JP5028608B2 - エンド位に2個の極性基を有するノルボルネン誘導体、そのメタセシス開環重合体およびそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
Polymer Preprints,vol.42,No.1,341−342(2001) Organic Letters,Vol.7,No.13,2639−2641(2005)
1.式(1):
(式中、R1およびR2は、同一でも異なってもよく、水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、非置換のもしくは置換されたシリル基、非置換のもしくは置換されたアミド基、非置換のもしくは置換されたアルコキシ基、非置換のもしくは置換されたアリールオキシ基、ハロゲン原子、または周期表第15族、16族の原子もしくはハロゲン原子を含む炭素数1〜20の炭化水素基を表し;R4およびR5は、同一でも異なってもよく、水素、炭素数1〜20のアルキル基、アルコキシ基またはフェニル基であり;E1およびE2の一方は、シアノ基を表し、他方は、−COOR3基を表し、ここで、R3は、水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、非置換のもしくは置換されたシリル基、非置換のもしくは置換されたアミド基、非置換のもしくは置換されたアルコキシ基、非置換のもしくは置換されたアリールオキシ基、ハロゲン原子、または周期表第15族、16族の原子もしくはハロゲン原子を含む炭素数1〜20の炭化水素基である)
で示されるノルボルネン誘導体。
2.式(2):
(式中、R1、R2、E1およびE2は、前記1において定義したとおりである)
で示される置換エチレン誘導体と、
式(3):
(式中、R4およびR5は、同一でも異なってもよく、水素、炭素数1〜20のアルキル基、アルコキシ基またはフェニル基であり、シクロペンタジエン環の任意の炭素に置換されていてよい)
で示されるシクロペンタジエン誘導体とを溶媒中で室温以下においてディールス−アルダー反応に付する、前記1記載のノルボルネン誘導体の製造方法。
3.式(4):
(式中、R1、R2、R4、R5、E1およびE2は、前記1において定義したとおりであり、R6およびR7は、同一でも異なってもよく、水素、炭素数1〜20のアルキル基、アルコキシ基またはフェニル基であり、シクロペンタジエン環の任意の炭素に置換されていてよい)
で示されるノルボルネン誘導体。
4.前記1記載のノルボルネン誘導体と、
式(5):
(式中、R6およびR7は、請求項3において定義したとおりである)
で示されるシクロペンタジエン誘導体とをディールス−アルダー反応に付する、前記3記載のノルボルネン誘導体を製造する方法。
5.式(6):
(式中、R1、R2、R4、R5、E1およびE2は、請求項1において定義したとおりであり、R4およびR5は、主鎖中の炭素原子上に置換される)
で示される繰り返し単位を有し、数平均分子量5,000〜300,000を有する重合体。
6.前記1記載のノルボルネン誘導体を、触媒の存在下において開環メタセシス重合させることを含む、前記5記載の重合体の製造方法。
7.式(7):
(式中、R1、R2、R4、R5、E1およびE2は、前記1において定義したとおりであり、R6およびR7は、前記3において定義したとおりであり、主鎖中の炭素原子上に置換される)
で示される繰り返し単位を有し、数平均分子量5,000〜300,000を有する重合体。
8.前記3記載のノルボルネン誘導体を、触媒の存在下開環メタセシス重合させることを含む、前記7記載の重合体の製造方法。
9.式(6):
および式(8):
(式中、R1、R2、R4、R5、E1およびE2は、前記1において定義したとおりであり、R4およびR5は、主鎖中の炭素原子上に置換される)
で示されるモノマー単位からなり、重合体の式(6)で示される繰り返し単位および式(8)で示される繰り返し単位は、それぞれブロック結合していても又はランダムに配置されて結合していてもよく;重合体中の式(6)で示される繰り返し単位対式(8)で示される繰り返し単位のモル比は100:0〜1:99であり、数平均分子量5,000〜300,000を有する共重合体。
10.前記1記載のノルボルネン誘導体と、
式(9):
(式中、R1、R2、R4、R5、E1およびE2は、前記1において定義したとおりである)
で示されるノルボルネン誘導体とを、触媒の存在下開環メタセシス重合させることを含む前記9記載の共重合体の製造方法。
11.式(7):
および式(10):
(式中、R1、R2、R4、R5、E1およびE2は、前記1において定義したとおりであり、R6およびR7は、前記3において定義したとおりであり、主鎖中の炭素原子上に置換される)
で示されるモノマー単位からなり、式(7)および(10)は、それぞれブロックからなっても又はランダムに配置されてもよく;重合体中の式(7)で示される繰り返し単位対式(10)で示される繰り返し単位のモル比は100:0〜1:99であり、数平均分子量5,000〜300,000を有する共重合体。
12.前記3記載のノルボルネン誘導体と、
式(11):
(式中、R1、R2、R4、R5、E1およびE2は、前記1において定義したとおりであり、R6およびR7は、前記3において定義したとおりである)
で示されるエキソ位に選択的に極性基を有するノルボルネン誘導体
との混合物を、触媒の存在下開環メタセシス重合させる、前記11記載の共重合体の製造方法。
13.前記5または7記載の重合体あるいは前記9または11記載の共重合体から形成される光学材料。
第一の本発明は、式(1)で示されるエンド型ノルボルネン誘導体である。
R3は、水素原子、炭素数1〜20、好ましいものは炭素数1〜6を有する炭化水素基であり、その具体例としては、メチル基、エチル基、ビニル基、n−プロピル基、イソプロピル基、アリル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロへキシル基、フェニル基、ヘプチル基、ベンジル基、2−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、オクチル基、2,6−ジメチルフェニル基、2−エチルフェニル基、ノニル基、クミル基、2−イソプロピルフェニル基、2,4,6−トリメチルフェニル基、2−エチル−6−メチルフェニル基、デシル基、ナフチル基、アダマンチル基、2−t−ブチルフェニル基、2,6−ジエチルフェニル基、2−メチル−6−イソプロピルフェニル基、ウンデシル基、2−エチル−6−イソプロピル基、2,6−ジエチル−4メチルフェニル基、ドデシル基、2,6−ジイソプロピルフェニル基、2−ビフェニル基、2−シクロへキシルフェニル基、トリデシル基、2,6−ジイソプロピル−4−メチルフェニル基、テトラデシル基、2,6−ジブチルフェニル基、1−アントラセニル基、ペンタデシル基、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル基、2−フェニル−6−イソプロピルフェニル基、ヘキサデシル基、2−ナフチルフェニル基、2−t−ブチル−6−フェニルフェニル基、ヘプタデシル基、2−t−ブチル−4−メチル−6−フェニルフェニル基、オクタデシル基、2,6−ジフェニルフェニル基、ノナデシル基、トリフェニルメチル基、4−メチル2,6−ジフェニルフェニル基、アラキジル基、2,6−ジパラトリルフェニル基を挙げることができる。
(式中、R1、R2、R4、R5、E1およびE2は、先に定義したとおりである)
に従って製造することができる。
に従って製造することができる。
(式中、R1、R2、R4、R5、E1およびE2は、先に定義したとおりである)
で示されるエキソ型ノルボルネン誘導体は、式(12):
(式中、R1、R2、R4およびR5は、先に定義したとおりである)
で示されるエキソ型ノルボルネン誘導体と、式(13)
N≡C−C(O)OR3 (13)
(式中、R3は、先に定義したとおりである)
で示されるシアノギ酸エステルとを遷移金属化合物、例えばテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム存在下において反応させることにより製造することができる。
(式中、R1、R2およびR4〜R7、E1およびE2は、先に定義したとおりである)
で示されるエキソ型ノルボルネン誘導体を製造することができる。
ポリマーのガラス転移温度は、Seiko製 SSC 5100 DSC 22C 装置を用い、示差走査熱量計(DSC)を測定した。窒素気流下、昇温速度は、10度/分であった。
熱分解挙動は、Seiko 製 TG/DTA6300 装置により示差熱分析(DTA)を測定した。
元素分析は、Perkin-Elmer 製 2400 CHN 元素分析装置を用いて測定した。
エチル−シス−(β−シアノ)アクリレート(3.0ml、25mmol)のジクロロメタン(50ml)溶液に、ジシクロペンタジエンから分解したてのシクロペンタジエン(5.2ml、62.5mmol)を0℃で加えた。0℃で1時間攪拌した後に、反応混合物を温めて室温にし、次いで一晩攪拌した。揮発分を減圧下で蒸発させて褐色油を生じ、これに減圧蒸留(140〜150℃/3.6トル)及びシリカゲルによるカラムクロマトグラフィー(溶離剤:ヘキサン/酢酸エチル=9/1〜1/1)によって5−endo−シアノ−6−endo−メトキシカルボニル−2−ノルボルネンを得た(収率:68%)。
1H NMR(CDCl3,300MHz,rt);δ1.27(t,J=7Hz,3H,CH3),1.33(m,1H,メチレンの1つ)、1.57(dm,J=9.3Hz,1H),3.22−3.31(m、4H),4.12−4.22(m,2H,OCH2),6.31(dd,J=6Hz,2Hz,1H,=CH),6.47(dd,J=6Hz,2Hz,1H,=CH),13C{1H}NMR(CDCl3,75MHz,rt);δ14.1(CH3),33.1(CHCN),44.9(橋頭炭素(CN側)),46.8(CH2),47.9(CHCOOEt),48.6(橋頭炭素(COOEt側)),61.2(OCH2),119.9(CN),133.9(=CH),137.9(=CH),170.4(CO)。
MS(EI,m/z(相対強度):191(M+,2),146(6),118(6),98(4),91(4),80(9),66(100),52(4)。
元素分析 計算値(C11H13NO2)C,69.09;H,6.85;N,7.32%,
測定値 C,68.79;H,6.80;N,7.27%
実施例1で得られた5−endo−シアノ−6−endo−メトキシカルボニル−2−ノルボルネン(モノマーB)(46mg、0.24mmol)をジクロロメタン(0.75ml)に溶解させた。そこに、開始剤1(2.0mg、0.0024mmol、1mol%)のジクロロメタン(0.25ml)溶液をアルゴン雰囲気下で室温において加えた。反応混合物を室温で6時間攪拌した。エチルビニルエーテル(14μl、0.14mmol)を加えて重合を停止させ、一晩攪拌した。12時間経過した後に、激しく攪拌しながらメタノール(100ml)に、反応混合物を加えた。再沈殿させかつ減圧下で乾燥した後に、ポリマーが、白色〜ベージュ色固体として収率90%(41mg、0.22mmol)で単離された。分子量は、Mnが20400、Mwが25300、Mw/Mnが1.24であった。
1H NMR(CDCl3,300MHz,rt);δ1.27(bs,3H,CH3),1.77(bs,1H,シクロペンタン),2.14(bs,1H,シクロペンタン),2.80−3.40(bs,4H,シクロペンタン),4.18(m,2H,OCH2),5.40−5.95(m,2H,=CH).13C{1H}NMR(CDCl3,75MHz,rt);δ14.3(CH3),36.9(シクロペンタン),38.1−38.7(シクロペンタン),44.0(シクロペンタン),51.6(シクロペンタン),61.1(OCH2),118.2(CN),131.2(=CH),170.0(CO)。
元素分析 計算値(C11H13NO2)C,69.09;H,6.85;N,7.32%,
測定値 C,64.94;H,7.01;N,6.42
(5−exo−シアノ−6−exo−エトキシカルボニル−2−ノルボルネン(モノマーA)の合成
テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(1.16g、1.0mmol,10mol%)のトルエン(100ml)溶液に、室温でシアノギ酸エチル(0.98ml,10.0mmol)及びノルボルナジエン(0.92g、10.0mmol)を加えた。110℃で24時間反応させた後、1mol/L塩酸(50ml)を加え反応を停止し、ジエチルエーテル(50ml×2)で抽出を行った。無水硫酸マグネシウムにより乾燥した後に、溶媒を留去すると淡黄色オイルが得られた。減圧蒸留を行うと5−exo−シアノ−6−exo−エトキシカルボニル−2−ノルボルネンが無色オイルとして得られた(収率:66%)。
1H NMR(δ,CDCl3)6.24(dd,1H,C=CH),6.15(dd,1H,C=CH),4.24(s,2H,OCH2),3.26(br,1H),3.26(br,1H),2.68(dd,1H,CHCN),2.57(dd,1H,CHCOOEt),2.00(d,1H),1.66(dt,1H),1.31(t,3H,CH3),13C NMR(δ,CDCl3)171.8(CO),138.4(C=CH),135.9(C=CH)120.2(CN),61.6(OCH2),47.6(橋頭位)47.0(CHCOOEt),46.5(CH2),45.0(橋頭位),33.1(CHCN),14.3(CH3)、
元素分析 計算値(C11H13NO2)C,69.09;H,6.85;N,7.32%,
測定値 C,69.02;H,6.90;N,6.93%
実施例1で得られた5−endo−シアノ−6−endo−メトキシカルボニル−2−ノルボルネン(モノマーB)を、参考例1で得られた(5−exo−シアノ−6−exo−エトキシカルボニル−2−ノルボルネン(モノマーA)とを、下記の表1に示す割合で混合し、混合物を実施例1と同様にして開環メタセシス重合させることによって開環重合体を製造した。
Claims (13)
- 式(1):
(式中、R1およびR2は、同一でも異なってもよく、水素原子、炭素数1〜20の炭化水素基、非置換のもしくは置換されたシリル基、非置換のもしくは置換されたアミド基、非置換のもしくは置換されたアルコキシ基、非置換のもしくは置換されたアリールオキシ基、ハロゲン原子、または周期表第15族、16族の原子もしくはハロゲン原子を含む炭素数1〜20の炭化水素基を表し;R4およびR5は、同一でも異なってもよく、水素、炭素数1〜20のアルキル基、アルコキシ基またはフェニル基であり;E1およびE2の一方は、シアノ基を表し、他方は、−COOR3基を表し、ここで、R3は、水素原子、炭素数2〜20の炭化水素基、非置換のもしくは置換されたシリル基、非置換のもしくは置換されたアミド基、非置換のもしくは置換されたアルコキシ基、非置換のもしくは置換されたアリールオキシ基、ハロゲン原子、または周期表第15族、16族の原子もしくはハロゲン原子を含む炭素数1〜20の炭化水素基である)
で示されるノルボルネン誘導体。 - 請求項1記載のノルボルネン誘導体を、触媒の存在下において開環メタセシス重合させることを含む、請求項5記載の重合体の製造方法。
- 請求項3記載のノルボルネン誘導体を、触媒の存在下開環メタセシス重合させることを含む、請求項7記載の重合体の製造方法。
- 請求項5または7記載の重合体あるいは請求項9または11記載の共重合体からなる光学材料。
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