JP3517212B2 - ポリエーテルの製法 - Google Patents

ポリエーテルの製法

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は化粧品分野及び化学品分野において有用な高
重合度ポリエーテルの製法及び新規なポリエーテルに関
する。
従来、置換エポキシドを開環重合させる場合、置換基
からの原子引き抜きに由来する連鎖移動で生成物の分子
量は一般に大きく低下する。プロピレンオキシド及びエ
ピハロヒドリンは例外的に重合性の低下が顕著でなく、
触媒系の選択によっては分子量が数百万に達することも
あり得るが、その他の置換エポキシドでは収率良く高重
合度ポリエーテルを得ることはできなかった。長鎖アル
キル基やシリコーン鎖等の嵩高い置換基を有するエポキ
シドや、電子吸引性の高いフッ素アルキル鎖を置換基に
有するエポキシドの場合、これは特に顕著である。即
ち、エポキシドの重合触媒としては一般的に高活性であ
るとされる、有機アルミニウム−水−アセチルアセトン
系触媒や有機亜鉛−水系触媒等の配位アニオン系触媒を
もってしても、これらを収率良く重合することはできな
かった。また、グリシドールのような反応性の高い水酸
基を有するエポキシドは配位アニオン系触媒を失活させ
るため、水酸基を保護することなく高重合度化すること
はできなかった。
近年、エチレンオキシド、プロピレンオキシド又はエ
ピクロロヒドリンの重合触媒として、希土類金属化合物
を含有する組成物を使用した例、例えば、Inorg. Chi
m. Acta, Vol.155, 263(1989)、Polymer J., Vol.22,
326(1990)、Macromol. Chem. Phys., Vol.196, 2417
(1995)がある。これらは何れも、エチレンオキシド、プ
ロピレンオキシド他はエピクロロヒドリンの重合を試み
たもので、では数平均分子量285 万のポリエチレンオ
キシドが、では粘度平均分子量(重量平均分子量に近
い値が得られるとされる)79万〜165 万のポリエピクロ
ロヒドリンが、では数平均分子量7万〜98万(重量平
均分子量12万〜377万)のポリプロピレンオキシドが得
られたとされているが、その重合度は、従来の配位アニ
オン系触媒と比べて同程度であって、これら従来触媒を
使用してプロピレンオキシド及びエピハロヒドリン以外
の置換エポキシド(以下、置換エポキシドと言う)を重
合した場合、高重合度のポリエーテルが得られなかった
ことを考慮すれば、従来触媒と同程度の性能しか示さな
かった希土類金属化合物が置換エポキシドから高重合度
ポリエーテルを得る場合の有用な触媒になるとは予想さ
れていなかった。
発明の開示 本発明の課題は、これまで高重合度化が極めて困難又
は不可能であった、プロピレンオキシド及びエピハロヒ
ドリン以外の置換エポキシドを容易に重合させ、高重合
度のポリエーテルを効率的に得る方法を提供することに
ある。
本発明は、一般式(I)で表される希土類金属化合物
及び還元性化合物の存在下、置換エポキシド(但しプロ
ピレンオキシド及びエピハロヒドリンを除く)を開環重
合するポリエーテルの製法及びそれにより得られる新規
なポリエーテルを提供する。
〔式中、 M :Sc、Y 又はランタニドから選ばれる希土類元素
を示す。
1,L2,L3:同一又は異なって、酸素結合性の配位
子を示す。〕 発明の実施の形態 (1)置換エポキシド 本発明の置換エポキシドは置換基を有するエチレンオ
キシドを意味し、次のものが例示される。
(1−1)一般式(II)で表される化合物。
〔式中、 R1:置換基を有していてもよい炭素数1〜50の炭化
水素基を示すか、炭素数1〜30のアシル基を示すか、炭
素数1〜30のアルキルスルホニル基もしくは炭素数6〜
30のアリールスルホニル基を示すか、又は−(AO)
−R2で表わされる基を示す。
ここでR2は置換基を有していてもよい炭素数1〜30
の炭化水素基、フルオロアルキル基、フルオロアルケニ
ル基もしくは炭素数6〜30のフルオロアリール基を示す
か、又は珪素数1〜500のシロキシシリル基を示す。A
は炭素数2〜3のアルキレン基を示す。nは1〜1000の
数を示す。〕 ここでR1における置換基を有していてもよい炭化水
素基の好ましい例として、炭素数1〜42のアルキル基も
しくはアルケニル基又は炭素数6〜42のアリール基が例
示される。炭化水素基の置換基として、ヒドロキシ基、
アルコキシ基(炭素数1〜30)、アミノ基(ジメチルア
ミノ基、ジエチルアミノ基等)、アミド基、トリアルキ
ルアンモニウム基、ジアルキルアンモニウム基、アルキ
ルアンモニウム基、アンモニウム基、エステル基、カル
ボキシル基、アシル基(炭素数1〜30)、シリル基、シ
ロキシ基、ニトロ基、アリールスルホニル基、シアノ
基、ホスホニル基(以下、「本発明の置換基」という)
等が例示される。この場合におけるアルキル基は炭素数
1〜30である。
アシル基の好ましい例として総炭素数4〜22のアシル
基が例示され、このアシル基における炭化水素基はアル
ケニル基でもよい。またR1は、炭素数1〜30のスルホ
ニル基でもよい。この具体例としてベンゼンスルホニル
基、トルエンスルホニル基、ニトロベンゼンスルホニル
基等が例示される。
(1−2)一般式(III)で表わされる化合物。
〔式中、 R3:置換基を有していてもよい炭素数1〜30のフル
オロアルキル基、フルオロアルケニル基又は炭素数6〜
30のフルオロアリール基を示す。
a:0〜20の数を示す。〕 aは好ましくは0〜4の数である。R3基として、好
ましくはトリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、
ノナフルオロブチル、パーフルオロヘキシル、パーフル
オロオクチル、パーフルオロドデシル、パーフルオロ−
3−メチルブチル、パーフルオロ−5−メチルヘキシ
ル、パーフルオロ−7−メチルオクチル、パーフルオロ
−9−メチルデシル、1,1−ジフルオロメチル、1,
1,2,2−テトラフルオロエチル、4H−オクタフル
オロブチル、5H−デカフルオロペンチル、6H−ドデ
カフルオロヘキシル、8H−ヘキサデカフルオロオクチ
ル、10H−イコサフルオロデシル、トリフルオロエテ
ニル、パーフルオロフェニルが例示される。R3におけ
る置換基の好ましい例として、前記の「本発明の置換
基」が挙げられる。
置換エポキシド(III)においてa=O,R3基が炭素
数1〜30のパーフルオロ基の化合物がさらに好ましい。
(1−3)一般式(IV)で表わされる化合物。
〔式中、 R4:同一又は異なって、置換基を有していてもよい
炭素数1〜30の炭化水素基を示すか、又は珪素原子数1
〜200のシロキシ基を示す。
G:置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキ
レン基を示すか、又はアリーレン基を示す。
b:複数の数の平均値として1〜500の数を示すか、
又は単一の数として1〜20の整数を示す。
p:0又は1の数を示す。〕 ここで、R4基が置換基を有していてもよい炭素数1
〜30の炭化水素基である場合、その置換基として、エス
テル基、アミド基、アミノ基、水酸基、ポリオキシアル
キレン基等が挙げられる。
4基として好ましくは炭素数1〜10の炭化水素基
や、直鎖又は分岐鎖の珪素原子数1〜100のシロキシ基
が例示され、さらに好ましくはメチル基、ブチル基、ビ
ニル基、フェニル基等が例示される。
4基がシロキシ基である場合、そのシロキシ基にお
ける珪素原子に結合する基は、メチル基、ブチル基、ビ
ニル基、フェニル基等である。
好ましい(G)p基として、p=0であるか、又はp
=1であって、G基がメチレン基、エチレン基、トリメ
チレン基等のアルキレン基やフェニレン基等である場合
が例示できる。合成の容易さの点からメチレン基、トリ
メチレン基の場合が特に好ましい。
一般式(IV)において、bはシロキシ基の鎖長を示す
が、その鎖長は分布を有していてもよいし、又は単一鎖
長であってもよい。特にbが1〜20の場合、単一鎖長の
シロキシ鎖を有するポリエーテルを選択的に得ることが
可能である。
本発明のポリエーテルの外観性状、弾性率、溶媒に対
する溶解性等の物性はb値によって大きく変化するが、
この現象はb値が小さいほど顕著である。また、b値が
小さいほどポリエーテルの親水性が高くなる。
(1−4)グリシドール。
第(1−1)〜(1−4)項で例示した置換エポキシ
ドはこれらのうち2種以上を共重合できる。また、これ
らのうち1種以上と、エチレンオキシド、プロピレンオ
キシド及び/又はエピクロロヒドリン等、他のエポキシ
化合物とを共重合することができる。さらに、これらの
うち1種以上とアニオン重合性モノマーとを共重合する
ことができる。このようなモノマーとして、スチレン、
ビニルナフタレン、1,3−ブタジエン、イソプレン、
2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペン
タジエン、1,3−シクロヘキサジエン、ビニルピリジ
ン、メチルメタクリレート等の(メタ)アクリル酸エス
テル類、エピスルフィド、4又は6又は7員環ラクトン
類、5又は6員環カーボネート類、ラクタム類、環状シ
リコーン類等が例示できるが、より好ましくは、スチレ
ン、1,3−ブタジエン、イソプレン、メチルメタクリ
レート、β−ラクトン、ヘキサメチルシクロトリシロキ
サンである。
(2)置換エポキシド開環重合 本発明で用いられる一般式(I)で表される希土類金
属化合物において、MとしてはSc、Y、La、Ce、Pr、N
d、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luが挙
げられるが、この中でも、重合活性及び経済性の点から
Sc、Y、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Er、Yb、Luが好まし
い。
また、L2、L2、L3は酸素結合性の配位子であっ
て、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−
プロポキシ基、ブトキシ基、アリロキシ基、メトキシエ
トキシ基、フェノキシ基、2−メトキシプロポキシ基、
トリフルオロエトキシ基、2,4−ペンタンジオネート
基(アセチルアセトネート基)、トリフルオロペンタン
ジオネート基、ヘキサフルオロペンタンジオネート基、
6,6,7,7,8,8,8−ヘプタフルオロ−2,2
−ジメチル−3,5−オクタンジオネート基、2,2,
6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオネート
基、チエノイルトリフルオロアセトネート基、フロイル
トリフルオロアセトネート基、ベンゾイルアセトネート
基、ベンゾイルトリフルオロアセトネート基、アセテー
ト基、トリフルオロアセテート基、メチルアセトアセテ
ート基、エチルアセトアセテート基、メチル(トリメチ
ル)アセチルアセテート基、1,3−ジフェニル−1,
3−プロパンジオネート基、メチルスルホネート基、ト
リフルオロメチルスルホネート基、ジメチルカルバメー
ト基、ジエチルカルバメート基、ニトリト基、ヒドロキ
サマート基や、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレント
リアミン五酢酸、エチレンジアミンテトラキスメチレン
ホスホン酸、ヒドロキシエチレンジアミン三酢酸、ニト
リロ三酢酸、アゾメテンH等の酸素結合性キレート剤等
が例示できるが、これらに限定されるものではない。
これらの中では、重合活性及び経済性の点から、i−
プロポキシ基、2,4−ペンタンジオネート基(アセチ
ルアセトネート基)、トリフルオロペンタンジオネート
基、ヘキサフルオロペンタンジオネート基、2,2,
6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオネート
基、アセテート基、トリフルオロアセテート基が好まし
い。
希土類金属化合物は、例えば、希土類金属ハロゲン化
物、酸化物、水酸化物、あるいは硝酸塩と、前記酸素結
合性配位子又はその配位子を与える前駆体化合物との反
応で簡便に合成できる。これらは、予め合成、精製の上
用いても良いし、重合系中で希土類金属化合物と、前記
酸素結合性配位子又はその配位子を与える前駆体化合物
とを混合して用いても良い。
また、希土類金属化合物は、必要に応じて適当な担体
に担持して用いることができる。担体の種類については
特に制限はなく、無機酸化物担体、粘土鉱物等の層状珪
酸塩、活性炭、金属塩化物、その他無機担体、有機担体
の何れを用いても良い。また、担持方法についても特に
制限はなく、公知の方法を適宜利用できる。
また、希土類金属化合物は、テトラヒドロフラン、ジ
エチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラメチルエチ
レンジアミン、トリエチルホスフィン等の電子供与性配
位子を含有していても良い。
希土類金属化合物の使用量は、該化合物の重合能力並
びに置換エポキシドの重合能や使用量、また、目的とす
る重合度や重合系に存在する重合阻害性物質の総量によ
り、適宜決定すればよい。高度に精製された重合系での
重合反応の場合、置換エポキシドのモル数に対し、好ま
しくは0.000001〜10当量、より好ましくは0.0001〜1当
量、さらに好ましくは0.0002〜0.5 当量である。0.0000
01当量以上では高い重合活性が得られ、また、10当量以
下では低分子量重合体の生成を抑制することができる。
本発明で用いる還元性化合物は、一般式(I)で表さ
れる3価の希土類金属化合物の全て、又はその一部を還
元せしめ、重合活性の極めて高い希土類金属種を発生さ
せるための還元能力を有する化合物であれば何でも良
く、(1) トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニ
ウム、トリイソブチルアルミニウム等の有機アルミニウ
ム化合物、又はこれらと水の二元系触媒、又はこれにア
ルコール又はキレート化合物を添加した三元系触媒、
(2)アルミニウムトリアルコキシド、(3)ジアルキルアル
ミニウムアルコキシド、(4) ジアルキルアルミニウムヒ
ドリド、(5) アルキルアルミニウムジアルコキシド、
(6) メチルアルミノキサン、(7)有機アルミニウム硫酸
塩、(8)ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛等の有機亜鉛化合
物と水の二元系触媒又はこれにアルコール又はキレート
化合物を添加した三元系触媒、(9) 亜鉛アルコキシド、
(10)メチルリチウム、ブチルリチウム等の有機リチウム
化合物及びこれらと水の混合物、(11)ジアルキルマグネ
シウム、グリニャール試薬等の有機マグネシウム化合物
及びこれらと水の混合物や、その他の還元能を有する有
機、無機化合物を用いることができる。これらの中で
は、上記触媒(1) 、(6) 、(8) 又は(11)が適度な還元能
を有しており好ましい。
これらの還元性化合物は、希土類金属化合物と予め混
合、反応させた上用いても良いし、重合系中で混合して
用いても良い。なお、予め混合、反応させた上で用いる
際は、適当な温度下に保持、熟成させて用いても良く、
この熟成操作によりさらに重合活性を高めることができ
る。
還元性化合物の使用量は、その還元能力、並びに希土
類金属化合物の種類や使用量により適宜決定すればよ
い。還元性化合物が、アルミニウム、亜鉛、リチウム、
マグネシウム等の金属を含有してなる化合物の場合、そ
の金属種の使用モル数は、希土類金属種の使用モル数に
対して、好ましくは0.001〜200当量、より好ましくは0.
01〜100 当量であり、0.1〜50当量であることが特に好
ましい。0.001当量以上では高い重合活性が得られ、200
当量以下では低分子量重合体の生成を抑制することが
できる。
本発明を実施するに当たっては、置換エポキシドを、
一般式(I)で表される希土類金属化合物と還元性化合
物を用いて重合させればよい。重合温度は−78〜220
℃、特に−30℃〜160 ℃の範囲が望ましい。重合温度域
において融解状態にある置換エポキシドの重合は、無溶
媒下で行うことも可能だが、通常は不活性な溶媒中で行
うことが望ましい。
かかる溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、エチルベンゼン、n−ペンタン、n−ヘキサン、n
−ヘプタン、イソオクタン、シクロヘキサン等の炭化水
素、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチル
エーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテ
ル類、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等のハ
ロゲン化炭化水素や、N,N−ジメチルスルホキシド、
また、これらの混合物が挙げられる。これら重合溶媒は
通常、十分に脱水、脱気して用いるのが良い。
また、重合温度域において気体状態にある置換エポキ
シドの重合は、置換エポキシド気流中で行うこともでき
る。
本発明の重合反応は、酸素を排した条件下で行うのが
望ましい。窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰
囲気下、脱気減圧下、脱気溶媒蒸気封入下、又は置換エ
ポキシド気流中で行うのが望ましい。重合圧力には特に
制限はなく、常圧、減圧ないし加圧いずれでもよい。
本発明の重合反応は、任意の混合方式で行うことがで
き、置換エポキシド、希土類金属化合物並びに還元性化
合物の三者を一度に混合して用いても良いし、予めこれ
らのうち一者又は二者を含む系に残りの二者又は一者を
加えても良い。
本発明を実施するに当たって、置換エポキシドは、こ
れらのうち1種以上を用いることができる。また、これ
らと、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、及び/
又はエピクロロヒドリン等、他のエポキシ化合物を併用
することができる。2種以上の置換エポキシドを用いる
際に、これらを同時に混合して用いても良いし、順次重
合系に導入してブロックポリマーを得ることもできる。
さらに、本発明を実施するに当たっては、置換エポキ
シドのうち1種以上と、エポキシド以外のアニオン重合
性モノマーの1種以上を併用することができる。これら
は同時に混合して用いても良いし、順次重合系に導入し
ても良い。
(3)ポリエーテル このようにして得られたポリエーテルを例示すれば次
の通りである。
(3−1)一般式(V)で表わされるポリエーテル。
〔式中、 R5:置換基を有していてもよい炭素数8〜50の炭化
水素基を示す。
c:平均値が150以上の数を示す。〕 ここでR5は好ましくは炭素数8〜42のアルキル基又
はアルケニル基である。置換基を有する場合、置換基は
「本発明の置換基」である。cは好ましくは200〜1,00
0,000である。
(3−2)一般式(VI)で表わされるポリエーテル。
〔式中、 R6:炭素数2〜30のフルオロアルキル基を示す。
J:炭素数1〜20のアルキレン基を示す。
d:平均値が5以上の数を示す。〕 ここで、R6基は好ましくはパーフルオロアルキル
基、又は炭素数4〜12のフルオロアルキル基であり、さ
らに好ましくは炭素数4〜12のパーフルオロアルキル基
である。又、R6基において、少なくとも1個の末端基
が−CF2H基であり、且つR6基から−CF2H基を除
いた残基がパーフルオロアルキレン基であるポリエーテ
ルも好ましい例として挙げられる。例えば、末端に水素
原子を1つ有するωH−パーフルオロアルキル基であ
る。
Jは好ましくは炭素数1〜5のアルキレン基であり、
さらに好ましくはメチレン基、エチレン基、またはトリ
メチレン基である。dは好ましくは20〜2,000,000、さ
らに好ましくは100〜1,000,000である。
(3−3)一般式(VII)で表わされるポリエーテル。
〔式中、 R4、G、b、p:第(1−3)項の一般式(IV)で
規定した意味を表わす。
e:平均値が5以上の数を示す。〕 ここで、R4、G、b、pについての好ましい例は、
第(1−3)項の一般式(IV)で記載したものが挙げら
れる。
eは好ましくは10〜1,000,000である。
(3−4)一般式(VIII)で表されるポリエーテル。
〔式中、 ここで、R5は第(3−1)項の一般式(V)で規定し
た意味を示す。R6、Jは第(3−2)項の一般式(V
I)で規定した意味を示す。R4、G、b、pは第(1−
3)項の一般式(IV)で規定した意味を示す。
が、Xで表わされる基を示す(但しXとYが同一の場合
を除く)か、又は置換エポキシド以外のアニオン重合性
モノマー由来の基を示す。この場合においてYは複数の
種類であってもよい。
ここで、R7は炭素数1〜7の炭化水素基を示すか、
又はトリアルキル(アルキル基は炭素数1〜4)シリル
基を示す。
8は水素原子を示すか、又は炭素数1〜22の炭化水
素基もしくはハロゲン置換炭化水素基を示す。
の場合、150以上の数を示し、Xがそれ以外の基の場合
5以上の数を示す。
g:5以上の数を示す。〕 ここでアニオン重合性モノマー由来の基とは第1項記
載の、第(1−1)〜(1−4)項の置換エポキシドと
共重合し得るアニオン重合性モノマー由来の基のことで
ある。
一般式(VIII)で表わされる共重合体は、二元系以上
である。一般式(VIII)においてXとYはランダム型と
なっていてもよいしブロック型になっていてもよい。
fは好ましくは150〜1,000,000、gは好ましくは10〜
1,000,000である。
図面の簡単な説明 図1は、ステアリルグリシジルエーテル重合体のNM
Rチャートである。
図2は、ステアリルグリシジルエーテル重合体のDS
Cチャートである。
図3は、ステアリルグリシジルエーテル重合体の動的
粘弾性チャートである。
図4は、シリコーンエポキシド(1)重合体の200M
Hz 1H NMRチャートである。
図5は、シリコーンエポキシド(1)重合体のGPC
溶出曲線チャートである。
図6は、シリコーンエポキシド重合体の動的粘弾性チ
ャートである。
図7は、(ステアリルグリシジルエーテル/オクチル
エーテル)共重合体のNMRチャートである。
実施例 触媒調整並びに重合操作は、乾燥窒素雰囲気下で行っ
た。各種の溶媒は乾燥後、蒸留、脱気したものを使用し
た。希土類金属化合物及びその他の無機化合物は、市販
高純度品をそのまま使用した。メチルアルモキサン(以
下、MAOと略記する)と溶液(ここで用いたのはトル
エン溶液で、アルミニウム濃度は10.2重量%)及びジエ
チル亜鉛は市販品をそのまま使用した。
触媒調整例1 サマリウムトリイソプロポキシド0.9296gを秤
量し、ベンゼン23.83mLを加え攪拌した。攪拌下
に室温でMAO溶液5.06mL(6当量)を滴下し、
触媒A(Sm/Al(モル比)=1/6)を調整した。
触媒調整例2 サマリウムトリス(テトラメチルヘプタンジオネー
ト)0.5192gを秤量し、トルエン7.20mLを
加え、加温攪拌した。室温まで放冷後、攪拌下にMAO
溶液0.22mL(1当量)を滴下し、触媒B(Sm/
Al(モル比)=1/1)を調整した。
触媒調整例3 イットリウムトリス(テトラメチルヘプタンジオネー
ト)0.3181gを秤量し、トルエン4.96mLを
加え、加温攪拌した。室温まで放冷後、攪拌下にMAO
溶液0.14mL(1当量)を滴下し、触媒C(Y/A
l(モル比)=1/1)を調整した。
触媒調整例4 サマリウムトリス(トリフルオロアセテート)0.3
096gを秤量し、トルエン9.70mLを加え、加温
攪拌した。室温まで放冷後、攪拌下にMAO溶液0.3
0mL(1当量)を滴下し、触媒D(Sm/Al(モル
比)=1/1)を調整した。
触媒調整例5 ベンゾイルトリフルオロアセトン0.6485gを2
mLの95%エタノールに溶解し、攪拌ながら水酸化ナ
トリウム0.12gを蒸留水2mLに溶解したものを添
加した。20分後、得られた淡黄色溶液に、硝酸ランタ
ン六水和物0.4330gの50%エタノール溶液(3
mL)を滴下した。溶媒留去後に得られた固形物を水洗
した後、70℃で24時間減圧乾燥した。
上記で得られたランタン化合物に、トルエン9.11
mLを加え攪拌した。ここにMAO溶液0.89mL
(3当量)を滴下し、触媒E(La/Al(モル比)=
1/3)を調整した。
触媒調整例6 サマトリウムトリス(テトラメチルヘプタンジオネー
ト)0.7002gを秤量し、トルエン7.73mLを
加え、加温攪拌した。
ジエチル亜鉛0.20mLをトルエン2.00mLに
溶解し、氷冷しながら攪拌下に、グリセロール0.07
3mLを添加した。室温にて30分攪拌後、再度氷冷
し、先のサマリウム溶液を添加した。これを60℃で1
時間熟成し、触媒F(Sm/Zn(モル比)=1/2)
を得た。
合成例1 窒素気流下、2−(パーフルオロオクチル)エタノー
ル50.0gとエピクロロヒドリン20.0gにテトラ
アンモニウムトリブロミド1.74gを加え、ヘキサン
65mL中、40℃で10分間反応させた。液温を45
℃以下に保ったまま、48%NaOH水溶液13gを滴
下し、さらに5時間加熱攪拌した。放冷後、反応液をイ
オン交換水で洗浄し、乾燥、これを減圧下に蒸留して、
3−(1H,1H,2H,2H−ヘプタデカフルオロデ
シロキシ)−1,2−エポキシプロパンを得た。
合成例2 窒素雰囲気下、氷冷したテトラヒドロフラン(以下、
THF)360mLにn−ブチルリチウムのヘキサン溶
液(1.556M)144.5mLを加え、乾燥後蒸留
精製したテトラメチルシラノール25.0mLを滴下し
た。室温で20分攪拌後、ヘキサメチルシクロトリシロ
キサン100g(2当量)を予めTHF260mLに溶
解した溶液を添加し、室温で12時間攪拌した。反応液
を氷冷し、クロロジメチルシラン122.5mL(5当
量)を滴下して、さらに室温にて2時間攪拌した後、溶
媒と過剰のクロロジメチルシラン、生じた塩化リチウム
を除去すると、無色液体として、シリコーンヒドリドが
得られた。NMR分析によれば、1分子に含有される平
均珪素原子数は、8.02であった。
上記で得たシリコーンヒドリドと過剰量のアリルグリ
シジルエーテルから、ヒドロシル化反応により、ジメチ
ルシリコーン鎖を有するシリコーンエポキシド(1)を
得た。これは、一般式(IV)に於いて、G=トリメチレ
ン、p=1、R4=メチル、b=7.02として与えら
れる。
合成例3 合成例2の過程で得られたシリコーンヒドリドから、
低沸点のシリコーンヒドリドを、75℃、26.7Pa
で除去した。NMR分析によれば、1分子に含有される
平均珪素原子数は、8.72であった。
こうして得たシリコーンヒドリドと過剰量のアリルグ
リシジルエーテルから、ヒドロシリル化反応により、ジ
メチルシリコーン鎖を有するシリコーンエポキシド
(2)を得た。これは、一般式(IV)に於いて、G=ト
リメチレン、p=1、R4=メチル、b=7.72とし
て与えられる。
合成例4 ヘキサメチルシクロトリシロキサンを100g(2当
量)のかわりに50g(1当量)用いること以外は、合
成例2と同様の方法により、シリコーンヒドリドを得
た。これを50℃、40Paで減圧蒸留し、1H−ウン
デカメチルペンタシロキサンを得た。
これと、過剰量のアリルグリシジルエーテルから、ヒ
ドロシリル化反応により、ジメチルシリコーン鎖を有す
るシリコーンエポキシド(3)を得た。これは、単一組
成のシリコーンエポキシドであり、一般式(IV)に於い
て、G=トリメチレン、p=1、R4=メチル、b=
4.00として与えられる。
実施例1 ポリ(ステアリルグリシジルエーテル):一
般式(V)においてR5=ステアリル、c=430。
ステアリルグリシジルエーテル3.266gを窒素置
換した容器に取り、トルエン5.7mLを加え溶解させ
る。これに、触媒A1.00mLを添加した後、容器を
封栓し、攪拌しながら130℃で重合した。
10時間後、容器を開封し、反応液を少量の希塩酸を
加えたアセトン100mLに添加した。析出した白色固
体を80℃で24時間減圧乾燥し、ポリエーテルを得
た。収率85%。
このポリエーテル1.00gを3mLのクロロホルム
に溶解し、これを少量の希塩酸を加えたアセトン60m
Lに添加した。析出した白色固体を80℃で24時間減
圧乾燥し、白色固体のポリエーテルを得た。
GPC分析(130℃、o−ジクロロベゼン、ポリス
チレン換算分子量)によれば数平均分子量(Mn)=1
4万、重合平均分子量(Mw)=161万であった。測
定はウォーターズ社製150C型を使用し、カラムは昭
和電工社製Shodex HT-806M×1本、Shodex HT-803×2
本を使用した。以下の実施例、比較例において130℃
で測定したときは、この条件で行った。
NMR(重クロロホルム溶液)チャートを図1に示
す。測定はBRUKER社製AC200P型を使用した。
DSC(図2)測定並びに動的粘弾性測定(図3)に
よればポリエーテルは63℃に側鎖融点を有し、84℃
で均一に融解する結晶性ポリマーであった。DSC測定
はPerkinelmer社製DSC7を使用し、動的粘弾性はマ
イティー計測制御社製DVA-225を使用した。
実施例2 ポリ(ステアリルグリシジルエーテル):一
般式(V)においてR5=ステアリル、c=640。
重合を100℃で24時間行うこと以外は、実施例1
記載の方法と同様にして、ポリエーテルを得た。収率8
4%。白色固体。
GPC分析(130℃)によれば、Mn=21万、M
w=235万であった。
実施例3 ポリ(ステアリルグリシジルエーテル):一
般式(V)においてR5=ステアリル、c=830。
触媒Aの代わりに触媒Bを用いること以外は、実施例
1記載の方法と同様にして、ポリエーテルを得た。収率
99%。白色固体。
GPC分析(130℃)によれば、Mn=27万、M
w=220万であった。
実施例4 ポリ(ラウリルグリシジルエーテル):一般
式(V)においてR5=ラウリル、c=820。
置換エポキシドにラウリルグリシジルエーテル2.4
22gを用い、触媒Aの代わりに触媒Bを用いること以
外は、実施例1記載の方法と同様にして、ポリエーテル
を得た。収率100%。白色固体。GPC分析(130
℃)によれば、Mn=20万、Mw=190万であっ
た。
実施例5 ポリ(メチルグリシジルエーテル):一般式
(V)においてR5=メチル、c=2700。
メチルグリシジルエーテル0.881gを窒素置換し
た容器に取り、ベンゼン8.1mL加え溶解させる。こ
れに、触媒C1.00mLを添加した後、容器を封栓
し、攪拌しながら120℃で重合した。
6時間後、容器を開封し、反応液を少量の希塩酸を加
えたジイソプロピルエーテル/ヘキサン(容積比1/
1)混合溶媒100mLに添加した。析出した粘稠体を
80℃で24時間減圧乾燥し、ポリエーテルを得た。収
率93%。微黄色ゴム状固体。
GPC分析(25℃、クロロホルム、ポリスチレン換
算);Mn=24万、Mw=161万であった。測定は
東ソー社製CCPD型ポンプ+昭和電工社製SE−51
型示差屈折計を使用し、カラムは東ソー社製GMPHH
R−H、GMHXL、GMPWXL+GMPWXL、A
C−G+GMHHR−H+GMHHR−Hを使用した。
以下の実施例で25℃で測定したときは、この条件で行
った。
DSC、動的粘弾性測定により、ポリエーテルは25
℃で非晶質であることが示された。
実施例6 ポリ[3−(1H,1H,5H−オクタフル
オロペンチロキシ)−1,2−エポキシプロパン]:一
般式(VI)においてR5=4H−オクタフルオロブチ
ル、J=メチレン、d=1430。
サマトリウムトリス(テトラメチルヘプタンジオネー
ト)7.00gを秤量し、トルエン450mLを加えて
加熱溶解した。室温まで放冷後、MAO溶液17.83
mLを滴下した。20分後、3−(1H,1H,5H−
オクタフルオロペンチロキシ)−1,2−エポキシプロ
パン192.2gを加え、容器を封栓し、攪拌しながら
130℃で3時間重合を行った後、開封し、希塩酸で重
合を停止させた。室温まで冷却後、析出した固体を濾取
し、トルエンでよく洗浄した後、減圧乾燥した。これを
エタノール4Lに加熱溶解させた後、グラスフィルダー
で濾過し、濾液をイオン交換水に投じた。析出した固体
を80℃で24時間減圧乾燥し、無色ゴム状固体ポリエ
ーテルを得た。収率94%。
GPC分析(25℃、50mmol/L酢酸/TH
F、ポリスチレン換算)によればMn=41万、Mw=
142万であった。
実施例7 ポリ[3−(1H,1H,9H−ヘキサデカ
フルオロノニロキシ)−1,2−エポキシプロパン]:
一般式(VI)においてR6=8H−ヘキサデカフルオロ
オクチル、J=メチレン、d=250。
置換エポキシドに、3−(1H,1H,9H−ヘキサ
デカフルオロノニロキシ)−1,2−エポキシプロパン
244.1gを用いること以外は、実施例5記載の方法
と同様にして微黄色固体のポリエーテルを得た。収率9
3%。
GPC(25℃、50mmol/L酢酸/THF、ポ
リスチレン換算)によれば、Mn=12万、Mw=21
8万であった。
実施例8 ポリ[3−(1H,1H,2H,2H−ヘプ
タデカフルオロデシロキシ)−1,2−エポキシプロパ
ン]:一般式(VI)においてR6=パーフルオロオクチ
ル、J=エチレン、溶媒に溶解しないのでdは測定不
可。
合成例1で得た3−(1H,1H,2H,2H−ヘプ
タデカフルオロデシロキシ)−1,2−エポキシプロパ
ン5.202gを窒素置換した容器に取り、トルエン
5.7mLを加え溶解させる。これに、触媒D1.00
mLを添加した後、容器を封栓し、攪拌しながら130
℃で3時間重合した。容器を開封し、希塩酸で重合を停
止させ、室温まで冷却後、析出した固体を濾取し、トル
エンで洗浄した。これを80℃で24時間減圧乾燥し、
微黄色固体のポリエーテルを得た。収率100%。
実施例9 ポリエーテルシリコーン:一般式(VII)に
おいてR4=メチル、G=トリメチレン、p=1、b=
7.02、e≧28000。
合成例2で得たシリコーンエポキシド(1)7.08
9gを窒素置換した容器に取り、トルエン9.9mLを
加え溶解させる。これに、触媒E3.00mLを添加し
た後、容器を封栓し、攪拌しながら130℃で重合し
た。
6時間後、容器を開封し、反応液を少量の希塩酸を加
えたアセトン500mLに添加した。析出した白色ゲル
を乾燥の後、クロロホルムに溶解し、少量の希塩酸を加
えたアセトンに投じて生じるゲルを80℃で24時間減
圧乾燥した。収率64%。わずかに白濁した柔軟固体。
ポリエーテルは、ジクロロメタン、クロロホルム、ヘキ
サン、熱THF等の溶媒に可溶であり、副反応による架
橋構造を有しないことが確認された。
200MHz 1HNMR(重クロロホルム)測定によ
りポリエーテルが側鎖にシリコーン鎖を有することが確
認された(図4)。
排除限界分子量が2000万のGPC分析(25℃、
クロロホルム、ポリスチレン換算)により、ポリエーテ
ルの一部はこの排除限界分子量を超えることが示された
(図5)。
実施例10 ポリエーテルシリコーン:一般式(VII)
においてR4=メチル、G=トリメチレン、p=1、b
=7.72、e≧2600。
触媒B、合成例3で得たシリコーンエポキシド(2)
7.608gを用い実施例9記載の方法により重合、精
製した。収率86%。ポリエーテルは非常に柔軟な流動
体透明固体であった。ジクロロメタン、クロロホルム、
ヘキサン、熱THF等の溶媒に可溶であり、副反応によ
る架橋構造を有しないことが確認された。
NMR(重クロロホルム)測定により、ポリエーテル
が側鎖にシリコーン鎖を有することが確認された。ま
た、排除限界分子量が2000万のGPC分析(25
℃、クロロホルム、ポリスチレン換算)により、ポリエ
ーテルの一部はこの排除限界分子量を超えることが確認
された。
DSC測定によると、ポリエーテルは非晶性であり、
ガラス転移点は−114.8℃であった。動的粘弾性測
定(−180〜100℃)結果(図6)に示すが、25
℃付近での弾性率は、103Paのオーダーであり、極
めて柔軟であることがわかった。因みに、分子量500
万のポリエチレングリコールの25℃付近での弾性率
は、〜108Pa、ポリジメチルシリコーン[信越シリ
コーン社製;X-21-7784B(Mn=28万)]の25℃付
近での弾性率は、〜105Paである。
実施例11 ポリエーテルシリコーン:一般式(VII)
においてR4=メチル、G=トリメチレン、p=1、b
=4.00。
触媒F、合成例4で得たシリコーンエポキシド(3)
4.850gを用い実施例9記載の方法により24時間
重合した。容器を開封し、反応液少量の希塩酸を加えた
アセトン500mLに添加、これをポアサイズ0.1μ
mのテフロン製メンブランフィルターで濾過した。濾液
を濃縮、乾固、さらに80℃で24時間乾燥すると、白
色の脆い皮膜状重合体が得られた。収率34%。このポ
リエーテルは容易に粉末化する。クロロホルム、ジクロ
ロメタンに不溶であった。
DSC測定によればポリエーテルのガラス転移点は−
91.6℃であった。
また、動的粘弾性測定によると、本重合体の常温付近
での弾性率は、105Paであった。
実施例12 ポリグリシドール:重合度760。
グリシドール7.408gを窒素置換した容器に取
り、ジオキサン38mLを加える。これに、触媒B0.
50mLを添加した後、攪拌しながら100℃で重合し
た。
6時間後、反応液に少量の希塩酸を加えて重合を停止
させた後、アセトン100mLに添加した。白色固体を
濾過後、イソプロピルアルコールで洗浄、80℃で24
時間減圧乾燥し、ポリグリシドールを得た。収率99
%。
ポリエーテル5gを50mLのイオン交換水に溶解
し、ヒノキチオール0.05gを加えて70℃で30分
攪拌した。沈殿を濾別した後、得られた水溶液をヘキサ
ンで洗浄し、濃縮後、イソプロピルアルコールで再沈殿
精製した。乾燥後、少量の水に再度溶解し、凍結乾燥
し、透明な固体を得た。
GPC分析(25℃、0.2Mリン酸/アセトニトリ
ル、ポリエチレングリコール換算)によると、Mn=
5.6万、Mw=6.6万であった。
実施例13 ポリ(ステアリルグリシジルエーテル/オ
クチルグリシジルエーテ トルエン210mLに、触媒B50mLとステアリル
グリシジルエーテル(SGE)40.0g並びにオクチ
ルグリシジルエーテル(OGE)22.8gを加え、容
器を封栓し、攪拌しながら130℃で24時間重合し
た。反応液を少量の希塩酸を加えた大量のアセトンに添
加し、析出した固体を80℃24時間減圧乾燥して、ポ
リ(ステアリルグリシジルエーテル/オクチルグリシジ
ルエーテル)共重合体を得た。微黄色固体。収率75
%。
NMR(重クロロホルム)分析によれば、ポリエーテ
ルの組成は(SGE)/(OGE)=62.3/37.
7であった(図7)。
DSC分析によれば、ポリエーテルの融点は32.2
℃であった。
GPC分析(130℃、o−ジクロロベンゼン、ポリ
スチレン換算)によれば、Mn=10万、Mw=154
万であった。
実施例14 ポリ(セチルグリシジルエーテル/フェニ
ルグリシジルエーテル) 実施例13と同様にして、セチルグリシジルエーテル
(CGE)111g、フェニルグリシジルエーテル(P
GE)14.0gを共重合し、ポリ(セチルグリシジル
エーテル/フェニルグリシジルエーテル)共重合体を得
た。淡黄色固体。収率86%。
NMR(重クロロホルム)分析によれば、ポリエーテ
ルの組成比は、(CGE)/(PGE)=77.2/2
2.8であった。
GPC分析(130℃、o−ジクロロベンゼン、ポリ
スチレン換算)によれば、Mn=16万、Mw=193
万であった。
実施例15 ポリ(ステアリルグリシジルエーテル/3
−(1H,1H,5H−オクタフルオロペンチロキシ)
−1,2−エポキシプロパン):一般式(VIII)、 実施例13と同様にして、ステアリルグリシジルエー
テル(SGE)81.6g、3−(1H,1H,5H−
オクタフルオロペンチロキシ)−1,2−エポキシプロ
パン(OFPP)72.0gを共重合した。淡黄色固
体。収率67%。
NMR(重クロロホルム)分析によれば、ポリエーテ
ルの組成比は、(SGE)/(OFPP)=69.1/
30.9であった。
GPC分析(130℃、o−ジクロロベンゼン、ポリ
スチレン換算)によれば、Mn=20万、Mw=360
万であった。
実施例16 ポリ(ステアリルグリシジルエーテル/エ
チレンオキシド):一般 溶媒をジオキサンとすること以外は、実施例13と同
様にして、ステアリルグリシジルエーテル(SGE)1
9.4gとエチレンオキシド19.4gを共重合し、無
色固体を得た。収率53%。
NMR(重クロロホルム)分析によれば、ポリエーテ
ルの組成比は、(SGE)/(エチレンオキシド)=
3.2/96.8であった。
実施例17 ポリ(ステアリルグリシジルエーテル/メ
チルメタクリレート): トルエン210mLに、触媒B50mLとステアリル
グリシジルエーテル(SGE)32.6gを加え、容器
を封栓して100℃で6時間重合した。40℃まで放冷
後、開封してメチルメタクリレート25.0gを添加、
封栓してさらに120℃で6時間重合した。反応液を少
量の希塩酸に加えた単量のアセトンに添加し、析出した
固体を80℃で24時間減圧乾燥して、ポリ(ステアリ
ルグリシジルエーテル/メチルメタクリレート)共重合
体を得た。無色固体。収率61%。
NMR(重クロロホルム)分析によれば、ポリエーテ
ルの組成比は、(SGE)/(メチルメタクリレート)
=96.3/3.7であった。
GPC分析(130℃、o−ジクロロベンゼン、ポリ
スチレン換算)によれば、Mn=12万、Mw=96万
であった。
比較例1 触媒Aの代わりに、トリエチルアルミニウム/水/ア
セチルアセトンをモル比1/0.5/1で混合して得た
触媒の0.1Mトルエン溶液を用いること以外は、実施
例1記載の方法によりステアリルグリシジルエーテルを
重合した。収率6%。
GPC分析(130℃、o−ジクロロベンゼン、ポリ
スチレン換算)によれば本重合体は、Mn=4万、Mw
=10万であった。
比較例2 触媒Aの代わりに、ジエチル亜鉛/1−メトキシ−2
−プロパノールをモル比1/0.5で混合して得た触媒
の0.1Mトルエン溶液を用いること以外は、実施例1
記載の方法によりステアリルグリシジルエーテルを重合
した。収率87%。
GPC分析(130℃、o−ジクロロベンゼン、ポリ
スチレン換算)によれば本重合体は、Mn=1万、Mw
=2万であった。
比較例3 触媒Aの代わりに、水酸化セシウム0.75gを用
い、トルエンの代わりにジメトキシエタンを用いること
以外は、実施例1記載の方法によりステアリルグリシジ
ルエーテルを重合した。再沈殿操作の後、固形物は全く
得られなかった。収率0%。
比較例4 触媒Gの代わりに、トリエチルアルミニウム/水/ア
セチルアセトンをモル比1/0.5/1で混合して得た
触媒の0.1Mトルエン溶液を用いること以外は、実施
例12記載の方法により合成例2で得たシリコーンエポ
キシド(1)を重合した。再沈殿操作の後、固形物は全
く得られなかった。収率0%。
比較例5 触媒Bの代わりに、トリエチルアルミニウム/水/ア
セチルアセトンをモル比1/0.5/1で混合して得た
触媒の0.1Mトルエン溶液を用いること以外は、実施
例18記載の方法によりグリシドールを重合した。再沈
殿操作の後、固形物は全く得られなかった。収率0%。
試験例 (油剤ゲル化能の評価) 従来のエポキシド重合触媒を用いて得られたステアリ
ルグリシジルエーテル重合体(比較例1〜2、数平均分
子量1〜4万)には、脂肪族系油剤のゲル化能は認めら
れなかった。一方、本発明の高分子量のポリ(ステアリ
ルグリシジルエーテル)は、ゲル化能を有することが判
明した。各種油剤中に重量%のポリマーを添加し、10
0℃で10分加熱・溶解した。25℃に放冷後、油剤の
ゲル化の状況を目視にて評価した。○:ゲルを形成、
△:著しく増粘、×:流動。
産業上の利用可能性 本発明によれば、化粧品分野及び化学品分野において
有用な高重合度ポリエーテルを容易に効率よく提供する
ことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−109351(JP,A) 特開 昭62−174229(JP,A) 特開 昭60−4568(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 65/04 - 65/24 CA(STN)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I)で表される希土類金属化合
    物及び還元性化合物の存在下、少なくとも1種の置換エ
    ポキシド(但しプロピレンオキシド及びエピハロヒドリ
    ンを除く)を開環重合するポリエーテルの製法。 【化1】 〔式中、 M :Sc、Y 又はランタニドから選ばれる希土類元素を
    示す。 L1,L2,L3:同一又は異なって、酸素結合性の配位
    子を示す。〕
  2. 【請求項2】 置換エポキシドが、一般式(II)で表さ
    れる化合物である請求項1記載のポリエーテルの製法。 【化2】 〔式中、 R1:置換基を有していてもよい炭素数1〜500 の炭化
    水素基を示すか、炭素数1〜30のアシル基を示すか、炭
    素数1〜30のアルキルスルホニル基もしくは炭素数6〜
    30のアリールスルホニル基を示すか、又は−(AO)n
    −R2で表わされる基を示す。 ここでR2は置換基を有していてもよい炭素数1〜30の
    炭化水素基、フルオロアルキル基、フルオロアルケニル
    基もしくは炭素数6〜30のフルオロアリール基を示す
    か、又は珪素原子数1〜50のシロキシシリル基を示す。
    Aは炭素数2〜3のアルキレン基を示す。nは1〜1000
    の数を示す。〕
  3. 【請求項3】 置換エポキシドが、一般式(III)で表
    わされる化合物である、請求項1記載のポリエーテルの
    製法。 【化3】 〔式中、 R3:置換基を有していてもよい炭素数1〜30のフルオ
    ロアルキル基、フルオロアルケニル基又は炭素数6〜30
    のフルオロアリール基を示す。 a:0〜20の数を示す。〕
  4. 【請求項4】 置換エポキシドが、一般式(IV)で表わ
    される化合物である、請求項1記載のポリエーテルの製
    法。 【化4】 〔式中、 R4:同一又は異なって、置換基を有していてもよい炭
    素数1〜30の炭化水素基を示すか、又は珪素原子数1〜
    200のシロキシ基を示す。 G:置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキレ
    ン基を示すか、又はアリーレン基を示す。 b:複数の数の平均値として1〜500の数を示すか、又
    は単一の数として1〜20の整数を示す。 p:0又は1の数を示す。〕
  5. 【請求項5】 置換エポキシドが、グリシドールであ
    る、請求項1記載のポリエーテルの製法。
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