン調節剤の調製は、アルコキシアミンがその後、3工程ではなく1工程で直接調製されるため、より効率的であろう。大半は、このストラテジーは、インサイチュニトロキシド媒介性重合の状況において研究されてきた(インサイチュNMP,概説については:Sciannamea,V.et al.Chem.Rev.2008,108,1104-26およびこれに挙げられた参考文献参照)。
-(高価な)ニトロンのインサイチュ変換が非効率的であり、過剰な開始剤を必要とする;
-分子量が理論値よりも(有意に)大きい;
-ニトロン、開始剤およびモノマーの各組合せについて広範囲にわたる最適化が必要とされる;
-低PDIのポリマーを得るために低温での予備反応が必要であり、これは時間がかかり、したがって、許容され得ないバッチ時間がもたらされ得よう。
インサイチュNMPベースの方法は工業的に実施されていないようである。
式(1A)および(1E)の調節剤化合物であって、式中のR5がR2と同一であり、R4がR3と同一であり、Z2がZ1と同一であり、R7=Hであり、式(8A)および(8E):
のアルコキシアミンで表されるものであり得る調節剤化合物を調製し、本明細書に記載の化合物は、直接的で費用効果のある方法において、容易に入手可能な出発物質から好適に調製され得る。したがって、本発明の別の態様は、式(6):
の対応するアルドニトロンと、式(7):
の対応するアゾ化合物との1,3-ジ-tert-ラジカル付加反応における反応による、式(8)のアルコキシアミンの調製方法に関するものである。
のアルコキシアミンを、式(6):
のアルドニトロンと、式(7):
のアゾ化合物を、溶媒中で加熱し、式(8)のアルコキシアミンを形成させることにより調製するための方法もまた提供される。
は、式(5):
の対応するアミンの、式(5)のアミンおよび重炭酸ナトリウムまたは重炭酸カリウムを含有する水-アセトン混合物中での、活性成分として式(KHSO5)2.KHSO4.K2SO4のペルオキシ一硫酸カリウムによる酸化によって最良に調製される。第2級アミンをアルドニトロンに変換させるための既知の酸化反応は、特に、R6として活性化基(-CN、エステル、ホスホネート)を担持している式(6)のアルドニトロンを調製しようとする場合、都合が悪い。
式(1C)のニトロンは、当該技術分野で知られた方法を用いて調製され得る。この目的のため、最も一般的な方法は、ヒドロキシルアミン化合物とカルボニル化合物の縮合反応によるものである(実施例35および36に実例を示す)。具体的な場合の一例では、これは、ヒドロキシルアミン化合物とアルキンから付加-互変反応によって作製され得る(Nguyen,T.B.et al.Org.Lett.2008,10,4493-6;実施例34において使用)。このような方法は、ヒドロキシルアミン化合物(市販される場合)のプライシングが、意図されるあらゆる最終用途にとってひどく高くなるため、工業的観点からあまり好ましくない。それに加えて、本発明との関連において、R6としてカルボン酸エステル基を担持している式(1C)のニトロンのみがこの様式で得られ得る。
式(1C)および(1G):
の特定のニトロン調節剤が、直接的で費用効果のある方法において、容易に入手可能な出発物質から好適に調製され得る。したがって、本発明の別の態様は、式(1C)および(1G)の特定のニトロン調節剤の、それぞれ式(8A)および(8E):
の対応するアルコキシアミンからの、金属アルコキシドまたはアミン塩基での処理による調製方法に関するものである。
(合成総論)
市販品等級の試薬、溶媒、開始剤およびモノマーは、Aldrich、WakoおよびTCIから購入し、特に記載のない限り、受領したままの状態で使用した。1,3,5-トリシクロヘキシルヘキサヒドロ-1,3,5-s-トリアジンは、Bujnowski,K.et al.ARKIVOC 2008,106-14に従って調製し、再結晶後の収率は85%であった。アゾ開始剤アゾビス(α-エチルブチロニトリル)(AEBN)は、Dox,A.W.J.Am.Chem.Soc.1925,47,1471-7に従って調製した。N-(2-メチル-1-フェニルプロピル)ヒドロキシルアミンは、イソブチロフェノンから、そのオキシムのシアノ水素化ホウ素ナトリウムでの還元によって調製し、p-トルエンスルホン酸塩として単離した。
実施例1~10には、第2級アミンからの、オキソンを酸化剤として用いる代表的なアルドニトロン化合物、特に、シアノ-、エステル-およびホスホネート-型の活性化基を担持しているものの調製を開示する。これは、反応(I)によって模式的に示される:
工程1:撹拌バーを備えた500mL容三角フラスコ内に、252mL(3当量)のtert-ブチルアミンと150mLの酢酸エチルを仕込み、フラスコを水浴中で冷却した。これに、60.4g(50.6mL,0.8mol)のクロロアセトニトリルを30分間で滴下し、得られた混合物を室温で3日間撹拌した。反応混合物を、250mLの酢酸エチルの補助を伴って濾過した。濾液を水、ブラインで洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過後、揮発性物質をエバポレートし、そのままでさらなる使用に適した98%より高い純度(1H NMR)の73.6g(82%)の無色の液状物を得た。1H NMR δ 1.11(s,9 H,t-Bu),1.17(br,1 H,N-H),3.53(s,2 H,CH2);13C NMR δ 28.91(t-Bu),31.17(CH2),51.51(C-N),119.90(C≡N).
注:択一的に、Exner,L.J.et al.J.Am.Chem.Soc.1953,75,4841-2に従って同様の品質の物質が86%収率で調製され、酸化工程で成功裡に使用された。
注:これまで、m-クロロペルオキシ安息香酸(mCPBA)がシアノメチルアミンの酸化に使用されている(Patel,I.et al.Org.Process Res.Dev.2009,13,49-53およびこれに挙げられた参考文献):が、このニトロンがmCPBAの酸化によって調製される場合があり得、mCPBAのプライシングがこの方法の商業的な魅力を低下させている。N-シアノメチルアミンに適用した場合、メタノール中での過酸化水素とタングステン酸ナトリウム触媒による酸化(最初にMurahashi,S.et al.J.Org.Chem.1990,55,1736-44によって報告された)により所望のニトロンと対応する第1級アミドとの1:1の混合物が生成し、したがって収率は許容不可能に低くなった。
工程1:撹拌バーを備えた1L容三角フラスコ内に300mL(約4当量)のtert-ブチルアミンと550mLのtert-ブチルメチルエーテルを仕込み、この溶液を氷浴中で冷却した。この撹拌溶液に、110.1g(68.2mL;0.72mol)のブロモ酢酸メチルを約90分間で滴下し、次いで、得られた混合物を室温で一晩撹拌した。反応混合物を、275mLのtert-ブチルメチルエーテルの補助を伴って濾過し、揮発性物質をエバポレーションによって除去し、そのままでさらなる使用に適した99%より高い純度(1H NMR)の96.2g(92%)のわずかに着色した液状物を得た。1H NMR δ 1.08(s,9 H,t-Bu),1.50(br,1 H,N-H),3.38(s,2 H,CH2),3.70(s,3 H,OMe);13C NMR δ 28.96(t-Bu),44.99(CH2),50.45(C-N),52.06(OMe),173.68(C=O).
注:適切なブロモ酢酸エステルを出発物質にして、この2工程手順は、a.o.、エチル(94%および82%)、ベンジル(99%および88%)ならびにtert-ブチル(それぞれ、工程1では93%および工程2では88%)エステル-置換型N-tert-ブチルアルドニトロンの調製にも同様に等しく使用され得る。メチルエステルでは、メタノール中での過酸化水素およびタングステン酸ナトリウム触媒による酸化(Murahashi,S.et al.J.Org.Chem.1990,55,1736-44参照)によりニトロンが約10%の単離収率で得られ、これは、本発明の方法によって得られるものよりはるかに低い。エチルエステルでは、シアノメチルアミンの酸化で成功裡であった製法(Patel,I.et al.Org.Process Res.Dev.2009,13,49-53およびこれに挙げられた参考文献参照)におけるm-クロロ-ペルオキシ安息香酸(mCPBA)の使用では、このアミンの一部変換しか得られず、カラムクロマトグラフィー後に単離されたニトロンの収率は40%より低かった。
工程1:1L容の丸底フラスコ内に110.5g(0.80mol)の亜リン酸ジエチル、400mLのトルエン、110mL(1.3当量)のtert-ブチルアミン、1.6g(1mol%)のp-トルエンスルホン酸水和物および24gのパラホルムアルデヒドを仕込んだ。このフラスコにディーン・スターク・トラップおよび還流冷却器を塩化カルシウム管とともに装着し、内容物を撹拌し、窒素雰囲気下で約1.5時間、加熱還流した。約70℃まで冷却した後、10gの重炭酸ナトリウムを添加し、次いで反応混合物をさらに0.5時間還流した。室温まで冷却した後、反応液を濾過し、次いで、溶媒および他の揮発性物質をエバポレートした。このようにして得られた生成物は、約30%のヒドロキシメチルホスホン酸ジエチルを含有していた。酸性化の後、洗浄および中和によってこの成分のほとんどを除去し、アミンを107.4g(60%)の収量で得た。1H NMR δ 1.04(s,9 H,t-Bu),1.28(t,6 H,OEt),1.5-2.5(br,1 H,N-H),2.86(d,2 H,2JHP=15,CH2P),4.10(m,4 H,OEt);13C NMR δ 16.42(d,3JCP=6,OEt),28.26(t-Bu),38.49(d,1JCP=151,CH2P),51.04(d,3JCP=15,C-N),62.20(d,2JCP=6,OEt);31P NMR δ 28.57.
注:シアノメチルアミンの酸化に成功裡であったm-クロロペルオキシ安息香酸(mCPBA)の使用(Patel,I.et al.Org.Process Res.Dev.2009,13,49-53およびこれに挙げられた参考文献参照)により出発物質アミンは完全に変換されたが、所望のニトロンは全く得られなかった。
工程1:実施例2の場合と同様にして、136.8g(95.2mL,0.8mol)の臭化ベンジルの使用により、後処理後、128.0g(98%)の無色の液状物を得、これは、次の工程のために充分に純粋である:これに含まれているビス-アルキル化生成物(δ 3.66)は2%未満である。1H NMR δ 1.14(s,9 H,t-Bu),1.0-1.4(br,1 H,N-H),3.69(s,2 H,CH2),7.20-7.45(m,5 H,Ph);13C NMR δ 29.16(t-Bu),47.27(CH2),50.64(C-N),126.68,128.30および128.36(各々、C-H,Ph),141.52(q-C,Ph).
工程1(すなわち、Exner,L.J.et al.J.Am.Chem.Soc.1953,75,4841-2として公開された研究のマイナーな適合):125.3g(0.66mol)のメタ重亜硫酸ナトリウムを200mLの水中に含む溶液に、97.4gの≧37.0%のホルマリン(≧1.2mol)を添加し(発熱性)、この溶液を70℃で45分間加熱した。60℃まで冷却した後、126.0g(1.27mol)のシクロヘキシルアミンを急速に添加し、撹拌をその温度で0.5時間継続した。室温まで冷却した後、62.5g(1.275mol)のシアン化ナトリウムを250mLの水中に含む溶液を1時間で滴下し、撹拌を4時間継続した。水およびトルエン(500mLずつ)を添加し、層を分離させた。水層を250mLのトルエンでもう1回、抽出した。合わせた有機層を水とブラインで洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過後、溶媒をエバポレートし、155.9(94%)の生成物を無色の液状物として得た。これは次の工程のために充分に純粋である。これに含まれているビス-アルキル化生成物(δ 3.67)は2%未満である:1H NMR δ 0.99-1.34(m,6 H)および1.54-1.85(m,5 H)(c-HexおよびN-H),2.64(tt,1 H,CHN),3.58(s,2 H,CH2N);13C NMR δ 24.59,26.05,32.77および34.49(c-Hex),55.32(CH2N),118.30(C≡N).
注:アセトンを、標準的な操作条件下でメチルエチルケトンに置き換えた場合、後処理後、30%までものヒドロキシルアミン中間体が存在した。したがって、オキソンを用いた酸化にはアセトン-水混合物の使用が好ましい。
工程1:撹拌バーを備えた1L容三角フラスコ内に、365mL(4当量)のシクロヘキシルアミンと500mLのトルエンを仕込み、この溶液を氷浴中で冷却した。この撹拌溶液に、約2時間で133.6g(88.7mL;0.8mol)のブロモ酢酸エチルを滴下し、得られた混合物を室温で一晩撹拌した。反応混合物を、250mLのトルエンの補助を伴って濾過し、次いで揮発性物質をエバポレートした。残留シクロヘキシルアミンをトルエンとの共エバポレーションによって除去した。これにより139.3g(95%)の生成物を無色の液状物として得、これは次の工程のために充分に純粋であった。これに含まれているビス-アルキル化生成物(δ 3.48)は0.5%未満であった。1H NMR δ・0.90-1.2(m,6 H)および1.50-1.80(m,5 H)(c-HexおよびN-H),1.19(t,2 H,OEt),2.32(tt,1 H,CHN),3.34(s,2 H,CH2N),4.10(q,2 H,OEt);13C NMR δ・14.26(OEt),24.89,26.10,33.36および48.34(c-Hex),56.47(CH2N),60.71(OEt),172.89(C=O).
注:適切なブロモ酢酸エステルを出発物質にして、この2工程手順は、a.o.、メチル(48%)、ベンジル(50%)およびtert-ブチル(2工程で54%)のC-エステルN-シクロヘキシルアルドニトロンの調製にも同様に等しく使用され得る。
工程1:95.0g(0.285mol)の再結晶1,3,5-トリシクロヘキシルヘキサヒドロ-1,3,5-s-トリアジンと130.0g(0.94mol;3.3当量)の亜リン酸ジエチルを100mLのシクロヘキサン中で一晩還流した。溶媒をエバポレートし、次の工程での使用に充分に純粋な粗製アミンを得た。1H NMR δ 0.90-1.30(m,6 H)および1.43-1.78(m,5 H)(c-HexおよびN-H),1.24(t,6 H,OEt),2.36(tt,1 H,HC-N),2.90(d,2 H,2JHP=12,CH2P),4.05(m,4 H,OEt);13C NMR δ 16.55(d,3JCP=6,OEt),24.87,26.15および33.09(c-Hex),42.43(d,1JCP=153,CH2P),57.79(d,3JCP=15,HC-N),62.10(d,2JCP=7,OEt);31P NMR δ 28.20.
工程1:撹拌バーを備えた1L容三角フラスコ内に、360mL(約3.5当量)のシクロヘキシルアミンと500mLの酢酸エチルを仕込み、この溶液を氷浴中で冷却した。この撹拌溶液に、約2.0時間で153.9g(107.0mL;0.9mol)の臭化ベンジルを滴下し、得られた混合物を周囲温度で一晩撹拌した。反応混合物を、500mLのトルエンの補助を伴って濾過した。濾液を水とブラインで洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過後、揮発性物質をエバポレートした。残留シクロヘキシルアミンをトルエンとの共エバポレーションによって除去した。これにより、186.6g(98%)の生成物を、次の工程のために充分に純粋な無色の液状物として得た。これに含まれているビス-アルキル化生成物(δ 3.60)は2%未満であった。1H NMR δ 1.01-1.32(m,6 H)および1.53-1.93(m,5 H)(c-HexおよびN-H),2.46(tt,1 H,HC-N),3.78(s,2 H,CH2Ph),7.20-7.55(m,5 H,Ph);13C NMR δ 25.19,26.40および33.77(c-Hex),51.25(HC-N),56.36(CH2Ph),126.96,128.23および128.52(C-H,Ph),141.23(q-C,Ph).
実施例1に開示した一般製法に従い、101g(0.51mol)のジベンジルアミン、225gの重炭酸ナトリウム(400mLずつのアセトンおよび水中)の使用、次いで、375gのオキソンの周囲温度での分割添加により、後処理後、粗製ニトロンをほぼ定量的収率で得た。n-ヘプタン-酢酸エチル(1:1 v/v)での再結晶により第1収量の純粋な生成物を得た。濾液のエバポレーション後、再結晶により第2収量を得た。合計収量:99.8g(92%).1H NMR δ 5.02(s,2 H,CH2),7.30-7.50(m,9 H),8.19(m,2 H);13C NMR δ 71.35(CH2N),128.54,128.69,129.04,129.04,129.28および130.50(各々、C-H,Ph),130.58および133.43(各々、q-C,Ph),134.28(HC=N).
実施例1に開示した一般製法に従い、122.8g(0.67mol)のN-フェニルベンジルアミン、280gの重炭酸ナトリウム(450mLずつのアセトンおよび水中)から、次いで、480gのオキソン(250mLの酢酸エチルを、オキソンの添加の75%終了時に形成されたニトロンの沈殿による気泡形成を相殺するために添加する)の分割添加により、後処理およびエタノールでの晶析後、44.8g(34%)の濃い緑色のニトロンを得た。1H NMR δ 7.38-7.48(m,6 H),7.72-7.77(m,2 H)および8.35-8.42(m,2 H)(Ph),7.90(s,1 H,HC=N);13C NMR δ 121.90,128.79,129.18,129.30,130.06および131.06(各々、C-H,Ph),130.86および149.26(各々、q-C,Ph),134.68(HC=N).
驚くべきことに、強力な活性化基、例えば-CN、カルボン酸エステルまたはホスホネートエステルを有するアルドニトロンC-置換型は、出発物質のアミンと重炭酸ナトリウムまたは重炭酸カリウムのみを含有するアセトン-水混合物を使用し、固体のオキソンを反応液に供給する酸化により、モルスケールで良好ないし優れた収率で容易に効率的に調製されることがわかった。この手順では相間移動触媒の使用が不要である。また、さらなる有機溶媒(環境の観点からあまり望ましくない)も必要でない。この反応は、有意に高い濃度の出発アミン(典型的には、1.5Mから2Mまで)で、すなわち、これまで報告されているものの10倍以上もの濃度で行なうことができる。生成物は抽出によって容易に単離することができ、充分に純粋であり、そのため、さらに精製せずに直接使用され得る。
実施例11~14および19~21には、このようにして得られたニトロンからの、2種類の第3級ラジカルの1,3-付加による代表的なアルコキシアミンの直接調製を開示し、後者は好ましくは、本発明によるアゾ化合物の熱分解によって生成するものである。これは反応(II)によって模式的に示される:
実施例1に従って調製された18.92g(0.15mol)のニトロンおよび40.64g(1.65当量)のAIBN(250mLのトルエン中)を92℃(浴温度)で6時間撹拌した。溶媒のエバポレーション、次いでイソプロパノールでの再結晶および冷蔵庫内での冷却により、10~20%のテトラメチルスクシノニトリル(TMSN)が混在した約80%のアルコキシアミンが回収された。この物質を高温イソプロパノールに溶解させ、溶液を室温までゆっくり冷却すると、濾過後に純粋なアルコキシアミンが得られた。収量:26.0g(66%).1H NMR δ 1.26(s,9 H,t-Bu),1.50,1.61,1.82および1.82(各々、s,3 H,Me),3.77(s,1 H,HC-N);13C NMR δ 24.51,26.13,28.18および28.18(各々、Me),26.61(t-Bu),36.25(CMe2),61.98(HC-N),63.08(C-N),76.58(C-O),113.46,121.09および122.12(各々、C≡N).
注:水蒸気ストリッピング-TMSNを除去するための業界で確立された実務-また、純粋なアルコキシアミンを得るために、イソプロパノールでの事前の1回の晶析が使用される場合もあり得る。反応は、還流下、トルエン中で、1.3当量のAIBNを少量に分けて供給することにより等しく良好に実行できた。原子移動ラジカル付加(ATRA)(実施例13Bと同様の手順、ここではα-ブロモイソブチロニトリルを使用)において、実施例1の出発ニトロンは14%しか実施例11のアルコキシアミンに変換されず、一方、残りのα-ブロモイソブチロニトリルはTMSNに変換された。
実施例1に従って調製された5.68g(45mmol)のニトロンおよび15.86g(1.6当量)のAEBN(75mLのトルエン中)を86℃(浴温度)で一晩撹拌した。1H NMRにより、変換は約90%であることが示された。溶媒のエバポレーション、次いでイソプロパノールでの再結晶および冷凍庫内での冷却により、濾過後、5.40g(38%)のアルコキシアミンを針状物として得た。1H NMR δ 1.06,1.11,1.13および1.18(各々、t,3 H,CH3CH2),1.28(s,9 H,t-Bu),1.55(m,1 H),1.86-2.15(m,5 H)および2.18-2.34(m,2 H)(CH3CH2),4.04(s,1 H,HC-N);13C NMR δ 7.92,8.28,8.93および9.13(各々、CH3CH2),25.28,28.24,29.32および30.64(各々、CH3CH2),26.98(t-Bu),45.38(CEt2),58.70(HC-N),63.88(C-N),84.50(C-O),113.96,119.45および120.64(各々、C≡N).
注:1つの実験では、1.6当量のAEBNを固形物として少量に分けて、105℃(浴温度)で0.5時間添加し、加熱を16時間継続した:変換は90%であり、アルコキシアミンとNOH化合物の1:1の混合物が得られた。また、不均化において共形成された2-エチルブト-2-エンニトリルも観察された(2種類の異性体δ 6.18および6.36(各々、br q,CH=))。
手順A:5.68g(45mmol)の実施例1に従って調製されたニトロンおよび12.95g(1.25当量)の2,2’-アゾビス(イソ酪酸)ジメチル(AIBMe)(75mLのトルエン中)を92℃(浴温度)で6時間撹拌した。1H NMRにより、最終変換は92%であり、75%は所望のアルコキシアミンであり、17%は、アルコキシアミンからNOH化合物への不均化、その後の環化によって形成された2-(tert-ブチル)-4,4-ジメチル-5-オキソイソオキサゾリジン-3-カルボニトリル(δ 4.06(s,1H,H-3))と、不均化において形成されたメタクリル酸メチルへの出発ニトロンの双極子付加環化によって形成された2-(tert-ブチル)-3-シアノ-5-メチルイソオキサゾリジン-5-カルボン酸メチル(δ 2.48,3.20および3.96(各々、dd,1H,H-3およびH-4))との1:1の混合物からなることが示された。選択的晶析による純粋なアルコキシアミンの単離は実現可能でなかった。
23.88g(0.15mol)の実施例2に従って調製されたニトロンおよび40.64g(1.65当量)のAIBN(250mLのトルエン中)を92℃(浴温度)で6時間撹拌した。1H NMRにより、アルコキシアミンと1種類の環状付加物の96:4の混合物への出発ニトロンの完全変換が示された(基準試料との比較によって同定:下記の注釈参照)。溶媒のエバポレーション、次いでイソプロパノールでの再結晶および冷蔵庫内での冷却により、20~30%のTMSNが混在した約80%のアルコキシアミンを得た。イソプロパノールでの2~3回のさらなる再結晶により、純粋なアルコキシアミンを白色結晶として25.80g(58%)で得た。1H NMR δ 1.26(s,9 H,t-Bu),1.35,1.48,1.71および1.82(各々、s,3 H,Me),3.55(s,1 H,HC-N),3.75(s,3 H,OMe);13C NMR δ 25.68,26.22,26.45および28.42(各々、Me),27.66(t-Bu),34.33(CMe2),51.61(OMe),62.92(C-N),71.33(HC-N),77.09(C-O),121.35および124.59(各々、C≡N),166.77(C=O).
注:105℃において、環状付加物に対するアルコキシアミンの比は92:8であったが、この場合、4%のNOH不均化生成物が観察された:δ 5.67(br,NOH)および3.52(HC-N)。出発ニトロンを2当量のメタクリロニトリルとともにトルエン中で90℃にて6時間、加熱することにより、95:5の比の2種類のジアステレオ異性体環状付加物の形成を伴う完全変換を得た。主生成物:1H NMR δ 1.14(s,9 H,t-Bu),1.69(s,3 H,Me),2.65,2.90および4.09(各々、dd,1 H,H-3およびH-4),3.74(s,3 H,OMe)。
手順A:7.16g(45mmol)の実施例2に従って調製されたニトロンおよび12.95g(1.25当量)のAIBMe(75mLのトルエン中)を92℃(浴温度)で6時間撹拌した。1H NMR解析により、すべてのニトロンが変換されたこと、しかしながら、所望のアルコキシアミン(δ 4.26(HC-N)-下記参照)は全く存在しなかったことが示された。変換ニトロンの80%を占める主成分は2-(tert-ブチル)-4,4-ジメチル-5-オキソイソオキサゾリジン-3-カルボン酸メチルであった(δ 1.12(s,9 H,t-Bu),1.24および1.34(各々、s,3 H,Me),3.75(s,3 H,OMe),および3.85(s,1 H,H-3))。
注:副生成物2-(tert-ブチル(ヒドロキシ)アミノ)-2-メトキシ-3,3-ジメチルコハク酸ジメチルは、式(8)のアルコキシアミンの式(1B)のニトロンへの塩基誘導型転換(以下に開示のとおり)、その後の該ニトロンへのメタノール付加の正味の結果である。
実施例3に従って調製された10.67g(45mmol)のニトロンおよび11.82g(1.6当量)のAIBN(75mLのトルエン中)を92℃(浴温度)で6時間撹拌した。31P NMR解析により、変換はせいぜい約60%である:が、アルコキシアミン(δ 20.68)が形成され、反応混合物中におけるその存在によって出発ニトロンの50%より少ない変換が説明され、主生成物成分は、ホスファイト型またはホスフェート型の生成物を示唆するシフトを有することが示された。高AIBN負荷量および/または高温は有益ではなかった:出発ニトロンの変換は増大したが、おそらく目的のアルコキシアミン生成物であるものの相対的割合はさらにいっそう減少した。
7.98g(45mmol)の実施例4に従って調製されたニトロンおよび11.86g(1.6当量)のAIBN(75mLのトルエン中)を92℃(浴温度)で6時間撹拌した。反応混合物の1H NMR解析により、変換は良くてわずか24%であり、目的のアルコキシアミン(δ 3.72)は7%しか存在しないことが示された。少量の未確認成分(δ 4.09 2%)の他に、主生成物(15%で存在)はおそらく、アルコキシアミンの不均化の際に形成されたNOH化合物3-(tert-ブチル(ヒドロキシ)アミノ)-2,2-ジメチル-3-フェニルプロパンニトリルであった(δ 0.96(t-Bu),3.62(CH-N),4.73(OH))。不均化において共形成されたメタクリロニトリルは優先的にアルコキシアミンのC-O結合内に挿入された(1,3-双極子付加環化においてニトロンと反応したのではなく)が、そのようにして形成された新たなアルコキシアミンは完全に不均化を受けた:不均化において共形成された2,2-ジメチル-4-メチレンペンタンジニトリル(δ 5.99および6.15(=CH2))が3%で存在した。単離は試みなかった。
45.66g(0.3mol)の実施例5に従って調製されたニトロンおよび81.3g(1.65当量)のAIBN(500mLのイソプロパノール中)を6時間、92℃(油浴温度)で撹拌した。加熱および撹拌のスイッチを切り、混合物を室温までゆっくり放冷した。結晶を濾過によって収集し、イソプロパノールで洗浄し、風乾した。収量:76.15g(88%)の白色結晶としての純粋なアルコキシアミン.1H NMR δ 0.85-1.75(m,9 H)および2.45(m,1 H)(c-Hex),1.19,1.20,1.28および1.38(各々、s,3 H,Me),3.36(br tt,1 H,HC-N,c-Hex),3.54(br s,1 H ,HC-N);13C NMR δ 24.92,25.85,26.03,26.03,26.30,26.45,27.08,27.58および32.87(c-Hexおよび4 Me),36.25(CMe2),63.07および65.77(各々、CH-N),73.60(C-O),114.86,121.55および121.68(各々、C≡N).
注:反応は、固体のAIBN(1.3当量)を少量に分けて、ニトロンを:1)トルエン中に含む還流溶液を105℃で供給した後、エバポレーションおよびイソプロパノールでの1回の晶析により;または2)1-ブタノール中に含む還流溶液を115℃で供給した後、室温までゆっくり冷却し、純粋なアルコキシアミンの結晶を直接、収集することにより、同様の収率で等しく良好に実行できたが、より速やかであり、消費されるアゾ開始剤は少ない。
29.9g(0.15mol)の実施例6に従って調製されたニトロンおよび40.6g(1.65当量)のAIBN(250mLのトルエン中)を6時間、92℃(油浴温度)で撹拌した。粗製反応混合物中の90%までのTMSNを水蒸気ストリッピングによって除去することができたが、アルコキシアミンは、結晶性ではあったが、晶析によってTMSN無含有の状態で得ることはできなかった。1H NMR δ 1.00-1.14(m,1 H),1.25-1.60(m,5 H),1.67-1.76(m,2 H)および1.86-1.96(m,2 H)(c-Hex),1.08(br t,3 H,OEt),1.20,1.34,1.43および1.46(各々、s,3 H,4 Me),3.63および3.67(各々、br,1 H,HC-N),3.97-4.05(m,2 H,OEt);13C NMR δ 14.14(OEt),25.72,26.39,26.49,26.58,26.75,27.10,29.59および33.40(br)(c-Hexおよび4 Me),34.49(CMe2),61.10(OEt),64.15(br)および73.60(各々,HC-N),73.48(C-O),121.91および123.09(各々、C≡N),168.56(C=O).
39.5g(0.15mol)の実施例7に従って調製されたニトロンおよび41.85g(1.7当量)のAIBN(250mLのトルエン中)を6時間、92℃(油浴温度)で撹拌した。粗製反応混合物中に存在した90%までのTMSNを水蒸気ストリッピングによって除去することができたが、純粋なアルコキシアミンを得ることはできず、これは、この生成物が晶析時のすべての試行に抵抗したためであった。
24.39g(0.12mol)の実施例8に従って調製されたニトロンおよび32.51g(1.65当量)のAIBN(250mLのトルエン中)を、92℃(浴温度)で6時間、撹拌した。溶媒のエバポレーション、生成物の高温イソプロパノール中への再溶解および室温までのゆっくりの冷却により第1収量を得た。濾液のエバポレーションおよびメタノールでの再結晶により第2収量を得た。総収量:29.44g(72%)の結晶性アルコキシアミン.1H NMR δ 0.74-1.75(m,10 H,c-Hex),0.91,1.38,1.49および1.57(各々、s,3 H,Me),3.54(tt,1 H,HC-N),3.5-4.2(br,1 H,HCPh),7.03-7.14(m,3 H)および7.55-7.65(m,2 H)(Ph);13C NMR δ 26.39,26.47,26.71,26.81,27.26,27.39,28.32(br),29.31および34.03(br)(c-Hexおよび4 Me),35.53(CMe2),63.69(C-H,c-Hex),72.37(C-O),72.25(br,CHPh),122.47および124.84(各々、C≡N),128.40,128.54および131.13(各々、C-H,Ph),136.97(br q-C,Ph).
注:一部の場合では、収集された生成物はなお、微量のTMSNを含有していた:これは、イソプロパノールでの最終晶析によって有効に除去された。反応は、還流下、トルエン中で、1.3当量のAIBNを少量に分けて供給することにより等しく良好に実行できた。あるいはまた、水蒸気ストリッピング-TMSNを除去するための確立された業界実務-の後、イソプロパノールでの1回の再結晶が、純粋なアルコキシアミンを得るために使用され得る。
手順A:9.15g(45mmol)の実施例8に従って調製されたニトロンおよび16.58g(1.6当量)のAIBMe(75mLのトルエン中)を92℃(浴温度)で6時間撹拌した。1H NMR解析により、変換が90%に近いこと、および目的のアルコキシアミンが主成分であることが示された。しかしながら、20%のアルコキシアミンはNOHへの不均化の後、環化を受け、2-シクロヘキシル-4,4-ジメチル-3-フェニルイソオキサゾリジン-5-オンが得られた(δ 2.71(tt,1 H,CH-N)、および4.14(s,1 H,H-3))。不均化において共形成されたMMAは他のアルコキシアミンのC-O結合内に優先的に挿入された(1,3-双極子付加環化においてニトロンと反応するのではなく)が、そのようにして形成された新たなアルコキシアミンは完全に不均化を受け、上記のものと同じ環化生成物(該形成の約40%を占める)ならびに既知の(Wilkinson,T.S.et al.J.Coll.Interfac.Sci.2001,237,21-7参照)MMA不飽和二量体2,2-ジメチル-4-メチレンペンタン二酸ジメチル(δ 2.58(d,2 H,CH2),5.49(br s)および6.18(d)(=CH2))と、おそらく不飽和MMA三量体(δ 5.46(br s)および6.16(d)(=CH2))が得られた。分別結晶による単離は不成功であった。
9.51g(45mmol)の実施例9に従って調製されたニトロンおよび11.82g(1.6当量)のAIBN(90mLのトルエン中)を6時間、92℃(浴温度)で撹拌した。溶媒のエバポレーションおよびメタノールでの再結晶により、11.47g(73%)のアルコキシアミンを微細針状物として得た。1H NMR δ 0.89,1.05(br),1.21および1.63(各々、s,3 H,Me),3.33および4.64(各々、d,1 H,CH2Ph),4.00(br s,1 H,HC-N),6.79-7.22(m,8 H)および7.57(br d,2 H)(Ph);13C NMR δ 25.81,27.40,27.52および27.96(各々、Me),35.08(CMe2),59.98(CH2-N),72.49(C-O),75.99(CH-N),122.36および124.92(各々、C≡N),128.00,128.52,128.64,128.86,130.77および131.77(各々、C-H,Ph),134.26および137.96(各々、q-C,Ph).
注:この化合物(しかしながら、その後、46%収率で単離されたと報告されている)は、Iwamura,S.et al.Bull.Chem.Soc.Jpn.1970,43,856-60の研究により既知のものである。
8.88g(45mmol)の実施例10に従って調製されたニトロンおよび11.82g(1.6当量)のAIBN(90mLのトルエン中)を6時間、92℃(浴温度)で撹拌した。溶媒をエバポレートし、メタノールで2回、再結晶させることにより、10.45g(70%)のアルコキシアミンを黄緑色の結晶として得た。1H NMR δ 0.90,1.17,1.52および1.73(各々、s,3 H,Me),3.46(br s,1 H,HC-N),6.78-7.08(m,8 H)および7.14-7.19(m,2 H)(Ph);13C NMR δ 26.32,27.64,27.91および27.91(各々、Me),35.26(CMe2),75.35(C-O),86.64(CH-N),121.39および124.36(各々、C≡N),123.99,126.59,128.02,128.59,128.74および131.68(各々、C-H,Ph),133.99および151.87(各々、q-C,Ph).
注:この化合物(しかしながら、その後、63%収率で単離されたと報告されている)は、Iwamura,S.et al.Bull.Chem.Soc.Jpn.1970,43,856-60の研究により既知のものである。
C-シアノ-N-tert-ブチルニトロンおよび1.65当量のAIBNを92℃で使用すると(実施例11)、定量的1.3-ジ-tert-ラジカル付加が起こり、アルコキシアミンが、存在する唯一の生成物である(TMSNの他に)。還流下のトルエン中であっても、アルコキシアミンは、形成される唯一の生成物である:NOH化合物をもたらす不均化の形跡は見出されない。AEBNの使用(実施例12)は86℃において、主成分として目的のアルコキシアミンとともに少量(4%)のNOH化合物を生成させるが、105℃で行なった場合、アルコキシアミンとNOH化合物が等量で存在する。どちらの場合も、アルコキシアミンは、分別結晶によって純粋な状態で容易に得られる。
実施例25~36に、式(1C)のニトロンを調製するための2つの方法を示す。実施例25~33に、第1の方法、すなわち、式(8A)のアルコキシアミン(実施例11~24に開示)の塩基処理による式(1C)の特定のニトロンへの転換を開示する。この転換は、反応(III):
72.1g(0.25mol)の実施例18に従って調製されたアルコキシアミンを200mLのDMF中に含む懸濁液に、撹拌および水浴中での冷却下で、0.42gおよび15分後にさらに0.42g(合計3mol%の塩基)の固体のカリウムtert-ブトキシドを添加した。すべてのアルコキシアミンは速やかに溶解し、透明な黄色溶液が形成された。3時間後、反応液を、250mLの50%飽和水性塩化アンモニウムと150mLのtert-ブチルメチルエーテルの氷冷混合物中に注入した。層を分離し、水層を75mL分割量のtert-ブチルメチルエーテルで2回抽出した。収集した有機画分を水で2回、ブラインで1回、洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過後、溶媒を真空下で除去した。ほぼ定量的収率で黄色液状物として得られた粗製生成物には、約5%の未知の化合物が含有されており、暫定的にアセトンシアノヒドリンとして帰属させた(1H NMR δ 1.58(s);13C NMR δ 29.41)。n-ペンタンでの再結晶により第1収量の純粋な生成物を得た。濾液のエバポレーション後、再結晶により第2収量を得た。総収量:43.7g(80%)の明黄色結晶.1H NMR δ 1.20-1.85(m,10 H,c-Hex),1.62(s,6 H,Me2),3.68(tt,1 H,HC-N);13C NMR δ 23.88,25.34および33.15(c-Hex),24.73(CMe2),40.44(CMe2),67.39(CH-N),108.17および120.29(各々、C≡N),140.27(C=N).
注:この転換はTHF中で、10mol%のDBU(1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデス-7-エン)を塩基触媒として使用し、反応液を一晩撹拌して等しく良好に行なうことができた。先のとおりの後処理および再結晶により純粋な生成物を78%収率で得た。
実施例25の場合と同様にして、15.74g(60mmol)の実施例11に従って調製されたアルコキシアミンを使用することにより、後処理後、10.94g(94%)の粗製ニトロン生成物を黄色液状物として得、これには6%の未知の化合物が含有されており、暫定的にアセトンシアノヒドリンとして帰属させた(1H NMR δ 1.58(s);13C NMR δ 29.41)。冷凍庫内でのn-ペンタンでの再結晶および低温での濾過によるさらなる精製を行なった。このニトロンは周囲温度で黄色液状物である。1H NMR δ 1.39(s,9 H,t-Bu),1.60(s,6 H,CMe2);13C NMR δ 24.65(CMe2),29.13(t-Bu),42.42(CMe2),59.30(C-N),109.77および120.46(各々、C≡N),137.63(C=N).
実施例25の場合と同様にして、6.57g(20mmol)の実施例13に従って調製されたアルコキシアミンおよび合計0.225g(10mol%)のカリウムtert-ブトキシド(50mLのDMF中)を使用することにより、一晩撹拌および後処理後、4.04g(89%)のニトロンを無色の液状物として得た。1H NMR δ 1.35(s,9 H,t-Bu),1.41(s,6 H,CMe2),3.69(s,3 H,OMe);13C NMR δ 23.04(CMe2),29.19(t-Bu),52.05(CMe2),52.72(OMe),58.26(C-N),111.31(C≡N),141.11(C=N),174.06(C=O).
実施例25の場合と同様にして、8.86g(30mmol)の実施例14に従って調製されたアルコキシアミンを使用したが、ここでは、化学量論量のナトリウムメトキシド(50mLのDMF中)を使用し、一晩撹拌することにより、後処理後、5.78g(85%)のニトロンをわずかに黄色の液状物として得た。1H NMR δ 1.25(s,9 H,t-Bu),1.56(s,6 H,CMe2),3.84(s,3 H,OMe);13C NMR δ・25.71(CMe2),29.61(t-Bu),40.26(CMe2),52.17(OMe),57.69(C-N),122.45(C≡N),137.72(C=N),166.38(C=O).
実施例25の場合と同様にして、17.10g(正味50mmol)の実施例19に従って調製されたアルコキシアミンを使用したが、ここでは、化学量論量のナトリウムエトキシド(100mLのDMF中)を使用し、一晩撹拌することにより、後処理後、11.24g(82%)ニトロン生成物を得た。これには約5%のTMSN(出発物質中に存在)が含有されている。TMSNは支障がないため、この物質は重合にそのままで使用することができる。分析により純粋なニトロンが、カラムクロマトグラフィー後に、わずかに黄色の液状物として9.90g(74%)で得られた。1H NMR δ 1.32(t,3 H,OEt),1.54(s,6 H,CMe2),1.18-1.26(m,3 H),1.38-1.47(m,2 H),1.52-1.61(m,3 H)および1.68-1.76(m,2 H)(c-Hex),3.17(m,1 H,HC-N),4.31(q,2 H,OEt);13C NMR δ 14.29(OEt),24.05,25.52および33.31(c-Hex),25.52(CMe2),38.78(CMe2),61.68(OEt),63.38(HC-N),122.11(C≡N),157.95(C=N),163.50(C=O).
実施例25の場合と同様にして、12.20g(正味30mmol)の実施例20に従って調製されたアルコキシアミンを使用したが、ここでは、化学量論量のナトリウムエトキシド(50mLのDMF中)を使用し、一晩撹拌することにより、後処理後、約12%の(Z)異性体および5%のTMSN(出発物質中に存在)を含有する8.20g(80%)の(E)ニトロンを得た。TMSNは支障がないため、この物質は重合にそのままで使用することができる。カラムクロマトグラフィー後、純粋なニトロンが無色の液状物として7.00g(74%)で、(E)異性体と(Z)異性体の92:8の混合物として得られた。主生成物の(E)異性体:1H NMR δ 1.32(t,6 H,OEt),1.57(s,6 H,CMe2),1.18-1.36(m,3 H),1.38-1.47(m,2 H),1.52-1.63(m,3 H)および1.70-1.78(m,2 H)(c-Hex),4.07(m,1 H,HC-N),4.31(m,4 H,OEt);13C NMR δ 16.51(d,3JCP=6,OEt),23.90,25.74および33.32(c-Hex),25.69(CMe2),42.00(d,2JCP=40,CMe2),62.65(d,2JCP=6,OEt),63.09(d,3JCP=15,HC-N),123.00(s,3JCP=0,C≡N),158.68(d,1JCP=141,C=N);31P NMR δ 1.70;副生成物の(Z)異性体 部分データ:1H NMR δ 1.49(s,6 H,CMe2),4.80(m,1 H,HC-N);13C NMR δ 16.51(OEt),23.57(CMe2),23.92,25.66および33.2(c-Hex),44.40(s,2JCP=0,CMe2),62.61(d,2JCP=6,OEt),62.92(d,3JCP=15,HC-N),121.55(s,3JCP=0,C≡N),159.09(d,1JCP=141,C=N);31P NMR δ 0.64.
実施例25の場合と同様にして、10.18g(30mmol)の実施例21に従って調製されたアルコキシアミンおよび7.40g(2.2当量)のカリウムtert-ブトキシド(50mLのDMF中)を使用し、一晩撹拌することにより、後処理後、7.30g(90%)の粗製ニトロンを赤みがかった液状物として得、これは、放置すると晶出した。1H NMR δ 1.00-1.11(m,2H)、1.15-1.25(m,1 H),1.38-1.55(m,5 H)および1.63-1.71(m,2 H)(c-Hex),1.51(s,6 H,CMe2)、2.89(tt,1 H,HC-N),7.03-7.07(m,2 H)および7.35-7.43(m,3 H)(Ph);13C NMR δ 24.15,25.73および33.54(c-Hex),25.89(CMe2),41.84(CMe2),60.99(HC-N),123.64(C≡N),127.47,128.57および128.72(各々、C-H,Ph),135.16(q-C,Ph),165.56(C=N).
実施例25の場合と同様にして、10.42g(30mmol)の実施例23に従って調製されたアルコキシアミンおよび7.40g(2.2当量)のカリウムtert-ブトキシド(50mLのDMF中)を使用し、一晩撹拌することにより、後処理後、6.85g(82%)の赤みがかった液状物を得た。しかしながら、生成物には所望のニトロンが全く含有されておらず、その異性体(Z)-N-ベンジリデン-2-シアノ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-アミンオキシドであった:1H NMR δ 1.37および1.42(各々、s,3 H,Me),4.23(s,1 H,HC-N),7.26-7.48(m,6 H),7.55(br d,2 H)および7.87(m,2 H)(Ph),8.34(s,1 H,HC=N);13C NMR δ 23.83および24.37(各々、Me),34.44(CMe2),80.72(HC-N),124.02(C≡N),128.07,128.19,128.55,128.57,128.57および131.11(各々、C-H,Ph),135.75および139.15(各々、q-C,Ph),162.29(HC=N).単離は試みなかった。
実施例25の場合と同様にして、10.0g(30mmol)の実施例24に従って調製されたアルコキシアミンおよび7.40g(2.2当量)のカリウムtert-ブトキシド(50mLのDMF中)を使用、および一晩撹拌。1H NMR解析により、所望の生成物が形成されているが、この生成物は2,2-ジメチル-3-オキソ-3-フェニルプロパンニトリルおよびN-フェニルヒドロキシルアミンに部分加水分解されていることが示された。また、一部のこのアルコキシアミンは、この反応条件下でNOH化合物に変換されていた。単離は試みなかった。
10.12g(30mmol)の4-メチルベンゼンスルホン酸N-(2-メチル-1-フェニルプロピル)ヒドロキシルアミンおよび2.71gの酢酸ナトリウムを100mLのメタノール中に含む撹拌溶液に、1時間で室温にて、4.26g(30mmol)のアセチレンジカルボン酸ジメチルを20mLのメタノール中に含む溶液を滴下した。1時間の撹拌後、反応混合物を250mLの水中に注入し、次いで100mL分割量のジクロロメタンで3回抽出した。収集した有機画分を50%飽和水性重炭酸塩およびブラインで洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過後、溶媒をエバポレーションによって除去した。粗製生成物を高温石油エーテルに溶解させ、濾過した。冷蔵庫内での冷却後、生成物を濾過によって収集した。収量:6.92g(75%)のオフホワイト色の結晶.1H NMR δ 0.72および1.01(各々、d,3 H,Me),2.74(m,1 H,CHMe2),3.61(s,3 H,OMe),3.65(AA’,2 H,CH2),3.82(s,3 H,OMe),6.54(d,1 H,HC-N),7.26-7.33(m,3 H)および7.52-7.58(m,2 H)(Ph);13C NMR δ 19.55および19.69(CHMe2),31.84(CHMe2),35.01(CH2),52.18および52.91(各々、OMe),80.49(HC-N),128.48,128.81および129.19(各々、CH,Ph),135.36(C=N),137.17(q-C,Ph),162.33および168.77(各々、C=O).
実施例34の場合と同様にしたが、ここでは、4.08g(1.2当量)のピルビン酸メチルを添加し、一晩撹拌:後処理およびn-ヘプタンとの共エバポレーションによる過剰のピルビン酸メチルのストリッピング後、生成物をほぼ定量的収率で黄色液状物として得た。1H NMR δ 0.71および0.95(各々、d,3 H,Me),2.17(s,3 H,Me),2.78(m,1 H,CHMe2),3.82(s,3 H,OMe),6.31(d,1 H,HC-N),7.28-7.35(m,3 H)および7.56-7.61(m,2 H)(Ph);13C NMR δ 15.63(MeC=N),19.42および20.00(CHMe2),31.53(CHMe2),52.66(OMe),80.03(HC-N),128.42,128.66および129.24(各々、CH,Ph),137.36(q-C,Ph),138.22(C=N),163.59(C=O).
実施例34の場合と同様にしたが、ここでは、5.40g(1.03当量)の2-オキソグルタル酸ジメチルを添加し、一晩撹拌:出発物質のうち60%だけが反応した。1当量の酢酸を含有しているn-ヘプタンでの晶析、室温まで、次いで冷蔵庫内での冷却により、濾過および風乾後、4.82g(52%)の所望のニトロンを得た。1H NMR δ 0.69および0.94(各々、d,3 H,Me),2.52(t,2 H)および2.91(m,2 H)(CH2CH2),2.74(m,1 H,CHMe2),3.56および3.82(各々、s,3 H,OMe),6.23(d,1 H,HC-N),7.22-7.32(m,3 H)および7.52-7.58(m,2 H)(Ph);13C NMR δ 19.44および19.80(CHMe2),24.93および28.65(各々、CH2),31.52(CHMe2),51.76および52.77(各々、OMe),80.33(HC-N),128.44,128.71および129.13(各々、CH,Ph),137.26(q-C,Ph),140.18(C=N),163.32および173.17(各々、C=O).
驚くべきことに、R6として活性化基を有する式(1C)のニトロン調節剤は、式(8A)のアルコキシアミン調節剤から1,3-脱離反応により、触媒性量(R6として-CN)または化学量論量(R6としてエステルまたはホスホネート)の金属アルコキシド塩基を用いて、DMFなどの極性非プロトン性媒体中で容易に調製される(実施例25~30)。共役基(R6としてPh)を有する場合であっても、この変換は成功裡に実行され得る、ただし、N-置換基R1は第2級アルキルであり、少なくとも2当量の金属アルコキシド塩基が使用されるものとする(実施例31)。対照的に、N-置換基R1としてベンジル(比較例32)またはフェニル(比較例33)では、この転換は不成功であった。
市販品等級のモノマーを減圧下で蒸留し、次いで窒素雰囲気下で冷蔵庫内に、使用時まで保存した。溶液重合に使用した溶媒:トルエンpa(Tol)、アニソール99%(Ani)、tert-ブチルベンゼン99%(tBB)および酢酸プロピル≧99.5%(PrAc)を、受領したままの状態で使用した。
表1(実施例38~50)に、調節剤として式(8A)のアルコキシアミンまたは式(1C)のニトロンによって制御され、環状ポリスチレン(cPS)を作製するための1-置換型ビニルモノマーであるスチレン(2;R8=Ph)の新しい擬環拡大重合(P-REP)方法の製法および結果を開示する。以前から知られている2種類のアルコキシアミン(上記に比較例23および24として含めた)では、明確に規定されるcPS(独占的)を作製することができず、したがって比較例である(実施例51および52)。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、一方、数平均分子量(Mn)は変換率とともに線形に増大し、多分散指数(PDI)は限界値1.10まで急速に低下した(図1)。したがって、アルコキシアミン調節剤BBによって媒介されるスチレンの塊状での重合は制御状態であった。実施例37の結果は文献の前例と整合している(例えば:Nicolas,J.et al.Macromol.2004,37,4453-63参照)。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、一方、Mnは変換率とともに線形に増大し、PDIは限界値1.15まで低下した(図1)。したがって、実施例14のアルコキシアミン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介されるスチレンの塊状での重合は制御状態であった。
注:環状PSの流体力学的容積は、同じ鎖長のその線状対応物よりも0.71倍小さい(Roovers,J.In Cyclic Polymers;Semlyen,J.A(Ed.);Kluwer,2.Ed.,2000;pp.347-84参照)。Mn,calc linに対する見かけMnの比をPDIで割り算した場合、実施例38のほとんどの試料で約0.71の比が得られる。これにより、さらに、存在しているほとんど(すべてではないにしても)のポリマーの性質が環状であることが確認される(Mn,calc linの上記の定義はPDIが1.00を含意しているため、この補正は正当化される)
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、実施例28のニトロン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介されるスチレンの塊状での重合は制御状態であることが示された。実施例39においてより低温で補正した場合、実施例38の場合と同様の重合一次速度定数kapp(時間-1)がみられた。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、実施例29のニトロン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介されるスチレンの塊状での重合は制御状態であることが示された。その他の点は同一の条件下では、実施例39の場合と同様の重合一次速度定数kapp(時間-1)がみられた。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に1.2の値(すなわち約70%変換)まで増大した;その後、これは加速を示した。依然として、Mnは変換率とともに線形に増大し(少なくとも92.5%変換まで)、PDIは最終値1.09まで低下した(図1)。したがって、実施例14のアルコキシアミン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介されるスチレンの溶液状での重合は制御状態であった。
実施例38の場合と同様、重合全体を通して、Mn,calc linに対する見かけMnの比は1より充分に下であった。したがって、このようにして作製されたPSは環状であり、その作製方法は、本明細書に開示の擬環拡大重合(P-REP)方法の一実施例であった。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、実施例11のアルコキシアミン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介されるスチレンの塊状での重合は制御状態であることが示された。
52.49%変換における見かけMnは16350D(PDI 1.70)であり、一方、18505Dが計算値(Mn,calc lin)であった。比Mn/Mn,calcが1より充分に下であったため、このようにして作製されたPSは環状であり、その作製方法は、本明細書に開示の擬環拡大重合(P-REP)方法の一実施例であった。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、実施例17のアルコキシアミン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介されるスチレンの塊状での重合は制御状態であることが示された。実験誤差の範囲内およびその他の点では同一の条件下で、実施例42の場合と同様の重合一次速度定数kapp(時間-1)がみられた。
52.63%変換における見かけMnは15795D(PDI 2.30)であり、一方、18514Dが計算値(Mn,calc lin)であった。比Mn/Mn,calcが1より充分に下であったため、このようにして作製されたPSは環状であり、その作製方法は、本明細書に開示の擬環拡大重合(P-REP)方法の一実施例であった。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、実施例25のニトロン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介されるスチレンの塊状での重合は制御状態であることが示された。実施例44においてより低温で補正した場合、実施例43の場合と同様の重合一次速度定数kapp(時間-1)がみられた。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、実施例26のニトロン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介されるスチレンの溶液状での重合は制御状態であることが示された。実施例45においてより低濃度で補正すると、実施例42の場合と同様の重合一次速度定数kapp(時間-1)がみられた。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、実施例12のアルコキシアミン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介されるスチレンの塊状での重合は制御状態であることが示された。
53.91%変換における見かけMnは17455D(PDI 1.68)であり、一方、18955Dが計算値(Mn,calc lin)であった。比Mn/Mn,calcが1より下であったため、このようにして作製されたPSは環状であり、その作製方法は、本明細書に開示の擬環拡大重合(P-REP)方法の一実施例であった。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、実施例13のアルコキシアミン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介されるスチレンの塊状での重合は制御状態であることが示された。
52.82%変換における見かけMnは13192D(PDI 1.43)であり、一方、18541Dが計算値(Mn,calc lin)であった。比Mn/Mn,calcが1より充分に下であったため、このようにして作製されたPSは環状であり、その作製方法は、本明細書に開示の擬環拡大重合(P-REP)方法の一実施例であった。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、実施例27のニトロン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介されるスチレンの塊状での重合は制御状態であることが示された。実施例48においてより高濃度で補正すると、実施例47の場合と同様の重合一次速度定数kapp(時間-1)がみられた。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、実施例21のアルコキシアミン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介されるスチレンの塊状での重合は制御状態であることが示された。
70.59%変換における見かけMnは16849D(PDI 1.78)であり、一方、24662Dが計算値(Mn,calc lin)であった。比Mn/Mn,calcが1より充分に下であったため、このようにして作製されたPSは環状であり、その作製方法は、本明細書に開示の擬環拡大重合(P-REP)方法の一実施例であった。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に1.2の値(すなわち約70%変換)まで増大した;その後、これは加速を示した。依然として、Mnは、全範囲にわたって変換率とともに少なくとも97.10%変換まで線形に増大し、PDIは最終値1.33まで低下した(図1)。したがって、実施例21のアルコキシアミン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介されるスチレンの溶液状での重合は制御状態であった。重合のほぼ全体を通して、Mn,calc linに対する見かけMnの比は1より小さかった。したがって、このようにして作製されたPSは環状であり、その作製方法は、本明細書に開示の擬環拡大重合(P-REP)方法の一実施例であった。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大した。しかしながら、Mnは、約35%変換まで17~20kD、すなわち、Mn,calc linよりはるかに上(PDIは1.3前後)でいくぶん定常的であった。Mnは約35%変換より上には増大しなかったが、分布のブロードニングが併存した。したがって、このようにして作製されたPSは環状ではなく、その作製方法は本明細書に開示の擬環拡大重合(P-REP)方法の一実施例ではなかった。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大した。しかしながら、52.82%変換におけるMnは31800D(PDI 3.09)であり、一方、18402Dが計算値(Mn,calc lin)であった。比Mn/Mn,calcが1よりはるかに上であるため、作製されたPSは(独占的に)環状ではなく、したがって、その作製方法は本明細書に開示の擬環拡大重合(P-REP)方法の一実施例ではなかった。
線状PSを得るために調節剤として2-((tert-ブチル(1-(ジエトキシホスホリル)-2,2-ジメチルプロピル)アミノ)オキシ)-2-メチルプロパン酸(BBと略記)を使用するニトロキシド媒介性重合(NMP)である比較例37の結果は文献の前例に従うものである。したがって、この結果により、重合手順およびその後のSECによる解析がロバストであることが確立される。したがって、式(8A)のアルコキシアミン調節剤および式(1C)のニトロン調節剤を使用した場合の実験38~50の予想外の結果は人為的ではない。
対照的に、アルコキシアミンにおいてN-置換基としてベンジル(比較例51)またはフェニル(比較例52)の場合では、(明確に規定される)環状ポリマーは作製されない。
-プロセスが多工程、複雑および時間のかかる手順:線状ポリマーの合成、鎖末端転換およびα,ω-末端カップリングによる閉環である;
-閉環工程では、多くの場合で反応時間が長く、(超)高希釈が常に必要とされ;例えば、固形分は、わずか約20~30の重合度を有するポリマーで、典型的には良くて約1%(多くの場合ではずっと低い)(ほとんどの工業的用途ではより高分子量が必要とされ、なおさらなる希釈が必要とされる);
-関与する工程のいくつかの後で、a.o.鎖末端転換およびα,ω-末端カップリングの両方で使用された大過剰の試薬ならびに後者の工程で使用された莫大な量の溶媒を除去するために精製が必要とされる;これは、コストの観点ならびに作業上および環境面の観点の両方から明らかに望ましくない
のうちの少なくとも1つ、だが多くの場合はすべてに悩まされている。
表2(実施例55~59)は、式(8A)のアルコキシアミンを用いて線状ホモポリマーを形成するための1,1-二置換型ビニルモノマー(3)であるメタクリル酸メチル(R9=C(O)OMe;R10=Me;MMA)およびメタクリル酸エチル(R9=C(O)OEt;R10=Me;EMA)の単独重合方法の製法および結果を示す。一部の式(8A)のアルコキシアミン(実施例53および54参照)は制御状態でなく、したがって比較例である。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大するのではなく、限界値である約31%まで急速に上昇した(図2)。これにより、溶液状でのMMAの単独重合は実施例14のアルコキシアミンによって開始されるが制御されないことが示された。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大するのではなく、限界値である約39%まで急速に上昇した。これにより、MMAの単独重合は実施例13のアルコキシアミンによって開始されるが制御されないことが示された。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、Mnは変換率とともに線形に増大し(図2)、実施例11のアルコキシアミン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介される溶液状でのMMAの単独重合は制御状態であることが示された。初期では1.3前後であるが、変換が約40%を超えると限界値1.5までのPDIの進展が起こった。比Mn/Mn,calcが重合全体を通して1より上であったため、このようにして作製されたPMMAは線状であった。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、Mnは変換率とともに少なくとも97.09%変換まで線形に増大し(図2)、実施例12のアルコキシアミン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介される溶液状でのMMAの単独重合は制御状態であることが示された。初期では1.2前後であるが、変換が約70%を超えると限界値1.5までのPDIの進展が起こった。比Mn/Mn,calcが重合全体を通して1より上であったため、このようにして作製されたPMMAは線状であった。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、実施例17のアルコキシアミン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介される溶液状でのMMAの単独重合は制御状態であることが示された。濃度の違いを考慮すると、この実施例に開示した実施例17のアルコキシアミン調節剤によって媒介されるMMAの溶液重合は、実施例55に開示した実施例11のアルコキシアミンによって媒介されるものよりも有意に遅かった。これは、実施例17のアルコキシアミンにおける立体障害の低減を反映している。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、実施例17のアルコキシアミン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介されるEMAの塊状単独重合は制御状態であることが示された。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、Mnは変換率とともに線形に増大し(図2)、実施例21のアルコキシアミン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介される溶液状でのMMAの単独重合は制御状態であることが示された。初期では1.35まで低下したが、変換が65%を超えると限界値1.5までのPDIの進展が起こった。比Mn/Mn,calcが重合全体を通して1より上であったため、このようにして作製されたPMMAは線状であった。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、Mnは変換率とともに線形に増大し、4.4w%のスチレンを含有しており、実施例14のアルコキシアミン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介されるMMAの塊状重合は制御状態であることが示された。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、一方、Mnは変換率とともに線形に増大し(図2)、4.5w%のスチレンを含有しており、実施例14のアルコキシアミン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介されるEMAの溶液重合は制御状態であることが示された。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、2つの領域(図2):約65%変換までのMMA-S共重合およびそれ以降のMMA単独重合が示された。Mnは変換率とともに少なくとも90%まで線形に増大し(図2)、実施例21のアルコキシアミン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介される溶液重合は制御状態であることが示された。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、2つの領域:約50%変換までのMMA-S共重合およびそれ以降のMMA単独重合が示された。Mnは変換率とともに少なくとも90%まで線形に増大し、実施例21のアルコキシアミン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介されるこの溶液重合は制御状態であることが示された。
変換率(<ln 1/(1-c)>として示される)は時間とともに線形に増大し、2つの領域:約35%変換までのMMA-S共重合およびそれ以降のMMA単独重合が示された。注目すべきことには、Mnは変換率とともに線形に増大したが、2つの相違する領域においてもそうであった(下記参照)。それでもなお、この組合せの結果では、やはり、実施例11のアルコキシアミン調節剤(本明細書に開示のもの)によって媒介される4.0w%スチレン含有MMAの溶液重合は制御状態であることが示された。
先行技術のほとんどのアルコキシアミンはメタクリル系モノマーの単独重合を制御することができない。概説については、Nicholas,J.et al.(Progr.Polym.Sc.2013,38,63-235)参照)。例外は、N-置換基として芳香族基を有するものである(Guillaneuf,Y.et al.Macromolecules 2007,40,3108-14;Greene,A.C.et al.Ibid.2010,43,10320-5参照)。しかしながら、このようなものは、その製造コストがひどく高く、重合速度が遅すぎ、生成するポリマーが、含まれているアルコキシアミン(の断片)のため着色しており、したがって使用準備済または配合準備済でないため、実用的工業的関心がもたれていない。
Claims (31)
- ビニルモノマーの重合に適した調節剤化合物であって、式1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1Hおよび1I:
R1は、任意選択的に置換されている第2級もしくは第3級のアルキルまたは第2級もしくは第3級のアラルキルを表し;
Z1は、-CN、または式C(O)OR21のカルボン酸エステルを表し;
Z2は、-CN、カルボン酸、カルボン酸の塩、カルボン酸エステル、カルボン酸アミド、(ヘテロ)アリール、アルケニルおよびハロゲンの群から選択され得;
R2、R3、R4およびR5は各々、独立して、H、アルキル、アラルキル、(ヘテロ)アリール、-CN、および式C(O)OR22のカルボン酸エステルの群から選択され;
R7は、第1級アルキルもしくは第1級アラルキル、-CNまたは水素を表し;
Yは橋架け基を表し、nは2、3、4、5または6であり;
R1が第3級アルキルまたは第3級アラルキルを表している場合、R6は、第1級アルキルもしくは第1級アラルキル、-CN、または式C(O)OR26のカルボン酸エステルを表し;
R1が第2級アルキルまたは第2級アラルキルを表している場合、R6は、第1級もしくは第2級のアルキルまたは第1級もしくは第2級のアラルキル、-CN、式C(O)OR26のカルボン酸エステルもしくは式P(O)(OR27)2のホスホン酸エステル、(ヘテロ)アリールまたはアルケニルを表し;
R21、R22、R26およびR27は各々、独立して、1~30個の炭素原子を有し、任意選択でヘテロ原子を含むアルキルまたはアラルキルを表す)
のいずれか1つによる調節剤化合物。 - R1が、イソプロピル、sec-ブチル、tert-ブチル、3-ペンチル、tert-アミル、シクロヘキシル、2,4-ジメチル-3-ペンチル、2,2,4-トリメチル-3-ペンチル、1-アダマンチル、1-フェニルエチル、2-メチル-1-フェニル-1-プロピル、ジフェニルメチル、1-シアノシクロヘキシル、1-(メトキシカルボニル)-2-メチル-1-プロピル、1-(ジエトキシホスホリル)-2,2-ジメチルプロピル、1-ヒドロキシ-2-メチル-2-プロピルおよび1,3-ジヒドロキシ-2-(ヒドロキシメチル)-2-プロピルから選択される、請求項1に記載の調節剤化合物。
- R1が、tert-ブチル、シクロヘキシル、2-メチル-1-フェニル-1-プロピルからなる群より、より好ましくは、tert-ブチルおよびシクロヘキシルからなる群より選択される、請求項1~2のいずれか1項に記載の調節剤化合物。
- Z1が、-CN、および式C(O)OR21のカルボン酸エステルから選択され、式中、R21は、メチル、エチル、tert-ブチル、ベンジル、シクロヘキシル、2-ヒドロキシエチル、2-メトキシエチル、2-アセトアセトキシエチルおよび2,3-エポキシプロピルを表す(stand)、請求項1~3のいずれか1項に記載の調節剤化合物。
- Z1が-CNまたはC(O)OMeを表す、より好ましくは、Z1が-CNを表す、先の請求項のいずれか1項に記載の調節剤化合物。
- R2、R4およびR5が各々、独立して、H、メチルおよびエチルから選択される、先の請求項のいずれか1項に記載の調節剤化合物。
- R3が、H、メチル、エチル、-CN、C(O)OMeまたはC(O)OEtから選択される、先の請求項のいずれか1項に記載の調節剤化合物。
- R1が第3級アルキルまたは第3級アラルキル(好ましくは、tert-ブチル)を表している場合、R6は、1~18個のC原子を有する第1級アルキル、7~18個のC原子を有する第1級アラルキル、-CN、または式C(O)OR26のカルボン酸エステルを表す、先の請求項のいずれか1項に記載の調節剤化合物。
- R6が、メチル、エチル、1-プロピル、イソブチル、2-エチルブチル、2-エチルヘキシル、ベンジル、2-フェニルエチル、-CN、C(O)OMeおよびC(O)OEtからなる群より選択される、先の請求項のいずれか1項に記載の調節剤化合物。
- R1が第2級アルキルまたは第2級アラルキル(好ましくは、シクロヘキシル)を表している場合、R6は、1~30個のC原子を有する第1級もしくは第2級のアルキル、7~18個のC原子を有する第1級もしくは第2級のアラルキル、-CN、式C(O)OR26のカルボン酸エステルもしくは式P(O)(OR27)2のホスホン酸エステル、(ヘテロ)アリールまたはアルケニルを表す、請求項1~7のいずれか1項に記載の調節剤化合物。
- R6が、メチル、エチル、1-プロピル、イソブチル、2-エチルブチル、2-エチルヘキシル、ベンジル、2-フェニルエチル、イソプロピル、シクロヘキシル、1-フェニルエチル、フェニル、2-フリル、2-ピリジル、エテニル(ビニル)、1-メチルエテニル(イソプロペニル)、2-フェニルエテン-1-イル、1-プロペン-1-イルおよび2-メチル-1-プロペン-1-イルからなる群より選択される、請求項10に記載の調節剤化合物。
- R6が、-CN、フェニル、C(O)OMe、C(O)OEt、P(O)(OEt)2およびイソプロピルからなる群より選択される、請求項10~11のいずれか1項に記載の調節剤化合物。
- R7が、第1級アルキルもしくは第1級アラルキル、-CNまたは水素を表す、先の請求項のいずれか1項に記載の調節剤化合物。
- R7が、メチル、エチル、1-プロピル、イソブチル、2-エチルブチル、2-エチルヘキシル、ベンジルおよび2-フェニルエチルからなる群より選択され、好ましくは、R7が水素またはメチルである、先の請求項のいずれか1項に記載の調節剤化合物。
- Z2が、-CN、式C(O)OR22のカルボン酸エステル、カルボン酸もしくはその塩、カルボン(carboxyl)酸アミド、(ヘテロ)アリール、アルケニルまたはハロゲンを表すものであり得る、先の請求項のいずれか1項に記載の調節剤化合物。
- Z2が、フェニル、2-フリル、2-ピリジル、エテニル(ビニル)、1-メチルエテニル(イソプロペニル)、2-フェニルエテン-1-イル、1-プロペン-1-イルおよび2-メチル-1-プロペン-1-イルからなる群より選択される、先の請求項のいずれか1項に記載の調節剤化合物。
- R22、R26およびR27が独立して、メチル、エチル、n-ブチル、tert-ブチル、ベンジル、シクロヘキシル、2-ヒドロキシエチル.2-アセトアセトキシエチルおよび2,3-エポキシプロピルからなる群より選択され;好ましくは、R22が、メチル、エチルおよびシクロヘキシルから選択され、R26が、メチル、ベンジルおよびtert-ブチルから選択され、R27が、エチルおよびn-ブチルから選択される、先の請求項のいずれか1項に記載の調節剤化合物。
- Yが、1,2-エタンジイル、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジイル、1,4-ブタンジイル、1,6-ヘキサンジイル、ペンタエリスリチルおよびジペンタエリスリチルからなる群より選択される、先の請求項のいずれか1項に記載の調節剤化合物。
- ビニルモノマーを適当な反応条件下で先の請求項のいずれか1項に記載の調節剤化合物と重合させることによる、ビニルモノマーの重合方法。
- 該ビニルモノマーが、式(2):
で表される1-置換型ビニルモノマーの群から;または式(3):
で表される1,1-二置換型ビニルモノマーの群から選択される、請求項20に記載の方法。 - 該ビニルモノマーが、式(2)の1-置換型ビニルモノマーの群および/または式(3)の1,1-二置換型ビニルモノマーの群から選択される混合物であって、任意選択で、式(4):
で表される1,2-二置換型ビニルモノマーの群から選択されるビニルコモノマーとの組合せでの混合物であり得る、請求項20および21に記載の方法。 - 該ビニルモノマーが、スチレン(S)、イソプレン(I)、ブタジエン(B)、アクリル酸(AA)、アクリル酸ブチル(BA)、アクリル酸2-エチルヘキシル(EHA)、メタクリル酸(MAA)、メタクリル酸メチル(MMA)および無水マレイン酸(MA)のうちの少なくとも1種類を含む、請求項20~22のいずれか1項に記載の方法。
- 式(10):
式中、pは、該ポリマー内に組み込まれている式(2)の1種類以上の型のビニルモノマー単位の平均数を表し、pは0~100,000の範囲であり;
式中、qは、該ポリマー内に組み込まれている式(3)の1種類以上の型のビニルモノマー単位の平均数を表し、qは0~100,000の範囲であり;
式中、rは、該ポリマー内に組み込まれている式(4)の1種類以上の型のビニルコモノマー単位の平均数を表し、rは0~100,000の範囲であり;
式中、sは、シス-および/またはトランス-の1,4-および/または4,1-付加によって該ポリマー内に組み込まれている1種類以上の型のジエンモノマー単位の平均数を表し、R13は、水素、メチルおよび/またはハロゲンを表し、sは0~100,000の範囲であり;
ここで、p+q+r+sは少なくとも10である、
請求項20~23のいずれか1項に記載の方法において調製される線状ポリマー。 - 物品の調製における請求項24~27のいずれか1項に記載のポリマーの使用。
- 式中のR5がR2と同一であり、R4がR3と同一であり、Z2がZ1と同一であり、R7がHであり、式(8A)および(8E):
のアルコキシアミンで表されるものであり得る請求項1~19に記載の式(1A)および(1E)の調節剤化合物の調製方法であって、式(6):
の対応するアルドニトロンと、式(7):
の対応するアゾ化合物との1,3-ジ-tert-ラジカル付加反応における反応による方法。 - 式(1C)および(1G):
の特定のニトロン調節剤の、請求項29に従って調製されるそれぞれ式(8A)および(8E):
の対応するアルコキシアミンからの、金属アルコキシドまたはアミン塩基での処理による調製方法。
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