JP4840851B2 - Method for producing polyester from oxetane compound, γ-lactone and carbon monoxide - Google Patents

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Description

本発明は、オキセタン化合物とγ-ラクトン及び一酸化炭素を重合させることによるエステル構造を有するポリエステル類の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing polyesters having an ester structure by polymerizing an oxetane compound, γ-lactone and carbon monoxide.

特許2713108号公報Japanese Patent No. 2713108 特開2003-137988号公報JP2003-137988 WO03/50154号公報WO03 / 50154 Publication 土肥義治:“生分解性プラスチックハンドブック”,エヌ・ティー・エス(1995).p.202-279Yoshiharu Toi: “Biodegradable Plastic Handbook”, NTS (1995). p.202-279 常盤豊:未来材料,1(6),23(2001)Yutaka Tokiwa: Future Materials, 1 (6), 23 (2001) 櫻井秀樹他:“バード 遷移金属を用いる有機合成”,廣川書店(1971).p.140-227Hideki Sakurai et al .: “Organic synthesis using bird transition metals”, Yodogawa Shoten (1971). p.140-227

脂肪族ポリエステル及びポリ(エステル−エーテル)等のポリエステル類は、近年、生分解性ポリマーとして着目されている。脂肪族ポリエステルとして、化学合成されているものとしては、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート等がある。ポリ乳酸は、非特許文献1(p.279)記載のように、糖のグルコースを乳酸菌で発酵して作る乳酸を化学的に脱水重縮合反応させることによって得られる。ポリカプロラクトンは、非特許文献2記載のようにε-カプロラクトンの開環重合により合成される。ポリブチレンサクシネートは、特許文献1記載のように、コハク酸と1,4-ブタンジオールの反応によりポリブチレンサクシネートを製造する方法が開発されている。   Polyesters such as aliphatic polyesters and poly (ester-ethers) have recently attracted attention as biodegradable polymers. Examples of the aliphatic polyester chemically synthesized include polylactic acid, polycaprolactone, and polybutylene succinate. As described in Non-Patent Document 1 (p.279), polylactic acid is obtained by chemically dehydrating polycondensation reaction of lactic acid produced by fermenting sugar glucose with lactic acid bacteria. Polycaprolactone is synthesized by ring-opening polymerization of ε-caprolactone as described in Non-Patent Document 2. As for polybutylene succinate, a method for producing polybutylene succinate by reaction of succinic acid and 1,4-butanediol has been developed as described in Patent Document 1.

また、微生物が作る生分解性ポリマーとしてポリ(3−ヒドロキシ酪酸)が知られている。ポリ(3−ヒドロキシ酪酸)は、非特許文献1(p.252)記載のように、β-ラクトンの開環重合による化学合成も検討されている。また、特許文献2記載のように遷移金属錯体の存在下にプロピレンオキシドと一酸化炭素を重合させる反応によりポリ(3−ヒドロキシ酪酸)を製造する方法も検討されている。   Poly (3-hydroxybutyric acid) is known as a biodegradable polymer produced by microorganisms. As described in Non-Patent Document 1 (p.252), chemical synthesis of poly (3-hydroxybutyric acid) by ring-opening polymerization of β-lactone is also being studied. In addition, a method for producing poly (3-hydroxybutyric acid) by a reaction of polymerizing propylene oxide and carbon monoxide in the presence of a transition metal complex as described in Patent Document 2 has been studied.

一方、非特許文献1(p.202)記載のようにポリ(4-ヒドロキシブチレート)も生分解性を示すポリマーとして期待されるが、対応するγ−ラクトンの開環重合が困難であるため、非特許文献1(p.253)記載のように、高温高圧下(160℃、20000atm)、グリコール酸又は乳酸共存下、もしくは、四員環ラクトンとの共重合等の限られた条件下でしか合成例がない。   On the other hand, as described in Non-Patent Document 1 (p. 202), poly (4-hydroxybutyrate) is also expected as a polymer exhibiting biodegradability, but it is difficult to perform ring-opening polymerization of the corresponding γ-lactone. As described in Non-Patent Document 1 (p.253), under high temperature and high pressure (160 ° C., 20000 atm), in the presence of glycolic acid or lactic acid, or under limited conditions such as copolymerization with a four-membered lactone. There are only examples of synthesis.

ポリ(エステル−エーテル)も、非特許文献1(p.254)記載のように、1,4−ジオキサン-2-オンを開環重合させたポリマーが生分解性ポリマーとして知られている。なお、特許文献3にはオキセタン化合物と一酸化炭素との反応が記載されてはいるが、ポリエステル類を得ることを教えるものはない。   As for poly (ester-ether), a polymer obtained by ring-opening polymerization of 1,4-dioxan-2-one is known as a biodegradable polymer as described in Non-Patent Document 1 (p.254). Although Patent Document 3 describes a reaction between an oxetane compound and carbon monoxide, there is no teaching of obtaining polyesters.

本発明者らは、日本化学会第85春季年会の講演番号2B7-28「コバルト触媒を用いたオキセタンと一酸化炭素の共重合」及び第54回高分子学会年次大会の講演番号1Pg025「コバルト触媒による環状エーテル類と一酸化炭素の共重合」において、オキセタンと一酸化炭素の共重合による新規なポリエステル類及びその製造方法について報告した。この製造方法はポリエステル類の新規合成法であるが、分子量を十分に高くすることが困難であるときがある。   The inventors of the 85th Annual Meeting of the Chemical Society of Japan, No. 2B7-28 “Copolymerization of Oxetane and Carbon Monoxide Using Cobalt Catalyst” and Lecture No. 1Pg025 at the 54th Annual Meeting of the Society of Polymer Science, Japan In "Copolymerization of Cyclic Ethers and Carbon Monoxide with Cobalt Catalyst", we reported new polyesters by oxetane and carbon monoxide copolymerization and their production methods. Although this production method is a novel method for synthesizing polyesters, it is sometimes difficult to sufficiently increase the molecular weight.

本発明は、このようなポリエステル類を、オキセタン化合物とγ-ラクトン一酸化炭素とから合成する方法を提供することである。このポリエステル類は、γ-ラクトンから得られるポリマーと類似の構造を有するポリエステル類であり、高分子量化することにより、生分解性ポリマーとしての用途が期待される。   The present invention is to provide a method for synthesizing such polyesters from an oxetane compound and γ-lactone carbon monoxide. These polyesters are polyesters having a structure similar to a polymer obtained from γ-lactone, and are expected to be used as biodegradable polymers by increasing the molecular weight.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、カルボニル化触媒の存在下、若しくはカルボニル化触媒、塩基性化合物及びアルキルハライドの存在下、オキセタン化合物とγ−ラクトン及び一酸化炭素とを重合させることによりポリエステル類を効率よく製造できること見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that an oxetane compound, γ-lactone, and carbon monoxide in the presence of a carbonylation catalyst or in the presence of a carbonylation catalyst, a basic compound, and an alkyl halide. The present inventors have found that polyesters can be efficiently produced by polymerizing the polymer, and thus completed the present invention.

すなわち、本発明は、カルボニル化触媒の存在下、オキセタン化合物とγ−ラクトン及び一酸化炭素とを重合させることを特徴とする下記式(1)で表されるポリエステル類の製造方法である。

Figure 0004840851
(式中、R1〜R8はハロゲン、H、アルキル基、アラルキル基、アルコキシメチル基、ヒドロキシメチル基又はアリール基を示し、x及びyは存在割合を示し、x+zは10〜100モル%、yは0〜90モル%の範囲である) That is, the present invention is a method for producing a polyester represented by the following formula (1), wherein an oxetane compound, γ-lactone and carbon monoxide are polymerized in the presence of a carbonylation catalyst.
Figure 0004840851
(Wherein R1 to R8 represent a halogen, H, an alkyl group, an aralkyl group, an alkoxymethyl group, a hydroxymethyl group or an aryl group, x and y represent an abundance ratio, x + z is 10 to 100 mol%, y is in the range of 0 to 90 mol%)

このポリエステル類は、式(1)においてx+zが100モル%であるポリエステルであることができる他、式(1)においてyが1モル%以上、好ましくは10〜90モル%であるエーテル構造を有するポリエステルであることができる。   These polyesters can be polyesters wherein x + z is 100 mol% in the formula (1), and ether structures in which y is 1 mol% or more, preferably 10 to 90 mol% in the formula (1) Polyester having

このポリエステル類の製造方法において、1)塩基性化合物及びアルキルハライドを存在させること、2)カルボニル化触媒が、コバルトカルボニル錯体であること、3)塩基性化合物が窒素原子含有化合物であること、4)塩基性化合物がフェナントロリン誘導体であること、又は、6)アルキルハライドが、ベンジルブロマイドであることのいずれかを1以上を満足することがよい。   In this polyester production method, 1) a basic compound and an alkyl halide are present, 2) the carbonylation catalyst is a cobalt carbonyl complex, 3) the basic compound is a nitrogen atom-containing compound, 4 It is preferable to satisfy one or more of either 1) the basic compound is a phenanthroline derivative or 6) the alkyl halide is benzyl bromide.

本反応条件下では、γ-ラクトンのみでは重合は進行せず、またオキセタン化合物と一酸化炭素の反応では高分子量のポリエステルを得がたい。 Under this reaction condition, polymerization does not proceed with γ-lactone alone, and it is difficult to obtain a high molecular weight polyester by the reaction of oxetane compound and carbon monoxide.

本発明のポリエステル類は上記式(1)で表される。式(1)において、R1〜R8はハロゲン、H、アルキル基、アラルキル基、アルコキシメチル基、ヒドロキシメチル基又はアリール基を示すが、好ましくは水素又は炭素数1〜3のアルキル基である。また、R1〜R8は同一であっても異なってもよい。   The polyesters of the present invention are represented by the above formula (1). In the formula (1), R1 to R8 represent a halogen, H, an alkyl group, an aralkyl group, an alkoxymethyl group, a hydroxymethyl group or an aryl group, preferably hydrogen or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. R1 to R8 may be the same or different.

x、y及びzは存在割合を示し、x+zは10〜100モル%、yは0〜90モル%の範囲である。以下、存在割合がx、y及びzである構造単位をそれぞれ構造単位x、y及びzという。x+zが100モル%である場合は、本発明のポリエステル類はポリエステル構造単位のみからなる(末端を除く)重合体である。一方、構造単位yを有する場合、通常yが1モル%以上である場合は、エーテル構造を有するポリエステル類、すなわちポリ(エーテル-エステル)である。本発明でいうポリエステル類は、エーテル構造を有するポリエステル類と有しないポリエステル類の両者を含む意味に解される。エーテル構造を有するポリエステル類の場合、x+zとyの存在モル比率は10〜90:90〜10、好ましくは30〜70:70〜30の範囲がよい。なお、構造単位xとzは、構造単位x中のR5〜R8がHであり、R3〜R4と構造単位z中のR1〜R2が同一であれば、同一の構造単位となる。   x, y, and z represent abundance, x + z ranges from 10 to 100 mol%, and y ranges from 0 to 90 mol%. Hereinafter, the structural units whose existence ratio is x, y, and z are referred to as structural units x, y, and z, respectively. When x + z is 100 mol%, the polyesters of the present invention are polymers composed only of polyester structural units (excluding terminals). On the other hand, when having the structural unit y, when y is usually 1 mol% or more, polyesters having an ether structure, that is, poly (ether-ester). The polyesters referred to in the present invention are understood to include both polyesters having an ether structure and polyesters having no ether structure. In the case of polyesters having an ether structure, the molar ratio of x + z and y is in the range of 10 to 90:90 to 10, preferably 30 to 70:70 to 30. The structural units x and z are the same structural unit if R5 to R8 in the structural unit x are H, and R3 to R4 and R1 to R2 in the structural unit z are the same.

本発明のポリエステル類の分子量には制限はないが、数平均分子量Mnが5000〜500000の範囲が好ましく、生分解性ポリマーとして成形して使用する場合は、より好ましくは10000〜300000の範囲がよい。   The molecular weight of the polyesters of the present invention is not limited, but the number average molecular weight Mn is preferably in the range of 5,000 to 500,000, and more preferably in the range of 10,000 to 300,000 when molded and used as a biodegradable polymer. .

本発明のポリエステル類の製造方法は、反応式(2)に示すようにカルボニル化触媒の存在下、オキセタン化合物とγ-ラクトン及び一酸化炭素とを重合させることからなる。

Figure 0004840851
(式中、R1〜R8、x、y、zは、式(1)と同じである) The method for producing polyesters of the present invention comprises polymerizing an oxetane compound, γ-lactone and carbon monoxide in the presence of a carbonylation catalyst as shown in reaction formula (2).
Figure 0004840851
(In the formula, R1 to R8, x, y, and z are the same as those in the formula (1)).

この重合反応で用いるオキセタン化合物は、化合物中にオキセタニル基を有するものであれば用いることができるが、一般的には、反応式(2)中に示される3位置換オキセタン化合物である。好ましくは、置換基として、ハロゲン、アルキル基、アラルキル基、アルコキシメチル基、ヒドロキシメチル基、アリール基を有するものであり、更に好ましくは、生分解性の観点から、R1、R2が独立に、H、アルキル基、アルコキシメチル基又はヒドロキシメチル基であるオキセタン化合物である。なお、R1、R2が共にHであることもよい。   The oxetane compound used in this polymerization reaction can be used as long as the compound has an oxetanyl group, but is generally a 3-position substituted oxetane compound shown in the reaction formula (2). Preferably, the substituent has a halogen, an alkyl group, an aralkyl group, an alkoxymethyl group, a hydroxymethyl group, or an aryl group, and more preferably, R1 and R2 are independently H from the viewpoint of biodegradability. , An oxetane compound which is an alkyl group, an alkoxymethyl group or a hydroxymethyl group. Both R1 and R2 may be H.

この重合反応で用いるγ-ラクトンは、γ−ラクトン環を有するものであれば用いることができるが、一般的には、反応式(2)中に示されるγ-ラクトンである。好ましくは、置換基として、ハロゲン、アルキル基、アラルキル基、アルコキシメチル基、ヒドロキシメチル基、アリール基を有するものであり、更に好ましくは、生分解性の観点から、R3〜R6が独立に、H、アルキル基、アルコキシメチル基又はヒドロキシメチル基であるγ-ラクトンである。   The γ-lactone used in this polymerization reaction can be used as long as it has a γ-lactone ring, but is generally γ-lactone shown in the reaction formula (2). Preferably, it has a halogen, an alkyl group, an aralkyl group, an alkoxymethyl group, a hydroxymethyl group, or an aryl group as a substituent, and more preferably, R3 to R6 are independently H from the viewpoint of biodegradability. Γ-lactone which is an alkyl group, an alkoxymethyl group or a hydroxymethyl group.

オキセタン化合物と一酸化炭素を重合させるために用いるカルボニル化触媒としては、非特許文献3記載のような、公知のカルボニル化触媒を使用することができるが、好ましくは式(3)に示す[(salph)Al(THF)2][Co(CO)4]、ジコバルトオクタカルボニル、コバルトアセチルアセトナート等のコバルト錯体、トリルテニウムドデカカルボニル等のルテニウム媒体、ヘキサロジウムヘキサデカカルボニル等のロジウム錯体、窒素原子配位子含有パラジウム錯体、リン元素配位子含有パラジムウム錯体等のパラジウム錯体等が挙げられるが、最も好ましくはコバルト錯体である。 As the carbonylation catalyst used for polymerizing the oxetane compound and carbon monoxide, a known carbonylation catalyst as described in Non-Patent Document 3 can be used, and preferably represented by the formula (3) [( salph) Al (THF) 2 ] [Co (CO) 4 ], cobalt complexes such as dicobalt octacarbonyl and cobalt acetylacetonate, ruthenium media such as triruthenium dodecacarbonyl, rhodium complexes such as hexarhodium hexadecacarbonyl, nitrogen Although palladium complexes, such as an atomic ligand containing palladium complex and a phosphorus element ligand containing paradium complex, are mentioned, A cobalt complex is most preferable.

Figure 0004840851
Figure 0004840851

カルボニル化触媒の使用量は、オキセタン化合物100molに対し、0.1〜10molであり、好ましくは、0.3〜5molである。0.1mol未満では、反応速度が低く工業的に不利であり、また、10mol超の触媒を利用しても、収率、分子量の向上は少なく、触媒の使用量に見合う効果が得られない。   The amount of the carbonylation catalyst used is 0.1 to 10 mol, preferably 0.3 to 5 mol, relative to 100 mol of the oxetane compound. If it is less than 0.1 mol, the reaction rate is low, which is industrially disadvantageous, and even if a catalyst exceeding 10 mol is used, the yield and molecular weight are hardly improved, and an effect commensurate with the amount of catalyst used cannot be obtained.

上記重合反応では、重合反応をより活性化させるために、カルボニル化触媒に加えて塩基性化合物及びアルキルハライドを添加することも有利である。   In the above polymerization reaction, in order to further activate the polymerization reaction, it is also advantageous to add a basic compound and an alkyl halide in addition to the carbonylation catalyst.

ここで用いる塩基性化合物としては、ピリジン、2,2'-ビピリジン、1,10-フェナントロリン、6,7-ジヒドロ-5,8-ジメチルジベンゾ[b,j]-1,10-フェナントロリン(以下、DDDPという)、2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン等の窒素原子含有化合物が好ましく、更に好ましくは、1,10-フェナントロリン、DDDP、2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン等のフェナントロリン誘導体である。
塩基性化合物の作用は明確ではないが、配位子として作用し、例えば触媒としてジコバルトオクタカルボニルを用いた場合、系内にて、[(配位子)Co(CO)3]+[Co(CO)4]-の錯体を形成し、本錯体中の[(配位子)Co(CO)3]+種がオキセタンの開環及びポリエステルの生成を促進しているものと思われる。
Examples of basic compounds used here include pyridine, 2,2′-bipyridine, 1,10-phenanthroline, 6,7-dihydro-5,8-dimethyldibenzo [b, j] -1,10-phenanthroline (hereinafter, A compound containing nitrogen atoms such as 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline, more preferably 1,10-phenanthroline, DDDP, 2,9-dimethyl-4, Phenanthroline derivatives such as 7-diphenyl-1,10-phenanthroline.
Although the action of the basic compound is not clear, it acts as a ligand. For example, when dicobalt octacarbonyl is used as a catalyst, [(ligand) Co (CO) 3 ] + [Co (CO) 4 ] complex is formed, and the [(ligand) Co (CO) 3 ] + species in this complex is considered to promote the ring opening of oxetane and the formation of polyester.

また、ここで用いるアルキルハライドとしては、限定されるものではないがヨウ化メチル、ベンジルブロマイド等を用いることができる。より好ましくは、ベンジルブロマイドである。
アルキルハライドの作用は明確ではないが、例えばアルキルハライドとしてベンジルブロマイドを用い、触媒としてジコバルトオクタカルボニルを用いた場合、系内にて、PhCH2 COCo(CO)4の錯体が形成され、順次オキセタンと一酸化炭素、若しくはγ-ラクトンが反応した式(4)に示される中間体を経由して本発明のポリエステル類が形成されると考えられ、末端がエステル基になることにより保護されて分子量、収率が向上するものと推察される。
Moreover, as an alkyl halide used here, although not limited, methyl iodide, benzyl bromide, etc. can be used. More preferred is benzyl bromide.
Although the action of alkyl halide is not clear, for example, when benzyl bromide is used as the alkyl halide and dicobalt octacarbonyl is used as the catalyst, a complex of PhCH 2 COCo (CO) 4 is formed in the system, and oxetane is sequentially formed. It is considered that the polyesters of the present invention are formed via an intermediate represented by the formula (4) in which carbon monoxide or γ-lactone is reacted, and the molecular weight is protected by the terminal being an ester group. The yield is estimated to be improved.

Figure 0004840851
Figure 0004840851

アルキルハライドの使用量は、カルボニル化触媒に対して、0.1〜5倍モルであり、好ましくは0.5〜2倍モルである。0.1倍モル未満では、活性化効果が低く、また、5倍モル超の触媒を利用しても、活性化の向上効果は少なく、使用量に見合う効果が得られない。   The usage-amount of an alkyl halide is 0.1-5 times mole with respect to a carbonylation catalyst, Preferably it is 0.5-2 times mole. When the amount is less than 0.1 times mol, the activation effect is low, and even when a catalyst exceeding 5 times mol is used, the activation improvement effect is small and an effect commensurate with the amount used cannot be obtained.

γ−ラクトンの使用量は、オキセタン化合物に対して、0.1〜5倍モルであり、好ましくは0.5〜2倍モルである。0.1倍モル未満では、分子量向上効果が低く、また、5倍モル超の触媒を利用しても、分子量向上効果は少なく、使用量に見合う効果が得られない。   The usage-amount of (gamma) -lactone is 0.1-5 times mole with respect to an oxetane compound, Preferably it is 0.5-2 times mole. If it is less than 0.1-fold mol, the effect of improving the molecular weight is low, and even if a catalyst of more than 5-fold mol is used, the effect of improving the molecular weight is small and an effect commensurate with the amount used cannot be obtained.

重合反応で用いる一酸化炭素の圧力は、0.1〜10MPa程度の範囲とすることがよく、4〜8MPaの範囲が好ましい。原料のオキセタン化合物と一酸化炭素のモル比は、通常一酸化炭素を大過剰使用し、反応中は一酸化炭素の圧力を上記範囲に保持し、反応終了後は未反応一酸化炭素を分離する方法が好ましい。   The pressure of carbon monoxide used in the polymerization reaction is preferably in the range of about 0.1 to 10 MPa, and preferably in the range of 4 to 8 MPa. The molar ratio of the raw material oxetane compound and carbon monoxide is usually a large excess of carbon monoxide, the carbon monoxide pressure is maintained in the above range during the reaction, and unreacted carbon monoxide is separated after the reaction is completed. The method is preferred.

重合反応温度は、室温〜150℃程度の範囲であり、特に、80℃~120℃程度が好ましい。反応温度が室温未満の場合、反応速度が低く、工業的に不利であり、150℃を超える場合、分子量の低下が起こり不利である。したがって、比較的低温で反応を行うことにより、分子量が10000以上のポリエステルを容易に得ることができる。   The polymerization reaction temperature is in the range of room temperature to about 150 ° C, and particularly preferably about 80 ° C to 120 ° C. When the reaction temperature is lower than room temperature, the reaction rate is low, which is industrially disadvantageous. When it exceeds 150 ° C., the molecular weight is lowered, which is disadvantageous. Therefore, a polyester having a molecular weight of 10,000 or more can be easily obtained by performing the reaction at a relatively low temperature.

重合反応は無溶媒で実施できるが、溶媒を用いることも可能である。かかる溶媒としては、ベンゼン、トルエン等の芳香族化合物、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶媒、塩化メチレン、クロロベンゼン等のハロゲン化溶媒のいずれかを単独又は2以上の混合溶媒として使用することができる。   The polymerization reaction can be carried out without a solvent, but a solvent can also be used. Examples of the solvent include aromatic compounds such as benzene and toluene, ether solvents such as diethyl ether, tetrahydrofuran (THF) and diethylene glycol dimethyl ether, and halogenated solvents such as methylene chloride and chlorobenzene, or a mixed solvent of two or more. Can be used as

重合反応は、回分式、半回分式、連続式のいずれでも実施することができる。反応終了後は、溶媒、触媒、未反応原料等と目的物であるポリエステル類を分離し、必要により更に精製する。   The polymerization reaction can be carried out by any of batch, semi-batch and continuous methods. After completion of the reaction, the target polyester is separated from the solvent, catalyst, unreacted raw material and the like, and further purified if necessary.

本発明の製造方法により得られるポリエステル類は、オキセタンとγ-ラクトンとの共重合体と同様の構造を有するポリエステル類であり、生分解性を持つと考えられ、生分解性ポリマーとしての用途が期待できる。本発明のポリエステル類の製造方法は、オキセタン化合物、γ-ラクトンと一酸化炭素とを原料として使用するため、置換基の異なる各種のポリエステル類を容易に製造することができる。   Polyesters obtained by the production method of the present invention are polyesters having a structure similar to that of a copolymer of oxetane and γ-lactone, and are considered to have biodegradability, and are used as biodegradable polymers. I can expect. Since the method for producing polyesters of the present invention uses an oxetane compound, γ-lactone and carbon monoxide as raw materials, various polyesters having different substituents can be easily produced.

以下に実施例により更に本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例により何ら制約されるものではない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.

実施例1
アルゴンガス雰囲気下、20mL容のシュレンク管反応器にジコバルトオクタカルボニル触媒(12.2mg、0.036mmol)、臭化ベンジル(4.5μL、0.038mmol)、DDDP(11.5mg,0.037mmol)、オキセタン(0.58mL、8.9mmol)及びγ−ブチロラクトン(0.76ml、9.9mmol)を入れ、凍結脱気した。この溶液をアルゴンガス雰囲気下で耐圧反応容器に移し、一酸化炭素(6.0MPa)を圧入して、100℃で20時間加熱撹拌した。反応終了後、反応溶液を室温まで冷却して一酸化炭素を抜き、クロロホルムを用いて粗生成物を丸底フラスコに移した。この粗生成物に濃塩酸(0.1 mL)を加えて30 分間攪拌した後、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、ろ過した。ろ液を濃縮・真空乾燥して粘性の高い油状の共重合体(ポリエーテルポリエステル;Mn=15000、Mw/Mn=2.0、エステル/エーテル比=50/50)325mgを得た。収率51%(オキセタン基準)。
Example 1
In a 20 mL Schlenk tube reactor under argon gas atmosphere, dicobalt octacarbonyl catalyst (12.2 mg, 0.036 mmol), benzyl bromide (4.5 μL, 0.038 mmol), DDDP (11.5 mg, 0.037 mmol), oxetane (0.58 mL) 8.9 mmol) and γ-butyrolactone (0.76 ml, 9.9 mmol) were added and freeze degassed. This solution was transferred to a pressure resistant reaction vessel under an argon gas atmosphere, carbon monoxide (6.0 MPa) was injected under pressure, and the mixture was heated and stirred at 100 ° C. for 20 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled to room temperature to remove carbon monoxide, and the crude product was transferred to a round bottom flask using chloroform. Concentrated hydrochloric acid (0.1 mL) was added to the crude product, and the mixture was stirred for 30 minutes, dried over anhydrous magnesium sulfate, and filtered. The filtrate was concentrated and vacuum dried to obtain 325 mg of a highly viscous oily copolymer (polyether polyester; Mn = 15000, Mw / Mn = 2.0, ester / ether ratio = 50/50). Yield 51% (based on oxetane).

この反応は、反応式(2)において、R1〜R8の全部がHである反応に該当し、構造単位X及びZは同一である。   This reaction corresponds to a reaction in which all of R1 to R8 are H in the reaction formula (2), and the structural units X and Z are the same.

反応原料の使用量を表1のように変えた他は、実施例1と同様にして反応を行った。結果を表1に示す。なお、run1及び2は比較例である。   The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that the amount of the reaction raw material was changed as shown in Table 1. The results are shown in Table 1. Runs 1 and 2 are comparative examples.

Figure 0004840851
Figure 0004840851

実施例2
アルゴンガス雰囲気下、20mL容のシュレンク管反応器にジコバルトオクタカルボニル触媒(11.1mg、0.033mmol)、臭化ベンジル(3.9μL、0.032mmol)、DDDP(10.1mg,0.033mmol)、オキセタン(0.54mL、8.3mmol)及びγ−バレロラクトン(1.0ml、10.5mmol)を入れ、凍結脱気した。この溶液をアルゴンガス雰囲気下で耐圧反応容器に移し、一酸化炭素(6.0MPa)を圧入して、100℃で20時間加熱撹拌した。反応終了後、反応溶液を室温まで冷却して一酸化炭素を抜き、クロロホルムを用いて粗生成物を丸底フラスコに移した。この粗生成物に濃塩酸(0.1mL)を加えて30分間攪拌した後、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、ろ過した。ろ液を濃縮・真空乾燥して粘性の高い油状の共重合体(式5)(ポリエーテルポリエステル;Mn=3400、Mw/Mn=2.5、x/y/z=19/56/25)305mgを得た。収率41%(オキセタン基準)。反応式を式(5)に示す。
Example 2
In a 20 mL Schlenk tube reactor under argon gas atmosphere, dicobalt octacarbonyl catalyst (11.1 mg, 0.033 mmol), benzyl bromide (3.9 μL, 0.032 mmol), DDDP (10.1 mg, 0.033 mmol), oxetane (0.54 mL) , 8.3 mmol) and γ-valerolactone (1.0 ml, 10.5 mmol) were added and freeze degassed. This solution was transferred to a pressure resistant reaction vessel under an argon gas atmosphere, carbon monoxide (6.0 MPa) was injected under pressure, and the mixture was heated and stirred at 100 ° C. for 20 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled to room temperature to remove carbon monoxide, and the crude product was transferred to a round bottom flask using chloroform. Concentrated hydrochloric acid (0.1 mL) was added to the crude product, and the mixture was stirred for 30 minutes, dried over anhydrous magnesium sulfate, and filtered. Concentrate the filtrate and dry in vacuo to obtain 305 mg of highly viscous oily copolymer (Formula 5) (polyether polyester; Mn = 3400, Mw / Mn = 2.5, x / y / z = 19/56/25) Obtained. Yield 41% (based on oxetane). The reaction formula is shown in Formula (5).

Figure 0004840851
Figure 0004840851

比較例1
アルゴンガス雰囲気下、20 mL容のシュレンク管反応器にジコバルトオクタカルボニル (12 mg, 0.035 mmol)、臭化ベンジル (4.2 mL, 0.035 mmol)、DDDP(0.035 mmol),3-メチル-3-メトキシメチルオキセタン(1.16 mL, 10 mmol)を入れ、凍結脱気した。この溶液をアルゴンガス雰囲気下で耐圧反応容器に移し、一酸化炭素(6.0MPa)を圧入して、100℃で20時間加熱撹拌した。反応終了後、実施例1と同様にして分離、濃縮、乾燥して共重合体(ポリエーテルポリエステル;Mn=3,100、Mw/Mn=2.0、エステル/エーテル比0.43)を得た。
Comparative Example 1
In a 20 mL Schlenk tube reactor under argon gas atmosphere, dicobalt octacarbonyl (12 mg, 0.035 mmol), benzyl bromide (4.2 mL, 0.035 mmol), DDDP (0.035 mmol), 3-methyl-3-methoxy Methyl oxetane (1.16 mL, 10 mmol) was added and freeze degassed. This solution was transferred to a pressure resistant reaction vessel under an argon gas atmosphere, carbon monoxide (6.0 MPa) was injected under pressure, and the mixture was heated and stirred at 100 ° C. for 20 hours. After completion of the reaction, separation, concentration and drying were carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a copolymer (polyether polyester; Mn = 3,100, Mw / Mn = 2.0, ester / ether ratio 0.43).

この反応は、反応式(2)において、R1がメチル、R2がメトキシであって、原料にγ−ラクトンを使用しない反応に該当する。したがって、式(1)における構造単位xは存在しない。   This reaction corresponds to a reaction in which R1 is methyl and R2 is methoxy in the reaction formula (2) and γ-lactone is not used as a raw material. Therefore, the structural unit x in the formula (1) does not exist.

実施例1で得られたポリエーテルポリエステルの1H-NMRスペクトル。 1 H-NMR spectrum of the polyether polyester obtained in Example 1.

Claims (6)

カルボニル化触媒の存在下、オキセタン化合物、γ-ラクトン及び一酸化炭素とを重合させることを特徴とする下記式(1)で表されるポリエステル類の製造方法。
Figure 0004840851
(式中、R1〜R8はハロゲン、H、アルキル基、アラルキル基、アルコキシメチル基、ヒドロキシメチル基又はアリール基を示し、x、y及びzは存在割合を示し、x+zは10〜100モル%、yは0〜90モル%の範囲である)
A method for producing a polyester represented by the following formula (1), wherein an oxetane compound, γ-lactone and carbon monoxide are polymerized in the presence of a carbonylation catalyst.
Figure 0004840851
(Wherein R1 to R8 represent a halogen, H, an alkyl group, an aralkyl group, an alkoxymethyl group, a hydroxymethyl group or an aryl group, x, y and z represent the abundance, and x + z represents 10 to 100 mol. % And y are in the range of 0 to 90 mol%)
カルボニル化触媒の他に、塩基性化合物及びアルキルハライドを存在させることを特徴とする請求項1記載のポリエステル類の製造方法。   The method for producing a polyester according to claim 1, wherein a basic compound and an alkyl halide are present in addition to the carbonylation catalyst. カルボニル化触媒が、コバルトカルボニル錯体である請求項1又は2記載のポリエステル類の製造方法。   The method for producing a polyester according to claim 1 or 2, wherein the carbonylation catalyst is a cobalt carbonyl complex. 塩基性化合物が、窒素原子含有化合物である請求項2記載のポリエステル類の製造方法。   The method for producing a polyester according to claim 2, wherein the basic compound is a nitrogen atom-containing compound. 塩基性化合物が、フェナントロリン誘導体である請求項2記載のポリエステル類の製造方法。   The method for producing a polyester according to claim 2, wherein the basic compound is a phenanthroline derivative. アルキルハライドが、ベンジルブロマイドである請求項2〜5のいずれかに記載のポリエステル類の製造方法。   The method for producing a polyester according to any one of claims 2 to 5, wherein the alkyl halide is benzyl bromide.
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