JP3161998B2 - 官能性n−ビニルホルムアミド - Google Patents

官能性n−ビニルホルムアミド

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JP3161998B2 JP17564997A JP17564997A JP3161998B2 JP 3161998 B2 JP3161998 B2 JP 3161998B2 JP 17564997 A JP17564997 A JP 17564997A JP 17564997 A JP17564997 A JP 17564997A JP 3161998 B2 JP3161998 B2 JP 3161998B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、場合により末端アミン、
ヒドロキシルまたは第二のN−ビニル基を含む、3−
(N−ビニルホルムアミド)−プロピオンアミドおよび
2−メチル−3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオ
ンアミドを含む、N−ビニル化合物を開示している。ま
た、本発明は、これらを製造するための方法も記載して
いる。これらの物質は、フリーラジカル重合のモノマー
および不飽和樹脂の製造における前駆体として有用であ
る。
【0002】
【発明の背景】放射線硬化性組成物のうちで、最も商業
的に重要な種類は、アクリル化合物のフリーラジカル光
重合によるものである。これらの系は、一般にいくつか
の主要な樹脂化学物質、例えばウレタン、エポキシまた
はポリエステルのうちの一つから誘導された、アクリル
エステルを末端とするオリゴマーをベースにしている。
アクリル化オリゴマーは、しばしば種々の非重合性物質
(顔料、充填剤、流動剤、酸化防止剤等)、並びに光開
始剤、および助触媒と共に配合され、硬化前に支持体に
塗布される。硬化は、乾燥した粘着性の重合膜が形成す
るまで、処方物を紫外光または別のタイプの放射線に露
光することによって実施する。この一般的な種類の処方
物は、印刷インク、保護コーティング、接着剤等として
の使用が知られている。
【0003】実際には、処方物を適度に流動させて、照
射前に支持体上に均展させるよう、オリゴマーの粘度を
十分低くするために、しばしばこれらの処方物中に希釈
剤モノマーを配合する必要がある。このことは、特に印
刷およびコーティング産業に共通の方法で塗布する処方
物にあてはまる。この目的で使用する希釈剤モノマーに
は、大きく分けて二つの種類:多官能性(ポリ不飽和)
タイプおよび単官能性(モノ不飽和)化合物がある。多
官能性アクリレートモノマーは、一般に速い硬化速度お
よび高い架橋密度を提供し、硬い、化学的に耐性のある
膜が得られるが、これらは、粘度が十分に低いわけでは
なく、膜を過度に脆弱にすることになるか、または硬化
した膜が過度に収縮するため接着性が乏しくなることが
ある。単官能性モノマーは、通常粘度を低下させるのに
有効であり、より軟質で、より延伸性の膜が得られ、こ
れは多くの支持体に対してより良い接着性を示す。
【0004】Lorenzら(米国特許第4,129,709
号)は、N−ビニル−2−ピロリドン、アクリル化オリ
ゴマーおよびアクリル酸エステルからなる、沸点が76
0mmHgで少なくとも200℃のコーティング組成物を開
示している。これらの組成物は、200〜750nmの間
の化学線(actinic radiation)に対する露光または電
子ビームによって硬化させることができる。Tuら(米国
特許第4,319,811号)は、トリアクリレートまた
はテトラアクリレートモノマーとN−ビニルイミドモノ
マー、好ましくはN−ビニルラクタム、例えばN−ビニ
ル−2−ピロリドンからなる放射線硬化性コーティング
を開示している。Priolaおよび共同研究者ら(米国特許
第4,348,427号)は、アクリル化オリゴマーおよ
び/または不飽和ポリエステルオリゴマーと、アミド、
ラクタム、ピペリドン、および尿素類の少なくとも一つ
の不飽和化合物との混合物からなる組成物を記載してお
り、それを200〜400nmの範囲の紫外線に露光する
ことによって硬化させている。Cornforthら(米国特許
第5,281,682号)は、N−ビニルホルムアミド、
並びにエポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、
ポリエステルアクリレートおよびそれらの混合物からな
る群より選らばれるオリゴマーを含む、改善された放射
線硬化性処方物を教示している。Elzerら(米国特許第
4,725,524号)は、アクリルまたはメタクリルオ
リゴマー、相溶性の、膜形成する水溶性ポリマー、一つ
またはそれを超える相溶性の光重合可能なモノマー、光
開始剤および他の添加剤を含む乾燥膜のフォトレジスト
を開示している。米国特許第4,284,776号では、
Gruberらは、第一級または第二級アミンを用いたアミド
アクリレート物質のマイケル付加によって得られる放射
線硬化性アクリルオキシモノマーを開示している。Barz
ynskiら(米国特許第4,205,139号および同4,4
24,314号)は、少なくとも二つのN−ビニル基が
存在し、少なくとも一つのカルボニル基がN−ビニル基
の窒素に結合しており、前記カルボニル基が順に窒素ま
たは炭素原子に結合している、N−ビニル化合物を含
む、硬化性組成物を教示している。
【0005】米国特許第5,463,110号および同時
係属出願第08/527,311号、同08/489,8
89号および同08/572,416号中で、Chenら
は、アクリル酸エステルを用いたN−ビニルホルムアミ
ドのマイケル付加によって得られたモノ不飽和およびポ
リ不飽和N−ビニル化合物の製造および使用を教示して
いる。得られたアルキル3−(N−ビニルホルムアミ
ド)プロピオネートエステルは、低毒性を示し、放射線
硬化性コーティングの成分を含む、重合工程のモノマー
として有用であることがわかった。
【0006】ヒドロキシまたはアミノ官能基を含む(メ
タ)アクリルエステルおよび(メタ)アクリルアミドは、
当分野ではよく知られている。典型的には第三級または
第四級アミンの形態の、アミノアルキルアクリレートエ
ステル(例えば、ジメチルアミノエチルアクリレートお
よびジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル第
四級塩)は、しばしばカチオン性の水溶性ポリマーのコ
モノマーとして使用される。第一級および第二級アミノ
アルキルアクリレートは、あまり一般的ではないが、塩
基性アミンの分子内および分子間反応の傾向のため、そ
れらのプロトン化されていない形態では不安定になる傾
向がある。
【0007】ヒドロキシ官能性アクリルエステル、主と
して2−ヒドロキシエチルアクリレート(2−HEA)
は、放射線硬化における希釈モノマーとして提案されて
おり、慣用のポリマー合成における官能性コモノマーと
して広く使用されており、ここではそれは反応性ヒドロ
キシル基を含むアクリル樹脂の製造を促進している。こ
のような樹脂は、例えば熱硬化性コーティング、例えば
粉末コーティングおよび自動車の仕上げに使用され、メ
ラミン樹脂、ポリイソシアネートおよびエポキシドとの
反応により硬化させることができる。しかしながら、2
−HEAの蒸気のおよび皮膚への毒性のため、放射線硬
化におけるモノマーの使用は、不飽和ウレタン樹脂の製
造にほぼ限られており、この場合、一つの合成アプロー
チでは、2−HEAをイソシアネート末端プレポリマー
と反応させて、光硬化性樹脂を得ている(例えば、米国
特許第4,064,026号および同第4,126,527
号)。これらの物質を取り扱う際の健康への危険を最小
にするために、これらの樹脂中および処方した急速硬化
(radcure)コーティング中の残留2−HEAのレベル
は、低レベルに維持しなければならない。
【0008】同時係属出願第08/323,210号に
は、第二ビニルアミドモノマー、例えばN−ビニルホル
ムアミドとポリイソシアネートモノマーとを反応させ、
次いで少なくとも一つの、一価または多価アルコールと
反応させてウレタン結合を形成させることによって、硬
化性のウレタン樹脂を製造するにあたって、ヒドロキシ
アクリルアクリレートを置き換える技術を開示してい
る。得られたN−ビニルN−アシルオリゴマーには残留
ヒドロキシアクリレートモノマーが含まれておらず、紫
外線照射によって硬化させることができる。しかしなが
ら、これらの樹脂の製造は、アミド水素のある種のジイ
ソシアネートとの選択性が乏しくおよび/または反応性
が低いため困難である。
【0009】原則として、反応性の第一級もしくは第二
級アミノ、またはヒドロキシル官能基を付加的に有して
いる、米国特許第5,436,110号に記載したものと
類似のN−ビニル化合物は、有用であると考えられる。
不都合なことに、ヒドロキシアルキルおよびアミノアル
キル3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネートモ
ノマーへの経路は、予期せぬほど複雑であることがわか
っている。08/527,311に記載したように、N
−ビニルホルムアミドとの反応のための好ましいマイケ
ルアクセプターは、構造中に活性水素源(例えば、ヒド
ロキシルまたは第一級アミン基)を含まない(メタ)ア
クリレートエステルである。従って、N−ビニルホルム
アミドと2−ヒドロキシエチルアクリレートとのマイケ
ル反応の試みは、厳しい条件下でも、所望の2−ヒドロ
キシエチル3−(N−ビニルホルムアミド)−プロピオ
ネートへは、少ししかまたは全く転化しないことがわか
った。
【0010】アルキル3−(N−ビニルホルムアミド)
−プロピオネートのエステル結合における後反応を経
た、ヒドロキシアルキルおよびアミノアルキル3−(N
−ビニルホルムアミド)プロピオネートモノマーへの別
の経路は、著しく効率が悪いことがわかった。米国特許
第5,463,110号で提案されているエステル交換
は、一般に非生産的である。例えば、アルキル3−(N
−ビニルホルムアミド)プロピオネートとジオール、例
えばエチレングリコールとの反応の試みは、ビニル結合
を保護するのに十分穏やかな条件下で、慣用の触媒を使
用しても、ヒドロキシアルキル3−(N−ビニルホルム
アミド)プロピオネートエステルへは少ししか転化しな
かった。
【0011】3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオ
ネートモノマーのアミド化は、より良い結果をもたらし
ているが、一般的に有効なわけではなく、これは多くの
一般のアミンがこれらのモノマーと予期せぬほど反応性
が乏しいからでもある。しかしながら、本発明で開示し
ているように、特定の構造のアミンは、比較的穏やかな
条件下で、3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネ
ートエステルとの許容しうる高い反応性を示す。これら
の共反応体の一つを適切に選ぶことによって、官能性3
−(N−ビニルホルムアミド)プロピオンアミドモノマ
ーは、実際の方法で高収率で得ることができる。
【0012】本発明の目的は、末端官能基、特にアミ
ン、ヒドロキシルまたは第二のN−ビニル基を含む、独
特な3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオンアミド
モノマーおよびその製造法を提供することである。本発
明の物質は、有機合成および広い範囲のフリーラジカル
重合反応において一般的な有用性を有するもの、例えば
UV硬化性コーティングおよびインクにおける希釈剤ま
たは架橋モノマーとして;不飽和樹脂製造用の原料とし
て;およびエマルジョン、バルク、懸濁および溶液重合
の官能性コモノマーとして、期待される。
【0013】
【発明の概要】本発明は、3−(N−ビニルホルムアミ
ド)プロピオネートまたは2−メチル3−(N−ビニル
ホルムアミド)プロピオネートエステルおよびアミンの
反応から得られた3−(N−ビニルホルムアミド)プロ
ピオンアミドおよび2−メチル3−(N−ビニルホルム
アミド)プロピオンアミドからなる不飽和モノマーに関
する。
【0014】アミドを製造するためのエステルとアミン
との反応は、よく知られている反応であるが、典型的に
は強塩基触媒および高められた温度が必要であり、この
温度では3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネー
トを加水分解または分解してしまうことが予想される。
予期せぬことに、主題化合物は、微量の塩基性触媒、例
えばナトリウムメトキシドの存在下の穏やかな条件下
で、ある種の官能性アミンと3−(N−ビニルホルムア
ミド)プロピオネートまたは2−メチル−3−(N−ビ
ニルホルムアミド)プロピオネートとの求核反応によっ
て容易に製造される。反応温度は、約20〜170℃の
範囲であり、反応は約5〜180分の間に完了する。反
応のアルコール副生物は、例えばロータリーエバポレー
ター上で減圧蒸留して、容易に除去することができる。
【0015】本発明の化合物は、重合および有機合成の
多くの使用に適している。例えば、この物質は、放射線
硬化性処方物中の反応性希釈剤または架橋モノマーとし
て使用されうる。さらに、その化合物は、不飽和ウレタ
ン樹脂の製造において、ヒドロキシアルキルアクリレー
トの代替物として有用でありうる。最終的に、主題化合
物は、ホモポリマーを製造するための慣用のポリマー合
成(例えば、乳化、溶液、バルクまたは懸濁重合)、ま
たは反応性ヒドロキシル、アミン、または他の官能基を
含むビニル樹脂を製造するための、他のエチレン系不飽
和モノマー(例えば、酢酸ビニル、より高級なビニルエ
ステル、塩化ビニル、エチレン、マレイン酸エステル、
無水マレイン酸、マレイミド、アクリロニトリル、スチ
レン、アクリルアミド、N−置換されたアクリルアミ
ド、アクリルエステル、メタクリルエステル、N−ビニ
ルアミド等)と組み合わせた、官能性コモノマーとして
有用であることがわかった。このような樹脂の用途の可
能性としては、例えば保護および装飾コーティング、接
着剤、ヘアケアおよび美容品、紙添加剤、水処理ポリマ
ー等が含まれる。
【0016】
【発明の詳述】3−(N−ビニルホルムアミド)プロピ
オンアミドおよび2−メチル3−(N−ビニルホルムア
ミド)プロピオンアミドからなる不飽和モノマーは、3
−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネートまたは2
−メチル3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネー
トエステルとアミンとの反応によって得られる。本発明
によって包含される物質は、一般構造:
【化3】 〔式中、R1は水素またはメチルであり;
【0017】Xは、
【化4】 (ここで、R2は、水素、メチル、エチル、2−アミノ
エチル、2−ヒドロキシエチル、2−〔3−(N−ビニ
ルホルムアミドプロピオンアミド〕エチル、またはC3
〜C20アルキルであり;R3は、水素またはメチルであ
り;Yは、ヒドロキシル、アミノ、アルキルアミノ、ア
ルカノール置換されたアミノ、1〜30個の酸素原子の
ポリアルキレンオキシド、トリアルコキシシリル、チオ
ール、尿素または置換された尿素、例えばイミダゾリジ
ノン、ジアルキルアセタール、ピペラジン、もしくはモ
ルホリン環、3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオ
ンアミド、または2−メチル−3−(N−ビニルホルム
アミド)プロピオンアミド基であり;そして、mおよび
nは、m+nが2〜12であるような正の整数である)
である〕を有する。Yがポリアルキレンオキシドである
場合は、場合により、末端がOH、O−アルキル、NH
2または3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオンア
ミドであることができる。
【0018】好ましい実施態様においては、R1、R2
よびR3は水素であり、Yは第一級アミン、ヒドロキシ
ルまたは第二3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオ
ンアミド基であり、そしてm+n=2である。別法とし
て、Xはグルコサミン、またはヒドロキシエチルピペラ
ジノ、アミノエチルピペラジノもしくは3−(N−ビニ
ルホルムアミド)プロピオンアミドテイルピペラジノ基
から誘導することができる。また、Xは、モノ−もしく
はジアミノシクロヘキサノまたはアルキル置換されたモ
ノ−もしくはジアミノシクロヘキサノ基を表すことがで
き、YはNH2、3−(N−ビニルホルムアミド)プロ
ピオンアミドまたは2−メチル−3−(N−ビニルホル
ムアミド)プロピオンアミドと同等である。ジエチレン
トリアミンまたはより高級なエチレンアミン縮合物のモ
ノ−、ジ−、およびトリ−3−(N−ビニルホルムアミ
ド)プロピオニル置換された誘導体は、さらに可能性が
ある。
【0019】主題化合物は、微量の強塩基性触媒、例え
ばアルカリもしくはアルカリ土類金属水素化物またはア
ルカリもしくはアルカリ土類金属、または第四級アミン
ヒドロキシドもしくはアルコキシドの存在下で、ある種
の官能性アミンと3−(N−ビニルホルムアミド)プロ
ピオネートまたは2−メチル−3−(N−ビニルホルム
アミド)プロピオネートエステルとを求核反応させるこ
とによって、容易に製造される。水素化物、メトキシ
ド、エトキシド、イソプロポキシドおよびt−ブトキシ
ドの種類の塩基が好ましい。水素化ナトリウムおよびナ
トリウムメトキシドが特に好ましい。他の有用な触媒の
可能性としては、アリール−およびアルキルリチウム、
カリウムおよびナトリウム並びに第三級アミン、アミ
ド、金属アミド(ナトリウムアミド)および無水カーボ
ネートが含まれる。触媒は、反応体の総重量を基準に、
約0.0005〜約5重量%の間、そして典型的には0.
05〜0.7重量%の量で、反応混合物中に存在する。
不安定でない不均質な塩基性触媒、例えば相間移動触媒
または塩基性交換樹脂触媒は、この技術に有用である可
能性がある。
【0020】合成は、反応体のみの混合物中で有利に実
施しうるが、90℃より高い沸点を有する不活性溶剤を
使用することもできる。アミド化反応は、約20〜17
0℃、好ましくは70〜100℃の間の制御された温度
で進行させる。反応は約5〜180分で完了する。反応
のアルコール副生物および残留触媒は、最終生成物中の
残ったままにしておくか、または場合によりいくらかの
追加の精製工程、例えば溶剤洗浄、蒸留、再結晶、吸着
または溶剤抽出によって除去することもできる。
【0021】原則として、3−(N−ビニルホルムアミ
ド)プロピオネートまたは2−メチル3−(N−ビニル
ホルムアミド)プロピオネートはいずれも出発物質とし
て使用できる。好ましい工程では、モノマーは低級アル
キルエステル、例えばメチル−3−(N−ビニルホルム
アミド)プロピオネートまたはエチル3−(N−ビニル
ホルムアミド)プロピオネートの一つである。これらの
モノマーのアミド化からのアルコール副生物(それぞ
れ、メタノールおよびエタノール)は、比較的揮発性で
あるため、例えばワイプトフィルムエバポレーター上で
減圧蒸留することによって、最終生成物から除去を促進
できる。
【0022】3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオ
ネートエステルのアミド化の共反応体として、多数の第
一級および第二級アミンが考えられるが、この技術に使
用するのに適して十分に反応性であるのは、これらの物
質のある特定の種類だけであることがわかった。適切な
共反応体は、末端官能基、特に活性水素を含む官能基が
形成したアミド結合から約8個内の炭素原子に位置す
る、直鎖、環式、および分枝の脂肪族アミンである。最
も好ましいのは、末端アミンまたはヒドロキシル官能基
が、アミド窒素から2個以内のところの炭素原子に位置
している、2−置換されたエチルアミンである。この一
般的な記載を裏付ける共反応体の例には、以下のものが
含まれるが、これらに限定されるわけではない:エチレ
ンジアミン、1,2−および1,3−プロパンジアミン、
N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチル−
1,3−プロパンジアミン、2−アミノ−1,3−プロパ
ンジオール、1,4−ジアミノブタン、1,2,4−トリ
アミノブタン、1,4−ジアミノ−2−ブタノール、ジ
エチレントリアミン、N−ヒドロキシエチルエチレンジ
アミン、ヘキサメチレンジアミン、2−メチル−1,5
−ペンタンジアミン、トリメチロールアミノメタン、ア
ミノエチルピペラジン、アミノエチルモルホリン、エタ
ノールアミン、およびN,N−ジエタノールアミン、グ
ルコサミン、およびN−メチルグルコサミン、ジアミノ
シクロヘキサン、およびアルキル置換されたジアミノシ
クロヘキサン、アミンでキャップされたオリゴ−もしく
はポリエチレンもしくは−プロピレングリコール、例え
ばジェフアミン、ビス(p−アミノシクロヘキシル)メ
タン、イソホロンジアミン等、アミノエチルもしくはア
ミノプロピル尿素もしくは置換された尿素、例えばイミ
ダゾリジノン、アミノブチルアルデヒドジメチルアセタ
ール、またはアミノプロピルトリアルコキシシラン。こ
れらの化合物の中で最も好ましいのは、エチレンジアミ
ンおよびエタノールアミンである。
【0023】アミド化剤に二つまたはそれを超える第一
級もしくは第二級アミノ基が含まれる場合、3−(N−
ビニルホルムアミド)プロピオネートエステルとアミン
共反応体のモル比は、アミン共反応体当たり、アミド結
合が1個を超えるように調節することができ、このため
分子当たり1個を超えるN−ビニル基を含む生成物を得
ることができる。この場合の例では、3−(N−ビニル
ホルムアミド)プロピオネートエステルをジアミンと
2:1のモル比で反応させて、ジ−3−(N−ビニルホ
ルムアミド)プロピオンアミドを得ている。これらの合
成では、アミン共反応体には、二つの第一級アミノ基が
含まれるのが好ましい。
【0024】官能性3−(N−ビニルホルムアミド)プ
ロピオンアミドは、アミノアルキルおよびヒドロキシア
ルキル(メタ)アクリレートおよび(メタ)アクリルア
ミドの現在の用途を含む、フリーラジカル重合工程およ
び有機合成に広く使用されることが予想されるが、これ
らに限定されるわけではない。用途の特に有用な分野
は、側鎖ヒドロキシまたは第一級アミノ官能基を含む樹
脂の製造であると考えられる。例えば3−N−ビニルホ
ルムアミドモノマーは、酢酸ビニルおよびエチレンのよ
うなモノマーと乳化重合するにあたっては、アクリル物
質よりも、優れた共重合性を示す。従って、それらの使
用の一つの例では、主題化合物はヒドロキシ−または第
一級アミノを有する酢酸ビニル/エチレンコポリマーの
製造を促進しうる。また、第一級アミノアルキルアクリ
レートエステルとは対照的に、ここに記載した第一級ア
ミノアルキル3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオ
ンアミドは、自己マイケル付加反応を受けるか、または
エステル結合での内部アミド交換のためにアミン力価を
損失する傾向が低減されているため、それらは遊離塩基
の形態で良好な安定性を示す。
【0025】当該技術での別の特定の用途では、3−
(N−ビニルホルムアミド)プロピオネートエステルと
エタノールアミンとの反応生成物、すなわち2−ヒドロ
キシエチル3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオン
アミドは、不飽和ウレタンオリゴマーの製造において、
2−ヒドロキシエチルアクリレートの代替物として使用
することができる。例えば、2−ヒドロキシエチル3−
(N−ビニルホルムアミド)プロピオンアミドをジイソ
シアネートプレポリマーと反応させて、残留2−HEA
を含まないN−ビニル末端樹脂を得ることができる。こ
のような樹脂は、毒性の低いアクリルモノマーまたは別
のモノマーでコーティングに処方することができ、これ
は上記市販入手可能なアクリル化ウレタンと同様の方法
でUV光の下で硬化できる。
【0026】この用途の変法では、N−ビニルオリゴマ
ーは、代わりに電子不足モノマー、例えばマレイン酸エ
ステルおよびマレイミドを用いて、アクリル種を全く含
まない光重合可能なコーティングに処方することができ
る。このような“非アクリレート”放射線硬化可能な系
の別の例は、アクリル物質の取り扱いおよび使用に伴う
健康上の危険を低減する可能性があるため、商業的に興
味深い。以下の実施例は、本発明をさらに説明するため
に示したものであって、限定しようとするものではな
い。
【0027】実施例1 N−2−ヒドロキシエチル−3−(N−ビニルホルムア
ミド)プロピオンアミドの製造 冷却水の凝縮器および撹拌機を備えた250ml三つ口丸
底フラスコ中に、28.0g(0.459モル)のエタノ
ールアミン、72.5g(0.456モル)のメチル3−
(N−ビニルホルムアミド)プロピオネートおよび0.
3gの25%ナトリウムメトキシドメタノール溶液(Al
drich)を添加した。混合物を90℃で20分撹拌し、
次いで周囲温度に冷却した。次に、混合物をロータリー
エバポレーター上に置き、発生したメタノールを除去
し、無色の粘稠性液体として生成物85.0gを得た。
プロトンNMR分析では、出発物質は、所望の2−ヒド
ロキシエチル−3−(N−ビニルホルムアミド)プロピ
オンアミドにほぼ完全に転化していることがわかった。1 H NMR (CDCl3)δ、主要な回転異性体:2.19 (t, 2H, J
=7.5 Hz), 3.04 (bs, 2H), 3.35 (t, 2H, J=5.2 Hz),
3.57 (t, 2H, J=7.8 Hz), 4.04 (bs, 1H), 4.21 (d, 1
H, J=9.1 Hz), 4.44 (d, 1H, J=15.7 Hz), 6.35 (d,d,
2H, J=9.2 Hz, J=15.6 Hz), 7.33 (bs, 1H), 8.01 (s,
1H);少量の回転異性体:2.28 (t, 2H, J=6.4 Hz), 4.2
8 (d, 1H, J=9.5), 4.40 (d, 1H, J=16.2 Hz), 6.82
(d,d, 1H, J=9.4 Hz, J=16.2 Hz), 7.90 (s, 1H) を除
く、ほとんどのピークは主要な回転異性体のピークと重
なっている。主要/少量の回転異性体の比率:70:3
【0028】実施例2 N,N−ジ−(2−ヒドロキシエチル)−3−(N−ビ
ニルホルムアミド)プロピオンアミドの製造 蒸留ヘッドを備えた50ml一つ口丸底フラスコに、1
5.1g(0.096モル)のメチル3−(N−ビニルホル
ムアミド)プロピオネート、9.95g(0.09モル)
のジエタノールアミンおよびメタノール溶液中25%ナ
トリウムメトキシド0.15gを装填した。混合物を9
0℃で2時間撹拌し、生成したメタノールを減圧で蒸留
して除いた。プロトンNMRおよびGC分析は、いずれ
も、ほぼ90%が表題生成物に転化したことを示してい
た。
【0029】実施例3 1,2−ジ−〔3−(N−ビニルホルムアミド)プロピ
オンアミド〕エタンの製造 実施例2の装置に、17.1g(0.1モル)のエチル3
−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネート、3.0
g(0.05モル)のエチレンジアミンおよびメタノー
ル溶液中25%ナトリウムメトキシド0.12gを装填
した。混合物を90℃で3時間撹拌し、この後、エタノ
ール副生物を減圧で蒸留して除去した。次いで、混合物
を室温に冷却し、黄色固体として粗生成物を得た。反応
混合物のNMR分析によれば、エチレンジアミンは、ほ
ぼ完全に転化したことを示した。固体をトルエン/アセ
トンから再結晶し、1,2−ジ−〔3−(N−ビニルホ
ルムアミド)プロピオンアミド〕エタンの淡黄色結晶を
得た。1 H NMR (CDCl3)δ、主要な回転異性体:2.46 (t, 4H, J
=6.2 Hz), 3.30 (bs, 4H), 3.86 (t, 4H, J=7.3 Hz),
4.48 (d, 2H, J=8.7 Hz), 4.70 (d, 2H, J=15.8Hz), 6.
54 (d,d, 2H, J=9.1 Hz, J=15.6 Hz), 6.90 (bs, 2H),
8.25 (d, 2H, J=5.6 Hz);少量の回転異性体:6.68 (b
s, 2H), 7.13 (d,d, 2H, J=9.3 Hz, J=16.3Hz), 8.14
(d, 2H, J=5.3 Hz) を除く、ほとんどのピークは主要な
回転異性体のピークと重なっている。主要/少量の回転
異性体の比率:76:24
【0030】実施例4 1,6−ジ−〔3−(N−ビニルホルムアミド)プロピ
オンアミド〕ヘキサンの製造 実施例2の装置に、15.7g(0.1モル)のメチル3
−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネート、5.8
g(0.05モル)のヘキサメチレンジアミンおよびメ
タノール溶液中25%ナトリウムメトキシド0.12g
を装填した。混合物を90℃で3時間撹拌し、この後、
メタノール副生物を減圧で蒸留して除去した。次いで、
混合物を室温に冷却し、黄色固体として粗生成物を得
た。NMR分析は、出発物質の約68%が所望の生成物
に転化したことを示していた。
【0031】実施例5 N−(5−ヘキサペンチル)−3−(N−ビニルホルム
アミド)プロピオンアミドの製造 実施例2の装置に、15.7g(0.1モル)のメチル3
−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネート、10.
3g(0.1モル)の5−アミノ−1−ペンタノールお
よびメタノール溶液中25%ナトリウムメトキシド0.
12gを装填した。混合物を90℃で3時間撹拌し、こ
の後、メタノール副生物を減圧で蒸留して除去した。残
っていたアンバー色の液体のNMR分析は、約69%が
所望の生成物に転化したことを示していた。
【0032】実施例6 N−(3,3−ジメチルアミノ)プロピル−3−(N−
ビニルホルムアミド)プロピオンアミドの製造 実施例2の装置に、15.2g(〜0.1モル)のメチル
3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネート、9.
9g(0.1モル)のN,N−ジメチルアミノプロピルア
ミンおよびメタノール溶液中25%ナトリウムメトキシ
ド0.12gを装填した。混合物を90℃で3時間撹拌
し、生成したメタノールを減圧で蒸留して除去した。N
MR分析は、約43%が所望の生成物に転化したことを
示していた。
【0033】比較例7および8 以下の実施例は、アルキル3−(N−ビニルホルムアミ
ド)プロピオネートのエステル交換およびある種のアミ
ンによるアミド化に対する耐性を示している。 実施例7(比較例) 2−ヒドロキシエチル3−(N−ビニルホルムアミド)
プロピオネートの合成の試み 実施例2の装置に、17.1g(0.1モル)のエチル3
−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネート、6.2
g(0.1モル)のエチレングリコールおよびメタノー
ル溶液中25%ナトリウムメトキシド0.15gを装填
した。混合物を90℃で2時間撹拌した。反応期間中に
エタノールの発生は観察されなかった。また、135℃
でさらに1時間加熱したところ、揮発性副生物が生成せ
ず、これは所望の生成物に転化しなかったことを示して
いた。
【0034】実施例8(比較例) N−アリル−3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオ
ンアミドの合成の試み 100mLのステンレス鋼高圧反応器に、17.1g(0.
1モル)のエチル3−(N−ビニルホルムアミド)プロ
ピオネート、5.7g(0.1モル)のアリルアミンおよ
びメタノール溶液中25%ナトリウムメトキシド0.1
5gを装填した。混合物を90℃で3時間撹拌した。次
なる反応混合物のNMR分析は、出発物質が転化してい
なかったことを示していた。
【0035】実施例9 ジ−{3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオンアミ
ド〕エチル}アミンの製造 実施例2の装置に、15.1g(〜0.096モル)のメ
チル3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネート、
9.96g(0.096モル)のジエチレントリアミンお
よびメタノール溶液中25%ナトリウムメトキシド0.
15gを装填した。混合物を90℃で1.5時間撹拌
し、生成したメタノールを減圧で蒸留して除去し、粘稠
液体を得た。GC分析は、ジエチレントリアミンの約5
4.2%およびメチル3−(N−ビニルホルムアミド)
プロピオネートの71.0%が消費されたことを示して
いた。
【0036】実施例10 ジ−{3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオンアミ
ド}メチルシクロヘキサンおよび1−〔3−(N−ビニ
ルホルムアミド)プロピオンアミド〕−2−アミノ−メ
チルシクロヘキサンの製造 実施例2の装置に、15.7g(〜0.1モル)のメチル
3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオネート、1
2.8g(0.1モル)の1,2−ジアミノ−3−メチル
シクロヘキサンおよびメタノール溶液中25%ナトリウ
ムメトキシド0.10gを装填した。混合物を90℃で
2時間、そしてさらに1時間110℃で撹拌した。生成
したメタノールを減圧で蒸留して除去し、粘稠液体を得
た。NMR分析は、メチル3−(N−ビニルホルムアミ
ド)プロピオネートの58.5%が消費されたことを示
していた。
【0037】実施例11 ジ−N−ビニルホルムアミド−末端ウレタン樹脂 空気で冷却する凝縮器を備えた100mL丸底フラスコ
に、実施例1からのN−(2−ヒドロキシメチル)3−
(N−ビニルホルムアミド)プロピオンアミド16.6
g、32.3gのジイソシアネート末端ウレタンプレポ
リマー(Airthane(R)XAPC−722、Air Product
s)、0.12gのジブチルスズジラウレート(T−12
(R)、Air Product)および12.2gの酢酸エチルを装
填した。混合物を80℃で20分撹拌し、この後、油浴
から反応器を取り出し、反応体を室温に冷却して反応を
停止した。試料をIR分析用に回収し、これは2270
cm-1でのイソシアネートの特性ピークが完全になくなっ
ていることを示していた。次いで、混合物をロータリー
エバポレーター上に置き、酢酸エチルを除去し、所望の
ジ−N−ビニルホルムアミド末端ウレタン樹脂を、淡黄
色粘稠液体として回収した。
【0038】実施例12 ジ−N−ビニルホルムアミド末端ウレタン樹脂の硬化 実施例9で製造したN−ビニルウレタンオリゴマーの、
光重合可能な組成物中での性能を市販のアクリル化ウレ
タンと比べて評価した。標準重量画分のオリゴマー、多
官能性アクリレートモノマー、反応性希釈剤およびフリ
ーラジカル光開始剤を、以下のモデル処方物に従って製
造した。
【表1】
【0039】液体処方物を完全に混合し、硬化前に、Br
ookfield粘度を測定した。♯10のワイヤーバーを使用
して、洗浄した3″×5″のアルミニウムパネル上に薄
膜を引いた。市販の300ワット/インチの中圧水銀ラ
ンプおよび運搬システムを使用して、空気中紫外光の下
でパネルを硬化させた。105フィート/分のコンベヤ
ーの速度で、単一または複数回、露光した後、硬化した
膜の性質を評価した。硬化の程度は、ダブルラブ試験を
使用して膜の耐溶剤性(メチルエチルケトン)を測定する
ことによって示した。また、膜の硬度は、ガラス上に較
正したBYK Gardner振り子硬度試験機を使用して、Pe
rsoz硬度技術により表した(412秒)。
【0040】表1は、ジ−N−ビニルホルムアミド末端
ウレタンオリゴマー(NVFTO)を含む処方物および
市販のウレタンジアクリレートオリゴマー(ATO)の
性質を異なる単官能性希釈剤モノマーを用いで比べた。
データからわかるように、N−ビニルオリゴマーでは、
急速に硬化し、良好な光沢を示す、化学的に耐性のある
架橋された膜が得られる。実際に、NVFTO処方物の
性能および性質は、少なくとも良好であり、ほとんどの
例では、ATO処方物よりも優れており、市販のATO
処方物に関連する毒性の問題の欠点もない。
【0041】
【表2】 本発明を記載してきたが、ここで本特許に適切であると
考えられることは、特許請求の範囲に示した。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C09D 175/14 C09D 175/14 (72)発明者 ロバート・クランツ・ピンシユミツト・ ジユニア アメリカ合衆国ペンシルベニア州18104. アレンタウン.リバテイーストリート 2549 (72)発明者 ウイリアム・エイモン・キヤロル アメリカ合衆国ペンシルベニア州18069. オーアフイールド.ロータスドライブ 1717 (56)参考文献 特開 平9−3290(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般構造式 【化1】 〔式中、R1は水素またはメチルであり; Xは、 【化2】 (ここで、R2は、水素、メチル、エチル、2−アミノ
    エチル、2−ヒドロキシエチル、2−〔3−(N−ビニ
    ルホルムアミドプロピオンアミド〕エチル、またはC3
    〜C20アルキルであり;R3は、水素またはメチルであ
    り;Yは、ヒドロキシル、アミノ、アルキルアミノ、ア
    ルカノール置換されたアミノ、1〜30個の酸素原子の
    ポリアルキレンオキシド、トリアルコキシシリル、チオ
    ール、尿素または置換された尿素、例えばイミダゾリジ
    ノン、ジアルキルアセタール、ピペラジン、もしくはモ
    ルホリン環、3−(N−ビニルホルムアミド)プロピオ
    ンアミド、または2−メチル−3−(N−ビニルホルム
    アミド)プロピオンアミド基であり;そして、mおよび
    nは、m+nが2〜12であるような正の整数である)
    である〕に対応するN−ビニル化合物。
  2. 【請求項2】 アルカノール置換されたアミノが2−ヒ
    ドロキシエチルアミノまたは2−もしくは3−ヒドロキ
    シプロピルアミノである、請求項1の化合物。
  3. 【請求項3】 Xが、ヒドロキシエチルピペラジノ、ア
    ミノエチルピペラジノまたは3−(N−ビニルホルムア
    ミド)プロピオンアミドエチルピペラジノ基である、請
    求項1の化合物。
  4. 【請求項4】 Xが、1,2−ジアミノシクロヘキサ
    ン、1,2−ジアミノメチルシクロヘキサン、2−〔3
    −(N−ビニルホルムアミド)プロピオンアミド〕シク
    ロヘキサン、または2−〔3−(N−ビニルホルムアミ
    ド)プロピオンアミド〕メチルシクロヘキサン基であ
    る、請求項1の化合物。
  5. 【請求項5】 Xが、N′−〔2−〔3−(N−ビニル
    ホルムアミド)プロピオンアミド〕エチル〕アミノエチ
    ルアミノである、請求項1の化合物。
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