JP2024027102A - degradable polymer - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
新規性喪失の例外適用申請有り Application for exception to loss of novelty applied
本発明は、ポリトリメチレンカーボネート系ポリマー、ポリトリメチレンカーボネート系ポリマーを製造する方法、及び当該ポリマーを分解する方法に関わる。 The present invention relates to polytrimethylene carbonate-based polymers, methods for producing polytrimethylene carbonate-based polymers, and methods for decomposing the polymers.
海洋プラスチック問題や脱炭素社会への移行など、現在、高分子材料の原料と廃棄の問題は地球規模で取り組むべき課題として注目されている。生分解性ポリマーや再生可能資源由来ポリマーはその解決の一端となることが期待されている。 The issue of raw materials and disposal of polymer materials, such as ocean plastic issues and the transition to a decarbonized society, is currently attracting attention as an issue that needs to be addressed on a global scale. Biodegradable polymers and polymers derived from renewable resources are expected to be part of the solution.
ポリ-L-乳酸(PLLA)などの公知の生分解性ポリマーは水環境で徐々に分解が進行し、経時的に連続的な物性低下を示す。一方、再生可能資源由来のイソソルビドポリカーボネートは高強度・高耐熱性を達成しているが生分解性はないとされる。
また、最近海洋分解性ポリマーとして知られるポリカプロラクトンなどは比較的速い分解を示すが、分解途中で中程度の分子量のオリゴマーを生成し、これが水生微生物などの生態系に毒性を示すことも報告されている(非特許文献1)。
Known biodegradable polymers such as poly-L-lactic acid (PLLA) gradually decompose in an aqueous environment and show a continuous decline in physical properties over time. On the other hand, isosorbide polycarbonate derived from renewable resources has achieved high strength and high heat resistance, but is said to be not biodegradable.
In addition, it has recently been reported that polycaprolactone, which is known as a marine degradable polymer, decomposes relatively quickly, but during decomposition it produces oligomers with medium molecular weight, which are toxic to aquatic microorganisms and other ecosystems. (Non-patent Document 1).
このように、ポリマーの分解の時期と速度の制御は重要であり、長期の安定使用と任意の時期における迅速で低エネルギープロセスによる分解の両立、「オンデマンド分解」技術の実現が求められている。 In this way, controlling the timing and rate of polymer decomposition is important, and there is a need to achieve both long-term stable use and decomposition at any time using a rapid, low-energy process, and the realization of "on-demand decomposition" technology. .
本発明は、使用環境や水中では分解せず長期の安定使用ができる一方、特定の条件下において任意の時期に迅速な分解が達成できるポリマーを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a polymer that does not decompose in the usage environment or in water and can be used stably for a long period of time, while being able to rapidly decompose at any time under specific conditions.
本発明者は、上記課題を解決するために検討する上で、ポリトリメチレンカーボネート(PTMC)に着目した。ポリトリメチレンカーボネートは酵素分解性を示すポリマーとして知られ、医療材料に利用されているが、通常使用の環境では安定で、一方で意図した時期に分解させられるものは報告されていない。本発明者らは、ポリトリメチレンカーボネートの骨格に、分解を誘導する仕組みを側鎖構造に含め、さらにその分解開始点をポリマー鎖の末端基に設定することで上記「オンデマンド分解」を実現できるのではないかと考え、鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。 The present inventor focused on polytrimethylene carbonate (PTMC) when considering solving the above problems. Polytrimethylene carbonate is known as a polymer that exhibits enzymatic degradability and is used as a medical material, but it is stable in the environment of normal use, and on the other hand, there have been no reports of it degrading at the intended time. The present inventors realized the above-mentioned "on-demand decomposition" by including a mechanism for inducing decomposition in the side chain structure of the polytrimethylene carbonate skeleton, and further setting the decomposition initiation point at the end group of the polymer chain. We thought that it might be possible, and as a result of intensive study, we were able to complete the present invention.
即ち、本発明は、
[1]以下の式(1)で表されるモノマーを重合する工程を含む、ポリマーを調製する方法。
[2]
(式(1)において、
Rは、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基、エステル基、アミド基、カルバメート基、ウレア基、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、及びチオール基からなる群から選択され、
ここで、Rが、水酸基、アミノ基、カルボキシ基又はチオール基である場合は、保護基で保護されていてもよく、
Rが、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基である場合は、置換基を有してもよく;
Mは、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヒドロキシアルキル基、アミノアルキル基、ハロアルキル基、ホルミルアルキル基、シアノアルキル基、シアノ基、ホルミル基、及びアシル基からなる群から選択され;
Q1、Q’1、Q2およびQ’2は、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、ヒドロキシアルキル基、ホルミル基、及びビニレン基からなる群から選択される。)
[2]重合開始時の前記モノマーの濃度が0.1~10mol/Lである、[1]に記載の方法。
[3]重合開始後に、反応混合物中のポリマー組成が最大となる時点付近において反応を停止する、[1]又は[2]に記載の方法。
[4]Rが、-(CH2)2OCH3、-(CH2)2CH3、-CH3、-Ph(フェ
ニル基)又はアダマンチル基から選択される、[1]又は[2]に記載の方法。
[5]前記ポリマーがポリトリメチレンカーボネート系のポリマーである、[1]に記載の方法。
[6]前記ポリマーが、以下の式(I)で表されるポリマーである、[1]に記載の方法。
(式(I)において、
R’は、水素原子、アセチル基、炭素数1~20のアルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、アリールアミノカルボニル基、アルキルオキシカルボニル基、又はアリールオキシカルボニル基であり;
Uは、重合に使用する開始剤の種類に応じて決まる様々なアルコール又はアミンに由来する基であり;
nは、1~1000であり;
R、M、Q1、Q’1、Q2及びQ’2は、式(1)で定義した通りである。)
[7](i)以下の式(II)で表されるポリマーを提供する工程、及び
(ii)前記ポリマーに、水酸基を活性化する触媒を添加する工程
を含む、前記ポリマーを分解する方法。
(式(II)において、
Rは、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基、エステル基、アミド基、カルバメート基、ウレア基、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、及びチオール基からなる群から選択され、
ここで、Rが、水酸基、アミノ基、カルボキシ基又はチオール基である場合は、保護基で保護されていてもよく、
Rが、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基である場合は、置換基を有してもよく;
Mは、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヒドロキシアルキル基、アミノアルキル基、ハロアルキル基、ホルミルアルキル基、シアノアルキル基、シアノ基、ホルミル基、及びアシル基からなる群から選択され;
Q1、Q’1、Q2およびQ’2は、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、ヒドロキシアルキル基、ホルミル基、及びビニレン基からなる群から選択され;
Uは、重合に使用する開始剤の種類に応じて決まる様々なアルコール又はアミンに由来する基であり;
nは、1~1000である。)
[8]前記触媒が、有機系の触媒である、[7]に記載の方法。
[9]以下の式(Ia)で表されるポリマー。
(式(Ia)において、
R1は、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基、エステル基、アミド基、カルバメート基、ウレア基、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、及びチオール基からなる群から選択され、
R1が、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基である場合は、置換基を有してもよく;
R’は、水素原子、アセチル基、炭素数1~20のアルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、アリールアミノカルボニル基、アルキルオキシカルボニル基、又はアリールオキシカルボニル基であり;
Mは、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヒドロキシアルキル基、アミノアルキル基、ハロアルキル基、ホルミルアルキル基、シアノアルキル基、シアノ基、ホルミル基、及びアシル基からなる群から選択され;
Q1、Q’1、Q2およびQ’2は、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、ヒドロキシアルキル基、ホルミル基、及びビニレン基からなる群から選択され;
Uは、重合に使用する開始剤の種類に応じて決まる様々なアルコール又はアミンに対応する基であり;
nは、1~1000である。)
[10]R1が、-(CH2)2OCH3、-(CH2)2CH3、-CH3、-Ph(
フェニル基)又はアダマンチル基から選択される、[9]に記載のポリマー。
[11]以下の式(IIa)で表されるポリマー。
(式(IIa)において、
R1は、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基、エステル基、アミド基、カルバメート基、ウレア基、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、及びチオール基からなる群から選択され、
R1が、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基である場合は、置換基を有してもよく;
Mは、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヒドロキシアルキル基、アミノアルキル基、ハロアルキル基、ホルミルアルキル基、シアノアルキル基、シアノ基、ホルミル基、及びアシル基からなる群から選択され;
Q1、Q’1、Q2およびQ’2は、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、ヒドロキシアルキル基、ホルミル基、及びビニレン基からなる群から選択され;
Uは、重合に使用する開始剤の種類に応じて決まる様々なアルコール又はアミンに由来する基であり;
nは、1~1000である。)
[12]R1が、-(CH2)2OCH3、-(CH2)2CH3、-CH3、-Ph(フェニル基)又はアダマンチル基から選択される、[11]に記載のポリマー。
を提供するものである。
That is, the present invention
[1] A method for preparing a polymer, including a step of polymerizing a monomer represented by the following formula (1).
[2]
(In formula (1),
R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, an aryl group, an ester group, an amide group, selected from the group consisting of a carbamate group, a urea group, a hydroxyl group, an amino group, a carboxy group, and a thiol group,
Here, when R is a hydroxyl group, an amino group, a carboxy group or a thiol group, it may be protected with a protecting group,
When R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, or an aryl group, the substituent may have;
M is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group, an alkynyl group, a hydroxyalkyl group, an aminoalkyl group, a haloalkyl group, a formyl alkyl group, a cyanoalkyl group, a cyano group, a formyl group, and an acyl group. selected from the group;
Q 1 , Q' 1 , Q 2 and Q' 2 are selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxyalkyl group, a formyl group, and a vinylene group. )
[2] The method according to [1], wherein the concentration of the monomer at the start of polymerization is 0.1 to 10 mol/L.
[3] The method according to [1] or [2], wherein after the start of polymerization, the reaction is stopped around the time when the polymer composition in the reaction mixture reaches its maximum.
[4] In [1] or [2], R is selected from -(CH 2 ) 2 OCH 3 , -(CH 2 ) 2 CH 3 , -CH 3 , -Ph (phenyl group) or adamantyl group Method described.
[5] The method according to [1], wherein the polymer is a polytrimethylene carbonate-based polymer.
[6] The method according to [1], wherein the polymer is a polymer represented by the following formula (I).
(In formula (I),
R' is a hydrogen atom, an acetyl group, an alkylcarbonyl group having 1 to 20 carbon atoms, an arylcarbonyl group, an alkylaminocarbonyl group, an arylaminocarbonyl group, an alkyloxycarbonyl group, or an aryloxycarbonyl group;
U is a group derived from various alcohols or amines depending on the type of initiator used in the polymerization;
n is 1 to 1000;
R, M, Q 1 , Q' 1 , Q 2 and Q' 2 are as defined in formula (1). )
[7] A method for decomposing the polymer, the method comprising: (i) providing a polymer represented by the following formula (II); and (ii) adding a catalyst that activates hydroxyl groups to the polymer.
(In formula (II),
R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, an aryl group, an ester group, an amide group, selected from the group consisting of a carbamate group, a urea group, a hydroxyl group, an amino group, a carboxy group, and a thiol group,
Here, when R is a hydroxyl group, an amino group, a carboxy group or a thiol group, it may be protected with a protecting group,
When R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, or an aryl group, the substituent may have;
M is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group, an alkynyl group, a hydroxyalkyl group, an aminoalkyl group, a haloalkyl group, a formyl alkyl group, a cyanoalkyl group, a cyano group, a formyl group, and an acyl group. selected from the group;
Q 1 , Q' 1 , Q 2 and Q' 2 are selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxyalkyl group, a formyl group, and a vinylene group;
U is a group derived from various alcohols or amines depending on the type of initiator used in the polymerization;
n is 1 to 1000. )
[8] The method according to [7], wherein the catalyst is an organic catalyst.
[9] A polymer represented by the following formula (Ia).
(In formula (Ia),
R 1 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, an aryl group, an ester group, an amide group , carbamate group, urea group, hydroxyl group, amino group, carboxy group, and thiol group,
When R 1 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, or an aryl group, the substituted It may have a group;
R' is a hydrogen atom, an acetyl group, an alkylcarbonyl group having 1 to 20 carbon atoms, an arylcarbonyl group, an alkylaminocarbonyl group, an arylaminocarbonyl group, an alkyloxycarbonyl group, or an aryloxycarbonyl group;
M is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group, an alkynyl group, a hydroxyalkyl group, an aminoalkyl group, a haloalkyl group, a formyl alkyl group, a cyanoalkyl group, a cyano group, a formyl group, and an acyl group. selected from the group;
Q 1 , Q' 1 , Q 2 and Q' 2 are selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxyalkyl group, a formyl group, and a vinylene group;
U is a group corresponding to various alcohols or amines depending on the type of initiator used for polymerization;
n is 1 to 1000. )
[10] R 1 is -(CH 2 ) 2 OCH 3 , -(CH 2 ) 2 CH 3 , -CH 3 , -Ph(
The polymer according to [9], which is selected from a phenyl group) or an adamantyl group.
[11] A polymer represented by the following formula (IIa).
(In formula (IIa),
R 1 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, an aryl group, an ester group, an amide group , carbamate group, urea group, hydroxyl group, amino group, carboxy group, and thiol group,
When R 1 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, or an aryl group, the substituted It may have a group;
M is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group, an alkynyl group, a hydroxyalkyl group, an aminoalkyl group, a haloalkyl group, a formyl alkyl group, a cyanoalkyl group, a cyano group, a formyl group, and an acyl group. selected from the group;
Q 1 , Q' 1 , Q 2 and Q' 2 are selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxyalkyl group, a formyl group, and a vinylene group;
U is a group derived from various alcohols or amines depending on the type of initiator used in the polymerization;
n is 1 to 1000. )
[12] The polymer according to [11], wherein R 1 is selected from -(CH 2 ) 2 OCH 3 , -(CH 2 ) 2 CH 3 , -CH 3 , -Ph (phenyl group), or adamantyl group .
It provides:
本発明により、使用環境や水中では分解せず長期の安定使用ができる一方、特定の条件下において任意の時期に迅速な分解が達成できるポリマーを提供することができる。
また、本発明により、かかる特性を有するポリマーを効率的に製造する方法を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a polymer that does not decompose in the usage environment or in water and can be used stably for a long period of time, while being able to rapidly decompose at any time under specific conditions.
Furthermore, the present invention can provide a method for efficiently producing a polymer having such characteristics.
本明細書中において、「アルキル」は直鎖状、分枝鎖状、環状、又はそれらの組み合わせからなる脂肪族炭化水素基のいずれであってもよい。アルキル基の炭素数は特に限定されないが、例えば、炭素数1~6個(C1~6)、炭素数1~10個(C1~10)、炭素数1~15個(C1~15)、炭素数1~20個(C1~20)である。炭素数を指定した場合は、その数の範囲の炭素数を有する「アルキル」を意味する。例えば、C1~8アルキルには、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、n-ペンチル、イソペンチル、neo-ペンチル、n-ヘキシル、イソヘキシル、n-ヘプチル、n-オクチル等が含まれる。本明細書において、アルキル基は任意の置換基を1個以上有していてもよい。そのような置換基としては、例えば、アルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、モノ若しくはジ置換アミノ基、置換シリル基、又はアシルなどを挙げることができるが、これらに限定されることはない。アルキル基が2個以上の置換基を有する場合には、それらは同一でも異なっていてもよい。アルキル部分を含む他の置換基(例えばアルコシ基、アリールアルキル基など)のアルキル部分についても同様である。 In this specification, "alkyl" may be any aliphatic hydrocarbon group that is linear, branched, cyclic, or a combination thereof. The number of carbon atoms in the alkyl group is not particularly limited ; ), and has 1 to 20 carbon atoms (C 1 to 20 ). When the number of carbon atoms is specified, it means an "alkyl" having a carbon number within that range. For example, C 1-8 alkyl includes methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, isopentyl, neo-pentyl, n-hexyl, isohexyl, Includes n-heptyl, n-octyl, etc. In this specification, the alkyl group may have one or more arbitrary substituents. Examples of such substituents include, but are not limited to, an alkoxy group, a halogen atom, an amino group, a mono- or di-substituted amino group, a substituted silyl group, or an acyl group. When an alkyl group has two or more substituents, they may be the same or different. The same applies to the alkyl moieties of other substituents containing alkyl moieties (eg, alkoxy groups, arylalkyl groups, etc.).
本明細書において、ある官能基について「置換されていてもよい」と定義されている場合には、置換基の種類、置換位置、及び置換基の個数は特に限定されず、2個以上の置換基を有する場合には、それらは同一でも異なっていてもよい。置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子、スルホ基、アミノ基、アルコキシカルボニル基、オキソ基などを挙げることができるが、これらに限定されることはない。これらの置換基にはさらに置換基が存在していてもよい。このような例として、例えば、ハロゲン化アルキル基、ジアルキルアミノ基などを挙げることができるが、これらに限定されることはない。 In this specification, when a certain functional group is defined as "optionally substituted", the type of substituent, the substitution position, and the number of substituents are not particularly limited, and two or more substituents When it has groups, they may be the same or different. Examples of the substituent include, but are not limited to, an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a halogen atom, a sulfo group, an amino group, an alkoxycarbonyl group, and an oxo group. Further substituents may be present in these substituents. Examples of such groups include, but are not limited to, halogenated alkyl groups and dialkylamino groups.
本明細書中において、「アルコキシ基」とは、前記アルキル基が酸素原子に結合した構造であり、例えば直鎖状、分枝状、環状又はそれらの組み合わせである飽和アルコキシ基が挙げられる。例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、シクロプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、s-ブトキシ基、t-ブトキシ基、シクロブトキシ基、シクロプロピルメトキシ基、n-ペンチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロプロピルエチルオキシ基、シクロブチルメチルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロプロピルプロピルオキシ基、シクロブチルエチルオキシ基又はシクロペンチルメチルオキシ基等が好適な例として挙げられる。 As used herein, the term "alkoxy group" refers to a structure in which the alkyl group is bonded to an oxygen atom, and includes, for example, a saturated alkoxy group that is linear, branched, cyclic, or a combination thereof. For example, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, cyclopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, s-butoxy group, t-butoxy group, cyclobutoxy group, cyclopropylmethoxy group, n- Suitable examples include pentyloxy group, cyclopentyloxy group, cyclopropylethyloxy group, cyclobutylmethyloxy group, n-hexyloxy group, cyclohexyloxy group, cyclopropylpropyloxy group, cyclobutylethyloxy group, and cyclopentylmethyloxy group. Examples include:
1.ポリマー
本発明の1つの態様は、以下の式(Ia)で表されるポリマーである(以下「本発明のポリマー1」とも言う。)。
1. Polymer One embodiment of the present invention is a polymer represented by the following formula (Ia) (hereinafter also referred to as "polymer 1 of the present invention").
上記(Ia)の式で表されるポリマーは、側鎖に特定のエステル構造を導入したポリトリメチレンカーボネート系ポリマーである。側鎖にかかるエステル構造を有することにより、後述するように、長期の安定使用と任意の時期における迅速で低エネルギープロセスによる分解の両立(オンデマンド分解技術)を実現することが可能となる。 The polymer represented by the above formula (Ia) is a polytrimethylene carbonate polymer having a specific ester structure introduced into the side chain. By having an ester structure in the side chain, as described below, it is possible to achieve both long-term stable use and rapid decomposition at any time using a low-energy process (on-demand decomposition technology).
式(I)において、R1は、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基、エステル基、アミド基、カルバメート基、ウレア基、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、及びチオール基からなる群から選択される。
R1の、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基は、置換基を有してもよい。置換基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、チオール基、スルホニル基、ホスホリル基、グアニジノ基等が挙げられる。
シクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、メチルシクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロドデシル基、アダマンチル基(1-アダマンチル基及び2-アダマンチル基)、エキソ-ノルボルニル基、エンド-ノルボニル基、2-ビシクロ[2.2.2]オクチル基などが挙げられる。
R1として、好ましくは、置換基を有していてもよい炭素数1~4のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1~3のアルコキシ基で置換されたアルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいビシクロアルキル基又は置換基を有していてもよいトリシクロアルキル基である。
また、R1が置換基を有していてもよい炭素数1~3のアルコキシ基で置換されたアルキル基である場合は、分解性に加えて、生体適合性も発揮することができる点から特に好ましい。
In formula (I), R 1 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, or an aryl group. , ester group, amide group, carbamate group, urea group, hydroxyl group, amino group, carboxy group, and thiol group.
R 1 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, or an aryl group having a substituent. You may. Examples of the substituent include a halogen atom, an alkoxy group, a hydroxyl group, an amino group, a carboxy group, a thiol group, a sulfonyl group, a phosphoryl group, a guanidino group, and the like.
Examples of the cycloalkyl group include cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, methylcyclopentyl group, cyclohexyl group, methylcyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclododecyl group, adamantyl group (1-adamantyl group and 2-adamantyl group) ), exo-norbornyl group, endo-norbornyl group, and 2-bicyclo[2.2.2]octyl group.
R 1 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent, an alkyl group substituted with an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms which may have a substituent, or a substituted A phenyl group that may have a substituent, a cycloalkyl group that may have a substituent, a bicycloalkyl group that may have a substituent, or a tricycloalkyl group that may have a substituent. It is.
In addition, when R 1 is an alkyl group substituted with an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms which may have a substituent, it is possible to exhibit biocompatibility in addition to degradability. Particularly preferred.
本発明の1つの好ましい側面において、R1は、メトキシエチル基(-(CH2)2OCH3)、n-プロピル基(-(CH2)2CH3)、メチル基(-CH3)、フェニル基、又はアダマンチル基(1-アダマンチル基及び2-アダマンチル基)である。 In one preferred aspect of the present invention, R 1 is a methoxyethyl group (-(CH 2 ) 2 OCH 3 ), an n-propyl group (-(CH 2 ) 2 CH 3 ), a methyl group (-CH 3 ), A phenyl group or an adamantyl group (1-adamantyl group and 2-adamantyl group).
式(I)において、R’は、水素原子、アセチル基、炭素数1~20のアルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、アリールアミノカルボニル基、アルキルオキシカルボニル基、又はアリールオキシカルボニル基である。
R’が水素原子である場合は、末端基がいずれも水酸基となり、後述するように、これが分解開始点として作用することで、長期の安定使用と任意の時期における迅速で低エネルギープロセスによる分解の両立(オンデマンド分解技術)を実現することが可能となる。
In formula (I), R' is a hydrogen atom, an acetyl group, an alkylcarbonyl group having 1 to 20 carbon atoms, an arylcarbonyl group, an alkylaminocarbonyl group, an arylaminocarbonyl group, an alkyloxycarbonyl group, or an aryloxycarbonyl group. It is.
When R' is a hydrogen atom, both terminal groups become hydroxyl groups, which act as starting points for decomposition, ensuring long-term stable use and rapid, low-energy decomposition at any time. It becomes possible to achieve both (on-demand disassembly technology).
式(I)において、Mは、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヒドロキシアルキル基、アミノアルキル基、ハロアルキル基、ホルミルアルキル基、シアノアルキル基、シアノ基、ホルミル基及びアシル基からなる群から選択される。 In formula (I), M is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group, an alkynyl group, a hydroxyalkyl group, an aminoalkyl group, a haloalkyl group, a formylalkyl group, a cyanoalkyl group, a cyano group, or a formyl group. and acyl groups.
本発明の1つの好ましい側面において、Mは、水素原子である。 In one preferred aspect of the invention, M is a hydrogen atom.
式(1)において、Q1、Q’1、Q2およびQ’2は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、ヒドロキシアルキル基、ホルミル基及びビニレン基からなる群から選択される。 In formula (1), Q 1 , Q' 1 , Q 2 and Q' 2 are each independently selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxyalkyl group, a formyl group, and a vinylene group. selected.
本発明の1つの好ましい側面において、Q1、Q’1、Q2およびQ’2は何れも水素原子である。 In one preferred aspect of the invention, Q 1 , Q' 1 , Q 2 and Q' 2 are all hydrogen atoms.
式(Ia)において、Uは、重合に使用する開始剤の種類に応じて決まる様々なアルコールやアミンに由来する(対応する)基である。
例えば、[合成例1]~[合成例4]ではベンジルアルコール(BnOH)を開始剤として用いており、UはPh-CH2-O-となる。また、[合成実施例1]~[合成実施例8]ではモノマー中の水分がモノマーを開環し、その結果、脱炭酸を経て生じるモノマー由来の1,3-ジオール(2位の炭素は、-OCORで置換されている)が開始剤となり、Uの部分は、R’O-CH2-CH(OCOR)-CH2O-(R’は、実施例のスキーム3におけるR’を表す)となる。
In formula (Ia), U is a group derived from (corresponding to) various alcohols and amines, which is determined depending on the type of initiator used for polymerization.
For example, in [Synthesis Example 1] to [Synthesis Example 4], benzyl alcohol (BnOH) is used as an initiator, and U becomes Ph-CH 2 -O-. In addition, in [Synthesis Example 1] to [Synthesis Example 8], water in the monomer opens the ring of the monomer, and as a result, 1,3-diol derived from the monomer (the carbon at the 2nd position is -OCOR) serves as an initiator, and the U portion is R'O-CH 2 -CH(OCOR)-CH 2 O- (R' represents R' in Scheme 3 of the example) becomes.
また、Uは、Y(-O)x-またはY(-N)x-で定義され、Yは置換基を含む炭素数1~20のアルキル基からなり、その置換基としては、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基、ハロゲン原子、アルコキシ基、エステル基、アミド基、カルバメート基、ウレア基、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、チオール基等が挙げられるが、置換基が水酸基、アミノ基、カルボキシ基、チオール基の場合は、ベンジル基、tert-ブチル基、tert-ブトキシカルボニル基、ペンタフルオロフェニル基、2-ニトロベンジル基、4-ニトロベンジル基、テトラヒドロピラニル基、2-ピリジニルスルフィド基等の保護基で保護されていてもよい。ここで、xは、1~100である。
ここで、Uが、Y(-O)x-で表され、xが2の場合は、(Ia)の式で表されるポリマーは以下の式(Ia-1)のように表すこともできる。
上記式で、m、m’は重合度であり、各々、1~500の範囲である。
また、R’=Hの場合は、以下の式で表される。
また、Uが、Y(-N)x-で表され、xが2の場合は、上記式で、O-Y-Oの部分が、N-Y-Nに置き代わった構造を有する。
また、xが3より大きい場合は、Yが更に-O-の結合を有する分岐状のポリマーとなることが理解できる。
Further, U is defined as Y(-O)x- or Y(-N)x-, and Y consists of an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms including a substituent, and the substituent includes an alkenyl group, Examples include alkynyl group, cycloalkyl group, bicycloalkyl group, tricycloalkyl group, aryl group, halogen atom, alkoxy group, ester group, amide group, carbamate group, urea group, hydroxyl group, amino group, carboxy group, thiol group, etc. However, when the substituent is a hydroxyl group, amino group, carboxy group, or thiol group, benzyl group, tert-butyl group, tert-butoxycarbonyl group, pentafluorophenyl group, 2-nitrobenzyl group, 4-nitrobenzyl group , a tetrahydropyranyl group, a 2-pyridinyl sulfide group, or the like. Here, x is 1 to 100.
Here, if U is represented by Y(-O)x- and x is 2, the polymer represented by the formula (Ia) can also be represented by the following formula (Ia-1). .
In the above formula, m and m' represent the degree of polymerization, each ranging from 1 to 500.
Moreover, when R'=H, it is represented by the following formula.
Further, when U is represented by Y(-N)x- and x is 2, the structure has a structure in which the O-Y-O part is replaced with N-Y-N in the above formula.
Furthermore, it can be understood that when x is larger than 3, Y becomes a branched polymer having an -O- bond.
式(I)において、nは、1~1000である。 In formula (I), n is 1 to 1000.
式(I)のポリマーの分子量(数平均分子量)は、通常、100~1,000,000であり、好ましくは1,000~500,000である。
上記数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定した値であり、標準物質としてはポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、またはポリエチレンオキシドが使用される。
The molecular weight (number average molecular weight) of the polymer of formula (I) is usually 100 to 1,000,000, preferably 1,000 to 500,000.
The above number average molecular weight is a value measured by gel permeation chromatography (GPC), and polystyrene, polymethyl methacrylate, or polyethylene oxide is used as a standard substance.
本発明のポリマー1の1つの好ましい側面は、式(I)においてR’が水素原子である、以下の式(IIa)で表されるポリマーである(以下「本発明のポリマー2」とも言う。)。 One preferable aspect of the polymer 1 of the present invention is a polymer represented by the following formula (IIa), in which R' in formula (I) is a hydrogen atom (hereinafter also referred to as "polymer 2 of the present invention"). ).
式(II)において、nは、1~1000である。
また、R1、M、Q1、Q’1、Q2、Q’2及びUは、式(Ia)のポリマーについて詳述したのと同様である。
In formula (II), n is 1 to 1000.
Further, R 1 , M, Q 1 , Q' 1 , Q 2 , Q' 2 and U are the same as described in detail for the polymer of formula (Ia).
式(IIa)のポリマーの分子量(数平均分子量)は、式(Ia)のポリマーと同様に、通常、100~1,000,000であり、好ましくは1,000~500,000である。 Similar to the polymer of formula (Ia), the molecular weight (number average molecular weight) of the polymer of formula (IIa) is usually 100 to 1,000,000, preferably 1,000 to 500,000.
式(IIa)で表されるポリマーは、使用環境や水中では分解せず長期の安定使用ができる一方、特定の条件下において任意の時期に迅速な分解が達成できる、即ち、上記したオンデマンド分解を実現することが可能である。その詳細については後述する。 The polymer represented by formula (IIa) does not decompose in the usage environment or in water and can be used stably for a long period of time, while it can be rapidly decomposed at any time under specific conditions, i.e., it can be used for on-demand decomposition as described above. It is possible to realize this. The details will be described later.
2.ポリマーの調製方法
本発明のもう1つの態様は、以下の式(1)で表されるモノマーを重合する工程を含む、ポリマーを調製する方法である(以下「本発明の調製方法」とも言う)。
2. Method for Preparing Polymer Another aspect of the present invention is a method for preparing a polymer, which includes a step of polymerizing a monomer represented by the following formula (1) (hereinafter also referred to as "preparation method of the present invention"). .
式(1)において、Rは、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基、エステル基、アミド基、カルバメート基、ウレア基、水酸基、アミノ基、カルボキシ基及びチオール基からなる群から選択される。シクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、メチルシクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロドデシル基、アダマンチル基(1-アダマンチル基及び2-アダマンチル基)、エキソ-ノルボルニル基、エンド-ノルボニル基、2-ビシクロ[2.2.2]オクチル基などが挙げられる。
ここで、Rが、水酸基、アミノ基、カルボキシ基又はチオール基である場合は、保護基で保護されていてもよい。保護基としては、例えば、ベンジル基、tert-ブチル基、tert-ブトキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基、ペンタフルオロフェニル基、2-ニトロベンジル基、4-ニトロベンジル基、テトラヒドロピラニル基、2-ピリジニルスルフィド基、2,4-ジニトロフェニル基等が挙げられる。
また、Rの、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基は、置換基を有してもよい。置換基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、チオール基、スルホニル基、ホスホリル基、グアニジノ基等が挙げられるが、置換基が水酸基、アミノ基、カルボキシ基、チオール基、スルホニル基、ホスホリル基、グアニジノ基の場合は、上記の保護基で保護されていてもよい。
Rとして、好ましくは、置換基を有していてもよい炭素数1~4のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1~3のアルコキシ基で置換されたアルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいビシクロアルキル基又は置換基を有していてもよいトリシクロアルキル基である。
In formula (1), R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, an aryl group, It is selected from the group consisting of ester groups, amide groups, carbamate groups, urea groups, hydroxyl groups, amino groups, carboxy groups and thiol groups. Examples of the cycloalkyl group include cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, methylcyclopentyl group, cyclohexyl group, methylcyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclododecyl group, adamantyl group (1-adamantyl group and 2-adamantyl group) ), exo-norbornyl group, endo-norbornyl group, and 2-bicyclo[2.2.2]octyl group.
Here, when R is a hydroxyl group, an amino group, a carboxy group or a thiol group, it may be protected with a protecting group. Examples of the protecting group include benzyl group, tert-butyl group, tert-butoxycarbonyl group, benzyloxycarbonyl group, pentafluorophenyl group, 2-nitrobenzyl group, 4-nitrobenzyl group, tetrahydropyranyl group, 2- Examples include pyridinyl sulfide group and 2,4-dinitrophenyl group.
In addition, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, and an aryl group have a substituent. May have. Examples of the substituent include a halogen atom, an alkoxy group, a hydroxyl group, an amino group, a carboxy group, a thiol group, a sulfonyl group, a phosphoryl group, and a guanidino group. In the case of a sulfonyl group, phosphoryl group, and guanidino group, they may be protected with the above-mentioned protecting groups.
R is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent, an alkyl group substituted with an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. A phenyl group that may have a substituent, a cycloalkyl group that may have a substituent, a bicycloalkyl group that may have a substituent, or a tricycloalkyl group that may have a substituent. be.
本発明の1つの好ましい側面において、Rは、メトキシエチル基(-(CH2)2OCH3)、n-プロピル基(-(CH2)2CH3)、メチル基(-CH3)、フェニル基、アダマンチル基(1-アダマンチル基及び2-アダマンチル基)である。 In one preferred aspect of the present invention, R is a methoxyethyl group (-(CH 2 ) 2 OCH 3 ), an n-propyl group (-(CH 2 ) 2 CH 3 ), a methyl group (-CH 3 ), or a phenyl group. group, adamantyl group (1-adamantyl group and 2-adamantyl group).
式(1)において、Mは、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヒドロキシアルキル基、アミノアルキル基、ハロアルキル基、ホルミルアルキル基、シアノアルキル基、シアノ基、ホルミル基及びアシル基からなる群から選択される。 In formula (1), M is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group, an alkynyl group, a hydroxyalkyl group, an aminoalkyl group, a haloalkyl group, a formylalkyl group, a cyanoalkyl group, a cyano group, or a formyl group. and acyl groups.
本発明の1つの好ましい側面において、Mは、水素原子である。 In one preferred aspect of the invention, M is a hydrogen atom.
式(1)において、Q1、Q’1、Q2およびQ’2は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、ヒドロキシアルキル基、ホルミル基及びビニレン基からなる群から選択される。 In formula (1), Q 1 , Q' 1 , Q 2 and Q' 2 are each independently selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxyalkyl group, a formyl group, and a vinylene group. selected.
本発明の1つの好ましい側面において、Q1、Q’1、Q2およびQ’2は何れも水素原子である。 In one preferred aspect of the invention, Q 1 , Q' 1 , Q 2 and Q' 2 are all hydrogen atoms.
本発明の調製方法において、重合開始時のモノマーの濃度が高いことが好ましい。具体的には、重合開始時における反応混合物中のモノマーの濃度が0.1~10mol/L(0.1~10M)であることが好ましく、0.5~5mol/L(0.5~5M)であることがより好ましく、1~5mol/L(1~5M)であることが更に好ましい。
理論に拘束されることを意図するものではないが、式(1)で表されるモノマーである6員環状カーボネートモノマーは、重合触媒(例えば、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン等)により活性化されると、モノマー濃度が低いと、分子間反応に優先して分子内反応が起こり、熱力学的により安定な五員環状カーボネート化合物を生成し、開環重合が進行しにくい傾向にあることが判明した。ここで、Rの構造によってはモノマーの溶解性が変わるため、モノマーの種類によっては低濃度で重合する必要があるものもあるが、モノマーの濃度を上記の範囲で高濃度化することにより、分子間反応が起こり、開環重合を効率的に進行させることが可能である。
In the preparation method of the present invention, it is preferred that the monomer concentration at the start of polymerization is high. Specifically, the concentration of the monomer in the reaction mixture at the start of polymerization is preferably 0.1 to 10 mol/L (0.1 to 10 M), and preferably 0.5 to 5 mol/L (0.5 to 5 M ), and even more preferably 1 to 5 mol/L (1 to 5 M).
Although not intending to be bound by theory, the monomer represented by formula (1), a 6-membered cyclic carbonate monomer, -7-ene, etc.), when the monomer concentration is low, intramolecular reactions occur preferentially to intermolecular reactions, producing a thermodynamically more stable five-membered cyclic carbonate compound, which leads to ring-opening polymerization. It was found that the disease tends to progress more slowly. Here, the solubility of the monomer changes depending on the structure of R, so depending on the type of monomer, it may be necessary to polymerize at a low concentration, but by increasing the concentration of the monomer within the above range, the molecule The ring-opening polymerization can proceed efficiently.
本発明の調製方法においては、モノマーの重合開始後に、反応混合物中のポリマー組成が最大となる時点付近において反応を停止する工程を含むことが好ましい。
理論に拘束されることを意図するものではないが、開環重合の反応が進むと、モノマー濃度が減少し、分子内反応が優先的に起こり分子間反応(重合反応)の進行が抑えられる傾向にある。そこで、反応混合物中のポリマー組成が最大となる時点付近において反応を停止すると、不純物である五員環状カーボネート化合物の生成量を低く抑えることができ、ポリマーの収量を最大化することが可能となるため好ましい。
The preparation method of the present invention preferably includes a step of stopping the reaction around the time when the polymer composition in the reaction mixture reaches a maximum after the start of polymerization of the monomers.
Although not intended to be bound by theory, as the ring-opening polymerization reaction progresses, the monomer concentration decreases, and intramolecular reactions tend to occur preferentially, suppressing the progress of intermolecular reactions (polymerization reactions). It is in. Therefore, by stopping the reaction near the point at which the polymer composition in the reaction mixture reaches its maximum, the amount of impurity five-membered cyclic carbonate compounds produced can be kept low, making it possible to maximize the polymer yield. Therefore, it is preferable.
反応混合物中のポリマー組成が最大となる時点付近において反応を停止するためには、反応の進行をモニタリング(反応追跡)することが好ましい。具体的には、反応開始後における、反応混合物中の組成を所定の時間間隔で測定し、その測定値から反応混合物中のポリマー組成が最大となる時点を算出し、最適な反応停止時間を決定することができる。
反応混合物中のポリマー組成の測定は、実施例で詳述するように、反応混合物の1HNMRを測定して、反応混合物中におけるモノマー、ポリマー及び五員環状カーボネート化合物の組成(比率)を算出することにより行うことができる。この他、赤外分光法や高速液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィーを組み合わせたリアルタイムモニタリングによっても同様の反応混合物の組成は算出可能である。
ここで、反応混合物中のポリマー組成が最大となる時間や条件はモノマーによって異なるが、モノマーの種類やその開始時の濃度に応じて、上記の反応追跡をすることにより最適な反応停止時間を決定することができる。
In order to stop the reaction near the point where the polymer composition in the reaction mixture reaches its maximum, it is preferable to monitor the progress of the reaction (reaction tracking). Specifically, after the start of the reaction, the composition in the reaction mixture is measured at predetermined time intervals, and the point at which the polymer composition in the reaction mixture reaches its maximum is calculated from the measured values, and the optimal reaction stop time is determined. can do.
The polymer composition in the reaction mixture is measured by measuring 1 HNMR of the reaction mixture and calculating the composition (ratio) of the monomer, polymer, and five-membered cyclic carbonate compound in the reaction mixture, as detailed in the examples. This can be done by In addition, the composition of a similar reaction mixture can be calculated by real-time monitoring that combines infrared spectroscopy, high-performance liquid chromatography, and gas chromatography.
The time and conditions at which the polymer composition in the reaction mixture reaches its maximum differs depending on the monomer, but the optimal reaction termination time can be determined by tracking the reaction as described above, depending on the type of monomer and its initial concentration. can do.
反応を停止するには、重合に使用した触媒を不活性化させる試薬を添加することが好ましい。1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン等の有機塩基を重合触媒として使用した場合は、反応混合物中に酸を加えるのが好ましい。酸としては、例えば、安息香酸、無水酢酸等を使用することができる。また、重合触媒に有機酸を用いることも可能であり、その場合の停止剤はトリエチルアミンなどの塩基を使用することができる。 To stop the reaction, it is preferable to add a reagent that inactivates the catalyst used in the polymerization. When an organic base such as 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene is used as a polymerization catalyst, it is preferable to add an acid to the reaction mixture. As the acid, for example, benzoic acid, acetic anhydride, etc. can be used. Moreover, it is also possible to use an organic acid as a polymerization catalyst, and in that case, a base such as triethylamine can be used as a terminator.
反応を停止するのは、反応混合物中のポリマー組成が最大となる時点が好ましい。この場合、リアルタイムで反応追跡をして停止を直ちにできるシステムを構築して用いることができる。
また、反応を停止するのは、ポリマー組成が最大となる時点の前後とすることもできる。
具体的には、ポリマー組成が最大となる時点におけるポリマー組成が最大値の80%となる時間範囲内、即ち、反応開始後に、最初にポリマー組成が最大値の80%となる時間がT1で、ポリマー組成が最大となる時間がTmaxで、その後ポリマー組成が減少して再度最大値の80%となる時間がT2であるとすると、反応を停止する時間Tは、Tmaxである必要はなく、T1≦T≦T2であることが好ましい。
また、ポリマー組成が最大となる時点におけるポリマー組成が最大値の90%となる時間範囲内、即ち、反応開始後に、最初にポリマー組成が最大値の90%となる時間がT3で、ポリマー組成が最大となる時間がTmaxで、その後ポリマー組成が減少して再度最大値の90%となる時間がT4であるとすると、反応を停止する時間Tは、T3≦T≦T4であることが、ポリマー収量を最大化でき不純物の抑制も可能となるため更に好ましい。
したがって、本発明の調製方法においては、反応を停止するのは、反応混合物中のポリマー組成が最大となる時点付近、つまり、反応混合物中のポリマー組成が最大となる時点及び当該時点の前後、即ち、上記のT1≦T≦T2であることが好ましく、T3≦T≦T4であることが更に好ましい。
The reaction is preferably stopped when the polymer composition in the reaction mixture is at a maximum. In this case, a system can be constructed and used that can track the reaction in real time and immediately stop the reaction.
Furthermore, the reaction can be stopped before or after the time when the polymer composition reaches its maximum.
Specifically, T1 is within the time range in which the polymer composition reaches 80% of the maximum value at the time when the polymer composition reaches its maximum value, that is, the time period in which the polymer composition reaches 80% of the maximum value for the first time after the start of the reaction. , if the time when the polymer composition reaches its maximum value is T max , and then the time when the polymer composition decreases to 80% of the maximum value again is T 2 , then the time T to stop the reaction must be T max . It is preferable that T 1 ≦T≦T 2 .
In addition, within the time range in which the polymer composition becomes 90% of the maximum value at the time when the polymer composition reaches its maximum value, that is, the time when the polymer composition first becomes 90% of the maximum value after the start of the reaction, the polymer composition If the time when the polymer composition reaches its maximum is T max , and the time when the polymer composition decreases and reaches 90% of the maximum value again is T 4 , then the time T to stop the reaction is T 3 ≦T≦T 4 . It is more preferable to have the above-mentioned conditions, since it is possible to maximize the polymer yield and suppress impurities.
Therefore, in the preparation method of the present invention, the reaction is stopped around the time when the polymer composition in the reaction mixture reaches its maximum, that is, at the time when the polymer composition in the reaction mixture reaches its maximum, and before and after that time, i.e. , it is preferable that T 1 ≦T≦T 2 , and more preferably that T 3 ≦T≦T 4 .
本発明の調製方法においては、触媒の濃度が低いと高分子のポリマーを高収率で得ることが可能である。触媒の濃度としては、好ましくは、0.1~0.00001、より好ましくは0.05~0.001(触媒/モノマーに比)である。 In the preparation method of the present invention, it is possible to obtain a high molecular weight polymer in high yield when the concentration of the catalyst is low. The concentration of the catalyst is preferably 0.1 to 0.00001, more preferably 0.05 to 0.001 (catalyst/monomer ratio).
本発明の調製方法においては、式(1)のモノマーと触媒を溶媒中に添加して反応混合物を調製して、重合を行う。
溶媒としては、非プロトン性溶媒であればいずれの溶媒を使用することが可能である。例えば、重水素化クロロホルム(CDCl3)、塩化メチレン、クロロホルム、トルエン、ベンゼン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、アセトン、ヘキサン、ジエチルエーテル、N,N-ジメチルホルムアミド等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
In the preparation method of the present invention, the monomer of formula (1) and a catalyst are added to a solvent to prepare a reaction mixture, and polymerization is performed.
As the solvent, any aprotic solvent can be used. Examples include, but are not limited to, deuterated chloroform (CDCl 3 ), methylene chloride, chloroform, toluene, benzene, tetrahydrofuran, acetonitrile, acetone, hexane, diethyl ether, N,N-dimethylformamide, etc. do not have.
触媒としては、環状カーボネートやラクトンの重合に使用できる触媒であれば任意のものを使用することができる。例えば、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノ-5-ネン、1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]デカ-5-エン、4-ジメチルアミノピリジン、(-)-スパルテイン、トリフルオロメタンスルホン酸、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、ジフェニルリン酸、N’-[3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル]-N-シクロヘキシルチオウレア、N’-[3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル]-N-フェニルウレア、N-ヘテロ環状カルベン類、これらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 As the catalyst, any catalyst that can be used for polymerization of cyclic carbonates and lactones can be used. For example, 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene, 1,5-diazabicyclo[4.3.0]non-5-ene, 1,5,7-triazabicyclo[4. 4.0] Dec-5-ene, 4-dimethylaminopyridine, (-)-sparteine, trifluoromethanesulfonic acid, methanesulfonic acid, para-toluenesulfonic acid, diphenylphosphoric acid, N'-[3,5-bis (trifluoromethyl)phenyl]-N-cyclohexylthiourea, N'-[3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl]-N-phenylurea, N-heterocyclic carbenes, mixtures thereof, etc. , but not limited to these.
開始剤としては、アルコール、アミンのいずれも使用することが可能である。例えば、ベンジルアルコール、4-メチルベンジルアルコール、1-ピレンブタノール、メタノール、エタノール、1-プロパノール、1-ブタノール、イソアミルアルコール、ラウリルアルコール、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,4-ベンゼンジメタノール、1,3-ベンゼンジメタノール、1,2-ベンゼンジメタノール、ブチルアミン、ヘキシルアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ベンジルアミン、1,4-ビス(アミノメチル)ベンゼン、1,3-ビス(アミノメチル)ベンゼン、1,2-ビス(アミノメチル)ベンゼン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 As the initiator, either alcohol or amine can be used. For example, benzyl alcohol, 4-methylbenzyl alcohol, 1-pyrenebutanol, methanol, ethanol, 1-propanol, 1-butanol, isoamyl alcohol, lauryl alcohol, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol , 1,12-dodecanediol, 1,4-benzenedimethanol, 1,3-benzenedimethanol, 1,2-benzenedimethanol, butylamine, hexylamine, ethylenediamine, hexamethylenediamine, benzylamine, 1,4- Examples include, but are not limited to, bis(aminomethyl)benzene, 1,3-bis(aminomethyl)benzene, and 1,2-bis(aminomethyl)benzene.
本発明の調製方法においては、反応混合物を調製した後、通常、室温(例えば10~30℃)で、所定時間静置させて反応させる。上記の通り、反応混合物中のポリマー組成が最大となる時点付近において酸を加えて反応を停止させた後は、室温(例えば10~30℃)で、所定時間攪拌し、反応を終了させる。その後、反応溶液を冷2-プロパノール等中に再沈殿させて、生成したポリマーを回収する。 In the preparation method of the present invention, after the reaction mixture is prepared, it is usually allowed to stand at room temperature (for example, 10 to 30°C) for a predetermined period of time to react. As described above, after the reaction is stopped by adding an acid near the point where the polymer composition in the reaction mixture reaches its maximum, the reaction is terminated by stirring at room temperature (for example, 10 to 30° C.) for a predetermined period of time. Thereafter, the reaction solution is reprecipitated into cold 2-propanol or the like to recover the produced polymer.
本発明の調製方法により、ポリトリメチレンカーボネート系のポリマーを得ることができる。
より具体的には、本発明の調製方法により、以下の式(I)で表されるポリマーを得ることができる。
By the preparation method of the present invention, polytrimethylene carbonate-based polymers can be obtained.
More specifically, by the preparation method of the present invention, a polymer represented by the following formula (I) can be obtained.
式(I)において、R’は、水素原子、アセチル基、炭素数1~20のアルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、アリールアミノカルボニル基、アルキルオキシカルボニル基、又はアリールオキシカルボニル基である。
nは、1~1000である。
R、M、Q1、Q’1、Q2及びQ’2は、式(1)について詳述したのと同様である。
In formula (I), R' is a hydrogen atom, an acetyl group, an alkylcarbonyl group having 1 to 20 carbon atoms, an arylcarbonyl group, an alkylaminocarbonyl group, an arylaminocarbonyl group, an alkyloxycarbonyl group, or an aryloxycarbonyl group. It is.
n is 1 to 1000.
R, M, Q 1 , Q' 1 , Q 2 and Q' 2 are the same as described in detail for formula (1).
式(I)において、Uは、重合に使用する開始剤の種類に応じて決まる様々なアルコール又はアミンに由来する(対応する)基である。
例えば、[合成例1]~[合成例4]ではベンジルアルコール(BnOH)を開始剤として用いており、UはPh-CH2-O-となる。また、[合成実施例1]~[合成実施例8]ではモノマー中の水分がモノマーを開環し、その結果、脱炭酸を経て生じるモノマー由来の1,3-ジオール(2位の炭素は、-OCORで置換されている)が開始剤となり、Uの部分は、R’O-CH2-CH(OCOR)-CH2O-(R’は、実施例のスキーム3におけるR’を表す)となる。
In formula (I), U is a (corresponding) group derived from various alcohols or amines depending on the type of initiator used in the polymerization.
For example, in [Synthesis Example 1] to [Synthesis Example 4], benzyl alcohol (BnOH) is used as an initiator, and U becomes Ph-CH 2 -O-. In addition, in [Synthesis Example 1] to [Synthesis Example 8], water in the monomer opens the ring of the monomer, and as a result, 1,3-diol derived from the monomer (the carbon at the 2nd position is -OCOR) serves as an initiator, and the U portion is R'O-CH 2 -CH(OCOR)-CH 2 O- (R' represents R' in Scheme 3 of the example) becomes.
また、Uは、Y(-O)x-またはY(-N)x-で定義され、Yは置換基を含む炭素数1~20のアルキル基からなり、その置換基としては、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基、ハロゲン原子、アルコキシ基、エステル基、アミド基、カルバメート基、ウレア基、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、チオール基等が挙げられるが、置換基が水酸基、アミノ基、カルボキシ基、チオール基の場合は、ベンジル基、tert-ブチル基、tert-ブトキシカルボニル基、ペンタフルオロフェニル基、2-ニトロベンジル基、4-ニトロベンジル基、テトラヒドロピラニル基、2-ピリジニルスルフィド基等の保護基で保護されていてもよい。ここで、xは、1~100である。
ここで、Uが、Y(-O)x-で表され、xが2の場合は、(I)の式で表されるポリマーは以下の式(I-1)のように表すこともできる。
上記式で、m、m’は重合度であり、各々、1~500の範囲である。
また、R’=Hの場合は、以下の式で表される。
また、Uが、Y(-N)x-で表され、xが2の場合は、上記式で、O-Y-Oの部分が、N-Y-Nに置き代わった構造を有する。
また、xが3より大きい場合は、Yが更に-O-の結合を有する分岐状のポリマーとなることが理解できる。
Further, U is defined as Y(-O)x- or Y(-N)x-, and Y consists of an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms including a substituent, and the substituent includes an alkenyl group, Examples include alkynyl group, cycloalkyl group, bicycloalkyl group, tricycloalkyl group, aryl group, halogen atom, alkoxy group, ester group, amide group, carbamate group, urea group, hydroxyl group, amino group, carboxy group, thiol group, etc. However, when the substituent is a hydroxyl group, amino group, carboxy group, or thiol group, benzyl group, tert-butyl group, tert-butoxycarbonyl group, pentafluorophenyl group, 2-nitrobenzyl group, 4-nitrobenzyl group , a tetrahydropyranyl group, a 2-pyridinyl sulfide group, or the like. Here, x is 1 to 100.
Here, if U is represented by Y(-O)x- and x is 2, the polymer represented by the formula (I) can also be represented by the following formula (I-1). .
In the above formula, m and m' represent the degree of polymerization, each ranging from 1 to 500.
Moreover, when R'=H, it is represented by the following formula.
Further, when U is represented by Y(-N)x- and x is 2, the structure has a structure in which the O-Y-O part is replaced with N-Y-N in the above formula.
Furthermore, it can be understood that when x is larger than 3, Y becomes a branched polymer having an -O- bond.
3.ポリマーの分解方法
本発明のもう1つの態様は、(i)以下の式(II)で表されるポリマーを提供する工程、及び
(ii)前記ポリマーに、水酸基を活性化する触媒を添加する工程
を含む、前記ポリマーを分解する方法である(以下「本発明の分解方法」とも言う)。
3. Another aspect of the present invention is a method for decomposing a polymer, (i) providing a polymer represented by the following formula (II), and (ii) adding a catalyst for activating hydroxyl groups to the polymer. (hereinafter also referred to as "the decomposition method of the present invention").
式(II)において、nは、1~1000である。
また、R、M、Q1、Q’1、Q2及びQ’2は、式(1)のモノマーについて詳述したのと同様である。
Uは、式(I)で表されるポリマーについて詳述したのと同様である。
In formula (II), n is 1 to 1000.
Moreover, R, M, Q 1 , Q' 1 , Q 2 and Q' 2 are the same as those described in detail for the monomer of formula (1).
U is the same as described in detail for the polymer represented by formula (I).
本発明においては、潜在的には生分解性であるものの加水分解耐性の高いポリトリメチレンカーボネートの骨格に、式(II)で示すように、分解を誘導する仕組みを側鎖構造に含め、さらにその分解開始点をポリマー鎖の末端基に設定することで「オンデマンド分解」を実現することができる。
より詳しくは、溶液状態において、式(II)のポリマーは末端基構造がOHで、かつそのOH基を活性化するような触媒の存在下においては約1日程度以内にほぼ全ての分子鎖が1種の低分子量体(5員環状カーボネート)に分解される(図1のグラフ中のポリマー1(OH)及びポリマー2(OH))。一方、同様の条件で既知の生分解性ポリマーであるPLLAやPTMCを処理しても分解は一切起こらない。式(II)のポリマーは末端基構造がOHであっても触媒が存在しない状態では分解せず安定にポリマー構造を維持する。また、末端のOH基を別の置換基(不活性化末端)に変換した場合は触媒存在下でもほぼ安定に存在する(図1のグラフ中のポリマー1(Ac)およびポリマー2(Ac))。このため、OH基の末端構造と触媒添加または何らかの手法による触媒発生が「オンデマンド分解」の開始スイッチとなる。
理論に拘束されることを意図するものではないが、分解は、(i)活性化された末端のOHが側鎖とエステル交換し、(ii)生成した2級OHが続いて隣接する主鎖のカーボネート結合を攻撃し、5員環を生成する機構が考えられる。5員環形成により新たに生成したOH末端は同様の反応を連鎖的に繰り返す。このような形式の分解を「末端開始バックバイティング」型解重合という。5員環構造の熱力学的安定性により5員環カーボネート構造の重合が進行しにくいことから、この5員環の生成が迅速かつ連鎖的に分解が進行する駆動力となっていると考えられる。
In the present invention, a mechanism for inducing decomposition is included in the side chain structure of the polytrimethylene carbonate skeleton, which is potentially biodegradable but highly resistant to hydrolysis, as shown in formula (II), and further "On-demand decomposition" can be achieved by setting the decomposition starting point at the end group of the polymer chain.
More specifically, in a solution state, the polymer of formula (II) has an OH terminal group structure, and in the presence of a catalyst that activates the OH group, almost all molecular chains are converted within about one day. It is decomposed into one kind of low molecular weight substance (5-membered cyclic carbonate) (Polymer 1 (OH) and Polymer 2 (OH) in the graph of FIG. 1). On the other hand, even if known biodegradable polymers such as PLLA and PTMC are treated under similar conditions, no decomposition occurs. Even if the polymer of formula (II) has an OH terminal group structure, it does not decompose in the absence of a catalyst and stably maintains its polymer structure. In addition, when the terminal OH group is converted to another substituent (inactivated terminal), it exists almost stably even in the presence of a catalyst (Polymer 1 (Ac) and Polymer 2 (Ac) in the graph of Figure 1). . For this reason, the terminal structure of the OH group and the addition of a catalyst or the generation of a catalyst by some method serve as the starting switch for "on-demand decomposition."
While not intending to be bound by theory, decomposition occurs when (i) the activated terminal OH transesterifies with the side chain and (ii) the resulting secondary OH subsequently transesterifies with the adjacent main chain. A possible mechanism is to attack the carbonate bond of and generate a five-membered ring. The OH terminal newly generated by the formation of a five-membered ring repeats the same reaction in a chain manner. This type of depolymerization is called "end-initiated backbiting" type depolymerization. Because the thermodynamic stability of the 5-membered ring structure makes it difficult for the polymerization of the 5-membered ring carbonate structure to proceed, it is thought that the formation of this 5-membered ring serves as the driving force for rapid and chain-like decomposition. .
式(II)で表されるポリマーは、本発明の調製方法により式(II)で表されるポリマーを合成して提供することもでき、また、末端がOH基以外の基(アセチル基など)である式(I)で表されるポリマーを合成し、その末端基を加水分解等や熱や光、pHなどの刺激応答脱保護反応によりOH基に変換することにより式(II)で表されるポリマーを提供することができる。 The polymer represented by formula (II) can also be provided by synthesizing the polymer represented by formula (II) by the preparation method of the present invention, and can also be provided by synthesizing the polymer represented by formula (II) using the preparation method of the present invention. By synthesizing a polymer represented by formula (I), and converting its terminal group into an OH group by hydrolysis, etc. or deprotection reaction in response to stimuli such as heat, light, pH, etc., the polymer represented by formula (II) is synthesized. It is possible to provide a polymer that
水酸基を活性化する触媒としては、有機系触媒、金属触媒のいずれも使用することができるが、有機系の触媒を使用することが環境負荷低減の点から好ましい。 As the catalyst for activating the hydroxyl group, either an organic catalyst or a metal catalyst can be used, but it is preferable to use an organic catalyst from the viewpoint of reducing environmental burden.
金属触媒としては、オクチル酸スズ、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウム、亜鉛、鉄、コバルトのアルコキシド等が挙げられる。 Examples of the metal catalyst include tin octylate, aluminum isopropoxide, alkoxides of aluminum, zinc, iron, and cobalt.
有機系の触媒としては、重合触媒として用いるラクトンや環状カーボネートに使用できる触媒全般を使用することが可能である。例えば、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノ-5-ネン、1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]デカ-5-エン、4-ジメチルアミノピリジン、(-)-スパルテイン、トリフルオロメタンスルホン酸、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、ジフェニルリン酸、N’-[3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル]-N-シクロヘキシルチオウレア、N’-[3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル]-N-フェニルウレア、N-ヘテロ環状カルベン類、これらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものはない。 As the organic catalyst, it is possible to use any catalyst that can be used for lactones and cyclic carbonates used as polymerization catalysts. For example, 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene, 1,5-diazabicyclo[4.3.0]non-5-ene, 1,5,7-triazabicyclo[4. 4.0] Dec-5-ene, 4-dimethylaminopyridine, (-)-sparteine, trifluoromethanesulfonic acid, methanesulfonic acid, para-toluenesulfonic acid, diphenylphosphoric acid, N'-[3,5-bis Examples include (trifluoromethyl)phenyl]-N-cyclohexylthiourea, N'-[3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl]-N-phenylurea, N-heterocyclic carbenes, and mixtures thereof. There is no limitation to these.
本発明の分解方法において、「触媒を添加」することには、触媒を意識的に添加することに加えて、何らかの手法による触媒が発生して式(II)のポリマーと触媒が共存することも含まれる。何らかの手法による触媒が発生する場合として、例えば、光塩基発生剤や光酸発生剤、例えば2-(9-オキソキサンテン-2-イル)プロピオン酸1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]デカ-5-エンが挙げられる。 In the decomposition method of the present invention, "adding a catalyst" includes not only intentional addition of a catalyst but also the generation of a catalyst by some method and the coexistence of the polymer of formula (II) and the catalyst. included. When a catalyst is generated by some method, for example, a photobase generator or a photoacid generator, such as 2-(9-oxoxanthene-2-yl)propionic acid 1,5,7-triazabicyclo[4.4 .0] deca-5-ene.
本発明の分解方法における上記した分解機構は側鎖の構造(R)に依らず起こり得る。したがって、側鎖Rの構造によりポリマーの物性(ガラス転移温度、接触角)や分解速度の制御が可能である。
理論に拘束されることを意図するものではないが、例えば、側鎖が極端に嵩高い場合はバックバイティング型解重合の挙動にも影響を与えることから、分解度を上げる点からは、Rとして極端に嵩高くない基、例えば、置換基を有していてもよい炭素数1~4のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1~3のアルコキシ基で置換されたアルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基が好ましい。一方、分解度を抑える点からは、Rとして極端に嵩高い基、例えば、アダマンチル基(1-アダマンチル基及び2-アダマンチル基)などを用いることができる。
The above-described decomposition mechanism in the decomposition method of the present invention can occur regardless of the structure (R) of the side chain. Therefore, the physical properties (glass transition temperature, contact angle) and decomposition rate of the polymer can be controlled by the structure of the side chain R.
Although not intended to be bound by theory, for example, if the side chain is extremely bulky, it will affect the behavior of backbiting type depolymerization, so from the point of view of increasing the decomposition degree, R A group that is not extremely bulky, such as an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent, or an alkyl substituted with an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms which may have a substituent. A phenyl group which may have a substituent, and a cycloalkyl group which may have a substituent are preferred. On the other hand, from the viewpoint of suppressing the degree of decomposition, an extremely bulky group such as an adamantyl group (1-adamantyl group and 2-adamantyl group) can be used as R.
本発明の分解方法は、溶液中(均一溶液)で行うことが好ましい。この場合、式(II)で表されるポリマーを溶媒(例えば、CDCl3、テトラヒドロフラン、塩化メチレン等)に溶解させて、触媒を添加して分解を行う。
また、本発明の分解方法は、不均一系で行うこともできる。この場合、式(II)で表されるポリマーを水、メタノールなどポリマーが不溶な溶媒に添加し、触媒を添加して分解を行う。
The decomposition method of the present invention is preferably carried out in a solution (homogeneous solution). In this case, the polymer represented by formula (II) is dissolved in a solvent (eg, CDCl 3 , tetrahydrofuran, methylene chloride, etc.) and a catalyst is added to perform decomposition.
Further, the decomposition method of the present invention can also be carried out in a heterogeneous system. In this case, the polymer represented by formula (II) is added to a solvent in which the polymer is insoluble, such as water or methanol, and a catalyst is added to perform decomposition.
本発明の分解方法により、式(II)で表されるポリマーを分解することにより、分解生成物である以下の式(2)及び/又は(3)で表される化合物が得られる。 By decomposing the polymer represented by formula (II) according to the decomposition method of the present invention, compounds represented by the following formulas (2) and/or (3), which are decomposition products, are obtained.
式(2)、(3)において、R、M、Q1、Q’1、Q2及びQ’2は式(1)のモノマーについて詳述したのと同様である。 In formulas (2) and (3), R, M, Q 1 , Q' 1 , Q 2 and Q' 2 are the same as described in detail for the monomer of formula (1).
式(2)及び/又は(3)の化合物から、これをさらに加水分解してグリセロールとRのついたカルボン酸に戻すことが可能であり、それらから式(1)のモノマーを合成することは可能である。このようにして得た式(1)の化合物を用いて更に式(I)のポリマーを得ることができる。このようにして、式(II)で表されるポリマーの分解生成物をリサイクルすることが可能である。 It is possible to further hydrolyze the compound of formula (2) and/or (3) to return it to glycerol and a carboxylic acid with R attached, and it is possible to synthesize the monomer of formula (1) from them. It is possible. Using the compound of formula (1) thus obtained, further polymers of formula (I) can be obtained. In this way it is possible to recycle the decomposition products of the polymer of formula (II).
以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be explained below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
1.試薬及び評価方法
[試薬]
各試薬は特段の記載がない限り富士フィルム和光純薬、東京化成工業、シグマアルドリッチジャパン、関東化学のいずれかから購入し、そのまま使用した。ベンジルアルコール(BnOH)および1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン(DBU)は東京化成工業から購入し、水素化カルシウムを用いて減圧蒸留したものを使用した。反応追跡用の重水素化クロロホルム(CDCl3)はシグマアルドリッチジャパンから購入し、水素化カルシウムを用いて蒸留したものを使用した。
1. Reagents and evaluation methods [Reagents]
Unless otherwise specified, each reagent was purchased from Fuji Film Wako Pure Chemicals, Tokyo Kasei Kogyo, Sigma-Aldrich Japan, or Kanto Kagaku and used as received. Benzyl alcohol (BnOH) and 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU) were purchased from Tokyo Kasei Kogyo and distilled under reduced pressure using calcium hydride. Deuterated chloroform (CDCl 3 ) for reaction monitoring was purchased from Sigma-Aldrich Japan and distilled using calcium hydride.
[測定機器]
合成した分子の構造の同定には核磁気共鳴(NMR)を使用し、日本電子株式会社製JEOL ECX-400によって1Hおよび13C NMR測定を行った。測定試料はCDCl3に溶解させ、内部標準として含まれるテトラメチルシラン(TMS)を0ppmとしてケミカルシフトを求めた。
元素分析にはパーキンエルマー社製CHN元素分析装置2400II型を使用した。
ポリマーの数平均分子量(Mn)および分子量分布(DM)はゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって求めた。東ソー株式会社製高速GPC装置EcoSEC Elite HLC-8420GPCにTSK-gel column SuperMultiporeHZ-Mを接続し、テトラヒドロフラン(THF)を溶離液としてカラム温度40℃、流速0.35ml/minにて測定した。
ポリマーの熱特性解析には示差走査熱量測定(DSC)を使用した。NETZSCH社製DSC3500 Siriusを使用し、窒素気流20 ml/min下にて昇温または冷却速度5℃/minとして測定した。
[measuring equipment]
Nuclear magnetic resonance (NMR) was used to identify the structure of the synthesized molecule, and 1 H and 13 C NMR measurements were performed using JEOL ECX-400 manufactured by JEOL Ltd. The measurement sample was dissolved in CDCl 3 and the chemical shift was determined by setting tetramethylsilane (TMS) included as an internal standard to 0 ppm.
For elemental analysis, a PerkinElmer CHN elemental analyzer model 2400II was used.
The number average molecular weight (M n ) and molecular weight distribution (D M ) of the polymer were determined by gel permeation chromatography (GPC). A TSK-gel column SuperMultipore HZ-M was connected to a high-speed GPC device EcoSEC Elite HLC-8420GPC manufactured by Tosoh Corporation, and measurements were performed at a column temperature of 40° C. and a flow rate of 0.35 ml/min using tetrahydrofuran (THF) as an eluent.
Differential scanning calorimetry (DSC) was used to analyze the thermal properties of the polymer. Measurement was carried out using DSC3500 Sirius manufactured by NETZSCH under a nitrogen flow of 20 ml/min at a heating or cooling rate of 5° C./min.
2.モノマーの合成
(2-1)以下のスキーム1により、本発明のポリマーを重合するためのモノマー5a~5d(「化合物5a~5d」とも言う)を合成した。
2. Synthesis of Monomers (2-1) Monomers 5a to 5d (also referred to as "compounds 5a to 5d") for polymerizing the polymer of the present invention were synthesized according to Scheme 1 below.
(1)3-メトキシプロパノイルクロライド(化合物2a)の合成
200ml三ツ口フラスコをアルゴンガスにて置換し、3-メトキシプロパン酸 (3.0g、29mmol)、脱水ジクロロメタン(CH2Cl2;30ml)を加えた後、氷浴にて冷却し、塩化オキサリル(4.4g、35mmol)の脱水CH2Cl2溶液(20ml)を滴下した。その後、ジメチルホルムアミドを数滴加え、室温で一晩撹拌した。溶媒を留去し、黄色液体として化合物2aを得た(4.64g)。これ以上の精製は行わず、次の反応に使用した。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 3.70 (t, J = 5.9 Hz, CH2, 2H), 3.37 (s, CH3, 3H), 3.12 (t, J = 5.9 Hz, CH2, 2H)
(1) Synthesis of 3-methoxypropanoyl chloride (compound 2a) A 200 ml three-necked flask was purged with argon gas, and 3-methoxypropanoic acid (3.0 g, 29 mmol) and dehydrated dichloromethane (CH 2 Cl 2 ; 30 ml) were added. After the addition, the mixture was cooled in an ice bath, and a dehydrated CH 2 Cl 2 solution (20 ml) of oxalyl chloride (4.4 g, 35 mmol) was added dropwise. Then, a few drops of dimethylformamide were added and stirred overnight at room temperature. The solvent was distilled off to obtain Compound 2a as a yellow liquid (4.64 g). It was used in the next reaction without further purification.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 3.70 (t, J = 5.9 Hz, CH 2 , 2H), 3.37 (s, CH 3 , 3H), 3.12 (t, J = 5.9 Hz, CH 2 , 2H )
(2)(2s,5s)-2-フェニル-1,3-ジオキサン-5-イル3-メトキシプロパノアート(化合物3a)の合成
200ml三ツ口フラスコをアルゴンガスにて置換し、cis-1,3-O-ベンジリデングリセロール(化合物1;4.3g、24mmol)、脱水ピリジン(2.5ml、31mmol)、4-ジメチルアミノピリジン(DMAP;58mg、0.47mmol)、脱水CH2Cl2(20ml)を加えた。次に、化合物2a(3.5g、29mmol)の脱水CH2Cl2(20ml)溶液を滴下し、室温で18時間撹拌した。反応終了後、反応溶液を吸引ろ過し、得られたろ液に対して脱イオン水(50ml)で2回、5%炭酸ナトリウム水溶液(50ml)で1回、洗浄した。その後、有機層は硫酸マグネシウムで乾燥させた後に減圧留去し、カラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ヘキサン=3:7、Rf値=3.6)により精製し、無色透明な液体として化合物3aを得た(5.9g、92%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.46-7.56 (m, J = 7.7 Hz, Ar-H, 2H), 7.32-7.44 (m, J = 7.7 Hz, Ar-H, 3H), 5.55-5.59 (s, 1H), 4.74-4.80 (m, CH, 1H), 4.27-4.36 (m, CH2, 2H), 4.14-4.23 (m, CH2, 2H), 3.71 (t, J = 6.3 Hz, CH2, 2H), 3.37 (s, CH3, 3H), 2.72 (t, J = 6.1 Hz, CH2, 2H)
(2) Synthesis of (2s,5s)-2-phenyl-1,3-dioxan-5-yl 3-methoxypropanoate (compound 3a) A 200 ml three-necked flask was replaced with argon gas, and cis-1,3 -O-benzylidene glycerol (compound 1; 4.3 g, 24 mmol), dehydrated pyridine (2.5 ml, 31 mmol), 4-dimethylaminopyridine (DMAP; 58 mg, 0.47 mmol), dehydrated CH 2 Cl 2 (20 ml). added. Next, a solution of compound 2a (3.5 g, 29 mmol) in dehydrated CH 2 Cl 2 (20 ml) was added dropwise and stirred at room temperature for 18 hours. After the reaction was completed, the reaction solution was suction filtered, and the resulting filtrate was washed twice with deionized water (50 ml) and once with a 5% aqueous sodium carbonate solution (50 ml). Thereafter, the organic layer was dried over magnesium sulfate, evaporated under reduced pressure, and purified by column chromatography (ethyl acetate:hexane = 3:7, R f value = 3.6) to obtain compound 3a as a colorless and transparent liquid. (5.9 g, 92%).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 7.46-7.56 (m, J = 7.7 Hz, Ar-H, 2H), 7.32-7.44 (m, J = 7.7 Hz, Ar-H, 3H), 5.55- 5.59 (s, 1H), 4.74-4.80 (m, CH, 1H), 4.27-4.36 (m, CH 2 , 2H), 4.14-4.23 (m, CH 2 , 2H), 3.71 (t, J = 6.3 Hz , CH 2 , 2H), 3.37 (s, CH 3 , 3H), 2.72 (t, J = 6.1 Hz, CH 2 , 2H)
(3)(2s,5s)-2-フェニル-1,3-ジオキサン-5-イル ブチレート(化合物3b)の合成
300ml三ツ口フラスコをアルゴンガスにて置換し、化合物1(5.0g、28 mmol)、トリエチルアミン(4.6ml、3.3mmol)、DMAP(76mg、0.62mmol)、脱水CH2Cl2(30ml)を加えた。次に、市販の塩化ブチリル(化合物2b;3.2ml、31mmol)の脱水CH2Cl2(20ml)溶液を滴下し、室温で一晩撹拌した。沈殿物を含む反応溶液はろ別し、そのろ液に対して、脱イオン水50mlで2回、5%炭酸ナトリウム水溶液(50ml)で1回、洗浄した。その後、有機層は硫酸マグネシウムで乾燥させた後に減圧留去し、カラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ヘキサン=1:4、Rf値=0.48)により精製し、無色透明な液体として化合物3bを得た(6.6g、84%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): 7.48-7.55 (m, Ar-H, 2H), 7.34-7.42 (m, Ar-H, 3H), 5.56 (s, Ph-CH, 1H), 4.74-4.72 (m, CH, 1H), 4.26-4.34 (m, CH2, 2H), 4.15-4.22 (m, CH2, 2H), 2.43 (t, J = 7.5 Hz, CH2, 2H), 1.71 (td, J = 15.0, 7.2 Hz, CH2, 2H), 0.98 (t, J = 7.5 Hz, CH3, 3H)
(3) Synthesis of (2s,5s)-2-phenyl-1,3-dioxan-5-yl butyrate (compound 3b) A 300 ml three-neck flask was replaced with argon gas, and compound 1 (5.0 g, 28 mmol) , triethylamine (4.6 ml , 3.3 mmol), DMAP (76 mg, 0.62 mmol) and dry CH2Cl2 (30 ml) were added. Next, a solution of commercially available butyryl chloride (compound 2b; 3.2 ml, 31 mmol) in dehydrated CH 2 Cl 2 (20 ml) was added dropwise and stirred overnight at room temperature. The reaction solution containing the precipitate was filtered, and the filtrate was washed twice with 50 ml of deionized water and once with 5% aqueous sodium carbonate solution (50 ml). Thereafter, the organic layer was dried over magnesium sulfate, evaporated under reduced pressure, and purified by column chromatography (ethyl acetate:hexane = 1:4, R f value = 0.48) to obtain compound 3b as a colorless and transparent liquid. (6.6 g, 84%).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): 7.48-7.55 (m, Ar-H, 2H), 7.34-7.42 (m, Ar-H, 3H), 5.56 (s, Ph-CH, 1H), 4.74- 4.72 (m, CH, 1H), 4.26-4.34 (m, CH 2 , 2H), 4.15-4.22 (m, CH 2 , 2H), 2.43 (t, J = 7.5 Hz, CH 2 , 2H), 1.71 ( td, J = 15.0, 7.2 Hz, CH 2 , 2H), 0.98 (t, J = 7.5 Hz, CH 3 , 3H)
(4)(2s,5s)-2-フェニル-1,3-ジオキサン-5-イル アセテート(化合物3c)の合成
200ml三ツ口フラスコをアルゴンガスにて置換し、cis-1,3-O-ベンジリデングリセロール(化合物1;5.0g、28mmol)、脱水ピリジン(3.0 ml、37mmol)、4-ジメチルアミノピリジン(DMAP;73mg、0.60 mmol)、脱水CH2Cl2(30ml)を加えた。次に、化合物2c(2.6g、33mmol)の脱水CH2Cl2(20ml)溶液を滴下し、室温で23時間撹拌した。反応終了後、反応溶液を吸引ろ過し、得られたろ液に対して5%炭酸ナトリウム水溶液(100ml)で1回、脱イオン水(100ml)で1回、飽和塩化ナトリウム水溶液(100ml)で1回、洗浄した。その後、有機層は硫酸マグネシウムで乾燥させた後に減圧留去し、エタノール中で再結晶して精製し、白色固体として化合物3cを得た(4.8g、78%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.48-7.56 (m, Ar-H, 2H), 7.32-7.42 (m, Ar-H, 3H), 5.57 (s, Ph-CH, 1H), 4.73-4.72 (m, CH, 1H), 4.26-4.35 (m, CH2, 2H), 4.14-4.24 (m, CH2, 2H), 2.18 (s, CH3, 3H)
(4) Synthesis of (2s,5s)-2-phenyl-1,3-dioxan-5-yl acetate (compound 3c) A 200 ml three-necked flask was replaced with argon gas, and cis-1,3-O-benzylidene glycerol (Compound 1; 5.0 g, 28 mmol), dehydrated pyridine (3.0 ml, 37 mmol), 4-dimethylaminopyridine (DMAP; 73 mg, 0.60 mmol), and dehydrated CH 2 Cl 2 (30 ml) were added. Next, a solution of compound 2c (2.6 g, 33 mmol) in dehydrated CH 2 Cl 2 (20 ml) was added dropwise and stirred at room temperature for 23 hours. After the reaction, the reaction solution was suction filtered, and the resulting filtrate was diluted once with 5% aqueous sodium carbonate solution (100 ml), once with deionized water (100 ml), and once with saturated aqueous sodium chloride solution (100 ml). , washed. Thereafter, the organic layer was dried over magnesium sulfate, distilled off under reduced pressure, and purified by recrystallization in ethanol to obtain Compound 3c as a white solid (4.8 g, 78%).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 7.48-7.56 (m, Ar-H, 2H), 7.32-7.42 (m, Ar-H, 3H), 5.57 (s, Ph-CH, 1H), 4.73 -4.72 (m, CH, 1H), 4.26-4.35 (m, CH 2 , 2H), 4.14-4.24 (m, CH 2 , 2H), 2.18 (s, CH 3 , 3H)
(5)(2s,5s)-2-フェニル-1,3-ジオキサン-5-イル ベンゾエート(化合物3d)の合成
200ml三ツ口フラスコをアルゴンガスにて置換し、cis-1,3-O-ベンジリデングリセロール(化合物1;5.0g、28mmol)、トリエチルアミン(4.6ml、3.3mmol)、4-ジメチルアミノピリジン(DMAP;7.2mg、0.059mmol)、脱水CH2Cl2(31ml)を加えた。次に、化合物2d(4.3g、31mmol)の脱水CH2Cl2(20ml)溶液を滴下し、室温で19時間撹拌した。反応終了後、反応溶液を吸引ろ過し、得られたろ液に対して脱イオン水(50ml)で2回、洗浄した。その後、有機層は硫酸マグネシウムで乾燥させた後に減圧留去し、エタノール中で再結晶して精製し、白色固体として化合物3dを得た(4.4g、56%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 8.13-8.21 (m, Ar-H, 2H), 7.33-7.63 (m, Ar-H, 8H), 5.63 (s, Ph-CH, 1H), 4.94-5.01 (s, CH, 1H), 4.39-4.49 (m, CH2, 2H), 4.24-4.34 (m, CH2, 2H)
(5) Synthesis of (2s,5s)-2-phenyl-1,3-dioxan-5-yl benzoate (compound 3d) A 200 ml three-necked flask was replaced with argon gas, and cis-1,3-O-benzylidene glycerol (Compound 1; 5.0 g, 28 mmol), triethylamine (4.6 ml, 3.3 mmol), 4-dimethylaminopyridine (DMAP; 7.2 mg, 0.059 mmol), and dehydrated CH 2 Cl 2 (31 ml) were added. . Next, a solution of compound 2d (4.3 g, 31 mmol) in dehydrated CH 2 Cl 2 (20 ml) was added dropwise and stirred at room temperature for 19 hours. After the reaction was completed, the reaction solution was suction filtered, and the resulting filtrate was washed twice with deionized water (50 ml). Thereafter, the organic layer was dried over magnesium sulfate, evaporated under reduced pressure, and purified by recrystallization in ethanol to obtain Compound 3d as a white solid (4.4 g, 56%).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 8.13-8.21 (m, Ar-H, 2H), 7.33-7.63 (m, Ar-H, 8H), 5.63 (s, Ph-CH, 1H), 4.94 -5.01 (s, CH, 1H), 4.39-4.49 (m, CH 2 , 2H), 4.24-4.34 (m, CH 2 , 2H)
(6)1,3-ジヒドロキシプロパン-2-イル 3-メトキシプロパノエート(化合物4a)の合成
300mlナスフラスコに、化合物3a(5.9g、22mmol)と80%酢酸水溶液(178ml)を加えて室温で48時間撹拌した。その後溶媒を減圧留去し、残った液体をカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン:メタノール=95:5)にて精製した。生成物は、化合物4aと化合物4’aの混合物として得られ(3.1 g)、このまま次の合成に使用した。
(6) Synthesis of 1,3-dihydroxypropan-2-yl 3-methoxypropanoate (compound 4a) Add compound 3a (5.9 g, 22 mmol) and 80% acetic acid aqueous solution (178 ml) to a 300 ml eggplant flask. Stirred at room temperature for 48 hours. Thereafter, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the remaining liquid was purified by column chromatography (dichloromethane:methanol=95:5). The product was obtained as a mixture of compound 4a and compound 4'a (3.1 g) and was used as such for the next synthesis.
(7)1,3-ジヒドロキシプロパン-2-イル ブチラート(化合物4b)の合成
300mlナスフラスコに、化合物3b(3.0g、11mmol)と80%酢酸水溶液(30ml)を加えて室温で3日間撹拌した。その後溶媒を減圧留去し、残った液体をカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン:メタノール=95:5)で精製した。生成物は、化合物4bと化合物4’bの混合物として得られ(1.4g)、このまま次の合成に使用した。
(7) Synthesis of 1,3-dihydroxypropan-2-yl butyrate (compound 4b) Compound 3b (3.0 g, 11 mmol) and 80% acetic acid aqueous solution (30 ml) were added to a 300 ml eggplant flask and stirred at room temperature for 3 days. did. Thereafter, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the remaining liquid was purified by column chromatography (dichloromethane:methanol=95:5). The product was obtained as a mixture of compound 4b and compound 4'b (1.4 g) and was used as such in the next synthesis.
(8)1,3-ジヒドロキシプロパン-2-イル アセテート(化合物4c)の合成
200mlナスフラスコに、化合物3c(2.7g、12mmol)と80%酢酸水溶液(80ml)を加えて室温で3日間撹拌した。その後溶媒を減圧留去し、残った液体をカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン:メタノール=95:5)で精製した。生成物は、化合物4cと化合物4’cの混合物として得られ(1.2g)、このまま次の合成に使用した。
(8) Synthesis of 1,3-dihydroxypropan-2-yl acetate (compound 4c) Compound 3c (2.7 g, 12 mmol) and 80% acetic acid aqueous solution (80 ml) were added to a 200 ml eggplant flask and stirred at room temperature for 3 days. did. Thereafter, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the remaining liquid was purified by column chromatography (dichloromethane:methanol=95:5). The product was obtained as a mixture of compound 4c and compound 4'c (1.2 g) and was used as such in the next synthesis.
(9)1,3-ジヒドロキシプロパン-2-イル ベンゾエート(化合物4d)の合成
300mlナスフラスコに、化合物3d(1.8g、6.4mmol)、塩化スズ(II)(1.8g、9.6mmol)を加えて室温で2日間撹拌した。次に、飽和塩化ナトリウム水溶液(100ml)で1回、洗浄した。その後、有機層は硫酸ナトリウムで乾燥させた後に減圧留去し、カラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:メタノール=95:5)で精製した。生成物は、化合物4dと化合物4’dの混合物として得られ(0.48g)、このまま次の合成に使用した。
(9) Synthesis of 1,3-dihydroxypropan-2-yl benzoate (compound 4d) In a 300 ml eggplant flask, compound 3d (1.8 g, 6.4 mmol), tin(II) chloride (1.8 g, 9.6 mmol) ) and stirred at room temperature for 2 days. Next, it was washed once with a saturated aqueous sodium chloride solution (100 ml). Thereafter, the organic layer was dried over sodium sulfate, evaporated under reduced pressure, and purified by column chromatography (ethyl acetate:methanol=95:5). The product was obtained as a mixture of compound 4d and compound 4'd (0.48 g) and was used as such in the next synthesis.
(10)2-オキソ-1,3-ジオキサン-5-イル 3-メトキシプロパノエート(化合物5a)
30mlシュレンクチューブをアルゴンガスにて置換した後、化合物4aと化合物4’aの混合物(0.54g)、クロロギ酸エチル(1.2g、11mmol)、脱水テトラヒドロフラン(THF:10ml)を加えて氷浴にて冷却し、1時間撹拌した。トリエチルアミン(1.6ml、12mmol)の脱水THF溶液(4ml)を15分かけて滴下した。その後さらに室温で約1時間撹拌し、生じた沈殿をろ別し、得られたろ液を濃縮した。残渣はCH2Cl2(50ml)に溶解させ、飽和塩化ナトリウム水溶液(50ml)で洗浄した。有機層は硫酸マグネシウムで乾燥させ、濃縮した後、カラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ヘキサン=7:3)で精製し、無色透明な油状物質として5aを得た(0.31g、50%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 5.22-5.28 (m, CH, 1H), 4.56-4.67 (m, CH2, 2H), 4.45-4.54 (m, CH2, 2H), 3.68 (t, J = 6.1 Hz, CH2, 2H), 3.36 (s, CH3, 3H), 2.68 (t, J = 6.1 Hz, CH2, 2H)
13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 170.9, 147.3, 69.8, 67.6, 62.6, 58.9, 35.0
元素分析: 計算値(%) C 47.06, H 5.92; 実測値(%) C 46.75, H 5.91
(10) 2-oxo-1,3-dioxan-5-yl 3-methoxypropanoate (compound 5a)
After replacing the 30 ml Schlenk tube with argon gas, a mixture of compound 4a and compound 4'a (0.54 g), ethyl chloroformate (1.2 g, 11 mmol), and dehydrated tetrahydrofuran (THF: 10 ml) were added and placed in an ice bath. The mixture was cooled and stirred for 1 hour. A dehydrated THF solution (4 ml) of triethylamine (1.6 ml, 12 mmol) was added dropwise over 15 minutes. Thereafter, the mixture was further stirred at room temperature for about 1 hour, the resulting precipitate was filtered off, and the resulting filtrate was concentrated. The residue was dissolved in CH 2 Cl 2 (50 ml) and washed with saturated aqueous sodium chloride (50 ml). The organic layer was dried over magnesium sulfate, concentrated, and purified by column chromatography (ethyl acetate:hexane=7:3) to obtain 5a as a colorless and transparent oil (0.31 g, 50%).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 5.22-5.28 (m, CH, 1H), 4.56-4.67 (m, CH 2 , 2H), 4.45-4.54 (m, CH 2 , 2H), 3.68 (t , J = 6.1 Hz, CH 2 , 2H), 3.36 (s, CH 3 , 3H), 2.68 (t, J = 6.1 Hz, CH 2 , 2H)
13C NMR (100 MHz, CDCl 3 ): δ 170.9, 147.3, 69.8, 67.6, 62.6, 58.9, 35.0
Elemental analysis: Calculated value (%) C 47.06, H 5.92; Actual value (%) C 46.75, H 5.91
(11)2-オキソ-1,3-ジオキサン-5-イル ブチラート(化合物5b)
300ml三ツ口ナスフラスコをアルゴンガスにて置換した後、化合物4bと化合物4’bの混合物(1.4g)とクロロギ酸エチル(3.3g、31mmol)、脱水THF(27ml)を加えて氷浴にて冷却し、15分撹拌した。トリエチルアミン(4.6ml、33mmol)の脱水THF溶液(10ml)を5分かけて滴下した。その後、室温で約1時間撹拌し、生じた沈殿をろ別し、得られたろ液を濃縮した。残渣はCH2Cl2(50ml)に溶解させ、塩化ナトリウム水溶液(50ml)で洗浄した。有機層は硫酸マグネシウムで乾燥させ、濃縮した後、カラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ヘキサン=1:1)で精製し、白色固体として化合物5bを得た(0.54g、33%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 5.17-5.24 (m, CH, 1H), 4.56-4.66 (m, CH2, 2H), 4.43-4.52 (m, CH2, 2H), 2.40 (t, J = 7.5 Hz, CH2, 2H), 1.69 (td, J = 14.8, 7.4 Hz, CH2, 2H), 0.98 (t, J = 7.5 Hz, CH3, 3H)
13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 172.9, 147.3, 69.9, 62.3, 35.9, 18.3, 13.6
(11) 2-oxo-1,3-dioxan-5-yl butyrate (compound 5b)
After purging a 300 ml three-necked eggplant flask with argon gas, a mixture of compound 4b and compound 4'b (1.4 g), ethyl chloroformate (3.3 g, 31 mmol), and dehydrated THF (27 ml) were added and placed in an ice bath. The mixture was cooled and stirred for 15 minutes. A dehydrated THF solution (10 ml) of triethylamine (4.6 ml, 33 mmol) was added dropwise over 5 minutes. Thereafter, the mixture was stirred at room temperature for about 1 hour, the resulting precipitate was filtered off, and the resulting filtrate was concentrated. The residue was dissolved in CH 2 Cl 2 (50 ml) and washed with aqueous sodium chloride (50 ml). The organic layer was dried over magnesium sulfate, concentrated, and then purified by column chromatography (ethyl acetate:hexane=1:1) to obtain Compound 5b as a white solid (0.54 g, 33%).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 5.17-5.24 (m, CH, 1H), 4.56-4.66 (m, CH 2 , 2H), 4.43-4.52 (m, CH 2 , 2H), 2.40 (t , J = 7.5 Hz, CH 2 , 2H), 1.69 (td, J = 14.8, 7.4 Hz, CH 2 , 2H), 0.98 (t, J = 7.5 Hz, CH 3 , 3H)
13C NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ 172.9, 147.3, 69.9, 62.3, 35.9, 18.3, 13.6
(12)2-オキソ-1,3-ジオキサン-5-イル アセテート(化合物5c)
200ml三ツ口ナスフラスコをアルゴンガスにて置換した後、化合物4cと化合物4’cの混合物(1.2g)とクロロギ酸エチル(3.3g、31mmol)、脱水THF(26ml)を加えて氷浴にて冷却し、30分撹拌した。トリエチルアミン(4.6ml、33mmol)の脱水THF(12ml)溶液を10分かけて滴下した。その後、室温で約2時間撹拌し、生じた沈殿をろ別し、得られたろ液を濃縮した。残渣はCH2Cl2(50ml)に溶解させ、塩化ナトリウム水溶液(50ml)で洗浄した。有機層は硫酸ナトリウムで乾燥させ、濃縮した後、カラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ヘキサン=1:1)で精製し、白色固体として5cを得た(0.45g、33%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 5.17-5.23 (m, CH, 1H), 4.58-4.66 (m, CH2, 2H), 4.45-4.53 (m, CH2, 2H), 2.17 (s, CH3, 3H)
13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 170.2, 147.3, 69.9, 62.5, 20.9
(12) 2-oxo-1,3-dioxan-5-yl acetate (compound 5c)
After purging a 200 ml three-neck eggplant flask with argon gas, a mixture of compound 4c and compound 4'c (1.2 g), ethyl chloroformate (3.3 g, 31 mmol), and dehydrated THF (26 ml) were added and placed in an ice bath. The mixture was cooled and stirred for 30 minutes. A solution of triethylamine (4.6 ml, 33 mmol) in dehydrated THF (12 ml) was added dropwise over 10 minutes. Thereafter, the mixture was stirred at room temperature for about 2 hours, the resulting precipitate was filtered off, and the resulting filtrate was concentrated. The residue was dissolved in CH 2 Cl 2 (50 ml) and washed with aqueous sodium chloride (50 ml). The organic layer was dried over sodium sulfate, concentrated, and then purified by column chromatography (ethyl acetate:hexane=1:1) to obtain 5c as a white solid (0.45 g, 33%).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 5.17-5.23 (m, CH, 1H), 4.58-4.66 (m, CH 2 , 2H), 4.45-4.53 (m, CH 2 , 2H), 2.17 (s , CH 3 , 3H)
13C NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ 170.2, 147.3, 69.9, 62.5, 20.9
(13)2-オキソ-1,3-ジオキサン-5-イル ベンゾエート(化合物5d)
200ml三ツ口ナスフラスコをアルゴンガスにて置換した後、化合物4dと化合物4’dの混合物(0.48g)とクロロギ酸エチル(0.95g、8.7mmol)、脱水THF(8.1ml)を加えて氷浴にて冷却し、30分撹拌した。トリエチルアミン(1.3ml、9.3mmol)の脱水THF溶液(3.1ml)を10分かけて滴下した。その後、室温で約2時間撹拌し、生じた沈殿をろ別し、得られたろ液を濃縮した。残渣はCH2Cl2(30ml)に溶解させ、塩化ナトリウム水溶液(30ml)で洗浄した。有機層は硫酸マグネシウムで乾燥させ、濃縮した後、カラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ヘキサン=6:4)で精製し、白色固体として化合物5dを得た(0.15g、27%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 8.02-8.13 (m, Ar-H, 2H), 7.59-7.69 (m, Ar-H, 1H), 7.42-7.55 (m, Ar-H, 2H), 5.44-5.50 (m, CH, 1H), 4.59-4.77 (m, CH2, 4H)
13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 165.7, 147.4, 134.1, 130.0, 128.8, 128.6, 70.0, 63.0
(13) 2-oxo-1,3-dioxan-5-yl benzoate (compound 5d)
After purging a 200 ml three-neck eggplant flask with argon gas, a mixture of compound 4d and compound 4'd (0.48 g), ethyl chloroformate (0.95 g, 8.7 mmol), and dehydrated THF (8.1 ml) were added. The mixture was cooled in an ice bath and stirred for 30 minutes. A dehydrated THF solution (3.1 ml) of triethylamine (1.3 ml, 9.3 mmol) was added dropwise over 10 minutes. Thereafter, the mixture was stirred at room temperature for about 2 hours, the resulting precipitate was filtered off, and the resulting filtrate was concentrated. The residue was dissolved in CH 2 Cl 2 (30 ml) and washed with aqueous sodium chloride (30 ml). The organic layer was dried over magnesium sulfate, concentrated, and then purified by column chromatography (ethyl acetate:hexane=6:4) to obtain Compound 5d as a white solid (0.15 g, 27%).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 8.02-8.13 (m, Ar-H, 2H), 7.59-7.69 (m, Ar-H, 1H), 7.42-7.55 (m, Ar-H, 2H) , 5.44-5.50 (m, CH, 1H), 4.59-4.77 (m, CH 2 , 4H)
13C NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ 165.7, 147.4, 134.1, 130.0, 128.8, 128.6, 70.0, 63.0
(2-2)上記のスキーム1により、Rがアダマンチル基である、本発明のポリマーを重合するためのモノマー5e(「化合物5e」とも言う)を合成した。 (2-2) Monomer 5e (also referred to as "compound 5e") for polymerizing the polymer of the present invention, in which R is an adamantyl group, was synthesized according to Scheme 1 above.
(1)(2s,5s)-2-フェニル-1,3-ジオキサン-5-イル アダマンタン-1-カルボキシレート(化合物3e)の合成
200ml三ツ口フラスコをアルゴンガスにて置換し、cis-1,3-O-ベンジリデングリセロール(化合物1;1.0g、5.6mmol)、トリエチルアミン(1.2ml、8.3mmol)、4-ジメチルアミノピリジン(DMAP;68mg、0.56mmol)、脱水CH2Cl2(10ml)を加えた。次に、化合物2e(6.4g、33mmol)の脱水CH2Cl2(10ml)溶液を氷浴下で滴下し、室温で16時間撹拌した。反応終了後、反応溶液を吸引ろ過し、得られたろ液に対して5%炭酸ナトリウム水溶液(20ml)、脱イオン水(50ml)で2回、洗浄した。その後、有機層は硫酸マグネシウムで乾燥させた後に減圧留去し、カラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ヘキサン=1:9)によって精製し、白色固体として化合物3eを得た(0.8g、42%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.60-7.44 (m, Ar-H, 2H), 7.44-7.31 (m, Ar-H, 3H), 5.53 (s, Ph-CH, 1H), 4.68-4.64 (m, OCH, 1H), 4.28-4.09 (m, CH2, 4H), 1.94-2.08 (m, Ad, 9H), 1.78-1.67 (m, Ad, 6H).
(1) Synthesis of (2s,5s)-2-phenyl-1,3-dioxan-5-yl adamantane-1-carboxylate (compound 3e) A 200 ml three-necked flask was replaced with argon gas, and cis-1,3 -O-benzylidene glycerol (Compound 1; 1.0 g, 5.6 mmol), triethylamine (1.2 ml, 8.3 mmol), 4-dimethylaminopyridine (DMAP; 68 mg, 0.56 mmol), dehydrated CH 2 Cl 2 ( 10 ml) was added. Next, a solution of compound 2e (6.4 g, 33 mmol) in dehydrated CH 2 Cl 2 (10 ml) was added dropwise under an ice bath, and the mixture was stirred at room temperature for 16 hours. After the reaction was completed, the reaction solution was suction filtered, and the resulting filtrate was washed twice with a 5% aqueous sodium carbonate solution (20 ml) and deionized water (50 ml). Thereafter, the organic layer was dried over magnesium sulfate, evaporated under reduced pressure, and purified by column chromatography (ethyl acetate:hexane = 1:9) to obtain compound 3e as a white solid (0.8 g, 42%). .
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 7.60-7.44 (m, Ar-H, 2H), 7.44-7.31 (m, Ar-H, 3H), 5.53 (s, Ph-CH, 1H), 4.68 -4.64 (m, OCH, 1H), 4.28-4.09 (m, CH 2 , 4H), 1.94-2.08 (m, Ad, 9H), 1.78-1.67 (m, Ad, 6H).
(2)1,3-ジヒドロキシプロパン-2-イル アダマンタン-1-カルボキシレート(化合物4e)の合成
300mlナスフラスコに、化合物3e(4.8g、14mmol)と85%酢酸水溶液(158ml)を加えて室温で65時間撹拌した。その後、真空乾燥により溶媒を除去し、残渣をジクロロメタン(50ml)に溶解し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で1回、洗浄した。その後、有機層は硫酸マグネシウムで乾燥させた後に減圧留去し、カラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン:メタノール=95:5)で精製した。生成物は、化合物4eと化合物4’eの混合物として得られ(3.2g)、このまま次の合成に使用した。
(2) Synthesis of 1,3-dihydroxypropan-2-yl adamantane-1-carboxylate (compound 4e) Add compound 3e (4.8 g, 14 mmol) and 85% acetic acid aqueous solution (158 ml) to a 300 ml eggplant flask. Stirred at room temperature for 65 hours. Thereafter, the solvent was removed by vacuum drying, and the residue was dissolved in dichloromethane (50 ml) and washed once with a saturated aqueous sodium bicarbonate solution. Thereafter, the organic layer was dried over magnesium sulfate, evaporated under reduced pressure, and purified by column chromatography (dichloromethane:methanol=95:5). The product was obtained as a mixture of compound 4e and compound 4'e (3.2 g) and was used as such in the next synthesis.
(3)2-オキソ-1,3-ジオキサン-5-イル アダマンタン-1-カルボキシレート(化合物5e)
300ml三ツ口ナスフラスコをアルゴンガスにて置換した後、化合物4eと化合物4’eの混合物(2.5g)とクロロギ酸エチル(3.8g、35mmol)、脱水THF(38ml)を加えて氷浴にて冷却し、30分撹拌した。トリエチルアミン(4.2ml、30mmol)の脱水THF溶液(8.1ml)を10分かけて滴下した。その後、室温で約1時間撹拌し、生じた沈殿をろ別し、得られたろ液を濃縮した。残渣はCH2Cl2(50ml)に溶解させ、飽和塩化ナトリウム水溶液(50ml)で洗浄した。有機層は硫酸マグネシウムで乾燥させ、濃縮した後、カラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:ヘキサン=4:6)で精製し、白色固体として化合物5eを得た(0.88g、32%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 5.21-5.10 (m, OCH, 1H), 4.67-4.53 (m, CH2, 2H), 4.52-4.37 (m, CH2, 2H), 2.55-1.58 (m, Ad, 15H).
13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 176.8, 147.4, 69.9, 62.1, 41.0, 38.6, 36.3, 27.8.
(3) 2-oxo-1,3-dioxan-5-yl adamantane-1-carboxylate (compound 5e)
After purging a 300 ml three-necked eggplant flask with argon gas, a mixture of compound 4e and compound 4'e (2.5 g), ethyl chloroformate (3.8 g, 35 mmol), and dehydrated THF (38 ml) were added and placed in an ice bath. The mixture was cooled and stirred for 30 minutes. A dehydrated THF solution (8.1 ml) of triethylamine (4.2 ml, 30 mmol) was added dropwise over 10 minutes. Thereafter, the mixture was stirred at room temperature for about 1 hour, the resulting precipitate was filtered off, and the resulting filtrate was concentrated. The residue was dissolved in CH 2 Cl 2 (50 ml) and washed with saturated aqueous sodium chloride (50 ml). The organic layer was dried over magnesium sulfate, concentrated, and then purified by column chromatography (ethyl acetate:hexane=4:6) to obtain Compound 5e as a white solid (0.88 g, 32%).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 5.21-5.10 (m, OCH, 1H), 4.67-4.53 (m, CH 2 , 2H), 4.52-4.37 (m, CH 2 , 2H), 2.55-1.58 (m, Ad, 15H).
13C NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ 176.8, 147.4, 69.9, 62.1, 41.0, 38.6, 36.3, 27.8.
3.ポリマーの合成
以下のスキーム2およびスキーム3により、本発明のポリマー6a~6eを合成した。ここで、重合条件を検討するために、種々の条件でモノマー5aの開環重合試験を行った。
3. Synthesis of Polymers Polymers 6a to 6e of the present invention were synthesized according to Scheme 2 and Scheme 3 below. Here, in order to examine the polymerization conditions, a ring-opening polymerization test of monomer 5a was conducted under various conditions.
3-1.重合条件の検討
[合成例1]
(条件1)モノマー5aの開環重合(モノマー濃度:0.1M)
アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内にて、2mlバイアルにモノマー5a (21mg、0.1mmol)、予め蒸留しておいたCDCl3に溶解させて調製したBnOH(1.8×10-2M、0.1ml)およびDBU(1.9×10-2M、0.14ml)溶液、CDCl3(0.76ml)を加えて室温にて静置した。その後、所定の時間に一部を取り出し、少量の安息香酸で反応を停止しCDCl3で希釈したものを1HNMRにて測定し、モノマー転化を確認した。
3-1. Study of polymerization conditions [Synthesis example 1]
(Condition 1) Ring-opening polymerization of monomer 5a (monomer concentration: 0.1M)
In a glove box under an argon gas atmosphere, monomer 5a (21 mg, 0.1 mmol) was placed in a 2 ml vial, and BnOH (1.8 x 10 -2 M, 0 .1 ml), a DBU (1.9×10 −2 M, 0.14 ml) solution, and CDCl 3 (0.76 ml) were added, and the mixture was allowed to stand at room temperature. Thereafter, a portion was taken out at a predetermined time, the reaction was stopped with a small amount of benzoic acid, and the resultant mixture was diluted with CDCl 3 and measured by 1 HNMR to confirm monomer conversion.
[合成例2]
(条件2)モノマー5aの開環重合(モノマー濃度:1M)
アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内にて、2mlバイアルにモノマー5a (49mg、0.24mmol)、蒸留済みCDCl3にて調製したBnOH(0.1 M、0.05ml)およびDBU(9.9×10-2M、0.05ml)溶液、CDCl3(0.16ml)を加えて室温にて静置した。その後、所定の時間に一部を取り出し、少量の安息香酸で反応を停止しCDCl3で希釈したものを1HNMRにて測定し、モノマー転化を確認した。
[Synthesis example 2]
(Condition 2) Ring-opening polymerization of monomer 5a (monomer concentration: 1M)
In a glove box under an argon gas atmosphere, monomer 5a (49 mg, 0.24 mmol), BnOH (0.1 M, 0.05 ml) prepared in distilled CDCl 3 and DBU (9.9× 10 −2 M, 0.05 ml) solution and CDCl 3 (0.16 ml) were added, and the mixture was allowed to stand at room temperature. Thereafter, a portion was taken out at a predetermined time, the reaction was stopped with a small amount of benzoic acid, and the resultant mixture was diluted with CDCl 3 and measured by 1 HNMR to confirm monomer conversion.
[合成例3]
(条件3)モノマー5aの開環重合(モノマー濃度:1M)
アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内にて、2mlバイアルにモノマー5a (150mg、0.74mmol)、蒸留済みCDCl3にて調製したBnOH(7.3×10-2M、0.05ml)およびDBU(7.2×10-2M、0.05ml)溶液、CDCl3(0.65ml)を加えて室温にて静置した。その後、所定の時間に一部を取り出し、少量の安息香酸で反応を停止しCDCl3で希釈したものを1HNMRにて測定し、モノマー転化を確認した。
[Synthesis example 3]
(Condition 3) Ring-opening polymerization of monomer 5a (monomer concentration: 1M)
In a glove box under an argon gas atmosphere, monomer 5a (150 mg, 0.74 mmol), BnOH (7.3 × 10 -2 M, 0.05 ml) prepared in distilled CDCl 3 and DBU ( 7.2×10 −2 M, 0.05 ml) solution and CDCl 3 (0.65 ml) were added, and the mixture was allowed to stand at room temperature. Thereafter, a portion was taken out at a predetermined time, the reaction was stopped with a small amount of benzoic acid, and the resultant mixture was diluted with CDCl 3 and measured by 1 HNMR to confirm monomer conversion.
[合成例4]
(条件4)モノマー5aの開環重合(モノマー濃度:3M)
アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内にて、2mlバイアルにモノマー5a (101mg、0.49mmol)、蒸留済みCDCl3にて調製したBnOH(7.2×10-2M、0.035ml)およびDBU(7.3×10-2M、0.035ml)溶液、CDCl3(0.093ml)を加えて室温にて静置した。その後、所定の時間に一部を取り出し、少量の安息香酸で反応を停止しCDCl3で希釈したものを1H NMRにて測定し、モノマー転化を確認した。
[Synthesis example 4]
(Condition 4) Ring-opening polymerization of monomer 5a (monomer concentration: 3M)
In a glove box under an argon gas atmosphere, monomer 5a (101 mg, 0.49 mmol), BnOH (7.2 × 10 -2 M, 0.035 ml) prepared in distilled CDCl 3 and DBU ( 7.3×10 −2 M, 0.035 ml) solution and CDCl 3 (0.093 ml) were added, and the mixture was allowed to stand at room temperature. Thereafter, a portion was taken out at a predetermined time, the reaction was stopped with a small amount of benzoic acid, and the resultant diluted with CDCl 3 was measured by 1 H NMR to confirm monomer conversion.
[実施例1]
5aの開環重合における反応混合物組成の時間変化の評価
図2は、5aの開環重合(モノマー濃度1M)の反応15分における反応混合物の1HNMRスペクトル(400MHz、CDCl3)を示す。
図2に示されているようにモノマー5aの開環重合の反応混合物にはポリマー6aと副生成物5’aが含まれる。4.8~5.4ppmにそれぞれの特徴的なシグナルが見られ、これらの積分比から各時間における反応混合物の組成を計算し、図2のようにプロットした。
[Example 1]
Evaluation of time change in reaction mixture composition in ring-opening polymerization of 5a FIG. 2 shows a 1 H NMR spectrum (400 MHz, CDCl 3 ) of the reaction mixture at 15 minutes of reaction in ring-opening polymerization of 5a (monomer concentration 1 M).
As shown in FIG. 2, the reaction mixture of ring-opening polymerization of monomer 5a includes polymer 6a and by-product 5'a. Characteristic signals were observed between 4.8 and 5.4 ppm, and the composition of the reaction mixture at each time was calculated from these integral ratios and plotted as shown in FIG.
図3は、モノマー、開始剤、触媒濃度の異なる5aの開環重合における反応混合物組成の時間変化を示す。ここで、図3の(a)~(d)は、上記の(条件1)~(条件4)での結果であり、各条件は以下の通りである。
図3(a):[5a]0=0.1M、5a/BnOH/DBU=50/1/1(条件1)
図3(b):[5a]0=1M、5a/BnOH/DBU=50/1/1(条件2)
図3(c):[5a]0=1M、5a/BnOH/DBU=200/1/1(条件3)
図3(d):[5a]0=3M、5a/BnOH/DBU=200/1/1(条件4)
FIG. 3 shows the time course of the reaction mixture composition in the ring-opening polymerization of 5a with different monomer, initiator, and catalyst concentrations. Here, (a) to (d) in FIG. 3 are the results under the above conditions (condition 1) to (condition 4), and each condition is as follows.
Figure 3(a): [5a] 0 = 0.1M, 5a/BnOH/DBU = 50/1/1 (condition 1)
Figure 3(b): [5a] 0 = 1M, 5a/BnOH/DBU = 50/1/1 (condition 2)
Figure 3(c): [5a] 0 = 1M, 5a/BnOH/DBU = 200/1/1 (condition 3)
Figure 3(d): [5a] 0 = 3M, 5a/BnOH/DBU = 200/1/1 (condition 4)
図3からわかるように、モノマー、開始剤、触媒の濃度によって、モノマーの転化速度ならびに反応混号物の組成、特にポリマー6aの最大生成量が変化している。これより、5aの重合についてはモノマー濃度を3Mとし、重合開始後35分に停止させることでポリマー収量を最適化した。反応混合物中のポリマー組成が最大となる時間や条件はモノマーによって異なるため、モノマー5b、5c、5dについてはそれぞれについて同様の反応追跡を行い、最適な反応停止時間を決定した。モノマー5bおよび5cではモノマー5a同様に3Mの高モノマー濃度条件で、ポリマー生成量が80%程度となった。モノマー5dはCH2Cl2への溶解性が低く、1Mの条件でも反応は不均一系で進行し、重合の進行に伴い均一溶液となった。このため、5dの重合は実際は1M以下のモノマー濃度で進行しているが、副生成物の5’dの生成量は低く抑えられ、ポリマー6dの最大生成量は80%以上となった。このように、側鎖の構造によって、ポリマー収量を最大化させる最適なモノマー濃度の範囲も変化することが示唆されている。 As can be seen from FIG. 3, the monomer conversion rate and the reaction mixture composition, particularly the maximum production amount of polymer 6a, vary depending on the monomer, initiator, and catalyst concentrations. From this, regarding the polymerization of 5a, the monomer concentration was set to 3M, and the polymer yield was optimized by stopping the polymerization 35 minutes after the start of the polymerization. Since the time and conditions at which the polymer composition in the reaction mixture reaches its maximum differ depending on the monomer, similar reaction tracking was conducted for each of monomers 5b, 5c, and 5d to determine the optimal reaction termination time. For monomers 5b and 5c, the amount of polymer produced was about 80% under the high monomer concentration condition of 3M, similar to monomer 5a. Monomer 5d had low solubility in CH 2 Cl 2 , and even under 1M conditions, the reaction proceeded in a heterogeneous system and became a homogeneous solution as the polymerization progressed. Therefore, although the polymerization of 5d actually proceeded at a monomer concentration of 1M or less, the amount of by-product 5'd produced was kept low, and the maximum amount of polymer 6d produced was 80% or more. Thus, it has been suggested that the optimal monomer concentration range that maximizes polymer yield changes depending on the structure of the side chain.
3-2.各ポリマーの合成実験
[合成実施例1]
ポリ(2-オキソ-1,3-ジオキサン-5-イル 3-メトキシプロパノエート)(6a-OH)の合成(モノマー濃度:3M)
アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内にて、2 mlバイアルにモノマー5a(200mg、0.98mmol)、蒸留済みCDCl3(0.70ml)、水素化カルシウム(少量)を加えて数時間攪拌し、モノマーの予備乾燥を行った。PTFE製フィルター(0.2μm)で溶液をろ過し、一度濃縮した後、蒸留済みCDCl3にて調製したDBU(9.9×10-2M、0.05ml)溶液、CDCl3(0.28ml)を加え、室温にて35分静置した。その後、少量の安息香酸を反応溶液に加えて、3時間攪拌し反応を停止させた。これを冷2-プロパノール中に2回再沈殿させ、透明な粘性体として6a-OHを得た(89mg、45%)。
1H-NMR (396 MHz, CDCl3): δ 5.26-5.34 (m, CH), 4.23-4.43 (m, CH2), 3.65 (t, J = 6.3 Hz, CH2), 3.34 (s, CH3), 2.62 (t, J = 6.3 Hz, CH2)
GPC : Mn 11,900 g/mol, DM = 1.17
3-2. Synthesis experiments for each polymer [Synthesis Example 1]
Synthesis of poly(2-oxo-1,3-dioxan-5-yl 3-methoxypropanoate) (6a-OH) (monomer concentration: 3M)
In a glove box under an argon gas atmosphere, monomer 5a (200 mg, 0.98 mmol), distilled CDCl 3 (0.70 ml), and calcium hydride (a small amount) were added to a 2 ml vial, and the mixture was stirred for several hours. was pre-dried. After filtering the solution with a PTFE filter (0.2 μm) and concentrating once, a DBU (9.9×10 -2 M, 0.05 ml) solution prepared with distilled CDCl 3 and CDCl 3 (0.28 ml) were added. ) was added and left standing at room temperature for 35 minutes. Thereafter, a small amount of benzoic acid was added to the reaction solution and stirred for 3 hours to stop the reaction. This was reprecipitated twice into cold 2-propanol to give 6a-OH as a clear viscous material (89 mg, 45%).
1 H-NMR (396 MHz, CDCl 3 ): δ 5.26-5.34 (m, CH), 4.23-4.43 (m, CH 2 ), 3.65 (t, J = 6.3 Hz, CH 2 ), 3.34 (s, CH 3 ), 2.62 (t, J = 6.3 Hz, CH 2 )
GPC: M n 11,900 g/mol, D M = 1.17
[合成実施例2]
ポリ(2-オキソ-1,3-ジオキサン-5-イル 3-メトキシプロパノエート) (6a-Ac)の合成(モノマー濃度:3M)
アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内にて、2mlバイアルにモノマー5a (301mg、1.48mmol)、蒸留済みCDCl3(0.78ml)、水素化カルシウム(少量)を加えて数時間攪拌し、モノマーの予備乾燥を行った。PTFE製フィルター(0.2μm)で溶液をろ過し、一度濃縮した後、蒸留済みCDCl3にて調製したDBU(0.14M、0.05ml)溶液、CDCl3(0.42ml)を加え、室温にて35分静置した。その後、少量の無水酢酸を反応溶液に加えて、一晩攪拌し反応を停止させた。これを冷2-プロパノール中に再沈殿させ、透明な粘性体として6a-Acを得た(217mg、72%)。
1H-NMR (396 MHz, CDCl3): δ 5.23-5.40 (m, CH), 4.22-4.48 (m, CH2), 3.65 (t, J = 6.1 Hz, CH2), 3.34 (s, CH3), 2.62 (t, J = 6.1 Hz, CH2)
GPC : Mn 12,000 g/mol, DM = 1.16
DSC: Tg ‐13°C
[Synthesis Example 2]
Synthesis of poly(2-oxo-1,3-dioxan-5-yl 3-methoxypropanoate) (6a-Ac) (monomer concentration: 3M)
In a glove box under an argon gas atmosphere, monomer 5a (301 mg, 1.48 mmol), distilled CDCl 3 (0.78 ml), and calcium hydride (a small amount) were added to a 2 ml vial and stirred for several hours to remove the monomer. Preliminary drying was performed. After filtering the solution with a PTFE filter (0.2 μm) and concentrating once, a DBU (0.14M, 0.05 ml) solution prepared with distilled CDCl 3 and CDCl 3 (0.42 ml) were added, and the mixture was heated to room temperature. It was left standing for 35 minutes. Thereafter, a small amount of acetic anhydride was added to the reaction solution, and the reaction was stopped by stirring overnight. This was reprecipitated into cold 2-propanol to give 6a-Ac as a clear viscous material (217 mg, 72%).
1 H-NMR (396 MHz, CDCl 3 ): δ 5.23-5.40 (m, CH), 4.22-4.48 (m, CH 2 ), 3.65 (t, J = 6.1 Hz, CH 2 ), 3.34 (s, CH 3 ), 2.62 (t, J = 6.1 Hz, CH 2 )
GPC: M n 12,000 g/mol, D M = 1.16
DSC: T g -13°C
[合成実施例3]
ポリ(2-オキソ-1,3-ジオキサン-5-イル ブチレート)(6b-OH)の合成(モノマー濃度:3M)
アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内にて、2mlバイアルにモノマー5b (149mg、0.79mmol)、蒸留済みCDCl3にて調製したDBU(6.8×10-2M、0.06ml)溶液、CDCl3(0.2ml)を加え、室温にて80分静置した。その後、少量の安息香酸とCDCl3(約2ml)を反応溶液に加えて、1時間攪拌し反応を停止させた。これをメタノール中に再沈殿させ、透明な粘性体として6b-OHを得た(131mg、88%)。
1H-NMR (396 MHz, CDCl3): δ 5.23-5.36 (m, CH), 4.14-4.51 (m, CH2), 2.33 (t, J = 7.2 Hz, CH2), 1.66 (td, J = 14.7, 7.2 Hz, CH2), 0.95 (t, J = 7.5 Hz, CH3)
GPC : Mn 29,300 g/mol, DM = 1.34
[Synthesis Example 3]
Synthesis of poly(2-oxo-1,3-dioxan-5-yl butyrate) (6b-OH) (monomer concentration: 3M)
In a glove box under an argon gas atmosphere, monomer 5b (149 mg, 0.79 mmol), DBU (6.8 x 10 -2 M, 0.06 ml) solution prepared in distilled CDCl 3 , and CDCl were placed in a 2 ml vial in a glove box under an argon gas atmosphere. 3 (0.2 ml) was added, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 80 minutes. Thereafter, a small amount of benzoic acid and CDCl 3 (about 2 ml) were added to the reaction solution and stirred for 1 hour to stop the reaction. This was reprecipitated in methanol to obtain 6b-OH as a transparent viscous substance (131 mg, 88%).
1 H-NMR (396 MHz, CDCl 3 ): δ 5.23-5.36 (m, CH), 4.14-4.51 (m, CH 2 ), 2.33 (t, J = 7.2 Hz, CH 2 ), 1.66 (td, J = 14.7, 7.2 Hz, CH 2 ), 0.95 (t, J = 7.5 Hz, CH 3 )
GPC: M n 29,300 g/mol, D M = 1.34
[合成実施例4]
ポリ(2-オキソ-1,3-ジオキサン-5-イル ブチレート)(6b-Ac)の合成(モノマー濃度:3M)
アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内にて、2mlバイアルにモノマー5b(149mg、0.79mmol)、蒸留済みCDCl3にて調製したDBU(6.6×10-2M、0.06ml)溶液、CDCl3(0.2ml)を加え、室温にて80分静置した。その後、少量の無水酢酸とCDCl3(約2ml)を反応溶液に加えて、一晩攪拌し反応を停止させた。これをメタノール中に再沈殿させ、透明な粘性体として6b-Acを得た(141mg、95%)。
1H-NMR (396 MHz, CDCl3): δ 5.24-5.34 (m, CH), 4.16-4.46 (m, CH2), 2.33 (t, J = 7.5 Hz, CH2), 1.66 (td, J = 14.8, 7.4 Hz, CH2), 0.95 (t, J = 7.2 Hz, CH3)
GPC : Mn 34,900 g/mol, DM = 1.33
DSC: Tg ‐5°C
[Synthesis Example 4]
Synthesis of poly(2-oxo-1,3-dioxan-5-yl butyrate) (6b-Ac) (monomer concentration: 3M)
In a glove box under an argon gas atmosphere, monomer 5b (149 mg, 0.79 mmol), DBU (6.6 x 10 -2 M, 0.06 ml) solution prepared in distilled CDCl 3 , and CDCl were placed in a 2 ml vial in a glove box under an argon gas atmosphere. 3 (0.2 ml) was added, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 80 minutes. Thereafter, a small amount of acetic anhydride and CDCl 3 (about 2 ml) were added to the reaction solution, and the reaction was stopped by stirring overnight. This was reprecipitated in methanol to obtain 6b-Ac as a transparent viscous substance (141 mg, 95%).
1 H-NMR (396 MHz, CDCl 3 ): δ 5.24-5.34 (m, CH), 4.16-4.46 (m, CH 2 ), 2.33 (t, J = 7.5 Hz, CH 2 ), 1.66 (td, J = 14.8, 7.4 Hz, CH 2 ), 0.95 (t, J = 7.2 Hz, CH 3 )
GPC: M n 34,900 g/mol, D M = 1.33
DSC: T g -5°C
[合成実施例5]
ポリ(2-オキソ-1,3-ジオキサン-5-イル アセテート)(6c-OH)の合成(モノマー濃度:3M)
アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内にて、2mlバイアルにモノマー5c(130mg、0.81mmol)、蒸留済みCDCl3にて調製したDBU(0.1 M、0.04ml)溶液、CDCl3(0.23ml)を加え、室温にて30分静置した。その後、安息香酸(7.48mg)とCDCl3(約2ml)を反応溶液に加えて、1時間攪拌し反応を停止させた。これをメタノール中に再沈殿させ、透明なポリマーとして6c-OHを得た(75mg、58%)。
1H-NMR (396 MHz, CDCl3): δ 5.23-5.33 (m, CH), 4.19-4.49 (m, CH2), 2.11 (s, CH3)
GPC : Mn 11,600 g/mol, DM = 1.13
[Synthesis Example 5]
Synthesis of poly(2-oxo-1,3-dioxan-5-yl acetate) (6c-OH) (monomer concentration: 3M)
In a glove box under an argon gas atmosphere, monomer 5c (130 mg, 0.81 mmol), DBU (0.1 M, 0.04 ml) solution prepared in distilled CDCl 3 , and CDCl 3 (0.04 ml) solution in a 2 ml vial were placed in a glove box under an argon gas atmosphere. 23 ml) was added thereto, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 30 minutes. Thereafter, benzoic acid (7.48 mg) and CDCl 3 (approximately 2 ml) were added to the reaction solution and stirred for 1 hour to stop the reaction. This was reprecipitated in methanol to give 6c-OH as a clear polymer (75 mg, 58%).
1 H-NMR (396 MHz, CDCl 3 ): δ 5.23-5.33 (m, CH), 4.19-4.49 (m, CH 2 ), 2.11 (s, CH 3 )
GPC: M n 11,600 g/mol, D M = 1.13
[合成実施例5a]
ポリ(2-オキソ-1,3-ジオキサン-5-イル アセテート)(6c-OH)の合成2(モノマー濃度:3M)
アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内にて、2mlバイアルにモノマー5c (200mg、1.25mmol)、蒸留済みCDCl3にて調製したDBU(0.1 M、0.06ml)溶液、CDCl3(0.36ml)を加え、室温にて2時間静置した。その後、安息香酸(4.37mg)とCDCl3(約2ml)を反応溶液に加えて、1時間攪拌し反応を停止させた。これをメタノール中に再沈殿させ、透明なポリマーとして6c-OHを得た(156mg、78%)。
1H-NMR (396 MHz, CDCl3): δ 5.23-5.33 (m, CH), 4.19-4.49 (m, CH2), 2.11 (s, CH3)
GPC : Mn 42,100 g/mol, DM = 1.64
合成実施例5よりもポリマー6c-OHの高分子量体を得ることができた。
[Synthesis Example 5a]
Synthesis of poly(2-oxo-1,3-dioxan-5-yl acetate) (6c-OH) 2 (monomer concentration: 3M)
In a glove box under an argon gas atmosphere, monomer 5c (200 mg, 1.25 mmol), DBU (0.1 M, 0.06 ml) solution prepared in distilled CDCl 3 , and CDCl 3 (0.1 M) solution prepared in distilled CDCl 3 were placed in a 2 ml vial in a glove box under an argon gas atmosphere. 36 ml) was added thereto and allowed to stand at room temperature for 2 hours. Thereafter, benzoic acid (4.37 mg) and CDCl 3 (approximately 2 ml) were added to the reaction solution and stirred for 1 hour to stop the reaction. This was reprecipitated in methanol to give 6c-OH as a transparent polymer (156 mg, 78%).
1 H-NMR (396 MHz, CDCl 3 ): δ 5.23-5.33 (m, CH), 4.19-4.49 (m, CH 2 ), 2.11 (s, CH 3 )
GPC: M n 42,100 g/mol, D M = 1.64
A higher molecular weight product of polymer 6c-OH could be obtained than in Synthesis Example 5.
[合成実施例6]
ポリ(2-オキソ-1,3-ジオキサン-5-イル アセテート)(6c-Ac)の合成(モノマー濃度:3M)
アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内にて、2mlバイアルにモノマー5c (130mg、0.81mmol)、蒸留済みCDCl3にて調製したDBU(0.1 M、0.04ml)溶液、CDCl3(0.23ml)を加え、室温にて30分静置した。その後、少量の無水酢酸とCDCl3(約2ml)を反応溶液に加えて、一晩攪拌し反応を停止させた。これをメタノール中に再沈殿させ、透明なポリマーとして6c-Acを得た(141mg、94%)。
1H-NMR (396 MHz, CDCl3): δ 5.22-5.33 (m, CH), 4.23-4.47 (m, CH2), 2.09-2.14 (s, CH3)
GPC : Mn 11,500 g/mol, DM = 1.14
DSC: Tg 23°C
[Synthesis Example 6]
Synthesis of poly(2-oxo-1,3-dioxan-5-yl acetate) (6c-Ac) (monomer concentration: 3M)
In a glove box under an argon gas atmosphere, monomer 5c (130 mg, 0.81 mmol), DBU (0.1 M, 0.04 ml) solution prepared in distilled CDCl 3 , and CDCl 3 (0.04 ml) solution prepared in distilled CDCl 3 were placed in a 2 ml vial in a glove box under an argon gas atmosphere. 23 ml) was added thereto, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 30 minutes. Thereafter, a small amount of acetic anhydride and CDCl 3 (about 2 ml) were added to the reaction solution, and the reaction was stopped by stirring overnight. This was reprecipitated in methanol to obtain 6c-Ac as a transparent polymer (141 mg, 94%).
1 H-NMR (396 MHz, CDCl 3 ): δ 5.22-5.33 (m, CH), 4.23-4.47 (m, CH 2 ), 2.09-2.14 (s, CH 3 )
GPC: M n 11,500 g/mol, D M = 1.14
DSC: T g 23°C
[合成実施例6a]
ポリ(2-オキソ-1,3-ジオキサン-5-イル アセテート)(6c-Ac)の合成2(モノマー濃度:3M)
アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内にて、2mlバイアルにモノマー5c (150mg、0.94mmol)、蒸留済みCDCl3にて調製したDBU(0.12 M、0.04ml)溶液、CDCl3(0.27ml)を加え、室温にて4時間静置した。その後、少量の無水酢酸とCDCl3(約2ml)を反応溶液に加えて、一晩攪拌し反応を停止させた。これをメタノール中に再沈殿させ、透明なポリマーとして6c-Acを得た(101mg、67%)。
1H-NMR (396 MHz, CDCl3): δ 5.23-5.33 (m, CH), 4.19-4.49 (m, CH2), 2.11 (s, CH3)
GPC : Mn 51,700 g/mol, DM = 1.93
合成実施例6よりもポリマー6c-Acの高分子量体を得ることができた。
[Synthesis Example 6a]
Synthesis of poly(2-oxo-1,3-dioxan-5-yl acetate) (6c-Ac) 2 (monomer concentration: 3M)
In a glove box under an argon gas atmosphere, monomer 5c (150 mg, 0.94 mmol), DBU (0.12 M, 0.04 ml) solution prepared in distilled CDCl 3 , and CDCl 3 (0.94 ml) solution prepared in distilled CDCl 3 were placed in a 2 ml vial in a glove box under an argon gas atmosphere. 27 ml) was added thereto and allowed to stand at room temperature for 4 hours. Thereafter, a small amount of acetic anhydride and CDCl 3 (about 2 ml) were added to the reaction solution, and the reaction was stopped by stirring overnight. This was reprecipitated in methanol to give 6c-Ac as a transparent polymer (101 mg, 67%).
1 H-NMR (396 MHz, CDCl 3 ): δ 5.23-5.33 (m, CH), 4.19-4.49 (m, CH 2 ), 2.11 (s, CH 3 )
GPC: M n 51,700 g/mol, D M = 1.93
A higher molecular weight product of polymer 6c-Ac than in Synthesis Example 6 could be obtained.
[合成実施例7]
ポリ(2-オキソ-1,3-ジオキサン-5-イル ベンゾエート)(6d-OH)の合成(モノマー濃度:1M)
アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内にて、2mlバイアルにモノマー5d(200mg、0.90mmol)、蒸留済みCDCl3にて調製したDBU(0.09M、0.08ml)溶液、CDCl3(0.82ml)を加え、室温にて240分静置した。その後、安息香酸(10mg)とCDCl3(約2ml)を反応溶液に加えて、1晩攪拌し反応を停止させた。これをメタノール中に再沈殿させ、透明なポリマーとして6d-OHを得た(105mg、52%)。
1H-NMR (396 MHz, CDCl3): δ 7.93-8.01 (m, Ar-H), 7.48-7.56 (m, Ar-H), 7.33-7.43 (m, Ar-H), 5.43-5.52 (m, CH), 4.31-4.51 (m, CH2)
GPC : Mn 27,100 g/mol, DM = 1.53
[Synthesis Example 7]
Synthesis of poly(2-oxo-1,3-dioxan-5-yl benzoate) (6d-OH) (monomer concentration: 1M)
In a glove box under an argon gas atmosphere, monomer 5d (200 mg, 0.90 mmol), DBU (0.09 M, 0.08 ml) solution prepared in distilled CDCl 3 and CDCl 3 (0.82 ml) were placed in a 2 ml vial. ) was added and left standing at room temperature for 240 minutes. Thereafter, benzoic acid (10 mg) and CDCl 3 (about 2 ml) were added to the reaction solution, and the reaction was stopped by stirring overnight. This was reprecipitated in methanol to give 6d-OH as a transparent polymer (105 mg, 52%).
1 H-NMR (396 MHz, CDCl 3 ): δ 7.93-8.01 (m, Ar-H), 7.48-7.56 (m, Ar-H), 7.33-7.43 (m, Ar-H), 5.43-5.52 ( m, CH), 4.31-4.51 (m, CH 2 )
GPC: Mn 27,100 g/mol, D M = 1.53
[合成実施例7a]
ポリ(2-オキソ-1,3-ジオキサン-5-イル ベンゾエート) (6d-OH)の合成2(モノマー濃度:1M)
アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内にて、2mlバイアルにモノマー5d (150mg、0.68mmol)、蒸留済みCDCl3にて調製したDBU(0.08M、0.04ml)溶液、CDCl3(0.65ml)を加え、室温にて220分静置した。その後、酢酸数滴とCDCl3(約2ml)を反応溶液に加えて、70分攪拌し反応を停止させた。これをメタノール中に再沈殿させ、透明なポリマーとして6d-OHを得た(129mg、89%)。
1H-NMR (396 MHz, CDCl3): δ 7.93-8.01 (m, Ar-H), 7.48-7.56 (m, Ar-H), 7.33-7.43 (m, Ar-H), 5.43-5.52 (m, CH), 4.31-4.51 (m, CH2)
GPC : Mn 40,000 g/mol, DM = 1.29
合成実施例7よりもポリマー6d-OHの高分子量体を得ることができた。
[Synthesis Example 7a]
Synthesis of poly(2-oxo-1,3-dioxan-5-yl benzoate) (6d-OH) 2 (monomer concentration: 1M)
In a glove box under an argon gas atmosphere, monomer 5d (150 mg, 0.68 mmol), DBU (0.08 M, 0.04 ml) solution prepared in distilled CDCl 3 and CDCl 3 (0.65 ml) were placed in a 2 ml vial. ) was added and left standing at room temperature for 220 minutes. Thereafter, several drops of acetic acid and CDCl 3 (approximately 2 ml) were added to the reaction solution and stirred for 70 minutes to stop the reaction. This was reprecipitated in methanol to give 6d-OH as a transparent polymer (129 mg, 89%).
1 H-NMR (396 MHz, CDCl 3 ): δ 7.93-8.01 (m, Ar-H), 7.48-7.56 (m, Ar-H), 7.33-7.43 (m, Ar-H), 5.43-5.52 ( m, CH), 4.31-4.51 (m, CH 2 )
GPC: M n 40,000 g/mol, D M = 1.29
A higher molecular weight product of polymer 6d-OH could be obtained than in Synthesis Example 7.
[合成実施例8]
ポリ(2-オキソ-1,3-ジオキサン-5-イル ベンゾエート) (6d-Ac)の合成(モノマー濃度:1M)
アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内にて、2mlバイアルにモノマー5d (150mg、0.68mmol)、蒸留済みCDCl3にて調製したDBU(0.09M、0.06ml)溶液、CDCl3(0.63ml)を加え、室温にて210分間静置した。その後、少量の無水酢酸とCDCl3(約2ml)を反応溶液に加えて、1晩攪拌し反応を停止させた。これをメタノール中に2回再沈殿させ、透明なポリマーとして6d-Acを得た(99mg、66%)。
1H-NMR (396 MHz, CDCl3): δ 7.92-8.03 (m, Ar-H), 7.47-7.57 (m, Ar-H), 7.32-7.43 (m, Ar-H), 5.39-5.58 (m, CH), 4.23-4.58 (m, CH2)
GPC : Mn 26,300 g/mol, DM = 1.49
DSC: Tg 51°C
[合成実施例9]
ポリ(2-オキソ-1,3-ジオキサン-5-イル アダマンタン-1-カルボキシレート)(6e-OH)の合成(モノマー濃度:3M)
アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内にて、2mlバイアルにモノマー5e (149mg、0.53mmol)、蒸留済みCDCl3にて調製したDBU(0.07M、0.04ml)溶液、CDCl3(0.14ml)を加え、室温にて80分静置した。その後、安息香酸(8.4mg)とCDCl3(約2ml)を反応溶液に加えて、60分攪拌し反応を停止させた。これをメタノール中に再沈殿させ、透明なポリマーとして6e-OHを得た(124mg、83%)。
1H-NMR (396 MHz, CDCl3): δ 5.32-5.18 (m, OCH), 4.47-4.41 (m, CH2), 2.11-1.61 (m, Ad).
GPC : Mn 52,100 g/mol, DM = 1.19
[Synthesis Example 8]
Synthesis of poly(2-oxo-1,3-dioxan-5-yl benzoate) (6d-Ac) (monomer concentration: 1M)
In a glove box under an argon gas atmosphere, monomer 5d (150 mg, 0.68 mmol), DBU (0.09 M, 0.06 ml) solution prepared in distilled CDCl 3 and CDCl 3 (0.63 ml) were placed in a 2 ml vial. ) was added and left to stand at room temperature for 210 minutes. Thereafter, a small amount of acetic anhydride and CDCl 3 (about 2 ml) were added to the reaction solution, and the reaction was stopped by stirring overnight. This was reprecipitated twice in methanol to give 6d-Ac as a clear polymer (99 mg, 66%).
1 H-NMR (396 MHz, CDCl 3 ): δ 7.92-8.03 (m, Ar-H), 7.47-7.57 (m, Ar-H), 7.32-7.43 (m, Ar-H), 5.39-5.58 ( m, CH), 4.23-4.58 (m, CH2 )
GPC: M n 26,300 g/mol, D M = 1.49
DSC: T g 51°C
[Synthesis Example 9]
Synthesis of poly(2-oxo-1,3-dioxan-5-yl adamantane-1-carboxylate) (6e-OH) (monomer concentration: 3M)
In a glove box under an argon gas atmosphere, monomer 5e (149 mg, 0.53 mmol), DBU (0.07 M, 0.04 ml) solution prepared in distilled CDCl 3 and CDCl 3 (0.14 ml) were placed in a 2 ml vial. ) was added and left standing at room temperature for 80 minutes. Thereafter, benzoic acid (8.4 mg) and CDCl 3 (approximately 2 ml) were added to the reaction solution and stirred for 60 minutes to stop the reaction. This was reprecipitated in methanol to give 6e-OH as a clear polymer (124 mg, 83%).
1H -NMR (396 MHz, CDCl 3 ): δ 5.32-5.18 (m, OCH), 4.47-4.41 (m, CH 2 ), 2.11-1.61 (m, Ad).
GPC: Mn 52,100 g/mol, D M = 1.19
[合成実施例10]
ポリ(2-オキソ-1,3-ジオキサン-5-イル アダマンタン-1-カルボキシレート)(6e-Ac)の合成(モノマー濃度:3M)
アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内にて、2mlバイアルにモノマー5e (150mg、0.54mmol)、蒸留済みCDCl3にて調製したDBU(0.07M、0.04ml)溶液、CDCl3(0.14ml)を加え、室温にて80分間静置した。その後、少量の無水酢酸とCDCl3(約2ml)を反応溶液に加えて、1時間攪拌し反応を停止させた。これをメタノール中に3回再沈殿させ、透明なポリマーとして6e-Acを得た(149mg)。
1H-NMR (396 MHz, CDCl3): δ 5.33-5.19 (m, OCH), 4.50-4.12 (m, CH2), 2.21-1.61 (m, Ad).
GPC : Mn 48,900 g/mol, DM = 1.20
DSC: Tg 85°C
[Synthesis Example 10]
Synthesis of poly(2-oxo-1,3-dioxan-5-yl adamantane-1-carboxylate) (6e-Ac) (monomer concentration: 3M)
In a glove box under an argon gas atmosphere, monomer 5e (150 mg, 0.54 mmol), DBU (0.07 M, 0.04 ml) solution prepared in distilled CDCl 3 and CDCl 3 (0.14 ml) were placed in a 2 ml vial. ) was added and left to stand at room temperature for 80 minutes. Thereafter, a small amount of acetic anhydride and CDCl 3 (about 2 ml) were added to the reaction solution and stirred for 1 hour to stop the reaction. This was reprecipitated in methanol three times to obtain 6e-Ac as a transparent polymer (149 mg).
1H -NMR (396 MHz, CDCl 3 ): δ 5.33-5.19 (m, OCH), 4.50-4.12 (m, CH 2 ), 2.21-1.61 (m, Ad).
GPC: M n 48,900 g/mol, D M = 1.20
DSC: T g 85°C
[比較例1]
ポリ(トリメチレンカーボネート)(PTMC-OH)の合成
アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内にて、2mlバイアルにトリメチレンカーボネート(TMC;200mg、2.0mmol)、1-(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)-3-シクロヘキシル-2-チオウレア(TU:36mg、0.097mmol)、脱水CH2Cl2(0.41ml)を加えた。さらに、BnOHの脱水CH2Cl2溶液(9.3×10-2M、0.1ml)を加えた後、DBUの脱水CH2Cl2溶液(0.2M、0.5ml)を加え、1晩攪拌した。その後、安息香酸(63mg)を反応溶液に加えて、5時間攪拌し反応を停止させた。これをメタノール中に再沈殿させ、PTMC-OHを得た(160mg、80%)。
GPC : Mn 17,200 g/mol, DM = 1.16
[Comparative example 1]
Synthesis of poly(trimethylene carbonate) (PTMC-OH) In a glove box under an argon gas atmosphere, trimethylene carbonate (TMC; 200 mg, 2.0 mmol), 1-(3,5-bis(trimethylene carbonate), Fluoromethyl)phenyl)-3-cyclohexyl-2-thiourea (TU: 36 mg, 0.097 mmol) and dry CH 2 Cl 2 (0.41 ml) were added. Further, a dehydrated CH 2 Cl 2 solution of BnOH (9.3 × 10 -2 M, 0.1 ml) was added, followed by a dehydrated CH 2 Cl 2 solution (0.2 M, 0.5 ml) of DBU, and 1 It was stirred overnight. Then, benzoic acid (63 mg) was added to the reaction solution and stirred for 5 hours to stop the reaction. This was reprecipitated in methanol to obtain PTMC-OH (160 mg, 80%).
GPC: M n 17,200 g/mol, D M = 1.16
[比較例2]
ポリ(トリメチレンカーボネート)(PTMC-Ac)の合成
アルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内にて、2mlバイアルにTMC(300mg、2.9mmol)、TU(54mg、0.15mmol)、脱水CH2Cl2(1.3ml)を加えた。さらに、BnOHの脱水CH2Cl2溶液(0.14M、0.11 ml)を加えた後、DBUの脱水CH2Cl2溶液(0.15M、0.22ml)を加え、4日間攪拌した。その後、少量の無水酢酸を反応溶液に加えて、1晩攪拌し反応を停止させた。これをメタノール中に再沈殿させ、PTMC-Acを得た(255mg、85%)。
GPC : Mn 11,200 g/mol, DM = 1.15
[Comparative example 2]
Synthesis of poly(trimethylene carbonate) (PTMC-Ac) In a glove box under an argon gas atmosphere, TMC (300 mg, 2.9 mmol), TU (54 mg, 0.15 mmol), dehydrated CH 2 Cl 2 in a 2 ml vial. (1.3 ml) was added. Further, a dehydrated CH2Cl2 solution of BnOH (0.14M, 0.11 ml) was added, followed by a dehydrated CH2Cl2 solution of DBU (0.15M, 0.22ml), and the mixture was stirred for 4 days. Thereafter, a small amount of acetic anhydride was added to the reaction solution, and the reaction was stopped by stirring overnight. This was reprecipitated in methanol to obtain PTMC-Ac (255 mg, 85%).
GPC: Mn 11,200 g/mol, D M = 1.15
[実施例1]
均一溶液中での分解実験
以下のスキームによる各ポリマーの分解実験を行った。
[Example 1]
Decomposition experiment in homogeneous solution
Decomposition experiments were conducted for each polymer according to the following scheme.
CDCl3に各ポリマー(6a-OH、6a-Ac、6b-OH、6b-Ac、PTMC-OH、PTMC-Ac)を25-30mg溶解させ、そのモノマーユニットの0.5%に相当するDBUを加え、室温で攪拌した。所定の時間において各反応溶液を20-50μl取り出し、安息香酸によって反応を停止させた後、約2mlのCDCl3に希釈し、1HNMR測定を行った。5’のシグナルとポリマーのシグナルの積分比から分解度を算出した。 Dissolve 25-30 mg of each polymer (6a-OH, 6a-Ac, 6b-OH, 6b-Ac, PTMC-OH, PTMC-Ac) in CDCl 3 , and add DBU corresponding to 0.5% of the monomer unit. and stirred at room temperature. At a predetermined time, 20-50 μl of each reaction solution was taken out, and after stopping the reaction with benzoic acid, it was diluted to about 2 ml of CDCl 3 and 1 HNMR measurement was performed. The degree of degradation was calculated from the integral ratio of the 5' signal and the polymer signal.
また、同様の条件でポリマー6c-ОH、6c-Ac、6d-OH、6d-Ac、6e-OH、6e-AcをCDCl3中、DBUで30時間処理し、その時点の分解度を比較した。 In addition, polymers 6c-OH, 6c-Ac, 6d-OH, 6d-Ac, 6e-OH, and 6e-Ac were treated with DBU in CDCl 3 for 30 hours under similar conditions, and the degree of decomposition at that time was compared. .
図4は、ポリマー6a-OHの均一系分解処理4時間後における1HNMRスペクトル(400MHz、CDCl3)を示す。
図5は、ポリマー6a-OHの均一系分解処理30時間後における1HNMRスペクトル(400MHz、CDCl3)を示す。
図6は、ポリマー6b-OHの均一系分解処理9時間後における1HNMRスペクトル(4006Hz、CDCl3)を示す。
図7は、ポリマー6b-OHの均一系分解処理30時間後における1HNMRスペクトル(400MHz、CDCl3)を示す。
図8Aは、ポリマー6a-OH、6a-Ac、6b-OH、6b-Acの溶液中解重合処理におけるポリマー量の時間変化を示す。
図8Bは、30時間、溶液中解重合処理した各ポリマーの分解度を示す。
FIG. 4 shows the 1 H NMR spectrum (400 MHz, CDCl 3 ) of polymer 6a-OH after 4 hours of homogeneous decomposition treatment.
FIG. 5 shows the 1 H NMR spectrum (400 MHz, CDCl 3 ) of polymer 6a-OH after 30 hours of homogeneous decomposition treatment.
FIG. 6 shows the 1 H NMR spectrum (4006 Hz, CDCl 3 ) of polymer 6b-OH after 9 hours of homogeneous decomposition treatment.
FIG. 7 shows the 1 H NMR spectrum (400 MHz, CDCl 3 ) of polymer 6b-OH after 30 hours of homogeneous decomposition treatment.
FIG. 8A shows the time change in the amount of polymers in solution depolymerization treatment of polymers 6a-OH, 6a-Ac, 6b-OH, and 6b-Ac.
FIG. 8B shows the degree of decomposition of each polymer subjected to in-solution depolymerization treatment for 30 hours.
図8Aに示されるように、末端基構造がOHであるポリマー6a-OH、6b-OHは、触媒(DBU)の存在下においては約1日程度以内にほぼ全ての分子鎖が1種の低分子量体(5員環状カーボネート)に分解されることが分かる。一方、末端がAc基であるポリマー6a-Ac、6b-Acは触媒存在下でもほぼ安定に存在する。このため、OH基の末端構造と触媒添加が「オンデマンド分解」の開始スイッチとなることが示される。
また、一定時間後の5’の生成量を分解度として示した図8Bからも末端基がOHである6c-OH、6d-OHは、7割以上が分解され、末端基がAcの6c-Ac、6d-Acではその分解が大きく抑制されていることが示されている。一方、6e-OHでは、分解が2割程度となり、側鎖が極端に嵩高い場合はバックバイティング型解重合の挙動にも影響を与えることがわかる。ただし、6a-6dのポリマーについてはその分解度は末端基の構造の影響を強く受けることが示されている。
As shown in FIG. 8A, in the presence of a catalyst (DBU), almost all molecular chains of polymers 6a-OH and 6b-OH, which have an OH terminal structure, are reduced to one type of oligomer within about one day. It can be seen that it is decomposed into a molecular weight substance (5-membered cyclic carbonate). On the other hand, polymers 6a-Ac and 6b-Ac having an Ac group at the end exist almost stably even in the presence of a catalyst. This indicates that the terminal structure of the OH group and the addition of a catalyst serve as the initiation switch for "on-demand decomposition."
Also, from FIG. 8B, which shows the amount of 5' produced after a certain period of time as the degree of decomposition, more than 70% of 6c-OH and 6d-OH, which have an OH terminal group, are decomposed, and 6c-OH, which has an Ac terminal group, is decomposed. It has been shown that the decomposition of Ac and 6d-Ac is greatly suppressed. On the other hand, in 6e-OH, the decomposition is about 20%, indicating that if the side chain is extremely bulky, it also affects the behavior of backbiting type depolymerization. However, it has been shown that the degree of decomposition of polymers 6a-6d is strongly influenced by the structure of the end group.
[実施例2]
不均一系での分解実験
各ポリマー(6a-Ac、6b-Ac、PTMC-Ac)10mgに対して、重水1mlを添加し、モノマーユニットの50%に相当するDBUを加え、40℃で攪拌した。所定の時間において各反応溶液の上澄み液の1HNMR測定を行った。DBUの積分値をもとに重水可溶部の重量%を算出した。
[Example 2]
Decomposition experiments in heterogeneous systems
1 ml of heavy water was added to 10 mg of each polymer (6a-Ac, 6b-Ac, PTMC-Ac), DBU corresponding to 50% of the monomer units was added, and the mixture was stirred at 40°C. 1 H NMR measurement of the supernatant of each reaction solution was performed at a predetermined time. The weight percent of the heavy water soluble portion was calculated based on the integral value of DBU.
図9は、各試料の重水中の1HNMRスペクトル(400MHz、D2O)を示す。ここで、a)はDBUの、b)は6a-Acの、c)は6b-Acの不均一系分解処理4日後における上澄み液についての結果を示す。 FIG. 9 shows 1 H NMR spectra (400 MHz, D 2 O) in heavy water of each sample. Here, a) shows the results for the supernatant of DBU, b) for 6a-Ac, and c) for the supernatant 4 days after the heterogeneous decomposition treatment of 6b-Ac.
表1に、6a-Ac、6b-Ac、PTMC-Acの処理時間1、4、7日における分解率(%)を示した。 Table 1 shows the decomposition rates (%) of 6a-Ac, 6b-Ac, and PTMC-Ac at treatment times of 1, 4, and 7 days.
[実施例3]
ポリマーの含水特性の評価
<ポリマー6a-Acの含水状態における熱特性解析>
生体適合性ポリマーには特殊な水和水が含まれることが最近報告されている。24時間超純水に浸漬させたポリマー6a-AcのDSC測定を行った。図10に示されるように、冷却過程にて-40℃付近に結晶化する水の存在が見られた。これは、抗血栓性が確認されている先行技術(Biomacromolecules, 2017, 18, 3834-3843; ACS Biomater. Sci. Eng., 2021, 7, 472-481)の脂肪族ポリカーボネートと同様の結果を示している。このことから6aの抗血栓性材料として応用できる可能性が示唆される。
[Example 3]
Evaluation of water content properties of polymers
<Thermal property analysis of polymer 6a-Ac in a hydrated state>
It has recently been reported that biocompatible polymers contain special waters of hydration. DSC measurements were performed on polymer 6a-Ac that had been immersed in ultrapure water for 24 hours. As shown in FIG. 10, the presence of water that crystallized around −40° C. was observed during the cooling process. This shows similar results to aliphatic polycarbonate in the prior art (Biomacromolecules, 2017, 18, 3834-3843; ACS Biomater. Sci. Eng., 2021, 7, 472-481), which has been confirmed to have antithrombotic properties. ing. This suggests the possibility that 6a can be applied as an antithrombotic material.
Claims (12)
(式(1)において、
Rは、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基、エステル基、アミド基、カルバメート基、ウレア基、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、及びチオール基からなる群から選択され、
ここで、Rが、水酸基、アミノ基、カルボキシ基又はチオール基である場合は、保護基で保護されていてもよく、
Rが、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基である場合は、置換基を有してもよく;;
Mは、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヒドロキシアルキル基、アミノアルキル基、ハロアルキル基、ホルミルアルキル基、シアノアルキル基、シアノ基、ホルミル基、及びアシル基からなる群から選択され;
Q1、Q’1、Q2およびQ’2は、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、ヒドロキシアルキル基、ホルミル基、及びビニレン基からなる群から選択される。) A method for preparing a polymer, comprising the step of polymerizing a monomer represented by the following formula (1).
(In formula (1),
R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, an aryl group, an ester group, an amide group, selected from the group consisting of a carbamate group, a urea group, a hydroxyl group, an amino group, a carboxy group, and a thiol group,
Here, when R is a hydroxyl group, an amino group, a carboxy group or a thiol group, it may be protected with a protecting group,
When R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, or an aryl group, the substituent It may have;;
M is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group, an alkynyl group, a hydroxyalkyl group, an aminoalkyl group, a haloalkyl group, a formyl alkyl group, a cyanoalkyl group, a cyano group, a formyl group, and an acyl group. selected from the group;
Q 1 , Q' 1 , Q 2 and Q' 2 are selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxyalkyl group, a formyl group, and a vinylene group. )
基)又はアダマンチル基から選択される、請求項1又は2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, wherein R is selected from -(CH 2 ) 2 OCH 3 , -(CH 2 ) 2 CH 3 , -CH 3 , -Ph (phenyl group) or adamantyl group.
(式(I)において、
R’は、水素原子、アセチル基、炭素数1~20のアルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、アリールアミノカルボニル基、アルキルオキシカルボニル基、又はアリールオキシカルボニル基であり;
Uは、重合に使用する開始剤の種類に応じて決まる様々なアルコールに由来する基であり;
nは、1~1000であり;
R、M、Q1、Q’1、Q2及びQ’2は、式(1)で定義した通りである。) The method according to claim 1, wherein the polymer is a polymer represented by the following formula (I).
(In formula (I),
R' is a hydrogen atom, an acetyl group, an alkylcarbonyl group having 1 to 20 carbon atoms, an arylcarbonyl group, an alkylaminocarbonyl group, an arylaminocarbonyl group, an alkyloxycarbonyl group, or an aryloxycarbonyl group;
U is a group derived from various alcohols depending on the type of initiator used in the polymerization;
n is 1 to 1000;
R, M, Q 1 , Q' 1 , Q 2 and Q' 2 are as defined in formula (1). )
(ii)前記ポリマーに、水酸基を活性化する触媒を添加する工程
を含む、前記ポリマーを分解する方法。
(式(II)において、
Rは、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基、エステル基、アミド基、カルバメート基、ウレア基、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、及びチオール基からなる群から選択され、
ここで、Rが、水酸基、アミノ基、カルボキシ基又はチオール基である場合は、保護基で保護されていてもよく、
Rが、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基である場合は、置換基を有してもよく;
Mは、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヒドロキシアルキル基、アミノアルキル基、ハロアルキル基、ホルミルアルキル基、シアノアルキル基、シアノ基、ホルミル基、及びアシル基からなる群から選択され;
Q1、Q’1、Q2およびQ’2は、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、ヒドロキシアルキル基、ホルミル基、及びビニレン基からなる群から選択され;
Uは、重合に使用する開始剤の種類に応じて決まる様々なアルコール又はアミンに由来する基であり;
nは、1~1000である。) A method for decomposing the polymer, the method comprising: (i) providing a polymer represented by the following formula (II); and (ii) adding a catalyst for activating hydroxyl groups to the polymer.
(In formula (II),
R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, an aryl group, an ester group, an amide group, selected from the group consisting of a carbamate group, a urea group, a hydroxyl group, an amino group, a carboxy group, and a thiol group,
Here, when R is a hydroxyl group, an amino group, a carboxy group or a thiol group, it may be protected with a protecting group,
When R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, or an aryl group, the substituent may have;
M is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group, an alkynyl group, a hydroxyalkyl group, an aminoalkyl group, a haloalkyl group, a formyl alkyl group, a cyanoalkyl group, a cyano group, a formyl group, and an acyl group. selected from the group;
Q 1 , Q' 1 , Q 2 and Q' 2 are selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxyalkyl group, a formyl group, and a vinylene group;
U is a group derived from various alcohols or amines depending on the type of initiator used in the polymerization;
n is 1 to 1000. )
(式(Ia)において、
R1は、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基、エステル基、アミド基、カルバメート基、ウレア基、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、及びチオール基からなる群から選択され、
R1が、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基である場合は、置換基を有してもよく;
R’は、水素原子、アセチル基、炭素数1~20のアルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、アリールアミノカルボニル基、アルキルオキシカルボニル基、又はアリールオキシカルボニル基であり;
Mは、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヒドロキシアルキル基、アミノアルキル基、ハロアルキル基、ホルミルアルキル基、シアノアルキル基、シアノ基、ホルミル基、及びアシル基からなる群から選択され;
Q1、Q’1、Q2およびQ’2は、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、ヒドロキシアルキル基、ホルミル基、及びビニレン基からなる群から選択され;
Uは、重合に使用する開始剤の種類に応じて決まる様々なアルコール又はアミンに由来する基であり;
nは、1~1000である。) A polymer represented by the following formula (Ia).
(In formula (Ia),
R 1 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, an aryl group, an ester group, an amide group , carbamate group, urea group, hydroxyl group, amino group, carboxy group, and thiol group,
When R 1 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, or an aryl group, the substituted It may have a group;
R' is a hydrogen atom, an acetyl group, an alkylcarbonyl group having 1 to 20 carbon atoms, an arylcarbonyl group, an alkylaminocarbonyl group, an arylaminocarbonyl group, an alkyloxycarbonyl group, or an aryloxycarbonyl group;
M is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group, an alkynyl group, a hydroxyalkyl group, an aminoalkyl group, a haloalkyl group, a formyl alkyl group, a cyanoalkyl group, a cyano group, a formyl group, and an acyl group. selected from the group;
Q 1 , Q' 1 , Q 2 and Q' 2 are selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxyalkyl group, a formyl group, and a vinylene group;
U is a group derived from various alcohols or amines depending on the type of initiator used in the polymerization;
n is 1 to 1000. )
ル基)又はアダマンチル基から選択される、請求項9に記載のポリマー。 Polymer according to claim 9, wherein R 1 is selected from -(CH 2 ) 2 OCH 3 , -(CH 2 ) 2 CH 3 , -CH 3 , -Ph (phenyl group) or adamantyl group.
(式(IIa)において、
R1は、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基、エステル基、アミド基、カルバメート基、ウレア基、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、及びチオール基からなる群から選択され、
R1が、炭素数1~20のアルキル基、アルコキシル基で置換されているアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基、アリール基である場合は、置換基を有してもよく;
R’は、水素原子、アセチル基、炭素数1~20のアルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、アリールアミノカルボニル基、アルキルオキシカルボニル基、又はアリールオキシカルボニル基であり;
Mは、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヒドロキシアルキル基、アミノアルキル基、ハロアルキル基、ホルミルアルキル基、シアノアルキル基、シアノ基、ホルミル基、及びアシル基からなる群から選択され;
Q1、Q’1、Q2およびQ’2は、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、ヒドロキシアルキル基、ホルミル基、及びビニレン基からなる群から選択され;
Uは、重合に使用する開始剤の種類に応じて決まる様々なアルコール又はアミンに由来する基であり;
nは、1~1000である。) A polymer represented by the following formula (IIa).
(In formula (IIa),
R 1 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, an aryl group, an ester group, an amide group , carbamate group, urea group, hydroxyl group, amino group, carboxy group, and thiol group,
When R 1 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group substituted with an alkoxyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, a tricycloalkyl group, or an aryl group, the substituted It may have a group;
R' is a hydrogen atom, an acetyl group, an alkylcarbonyl group having 1 to 20 carbon atoms, an arylcarbonyl group, an alkylaminocarbonyl group, an arylaminocarbonyl group, an alkyloxycarbonyl group, or an aryloxycarbonyl group;
M is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group, an alkynyl group, a hydroxyalkyl group, an aminoalkyl group, a haloalkyl group, a formyl alkyl group, a cyanoalkyl group, a cyano group, a formyl group, and an acyl group. selected from the group;
Q 1 , Q' 1 , Q 2 and Q' 2 are selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxyalkyl group, a formyl group, and a vinylene group;
U is a group derived from various alcohols or amines depending on the type of initiator used in the polymerization;
n is 1 to 1000. )
ル基)又はアダマンチル基から選択される、請求項11に記載のポリマー。 Polymer according to claim 11, wherein R 1 is selected from -(CH 2 ) 2 OCH 3 , -(CH 2 ) 2 CH 3 , -CH 3 , -Ph (phenyl group) or adamantyl group.
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2023
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