JP4879023B2 - モノホスホン末端をもつ新規樹枝状ポリマー、その製造方法、及びその使用 - Google Patents
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Description
Launay等著、"Angew. Chem. Int. Ed. Engl.", 1994年, 33, 15/16, p1589−1592 Launay等著、"Journal of Organometallic Chemistry", 1997年, 529, p51−58
− 原子価mの中心コア§;
− コアの周辺に分枝した随意的な世代鎖;
− コア周辺の各結合の端部における又は適切なときは随意的な各世代鎖の端部における中間鎖;並びに
− 各中間鎖の端部に分枝した次式で表される末端基;
(式中、Xは−Me、−H又はM+(M+は陽イオン)を表し;
nは問題となっている樹枝状ポリマーの世代を表して、0〜12の整数を表し;
mは1又はそれよりも大きい整数を表す。)
から構成されることを特徴とする世代nの樹枝状ポリマーに関する。
− 存在し得る各世代鎖の端部に;又は
− 世代鎖に連結していないコア周辺の各結合の端部に
末端基によって終了する中間鎖を有する。
− タイプ(1)のアーム、すなわち、式(T)で表される末端基によって終了する中間鎖によって構成されるアーム;又は
− タイプ(2)のアーム、すなわち、式(T)で表される末端基によって終了する中間鎖を端部に有する1又は2以上の世代鎖によって構成されるアーム;
である。
中心コア§は好ましくは少なくとも1個のリン原子を有する。
コア§は好ましくは以下の基:SPCl3、P3N3Cl6、P3N3Cl8、
mは好ましくは3、4及び6から選択される。
M+は原子(例えば金属原子)の陽イオン、又は陽イオンの形態で安定となることのできる任意の基から誘導した陽イオンである。前記陽イオンはアンモニウム塩の単独物又は(特に陽イオン界面活性剤との)混合物から特に選択することができる。
R及びR’は、同一でも異なってもよく、それぞれ独立に水素原子又は−アルキル、−アリール、−アラルキル基を表す。
Aは酸素原子、硫黄原子、リン原子又は−NR−基を表し;
Bは−アリール−、−ヘテロアリール−、−アルキル−基を表し、各基はハロゲン原子又は−NO2、−NRR’、−CN、−CF3、−OH、−アルキル、−アリール、−アラルキル基によって随意に置換されてもよく;
Cは炭素原子を表し;
D及びEは、同一でも異なってもよく、それぞれ独立に水素原子、−アルキル、−Oアルキル、−アリール、−アラルキル基を表し、これらの基はハロゲン原子又は−NO2、−NRR’、−CN、−CF3、−OH、−アルキル、−アリール、−アラルキル基によって随意に置換されてもよく;
Gは硫黄、酸素、硫黄、セレン又テルル原子又は=NR基を表し;
Nは窒素原子を表し;
Pはリン原子を表し;
<は各世代鎖の端部に位置する二つの結合を表す。)
上の一般式(C1)中、Bは好ましくは、ハロゲン原子又は−NO2、−NRR’、−CN、−CF3、−OH、−アルキル、−アリール、−アラルキル基によって随意に置換されたフェニル環を表し、より好ましくはBは非置換フェニル環を表す。
上の一般式(C1)中、Dは好ましくは水素原子を表す。
上の一般式(C1)中、Eは好ましくは−アルキル基を表す。
上の一般式(C1)中、Gは好ましくは硫黄原子を表す。
A’及びB’はそれぞれ独立に−アルキル、−アルケニル、−アルキニル基を表し、各基は−アルキル、−Hal、−NO2、−NRR’、−CN、−CF3、−OH、−Oアルキル、−アリール、−アラルキル基から選択される1個又は2個以上の置換基によって随意に置換され;
R及びR’は上の定義と同じである。)
Rは好ましくは水素原子を表す。
A”は−アルキル、−アルケニル、−アルキニル基を表し、各基は−アルキル、−Hal、−NO2、−NRR’、−CN、−CF3、−OH、−Oアルキル、−アリール、−アラルキル基から選択される1個又は2個以上の置換基によって随意に置換され;
RR’は上の定義と同じである。)
Jは酸素原子、硫黄原子又は−NR−基を表し;
Kは−アリール−、−ヘテロアリール−、−アルキル−基を表し、各基はハロゲン原子又は−NO2、−NRR’、−CN、−CF3、−OH、−アルキル、−アリール、−アラルキル基によって随意に置換されてよく;
Lは1個又は2個以上のヘテロ原子を随意に有し、及び/又は1個又は2個以上の二重又は三重結合を随意に有する鎖員が1〜6個である直鎖状又は分枝状の炭化水素鎖を表し、各鎖員は−OH、−NRR’−Oアルキル、−アルキル、−Hal、−NO2、−CN、−CF3、−アリール、−アラルキルから選択される1個若しくは2個以上の置換基によって随意に置換されてもよく;
R及びR’は、同一でも異なってもよく、各々独立に水素原子又は−アルキル、−アリール、−アラルキルを表す。)
上の式(C2)中、Kは好ましくは随意に置換されたフェニル環を表し、より好ましくはKは非置換フェニル環を表す。
上の式(C2)中、Lは好ましくは−アルキル−、−アルケニル−又は−アルキニル−基を表し、各基は−OH、−NRR’、−Oアルキルから選択される1個又は2個以上の置換基によって随意に置換されてもよく;より好ましくは、Lは−OHによって随意に置換された−アルキル−基、又はLは−アルケニル−基を表し、更により好ましくは、Lは−OH基によって随意に置換された−アルキル−基を表す。)。
上の式(C1)及び(C2)中、J及びKは好ましくはそれぞれA及びBに等しい。
分枝状の基、又は1個若しくは2個以上のアルキル基によって置換された基の場合、イソプロピル、t−ブチル、2−エチルヘキシル、2−メチルブチル、2−メチルフェニル、1−メチルフェニル及び3−メチルヘプチルをとりわけ挙げることができる。
アリール基の中では、特にフェニル又はナフチル基が挙げられ、より特別には少なくとも1個のハロゲン原子で置換される。
−アラルキル(−アルキルアリール)基の中では、特にベンジル又はフェネチル基が挙げられる。
本発明の化合物はそれ自体公知であり及び/又は当業者の技術力の範囲内にあり、−PO3X2基のグラフトが可能となる任意の方法、特に、「Larock著、“Comprehensive Organic Transformations”, VCH出版, 1989年」に記載されている方法を応用又は適用することによって調整することができる。或いは、後述する実施例に記載した方法を応用又は適用することによって調整することができる。
(i) 末端基−CHO、−CH=NR又は−P(=G)Cl2を有する対応する樹枝状ポリマーと、−PO3Me2基をもつ対応する化合物とを反応させる工程;
(ii) その後、XがH又はMを表すときは、(i)で得られた−PO3Me2末端を有する樹枝状ポリマーを−P(=O)(OH)2末端を有する対応する樹枝状ポリマーに変換する随意的な工程;
(iii)その後、XがMを表すときは、(ii)で得られた(OH)2末端を有する樹枝状ポリマーをP(=O)(OM)2末端を有する対応する樹枝状ポリマーの塩に変換する随意的な工程;
を含む。
式Z−PO3Me2(ここで、Zは:
− 末端基が−CHO又は−CH=NRであるときは−Hを表し、或いは
− 末端基が−P(=S)Cl2を表すときは、先に定義した中間鎖を表す。)
で表される化合物を反応させることを含む。
より正確には、この反応は攪拌しながら、THF、クロロホルム、ジクロロメタン、アセトニトリルのような極性非プロトン溶媒中、好ましくは溶媒無しで、有機又は無機塩基(好ましくはトリエチルアミンのような窒素含有塩基)の存在下で、−80℃〜100℃の温度、好ましくは室温で行う。
この反応は攪拌しながら、THF、クロロホルム、ジクロロメタン、アセトニトリル、アセトン、DMF、好ましくはTHFのような極性非プロトン溶媒に溶解させて、有機又は無機塩基(好ましくは炭酸セシウムのような炭酸塩型)の存在下で、−80℃〜100℃の温度、好ましくは室温で行う。
− クロロホルム、ジクロロメタン又はアセトニトリル、好ましくはアセトニトリルのような極性非プロトン有機溶媒中で、ハロゲン化トリメチルシラン、好ましくは臭化トリメチルシラン(Me3SiBr)の作用により(該手順は好ましくは、反応混合物の温度を−80℃〜100℃、好ましくは約0℃に維持しながらハロゲン化トリメチルシランをゆっくりと添加することにより行う。)、
− 次いで、該反応混合物に添加する無水MeOHの作用により、
行われる。
を有するときは、工程(i)は次式:
− −J−K−L’(ここで、L’は−CHO又は−CH=NR基を表す。)、或いは
− −Clを表す。)
で表される対応する樹枝状ポリマーnと;
式Z−PO3Me2(ここで、Zは:
− Yが−J−K−Lを表すときはH−、或いは
− YがClを表すときはH−J−K−L−を表す。)
の化合物を反応させることを含む。
より正確には、この反応は攪拌しながら、THF、ジクロロメタン、クロロホルム又はアセトニトリルのような極性非プロトン溶媒に溶解させて、好ましくは溶媒無しで、有機又は無機塩基(好ましくはトリエチルアミンのような窒素含有基)の存在下で、−80℃〜1000℃の温度、好ましくは室温で行う。
式(V−1)の樹枝状ポリマーは商業的に入手可能であり(Aldrich)、又はそれ自体公知の方法により調整することができる。
によって表されるか、又は次式(I−3):
によって表されるときは、該方法には:
次式:
で表される対応する樹枝状ポリマーnと、
式H−PO3Me2 (VI)の化合物を反応させることを含む工程(i)が含まれる。
より正確には、この反応は攪拌しながら、THF、クロロホルム、ジクロロメタン、アセトニトリルのような極性非プロトン溶媒に溶解させて、好ましくは溶媒無しで、有機又は無機塩基(好ましくはトリエチルアミンのような窒素含有基)の存在下で、−80℃〜100℃の温度、好ましくは室温で行う。
末端基−NH2を要求される末端基−N=Rに変換することのできるそれ自体公知の反応を応用又は適用することによって実施することができる。そのような方法は、当業者の通常の知識の範囲内にあり、特にLarock等(supra)に記載されている。
− アセトニトリル、クロロホルム又はジクロロメタン、好ましくはアセトニトリルのような極性非プロトン有機溶媒中で、ハロゲン化トリメチルシラン、好ましくは臭化トリメチルシラン(Me3SiBr)の作用により(該手順は好ましくは、反応混合物の温度を−80℃〜100℃、好ましくは約0℃に維持しながらハロゲン化トリメチルシランをゆっくりと添加することにより行う。)、
− 次いで、該反応混合物に添加する無水MeOHの作用により、
行われる。
従って、本発明は式(VIII)の化合物にも関する。
ZはH又は−JH基のための保護基を表し;そのような保護基はそれ自体公知であり、以下に示すGreene等又はMcOmie等から特に特定することができる。好ましくは、Jが酸素原子を表すときは、ZはTBDMS(t−ブチル−ジメチル−シリル基)を表す。
Jは酸素原子、硫黄原子又は−NR−基を表す。
Kは−アリール−、−ヘテロアリール−、−アルキル−基を表し、各基はハロゲン原子によって、又は−NO2、−NRR’、−CN、−CF3、−OH、−アルキル、−アリール、−アラルキル基によって随意に置換されて良い。
Lは鎖員が1〜6個の直鎖状若しくは分枝状の炭化水素鎖を表し、各鎖員はヘテロ原子(好ましくは窒素)から随意に選択してもよく、及び/又は1個又は2個以上の二重結合又は三重結合を随意に有し、各鎖員は−OH、−NRR’、−Oアルキル、−アルキル、−Hal、−NO2、−CN、−CF3、−アリール、−アラルキルから選択される1個若しくは2個以上の置換基によって随意に置換されてもよい。
R、R’は、同一でも異なってもよく、各々独立に水素原子又は−アルキル、−アリール、−アラルキル基を表す。)
上の式(VIII)中、Kは好ましくは随意に置換されたフェニル環を表し、より好ましくはKは非置換フェニル環を表す。
上の式(III)中、Lは好ましくは−OH基によって随意に置換された−アルキル−基、又はLは−アルケニル−基を表し;より好ましくはLは−アルキル−基を表す。
前述した方法においては、二つの基が出発物質及び最終物質の両方に含まれ、それらの構造が同一であり、一方から他方が誘導可能であるときは“対応する”という。
反応は乾燥アルゴン雰囲気下で行った(アルゴンU、リキッドエア社)。使用直前に、文献1(Perrin等; Purification of Laboratory Chemicals, Third Edition; Press, P., Ed.: Oxford, 1988.)に記載の技術に従って、以下の溶媒:テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、アセトニトリル、ペンタン、トルエン、ジエチルエーテル、クロロホルム、トリエチルアミン、ピリジンを乾燥させてアルゴン下で蒸留した。
樹枝状ポリマーG’1(0.14 mmol, 200 mg)を、蒸留トリエチルアミン(0.126 mmol, 4.5 μl)及びジメチルホスファイト(1.26 mmol, 115 μl)と共に、0.2mLのTHFに溶解した。該混合物を12時間磁気撹拌した。得られたペーストをTHF/Et2O混合物(1/1)で洗浄すると白色粉末を生じた。最終生成物は72%の最終収率で単離された。
1gのGc’1(0.35 mmol)を1mLのTHFに溶解し、次いで、蒸留トリエチルアミン(10 μl, すなわち0.84.10-3 mol)及びジメチルホスファイト(382 μl, すなわち4.2.10-3mol)(−CHO当たり1当量)を加えた。該混合物を12時間撹拌した。得られたペーストをTHF/Et2O混合物(1/1)で洗浄すると白色粉末を生じた。最終生成物は72%の最終収率で単離された。
樹枝状ポリマーGc’2(0.146 mmol, 1 g)を、蒸留トリエチルアミン(1.3 mmol, 15 μl)及びジメチルホスファイト(3.5 mmol, 319 μl)と共に、1mLのTHFに溶解した。該混合物を12時間磁気撹拌した。得られたペーストをTHF/Et2O混合物(1/1)で洗浄すると白色粉末を生じた。最終生成物は80%の最終収率で単離された。
樹枝状ポリマーGc’3(1.35.10-2 mmol,0.2 g)を、蒸留トリエチルアミン(0.8 mmol,10μl)及びジメチルホスファイト(0.648 mmol,59μl)と共に、0.2mLのTHFに溶解した。該混合物を12時間磁気撹拌した。得られたペーストをTHF/Et2O混合物(1/1)で洗浄すると白色粉末を生じた。最終生成物85%の最終収率で単離された。
α−ヒドロキシジメチルホスホネート末端をもつ第一世代の樹枝状ポリマー(4.78.10-2 mmol,200 mg)を、アセトニトリル(4 ml)及びトリエチルアミン(0.575 mmol,20.5μl)に0℃で懸濁させた。次いで、臭化トリメチルシラン(1.72 mmol,229μl)を0℃でゆっくり加え、6時間かけてゆっくりと室温に戻した。その後、無水メタノール(1mL)を加えた。2時間撹拌した後、反応混合物を減圧下で乾燥させた。次いで、30分間力強く撹拌しながら該粉末を最小量の水に懸濁せた。濾過後、生成物を乾燥して多量のエーテルで洗浄した。好ましくは、溶解性の樹枝状ポリマーを得るために、最終の樹枝状ポリマーは完全には脱溶媒してはならない。最終生成物は51%の最終収率で単離された。
α−ヒドロキシジメチルホスホネート末端をもつ第二世代の樹枝状ポリマー(3.16.10-2 mmol,300 mg)を、アセトニトリル(1.5 ml)及びトリエチルアミン(0.86 mmol,30μl)に0℃で懸濁させた。次いで、臭化トリメチルシラン(2.3 mmol,304 μl)を0℃でゆっくり加え、6時間かけてゆっくりと室温に戻した。その後、無水メタノール(1mL)を加えた。2時間撹拌した後、反応混合物を減圧下で乾燥させた。次いで、30分間力強く撹拌しながら該粉末を最小量の水に懸濁させた。濾過後、生成物を乾燥して多量のエーテルで洗浄した。好ましくは、溶解性の生成物が望まれるならば、最終の樹枝状ポリマーは完全には脱溶媒してはならない。最終生成物は62%の最終収率で単離された。
テトラメチル−メチレンgem−ジホスホネート(11.7 mmol,2.7 g)及び水素化ナトリウム(11.7 mmol,281 mg)を10mLの蒸留THFに溶解した。該溶液を室温で2時間力強く撹拌した。水素の放出が止まると、予め5mLの蒸留THFに溶解させておいた樹枝状ポリマーGc’2(0.7 mmol,1 g)に、該溶液をゆっくりと添加した。添加は0℃で実施し、次いで該混合物を一晩かけて室温に戻した。次いで、白色固体をペンタン/エーテル混合物(1/1)で洗浄して過剰のテトラメチル−メチレンgem−ジホスホネートを除去した。次いで、樹枝状ポリマーを最小量の水に懸濁させ、得られた濁った溶液を遠心分離した。白色粉末を遠心分離後に回収したが、この操作(遠心分離)はときには、やはり最小量の水で2度繰り返す必要があるかもしれない。最終生成物は63%の最終収率で単離された。
テトラメチル−メチレンgem−ジホスホネート(0.77 mmol,0.18 g)及び水素化ナトリウム(0.78 mmol,19 mg)を4mLの蒸留THFに溶解した。該溶液を室温で2時間力強く撹拌した。水素の放出が止まると、予め2mLの蒸留THFに溶解させておいた樹枝状ポリマーGc’2(2.9.10-2mmol,0.2 mg)に、該溶液をゆっくりと添加した。添加は0℃で実施し、次いで該混合物を一晩かけて室温に戻した。次いで、白色固体をペンタン/エーテル混合物(1/1)で洗浄して過剰のテトラメチル−メチレンgem−ジホスホネートを除去した。次いで、樹枝状ポリマーを最小量の水に懸濁させ、得られた濁った溶液を遠心分離した。白色粉末を遠心分離後に回収したが、この操作(遠心分離)はときには、やはり最小量の水で2度繰り返す必要があるかもしれない。最終生成物は68%の最終収率で単離された。
テトラメチル−メチレンgem−ジホスホネート(0.71 mmol,165 mg)及び水素化ナトリウム(0.71 mmol,17.1 mg)を5mLの蒸留THFに溶解した。該溶液を室温で2時間力強く撹拌した。水素の放出が止まると、予め3mLの蒸留THFに溶解させておいた樹枝状ポリマーGc’3(1.35.10-2 mmol,200 mg)に、該溶液をゆっくりと添加した。添加は0℃で実施し、次いで該混合物を一晩かけて室温に戻した。次いで、白色固体をペンタン/エーテル混合物(1/1)で洗浄して過剰のテトラメチル−メチレンgem−ジホスホネートを除去した。次いで、樹枝状ポリマーを最小量の水に懸濁させ、得られた濁った溶液を遠心分離した。白色粉末を遠心分離後に回収したが、この操作(遠心分離)はときには、やはり最小量の水で2度繰り返す必要があるかもしれない。最終生成物は72%の最終収率で単離された。
本多段合成の工程a)からd)は既に「J.D. Olsjewski et al. J. Org. Chem. 1994, 59, 4285-4296」に記載されている。
a)4−t−ブチルジメチルシリル−ベンズアルデヒドの合成
最終生成物をジクロロメタンから再結晶させた。そのために、最小量の高温ジクロロメタンに溶解して、次いで非常にゆっくりと室温に戻した。最後に、−20℃で生成物を完全に純粋な白色結晶の形態で回収した。
ジクロロチオホスフィン末端をもつ第二世代の樹枝状ポリマーGc2(0.02 mmol,100 mg)をTHF(2 ml)に溶解した。炭酸セシウム(1.5 mmol,490 mg)をこの溶液に加えた。最後に、4−ヒドロキシ−ベンジルジメチル−ホスホネートを加えた(0.53 mmol,113 mg)。該混合物を24時間室温で撹拌した。次いで、白色粉末が得られるまで試料を真空下に置いた。該粉末はペンタン/エーテル混合物(1/1)で洗浄した。最終生成物は78%の収率で単離された。
ジクロロチオホスフィン末端をもつ第三世代の樹枝状ポリマーGc3(0.014 mmol,150 mg)をTHF(2 ml)に溶解した。炭酸セシウム(1.4 mmol,460 mg)をこの溶液に加えた。最後に、4−ヒドロキシ−ベンジルジメチル−ホスホネートを加えた(0.71 mmol,153 mg)。該混合物を24時間室温で撹拌した。次いで、白色粉末が得られるまで試料を真空下に置いた。該粉末はペンタン/エーテル混合物(1/1)で洗浄した。最終生成物は80%の収率で単離された。
ベンジルジメチル−ホスホネート末端をもつ第一世代の樹枝状ポリマー(400 mg,0.1 mmol)をアセトニトリル(1 ml)に溶解した。該混合物を0℃に冷却し、次いでブロモトリメチルシラン(386 μl,2.9 mmol)、すなわちメチル末端当たり1.2当量のシランをゆっくりと加えた。該混合物を室温で16時間放置した。次いで、試料を2時間真空下に置いた。粉末が得られたので、無水メタノール(1mL)を加えた。懸濁液を2時間撹拌し、最後に生成物を1時間再び真空下に置いた。得られた粉末を水及びエーテルで数回洗浄した。最終生成物は収率70%で単離された。
ベンジルジメチル−ホスホネート末端をもつ第二世代の樹枝状ポリマー(130 mg,0.014 mmol)をアセトニトリル(1ml)に溶解した。該混合物を0℃に冷却し、次いでブロモトリメチルシラン(101 μl,0.76 mmol)、すなわちメチル末端当たり1.2当量のシランをゆっくりと加えた。該混合物を室温で16時間放置した。次いで、試料を2時間真空下に置いた。粉末が得られたので、無水メタノール(1mL)を加えた。懸濁液を2時間撹拌し、最後に生成物を1時間再び真空下に置いた。得られた粉末を水及びエーテルで数回洗浄した。最終生成物は収率63%で単離された。
ベンジルジメチル−ホスホネート末端をもつ第三世代の樹枝状ポリマー(200 mg,0.01 mmol)をアセトニトリル(1 ml)に溶解した。該混合物を0℃に冷却し、次いでブロモトリメチルシラン(146 μl,1.09 mmol)、すなわちメチル末端当たり1.1当量のシランをゆっくりと加えた。該混合物を室温で16時間放置した。次いで、試料を2時間真空下に置いた。粉末が得られたので、無水メタノール(1mL)を加えた。懸濁液を2時間撹拌し、最後に生成物を1時間再び真空下に置いた。得られた粉末を水及びエーテルで数回洗浄した。最終生成物は収率81%で単離された。
蒸留トリエチルアミン(5 μl すなわち0.42.10-3 mol,)及びジメチルホスファイト(196 μl,すなわち、2.1.10-3 mol)(−CHO当たり1当量)を、1mLのTHFに溶解した301mgのP3N3(OC6H4−CHO)6(0.35mmol)に加えた。該混合物を12時間撹拌した。得られたペーストをTHF/Et2O混合物(1/1)で洗浄すると白色粉末を生じた。最終生成物は収率78%で単離された。
実施例18で得られた世代0の樹枝状ポリマー(4.78.10-2mmol,72 mg)を、トリエチルアミン(0.288 mmol, 10.25 μl)を含有するアセトニトリル(4 ml)中に0℃で懸濁させた。次いで、臭化トリメチルシラン(0.86 mmol,115 μl)を0℃でゆっくり加え、6時間かけてゆっくりと室温に戻した。その後、無水メタノール(1mL)を加えた。2時間撹拌した後、反応混合物を減圧下で乾燥させた。次いで、30分間力強く撹拌しながら該粉末を最小量の水に懸濁せた。濾過後、生成物を乾燥して多量のエーテルで洗浄した。好ましくは、溶解性の樹枝状ポリマーを得るために、最終の樹枝状ポリマーは完全には脱溶媒してはならない。最終生成物は収率60%で単離された。
31P-{1H} NMR (CDCl3):δ = 12.2 (s,P0); 31.8 (s,P(O)(OMe)2) ppm.
実施例20で得られたベンジルジメチル−ホスホネート末端をもつ世代0の樹枝状ポリマー(126 mg,0.1 mmol)をアセトニトリル(1 ml)に溶解した。該混合物を0℃に冷却し、次いでブロモトリメチルシラン(198 μl,1.45 mmol)、すなわちメチル末端当たり1.2当量のシランをゆっくりと加えた。該混合物を室温で16時間放置した。次いで、試料を2時間真空下に置いた。粉末が得られたので、無水メタノール(1mL)を加えた。懸濁液を2時間撹拌し、最後に生成物を1時間再び真空下に置いた。得られた粉末を水及びエーテルで数回洗浄した。最終生成物は収率79%で単離された。
2−ニトロ−4−ヒドロキシ−アニリン500mg、ホルムアルデヒドの37%水溶液1mL及びジメチルホスファイト1.2mLを室温で混合した。得られた赤色溶液を室温で96時間撹拌した。この粗製残留物をシリカゲルクロマトグラフィによって直接精製した(溶離剤:ジエチルエーテルの後に酢酸エチル)。カラムクロマトグラフィ後に得られた赤色残留物を酢酸エチル300mLで希釈し、次いで水50mLで洗浄した。その後、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥し、蒸発乾燥すると期待された生成物が赤色粉末として収率71%で得られた。
a)アリルイミン表面をもつ樹枝状ポリマーの合成
大幅に過剰なアリルアミン(10当量/CHO)、次いでMgSO4(約2g)を、THF又はCH2Cl2(5mL)に溶解させた230mg(80μmol)のGc’1に加えた。該懸濁液を室温で2日間撹拌した後に31P NMRで検査した。該混合物を濾過(必要に応じて2度)し、多量のペンタンを添加した。溶媒を除去し、次いで固体を最小量のTHFに溶解させてペンタンを用いて沈殿させた。精製を2度繰り返した。得られた固体は減圧下で乾燥した。アリルイミン末端をもつ樹枝状ポリマーが純粋な状態で白色固体の形態として収率90%で得られた(240mg)。
工程(a)で得た樹枝状ポリマーを大幅に過剰なジメチルホスファイトに溶解させた。この均一な溶液を室温で72時間撹拌した。蒸留エーテル10mLを溶液に加えた。デカンテーション後、溶媒を除去して固体をエーテルで洗浄した(3×10ml)。該固体を最小量のTHFに溶解し、次いでペンタンを添加することで沈殿させた。残留固体を減圧下で乾燥し、ジメチルN−(アリル)−メチルホスホネート末端をもつ樹枝状ポリマーを純粋な状態で収率80%として得た(白色粉末)。
アセトニトリル(5mL)に溶解した工程b)で得たジメチルN−(アリル)−メチルホスホネート樹枝状ポリマー120mg(25.8μmol)に、46当量のBrTMS(160μL)を0℃でゆっくりと加えた。次いで、該溶液を室温で20時間撹拌した。溶媒を減圧下で蒸発させて残留物を10mLのメタノールで処理した。メタノール中で力強く1時間撹拌した後、該固体を減圧下で乾燥し、2×20mlの蒸留エーテルで洗浄した。溶媒を除去し、0.1955Mの水酸化ナトリウム水溶液(1.6mL)をゆっくりと加えた。この均一溶液を凍結乾燥して、N−(アリル)−メチルホスホン酸(モノナトリウム塩)末端を有する樹枝状ポリマーを白色粉末の形態で定量的な収率で得た。
a)ベンジルイミン表面をもつ樹枝状ポリマーの合成
大幅に過剰なベンジルアミン(10〜12当量/CHO)、次いでMgSO4(約2〜3g)を、CH2Cl2(5mL)に溶解させた160mg(56μmol)のGc’1に加えた。該懸濁液を室温で24時間撹拌した。該混合物を濾過し、多量のペンタンを添加した。溶媒を除去し、次いで固体を最小量のTHFに溶解させてペンタンを用いて沈殿させた。残留物を2×5mLの蒸留エーテルで洗浄し、得られた固体を減圧下で乾燥した。ベンジルイミン末端をもつ樹枝状ポリマーが純粋な状態で白色固体の形態として収率90%で得られた。
イミン末端を有する先の樹枝状ポリマーを大幅に過剰なジメチルホスファイト(1mL)に溶解させた。この均一な溶液を室温で72時間撹拌し、次いで蒸留エーテル10mLを該溶液に加えた。デカンテーション後、溶媒を除去して固体をエーテルで洗浄した(3×10ml)。該固体を最小量のTHFに溶解し、次いでペンタンを添加することで沈殿させた。残留固体を減圧下で乾燥し、ジメチルN−(ベンジル)−メチルホスホネート末端をもつ樹枝状ポリマーを純粋な状態で収率70%として得た(白色粉末)。
先の工程で得た160mg(30.5μmol)のジメチルN−(ベンジル)−メチルホスホネート樹枝状ポリマーの溶液(5mL)に、46当量のBrTMS(190μL)を0℃でゆっくりと加えた。次いで、該溶液を室温で20時間撹拌した。溶媒を減圧下で蒸発させて残留物を10mLのメタノールで処理した。メタノール中で力強く1時間撹拌した後、該固体を減圧下で乾燥した。このホスホン酸を2×20mlの蒸留エーテルで洗浄した。溶媒を除去し、この純粋なホスホン酸末端を有する樹枝状ポリマーを0.1955Mの水酸化ナトリウム水溶液(1.9mL)でゆっくりと処理した。この均一溶液を凍結乾燥して、N−(ベンジル)−メチルホスホン酸(モノナトリウム塩)末端を有する樹枝状ポリマーを白色粉末の形態で定量的な収率で得た。
a)メチルイミン表面をもつ樹枝状ポリマーの合成
大幅に過剰量(10〜12当量/CHO)のメチルアミン(8Mのエタノール溶液)、次いでMgSO4(約2〜3g)を、THF(5mL)に溶解させた200mg(70μmol)のGc’1に加えた。該懸濁液を室温で20時間撹拌した。該混合物を濾過し、多量のペンタンを添加した。溶媒を除去し、次いで固体を最小量のTHFに溶解させてペンタンを用いて沈殿させた。残留物を5mLの蒸留エーテルで2度洗浄し、得られた固体を減圧下で乾燥した。メチルイミン末端をもつ樹枝状ポリマーが純粋な状態で白色固体の形態として収率85%で得られた。
先の工程で得たイミン末端を有する樹枝状ポリマーを大幅に過剰なジメチルホスファイトに溶解させた。この均一な溶液を室温で72時間撹拌し、次いで蒸留エーテル10mLを加えた。デカンテーション後、溶媒を除去して固体をエーテルで洗浄した(3×10ml)。該固体を最小量のTHFに溶解し、次いでペンタンを添加することで沈殿させた。残留固体を減圧下で乾燥し、ジメチルN−(メチル)−メチルホスホネート末端をもつ樹枝状ポリマーを純粋な状態で収率80%として得た(白色粉末)。
先の工程で得た160mg(37μmol)のジメチルN−(メチル)−メチルホスホネート樹枝状ポリマーの溶液(5mL)に、46当量のBrTMS(230μL)を0℃でゆっくりと加えた。次いで、該溶液を室温で20時間撹拌した。溶媒を減圧下で蒸発させて残留物を10mLのメタノールで処理した。メタノール中で力強く1時間撹拌した後、該固体を減圧下で乾燥した。このホスホン酸を2×20mlの蒸留エーテルで洗浄した。溶媒を除去し、この純粋なホスホン酸末端を有する樹枝状ポリマーを0.1955Mの水酸化ナトリウム水溶液(2.3mL)でゆっくりと処理した。この均一溶液を凍結乾燥して、N−(メチル)−メチルホスホン酸(モノナトリウム塩)末端を有する樹枝状ポリマーを白色粉末の形態で定量的な収率で得た。
本発明の化合物についてFalex潤滑試験機(破壊試験)でスチール/スチール接触を試験した。該試験によれば本発明の官能性ビスホスホネート樹枝状ポリマーが極圧用の潤滑添加剤として使用できることが示された。該添加剤によれば、1%に希釈したときに、潤滑添加剤として汎用されているアルキルホスフェートエステルの潤滑度合以上の潤滑度合が得られた。
Claims (47)
- − 原子価mの中心コア§;
− コアの周辺に分枝した世代鎖;
− 各世代鎖の端部における中間鎖;並びに
− 各中間鎖の端部における末端基;
から構成されることを特徴とする世代nの樹枝状ポリマーであって、
mは3〜8の整数を表し、nは1〜3の整数を表し、前記末端基が次式:
の基で構成され、
中心コア§が以下の基から選択され、
−J−K−L− (C2)
(式中、
Jは酸素原子を表し;
Kは非置換のフェニル環であるか、ハロゲン原子、−NO 2 、−CN、及び−CF 3 から選択される1個又は2個以上の置換基によって置換されたフェニル環であり;
Lは、1個又は2個以上のヘテロ原子を随意に有し及び/又は1個又は2個以上の二重又は三重結合を随意に有し、鎖員が1〜6個である炭化水素鎖を表し、各鎖員は−OH、NRR’、−Oアルキルから選択される1個又は2個以上の置換基によって随意に置換されてもよく、
R及びR’は、同一でも異なってもよく、それぞれ独立に水素原子又は−アルキル、−アリール、−アラルキル基を表わす。)
で表され、
世代鎖は、同一でも異なってもよく、次式:
−A−B−C(D)=N−N(E)−(P(=G))< (C1)
(式中:
Aは酸素原子、硫黄原子、リン原子又は−NR−基を表し;
Bは−アリール−、−ヘテロアリール−、−アルキル−基を表し、各基はハロゲン原子又は−NO 2 、−NRR’、−CN、−CF 3 、−OH、−アルキル、−アリール、−アラルキル基によって随意に置換されてもよく;
Cは炭素原子を表し;
D及びEは、同一でも異なってもよく、それぞれ独立に水素原子、−アルキル、−Oアルキル、−アリール、−アラルキル基を表し、これらの基はそれぞれハロゲン原子又は−NO 2 、−NRR’、−CN、−CF 3 、−OH、−アルキル、−アリール、−アラルキル基によって随意に置換されてもよく;
Gは硫黄、酸素、セレン又テルル原子又は=NR基を表し;
R及びR’は、同一でも異なってもよく、それぞれ独立に水素原子又は−アルキル、−アリール、−アラルキル基を表し;
<は各世代鎖の端部における二つの結合を表す。)
で表されることを特徴とする樹枝状ポリマー。 - − 原子価mの中心コア§;
− コア周辺の各結合の端部における中間鎖;並びに
− 各中間鎖の端部における末端基;
から構成されることを特徴とする世代nの樹枝状ポリマーであって、
mは3〜8の整数を表し、nは0を表し、前記末端基が次式:
の基で構成され、
中心コア§が以下の基から選択され、
−J−K−L− (C2)
(式中、
Jは酸素原子を表し;
Kは非置換のフェニル環であるか、ハロゲン原子、−NO 2 、−CN、及び−CF 3 から選択される1個又は2個以上の置換基によって置換されたフェニル環であり;
Lは、1個又は2個以上のヘテロ原子を随意に有し及び/又は1個又は2個以上の二重又は三重結合を随意に有し、鎖員が1〜6個である炭化水素鎖を表し、各鎖員は−OH、NRR’、−Oアルキルから選択される1個又は2個以上の置換基によって随意に置換されてもよく、
R及びR’は、同一でも異なってもよく、それぞれ独立に水素原子又は−アルキル、−アリール、−アラルキル基を表わす。)
で表されることを特徴とする樹枝状ポリマー。 - ポリプロピレンイミン−ポリアミン、ポリ(アミドアミン)、又はフェノキシメチル(メチルヒドラゾノ)構造を有する請求項1〜3の何れか一項に記載の樹枝状ポリマー。
- M+は周期表のIA、IIA、IIB又はIIIA族の元素の陽イオンを表すか、或いは、M+はHNEt3 +を表す請求項1〜4の何れか一項に記載の樹枝状ポリマー。
- Mはナトリウム及びカリウム原子から選択される請求項1〜5の何れか一項に記載の樹枝状ポリマー。
- Aは酸素原子を表す請求項1、3〜6の何れか一項に記載の樹枝状ポリマー。
- Bはハロゲン原子、又は−NO2、−NRR’、−CN、−CF3、−OH、−アルキル、−アリール、−アラルキル基によって随意に置換されたフェニル環を表す1、3〜7の何れか一項に記載の樹枝状ポリマー。
- Bが非置換のフェニル環を表す1、3〜8の何れか一項に記載の樹枝状ポリマー。
- Dが水素原子を表す請求項1、3〜9の何れか一項に記載の樹枝状ポリマー。
- Eは−アルキル基を表す請求項1、3〜10の何れか一項に記載の樹枝状ポリマー。
- Gは硫黄原子を表す請求項1、3〜11の何れか一項に記載の樹枝状ポリマー。
- 世代鎖は同一である請求項1、3〜12の何れか一項に記載の樹枝状ポリマー。
- J及びKはそれぞれA及びBに等しい請求項1、3〜13の何れか一項に記載の樹枝状ポリマー。
- Kは非置換フェニル環又は−NO 2 によって置換されたフェニル環を表す請求項1〜14の何れか一項に記載の樹枝状ポリマー。
- Kは非置換のフェニル環を表す請求項1〜15の何れか一項に記載の樹枝状ポリマー。
- Lは−アルキル−、−アルケニル−又は−アルキニル−基を表し、各基は−OH、−NRR’、−Oアルキルから選択される1個又は2個以上の置換基によって随意に置換されてもよい請求項1〜16の何れか一項に記載の樹枝状ポリマー。
- Lは−OH基によって随意に置換された−アルケニル−又は−アルキル−基を表す請求項1〜16の何れか一項に記載の樹枝状ポリマー。
- Lは−OH基によって随意に置換された−アルキル−基を表す請求項1〜16の何れか一項に記載の樹枝状ポリマー。
- (i) 末端基−CHO、−CH=NR又は−P(=S)Cl2を有する対応する樹枝状ポリマーと、
式Z−PO3Me2(ここで、Zは:
− 末端基が−CHO又は−CH=NRであるときは−Hを表し、或いは
− 末端基が−P(=S)Cl2を表すときは、先に定義した中間鎖を表す。)
で表される化合物を反応させる工程;
を含む請求項1〜20の何れか一項に記載の樹枝状ポリマーの製造方法。 - (ii) (i)の後、XがH又はMを表すときは、(i)で得られた−PO3Me2末端を有する樹枝状ポリマーを−PO3H2末端を有する対応する樹枝状ポリマーに変換する工程を含む請求項21に記載の製造方法。
- (iii)(ii)の後、XがMを表すときは、(ii)で得られた−PO3H2末端を有する樹枝状ポリマーを、−PO3M2末端を有する対応する樹枝状ポリマーの塩に変換する工程を含む請求項22に記載の製造方法。
- 次式(I):
で表される請求項20に記載の樹枝状ポリマーの製造方法であって、
(i)次式:
− −J−K−L’(ここで、L’は−CHO又は−CH=NR基を表す。)、或いは
− −Clを表す。)
で表される対応する樹枝状ポリマーを、
式Z−PO3Me2(ここで、Zは:
− Yが−J−K−Lを表すときはH−、或いは
− YがClを表すときはH−J−K−L−を表す。)
の化合物で処理して、式(III−1):
の樹枝状ポリマーを得る工程を含むことを特徴とする方法。 - (iii)XがMを表すときは、(ii)で得られた式(IV)の樹枝状ポリマーを式(I)の対応する塩(ここで、Mは金属原子を表す。)に変換する工程を含むことを特徴とする請求項25に記載の方法。
- 前記塩基がトリエチルアミンである請求項27に記載の方法。
- 前記塩基が炭酸セシウムである請求項29に記載の方法。
- 反応(ii)が、
− 極性非プロトン有機溶媒中で、ハロゲン化トリメチルシランの作用により
− 次いで、該反応混合物に添加する無水MeOHの作用により、
行われる請求項22又は25に記載の方法。 - ハロゲン化トリメチルシランがMe3SiBrである請求項31に記載の方法。
- 工程(iii)は、式(IV)の化合物を塩基の存在下で作用させる反応を含む請求項23又は26に記載の方法。
- 前記塩基が水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムから選択される請求項33に記載の方法。
- 式(VIII)の化合物。
Z−J−K−L−PO3Me2 (VIII)
(式中、
ZはHを表すか又は−JH基のための保護基を表し;
Jは酸素原子を表し;
Kは非置換のフェニル環であるか、ハロゲン原子、−NO 2 、−CN、及び−CF 3 から選択される1個又は2個以上の置換基によって置換されたフェニル環であり;
Lは鎖員が1〜6個の直鎖状若しくは分枝状の炭化水素鎖を表し、各鎖員はヘテロ原子から随意に選択してもよく、及び/又は1個又は2個以上の二重結合又は三重結合を随意に有し、各鎖員は−OH、−NRR’、−Oアルキル、−アルキル、−ハロゲン原子、−NO2、−CN、−CF3、−アリール、−アラルキルから選択される1個若しくは2個以上の置換基によって随意に置換されてもよい。) - Kは非置換フェニル環を表す請求項35に記載の化合物。
- Lは−OH基によって随意に置換された−アルキル−基、又はLは−アルケニル−基を表す請求項35又は36に記載の化合物。
- Lは−アルキル−基を表す請求項35〜37の何れか一項に記載の化合物。
- ハロゲン原子は臭素を表す請求項39に記載の方法。
- ZがTBDMS(t−ブチルジメチルシリル基)を表すときは、フッ化テトラブチルアンモニウムを式(X)の対応する化合物に作用させる工程を含む請求項39又は40に記載の方法。
- 式(IX)の生成物は、式P(OMe)3(X)のトリメチルホスファイトの存在下で、−80℃〜150℃の温度で反応させる請求項42に記載の方法。
- 表面処理用又は表面接触用の請求項1〜20の何れか一項に記載の樹枝状ポリマー。
- 前記表面が金属、シリカベース又は酸化物ベースである請求項44に記載の樹枝状ポリマー。
- 前記表面に接触させる又はこれを処理するための組成物中の添加剤として使用される請求項44又は45に記載の樹枝状ポリマー。
- 防食剤、潤滑剤、スケール防止剤又は難燃剤として使用される請求項44〜46の何れか一項に記載の樹枝状ポリマー。
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