JP3236700B2 - 開環重合体の製造方法 - Google Patents

開環重合体の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ラクトン化合物とポリ
シリルエーテル化合物との反応による、末端にシリルオ
キシ基を有するラクトン化合物の開環重合体の製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ラクト
ン化合物を開環重合させてポリエステル化合物を製造す
ることは周知であり、得られたポリエステル化合物は生
分解性高分子材料、ポリ塩化ビニルあるいはゴム等の高
分子材料の可塑剤、ポリエステルポリオールの形でポリ
ウレタン原料等として使用されている。
【0003】従来、ラクトン化合物を開環重合させる方
法としては、アルカリ金属、金属アルコキサイドによる
アニオン重合、金属アルキルによる配位アニオン重合、
金属ハロゲン化物によるカチオン重合等の重合方法が知
られているが、これらの方法により得られるポリエステ
ルはいずれも分子量分布が広く、上述の用途に用いるに
は適したものとはいえない。
【0004】また、本発明者等は先にアルキルシリルエ
ーテルを開始剤とするラクトンの開環重合によって比較
的分子量分布の狭いポリエステルを得る方法を提案して
いるが(特開平4−283591号)、この方法で得ら
れるポリエステルは一方の末端がアルキルエステル化さ
れ、もう一方の末端のみに水酸基を有する単官能の化合
物であり、例えば、ポリウレタン原料として用いるには
適していなかった。このため、多官能で、しかも狭い分
子量分布のポリエステルを得ることが求められていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等はかかる現状
に鑑み、種々検討を重ねた結果、多価アルコールのポリ
シリルエーテル化合物を開始剤としてラクトン化合物を
開環重合させることによって、分子量分布が狭いばかり
でなく、中心部に多価アルコールの残基を持つことによ
り、全ての末端にシリルエーテル基を有する、多官能ポ
リエステル化合物が得られることを見い出し本発明に到
達した。
【0006】即ち、本発明は、下記〔化4〕の一般式
(I) (上記〔化1〕の一般式(I)と同じ)で表さ
れるラクトン化合物を下記〔化5〕の一般式(II)
(上記〔化2〕の一般式(II)と同じ)で表されるポリ
シリルエーテル化合物と反応させることを特徴とする下
記〔化6〕の一般式 (III) (上記〔化3〕の一般式
(III)と同じ)で表される開環重合体の製造方法を提供
するものである。
【0007】
【化4】
【化5】
【化6】
【0008】以下、本発明の製造方法について詳述す
る。
【0009】上記一般式(I)において、炭素原子数2
〜10の直鎖状または分岐状のアルキレン基としては、
例えば、エチレン、トリメチレン、テトラメチレン、ペ
ンタメチレン、ヘキサメチレン、ヘプタメチレン、オク
タメチレン、ノナメチレン、デカメチレン、メチルエチ
レン、メチルトリメチレン、メチルテトラメチレン、エ
チルテトラメチレン、プロピルテトラメチレン、ジメチ
ルテトラメチレンなどがあげられる。従って、一般式
(I)で表されるラクトン化合物としては、例えば、γ
−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラ
クトン、α−メチル−β−プロピオラクトン、β−メチ
ル−β−プロピオラクトン、3−n−プロピル−δ−バ
レロラクトン、6,6−ジメチル−δ−バレロラクトン
などがあげられる。
【0010】上記一般式(II)において、炭素原子数1
〜8のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、
プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、第二ブ
チル、アミル、ヘキシル、ヘプチル、オクチルなどがあ
げられる。また、Aで表される残基を与える2〜6価の
多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、
1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、
1,10−デカンジオール、ジエチレングリコール、ト
リエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペ
ンタエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポ
リプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコー
ル、ポリ(エチレン/プロピレン)グリコール、1,4
−シクロヘキサンジメタノール、1,4−ベンゼンジメ
タノール、3,9−ビス(1,1−ジメチル−2−ヒド
ロキシエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピ
ロ〔5.5〕ウンデカン、2,2−ビス−(4−ヒドロ
キシエトキシフェニル)プロパン、1,4−ビス(2−
ヒドロキシエチル)ベンゼン、1,6−ビス(2−ヒド
ロキシエトキシ)ヘキサン、グリセリン、トリメチロー
ルエタン、トリメチロールプロパン、トリス(2−ヒド
ロキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトー
ル、ジトリメチロールプロパン、ジペンタエリスリトー
ル、マンニトール、ソルビトール等のアルカンポリオー
ル、ポリアルキレングリコール類、複素環式ポリオー
ル、多価フェノールもしくは多価アルコールのアルキレ
ンオキシド付加物などがあげられる。
【0011】上記一般式(II) で表されるポリシリルエ
ーテル化合物は、以下の合成例1〜4に示すように、ヘ
キサメチルジシラザン等のヘキサアルキルジシラザンあ
るいはトリアルキルシリルハライドと多価アルコールを
反応させることによって容易に合成することができる。
【0012】合成例−1〔2,2−ビス(4−(2−ト
リメチルシリルオキシエトキシ)フェニル)プロパンの
合成〕 反応容器に2,2−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキ
シ)フェニル)プロパン10g(32ミリモル)および
ヘキサメチルジシラザン7.3ml(35ミリモル)をと
り、トリメチルシリルクロライドを数滴加え、120℃
で2時間攪拌した。減圧下に過剰のヘキサメチルジシラ
ザンを留去した後、減圧蒸留し、沸点200〜201℃
/0.13mmHgの留分13.1gを得た。1HNMR(C
Cl4)分析の結果(δ,ppm )は下記の通りであり、目
的の2,2−ビス(4−(2−トリメチルシリルオキシ
エトキシ)フェニル)プロパンであることを確認した。 0.10 (s, 18H, OSi(CH3)3), 1.60 (s, 6H, CH3),3.8-3.
9 (m, 8H, OCH2CH2O), 6.6-7.2 (m, 8H, Ar)
【0013】合成例−2〔ビス(2−トリメチルシリル
オキシエチル)エーテルの合成〕 2,2−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニ
ル)プロパンに代えてジエチレングリコール3.35g
(32ミリモル)を用いる他は合成例−1と同様にし
て、沸点72〜73℃/2mmHgの留分として目的のビス
(2−トリメチルシリルオキシエチル)エーテル4.7
4gを得た。1HNMR(CCl4)分析の結果(δ,ppm
)は下記の通りであった。 0.08 (s, 18H, OSi(CH3)3), 3.3-3.8 (m, 8H, OCH2CH
2O)
【0014】合成例−3〔1,3,5−トリス(2−ト
リメチルシリルオキシエチル)イソシアヌレートの合
成〕 2,2−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニ
ル)プロパンに代えて1,3,5−トリス(2−ヒドロ
キシエチル)イソシアヌレート5.50g(21ミリモ
ル)を用いる他は合成例−1と同様にして、沸点173
〜174℃/0.4mmHgの留分として目的の1,3,5
−トリス(2−トリメチルシリルオキシエチル)イソシ
アヌレート9.19gを得た。1HNMR(CCl4)分析
の結果(δ,ppm )は下記の通りであった。 0.10 (s, 27H, OSi(CH3)3), 3.3-3.8 (m, 12H, OCH2CH2
O)
【0015】合成例−4〔テトラキス(トリメチルシリ
ルオキシメチル)メタンの合成〕 2,2−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニ
ル)プロパンに代えてペンタエリスリトール2.15g
(16ミリモル)を用いる他は合成例−1と同様にし
て、沸点96〜97℃/0.7mmHgの留分として目的の
テトラキス(トリメチルシリルオキシメチル)メタン
(融点28℃)5.50gを得た。1HNMR(CCl4
分析の結果(δ,ppm )は下記の通りであった。 0.06 (s, 36H, OSi(CH3)3), 3.34 (s, 8H, CCH2)
【0016】本発明の製造方法において、上記合成例等
により得られる上記一般式(II) で表されるポリシリル
エーテル化合物の使用量は、ポリシリルエーテル化合物
の価数、目的とする開環重合物の重合度によって任意に
変化させることができ、ポリシリルエーテル化合物の使
用量を多くすると比較的低重合度の重合物が得られ、ポ
リシリルエーテル化合物の使用量を少なくすると比較的
高重合度の重合物が得られるので、用いるラクトン化合
物に対して同当量以下であれば特に制限を受けることは
ないが、一般にはラクトン化合物に対して0.0001
当量以上、好ましくは0.001当量〜1当量が用いら
れる。
【0017】また、本発明の方法においては、アルカリ
金属フッ化物またはテトラアルキルアンモニウムフルオ
ライドを触媒として用いることが好ましく、このような
触媒を用いることによって反応が著しく促進され、短時
間でかつ温和な条件下に目的の重合物を得ることができ
る。
【0018】上記アルカリ金属フッ化物としてはフッ化
ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、フッ化
ルビジウムがあげられ、テトラアルキルアンモニウムフ
ルオライドとしてはテトラメチルアンモニウムフルオラ
イド、テトラエチルアンモニウムフルオライド、テトラ
ブチルアンモニウムフルオライド、ジメチルブチルアン
モニウムフルオライドなどがあげられる。
【0019】これらのフッ化物触媒の使用量は特に制限
を受けないが、通常は用いるラクトン化合物に対して、
0.01〜20モル%、好ましくは0.1〜10モル%
が用いられる。
【0020】本発明において、上記反応は、0〜150
℃の任意の温度範囲において行なわせることができ、ま
た、溶媒は使用する必要はないが、反応温度の制御等を
目的として各種の有機溶媒、例えば、芳香族炭化水素、
脂肪族炭化水素、ジアルキルエーテル、脂環式エーテ
ル、アルキルアミド、ジアルキルスルホキシド等を用い
ることもできる。
【0021】本発明の方法で得られる前記一般式(III)
で表される開環重合体は分子量分布が狭く、また、末端
のシリルエーテル基は反応性に富んでいるので、それ自
身各種の合成中間体として有用であるばかりでなく、該
シリルエーテル基は容易に加水分解されるので、必要に
応じて末端のシリルエーテル基を加水分解して末端の一
部または全てを水酸基としたポリエステルポリオール化
合物として、例えば、ポリウレタン原料、塗料などとし
て使用することができる。
【0022】
【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに詳細に
説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例によ
って何ら制限を受けるものではない。
【0023】実施例1 重合管にセシウムフルオライド0.76g(5ミリモ
ル)をとり、120℃で10分間減圧乾燥した後、アル
ゴン気流下にε−カプロラクトン11.4g(0.1モ
ル)および2,2−ビス〔4−(2−トリメチルシリル
オキシ)エトキシフェニル〕プロパン0.69g(1.
5ミリモル)を加え、脱気後封管した。激しく攪拌しな
がら70℃で2時間反応させた後触媒をろ別し、未反応
のε−カプロラクトンを減圧下に留去し、無色液状の重
合物11.0g(カプロラクトンの変換率90%)を得
た。
【0024】得られた重合物の分析結果は下記の通りで
あり、得られた重合物は下記〔化7〕で表される単分散
ポリエステルであることを確認した。
【0025】
【化7】
【0026】IR分析:1735cm-1(エステル)1 HNMR(CCl4)分析(δ,ppm ):0.10 (s, OSi(CH
3)3), 1.2-1.9 (m, CH3, (CH2)3), 2.31 (t, CH2COO),
3.5-4.5 (m, CH2O, OCH2CH2O), 6.7-7.2 (m, Ar) ゲルパーミェーション(GPC)分析(溶媒テトラヒド
ロフラン): 数平均分子量(Mn)8100(ポリスチレン換算) 重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn):1.
14
【0027】実施例2〜5 ポリシリルエーテルの使用量(モル%)、触媒の使用量
(モル%)、反応温度(℃)を代えて実施例1と同様の
操作を繰り返した。それらの結果を、実施例1の結果を
含めて下記〔表1〕に示す。
【0028】
【表1】
【0029】実施例6 シリルエーテル化合物をビス(2−トリメチルシリルオ
キシエチル)エーテル0.38g(1.5ミリモル)に
代える以外は実施例1と同様の操作を繰り返し、無色液
状の重合物8.92g(カプロラクトンの変換率75
%)を得た。
【0030】得られた重合物の分析結果は下記の通りで
あり、下記〔化8〕で表される単分散ポリエステルであ
ることを確認した。
【0031】
【化8】
【0032】IR分析:1735cm-1(エステル)1 HNMR(CCl4)分析(δ,ppm ):0.10 (s, OSi(CH
3)3), 1.2-1.9 (m, (CH2)3), 2.31 (t, CH2COO),3.5-4.
3 (m, CH2O, OCH2CH2O) GPC分析:Mn=8030, Mw/Mn=1.11
【0033】実施例7 シリルエーテル化合物を1,3,5−トリス(2−トリ
メチルシリルオキシエチル)イソシアヌレート0.72
g(1.5ミリモル)に代える以外は実施例1と同様の
操作を繰り返し、無色液状の重合物11.7g(カプロ
ラクトンの変換率96%)を得た。
【0034】得られた重合物の分析結果は下記の通りで
あり、下記〔化9〕で表される単分散ポリエステルであ
ることを確認した。
【0035】
【化9】
【0036】IR分析:1735cm-1(エステル)1 HNMR(CCl4)分析(δ,ppm ):0.10 (s, OSi(CH
3)3), 1.2-1.9 (m, (CH2)3), 2.31 (t, CH2COO),3.3-4.
3 (m, CH2O, NCH2CH2O) GPC分析(溶媒テトラヒドロフラン): Mn=3890, Mw/Mn=1.24
【0037】実施例8 シリルエーテル化合物をテトラキス(トリメチルシリル
オキシメチル)メタンアヌレート2.12g(1.5ミ
リモル)に代える以外は実施例1と同様の操作を繰り返
し、無色液状の重合物12.6g(カプロラクトンの変
換率92%)を得た。
【0038】得られた重合物の分析結果は下記の通りで
あり、下記〔化10〕式で表される単分散ポリエステル
であることを確認した。
【0039】
【化10】
【0040】IR分析:1735cm-1(エステル)1 HNMR(CCl4)分析(δ,ppm ):0.10 (s, OSi(CH
3)3), 1.2-1.9 (m, (CH2)3), 2.31 (t, CH2COO),3.42
(s, CCH2), 4.06(t, CH2O) GPC分析(溶媒テトラヒドロフラン): Mn=5520, Mw/Mn=1.13
【0041】実施例9 実施例1で得られた末端にトリアルキルシリルオキシを
有するポリエステル5gを5%含水アセトン/クロロホ
ルム(5/1)混合溶媒20mlに溶解し、強酸型イオン
交換樹脂50mgを加えて室温で30分間激しく攪拌し
た。イオン交換樹脂をろ別した後、ろ液から減圧下に溶
媒を留去し、無色のポリエステルジオール4.9gを得
た。
【0042】得られたポリエステルジオールの分析結果
は下記の通りであり、主鎖分解を引き起こすことなく加
水分解されていることが確認された。
【0043】IR分析:3400cm-1(OH)、173
5cm-1(エステル)1 HNMR(CCl4)分析(δ,ppm ):1.2-1.9 (m, C
H3, (CH2)3), 2.30 (t, CH2COO),3.5-4.5 (m, CH2O, OC
H2CH2O), 6.6-7.2 (m, Ar) GPC分析(溶媒テトラヒドロフラン): Mn=12000, Mw/Mn=1.13
【0044】各実施例の結果から明らかなように、多官
能のポリシリルエーテル化合物を開始剤として用いるこ
とにより、中心部にポリシリルエーテルに由来する多価
アルコールの残基を有し、各末端にトリアルキルシリル
オキシ基を有する分子量分布の狭いラクトンポリエステ
ルを温和な条件下、短時間の反応で高収率で製造するこ
とができる。また、本発明で得られるラクトンポリエス
テルの末端基であるトリアルキルシリルオキシ基は反応
性が高く、容易に加水分解されるので、主鎖の分解を伴
わずに対応するポリエステルポリオール(ポリウレタン
原料として有用なものである)を得ることができる。
【0045】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、生分解性高
分子材料、ポリ塩化ビニルあるいはゴム等の高分子材料
の可塑剤等として使用され、各種合成中間体、ポリウレ
タン原料等として有用な分子量分布の狭いラクトンポリ
エステルを製造することができる。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記〔化1〕の一般式(I)で表される
    ラクトン化合物を下記〔化2〕の一般式(II)で表され
    るポリシリルエーテル化合物と反応させ、必要に応じて
    末端のトリアルキルシリルオキシ基を加水分解して除去
    することを特徴とする下記〔化3〕の一般式 (III)で表
    される開環重合体の製造方法。 【化1】 【化2】 【化3】
  2. 【請求項2】 反応をアルカリ金属フッ化物またはテト
    ラアルキルアンモニウムフルオライドの存在下に行なわ
    せる、請求項1記載の開環重合体の製造方法。
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