JP5218713B2 - 光学導波管を形成するためのポリマー組成物;それらから形成される光学導波管;およびそれを作製するための方法 - Google Patents

光学導波管を形成するためのポリマー組成物;それらから形成される光学導波管;およびそれを作製するための方法 Download PDF

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Description

(関連出願のデータ)
本出願は、2000年7月28日出願の米国仮出願番号第60/211,420号(「Polymeric Compositions for Forming Optical Waveguides;Optical Waveguides Formed Thereform;and Methods for Making Same」と題される)および2000年11月21日出願の米国仮出願番号第60/252,251号(「Polymeric Compositions for Forming Optical Waveguides;Optical Waveguides Formed Thereform;and Methods for Making Same」と題される)の優先権の利益を主張し、これら両方は、その全体が参考として本明細書中に援用される。
(発明の分野)
本明細書中に記載される発明は、一般に光学導波管を形成するためのポリマー組成物およびこの組成物を用いてこのような光学導波管を形成するための方法に関する。特に、本発明は、クラッド−ファースト(Clad−first)またはコアファースト(core first)技術のいずれかを用いて光学導波管を形成するために使用され得る少なくとも1つの環状オレフィンモノマーから作製されるポリマーに関する。
(発明の背景)
光集積回路および光電子工学的回路における伝達速度、データ容量およびデータ密度の持続性の増加についての需要は、広帯域の伝達、高容量の情報記憶装置、ならびに大きなスクリーンおよび携帯可能な情報ディスプレイの分野における多数の革新に隠れて原動力となっている。ガラス光ファイバは長距離にわたる高スピードデータ伝達に日常的に用いられているが、その高密度、耐久性の乏しさおよび複雑な光子回路の高い製作費用に起因して、これらは複雑な高密度回路網にとって不都合である。このように、ポリマー材料は、集積オプティクスに必要な機能を実施する能力のある費用効果のある、信頼性のある、受動性のアクティブな集積要素を構築するための重要な見込みを保持する。
(発明の要旨)
本発明は、一般に光学導波管を形成するためのポリマー組成物およびこの組成物を用いてこのような光学導波管を形成するための方法に関する。特に、本発明は、クラッド−ファーストまたはコアファースト技術のいずれかを用いて光学導波管を形成するために使用され得る、少なくとも1つの環状オレフィンモノマーから作製されるポリマーに関する。
1つの実施形態において、本発明は、以下の構造によって示される1つ以上のモノマーまたはオリゴマーから形成される多環式ポリマー組成物に関する:
Figure 0005218713
ここで、各々のX´´´は、独立して、酸素、窒素、硫黄、または式−(CH’−のメチレン基を示し、ここで、n’は、1〜5の整数であり;「a」は、単結合または二重結合を示し;R〜Rは、独立して、水素、ヒドロカルビル、または官能性置換基を示し;そしてmは0〜5の整数であり、但し、「a」が、二重結合である場合、R、Rのうちの1つおよびR、Rのうちの1つは存在しない。
別の実施例において、R〜Rは、独立して、ヒドロカルビル基、ハロゲン化ヒドロカルビル基またはペルハロゲン化ヒドロカルビル基であり、これは以下から選択される:i)直鎖または分枝鎖のC〜C10アルキル基;ii)直鎖または分枝鎖のC〜C10アルケニル基;iii)直鎖または分枝鎖のC〜C10アルキニル基;iv)C〜C12シクロアルキル基;v)C〜C12シクロアルケニル基:vi)C〜C12アリール基;およびvii)C〜C24アラルキル基。ただし、R〜Rの少なくとも1つがヒドロカルビル基である。
別の実施形態において、R〜Rの1つ以上は、以下:
Figure 0005218713
から独立して選択される官能性置換基を示し、ここで、nは、独立して、0〜10の整数を示し、Rは、独立して、水素、直鎖または分枝鎖のC〜C20アルキル基、直鎖または分枝鎖のC〜C20ハロゲン化またはペルハロゲン化アルキル基、直鎖または分岐鎖のC〜C10アルケニル基、直鎖または分枝鎖のC〜C10アルキニル基、C〜C12シクロアルキル基、C〜C14アリール基、C〜C14のハロゲン化またはペルハロゲン化アリール基およびC〜C24アラルキル基を示し;そして、Rは、−C(CH、−Si(CH、−CH(R)OCHCH、−CH(R)OC(CHまたは以下
Figure 0005218713
の環式基のうちの1つ:あるいは、以下:
Figure 0005218713
のうちの1つから選択され、ここで、Rは、水素あるいは直鎖または分枝鎖の(C〜C)アルキル基を示す。
また別の実施例において、本発明に従うポリマー組成物は、本明細書中に記載されるように、1つ以上の架橋剤と組み合わせて、1つ以上のモノマーまたはオリゴマーから形成される。さらに、また別の実施形態において、1つ以上の架橋剤は、潜在性の架橋剤である。
1つの実施形態において、少なくとも1つの架橋剤は、以下に示される化合物であり得る:
Figure 0005218713
なお別の実施形態において、1つ以上の架橋剤は、以下の構造の1つ以上によって示される:
Figure 0005218713
なお別の実施形態において、本発明は、以下の構造によって示される1つ以上のモノマーまたはオリゴマーから形成される多環式ポリマー組成物に関し:
Figure 0005218713
ここで、各々のX´´´は、独立して、酸素、窒素、硫黄、または式−(CH’−のメチレン基を示し、ここで、n’は、1〜5の整数であり;Qは、酸素原子または基N(R)を示し;Rは、水素、ハロゲン、直鎖または分枝鎖のC〜C10アルキル、およびC〜C18アリールから選択され;そしてmは0〜5の整数である。
なお別の実施形態において、多環式ポリマー組成物は以下の構造によって示される1つ以上のモノマーから形成され:
Figure 0005218713
ここで、各々のX´´´は、酸素、窒素、硫黄、または式−(CH’−のメチレン基を示し、ここで、n’は、1〜5の整数であり;Rは、重水素であり、「i」は、0〜6の範囲の整数であり、但し、「i」が0の場合、R1DおよびR2Dのうちの少なくとも1つが存在しなければならず;RおよびRは、独立して、水素、ヒドロカルビルまたは官能性置換基を示し;そしてR1DおよびR2Dは、必要に応じて、独立して、重水素原子または少なくとも1つの重水素原子を含む重水素の豊富なヒドロカルビル基を示す。
別の実施形態において、導波管における使用のためのポリマー組成物は、記載される1つ以上のモノマーまたはオリゴマーから生成される。
また別の実施形態において、本発明に従うポリマー組成物は、さらに少なくとも1つの架橋剤を含む。1つの実施形態において、架橋剤は潜在性の架橋剤である。
本発明は、より良い品質性能(例えば、広い波長範囲(例えば、約400〜約1600nm)にわたって、クラッド材料の屈折率に対する、コア材料の屈折率における、少なくとも0.00075の差異(△n)(すなわち、クラッドまたはクラッディング材料が約1.5の屈折率を有する場合、少なくとも0.05%);より低い固有の光学的損失(約1dB/cm未満、そしていくつかの場合では、約0.5dB/cm未満):高いガラス転移温度(Tg)(例えば、1つの実施形態において、少なくとも約150℃、別の実施形態において、少なくとも約250℃、そしていくつかの場合では、少なくとも280℃))を有する光学導波管の形成を可能にするポリマー組成物を提供することにおいて有利である。
さらに、本発明は、任意の適切な技術(インクジェットプリンター、スクリーンプリンターまたはステンシルプリンターを含む)によって送達可能であるように、低粘性を有し得るコアおよび/またはクラッド組成物を提供することにおいて有利である。さらに、光学導波管の形成のための開示されたコア−ファースト法は、層間の「膨大」の発生の減少および/または排除を伴う光学導波管の形成を可能にすることにおいて有利である(「膨大」の写真描画については図5Aおよび図5Bを参照のこと)。従って、このコア−ファースト法は、改善された導波管の形成を可能にする。
本発明の先のおよび他の特性は、本明細書中以下に十分に記載され、そして特許請求において特に指摘され、以下の説明および添付の図面は、本発明の1つ以上の例示的な実施形態を詳細に記載するが、これらは本発明の原理が用いられる種々の様式のうちのただ1つまたは数個を示す。
(発明の詳細な説明)
上に記載されるように、本発明は光学導波管を形成するために用いられ得る種々の方法に関し、より詳細には、埋め込み型チャネルを有する光学導波管を形成するための方法に関する。本発明はまた、光学導波管を形成するために用いられ得る組成物に関する。
以下の本文および特許請求の範囲において、範囲および比率の限度ならびに/または範囲および時間の限度が組み合され得ることに注意すべきである。さらに、本明細書および特許請求の範囲を通して用いられる場合、用語コア組成物およびクラッディング(またはクラッド)組成物は、以下の1つを意味するように規定される:
(1)少なくとも1つのモノマーを含む組成物;
(2)少なくとも1つのモノマーおよび少なくとも1つのオリゴマーを含む組成物であって、ここで、反応性モノマーおよび/または反応性オリゴマーの総量は、コアまたはクラッディング組成物のいずれかの総重量に基づいて、少なくとも約30重量パーセントである組成物;
(3)少なくとも1つのモノマーおよび少なくとも1つのポリマーを含む組成物であって、ここで、反応性モノマーの総量は、コアまたはクラッディング組成物のいずれかの総重量に基づいて、少なくとも約30重量パーセントである組成物;
(4)少なくとも1つのモノマー、少なくとも1つのオリゴマーおよび少なくとも1つのポリマーを含む組成物であって、ここで、反応性モノマーおよび/または反応性オリゴマーの総量は、コアまたはクラッディング組成物のいずれかの総重量に基づいて、少なくとも約30重量パーセントである組成物。明細書および特許請求の範囲を通して用いられる場合、オリゴマーは、所定のモノマーの約1000よりも少ない反復単位を含む組成物を意味するように規定される。
さらに、本明細書中に言及される屈折率は、ASTM Designation #D542〜95の指示書に従って、Abbe屈折計(589nm)および/またはMetricon Model 2010プリズムカプラー(633nm、830nmおよび1550nm)を用いて測定された。
一般に、光学導波管およびさらに埋め込み型チャネル光学導波管は、第一の屈折率を有するコア層および第二の屈折率を有するクラッディング層からなり、ここで、このコア層は、クラッディング層によって少なくとも部分的に包まれる。別の実施形態において、このコア層はクラッディング層によって完全に包まれる(すなわち、埋め込み型チャネル構造または三層の光学導波管)。コアは光を伝達し、そしてクラッド層は光を制限する。光学導波管が二層構造である場合において、コア層は空気の相によって部分的に結合される。
上記の点から、コアおよびクラッディング(またはクラッド)層の各々の形成は、以下に記載される。しかし、一般的な理解において、以下に記載される方法は、適切なポリマーから形成される得られるコアおよびクラッディング(またはクラッド)層が、光学導波管が利用される適用について必要な性能基準を満たす限り、任意の適切なポリマーを用いて実施する。多くの導波管の性能基準が存在し、表1は、導波管の適用に関係なく全ての導波管に対して適用され得る、一般的な最小の性能基準をまとめる。しかし、本発明はそれに限定されないことに注意すべきである。むしろ、使用されるポリマーに基づいて、他の性能基準が入手可能である。
Figure 0005218713
1つの実施形態において、導波管は種々のポリマー化合物を用いることによって、以下に考察される方法を介して形成され得、このような化合物としては、以下が挙げられるがこれらに制限されない:ポリアクリレート(例えば、重水素化ポリフルオロメタクリレート)、ポリイミド(例えば、架橋したポリイミドまたはフッ素化したポリイミド)、ベンゾシクロブテンまたはフッ素化したベンゾシクロブテン。
別の実施形態において、本発明の導波管は環式オレフィンモノマーから形成されるポリマーから形成される。なお別の実施形態において、導波管ポリマーを形成するために使用される環式オレフィンモノマーは、ノルボルネン型モノマーである。
(環状オレフィンポリマーの形成:)
一般に、本発明の1つの実施形態において用いられるシクロオレフィンの重合は、1つの実施形態では、付加重合を介して10族金属錯体を用いて実施されて、飽和した、ガラス転移温度の高いポリマーを生じる。別の実施形態では、本発明の1つの実施形態において用いられるシクロオレフィンの重合は、10族金属錯体および弱く配位した対アニオン(weakly coordinating counteranion)を用いて実施される。
なお別の実施形態では、シクロオレフィンは、重合可能なポリシクロオレフィンモノマー充填物(charge)と、以下の式の10族金属カチオン錯体および弱く配位した対アニオン錯体を含む高活性触媒系とを接触させることによって重合される:
[(R’)M(L’)(L”)[WCA]
ここで、Mは、10族遷移金属を表し;R’は、アニオン性ヒドロカルビル含有配位子を表し;L’は、15族の中性電子供与性配位子を表し;L”は、変わりやすい中性電子供与性配位子を表し;zは0または1であり;xは1または2であり;yは0、1、2または3であり、そしてx、yおよびzの合計は4に等しく;そしてbおよびdは、カチオン錯体および弱く配位した対アニオン錯体(WCA)がそれぞれ、触媒錯体全体の電子電荷の釣り合いをとる倍数を表す数である。モノマー電荷は、ニートであり得るかまたは溶液中にあり得、そして上記の式の予め形成された触媒と接触させられる。あるいは、触媒は、モノマー電荷中に触媒形成成分を混合することによってインサイチュで形成され得る。
(触媒系)
本発明の触媒は、以下の式Iによって表される10族金属カチオン錯体および弱く配位した対アニオン錯体を含む:
Figure 0005218713
ここで、Mは、10族遷移金属を表し;R’は、アニオン性ヒドロカルビル配位子を表し;L’は、15族の中性電子供与性配位子を表し;L”は、変わりやすい中性電子供与性配位子を表し;xは、1または2であり;yは、0、1、2または3であり、ここで、x、yおよびzの合計は4であり;そしてbおよびdは、カチオン錯体および弱く配位した対アニオン錯体(WCA)がそれぞれ、触媒錯体全体の電子電荷と釣り合う回数を表す数である。
弱く配位した対アニオン錯体は、カチオン錯体に対してごく弱く配位しているアニオンである。これは、中性ルイス塩基、溶媒またはモノマーによって置換されるに充分に不安定である。より詳細には、WCAアニオンは、カチオン錯体に対して安定化アニオンとして機能し、そしてカチオン錯体へと転移せず、中性生成物を形成する。WCAアニオンは、非酸化的、非還元的および非求核的であるという点で、比較的不活性である。
アニオン性ヒドロカルビル配位子は、その閉殻電子配置の金属中心Mから除去されたときに負電荷を有する、任意のヒドロカルビル配位子である。
中性電子供与体は、その閉殻電子配置の金属中心Mから除去されたときに中性電荷を有する、任意の配位子である。
変わりやすい中性電子供与性配位子は、金属中心Mにそれほど強く結合しておらず、そこから容易に置換され、そしてその閉殻電子配置の金属中心から除去された場合に、中性電荷を有する、任意の配位子である。
上記のカチオン錯体では、Mは、ニッケル、パラジウムから選択される10族金属を表す。別の実施形態では、Mは白金を表す。
R’の下で規定される代表的なアニオン性ヒドロカルビル含有配位子としては、以下が挙げられる:水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20アルキル、C〜C10シクロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20アルケニル、C〜C15シクロアルケニル、それらのアリル型配位子もしくはカノニカル形、C〜C30アリール、C〜C30ヘテロ原子含有アリールおよびC〜C30アラルキル(上記の基の各々は、1つの実施形態では、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルケニルおよびハロアルケニル、ハロゲン、硫黄、酸素、窒素、リン、ならびに(直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキルおよびハロゲンで必要に応じて置換された)フェニルから選択されるヒドロカルビルおよび/またはヘテロ原子置換基で必要に応じて置換され得る。R’はまた、式R”C(O)O、R”OC(O)CHC(O)R”、R”C(O)S、R”C(S)O、R”C(S)S、R”O、R”Nのアニオン性ヒドロカルビル含有配位子を表し、ここで、R”は、すぐ上に規定したR’と同じである。
上記のシクロアルキル配位子およびシクロアルケニル配位子は、単環式または多環式であり得る。アリール配位子は、単一の環(例えば、フェニル)または縮合環構造(例えば、ナフチル)であり得る。さらに、シクロアルキル基、シクロアルケニル基およびアリール基のいずれかは、一緒になって、縮合環構造を形成し得る。上記の単環式環構造、多環式環構造およびアリール環構造の各々は、水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルコキシ、塩素、フッ素、ヨウ素および臭素から選択されるハロゲン、C〜C10シクロアルキル、C〜C15シクロアルケニルならびにC〜C30アリールからなる群より独立して選択される置換基で必要に応じて一置換または多置換され得る。マルチシクロアルキル部分の例は、ノルボルニル(norbornyl)配位子である。マルチシクロアルケニル部分の例は、ノルボルネニル(norbornenyl)配位子である。アリール配位子基の例としては、フェニルおよびナフチルが挙げられる。例示の目的のために、以下の構造Iは、R’が1,5−シクロオクタジエンから誘導されたシクロアルケニル配位子である、カチオン性錯体を表す。構造IIおよびIIIは、R’がそれぞれマルチシクロアルキル配位子およびマルチシクロアルケニル配位子を表す、カチオン性錯体を図示する。構造IIIでは、ノルボルネニル配位子は、アルケニル基で置換される。
Figure 0005218713
ここで、M、L’、L”、xおよびyは、上記で規定した通りである。
R’が環構造を表すカチオン性錯体のさらなる例を、以下の構造IV〜IVcに図示する。
Figure 0005218713
ここで、M、L’、L”、xおよびyは、上記で規定した通りである。
本発明の別の実施形態では、R’は、10族金属に配位する末端基を含有するヒドロカルビル配位子を表す。ヒドロカルビル配位子を含有する末端配位基は、式−Cd”2d’X→によって表され、ここで、d’は、ヒドロカルビル骨格中の炭素原子の数を表し、そして3〜10の整数であり、そしてX→は、10族金属中心に対して配位するアルケニル含有部分またはヘテロ原子含有部分を表す。この配位子は、10族金属と一緒に、メタラサイクル(metallacycle)またはヘテロ原子含有メタラサイクルを形成する。上記の式におけるヒドロカルビル骨格上の水素原子のいずれかは、以下に規定されるR1’、R2’およびR3’から選択される置換基によって独立して置換され得る。
末端配位基含有ヒドロカルビルメタラサイクルの実施形態のカチオン錯体は、以下に示される構造Vによって表される:
Figure 0005218713
ここで、M、L’、L”、d’、xおよびyは、上記で規定した通りであり、そしてXは、−CHR4’=CHR4’、−OR4’、−SR4’、−N(R4’、−N=NR4’、−P(R4’、−C(O)R4’、−C(R4’)=NR4’、−C(O)OR4’、−OC(O)OR4’、−OC(O)R4’の群から選択されるラジカルを表し、そしてR4’は、水素、ハロゲン、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、C〜C10シクロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルケニル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルケニル、置換および非置換のC〜C18アリール、ならびに置換および非置換のC〜C24アラルキルを表す。
置換された末端基含有ヒドロカルビルメタラサイクルは、以下の構造Vaによって表され得る。
Figure 0005218713
ここで、M、L’、L”、X、xおよびyは、上記で定義した通りであり、nは、0〜8の整数を表し、そしてR1’、R2’およびR3’は、水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルケニル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルケニル、置換および非置換のC〜C30アリール、置換および非置換のC〜C30アラルキル、ならびにハロゲンを独立して表す。R1’、R2’およびR3’のいずれかは、それらが結合している炭素原子と一緒になって、置換および非置換の脂肪族C〜C20単環式環構造または多環式環構造、置換および非置換のC〜C10芳香族環構造、置換および非置換のC10〜C20縮合芳香族環構造、ならびにそれらの組合せを形成し得る。置換される場合、上記の環は、一置換または多置換を含み得、ここで、置換基は、水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルコキシ、ならびに塩素、フッ素、ヨウ素および臭素から選択されるハロゲンから独立して選択される。上記の構造Vaでは、nが0である場合、Xは、R2’置換基を含む炭素原子に結合していることに留意すべきである。
置換基が一緒になって芳香族環構造および脂肪族環構造を表す、代表的な末端基含有ヒドロカルビルメタラサイクルカチオン錯体を、構造VbおよびVcの下で以下に図示する。
Figure 0005218713
1’〜R3’のいずれかが一緒になって芳香族環構造を形成し得る、末端基含有ヒドロカルビルメタラサイクルカチオン錯体のさらなる例を、以下の構造Vd〜Vgに示す。
Figure 0005218713
多環式脂肪族環構造を含むカチオン錯体の例示的な例を、以下の構造Vh、ViおよびVjの下で示す:
Figure 0005218713
上記の構造V〜Vjでは、n’は、0〜5の整数であり;そしてX、M、L’、L”、n、x、y、R1’およびR4’は、上記で規定した通りであり、そして「a」は、単結合または二重結合を表し、R5’およびR6’は、水素および直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10アルキルを独立して表し、R5’およびR6’は、これらが結合している炭素原子と一緒になって、5個〜15個の炭素原子を含む、飽和および不飽和の環式基を形成し得る。
R’の下でのヘテロ原子含有アリール配位子の例は、ピリジニル配位子およびキノリニル配位子である。
カチオン性錯体中のアリル配位子は、以下の構造によって表され得る:
Figure 0005218713
ここで、R20’、R21’およびR22’は、水素、ハロゲン、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、C〜C10シクロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルケニル、C〜C30アリール、C〜C30アラルキルを各々独立して表し、これらの各々は、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC−Cハロアルキル、ハロゲンおよび(直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキルおよびハロゲンで必要に応じて置換され得る)フェニルから選択される置換基で必要に応じて置換される。R20’、R21’およびR22’のいずれか2つは、これらが結合している炭素原子と一緒に連結されて、環式環または多環式環を形成し得、その各々は、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキルおよびハロゲンで必要に応じて置換される。
本発明のカチオン性錯体に適切なアリル型配位子の例としては、アリル、2−クロロアリル、クロチル、1,1−ジメチルアリル、2−メチルアリル、1−フェニルアリル、2−フェニルアリルおよびβ−ピネニル(β−pinenyl)が挙げられるがこれらに限定されない。
アリル型配位子を含む代表的なカチオン性錯体を以下に示す。
Figure 0005218713
構造VI、VIaおよびVIbでは、M、L’、L”、xおよびyは、上記で規定した通りである。
アリル配位子のさらなる例は、本明細書中に参考として援用される、以下に見出される:R.G.GuyおよびB.L.Shaw,Advances inInorganic Chemistry and Radiochemistry,第4巻,Academic Press Inc.,New York,1962;J.Birmingham,E.de Boer,M.L.H.Green,R.B.King,R.Koester,P.L.I.Nagy,G.N.Schrauzer,Advances in Organometallic Chemistry,第2巻,Academic Press Inc.,New York,1964;W.T.Dent,R.LongおよびA.J.Wilkinson,J.Chem.Soc.,(1964)1585;ならびにH.C.Volger,Rec.Trav.Chim.Pay Bas,88(1969)225。
L’の下の代表的な中性電子供与性配位子としては、アミン、ピリジン、有機リン含有化合物、ならびに以下の式のアルシンおよびスチビンが挙げられ:
E(R7’
ここで、Eは、ヒ素またはアンチモンであり、そしてR7’は、水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10アルキル、C〜C10シクロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10アルコキシ、アリル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10アルケニル、C〜C12アリール、C〜C12アリールオキシ、C〜C12アリールスルフィド(arylsufide)(例えば、PhS)、C〜C18アラルキル、環状のエーテルおよびチオエーテル、トリ(直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10アルキル)シリル、トリ(C〜C12アリール)シリル、トリ(直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10アルコキシ)シリル、トリアリールオキシシリル、トリ(直鎖もしくは分枝鎖のC−C10アルキル)シロキシおよびトリ(C〜C12アリール)シロキシから独立して選択され、上記の置換基の各々は、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、C〜Cアルコキシ、ハロゲンおよびこれらの組合せで必要に応じて置換され得る。代表的なアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル,tert−ブチル、ペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシルおよびドデシルが挙げられるがこれらに限定されない。代表的なシクロアルキル基としては、シクロペンチルおよびシクロヘキシルが挙げられるがこれらに限定されない。代表的なアルコキシ基としては、メトキシ、エトキシおよびイソプロポキシが挙げられるがこれらに限定されない。代表的な環状のエーテル基および環状のチオエーテル基としてはそれぞれ、フリルおよびチエニルが挙げられるがこれらに限定されない。代表的なアリール基としては、フェニル、o−トリルおよびナフチルが挙げられるがこれらに限定されない。代表的なアラルキル基としては、ベンジルおよびフェニルエチル(すなわち、−CHCHPH)が挙げられるがこれらに限定されない。代表的なシリル基としては、トリフェニルシリル、トリメチルシリルおよびトリエチルシリルが挙げられるがこれらに限定されない。上記一般的規定においての通り、上記の基の各々は、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキルおよびハロゲンによって必要に応じて置換され得る。
代表的なピリジンとしては、ルチジン(2,3−置換物;2,4−置換物;2,5−置換物;2,6−置換物;3,4−置換物;および3,5−置換物を含む)、ピコリン(2−置換物、3−置換物または4−置換物を含む)、2,6−ジ−t−ブチルピリジンおよび2,4−ジ−t−ブチルピリジンが挙げられる。
代表的なアルシンとしては、トリフェニルアルシン、トリエチルアルシンおよびトリエトキシシリルアルシンが挙げられる。
代表的なスチビンとしては、トリフェニルスチビンおよびトリチオフェニルスチビンが挙げられる。
適切なアミン配位子は、式N(R8’のアミンから選択され得、ここで、R8’は、水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20アルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20ハロアルキル、置換および非置換のC〜C20シクロアルキル、置換および非置換のC〜C18アリール、ならびに置換および非置換のC〜C18アラルキルを独立して表す。置換される場合、シクロアルキル基、アリール基およびアラルキル基は、一置換または多置換され得、ここで、置換基は、水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C12アルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルコキシ、C〜C12アリール、ならびに塩素、臭素およびフッ素から選択されるハロゲンから独立して選択される。代表的なアミンとしては、エチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルアミン、トリブチルアミン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジメチル−4−t−ブチルアニリン、N,N−ジメチル−4−t−オクチルアニリンおよびN,N−ジメチル−4−ヘキサデシルアニリンが挙げられるがこれらに限定されない。
有機リン含有配位子としては、ボスフィン、ホスファイト、ホスホニト(phosphonite)、ホスフィニト(phosphinite)および以下の式のリン含有化合物が挙げられる:
P(R7’[X’(R7’3−g
ここで、X’は、酸素、窒素またはケイ素であり、R7’は、上記に規定した通りであり、そして各R7’置換基は、他のR7’置換基とは独立しており、gは、0、1、2または3であり、そしてhは、1、2または3であるが、但し、X’がケイ素原子である場合、hは3であり、X’が酸素原子である場合、hは1であり、そしてX’が窒素原子である場合、hは2である。gが0であり、そしてX’が酸素である場合、R7’のうちの任意の2つまたは3つは、それが結合している酸素原子と一緒になって、環状部分を形成し得る。gが3である場合、R7’のいずれか2つは、これらが結合しているリン原子と一緒になって、以下の式のホスファサイクル(phosphacycle)を表し得る:
Figure 0005218713
ここで、R7’は上記で規定した通りであり、そしてh’は4〜11の整数である。
有機リン化合物はまた、以下の式の二座ホスフィン配位子を含み得る:
Figure 0005218713
ここで、Rは上記で規定したとおりであり、そしてiは0、1、2または3であり、これらは本明細書中で意図される。
代表的なホスフィン配位子としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリ−n−プロピルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリ−n−ブチルホスフィン、トリ−sec−ブチルホスフィン、トリ−i−ブチルホスフィン、トリ−t−ブチルホスフィン、トリシクロペンチルホスフィン、トリアリルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリナフチルホスフィン、トリ−p−トリルホスフィン、トリ−o−トリルホスフィン、トリ−m−トリルホスフィン、トリベンジルホスフィン、トリ(p−トリフルオロメチルフェニル)ホスフィン、トリス(トリフルオロメチル)ホスフィン、トリ(p−フルオロフェニル)ホスフィン、トリ(p−トリフルオロメチルフェニル)ホスフィン、アリルジフェニルホスフィン、ベンジルジフェニルホスフィン、ビス(2−フリル)ホスフィン、ビス(4−メトキシフェニル)フェニルホスフィン、ビス(4−メチルフェニル)ホスフィン、ビス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ホスフィン、t−ブチルビス(トリメチルシリル)ホスフィン、t−ブチルジフエニルホスフィン、シクロヘキシルジフェニルホスフィン、ジアリルフェニルホスフィン、ジベンジルホスフィン、ジブチルフェニルホスフィン、ジブチルホスフィン、ジ−t−ブチルホスフィン、ジシクロヘキシルホスフィン、ジエチルフェニルホスフィン、ジ−i−ブチルホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン、ジメチル(トリメチルシリル)ホスフィン、ジフェニルホスフィン、ジフェニルプロピルホスフィン、ジフェニル(p−トリル)ホスフィン、ジフェニル(トリメチルシリル)ホスフィン、ジフェニルビニルホスフィン、ジビニルフェニルホスフィン、エチルジフェニルホスフィン、(2−メトキシフェニル)メチルフェニルホスフィン、トリ−n−オクチルホスフィン、トリス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ホスフィン、トリス(3−クロロフェニル)ホスフィン、トリス(4−クロロフェニル)ホスフィン、トリス(2,6−ジメトキシフェニル)ホスフィン、トリス(3−フルオロフェニル)ホスフィン、トリス(2−フリル)ホスフィン、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン、トリス(3−メトキシフェニル)ホスフィン、トリス(4−メトキシフェニル)ホスフィン、トリス(3−メトキシプロピル)ホスフィン、トリス(2−チエニル)ホスフィン、トリス(2,4,6−トリメチルフェニル)ホスフィン、トリス(トリメチルシリル)ホスフィン、イソプロピルジフエニルホスフィン、ジシクロヘキシルフェニルホスフィン、(+)−ネオメンチルジフェニルホスフィン、トリベンジルホスフィン、ジフェニル(2−メトキシフェニル)ホスフィン、ジフェニル(ペンタフルオロフェニル)ホスフィン、ビス(ペンタフルオロフェニル)フェニルホスフィンおよびトリス(ペンタフルオロフェニル)ホスフィン。
例示的な二座ホスフィン配位子としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:(R)−(+)−2,2’−ビス(ジフェニルホシフィノ)−1,1’−ビナフチル;ビス(ジシクロヘキシルホスフィノ)メタン;ビス(ジシクロヘキシルホスフィノ)エタン;ビス(ジフェニルホスフィノ)メタン;ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン。
ホスフィン配位子はまた、水溶性であってそれによって、得られる触媒に水溶性媒体中での溶解性を付与する、ホスフィン化合物から選択され得る。この型の選択されるホスフィンとしては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:カルボン酸置換ホスフィン(例えば、4−(ジフェニルホスフィン)安息香酸、および2−(ジフェニルホスフィン)安息香酸、2−(ジシクロヘキシルホスフィン)エタンスルホン酸ナトリウム、4,4’−(フェニルホスフィニデン)ビス(ベンゼンスルホン酸)二カリウム塩、3,3’,3”−ホスフィニジントリス(ベンゼンスルホン酸)トリナトリウム塩、4−(ジシクロヘキシルホスフィノ)−1,1−ジメチルピペリジニウムクロリド、4−(ジシクロヘキシルホスフィノ)−1,1−ジメチルピペリジニウムヨージド、ホスフィンの四級アミン官能化塩(例えば、2−(ジシクロヘキシルホスフィノ)−N,N,N−トリメチルエタナミニウムクロリド(2−(dicyclohexylphosphino)−N,N,N−trimethylethanaminium chloride)、2,2’−(シクロヘキシルホスフィニデン)ビス[N,N,N−トリメチルエタナミニウムジクロリド、2,2’−(シクロヘキシルホスフィニデン)ビス(N,N,N−トリメチルエタナミニウム)ジヨージドおよび2−(ジシクロヘキシルホスフィン)−N,N,N−トリメチルエタナミニウムヨージド)。
ホスファイト配位子の例としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:トリメチルホスファイト、ジエチルフェニルホスファイト、トリエチルホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、トリ−n−プロピルホスファイト、トリイソプロピルホスファイト、トリ−n−ブチルホスファイト、トリ−sec−ブチルホスファイト、トリイソブチルホスファイト、トリ−t−ブチルホスファイト、ジシクロヘキシルホスファイト、トリシクロヘキシルホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリ−p−トリルホスファイト、トリス(p−トリフルオロメチルフェニル)ホスファイト、ベンジルジエチルホスファイトおよびトリベンジルホスファイト。
ホスフィニト配位子の例としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:メチルジフェニルホスフィニト、エチルジフェニルホスフィニト、イソプロピルジフェニルホスフィニトおよびフェニルジフェニルホスフィニト。
ホスホニト配位子の例としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:ジフェニルフェニルホスホニト、ジメチルフェニルホスホニト、ジエチルメチルホスホニト、ジイソプロピルフェニルホスホニトおよびジエチルフェニルホスホニト。
代表的な変わりやすい中性電子供与性配位子(L”)は、反応希釈剤、反応モノマー、DMF、DMSO、ジエン(C〜C10脂肪族およびC〜C10脂環式ジエンを含む(代表的なジエンとしては、ブタジエン、1,6−ヘキサジエンおよびシクロオクタジエン(COD)が挙げられる)、水、塩素化アルカン、アルコール、エーテル、ケトン、ニトリル、アレーン、ホスフィンオキシド、有機カーボネートおよびエステルである。
代表的な塩素化アルカンとしては、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタンおよび四塩化炭素が挙げられるがこれらに限定されない。
適切なアルコール配位子は、式R9’OHのアルコールから選択され得、ここで、R9’は、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20アルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20ハロアルキル、置換および非置換のC〜C20シクロアルキル、置換および非置換のC〜C18アリール、ならびに置換および非置換のC〜C18アラルキルを表す。置換された場合、シクロアルキル基、アリール基およびアラルキル基は、一置換または多置換され得、ここで、置換基は、水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C12アルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルコキシ、C〜C12アリール、ならびに塩素、臭素およびフッ素から選択されるハロゲンから独立して選択される。代表的なアルコールとしては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ヘキサノール、t−ブタノール、ネオペンタノール、フェノール、2,6−ジ−i−プロピルフェノール、4−t−オクチルフェノール、5−ノルボルネン−2メタノール(5−norbornene−2−methanol)−2メタノールおよびドデカノール。
適切なエーテル配位子およびチオエーテル配位子は、それぞれ、式(R10’−O−R10’)および(R10’−S−R10’)のエーテルおよびチオエーテルから選択され得、ここで、R10’は、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10アルキルラジカル、直鎖もしくは分枝鎖のC1〜C20ハロアルキル、置換および非置換のC〜C20シクロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20アルコキシ、置換および非置換のC〜C18アリール、ならびに置換および非置換のC〜C18アラルキルを独立して表す。置換される場合、シクロアルキル基、アリール基およびアラルキル基は、一置換または多置換され得、ここで、置換基は、水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C12アルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルコキシ、C〜C12アリール、ならびに塩素、臭素およびフッ素から選択されるハロゲンから独立して選択される。それらが結合している酸素原子または硫黄原子と一緒になって、環状エーテルまたは環式チオエーテルを形成する。代表的なエーテルとしては、ジメチルエーテル、ジブチルエーテル、メチル−t−ブチルエーテル、ジ−i−プロピルエーテル、ジエチルエーテル、ジオクチルエーテル、1,4−ジメトキシエタン、THF、1,4−ジオキサンおよびテトラヒドロチオフェンを含むがこれらに限定されない。
適切なケトン配位子は、式R11’C(O)R11’のケトンによって表され、ここで、R11’は、水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20アルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20ハロアルキル、置換および非置換のC〜C20シクロアルキル、置換および非置換のC〜C18アリール、ならびに置換および非置換のC〜C18アラルキルを独立して表す。置換される場合、シクロアルキル基、アリール基およびアラルキル基は、一置換または多置換され得、ここで、置換基は、水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C12アルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルコキシ、C〜C12アリール、ならびに塩素、臭素およびフッ素から選択されるハロゲンから独立して選択される。代表的なケトンとしては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンおよびベンゾフェノンが挙げられるがこれらに限定されない。
ニトリル配位子は、式R12’CNによって表され得、ここで、R12’は、水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20アルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20ハロアルキル、置換および非置換のC〜C20シクロアルキル、置換および非置換のC〜C18アリール、ならびに置換および非置換のC〜C18アラルキルを表す。置換される場合、シクロアルキル基、アリール基およびアラルキル基は、一置換または多置換され得、ここで、置換基は、水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C12アルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルコキシ、C〜C12アリール、ならびに塩素、臭素およびフッ素から選択されるハロゲンから独立して選択される。代表的なニトリルとしては、アセトニトリル、ピロピオニトリル、ベンゾニトリル、シアン化ベンジルおよび5−ノルボルネン−2−カルボニトリルが挙げられるがこれらに限定されない。
アレーン配位子は、一置換または多置換を含む置換および非置換のC〜C12アレーンから選択され得、ここで、置換基は、水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C12アルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルコキシ、C〜C12アリール、ならびに塩素、臭素およびフッ素から選択されるハロゲンから独立して選択される。代表的なアレーンとしては、トルエン、ベンゼン、o−キシレン、m−キシレンおよびp−キシレン、メシチレン、フルオロベンゼン、o−ジフルオロベンゼン、p−ジフルオロベンゼン、クロロベンゼン、ペンタフルオロベンゼン、o−ジクロロベンゼンならびにヘキサフルオロベンゼンが挙げられるがこれらに限定されない。
適切なトリアルキルホスフィンオキシド配位子およびトリアリールホスフィンオキシド配位子は、式P(O)(R13’のホスフィンオキシドによって代表され得、ここで、R13’は、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20アルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20ハロアルキル、置換および非置換のC〜C20シクロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20アルコキシ、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20ハロアルコキシ、置換および非置換のC〜C18アリール、ならびに置換および非置換のC〜C18アラルキルを独立して表す。置換される場合、シクロアルキル基、アリール基およびアラルキル基は、一置換または多置換され得、ここで、置換基は、水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C12アルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルコキシ、C〜C12アリール、ならびに塩素、臭素およびフッ素から選択されるハロゲンから独立して選択される。代表的なホスフィンオキシドとしては、トリフェニルホスフィンオキシド、トリブチルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシド、トリブチルホスフェートおよびトリス(2−エチルヘキシル)ホスフェートが挙げられるがこれらに限定されない。
代表的なカーボネートとしては、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンが挙げられるがこれらに限定されない。
代表的なエステルとしては、酢酸エチルおよびi−酢酸アミルが挙げられるがこれらに限定されない。
(WCAの説明)
弱く配位した対アニオン錯体である、式Iの[WCA]は、ボレートおよびアルミネート、ボラトベンゼン(boratobenzene)アニオン、カルボランおよびハロカルボランアニオンから選択され得る。
ボレートおよびアルミネートの弱く配位した対アニオンは、以下の式IIおよびIIIによって表される:
[M’(R24’)(R25’)(R26’)(R27’)] II
[M’(OR28’)(OR29’)(OR30’)(OR31’)] III
ここで、式IIでは、M’は、ホウ素またはアルミニウムであり、R24’、R25’、R26’およびR27’は、フツ素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10アルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10アルコキシ、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルケニル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C12トリアルキルシロキシ、C18〜C36トリアリールシロキシ、置換および非置換のC〜C30アリール、ならびに置換および非置換のC〜C30アリールオキシ基を独立して表し、ここで、R24’〜R27’は、全てが同時にアルコキシ基またはアリールオキシ基を表すことはできない。置換される場合、アリール基は、−置換または多置換され得、ここで、置換基は、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルコキシ、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルコキシ、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C12トリアルキルシリル、C〜C18トリアリールシリル、ならびに塩素、臭素およびフッ素から選択されるハロゲンから独立して選択される。別の実施形態では、ハロゲンはフッ素である。
式IIの下での代表的なボレートアニオンとしては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ボレート,テトラキス(2−フルオロフェニル)ボレート、テトラキス(3−フルオロフェニル)ボレート、テトラキス(4−フルオロフェニル)ボレート、テトラキス(3,5−ジフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(3,4,5,6−テトラフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(3,4,5−トリフルオロフェニル)ボレート、メチルトリス(ペルフルオロフェニル)ボレート、エチルトリス(ペルフルオロフェニル)ボレート、フェニルトリス(ペルフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(1,2,2−トリフルオロエチルエニル)ボレート、テトラキス(4−トリ−i−プロピルシリルテトラフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(4−ジメチル−tert−ブチルシリルテトラフルオロフェニル)ボレート、(トリフェニルシロキシ)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、(オクチルオキシ)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、テトラキス[3,5−ビス[1−メトキシ−2,2,2−トリフルオロ−1(トリフルオロメチル)エチル]フェニル]ボレート、テトラキス[3−[1−メトキシ−2,2,2−トリフルオロ−1(トリフルオロメチル)エチル]−5−(トリフルオロメチル)フェニル]ボレートおよびテトラキス[3−[2,2,2トリフルオロ−1−(2,2,2−トリフルオロエトキシ)−1−(トリフルオロメチル)エチル]−5(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート。
式IIの下での代表的なアルミネートアニオンとしては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:テトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、トリス(ペルフルオロビフェニル)フルオロアルミネート、(オクチルオキシ)トリス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、テトラキス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)アルミネートおよびメチルトリス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート。
式IIIでは、M’は、ホウ素またはアルミニウムであり、R28’、R29’、R30’およびR31’は、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10アルキル基、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10ハロアルキル基、C〜C10ハロアルケニル基、置換および非置換のC〜C30アリール基、ならびに置換および非置換のC〜C30アラルキル基を独立して表すが、但し、R28’〜R31’のうちの少なくとも3つは、ハロゲン含有置換基を含まなければならない。置換される場合、アリール基およびアラルキル基は、一置換または多置換され得、ここで、置換基は、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルコキシ、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10ハロアルコキシ、ならびに塩素、臭素およびフッ素から選択されるハロゲンから独立して選択される。別の実施形態では、ハロゲンは、フッ素である。基OR28’およびOR29’は一緒になって、−O−R32’−O−によって表されるキレート置換基を形成し得、ここで、酸素原子はM’に結合され、そしてR32’は、置換および非置換のC〜C30アリール、ならびに置換および非置換のC〜C30アラルキルから選択される二価のラジカルである。1つの実施形態では、酸素原子は、直接的に、またはアルキル基を介して間接的に、芳香族環にオルト位またはメタ位で結合する。置換される場合、アリール基およびアラルキル基は、一置換または多置換され得、ここで、置換基は、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖C〜Cハロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルコキシ、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10ハロアルコキシ、ならびに塩素、臭素およびフッ素から選択されるハロゲンから独立して選択される。別の実施形態では、ハロゲンはフッ素である。二価のR32’ラジカルの代表的な構造を以下に例示する:
Figure 0005218713
ここで、R33’は、水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、ならびに塩素、臭素およびフッ素から選択されるハロゲンを独立して表す(別の実施形態では、ハロゲンはフッ素である);R34’は、各環炭素原子の利用可能な価数に依存して、各々の芳香族環について一置換基であり得るか、または4倍までをとり得、そして水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖C〜Cアルコキシ、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10ハロアルコキシ、ならびに塩素、臭素およびフッ素から選択されるハロゲンを独立して表し(1つの実施形態では、ハロゲンはフッ素である);そしてn”は、0〜6の整数を独立して表す。n”が0である場合、式−O−R32’−O−における酸素原子は、R32’によって表される芳香族環中の炭素原子に直接結合していることが認識されるべきである。上記の二値の構造式では、酸素原子(すなわち、n”が0である場合)およびメチレンまたは置換メチレン基−(C(R33’”−は、1つの実施形態では、オルト位またはメタ位で芳香族環に存在する。式−O−R32’−O−の代表的なキレート基としては、2,3,4,5−テトラフルオロベンゼンジオレート(−OCO−)、2,3,4,5−テトラクロロベンゼンジオレート(−OCClO−)、および2,3,4,5−テトラブロモベンゼンジオレート(−OCBrO−)およびビス(1,1’−ビテトラフルオロフェニル−2,2’−ジオレート)が挙げられるがこれらに限定されない。
式IIIの下での代表的なボレートおよびアルミネートアニオンとしては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:
Figure 0005218713
弱く配位した対アニオンとして有用なボレートベンゼンアニオンは、以下の式IVによって表され得る:
Figure 0005218713
ここで、R34’は、フッ素、フッ化ヒドロカルビル、ペルフルオロカルビル、ならびにフッ化エーテルおよび過フッ化エーテルから選択される。本明細書および明細書を通して使用される場合、用語ハロヒドロカルビルとは、ヒドロカルビルラジカル(例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基およびアラルキル基)の少なくとも1つの水素原子が、塩素、臭素、ヨウ素およびフッ素から選択されるハロゲン原子によって置換されている(例えば、ハロアルキル、ハロアルケニル、ハロアルキニル、ハロシクロアルキル、ハロアリールおよびハロアラルキル)ことを意味する。用語フルオロヒドロカルビルとは、ヒドロカルビルラジカルの少なくとも1つの水素原子が、フッ素によって置換されていることを意味する。ハロゲン化の程度は、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子によって置換される(例えば、モノフルオロメチル基)程度から、完全なハロゲン化(ペルハロゲン化)までの範囲にわたり得、ここで、ヒドロカルビル基の全ての水素原子は、ハロゲン原子によって置換されている(例えば、トリフルオロメチル(ペルフルオロメチル)のようなペルハロカルビル)。フッ化ヒドロカルビルラジカルおよびペルフルオロカルビルラジカルは、1つの実施形態では、1〜24個の炭素原子を含む。別の実施形態では、フッ化ヒドロカルビルラジカルおよびペルフルオロカルビルラジカルは、1〜12個の炭素原子を含む。なお別の実施形態では、フッ化ヒドロカルビルラジカルおよびペルフルオロカルビルラジカルは、6個の炭素原子を含み、そして直鎖もしくは分枝鎖、環状または芳香族であり得る。フッ化ヒドロカルビルラジカルおよびペルフルオロカルビルラジカルとしては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:フッ化および過フッ化の、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C24アルキル、フッ化および過フッ化の、C〜C24シクロアルキル、フッ化および過フッ化の、C〜C24アルケニル、フッ化および過フッ化のC〜C24シクロアルケニル、フッ化および過フッ化のC〜C24アリール、ならびにフッ化および過フッ化のC〜C24アラルキル。フッ化エーテル置換基およびペルフルオロカルビルエーテル置換基は、それぞれ、式−(CHOR36’または−(CFOR36’によって表され、ここで、R36’は、上記の通りのフツ化基またはペルフルオロカルビル基であり、mは、0〜5の整数であることに留意すべきである。mが0である場合、エーテル部分における酸素原子は、ボラトベンゼン(boratobenzene)環中のホウ素原子に直接結合している
1つの実施形態では、R34’ラジカルとしては、例えば以下のような、電子求引性であるラジカルが挙げられる:トリフルオロメチル、ペルフルオロエチル、ペルフルオロプロピル、ペルフルオロイソプロピル、ペンタフルオロフェニルおよびビス(3,5−トリフルオロメチル)フェニルから選択されたフッ化ヒドロカルビルラジカルおよび過フッ化ヒドロカルビルラジカル。
35’は、水素ラジカル、ハロゲンラジカル、ペルフルオロカルビルラジカルおよびシリルペルフルオロカルビルラジカルを独立して表し、ここで、ペルフルオロカルビルおよびシリルペルフルオロカルビルは、上記に規定された通りである。1つの実施形態では、ハロゲン基は、塩素、フッ素から選択される。別の実施形態では、ハロゲンはフッ素である。R35’がハロゲン、ペルフルオロカルビルおよび/またはシリルペルフルオロカルビルである場合、ラジカルは、1つの実施形態では、ボラトベンゼン環においてホウ素原子に対してオルトまたはパラである。別の実施形態では、R35’がハロゲン、ペルフルオロカルビルおよび/またはシリルペルフルオロカルビルである場合、ラジカルは、ボラトベンゼン環においてホウ素原子に対してパラである。
代表的なボラトベンゼンアニオンとしては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:[1,4−ジヒドロ−4−メチル−1−(ペンタフルオロフェニル)]−2−ボレート、4−(1,1−ジメチル)−1,2−ジヒドロ−1−(ペンタフルオロフェニル)−2−ボレート,1−フルオロ−1,2−ジヒドロ−4−(ペンタフルオロフェニル)−2−ボレート、および1−[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]−1,2−ジヒドロ4−(ペンタフルオロフェニル)−2−ボレート。
弱く配位した対アニオンとして有用なカルボランアニオンおよびハロカルボランアニオンとしては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:
Figure 0005218713
(触媒調製)
式Iの触媒は、溶媒中の予め形成された単一成分触媒として調製され得るか、または重合されるべき所望のモノマー中に触媒前駆体成分を混合することによってインサイチュで調製され得る。
式Iの単一成分触媒は、触媒前駆体を適切な溶媒中に混合し、適切な温度条件下で反応を進行させ、そして触媒生成物を単離することによって調製され得る。別の実施形態では、10族金属プロ触媒(pro−catalyst)は、15族電子供与体化合物および/または変わりやすい中性電子供与体化合物、ならびに弱く配位したアニオンの塩と適切な溶媒中で混合されて、上記式Iに示される予め形成された触媒錯体が得られる。別の実施形態では、15族電子供与体配位子を含む10族金属プロ触媒は、弱く配位したアニオンの塩と適切な溶媒中で混合されて、予め形成された触媒錯体が得られる。
触媒調製反応は、反応条件下で不活性である溶媒中で実施される。触媒調製反応に適切な溶媒の例としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:アルカン溶媒およびシクロアルカン溶媒(例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンおよびシクロヘキサン);ハロゲン化アルカン溶媒(例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、塩化エチル、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、1−クロロプロパン、2−クロロプロパン、1−クロロブタン、2−クロロブタン、1−クロロ−2−メチルプロパンおよび1−クロロペンタン);エーテル(例えば、THFおよびジエチルエーテル);芳香族溶媒(例えば、ベンゼン、キシレン、トルエン、メシチレン、クロロベンゼンおよびo−ジクロロベンゼン);ならびにハロカーボン溶媒(例えば、Freone(登録商標)112);ならびにこれらの混合物。1つの実施形態では、溶媒としては、例えば以下が挙げられる:ベンゼン、フルオロベンゼン、o−ジフルオロベンゼン、p−ジフルオロベンゼン、ペンタフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、クロロベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレンおよびp−キシレン、メシチレン、シクロヘキサン、THFならびにジクロロメタン。
反応を実施するために適切な温度範囲は、約−80℃〜約150℃である。別の実施形態では、反応を実施するための温度範囲は、役−30℃〜約100℃である。なお別の実施形態では、反応を実施するための温度範囲は、約0℃〜約65℃である。なおさらに別の実施形態では、反応を実施するための温度範囲は、約10℃〜約40℃である。圧力は、重要ではないが、用いられる溶媒の沸点(すなわち、溶媒を液相に維持するに充分な圧力)に依存し得る。反応時間は重要ではなく、そして数分間〜48時間の範囲にわたり得る。1つの実施形態では、反応は、窒素または酸素のような不活性雰囲気下で実施される。
反応は、プロ触媒を適切な溶媒中に溶解し、そして適切な配位子および所望の弱く配位したアニオンの塩と、溶解したプロ酵素とを混合し、そして反応が完了するまで溶液を必要に応じて加熱することによって実施される。予め形成された単一成分触媒は、単離され得るか、または溶液中の予め形成された触媒のアリコートを重合媒体に対して添加することによって直接用いられ得る。生成物の単離は、標準的な手順(例えば、溶媒をエバポレートし、適切な溶媒で固体を洗浄し、次いで所望の生成物を再結晶すること)によって達成され得る。本発明の予め形成された単一成分触媒の調製に用いられる触媒成分のモル比は、プロ触媒成分中に含まれる金属に基づく。1つの実施形態では、プロ触媒/15族電子供与体成分/WCA塩のモル比は、1:1〜10:1〜100であり、別の実施形態では、プロ触媒/15族電子供与体成分/WCA塩のモル比は、1:1〜5:1〜20である。なお別の実施形態では、プロ触媒/15族電子供与体成分/WCA塩のモル比は、1:1〜2:1〜5である。プロ触媒が15族電子供与体配位子および/または変わりやすい中性電子供与性配位子と連結される本発明の実施形態では、プロ触媒(金属含量に基づく)の、WCA塩に対するモル比は、1:1〜100である。別の実施形態では、この比は、1:1〜20である。なお別の実施形態では、この比は、1:1〜5である。
1つの実施形態では、式[R’MA’]の10族金属プロ触媒二量体は、15族電子供与体化合物(L’)および適切な弱く配位したアニオンの塩と適切な溶媒中で混合されて、以下の反応式(1)に示される通りの単一成分触媒生成物を生じる。1・[R’MA’]+xL’+ yL”+[WCA]塩→[R’M(L’)(L”)[WCA]
式[R’MA’]の適切なプロ触媒二量体としては、以下の組成物が挙げられるがこれらに限定されない:(アリル)パラジウムトリフルオロアセテート二量体、(アリル)パラジウムクロリド二量体、(クロチル)パラジウムクロリド二量体、(アリル)パラジウムヨージド二量体、(β−ピネニル)パラジウムクロリド二量体((β−pinenyl)palladiumchloride dimer)、メタリルパラジウムクロリド二量体、1,1−ジメチルアリルパラジウムクロリド二量体および(アリル)パラジウムアセテート二量体。
別の実施形態では、式[R’M(L”)yA’]の連結した10族金属プロ触媒は、15族電子供与体化合物(L’)および適切な弱く配位したアニオンの塩と適切な溶媒中で混合されて、以下の反応式(2)に示す通りの単一成分触媒生成物を生じる。
2.[R’M(L”)A’]+xL’+[WCA]塩→[R’M(L’)(L”)[WCA]
式[R’M(L”)A’]の代表的なプロ触媒としては、(COD)パラジウム(メチル)クロリドが挙げられるがこれに限定されない。
さらなる実施形態では、15族電子供与体配位子(L’)を含む式[R’M(L’)A’]の10族金属に連結したプロ触媒は、適切な弱く配位したアニオンの塩と適切な溶媒中で混合されて、以下の反応式(3)に示す通りの単一成分触媒生成物を消じる。
3.[R’M(L’)A’]+L”+[WCA]塩→[R’M(L’)(L”)[WCA]
式[R’M(L’)A’]の適切なプロ触媒としては、{以下の組成物が挙げられるがこれらに限定されない:
(アリル)パラジウム(トリシクロヘキシルホスフィン)クロリド、
(アリル)パラジウム(トリシクロヘキシルホスフィン)トリフレート((allyl)palladium(tricycIohexylphosphine)triflate)、
(アリル)パラジウム(トリイソプロピルホスフィン)トリフレート、
(アリル)パラジウム(トリシクロペンチルホスフィン)トリフレート、
(アリル)パラジウム(トリシクロヘキシルホスフィン)トリフルオロアセテート(本明細書中ではアリルPd−PCyTFAとも呼ばれる)、
(アリル)パラジウム(トリ−o−トリルホスフィン)クロリド、
(アリル)パラジウム(トリ−o−トリルホスフィン)トリフレート、
(アリル)パラジウム(トリ−o−トリルホスフィン)ニトレート、
(アリル)パラジウム(トリ−o−トリルホスフィン)アセテート、
(アリル)パラジウム(、トリイソプロピルホスフィン)トリフリミド((allyl)palladium(triisopropylphosphine)triflimide)、
(アリル)パラジウム(トリシクロヘキシルホスフィン)トリフリミド、
(アリル)パラジウム(トリフェニルホスフィン)トリフリミド、
(アリル)パラジウム(トリナフチルホスフィン)トリフレート、
(アリル)パラジウム(トリシクロヘキシルホスフィン)p−トリルスルホネート、
(アリル)パラジウム(トリフェニルホスフィン)トリフレート、
(アリル)パラジウム(トリイソプロピルホスフィン)トリフルオロアセテート、
(アリル)白金(トリシクロヘキシルホスフィン)クロリド、
(アリル)白金(トリシクロヘキシルホスフィン)トリフレート、
(1,1−ジメチルアリル)パラジウム(トリイソプロピルホスフィン)トリフルオロアセテート、
(2−クロロアリル)パラジウム(トリイソプロピルホスフィン)トリフルオロアセテート、
(クロチル)パラジウム(トリイソプロピルホスフィン)トリフレート、
(クロチル)パラジウム(トリシクロヘキシルホスフィン)トリフレート、
(クロチル)パラジウム(トリシクロペンチルホスフィン)トリフレート、
(メタリル)パラジウム(トリシクロヘキシルホスフィン)トリフレート、
(メタリル)パラジウム(トリイソプロピルホスフィン)トリフレート、
(メタリル)パラジウム(トリシクロペンチルホスフィン)トリフレート、
(メタリル)パラジウム(トリシクロヘキシルホスフィン)クロリド、
(メタリル)パラジウム(トリイソプロピルホスフィン)クロリド、
(メタリル)パラジウム(トリシクロペンチルホスフィン)クロリド、
(メタリル)パラジウム(トリシクロヘキシルホスフィン)トリフリミド、
(メタリル)パラジウム(トリイソプロピルホスフィン)トリフリミド、
(メタリル)パラジウム(トリシクロペンチルホスフィン)トリフリミド、
(メタリル)パラジウム(トリシクロヘキシルホスフィン)トリフルオロアセテート、
(メタリル)パラジウム(トリイソプロピルホスフィン)トリフルオロアセテート、
(メタリル)パラジウム(トリシクロペンチルホスフィン)トリフルオロアセテート、
(メタリル)パラジウム(トリシクロヘキシルホスフィン)アセテート、
(メタリル)パラジウム(トリイソプロピルホスフィン)アセテート、
(メタリル)パラジウム(トリシクロペンチルホスフィン)アセテート、
(メタリル)ニッケル(トリシクロヘキシルホスフィン)トリフレート、
{2−[(ジメチルアミノ)メチル]フェニル−C,N−}−パラジウム(トリシクロヘキシル−ホスフィン)クロリド、
[(ジメチルアミノ)メチル]フェニル−C,N−}−パラジウム(トリシクロヘキシル−ホスフィン)トリフレート、
(ヒドリド)パラジウムビス(トリシクロヘキシルホスフィン)トリフレート、
(ヒドリド)パラジウムビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ホルメート(ヒドリド)パラジウムビス(トリシクロヘキシルホスフィン)クロリド、
(ヒドリド)パラジウムビス(トリイソプロピルホスフィン)クロリド、
(ヒドリド)パラジウムビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ニトレート、
(ヒドリド)パラジウムビス(トリシクロヘキシルホスフィン)トリフルオロアセテートおよび
(ヒドリド)パラジウムビス(トリイソプロピルホスフィン)トリフレート。
上記のプロセスにおける使用のために適切な他のプロ触媒成分としては、以下が挙げられる:
Figure 0005218713
別の実施形態では、触媒は、ブレンステッド酸ベースのWCA塩の存在下で以下の式
Figure 0005218713
のプロ触媒をプロトン化することによって、またはカルボニウムもしくはシリリウムルベースのWCA塩を利用する等価な反応によって形成されて、反応式4に例示されるとおりの活性な触媒を生じ得る:
Figure 0005218713
この実施形態では、R’は、10族金属中心Mと一緒になってメタラサイクルを形成する、式−(C2d)−の二価のヒドロカルビル配位子であり、ここで、d’は、二価のヒドロカルビル骨格における炭素原子の数を表し、そして3〜10の整数である。二価ヒドロカルビル骨格における水素原子のいずれかは、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、C〜C10シクロアルキル・およびC〜C10アリールによって置換され得る。シクロアルキル部分およびアリール部分は、臭素、塩素、フッ素およびヨウ素から選択されるハロゲン置換基で必要に応じて置換され得る。別の実施形態では、ハロゲンはフッ素である。さらに、アルキル置換基のいずれか2つまたは3つは、これらが結合しているヒドロカルビル骨格炭素原子と一緒になって、脂肪族環構造または芳香族環構造を形成し得る。環は、単環式、多環式または縮合環であり得る。プロトン化は、ヒドロカルビル/金属中心結合界面の1つで生じて、1価のヒドロカルビル配位子が金属中心Mと配位したカチオン錯体を生じる。
別の実施形態では、15族電子供与体配位子(L’)および変わりやすい中性電子供与性配位子(L”)を含む式[R’M(L’)(L”)A’]の10族金属連結プロ触媒は、適切な弱く配位したアニオンの塩と適切な溶媒中で混合されて、以下の反応式(5)に示される通りの単一成分触媒生成物を生じる。5.[R’M(L’)(L”)A’]+[WCA]塩→[R’M(L’)(L”)[WCA]
式[R’M(L’)(L”)A’]の適切なプロ触媒としては、以下の組成物が挙げられる:
Figure 0005218713
本発明の別の実施形態では、式Iの触媒は、式[M(L’)(L”)(A’)2]のプロ触媒を、アルミニウム、リチウムまたはマグネシウムの有機金属化合物、ならびに弱く配位したアニオン(WCA)または強ルイス酸の供給源と反応させることによって作製される。この実施形態では、10族金属中心(M)でのアニオン性ヒドロカルビル配位子(R’)は、有機金属化合物との反応を介して供給されて、以下に示される通りの活性な触媒を生じる。
6・[M(L’)(L”)(A’)]+[WCA]塩または強ルイス酸+有機金属化合物→[R’M(L’)(L”)[WCA]
この実施形態における使用のために適切なプロ触媒の例としては、以下が挙げられる:
ニッケルアセチルアセトネート、
ニッケルカルボキシレート、
ニッケル(II)クロリド、
ニッケル(II)プロミド、
ニッケルエチルヘキサノエート、
ニッケル(II)トリフルオロアセテート、
ニッケル(II)ヘキサフルオロアセチルアセトネート、
NiCl2(PPh)2、
NiBr(P(p−トリル)
トランスーPdCl(PPh
パラジウム(II)ビス(トリフルオロアセテート)、
パラジウム(II)アセチルアセトネート
(シクロオクタジエン)パラジウム(II)ジクロリド、
Pd(アセテート) (PPh
PdCl(PPh
PdBr(PPh
PdBr(P(p−トリル)
PdCl(P(o−トリル)
PdCl(P(シクロヘキシル)
臭化パラジウム(II)、
塩化パラジウム(II)、
ヨウ化パラジウム(II)、
パラジウム(II)エチルヘキサノエート、
ジクロロビス(アセトニトリル)パラジウム(II)、
ジブロモビス(ベンゾニトリル)パラジウム(II)、
塩化白金(II)、
臭化白金(II)、および
白金ビス(トリフェニルボスフィン)ジクロリド。
一般に、10族金属プロ触媒は、2つのアニオン性脱離基(A’)を含む、ニッケル(II)、白金(II)またはパラジウム(II)化合物であり、これは、以下に記載のWCA塩または強ルイス酸によって提供される弱く配位するアニオンによって容易に置換され得、そして有機金属化合物に由来するヒドロカルビル基によって置換され得る。脱離基は、同じであっても異なっていてもよい。10族金属プロ触媒は、連結されていても連結されなくてもよい。
この実施形態のプロ触媒が15族電子供与体成分(L’)と連結していない場合、15族電子供与体配位子は、以下の反応スキーム中に示される通りに反応媒体中に添加され得る。
7.[M(L”)(A’)]+xL’+[WCA]塩または強ルイス酸+有機金属化合物→[R’M(L’)(L”)[WCA]
この実施形態における使用のために適切な強ルイス酸は、以下の式の化合物から選択される:
M’(R41’)
ここで、M’はアルミニウムまたはホウ素を表し、そしてR41’は一置換または多置換のC〜C30アリールを表し、ここで、アリール基における置換基は、以下から独立して選択される:ハロゲン(1つの実施形態では、ハロゲンはフッ素である)、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル(1つの実施形態では、トリフルオロメチル)、ならびにハロゲン化フェニルおよび過ハロゲン化フェニル(1つの実施形態では、ペンタフルオロフェニル)。このような強ルイス酸の例としては、以下が挙げられる:トリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素、トリス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ホウ素、トリス(2,2’,2”−ノナフルオロビフェニル)ボランおよびトリス(ペンタフルオロフェニル)アルミニウム。
有機金属化合物は、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、リチウム、マグネシウムまたはアルミニウムヒドロカルビル誘導体である。1つの実施形態では、アルミニウム誘導体が利用される。この触媒系の有機アルミニウム成分は、以下の式によって表される:
AIR’3−x”Q
ここで、R’は、水素・直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20アルキル、C〜C
10シクロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20アルケニル、C〜C
15シクロアルケニル、アリル型配位子またはそれらのカノニカル形、C〜C
20アリールおよびC〜C30アラルキルを独立して表し、Qは、塩素、フッ素、臭素、ヨウ素、直鎖および非分岐のC〜C20アルコキシ、C〜C24アリールオキシから選択されるハライドまたは擬ハライドであり;x”は、0〜2.5である。別の実施形態では、x”は、0〜2である。なお別の実施形態では、x”は、0〜1である。1つの実施形態では、トリアルキルアルミニウム化合物が用いられる。適切な有機金属化合物の例としては、以下が挙げられる:メチルリチウム、sec−ブチルリチウム、n−ブチルリチウム、フェニルリチウム、ブチルエチルマグネシウム、ジ−n−ブチルマグネシウム、ブチルオクチルマグネシウム、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ−n−プロピルアルミニウム、トリ−i−プロピルアルミニウム、トリ−i−ブチルアルミニウム、トリ−2−メチルブチルアルミニウム、トリ−オクチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、ジ−i−ブチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムプロミド、エチルアルミニウムセスキクロリド、ジエチルアルミニウムエトキシド、ジエチルアルミニウム(i−ブチルフェノキシド)およびジエチルアルミニウム(2,4−ジ−tert−ブチルフェノキシド)。
ヒドロカルビル含有配位子のない触媒の実施形態は、式[M(A’)]のプロ触媒と、所望の配位子およびWCA塩とを以下の反応スキームに従って反応させることによって合成され得る:
8.[M(A’)2]+xL’+2[WCA]塩→[M(L’)x][WCA]+2A’塩
ここで、x=1または2、MおよびL’は上記で規定した通りである。
プロ触媒化合物の例としては、パラジウム(II)ビス(アセチルアセトネート)、パラジウム(アセテート)、Pd(NO、PdCl、PdBrおよびPdIが挙げられる。
上記の模式的反応式(1〜8)は、例示の目的のためにのみ提示されている。これらは釣り合いが取れた形態で記載されているが、過剰の反応成分が、本発明の趣旨から逸脱することなく用いられ得ることを認識すべきである。例えば、過剰のL’、L”、A’またはWCA塩含有成分は、プロセスが有害に影響を与えない限り、本発明のプロセスにおいて用いられ得る。
1つの実施形態では、10族金属/15族電子供与体化合物/弱く配位したアニオンの供給源/有機金属化合物のモル比は、1:1〜10:1〜100:2〜200である。別の実施形態では、10族金属/15族電子供与体化合物/弱く配位したアニオンの供給源/有機金属化合物のモル比は、1:1〜5:1〜40:4〜100である。なおさらに別の実施形態では、10族金属/15族電子供与体化合物/弱く配位したアニオンの供給源/有機金属化合物のモル比は、1:1〜2:2〜20:5〜50である。10族金属イオン供給源が15族電子供与体化合物を含有する付加物である実施形態では、さらなる15族電子供与体化合物が用いられる必要はない。この実施形態では、10族金属/15族電子供与体化合物/弱く配位したアニオンの供給源/有機金属化合物のモル比は、1:0:2〜20:5〜50である。
上記の実施形態の全てにおいて、式Iの触媒は、予め形成された単一成分触媒として溶媒中で調製され得るか、またはこれらは、前駆体成分(脱離基を有する連結されたか連結されていない10族金属成分、配位子成分およびWCA供給源もしくは強ルイス酸供給源)を所望のモノマー、モノマー混合物もしくはそれらの溶液中に混合することによってインサイチュで調製され得る。触媒前駆体成分のうちの2つまたは3つでさえも混合し、次いでこの混合物を、残りの触媒前駆体成分を含むモノマーまたはモノマー溶液中に添加することもまた可能である。
上記に、および明細書全体を通して示した反応式および式では、R’、M、L’、L”、[WCA]、b、d、xおよびyは、他に規定されない限り、上記に規定された通りであり、A’は、以下に規定されるアニオン性脱離基であり、[WCA]塩は、弱く配位したアニオン[WCA]の金属塩であり、そして本明細書および明細書全体を通して用いられる略号Me、Et、Pr、Bu、CyおよびPhはそれぞれ、メチル、エチル、プロピル、ブチル、シクロヘキシルおよびフェニルをいう。
上記の10族金属プロ触媒成分は、市販されるか、または当該分野で周知の技術によって合成され得る。
上記で考察した通り、式Iの触媒錯体は、10族金属プロ触媒のいずれかと、所望の触媒系成分とをモノマー中で合わせることによってインサイチュで形成され得る。10族金属プロ触媒が所望の配位子基を既に含む場合、プロ触媒は、モノマー中で、WCA塩または代替アクチベーター(例えば、強ルイス酸またはブレンステッド酸)と一緒に混合される。WCA塩、強ルイス酸またはブレンステッド酸は、モノマーの存在下でプロ触媒についてのアクチベーターとして役立つ。式Iの触媒を調製するためのインサイチュ反応は一般に、予め形成された単一成分触媒の調製について概説された条件および反応スキームと同じ条件および反応スキームに従い、主な相違は、触媒が、溶媒の代わりにモノマー中で形成されることおよびポリマー生成物が形成されることである。
(脱離基)
A’は、WCA塩によって提供される弱く配位したアニオンによって容易に置換され得るアニオン性脱離基を表す。脱離基は、WCA塩についてのカチオンと塩を形成する。脱離基A’は、ハロゲン(すなわち、Br、Cl、IおよびF)、ニトレート、トリフレート(トリフルオロメタンスルホン酸)、トリフリミド(ビストリフルオロメタンスルホンイミド)、トリフルオロアセテート、トシレート、AlBr 、AlF 、AlCl 、AlFSCF 、AsCl 、SbCl 、SbF 、PF 、BF 、ClO 、HSO 、カルボキシレート、アセテート、アセチルアセトネート、カルボネート、アルミネートおよびボレートから選択される。
別の実施形態では、脱離基は、ブレンステッド酸ベースのWCA塩がアクチベーターとして利用される場合、ヒドロカルビル基またはハロゲン化ヒドロカルビル基であり得る。この実施形態では、アクチベーターは、ヒドロカルビルまたはハロゲン化ヒドロカルビルをプロトン化して、中性部分を形成する。脱離基部分は、1つの実施形態では、ヒドリド、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、C〜C10シクロアルキルおよびC〜C10アリールから選択される。シクロアルキル部分およびアリール部分は、臭素、塩素、フッ素およびヨウ素から選択されるハロゲン置換基で必要に応じて置換され得る。1つの実施形態では、ハロゲンはフッ素である。この実施形態では、A’はプロトン化されて、中性部分A’Hを生じる。メチル基およびペンタフルオロフェニル基は、この実施形態の下での脱離基の代表的な例である。
ハロゲン脱離基としては、塩素、ヨウ素、臭素およびフッ素が挙げられる。アセテートとしては、式R38’C(O)Oの基が挙げられ、そしてカーボネートとしては、式R38’OC(O)Oの基が挙げられ、ここで、R38’は、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキルおよびハロゲン(1つの実施形態では、フッ素)で必要に応じて一置換されるかまたは独立して多置換された、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル(1つの実施形態では、ハロアルキルはフッ素のみを含む)、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルケニル、C〜C12アリールを表す。
アルミネート脱離基およびボレート脱離基は、式M’(R39’) 、M’(GR39’) 、M’(−C≡CPh) 、または以下の構造によって表される一部分によって表され得る:
Figure 0005218713
ここで、Gは、硫黄原子または酸素原子であり、Phは、フェニルおよび以下に規定される置換フェニルを表し、そしてR39’は、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10アルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10クロロアルキルまたはブロモアルキル、C〜C10シクロアルキル、置換および非置換のアリール(1つの実施形態では、フェニルおよび置換フェニル)、置換および非置換のC〜C20アラルキル(1つの実施形態では、フェニルアルキルおよび置換フェニルアルキル)を独立して表す。置換によって、アリール基またはフェニル基が、1以上の直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、塩素および臭素置換基、ならびにこれらの組合せを含み得ることを意味する。
代表的なアルミネート基としては以下が挙げられるがこれらに限定されない:テトラフェノキシアルミネート、テトラキス(シクロヘキサノラト)アルミネート、テトラエトキシアルミネート、テトラメトキシアルミネート、テトラキス(イソプロポキシ)アルミネート、テトラキス(2−ブタノラト)アルミネート、テトラペンチルオキシアルミネート、テトラキス(2−メチル−2プロパノラト)アルミネート、テトラキス(ノニルオキシ)アルミネート、およびビス(2−メトキシエタノレート−O,O’)ビス(2−メトキシエタノレート−O’)アルミネート、テトラキス(フェニル)アルミネート、テトラキス(p−トリル)アルミネート、テトラキス(m−トリル)アルミネート、テトラキス(2,4−ジメチルフェニル)アルミネート、およびテトラキス(3,5−ジメチルフェニル)アルミネート。
代表的なボレート基としては、以下が挙げられる:テトラフェニルボレート、テトラキス(4−メチルフェニル)ボレート、テトラキス(4−クロロフェニル)ボレート、テトラキス(4−ブロモフェニル)ボレート、テトラキス(2−ブロモ−4−クロロフェニル)ボレート、ブチルトリフェニルボレート、テトラキス(4−メトキシフェニル)ボレート、テトラキス(フェニルエチニル)ボレート、ビス(1,2−ベンゼンジオレート)ボレート、トリフェニル(フェニルエチニル)ボレート、ビス(テトラフルオロベンゼンジオレート)ボレート、ビス(テトラクロロベンゼンジオレート)ボレート、ビス(テトラブロモベンゼンジオレート)ボレート、ビス(1,1’−ビフェニル−2,2’−ジオレート)ボレート、テトラキス(チオフェノールイル)ボレート、ビス(3,5−ジ−tert−ブチルベンゼンジオレート)ボレート、テトラキス(2,4−ジメチルフェニル)ボレート、テトラキス(p−トリル)ボレート、テトラキス(3,5−ジメチルフェニル)ボレートおよびテトラキス(m−トリル)ボレート。
上記のアニオン性脱離基に加えて、A’はまた、式(R40’SOCH、(R40’SOおよび(R40’SOの高度フツ化および過フッ化アルキルスルホニルならびにアリールスルホニルを含有するアニオンから選択され得、ここで、R40’は、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20の高度フッ化および過フッ化アルキル、C〜C15の高度フッ化および過フッ化シクロアルキル、ならびに高度フッ化および過フッ化のC〜C22アリールを独立して表す。必要に応じて、アルキル基およびシクロアルキル基は、それぞれ、環式構造の鎖においてヘテロ原子を含み得る。1つの実施形態では、ヘテロ原子としては、二価(非過酸化)酸素(すなわち、−O−)、三価の窒素および四価の硫黄が挙げられる。R40’のいずれか2つは、一緒になって環を形成し得る。R40’がシクロアルキル置換基であるか、ヘテロシクロアルキル置換基であるか、または別のR40’基と一緒になって環を形成する場合、環構造は、1つの実施形態では、5個または6個の原子を含み、この原子のうちの1個または2個はヘテロ原子であり得る。
上記の式では、用語高度フッ化とは、アルキル部分、シクロアルキル部分およびアリール部分における炭素原子に結合している少なくとも50パーセントの水素原子が、フッ素原子によって置換されていることを意味する。1つの実施形態では、R40’の下でのアルキル部分、シクロアルキル部分およびアリール部分の3個の水素原子ごとのうちの少なくとも2個は、フッ素によって置換されている。別の実施形態では、4個の水素原子ごとのうちの少なくとも3個がフッ素によって置換されている。なお別の実施形態では、R40’置換基における水素原子の全てがフッ素によって置換されて、過フッ化部分を生じる。アリール環におけるフッ素原子の置換に加えて、またはフッ素原子の置換の代わりに、アリール基は、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10の高度フッ化および過フッ化アルキル基(例えば、トリフルオロメチル)を含み得る。水素原子がアルキル部分、シクロアルキル部分およびアリール部分に残っている実施形態では、残りの水素原子の一部または全ては、臭素および/または塩素原子で置換され得る。
上記の式の代表的な高度フッ化および過フッ化のアルキルスルホニルおよびアリールスルホニルを含有するアニオンとしては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:
Figure 0005218713
脱離基として適切なさらなる高度フッ化および過フッ化のアルキルスルホニルアニオンおよびアリールスルホニルアニオンは、TurowskyおよびSeppelt,Inorganic Chemistry,1988,27,2135−2137、ならびに米国特許第4,387,222号;同第4,505,997号;同第5,021,308号;同第5,072,040号;同第5,162,177号;および同第5,273,840号(これらの開示は、本明細書中に参考として援用される)に記載される。
(WCA塩)
本発明のプロセスにおいて用いられる、弱く配位したアニオンの塩は、式[C(L”)[WCA]によって表され得、ここで、Cは、プロトン(H)、アルカリ土類金属カチオン、遷移金属カチオンまたは有機基含有カチオンを表し、L”およびWCAは、上記で規定の通りであろ、zは、0〜8の整数であり、そしてbおよびdは、それぞれ、カチオン錯体および弱く配位した対アニオン錯体(WCA)が塩錯体全体の電子電荷の釣り合いを取る倍数の数を表す。
アルカリ金属カチオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウムから選択される1族金属が挙げられる。1つの実施形態では、1族金属カチオンは、リチウム、ナトリウムおよびカリウムである。
アルカリ土類金属カチオンとしては、バリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびバリウムから選択される2族金属が挙げられる。1つの実施形態では、2族金属カチオンは、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびバリウムである。遷移金属カチオンは、亜鉛、銀およびタリウムから選択される。
有機基カチオンは、アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、カルボニウムカチオンおよびシリリウムカチオン、すなわち、[NHR41、[NR41、[PHR41]、[PR41]、[R41C]および[R41Si]から選択され、ここで、R41’は、ヒドロカルビル基、シリルヒドロカルビル基またはペルフルオロカルビル基を独立して表し、各々は、直鎖構造、分枝鎖構造または環構造に配置された1個〜24個の炭素原子(または別の実施形態では、1個〜12個の炭素原子)を含む。ペルフルオロカルビルによって、炭素に結合した全ての水素原子が、フッ素原子によって置換されていることが意味される。代表的なヒドロカルビル基としては、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20アルキル、C〜C20シクロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20アルケニル、C〜C20シクロアルケニル、C〜C24アリールおよびC〜C24アラルキル、ならびに有機金属カチオンが挙げられるがこれらに限定されない。有機カチオンは、トリチル、トリメチルシリリウム、トリエチルシリリウム、トリス(トリメチルシリル)シリリウム、トリベンジルシリリウム、トリフェニルシリリウム、トリシクロヘキシルシリリウム、ジメチルオクタデシルシリリウムおよびトリフェニルカルベニウム(すなわち、トリチル)から選択される。上記のカチオン錯体に加えて、フェロセニウムカチオン(例えば、[(CFe]および[(C(CH))Fe]もまた、本発明のWCA塩においてカチオンとして有用である。
式IIの下で記載された弱く配位したアニオンを有するWCA塩の例としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:
リチウムテトラキス(2−フルオロフェニル)ボレート、
ナトリウムテトラキス(2−フルオロフェニル)ボレート、
銀テトラキス(2−フルオロフェニル)ボレート、
タリウムテトラキス(2−フルオロフェニル)ボレート、
リチウムテトラキス(3−フルオロフェニル)ボレート、
ナトリウムテトラキス(3−フルオロフェニル)ボレート、
銀テトラキス(3−フルオロフェニル)ボレート、
タリウムテトラキス(3−フルオロフェニル)ボレート、
フェロセニウムテトラキス(3−フルオロフェニル)ボレート、
フェロセニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
リチウムテトラキス(4−フルオロフェニル)ボレート、
ナトリウムテトラキス(4−フルオロフェニル)ボレート、
銀テトラキス(4−フルオロフェニル)ボレート、
タリウムテトラキス(4−フルオロフェニル)ボレート、
リチウムテトラキス(3,5−ジフルオロフェニル)ボレート、
ナトリウムテトラキス(3,5−ジフルオロフェニル)ボレート、
タリウムテトラキス(3,5−ジフルオロフェニル)ボレート、
トリチルテトラキス(3,5−ジフルオロフェニル)ボレート、
2,6−ジメチルアニリニウムテトラキス(3,5−ジフルオロフェニル)ボレート、
リチウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
リチウム(ジエチルエーテル)テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
リチウム(ジエチルエーテル)2.5テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(本明細書中ではLiFABAともいう)、
リチウムテトラキス(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)ボレート、
リチウムテトラキス(3,4,5,6−テトラフルオロフェニル)ボレート、
リチウムテトラキス(1,2,2−トリフルオロエチルエニル)ボレート、
リチウムテトラキス(3,4,5−トリフルオロフェニル)ボレート、
リチウムメチルトリス(ペルフルオロフェニル)ボレート、
リチウムフェニルトリス(ペルフルオロフェニル)ボレート、
リチウムトリス(イソプロパノール)テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
リチウムテトラキス(メタノール)テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
銀テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリス(トルエン)銀テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリス(キシレン)銀テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリチルテトラキス(4−トリイソプロピルシリルテトラフルオロフェニル)ボレート、
トリチルテトラキス(4−ジメチル−tert−ブチルシリルテトラフルオロフェニル)ボレート、
タリウムテトラキス[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート、
2,6−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート、
リチウム(トリフェニルシロキシ)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
ナトリウム(トリフェニルシロキシ)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
ナトリウムテトラキス(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)ボレート、
ナトリウムテトラキス(3,4,5,6−テトラフルオロフェニル)ボレート、
ナトリウムテトラキス(1,2,2−トリフルオロエチレニル)ボレート、
ナトリウムテトラキス(3,4,5−トリフルオロフェニル)ボレート、
ナトリウムメチルトリス(ペルフルオロフェニル)ボレート、
ナトリウムフェニルトリス(ペルフルオロフェニル)ボレート、
タリウムテトラキス(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)ボレート、
タリウムテトラキス(3,4,5,6−テトラフルオロフェニル)ボレート、
タリウムテトラキス(1,2,2−トリフルオロエチレニル)ボレート、
タリウムテトラキス(3,4,5−トリフルオロフェニル)ボレート、
ナトリウムメチルトリス(ペルフルオロフェニル)ボレート、
タリウムフェニルトリス(ペルフルオロフェニル)ボレート、
トリチルテトラキス(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)ボレート、
トリチルテトラキス(3,4,5,6−テトラフルオロフェニル)ボレート、
トリチルテトラキス(1,2,2−トリフルオロエチレニル)ボレート、
トリチルテトラキス(3,4,5−トリフルオロフェニル)ボレート、
トリチルメチルトリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリチルフェニルトリス(ペルフルオロフェニル)ボレート、
銀テトラキス[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート、
銀(トルエン)テトラキス[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート、
タリウムテトラキス[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート、
リチウム(ヘキシルトリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
リチウムトリフェニルシロキシトリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
リチウム(オクチルオキシ)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
リチウムテトラキス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ボレート

ナトリウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
ナトリウム(オクチルオキシ)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
ナトリウムテトラキス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ボレート、
カリウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
カリウム(オクチルオキシ)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
カリウムテトラキス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ボレート、
マグネシウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
マグネシウムマグネシウム(オクチルオキシ)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
マグネシウムテトラキス(3,5−ビス−(トリフルオロメチル)フェニル)ボレート、
カルシウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
カルシウム(オクチルオキシ)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
カルシウムテトラキス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ボレート、
リチウムテトラキス[3,5−ビス[1−メトキシー2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチル]フェニル]ボレート、
ナトリウムテトラキス[3,5−ビス[1−メトキシ−2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチル]フェニル]ボレート、
銀テトラキス[3,5−ビス[1−メトキシ−2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチル]フェニル]ボレート、
タリウムテトラキス[3,5−ビス[1−メトキシ−2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチル]フェニル]ボレート、
リチウムテトラキス[3−[1−メトキシ−2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチル]−5−(トリフルオロメチル)フェニル]ボレ−ト、
ナトリウムテトラキス[3−[1−メトキシー2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチル]−5−(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート、
銀テトラキス[3−[1−メトキシー2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチル]−5−(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート、
タリウムテトラキス[3−[1−メトキシ−2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチル]−5−(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート、
リチウムテトラキス[3−[2,2,2−トリフルオロ−1−(2,2,2−トリフルオロエトキシ)−1−(トリフルオロメチル)エチル]−5−(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート、
ナトリウムテトラキス[3−[2,2,2−トリフルオロ−1−(2,2,2−トリフルオロエトキシ)−1−(トリフルオロメチル)エチル]−5−(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート、
銀テトラキス[3−[2,2,2−トリフルオロ−1−(2,2,2−トリフルオロエトキシ)−1−(トリフルオロメチル)エチル]−5−(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート、
タリウムテトラキス[3−[2,2,2−トリフルオロ−1−(2,2,2−トリフルオロエトキシ)−1−(トリフルオロメチル)エチル]−5−(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート、
トリメチルシリリウムテトラキス[ペンタフルオロフエニル)ボレート、
トリメチルシリリウムエーテレートテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリエチルシリリウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリフェニルシリリウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリス(メシチル)シリリウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリベンジルシリリウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリメチルシリリウムメチルトリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリエチルシリリウムメチルトリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリフェニルシリリウムメチルトリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリベンジルシリリウムメチルトリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリメチルシリリウムテトラキス(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)ボレート、
トリエチルシリリウムテトラキス(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)ボレート、
トリフエニルシリリウムテトラキス(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)ボレート、
トリベンジルシリリウムテトラキス(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)ボレート、
トリメチルシリリウムテトラキス(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)ボレート、
トリフェニルシリリウムテトラキス(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)ボレート、
トリメチルシリリウムテトラキス(3,4,5−トリフルオロフェニル)ボレート、
トリベンジルシリリウムテトラキス(3,4,5−トリフルオロフェニル)アルミネート、
トリフェニルシリリウムメチルトリス(3,4,5−トリフルオロフェニル)アルミネート、
トリエチルシリリウムテトラキス(1,2,2−トリフルオロエテニル)ボレート、
トリシクロヘキシルシリリウムテトラキス(2,3,4,5−テトラフルオロフエニル)ボレート、
ジメチルオクタデシルシリリウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリス(トリメチル)シリル)シリリウムメチルトリ(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)ボレート、
2,2’−ジメチル1,1’−ビナフチルメチルシリリウムテトラキス(ペンタフルオロフエニル)ボレート、
2,2’−ジメチル−1,1’−ビナフチルメチルシリリウムテトラキス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ボレート、
リチウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、
トリチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、
トリチル〈ペルフルオロビフェニル)フルオロアルミネート、
リチウム(オクチルオキシ)トリス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、リチウムテトラキス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)アルミネート、
ナトリウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、
トリチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、
ナトリウム(オクチルオキシ)トリス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、
ナトリウムテトラキス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)アルミネート、
カリウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、
トリチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、
カリウム(オクチルオキシ)トリス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、カリウムテトラキス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)アルミネート、
マグネシウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、
マグネシウム(オクチルオキシ)トリス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、
マグネシウムテトラキス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)アルミネート、
カルシウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、
カルシウム(オクチルオキシ)トリス(ペンタフルオロフェニル)アルミネートおよび
カルシウムテトラキス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)アルミネート。
式IIIの下で記載される、弱く配位したアニオンを有するWCA塩の例としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:
Figure 0005218713
ボラトベンゼン塩の例としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:[1,4−ジヒドロ−4−メチル−1−(ペンタフルオロフェニル)]−2−ボリニルリチウム、[1,4−ジヒドロ−4−メチル−1−(ペンタフルオロフェニル)]−2−ボリニルトリフェニルメチリウム、4−(1,1−ジメチル)−1,2−ジヒドロ−1−(ペンタフルオロフェニル)−2−ボリニルリチウム、4−(1,1−ジメチル)−1,2−ジヒドロ−1−(ペンタフルオロフェニル)−2−ボリニルトリフェニルメチリウム、1−フルオロ−1,2一ジヒドロ−4−(ペンタフルオロフェニル)−2−ボリニルリチウム、1−フルオロ−1,2−ジヒドロ−4−(ペンタフルオロフェニル)−2−ボリニルトリフェニルメチリウム、1−[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]−1,2−ジヒドロ−4−(ペンタフルオロフェニル)−2−ボリニルリチウムおよび1−[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]−1,2−ジヒドロ−4−(ペンタフルオロフェニル)−2−ボリニルトリフェニルメチリウム。
WCAカルボラン塩およびWCAハロカルボラン塩の例としては以下が挙げられるがこれらに限定されない:
Figure 0005218713
さらなるハロカルボラン塩は、本明細書中に参考として援用される、国際特許公開WO 98/43983に開示される。
(モノマー)
本発明の触媒は、環式反復単位を含む広範囲のポリマーの調製のために適切である。環式ポリマーは、触媒量の式Iの触媒または上記のプロ触媒成分の存在下でポリシク口オレフィンモノマーの付加重合によって調製される。モノマーは、溶液重合技術または集団(mass)重合技術を介して重合され得る。本明細書中で記載される場合、用語「ポリシクロオレフィン」、「多環式」および「ノルボルネン型」モノマーは、交換可能に用いられ、そしてモノマーが以下に示す通りの少なくとも1つのノルボルネン部分含むことを意味する:
Figure 0005218713
ここで、X”’は、酸素、水素もしくは直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10アルキルが結合した窒素、硫黄または式−(CH,−のメチレン基を表し、ここで、n’は、1〜5の整数である。
本発明の最も単純な多環式モノマーは、通常ノルボルネンと呼ばれる、二環式モノマーであるビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンである。用語ノルボルネン型モノマーは、モノマーが少なくとも1つのノルボルネン型部分または置換ノルボルネン型部分を含む限り、ノルボルネン、置換ノルボルネン、ならびに任意のそれらの置換および非置換の高級環式誘導体を含むことを意図する。1つの実施形態では、置換ノルボルネン型モノマーおよびそれらの高級環式誘導体は、酸素原子を含むペンダントヒドロカルビル置換基またはペンダント官能性置換基を含む。1つの実施形態では、ノルボルネン型モノマーまたはポリシクロオレフィンモノマーは、以下の構造によって表される:
Figure 0005218713
ここで、各X”’は、上記の通りに独立して規定され、「a」は、単結合または二重結合を表し、R〜Rは、水素、ヒドロカルビルまたは官能性置換基を独立して表し、mは、0〜5の整数であり、そして「a」が二重結合である場合、R、Rの一方およびR、Rの一方は存在しない。
置換基がヒドロカルビル基である場合、R〜Rは、ハロヒドロカルビルまたはペルハロヒドロカルビル基であり得、またはペルハロカルビル基(例えば、トリフルオロメチル基)でさえあり得る。1つの実施形態では、R〜Rは、水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10アルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10アルケニル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10アルキニル、C〜C12シクロアルキル、C〜C12シクロアルケニル、C〜C12アリールおよびC〜C24アラルキルから選択される、ヒドロカルビル基、ハロゲン化ヒドロカルビル基およびペルハロゲン化ヒドロカルビル基を独立して表し、RとRとは、またはRとRとは一緒になって、C〜C10アルキリデニル基を表し得る。代表的なアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニルおよびデシルが挙げられるがこれらに限定されない。代表的なアルケニル基としては、ビニル、アリル、ブテニルおよびシクロヘキセニルが挙げられるがこれらに限定されない。代表的なアルキニル基としては、エチニル、1−プロピニル、2−プロピニル、1−ブチニルおよび2−ブチニルが挙げられるがこれらに限定されない。代表的なシクロアルキル基としては、シクロペンチル置換基、シクロヘキシル置換基およびシクロオクチル置換基が挙げられるがこれらに限定されない。代表的なアリール基としては、フェニル、ナフチルおよびアントラセニルが挙げられるがこれらに限定されない。代表的なアラルキル基としては、ベンジルおよびフェネチルが挙げられるがこれらに限定されない。代表的なアルキリデニル基としては、メチリデニル基およびエチリデニル基が挙げられる。
1つの実施形態では、ペルハロヒドロカルビル基としては、過ハロゲン化フェニル基および過ハロゲン化アルキル基が挙げられる。本発明において有用なハロゲン化アルキル基は、部分的または完全にハロゲン化され、そして直鎖または分枝鎖であり、そして式CX”2z+1を有し、ここで、X”は独立して、上記に示す通りのハロゲンまたは水素であり、そしてzは、1〜20の整数から選択される。別の実施形態では、各X”は、水素、塩素、フッ素および/または臭素から独立して選択される。なお別の実施形態では、各X”は独立して、水素またはフッ素のいずれかである。
1つの実施形態では、過フッ化置換基としては、ペルフルオロフェニル、ペルフルオロメチル、ペルフルオロエチル、ペルフルオロプロピル、ペルフルオロブチルおよびペルフルオロヘキシルが挙げられる。ハロゲン置換基に加えて、本発明のシクロアルキル基、アリール基およびアラルキル基は、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cのアルキル基およびハロアルキル基、アリール基、ならびにシクロアルキル基でさらに置換され得る。
ペンダント基が官能性置換基である場合、R〜Rは、以下から選択されるラジカルを独立して表す:
Figure 0005218713
ここで、nは、0〜10の整数を独立して表し、そしてRは、水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20アルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C20のハロゲン化もしくは過ハロゲン化アルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10アルケニル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10アルキニル、C〜C12シクロアルキル、C〜C14アリール、C〜C14のハロゲン化もしくは過ハロゲン化アリール、およびC〜C24アラルキルを独立して表す。Rの定義の下で示される代表的なヒドロカルビル基は、R〜Rの定義の下で上記に同定される定義と同Pである。R〜Rの下で上記に示されるように、Rの下で定義されるヒドロカルビル基は、ハロゲン化されてもよく、そして過ハロゲン化されてもよい。例えば、RがC〜C20のハロゲン化または過ハロゲン化アルキルである場合、Rは、式CX”2z+1によって表され得、ここで、zおよびX”は上記で定義された通りであり、そしてアルキル基における少なくとも1つのX”は、ハロゲン(例えば、Br、ClまたはF)でなければならない。アルキル基が過ハロゲン化される場合、全てのX”置換基はハロゲン化されることが認識される。過ハロゲン化アルキル基の例としては、トリフルオロメチル、トリクロロメチル、−C15および−C1123が挙げられるがこれらに限定されない。過ハロゲン化アリール基の例としては、ペンタクロロフェニルおよびペンタフルオロフェニルが挙げられるがこれらに限定されない。Rラジカルは、−C(CH、−Si(CH、−CH(R)OCHCH、−CH(R)OC(CHまたは以下の環式基から選択される酸不安定部分を表す:
Figure 0005218713
ここで、Rは、水素または直鎖もしくは分枝鎖の(C〜C)アルキル基を表す。アルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、i−プロピル、ブチル、i−ブチル、t−ブチル、ペンチル、t−ペンチルおよびネオペンチルが挙げられる。上記の構造では、環式基から突出した単結合の線は、環式突出基が酸置換基に結合している位置を示す。Rラジカルの例としては、1−メチル−1−シクロヘキシル、イソボルニル、2−メチル−2−イソボルニル、2−メチル−2−アダマンチル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロピラノイル、3−オキソシクロヘキサノニル、メバロン酸ラクトニル、1−エトキシエチルおよび1−t−ブトキシエチルが挙げられる。
ラジカルはまた、以下の構造によって表される、ジシクロプロピルメチル(Dcpm)基およびジメチルシクロプロピルメチル(Dmcp)基を表し得る:
Figure 0005218713
上記の構造VIIでは、RおよびRはこれらが結合している2つの環炭素原子と一緒になって、4個〜30個の環炭素原子を含有する置換および非置換の脂環式基もしくは6個〜18個の環炭素原子を含有する置換および非置換のアリール基またはそれらの組み合わせを表し得る。脂環式基は、単環式であっても多環式であってもよい。不飽和の場合、環式基は、一置換または多置換を含み得る。1つの実施形態では、不飽和の環式基は、一不飽和の環式基である。置換される場合、環は一置換または多置換を含み、ここで、置換基は、水素、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cハロアルキル、直鎖もしくは分枝鎖のC〜Cアルコキシ、ハロゲンまたはそれらの組合せから独立して選択される。RおよびRは一緒になって、二値の架橋基一C(O)−Q−(O)C−を形成し得、これは、これらが結合した2つの環炭素原子と一緒になった場合、ペンタ環式環を形成し、ここで、Qは、酸素原子または基N(R)を表し、そしてRは、水素、ハロゲン、直鎖もしくは分枝鎖のC〜C10アルキルおよびC〜C18アリールから選択される。代表的な構造を以下に示す。
Figure 0005218713
ここで各X´´´は、上記のように独立して規定され、mは、0〜5の整数である。
重水素に富んだノルボルネン型モノマー(ノルボルネン型部分の少なくとも1つの水素原子および/またはペンダントのヒドロカルビル置換基(R〜Rに記載される)上の少なくとも1つの水素原子は、重水素原子に置換される)は、本発明の範囲に考慮される。1つの実施形態において、ノルボルネン型部分および/またはヒドロカルビル置換基上の少なくとも40%の水素原子は重水素に置換される。他の実施形態において、ノルボルネン型部分および/またはヒドロカルビル置換基上の少なくとも50%の水素原子は重水素に置換される。なお別の実施形態において、ノルボルネン型部分および/またはヒドロカルビル置換基上の少なくとも60%の水素原子は重水素に置換される。1つの実施形態において、重水素化モノマーは、以下の構造で示される:
Figure 0005218713
ここでX´´´は、上記のように規定され、Rは、重水素であり、「i」は、0〜6の範囲の整数であり、「i」が0である場合、RlDおよびR2Dの少なくとも1つが存在しなければならないという条件つきである。RおよびRは、独立してヒドロカルビルまたは上記のように規定される官能性置換基を示し、そしてRlDおよびR2Dは、存在してもしなくてもよく、そして独立して、少なくとも1つの重水素原子を含む重水素原子または重水素に富んだヒドロカルビル基を示す。1つの実施形態において、重水素化されたヒドロカルビル基は、線形もしくは分枝C−C10アルキルから選択され、ここで炭素骨格の少なくとも40%の水素原子が重水素原子に置換される。別の実施形態において、重水素化されたヒドロカルビル基は、線形もしくは分枝C−C10アルキルから選択され、ここで炭素骨格の少なくとも50%の水素原子が重水素原子に置換される。なお別の実施形態において、重水素化されたヒドロカルビル基は、線形もしくは分枝C−C10アルキルから選択され、ここで炭素骨格の少なくとも60%の水素原子が重水素原子に置換される。
架橋されたポリマーは、上記の構造VIIに示されるノルボルネン型モノマーを、多官能性ノルボルネン型架橋モノマーと共重合することにより、調製され得る。多官能性ノルボルネン型架橋モノマーとは、少なくとも2つのノルボルネン型部分(ノルボルネン型二重結合)を含み、各官能基が、本発明の触媒系の存在中で重合可能であることを意味する。架橋可能なモノマーとしては、縮合多環式環系および連結された多環式環系が挙げられる。縮合された架橋剤の例は、以下の構造中に図示される。簡潔には、ノルボルナジエンは、縮合多環式架橋剤として含まれ、重合可能な2つのノルボルネン型二重結合を含むことが考えられる。
Figure 0005218713
ここでYは、メチレン(−CH−)基を示し、mは、独立して0〜5の整数を示し、そしてmが0の場合、Yは、単結合を示す。前述の式の例示的なモノマーを以下に示す。
Figure 0005218713
連結された多環式架橋剤は、以下の構造VIIIにおいて一般的に図示される。
Figure 0005218713
ここで「a」は、独立して単結合または二重結合を示し、mは、独立して0〜5の整数であり、Rは、二値のヒドロカルビルラジカル、二価エーテルラジカルおよび二価のシリルラジカルから選択される二価のラジカルであり、そしてnは0または1に等しい。二価により、ラジカルの各末端のフリーの原子価がノルボルネン型部分に結合することを意味する。1つの実施形態において、二価のヒドロカルビルラジカルは、アルキレンラジカルおよび二価の芳香族ラジカルである。アルキレンラジカルは、化学式−(C2d)−により示され、ここでdは、アルキレン鎖中の炭素原子の数を示す1〜10の整数である。1つの実施形態において、アルキレンラジカルは、線形または分枝(C−C10)アルキレン(例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレンおよびデシレン)から選択される。分枝したアルキレンラジカルを考慮する場合、アルキレン骨格中の水素原子が、線形または分枝(C〜C)アルキル基に置換されることが理解されるべきである。
二価の芳香族ラジカルは、二価のフェニルおよび二価のナフチルラジカルから選択される。二価のエーテルラジカルは、−R10−O−R10−基で示され、ここでR10は、独立してRと同じである。特定の連結した多環式架橋剤の例は、以下のように構造VIIIa〜VIIIcに示される。
Figure 0005218713
1つの実施形態において、架橋剤は、以下に示されるものから選択される:
Figure 0005218713
これはジメチルビス[ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン−5−メトキシ]シラン(本明細書においてジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シランとも呼ぶ)であり、
Figure 0005218713
ここでnは、1〜4であり、
Figure 0005218713
ノルボルネンを基にした架橋剤の他のいくつかの型としては、以下の化学式a〜mに示されるものが挙げられるが、これらに限定されない。
Figure 0005218713
別の実施形態において、フッ素含有ノルボルネンを基にした架橋剤が用いられる。例えば、1つの実施形態において、1つ以上の以下のフッ素化ノルボルネン架橋剤が利用され得る。
Figure 0005218713
ノルボルナジエンは、本発明において架橋剤として使用され得る。別の実施形態において、より高次のホモログが利用され得る。ノルボルナジエンは、種々の二量体化触媒を用いるかまたはシクロペンタジエンと共に加熱することで、より高次のホモログもしくはDie1s−Alder産物に変換され得る。架橋モノマーノルボルナジエン二量体の場合において、ノルボルナジエンが触媒的に結合されて、以下に示すようなノルボルナジエン二量体の異性体の混合物を生じる、代替の合成が用いられる:
Figure 0005218713
ノルボルナジエンの二量体化は、多くの触媒により容易に達成されて、6つの異性体までの混合組成物を生じる(すなわち、Wuら、米国特許第5,545,790号)。1つの実施形態において、この異性体は、エキソ−トランス−エキソ−、エンド−トランス−エンド−、およびエキソ−トランス−エンド−1,4,4a,4b,5,8,8a,8b−オクタヒドロ−1,4:5,8−ジメタノビフェニレン(「ノルボルナジエン二量体」または「[NBD]」)である。別の実施形態において、エキソ−トランス−エキソ−ノルボルナジエン二量体は、架橋剤として利用される。ノルボルナジエン二量体をジシクロペンタジエンまたはシクロペンタジエンと共に熱することで、ノルボルナジエン二量体のより高次のオリゴマーを産生し得る。他の架橋剤は、シクロペンタジエンを、2つ以上の反応性オレフィン(例えば、シクロオクタジエン、1,5−ヘキサジエン、1,7−オクタジエンおよびトリシクロヘプタトリエン)を含むオレフィンと反応させることにより調製され得る。
1つの実施形態において、架橋可能なモノマーは、2つの反応性ノルボルネン型部分を含むものである(2つの重合可能な二重結合を含む)。別の実施形態において、このモノマーは、Diels−Alder反応を介した5−(3−ブテニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびシクロペンタジエンの反応により調製される、5’,5−(1,2−エタンジイル)ビスビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(NBCHCHNB)である。5−(3−ブテニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンのより高次のホモログ(すなわち2−(3−ブテニル)−1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロ−1,4:5,8−ジメタノナフタレン)はまた、選り抜きのコモノマーである。同様に、1,4,4a,5,6,6a,7,10,10a,11,12,12a−ドデカヒドロ−1,4:7,10−ジメタノジベンゾ[a,e]シクロオクテンは、1,4,4a,5,6,9,10,10a−オクタヒドロ−1,4メタノベンゾシクロオクテンとシクロペンタジエンとの間のDiels Alder反応において調製される。1,4,4a,5,6,9,10,10a−オクタヒドロ−1,4−メタノベンゾシクロオクテンの間のより高次のホモログ(すなわち、1,4,4a,5,5a,6,7,10,11,11a,12,12a−ドデカヒドロ−1,4:5,12−ジメタノシクロオクタ[b]ナフタレン)はまた、選り抜きのコモノマーである。シクロペンタジエンの対称性および非対称性のトリマー(すなわち、それぞれ4,4a,4b,5,8,8a,9,9a−オクタヒドロ−1,4:5,8−ジメタノ−1H−フルオレンおよび3a,4,4a,5,8,8a,9,9a−オクタヒドロ−4,9:5,8−ジメタノ−1H−ベンズ[f]インデン)はまた、架橋剤として有用である。なお別の実施形態において、このモノマーは、シクロペンタジエンおよびノルボルナジエンの反応から得られる(すなわち、1,4,4a,5,8,8a−ヘキサヒドロ−1,4:5,8−ジメタノナフタレン)。ジビニルベンゼンおよび過剰のシクロペンタジエンは、対称性の架橋剤(5,5’−(1,4−フェニレン)ビスビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン)を形成する。
ヒドロカルビル置換および官能基置換されたノルボルネンモノマー調製のための経済的経路は、Diels−Alder付加反応に依存し、ここでCPDまたは置換CPDは、適切な求ジエン体と高温で反応して、置換されたノルボルネン型付加体を、以下の反応スキームで一般に示すように形成する:
Figure 0005218713
ここでR〜Rは、独立して水素、ヒドロカルビルおよび/または前記のような官能基を示す。
他のノルボルネン型付加体は、適切な求ジエン体の存在下で、ジシクロペンタジエン(DCPD)の熱分解により調製され得る。この反応は、DCPDからCPDの最初の熱分解後のCPDおよび求ジエン体のDiels−Alder付加により進行して、以下に示す付加体を提供する:
Figure 0005218713
ここでnは、モノマー中の環単位の数を示し、R〜Rは、独立して水素、ヒドロカルビルおよび/または先に規定した官能基を示す。ノルボナジエンおよびこれらのより高次のDiels−Alder付加体は同様に、アセチレン反応物の存在下で、CPDおよびDCPDの熱反応により以下のように調製され得る。
Figure 0005218713
ここで、n−RおよびRは、上記のように規定される。
重水素に富んだノルボルネン型モノマーは、DOおよび塩基(例えば、NaOH)の存在下でDCPDを熱することにより調製されて、重水素化CPDを生じ得、これは求ジエン体(式1)または重水素化求ジエン体(式2)と反応して、ペンダントの重水素化ヒドロカルビル置換またはペンダントのヒドロカルビル置換を含む反応性重水素化ノルボルネンを提供する。別の実施形態において、重水素化されていないCPDは、重水素に富んだ求ジエン体と反応して、重水素に富んだヒドロカルビルペンダント基を含むノルボルネンを生じる(式3)。
Figure 0005218713
上記の式1および式2において、R〜R、R1DおよびR2Dは、前述に規定した通りであり、i’は、1〜6の範囲の整数である。
重合可能ノルボルネン型モノマーの例としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない:
ノルボルネン(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン)、
5−エチリデンノルボルネン、
ジシクロペンタジエン、
トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン、
5−メトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン−5−カルボン酸、
5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−エトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−n−プロポキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−i−プロポキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−n−ブトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−(2−メチルプロポキシ)カルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−
エン、
5−(1−メチルプロポキシ)カルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−t−ブトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−シクロヘキシルオキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−(4’−t−ブチルシクロヘキシルオキシ)カルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−フェノキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−テトラヒドロフラニルオキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−テトラヒドロピラニルオキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン−5−カルボン酸、
5−アセチルオキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−メトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−エトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−n−プロポキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−i−プロポキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−n−ブトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−(2−メチルプロポキシ)カルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−(1−メチルプロポキシ)カルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−t−ブトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−シクロヘキシルオキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−(4’−t−ブチルシクロヘキシルオキシ)カルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−フェノキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−テトラヒドロフラニルオキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−テトラヒドロピラニルオキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−メチル−5−アセチルオキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メチル−5−シアノビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5,6−ジ(メトキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(エトキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(n−プロポキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5、6−ジ(i−プロポキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5,6−ジ(n−ブトキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5、6−ジ(t−ブトキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5,6−ジ(フェノキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5、6−ジ(テトラヒドロフラニルオキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5,6−ジ(テトラヒドロピラニルオキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、および
5,6−ジカルボキシアンヒドリド(carboxyanhydride)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−エトキシカルボニルテトラシクロ[4,4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−n−プロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−i−プロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−n−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−(2−メチルプロポキシ)カルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−(1−メチルプロキシ)カルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−t−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−シクロヘキシルオキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−(4’−t−ブチルシクロヘキシルオキシ)カルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、
8−フェノキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−テトラヒドロフラニルオキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,57、10]−3−ドデセン、
8−テトラヒドロピラニルオキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−アセチルオキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−メチル−8−エトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−メチル−8−n−プロポキシカルボニルテトラシクロ[4,4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−メチル−8−i−プロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−メチル−8−n−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−メチル−8−(2−メチルプロポキシ)カルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−メチル−8−(1−メチルプロポキシ)カルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−メチル−8−t−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−メチル−8−シクロヘキシルオキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−メチル−8−(4’−t−ブチルシクロヘキシルオキシ)カルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−メチル−8−フェノキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−メチル−8−テトラヒドロフラニルオキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−メチル−8−テトラヒドロピラニルオキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8−メチル−8−アセチルオキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−メチル−8−シアノテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,9−ジ(メトキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,9−ジ(エトキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,9−ジ(n−プロポキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,9−ジ(i−プロポキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,9−ジ(n−ブトキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,9−ジ(t−ブトキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,9−ジ(シクロヘキシルオキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,9−ジ(フェノキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,9−ジ(テトラヒドロフラニルオキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8,9−ジ(テトラヒドロピラニルオキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、
8,9−ジカルボキシ無水物テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン−8−カルボン酸、
8−メチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン−8−カルボン酸、
8−メチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−エチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−フルオロテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−フルオロメチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−ジフルオロメチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−トリフルオロメチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−ペンタフルオロエチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,8−ジフルオロテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,9−ジフルオロテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,8−ビス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,9−ビス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−メチル−8−トリフルオロメチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,8,9−トリフルオロテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,8,9−トリス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,8,9,9−テトラフルオロテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,8,9,9−テトラキス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,8−ジフルオロ−9,9−ビス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,9−ジフルオロ−8,9−ビス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,8,9−トリフルオロ−9−トリフルオロメチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,8,9−トリフルオロ−9−トリフルオロメトキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,8,9−トリフルオロ−9−ペンタフルオロプロポキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−フルオロ−8−ペンタフルオロエチル−9,9−ビス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−9−ジフルオロ−8−ヘプタフルオロイソプロピル−9−トリフルオロメチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−クロロ−8,9,9−トリフルオロテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8,9−ジクロロ−8,9−ビス(トリフルオロメチル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−(2,2,2−トリフルオロカルボキシエチル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
8−メチル−8−(2,2,2−トリフルオロカルボキシエチル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデク−3−エン、
トリシクロ[4.4.0.12,5]ウンデカ−3−エン、
トリシクロ[6.2.1.01,8]ウンデカ−9−エン、
テトラシクロ[4.4.0..12,5.17,10.01,6]ドデク−3−エン、
8−メチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10.01,6]ドデク−3−エン、
8−エチリデンテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,12]ドデク−3−エン、
8−エチリデンテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10.01,6]ドデク−3−エン、
ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13]ペンタデカ−4−エン、
ペンタシクロ[7.4.0.12,5.19,12.08,13]ペンタデカ−3−エン、
5−(n−ヘキシル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
5−(トリエトキシシリル)ビシクロ[2.2.1]]ヘプト−2−エン、および
ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン−5−メトキシジフェニルメチルシラン(本明細書中においてはまた、ジフェニルメチル(ノルボルネンメトキシ)シランと称される)。
重合性ノルボルネン系モノマーの例としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない:ノルボルネン(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン)、5−メチル−2−ノルボルネン、エチルノルボルネン、プロピルノルボルネン、イソプロピルノルボルネン、ブチルノルボルネン、イソブチルノルボルネン、ペンチルノルボルネン、ヘキシルノルボルネン、ヘプチルノルボルネン、オクチルノルボルネン、デシルノルボルネン、ドデシルノルボルネン、オクタデシルノルボルネン、トリメトキシシリルノルボルネン、ブトキシノルボルネン、p−トリルノルボルネン、メチリデンノルボルネン、フェニルノルボルネン、エチリデンノルボルネン、ビニルノルボルネン、エキソ−ジシクロペンタジエン、エンド−ジシクロペンタジエン、テトラシクロドデセン、メチルテトラシクロドデセン、ジメチルテトラシクロドデセン、エチルテトラシクロドデセン、エチリデニルテトラシクロドデセン、フェニルテトラシクロデセン、シクロペンタジエンの四量体、プロペニルノルボルネン、5,8−メチレン−5a,8a−ジヒドロフルオレン、シクロヘキセニルノルボルネン、ジメタノヘキサヒドロナフタレン、エンド,エキソ−5,6−ジメトキシノルボルネン、エンド,エンド−5,6−ジメトキシノルボルネン、2,3−ジメトキシノルボルナジエン、5,6−ビス(クロロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−トリス(エトキシ)シリルノルボルネン、2−ジメチルシリルビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2,5−ジエン、2,3−ビストリフルオロメチルビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2,5−ジエン、5−フルオロ−5−ペンタフルオロエチル−6,6−ビス(トリフルオロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジフルオロ−5−ヘプタフルオロイソプロピル−6−トリフルオロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、2,3,3,4,4,5,5,6−オクタフルオロトリシクロ[5.2.1.0]デク−8−エン、および5−トリフルオロメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−a−ナフチル−2−ノルボルネン、5,5−ジメチル−2−ノルボルネン、1,4,4a,9,9a,10−ヘキサヒドロ−9,10[1’,2’]−ベンゼノ−1,4−メタノアントラセン、インダニルノルボルネン(すなわち、CPDとインデンとの反応生成物である、1,4,4,9−テトラヒドロ−1,4−メタノフルオレン)、6,7,10,10−テトラヒドロ−7,10−メタノフルオランテン(すなわち、CPDとアセナフタレンとの反応生成物)、1,4,4,9,9,10−ヘキサヒドロ−9,10[1’,2’]−ベンゼノ−1,4−メタノアントラセン、エンド,エンド−5,6−ジメチル−2−ノルボルネン、エンド,エキソ−5,6−ジメチル−2−ノルボルネン、エキソ,エキソ−5,6−ジメチル−2−ノルボルネン、1,4,4,5,6,9,10,13,14,14−デカヒドロ−1,4−メタノベンゾシクロドデセン(すなわち、CPDと1,5,9−シクロドデカトリエンとの反応生成物)、2,3,3,4,7,7−ヘキサヒドロ−4,7−メタノ−1H−インデン(すなわち、CPDとシクロペンテンとの反応生成物)、1,4,4,5,6,7,8,8−オクタヒドロ−1,4−メタノナフタレン(すなわち、CPDとシクロヘキセンとの反応生成物)、1,4,4,5,6,7,8,9,10,10−デカヒドロ−1,4−メタノベンゾシクロオクテン(すなわち、CPDとシクロオクテンとの反応生成物)、および1,2,3,3,3,4,7,7,8,8−デカヒドロ−4,7−メタノシクロペント[a]インデン。
本発明の別の実施形態において、ポリマーは、重合後の硬化工程の間に架橋され得る(潜在性の架橋)。この実施形態において、後に架橋可能なペンダント官能基を含むノルボルネン系モノマーは、多環式骨格に共重合され、引き続いてここに、官能基が、周知の技術を介して架橋される。後に架橋可能な官能基とは、その官能基が最初の重合反応に対しては不活性であるが引き続く化学反応を受けやすく、隣接するポリマー鎖の架橋を引き起こすことを意味する。適切な後に架橋可能なモノマーは、構造VIIに示されており、ここで、R〜Rの少なくとも1つは、直鎖または分枝鎖のC〜C10アルケニル、C〜C10シクロアルケニル、−(CH)nSi(ORから選択され、ここで、nおよびRは、上で定義されたとおりであり、RおよびRまたはRおよびRは、一緒になって、C〜C10アルキリデニル基、縮合環式基(ここで、RおよびRは、これらが結合している2つの環炭素原子と一緒になって、不飽和のC〜C環を形成している)を表し得る。1つの実施形態において、後に架橋可能なアルケニル官能基としては、ビニル、ブテニル、およびシクロヘキシルが挙げられる。1つの実施形態において、アルキリデニル基としては、メチリデニル置換基およびエチリデニル置換基が挙げられる。1つの実施形態において、アルコキシシリル基としては、トリメトキシシリル部分およびトリエトキシシリル部分が挙げられる。1つの実施形態において、縮合した多環式環系を含む架橋剤としては、ジシクロペンタジエン(DCPD)およびシクロペンタジエン(CPD)の非対称三量体が挙げられる。いくつかの例示的な潜在性架橋剤としては、以下に示される式のものが挙げられるが、これらに限定されない:
Figure 0005218713
ここで、Rは、CnQ”2n+1のような、非ハロゲン化基、ハロゲン化基、または過ハロゲン化基を表し、nは、1〜10の整数であり、そしてQ”は、水素またはハロゲン(例えば、Br、Cl、またはF)を表す。
潜在性の架橋可能なペンダント基は、種々の官能基の反応を開始することが既知の種々の化学を介して反応し得る。例えば、上記構造VIIのR〜Rの定義に記載されるアルケニル基、シクロアルケニル基、およびアルキリデニル基は、フリーラジカル機構を介して架橋し得る。アルコキシシリル基は、カチオン性反応機構を介して架橋し得る。後に架橋可能な官能基を含む代表的なモノマーは、以下に代表される。
Figure 0005218713
本発明の潜在性架橋の実施形態において、架橋反応工程は、フリーラジカル開始剤によって誘導され得る。適切な開始剤は、熱的にかまたは光化学的に活性化され得る開始剤である。開始剤は、反応媒体に添加され得、そしてモノマー混合物の重合が完了まで進行することを可能にする。潜在性開始剤が重合の間に存在する場合は、主要な懸念は、使用されるラジカル生成化合物が、重合温度のモノマー反応媒体において安定である(分解しない)ことである。あるいは、潜在性の開始剤は、重合が完了した後に、適切な溶媒中のポリマーの溶液に添加され得る。熱的に活性化されるフリーラジカル生成剤、または光−酸生成剤を利用する実施形態が利用される場合、潜在性の架橋は、ポリマー媒体をそのフリーラジカル生成化合物の分解温度より高い温度に曝露することによって、誘導される。光により開始されるフリーラジカル生成剤を利用する実施形態において、潜在性の架橋は、ポリマー媒体を放射線源(例えば、電子線およびUV放射線)に曝露することによって、誘導される。適切なフリーラジカル生成化合物(架橋剤)としては、有機過酸化物および脂肪族アゾ化合物が挙げられる。脂肪族アゾ化合物は、本発明の熱および光化学により活性化される架橋実施形態に適切な開始剤であり、一方で有機過酸化物は、熱により活性化される開始剤のみとしての使用に適切である。使用される架橋剤の量は、反応媒体中のモノマー100重量部に基づいて、約0.005重量部〜約5.0重量部の範囲である。
適切な有機過酸化物としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない:過酸化ジベンゾイル、過酸化ジ(2,4−ジクロロベンゾイル)、過酸化ジアセチル、過酸化ジイソブチリル、過酸化ジラウロイル、過安息香酸t−ブチル、過酢酸t−ブチル、2,5−ジ(ベンゾイルペルオキシ)−1,2−ジメチルヘキサン、ジ−t−ブチルジペルオキシアゼレート、ペルオキシ−2−エチルヘキサン酸t−ブチル、過オクタン酸t−アミル、2,5−ジ(2−エチルヘキサノイルペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキサン、過ネオデカン酸t−ブチル、3,3−ジ(t−ブチルペルオキシ)酪酸エチル、2,2−ジ(t−ブチルペルオキシ)ブタン、1,1−ジ(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキシ−3−イン、過酸化ジ−t−ブチル、2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキサン、過酸化ジクミル、n−プロピルペルオキシジカーボネート、i−プロピルペルオキシジカーボネート、シクロヘキシルペルオキシジカーボネート、およびアセチルペルオキシジカーボネート。
適切なアゾ化合物としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない:2,2’−アゾビス[2,4−ジメチル]ペンタン、2−(t−ブチルアゾ)−4−メトキシ−2,4−ジメチルペンタンニトリル、2,2’−アゾビス(i−ブチロニトリル)、2−(t−ブチルアゾ)−2,4−ジメチルペンタンニトリル、2−(t−ブチルアゾ)i−ブチロニトリル、2−(t−ブチルアゾ)−2−メチルブタンニトリル、1,1−アゾビス−シクロヘキサンカルボニトリル、1−(t−アミルアゾ)シクロヘキサンカルボニトリル、および1−(t−ブチルアゾ)シクロヘキサンカルボニトリル。
フリーラジカル架橋のための適切な光開始剤としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない:ベンゾインエチルエーテル、ジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノンおよび4−(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン。
カチオン性架橋のための適切な光開始剤としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない:オニウム塩、ハロゲン化有機化合物、キノンジアジド化合物、α,α−ビス(スルホニル)ジアゾメタン化合物、α−カルボニル−α−スルホニルジアゾメタン化合物、スルホン化合物、有機酸エステル化合物、有機酸アミド化合物、有機酸イミド化合物など。オニウム塩の実際の例は、非置換、またはアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、芳香族基、複素環式基で対称もしくは非対称に置換された、ジアゾニウム塩、アンモニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、アルソニウム塩、オキソニウム塩などである。これらのオニウム塩が対アニオンを形成し得る化合物である限り、これらのオニウム塩の対アニオンに対する制限はない。例は、ホウ酸、ヒ酸、リン酸、アンチモン酸、スルホン酸、カルボン酸、およびこれらのハロゲン化物である。これらの有機化合物がハロゲン化物または有機化合物である限り、ハロゲン化有機化合物に対する特定の制限はなく、そして種々の従来の化合物が使用され得る。実際の例としては、以下が挙げられる:ハロゲン含有オキサジアゾール化合物、ハロゲン含有トリアジン化合物、ハロゲン含有アセトフェノン化合物、ハロゲン含有ベンゾフェノン化合物、ハロゲン含有スルホキシド化合物、ハロゲン含有スルホン化合物、ハロゲン含有チアゾール化合物、ハロゲン含有オキサゾール化合物、ハロゲン含有トリアゾール化合物、ハロゲン含有2−ピロン化合物、ハロゲン含有脂肪族炭化水素化合物、ハロゲン含有芳香族化合物、他のハロゲン含有複素環式化合物、スルホニルハロゲン化物化合物など。o−キノンジアジド化合物の実際の例は、1,2−ベンゾキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、1,2−ナフトキノンジアジド−6−スルホン酸エステル、2,1−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、2,1−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、2,1−ナフトキノンジアジド−6−スルホン酸エステル、他のキノンジアジド誘導体スルホン酸エステル、1,2−ベンゾキノンジアジド−4−スルホン酸塩化物、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸塩化物、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸塩化物、1,2−ナフトキノンジアジド−6スルホン酸塩化物、2,1−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸塩化物、2,1−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸塩化物、2,1−ナフトキノンジアジド−6−スルホン酸塩化物、および他のキノンジアジド誘導体のスルホン酸塩化物である。α,α−ビス(スルホニル)ジアゾメタン化合物の例は、非置換、またはアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、芳香族基、もしくは複素環式基などで対称もしくは非対称に置換されたα,α−ビス(スルホニル)ジアゾメタンである。α−カルボニル−α−スルホニルジアゾメタシ化合物の実際の例は、非置換、またはアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、芳香族基、もしくは複素環式基で対称もしくは非対称に置換されたα−カルボニル−α−スルホニルジアゾメタンである。スルホン化合物の実際の例は、非置換、またはアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、芳香族基もしくは複素環式基で対称もしくは非対称に置換されたスルホン化合物もしくはジスルホン化合物である。有機酸エステルの実際の例は、非置換、またはアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、芳香族基もしくは複素環式基で対称もしくは非対称に置換されたカルボン酸エステル、スルホン酸エステルなどである。有機酸アミド基の実際の例は、非置換、またはアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、芳香族基もしくは複素環式基で対称もしくは非対称に置換されたカルボン酸アミド、スルホン酸アミドなどである。有機イミドの実際の例は、非置換、またはアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、芳香族基もしくは複素環式基で対称もしくは非対称に置換されたカルボン酸イミド、スルホン酸イミドなどである。これらの光開始剤の1つ以上が、本発明において利用され得る。
潜在的な開始剤が、重合の間または重合媒体中に存在する場合、先のフリーラジカル生成化合物の分解温度は、当該分野で周知であり、そして開始反応に使用される重合温度に基づいて選択され得る。言い換えると、開始化合物は、重合後の架橋反応のために利用可能であるように、重合温度で安定でなければならない。上で考察されたような潜在的架橋は、熱手段または光化学的手段によってもたらされ得る。
上で考察したように、トリアルコキシシリル基を含むモノマーは、カチオン性開始剤の存在下で、潜在的な架橋によって、架橋され得る。重合安定カチオン性開始剤は、熱的に活性化されて、シリル基の潜在的架橋を誘導し得る。適切なカチオン性架橋開始剤としては、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジメチル錫ジラウレートおよびジオクチル錫ジラウレートが挙げられる。
必要に応じて反応混合物中に存在する多官能性ノルボルネン(norbornene)型の架橋可能なモノマーおよび後架橋可能なモノマーの量は、反応されるべきモノマー混合物中の総モノマーに基づいて、約0.1モル%〜約50モル%の範囲であり得る。1つの実施形態において、架橋剤の量は、総モノマー混合物の約1モル%〜約25モル%の範囲である。別の実施形態において、架橋剤の量は、総モノマー混合物の約1モル%〜約10モル%の範囲である。
(モノマー重合)
本発明のモノマーは、溶液中または塊中で重合される。この触媒は、予め形成された単一成分触媒として、所望のモノマーを含む反応媒体に添加されるか、またはこの触媒は、反応媒体中でプロ触媒(pro−catalyst)成分、群15の電子供与成分およびWCA塩活性化成分の混合によってインサイチュで形成され得る。このプロ触媒が、群15の電子供与成分と連結される場合、群15の電子供与体を別個の成分として使用する必要はない。1つのインサイチュ実施形態において、この連結されたプロ触媒成分(例えば、所望のリガンド基を含む)は、反応媒体中、WCA塩活性化成分と混合される。別のインサイチュ実施形態において、リガンドを有するかまたは有さないプロ触媒成分は、反応媒体中、所望のリガンド含有成分およびWCA塩活性化成分と混合される。このプロ触媒成分は、一般に、予め形成された触媒調製物の上記の式(1)〜(4)において例示される。1つの実施形態において、プロ触媒(群10の金属に基づく):群15の電子供与成分:WCA塩のモル比は、1:1〜10:1〜100である。別の実施形態において、この比は、1:1〜5:1〜20である。なお別の実施形態において、この比は、1:1〜2:1〜5である。このプロ触媒が、群15の電子供与リガンドおよび/または不安定な中性電子供与リガンドと連結される本発明の実施形態において、プロ触媒(金属含量に基づいて)対 WCA塩のモル比は、1:1〜100である。別の実施形態において、この比は、1:1〜20である。なお別の実施形態において、この比は、1:1〜5である。種々の触媒成分を反応媒体に添加する順番は、重要ではない。
本発明のプロセスによって調整されるポリマーは、2,3−連鎖(enchainment)を介して連結されたポリシクロオレフィン反復単位の付加重合体である。この反復単位は、ポリシクロオレフィンモノマーまたは本明細書中に記載されるような少なくとも1つのノルボルネン型部分を含むポリシクロオレフィンモノマーの組み合わせから重合される。
(溶液プロセス)
溶液プロセスにおいて、この重合反応は、重合されるべきシクロオレフィンモノマーまたはモノマーの混合物の溶液に、予め形成された触媒または個々の触媒成分の溶液を添加することによって実行され得る。1つの実施形態において、溶媒中のモノマーの量は、10〜50重量%の範囲である。別の実施形態において、溶媒中のモノマーの量は、20〜30重量%の範囲である。単一の成分触媒または触媒成分(複数)がモノマー溶液に添加された後に、この反応媒体をかき混ぜて(例えば、攪拌して)、触媒およびモノマー成分の完全な混合を確実にする。
重合反応温度は、約0℃〜約150℃の範囲であり得る。別の実施形態において、この重合反応温度は、約10℃〜約100℃の範囲であり得る。なお別の実施形態において、この重合反応温度は、約20℃〜約80℃の範囲であり得る。
重合反応のための溶媒の例としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない:アルカンおよびシクロアルカン溶媒(例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンおよびシクロヘキサン);ハロゲン化アルカン溶媒(例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、塩化エチル、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、1−クロロプロパン、2−クロロプロパン、1−クロロブタン、2−クロロブタン、1−クロロ−2−メチルプロパンおよび1−クロロペンタン);芳香族溶媒(例えば、ベンゼン、キシレン、トルエン、メシチレン、クロロベンゼン、アニソールおよびo−ジクロロベンゼン;Freon(登録商標)112ハロカーボン溶媒;水;またはこれらの混合物。1つの実施形態において、この溶媒は、クロロヘキサン、トルエン、メシチレン、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタンおよび水から選択される。
水性重合媒体が所望される場合、群15の電子供与リガンドまたは成分は、これが厳格な必要条件でなくても、上記の水溶性ホスフィンのセットから選択され得る。重合反応は、懸濁物または乳濁物において実行され得る。懸濁物において、モノマーは、1以上の水溶性物質(例えば、ポリビニルアルコール、セルロールエーテル、部分的に加水分解されたポリビニルアセテートまたはゼラチン)から選択される懸濁剤を含む水性媒体中に懸濁され、次いで、本発明の触媒系の存在下で反応を実行する。
乳濁重合は、一般に、水中で、または水および水混和性有機溶媒(例えば、メタノールまたはエタノール)の混合溶媒中でモノマーを乳化することによって実行され得る。1つの実施形態において、これは、少なくとも1つの乳化剤の存在下で実行される。次いで、乳濁重合は、本明細書中で考察されるような触媒の存在下で実行される。乳化剤としては、例えば、脂肪酸およびロジン酸を含む混合酸性石鹸、アルキルスルホン酸石鹸およびオリゴマーナフタレンスルホン酸の石鹸が挙げられる。
(塊状プロセス)
本発明に従う塊状重合プロセスにおいて、少なくとも1つのモノマー成分(例えば、少なくとも1つのシクロオレフィンモノマー)は、触媒系を使用して重合される。別の実施形態において、本発明に従う塊状重合プロセスは、少なくとも1つのモノマー架橋成分(例えば、少なくとも1つのシクロオレフィン架橋モノマー)を、触媒系を使用して重合する。なお別の実施形態において、本発明に従う塊状重合プロセスは、触媒系を使用して重合される2成分モノマー系(すなわち、少なくとも2つのシクロオレフィンモノマーであって、そのうち0、1または2つが、架橋モノマーであり得る)である。なお別の実施形態において、本発明に従う塊状重合プロセスは、触媒系を使用して重合される少なくとも3成分モノマー系(すなわち、少なくとも2つのシクロオレフィンモノマーであって、そのうち少なくとも1つが、架橋モノマーである)である。
用語、塊状重合とは、一般に溶媒の実質的な非存在下で実行される重合反応をいう。しかし、いくつかの場合、低い割合の溶媒が、反応媒体中に存在する。少量の溶媒は、いくつかの場合に溶媒に溶解される触媒系成分の導入を介して、反応媒体に移され得る。溶媒はまた、反応媒体において使用されて、重合反応の終了時にポリマーの粘性を減少させて、引き続く使用およびポリマーのプロセシングを容易にし得る。反応媒体中に存在し得る溶媒の量は、反店混合物中に存在するモノマーの重量に基づいて、0〜約20%の範囲である。別の実施形態において、反応媒体中に存在し得る溶媒の量は、反応混合物中に存在するモノマーの重量に基づいて、0〜約10%の範囲である。なお別の実施形態において、反応媒体中に存在し得る溶媒の量は、反応混合物中に存在するモノマーの重量に基づいて、0〜約1%の範囲である。1つの実施形態において、使用される溶媒は、触媒系成分がその中に溶解するように選択される。溶媒の例としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない:アルカンおよびシクロアルカン溶媒(例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンおよびシクロヘキサン);ハロゲン化アルカン溶媒(例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、塩化エチル、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、1−クロロプロパン、2−クロロプロパン、1−クロロブタン、2−クロロブタン、1−クロロ−2−メチルプロパンおよび1−クロロペンタン);エステル(例えば、酢酸エチル、i−酢酸アミル);エーテル(例えば、THFおよびジエチルエーテル);芳香族溶媒(例えば、ベンゼン、キシレン、トルエン、メシチレン、クロロベンゼン、アニソールおよびo−ジクロロベンゼン);およびハロカーボン溶媒(例えば、Freon(登録商標)112);ならびにこれらの混合物。1つの実施形態において、この溶媒は、ベンゼン、フルオロベンゼン、o−ジフルオロベンゼン、p−ジフルオロベンゼン、ペンタフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、クロロベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレンおよびp−キシレン、メシチレン、シクロヘキサン、酢酸エチル、THFならびにジクロロメタンから選択される。
群15の電子供与リガンドを含む連結されたプロ触媒は、溶媒中に調製され、次いで、所望のモノマーまたは溶解されたWCA塩活性化剤を含むモノマーの混合物に添加される。この反応混合物は混合され、そしてこの反応は、約1分〜約2時間進行させられる。この反応混合物は、約20℃〜約200℃の範囲の温度で、必要に応じて加熱され得る。この重合温度は、具体的には限定されない。1つの実施形態において、この重合温度は、20℃〜120℃の範囲内である。別の実施形態において、この重合温度は、20℃〜90℃の範囲内である。
この重合反応は、窒素またはアルゴンのような不活性雰囲気下で実行され得る。しかし、都合の良いことに、本発明の触媒系成分が、湿性かつ酸素非感受性であり、よりストリンジェントの低い処理条件およびプロセシング条件を可能にすることが見出されている。最初の重合反応の後に、ポリマーセメントが獲得される。このセメントは、所望の物質に適用され得るか、または鋳型に運ばれ得、そして重合反応を完了するために後に硬化される。
本発明の理論によって束縛されることを望まないが、後の硬化は、モノマーのポリマーへの変換の観点から所望されると考えられる。塊状プロセスにおいて、このモノマーは、本質的に触媒系成分のための希釈剤である。モノマーがポリマーへと変換されるにつれ、モノマーのポリマーへの変換がそれを超えて高くなり得ないプラトーに達する(ガラス化)。この変換障壁は、この反応媒体がポリマーマトリックスに変換されるにつれての、反応物の移動度の喪失を生じる。続いて、触媒系成分および未変換モノマーは、分離され、かつ反応できない。ポリマーが弾性状態からガラス状態に移行するにつれて、ポリマー内の拡散率が劇的に減少することは周知である。上昇した温度における後の硬化が、マトリックス中の反応物の移動度を増大させ、モノマーのポリマーへのさらなる変換を可能にすると考えられる。
1つの実施形態において、本発明のポリマーの後の硬化は、モノマーのポリマーへの所望の変換に達するに十分な期間にわたって上昇した温度で実行される。1つの実施形態において、この後の硬化のサイクルは、約100℃〜約300℃の範囲の温度を超えて、約1〜約2時間実行される。別の実施形態において、この後の硬化のサイクルは、約100℃〜約300℃の範囲の温度にわたって、約0.5〜約4時間実行される。別の実施形態において、この後の硬化のサイクルは、約125℃〜約200℃の範囲の温度にわたって、1〜2時間実行される。なお別の実施形態において、この後の硬化のサイクルは、約140℃〜約180℃の範囲の温度にわたって、1〜2時間実行される。この硬化サイクルは、一定温度でもたらされ得るか、またはこの温度は、傾斜がつけられ得る(例えば、所望の硬化サイクル時間範囲にわたって、所望の最低硬化温度から所望の最高硬化温度へ、この硬化温度を徐々に増加させる)。1つの実施形態(A)において、温度傾斜は、硬化サイクルにおける所望の最低温度から所望の最高温度への、時間に対する温度のプロットの、漸進的に増大する傾きを描くことによってもたらされ得る。この実施形態において、この最高温度に到達する時点で、この最高温度は、必要に応じて所望の硬化状態が得られるまで、所望の期間にわたって維持され得る。代替の実施形態(B)において、この温度傾斜は、時間に対する温度のプロットの、段階的な曲線を描き得る。この実施形態において、温度傾斜は、硬化サイクルにおける所望の最低硬化温度から所望の最高硬化温度まで、段階的な様式で進行する。別の実施形態(C)において、この後の硬化は、後の硬化の実施形態(AおよびB)を組み合わせることによってもたらされ得、ここで、この硬化サイクルは、所望の最低硬化温度から所望の最高硬化温度までの段階および傾きの組み合わせを包含する。なお別の実施形態(DおよびE)において、この硬化サイクルは、所望の最低硬化温度から所望の最高硬化温度までの曲線を描き得る。実施形態A、BおよびCにおいて、傾きの上昇および走行が、この硬化サイクルの最低硬化温度と最高硬化温度とめ間で一定でなくても良いことに留意すべきである。言い換えれば、この上昇および走行は、所望の最低硬化温度から所望の最高硬化温度まで進行する場合に、変動し得る。先の硬化サイクル温度傾斜曲線を、以下に例示する。
Figure 0005218713
この硬化サイクルの間の温度の傾斜は、有利である。なぜなら、これは、触媒分解および未変換モノマーの揮発の可能性を減少させるからである。
別の実施形態において、この重合および後の硬化は、両方一緒に実行される。1つの実施形態において、この重合/後の硬化は、約20℃〜約200℃の範囲の温度で1〜2時間実行される。別の実施形態において、この重合/後の硬化は、約125℃〜約200℃の範囲の温度で1〜2時間実行される。なお別の実施形態において、この後の硬化のサイクルは、約140℃〜約180℃の範囲の温度にわたって1〜2時間実行される。
あるいは、この重合/後の硬化は、1種より多くの温度(すなわち、ある温度範囲内で)実行され得る。例えば、この重合/後の硬化は、直ぐ上で与えられた範囲に類似の温度範囲にわたって実行され得る。この重合/後の硬化が、ある温度範囲内で実行されている場合、この重合/後の硬化が実行されている温度は、温度傾斜に関する上の考察に従って変更され得る。
必要に応じて、添加剤としては、以下から選択されるものが挙げられ得るが、これらに限定されない:顔料、色素、非線形光学色素、エルビウム錯体、プラセオジム錯体、ネオジム錯体、可塑剤、潤滑剤、難燃剤、粘着付与剤、抗酸化剤(例えば、Irganox(登録商標)1010、1076、3114またはCyanox(登録商標)1790)、UV安定化剤、マスキング剤、臭気吸収剤、架橋剤、共力剤(例えば、Irgafos(登録商標)168、チオジプロピオン酸ジラウリルエステル、または両方の組み合わせ)、強化剤および衝撃変更剤(modifier)、ポリマー変更剤、ならびに増粘剤(viscosifier)ならびにこれらの混合物(例えば、ポリ−イソ−ブチレン、EPDMゴム、シロキサンオリゴマーおよびこれらの混合物)。添加剤は、重合反応が開始される前にモノマー媒体中にこれらのうちの1以上を混合することによって、添加され得る。このような成分の性質および相対的量は、当業者に周知であり、本明細書中で詳細に考察する必要はない。
この必要に応じた添加物を使用してこのポリマーのプロセシング、外観、および/または物理的性質を増強する。例えば、この添加物を使用して、特に、このポリマー生成物の熱膨張率、剛性、衝撃の強さ、誘電率、耐溶剤性、色、光学的性質、および臭いを増強および改変し得る。粘度付与剤を使用して、重合反応が開始される前にモノマー混合物の粘度および収縮性を改変する。適切な粘度改変剤としては、エラストマーおよび本発明のノルボルネン型のポリマーが挙げられる。この粘度改変剤は、本発明の重合可能モノマーに溶解し得、このモノマー反応混合物の粘度を増加させ得る。上で議論したように、架橋は、このモノマー混合物の初期重合反応の間、または重合後の熱的硬化工程または光化学的硬化工程の間に起こり得る。
1つの実施形態において、プロ触媒(pro−catalyst)が本発明の塊状重合系(mass polymerization system)において使用される場合、このモノマー:プロ触媒(金属含有量に基づく):WCA塩活性因子のモル比は、約500,000:1:1〜約5,000:1:20の範囲にある。別の実施形態において、このモノマー:プロ触媒(金属含有量に基づく):WCA塩活性因子のモル比は、約250,000:1:5〜約20,000:1:10の範囲にある。さらに別の実施形態において、このモノマー:プロ触媒(金属含有量に基づく):WCA塩活性因子のモル比は、約200,000:1:20〜約100,000:1:1の範囲にある。
上記のことに関するさらなる情報は、国際特許出願公開番号WO 00/20472(The BFGoodrich Company;2000年4月13日発行)および国際特許出願公開番号WO 00/34344(The BFGoodrich Company;2000年6月15日発行)(これらめ両方は、本明細書中で全体が参考として援用される)に見いだされ得る。
(光学導波管処方物)
1つの実施形態において、本発明の用途におけるポリマー組成物は、1以上の構造VII、VIIaおよびVIIbによって定義される、約100から約100,000の繰り返し単位を有する。別の実施形態において、本発明の用途のためのポリマー組成物は、1以上の構造VII、VIIaおよびVIIbの1以上によって上記で定義される約500〜約50,000の繰り返し単位を有する。さらに別の実施形態において、本発明の用途のためのポリマー組成物は、構造VII、VIIaおよびVIIbの1以上によって上記で定義される約1,000〜約10,000の繰り返し単位を有する。
1つの実施形態において、導波管は、少なくとも2つのポリアタリレート、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、環状オレフィンポリマーを用いる、以下に開示される方法のうちの1つを使用して形成され、その結果このコア物質および被覆(clad)物質は、コア 対 被覆(cald)で、少なくとも0.00075以上(または、この被覆の屈折率が1.5である場合には、少なくとも0.05%)の830nmにおける屈折率における差(830nmにおける△n)を有する。すなわち、このポリマーコア層の屈折率は、少なくとも1つのポリマー被覆層(polymer cladding layer)の屈折率より少なくとも0.05%大きい。この光学導波管が三層光学導波管である場合、この被覆層(上位被覆層(top cIadding layer)および下位被覆層(sub−cladding layer))は、両方の被覆層が、コア層を形成するために使用されるポリマーの屈折率より少なくとも0.05%低い屈折率を有する限り、異なったポリマー層であり得る。
別の実施形態において、この光学導波管が環状オレフィンモノマーから形成される場合、本発明の光学導波管のコアポリマー層と被覆ポリマー層の両方は、少なくとも1つの環状オレフィンモノマー(例えば、少なくとも1つのノルボルネン型モノマー)および/または少なくとも1つの架橋モノマー、ならびに少なくとも1つのプロ触媒(触媒調製(Catalyst Preparation)の見出し以下の、上記のプロ触媒の議論を参照のこと)、少なくとも1つの共触媒(すなわち、弱く配位したイオン(weakly coordinatingion)を有するWCA塩、上記を参照のこと)、および必要に応じて1以上の上記で議論した添加物(上記の塊状処理(Mass Process)の見だし以下の議論を参照のこと)を含むように処方される。
このような混合物は、このプロ触媒を、少なくとも1つの環状オレフィンモノマー、共触媒および任意の必要に応じた添加物を含む混合物に添加するか、または共触媒を、少なくとも1つの環状オレフィンモノマー、プロ触媒および任意の必要に応じた添加物を含む混合物に添加することによって、上記の塊状重合プロセスを使用して重合される(例えば、塊状処理(Mass Process)の見だし以下の議論を参照のこと)。これらの両方の状況において、この活性触媒は、インサイチュで生成される。
さらに別の実施形態において、被覆処方物およびコア処方物の各々(これらは、これらのそれぞれの屈折率の必要とされる差を生成するのに必要な程度まで異なっている)は、二成分系から生成される。すなわち、この被覆処方物は、少なくとも二成分、つまり成分Aおよび成分Bから生成される。一方、コア処方物はまた、少なくとも二成分、つまり成分Cおよび成分Dから生成される。A〜Dの成分の各々は、少なくとも1つのノルボルネン型モノマーを含有する。
別の実施形態において、成分Aおよび成分Bは、少なくとも1つノルボルネン型モノマーおよび/または少なくとも1つの架橋モノマーの、二つの実質的に同一な混合物である。成分Aと成分Bとの間の差異は、一般に、成分Aがプロ触媒を含むことに対して、成分Bは共触媒を含むことから生じる。成分Aと成分Bとの間のさらなる差異が存在し得る。例えば、成分Aは、成分B中に存在しない必要に応じた添加物を含み得、またこの逆も起こり得る。
1つの実施形態において、成分Aは、少なくとも1つのノルボルネン型モノマーおよび/または少なくとも1つの架橋モノマー、少なくとも1つのプロ触媒および上で議論した必要に応じた添加物を含有する(例えば、抗酸化剤)。一方、成分Bは、同一なノルボルネン型モノマー、同一な1つの架橋剤、少なくとも1つの共触媒、および必要に応じた添加物(例えば、抗酸化剤)ならびに/または相乗剤を含む。この状況において、重合が、等量の成分Aと成分Bとを混合し、これにより活性重合触媒をインサイチュで生成することによって、塊状重合法(Mass Process polymerization method)を使用して実施される。
あるいは、この被覆および/または被覆処方物の各々が、少なくとも1つのノルボルネン型モノマーおよび/または少なくとも1つの架橋モノマー、少なくとも1つの共触媒、および、任意の必要に応じた添加物が存在する、一部分混合物であり得る。この重合反応を引き起こすために、プロ触媒が上記の混合物に添加される。別の実施形態において、コア処方物および/または被覆処方物の各々は、少なくとも1つのノルボルネン型モノマーおよび/または少なくとも1つの架橋剤、少なくとも1つのプロ触媒、および任意の必要に応じた添加物が存在する、一部分混合物であり得る。この重合反応を引き起こすために、共触媒が上記の混合物に添加される。再度、留意すべきことは、一般的に、この被覆処方物およびコア処方物は、その中の、少なくとも1つのノルボルネン型モノマーおよび/または少なくとも1つの架橋モノマーに関して異なるということである。1つの実施形態において、必要とされるそれぞれの屈折率における差を有するポリマーの形成を可能にするのはこの差異である。
別の実施形態において、コア処方物および/または被覆処方物の各々は、(上で議論したような)少なくとも1つのノルボルネン型架橋モノマー、少なくとも1つの共触媒および任意の必要に応じた上で議論した添加物を含む。この重合反応を引き起こすために、プロ触媒が上記の混合物に添加される。あるいは、上記の混合物は、二以上の部分に分割され得、共触媒が一つの部分に添加される一方、プロ触媒は、別の部分に添加される。この例において、重合は、これらの部分の全ての組み合わせによって達成される。
なおさらなる実施形態において、コア処方物および/または被覆処方物の各々は、少なくとも1つのノルボルネン型架橋モノマー、少なくとも1つのプロ触媒、および任意の必要に応じた添加物が存在する一部分混合物であり得る。この重合反応を引き起こすために、共触媒が、上記の混合物に添加される。再度、留意することは、一般に被覆処方物およびコア処方物が、その中に存在する少なくとも1つのノルボルネン型の架橋モノマーに関して異なることである。1つの実施形態において、これらの屈折率における必要な差を有するポリマーを形成することを可能にするのは、この差異である。あるいは、上の混合物は、二以上の部分に分割され得、そして共触媒が一つの部分に添加され、一方でプロ触媒が別の部分に添加される。この例において、重合がこれらの部分の全ての組み合わせによって達成される。
以下は、例示的な被覆処方物およびコア処方物である。これらの処方物は、特性において例示的であり、そして被覆およびコアの各々について可能な処方物の網羅的な列挙として役割を果たすことを意味しないことに留意すべきである。それどころか、他の被覆処方物およびコア処方物は、コア処方物を使用して生成されたポリマーの屈折率が、被覆処方物を使用して生成されたポリマーの屈折率よしりも少なくとも0.05%大きい限り、上の開示の観点から生成され得る。
(例示的な被覆処方物)
1つの実施形態において、この被覆処方物は、以下を含む:(1)ペンダントC〜C20のアルキル基を含む、1つのノルボルネン型モノマー(2)ペンダントC〜C10のアルコキシシリル基を含む1つのノルポルネン型モノマー、および(3)少なくとも1つの(上記で開示したような)架橋剤。成分(1)、成分(2)および成分(3)に加えて、この被覆処方物はまた、少なくとも1つのプロ触媒、少なくとも1つの共触媒、および必要に応じて上で議論したような添加物を含む。上記で言及したように、成分(1)、成分(2)および成分(3)が全て1つの混合物中に存在する場合、プロ触媒または共触媒のいずれかが、この混合物から除外され、そして後に、その混合物に添加される。
あるいは、成分(1)、成分(2)および成分(3)は、二以上の部分に分割され得、そしてこのプロ触媒が、一つの部分に添加されて、成分A(これは、必要に応じて添加剤を含み得る)を形成する。成分(1)、成分(2)および成分(3)の別の部分に対して、共触媒が添加され、成分B(これは、成分Aと同一である添加物、異なる添加物、またはさらなる添加物を必要に応じて含み得る)を形成する。重合は、(成分Aおよび成分Bについて使用されない、成分(1)、成分(2)および成分(3)の任意の他の部分と共に)成分Aと成分Bとを混合することにより、この実施形態において達成される。
1つの実施形態において、成分(3)は、以下から選択される少なくとも1つの架橋剤である:ジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シラン、オクタメチル1,8−ビス(ノルボルネンメトキシ)テトラシロキサン、ビス(ノルボルネンメチル)アセタールまたはフッ化架橋剤(例えば、上記のF−Crosslinking Agent IおよびF−Crosslinking AgentII)。
(例示的コア処方物)
1つの実施形態において、このコア処方物は以下を含む:(1)ペンダントC〜C20のアルキル基を含む1つのノルボルネン型モノマー、(2)1つのノルボルネン型モノマーであって、このモノマーは、少なくとも1つのC〜C12のアリール基をもつペンダントシラン基を含み、このアリール基は、このシラン基のSi原子に結合される、モノマーおよび(3)(上に開示されるような)少なくとも1つの架橋剤。成分(1)、成分(2)および成分(3)に加え、このコア処方物はまた、少なくとも1つのプロ触媒、少なくとも1つの共触媒、および必要に応じて抗酸化剤および/または相乗剤を含む。成分(1)、成分(2)および成分(3)が全て1つの混合物中に存在する場合、プロ触媒または共触媒のいずれかが、この混合物から除外され、そして後に、その混合物に添加される。
あるいは、成分(1)、成分(2)および成分(3)は、二以上の部分に分割され得、そしてこのプロ触媒が、一つの部分に添加されて、成分A(これは、必要に応じて抗酸化剤のような添加剤を含み得る)を形成する。成分(1)、成分(2)および成分(3)の他の部分は、共触媒と結合され得、成分B(これは、必要に応じて、添加物(例えば、抗酸化剤および/または相乗剤)を含み得る)を形成する。
1つの実施形態において、成分(3)は、以下から選択される少なくとも1つの架橋剤である:ジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シラン、オクタメチル1,8−ビス(ノルボルネンメトキシ)テトラシロキサン、ビス(ノルボルネンメチル)アセタールまたはフッ化架橋剤(例えば、上記のF−Crosslinking Agent IおよびF−Crosslinking AgentII)。
1つの実施形態において、被覆処方物またはコア処方物のいずれかの中の、成分(1):成分(2):成分(3)のモル百分率で言及されるモル比は、60〜90:5〜20:5〜20である。別の実施形態において、成分(1):成分(2):成分(3)のモル百分率比は、65〜85:7.5〜20:7.5〜17.5である。さらに別の実施形態において、成分(1):成分(2):成分(3)のモル比は、75〜85:10〜20:5〜15である。
(架橋剤;ならびに被覆処方剤およびコア処方物の実施例)
以下の実施例は、本発明の特定の組成物の調製および使用の方法の詳細な説明である。この詳細な調製の説明は、上記でより一般的に記載された組成物および処方物の範囲内にあり、そして上記でより一般的に記載された組成物および処方物を例示する役割を担う。
さらに、以下の実施例において、リチウムテトラキス(ペンタフルオロフェニルボレート)・2.5エーテラートは、時折、要約して、LiFABA(例えば、表2を参照のこと)と呼称され、そして(アリル)パラジウム(トリシクロヘキシルホスフィン)トリフルオロアセテートは、アリルPd−PCyTFAと呼称される。
(X.選択された架橋剤の形成の実施例:)
((X1)ジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シランの合成)
ノルボルネンメタノール(108.5g,0.87mol)を、希塩酸を含む洗浄装置(scrubber)に連結された反応容器の中でビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン(63.97g,0.43mol)に滴下する。この反応混合物を、約4時間攪拌する。次いで、この混合物を減圧源に接続し、残存量のアミンを除去する。純粋な生成物を、減圧下で蒸留することにより得る(117g,約90%の収率)。
上記の反応をまた、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシランの代りにジメチルジクロロシランを用いて実施する。
5−ノルボルネンメタノール(50g,0.40mol)の激しく攪拌した混合物に対して、トリエチルアミン(49g,0.49mol)およびトルエン(400mL)、ジメチルジクロロシラン(25.8g,0.20mol)を、滴下する。室温で攪拌することによって、塩を形成する。この粗生成物を、塩を濾過することによって単離し、このトルエン溶液を水で洗浄(3回)し、その後トルエンを気化させる。蒸留を減圧下で実施し、純粋な生成物(53g,約87%の収率)を得る。
((X2)オクタメチル1,8−ビス(ノルボルネンメトキシ)テトラシロキサンの合成:)
ノルボルネンメタノール(21.2g,0.17mol)を、以下からなる溶液に滴下する:オクタメチルジクロロテトラシロキサン(30g,0.085mol)、トリエチルアミン(21g,0.21mol)およびトルエン(300mL)。この反応混合物を、室温で8時間攪拌する。形成された固体(トリエチルアミン塩酸塩)を、濾別する。次いで、このトルエン溶液を、少量の蒸留水で3回洗浄し、そして、粗生成物を、トルエンを除去することによって得る。純粋な生成物を、減圧下で蒸留することによって得る(39g,約87%の収率)。
((X3)ビス(ノルボルネンメチル)アセタールの合成)
ノルボルネンメタノール(100g,0.81mol)、ホルムアルデヒド(約37%)(32.6g,0.40mol)および触媒量のp−トルエンスルホン酸(0.2g)の混合物を、Dean Stark Trapに直接接続したフラスコ中にて100℃で加熱する。この反応が進むに従い、このトラップ中の水の量が増加する。約3時間後、この反応は完結する。純粋な生成物を、減圧下で蒸留することによって得る(72.8g,約70%の収量)。
(クラッド処方物(1成分)の例)
(CL1:オクタメチル1,8−ビス(ノルボルネンメトキシ)テトラシロキサンを使用して処方物をクラッディングする)
リチウムテトラキス(ペンタフルオロフェニルボレート)・2.5エテレート(0.0200g、2.3×10−5mol.)を、ヘキシルノルボルネン(10g、0.056mol.)、オクタメチル1,8−ビス(ノルボルネンメトキシ)テトラシロキサン(3.9g、8.6mmol.)およびトリエトキシシリルノルボルネン(2.9g、0.011mol.)からなるモノマーの混合物中に溶解する。混合物に、0.17gのIrganox(登録商標)1076(1重量%)を添加する。
この混合物に、0.16mLの触媒ストック溶液(3.02×10−6mol.)を添加する。(注意:ストック溶液を、1mLの乾燥ジクロロメタン中に0.01gのアリルPd−PCyTFAを溶解することによって作製した。)硬化/後の硬化を、以下の計画に従って行なう:65℃で10分および160℃で60分。モノマー混合物の後の硬化、透明かつ優れた光学特性のフィルムを得る。
(CL2:ビス(ノルボルネンメチル)アセタールを使用して処方物をクラッディングする)
リチウムテトラキス(ペンタフルオロフェニルボレート)・2.5エテレート(0.0042g、4.8×10−6mol.)を、ヘキシルノルボルネン(5g、0.028mol.)、ビス(ノルボルネンメチル)アセタール(1.57、6.1mmol.)およびトリエトキシシリルノルボルネン(1.54、6.1mmol.)からなるモノマーの混合物中に溶解する。この混合物に、0.08gのIrganox(登録商標)1076(1重量%)を添加する。
この混合物に、0.08mLの触媒ストック溶液(1.6×10−6mol.)を添加する。(注意:ストック溶液を、1mLの乾燥ジクロロメタン中に0.01gのアリルPd−PCyTFAを溶解することによって作製した。)
硬化/後の硬化を、以下の計画に従って行なう:65℃で10分および160℃で60分。モノマー混合物の硬化後、透明かつ優れた光学特性のフィルムを得る。
(CL3:F−架橋剤Iを使用して処方物をクラッディングする)
リチウムテトラキス(ペンタフルオロフェニルボレート)・2.5エテレート(0.0061g、6.9×10−6mol.)を、ヘキシルノルボルネン(6.2g、0.035mol.)、F−架橋剤I(3.2g、4.3mmol.)およびトリエトキシシリルノルボルネン(1.11g、4.3mmol.)からなるモノマーの混合物中に溶解する。この混合物に、0.10gのIrganox(登録商標)1076(1重量%)を添加する。
この混合物に、0.1mLの触媒ストック溶液(1.7×10−6mol.)を添加する。(注意:ストック溶液を、1mLの乾燥ジクロロメタン中に0.01gのアリルPd−PCyTFAを溶解することによって作製した。)
硬化/後の硬化を、以下の計画に従って行なう:65℃で10分および160℃で60分。モノマー混合物の硬化後、透明かつ優れた光学特性のフィルムを得る。
(CL4:F−架橋剤IIを使用して処方物をクラッディングする)
リチウムテトラキス(ペンタフルオロフェニルボレート)・2.5エテレート(0.0061g、6.9×10−6mol.)を、ヘキシルノルボルネン(6.2g、0.035mol.)、F−架橋剤II(3.6g、4.3mmol.)およびトリエトキシシリルノルボルネン(1.11g、4.3mmol.)からなるモノマーの混合物中に溶解する。この混合物に、0.10gのIrganox(登録商標)1076(1重量%)を添加する。
この混合物に、0.1mLの触媒ストック溶液(1.7×10−6mol.)を添加する。(注意:ストック溶液を、1mLの乾燥ジクロロメタン中に0.01gのアリルPd−PCyTFAを溶解することによって作製した。)
硬化/後の硬化を、以下の計画に従って行なう:65℃で10分および160℃で60分。モノマー混合物の硬化後、透明かつ優れた光学特性のフィルムを得る。
(クラッド処方物(2成分)CL5の例)
全てのモノマーを、使用の前に乾燥窒素ガスを使用して脱気する。
(成分A)
ヘキシルノルボルネン(33g、0.185mol.)、トリエトキシシリルノルボルネン(9.5g、0.037mol.)およびジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シラン(7.5g、0.0247mol.)の混合物に、0.2mlのジクロロメタン中に溶解したアリルPd−PCyTFA(0.0107g、1.98×10−5mol.)を添加する。この混合物に、0.50gのIrganox(登録商標)1076を添加する。
(成分B)
リチウムテトラキス(ペンタフルオロフェニルボレート)・2.5エテレート(0.0689g、7.91×10−5mol.)を、トリエトキシシリルノルボルネン(9.5g、0.037mol.)およびジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シラン(7.5g、0.0247mol.)の混合物中で溶解する。一旦、固体が完全に溶解すると、ヘキシルノルボルネン(33g、0.185mol.)を、混合物に添加する。また、Irgarlox(登録商標)1076(0.50g)を、この混合物に添加し、そしてそこで溶解する。酸化防止剤に加えて、0.25gのIrgafos(登録商標)168を、共力剤として添加する。
等量の成分Aおよび成分Bを、共に混合し、そして硬化する。硬化/後の硬化を、以下の計画に従って行なう:65℃で10分および160℃で60分。モノマー混合物の硬化後、透明かつ優れた光学特性のフィルムを得る。
本実施例の処方物を、以下の表2に示す。
Figure 0005218713
(CO1.コア処方物(2成分)の例)
全てのモノマーを、使用の前に乾燥窒素ガスを使用して脱気する。
(成分A)
ヘキシルノルボルネン(31.5g、0.18mol.)、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン(11.3g、0.035mol.)およびジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シラン(7.5g、0.025mol.)の混合物に、0.2mlのジクロロメタン中に溶解したアリルPd−PCyTFA(0.0102g、1.89×10−5mol.)を添加する。この混合物に、0.50gのIrganox(登録商標)1076を添加する。
(成分B)
リチウムテトラキス(ペンタフルオロフェニルボレート)・2.5エテレート(0.0658g、7.55×10−5mol.)を、ジフェニルメチル(ノルボルネンメトキシ)シラン(11.3g、0.035mol.)およびジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シラン(7.5g、0.0247mol.)およびヘキシルノルボルネン(31.5g、0.18mol.)の混合物中で溶解する。Irganox(登録商標)1076(0.50g)を、この混合物に添加し、そしてそこで溶解する。酸化防止剤に加えて、0.25gのIrgafos(登録商標)168を、共力剤として添加する。
等量の成分Aおよび成分Bを、共に混合し、そして硬化する。硬化/後の硬化を、以下の計画に従って行なう:65℃で10分および160℃で60分。モノマー混合物の硬化後、透明かつ優れた光学特性のフィルムを得る。
本実施例の処方物を、以下の表3に示す。
【表3】p99
Figure 0005218713
(環状オレフィンモノマーを硬化する方法)
(処方物、および導波管を生成する)
(硬化/後の硬化)
大量プロセスの表題下で上に考察されるように、本発明のモノマー処方物は、約1分〜約2時間、約20℃〜約200℃の温度で、重合化される。別の実施形態において、重合は、約1〜約40分、約20℃〜120℃の温度で生じる。なお別の実施形態において、重合は、約5分〜約20分、約40℃〜約80℃の温度で生じる。上記のように、重合反応は、窒素またはアルゴンのような不活性雰囲気下で実行され得る。別の実施形態において、重合は、強制通気式乾燥器中で実行され得る。
重合後、ポリマーは、後の硬化工程に供され得る。1つの実施形態において、後の硬化工程は、約100℃〜約300℃の範囲の温度で、約1〜約2時間行なわれる(上記のように、後の硬化の間の温度は、経時的に増加され得る)。さらに、別の実施形態において、後の硬化工程は、約100℃〜約300℃の範囲の温度で、約0.5〜約4時間行なわれ得る。別の実施形態において、後の硬化工程は、約125℃〜約200℃の温度範囲にわたって(またはその範囲の温度で)約1〜約2時間行なわれる。なお別の実施形態において、後の硬化工程は、約140℃〜約180℃の温度範囲にわたって(またはその範囲の温度で)約1〜約2時間行なわれる。
(部分的硬化/硬化/後の硬化)
別の実施形態において、少なくとも1つのモノマー処方物(例えば、コア組成物またはクラッディング(またはクラッド)組成物のいずれか)は、約0.1〜約10分間、約20℃〜約120℃の温度で、ゲル化点まで、部分的に重合化(硬化)される。別の実施形態において、重合は、約1〜約8分、約40℃〜約100℃の温度で生じる。なお別の実施形態において、重合は、約2分〜約6分、約50℃〜約70℃の温度で生じる。上記のように、重合反応は、窒素またはアルゴンのような不活性雰囲気下で実行され得る。別の実施形態において、重合は、強制通気式乾燥器中で実行され得る。
部分的な硬化後、少なくとも1つのモノマー処方物(硬化されていない)は、部分的に硬化されたモノマー処方物上に配置され得る。1つの実施形態において、少なくとも1つのコア組成物が、部分的な硬化に供される場合、少なくとも1つのクラッド組成物は、少なくとも1つのコア組成物上に配置される。別の実施形態において、少なくとも1つのクラッド組成物が部分的硬化に供される場合、少なくとも1つのコア組成物が、少なくとも1つのコア組成物上に配置される。なお別の実施形態において、少なくとも1つの部分的に硬化されたモノマー処方物上に配置された少なくとも1つのモノマー処方物は、別の同様な処方物(すなわち、少なくとも1つの部分的に硬化されたコア処方物上の少なくとも1つのさらなるコア処方物など)であり得る。
モノマー処方物の所望な組み合わせが存在した後(これらの少なくとも1つが上記に従って部分的に硬化されている)、この組み合わせは、約1分〜約2時間、約20℃〜約200℃の温度で硬化される。別の実施形態において、重合は、約1〜約40分、約20℃〜約120℃の温度で生じる。なお別の実施形態において、重合は、約5〜約20分、約40℃〜約80℃の温度で生じる。上記のように、重合反応は、窒素またはアルゴンのような不活性雰囲気下で実行され得る。別の実施形態において、重合は、強制通気式乾燥器中で実行され得る。
モノマーの組み合わせが硬化された(重合化された)後、このポリマーの組み合わせは、後の硬化工程に供され得る。1つの実施例において、後の硬化工程は、約100℃〜約300℃の範囲の温度で、約1〜約2時間行なわれる(上記のように、後の硬化の間の温度は、経時的に増加され得る)。さらに、別の実施形態において、後の硬化工程は、約100℃〜約300℃の範囲の温度で、約0.5〜約4時間行なわれ得る。別の実施形態において、後の硬化工程は、約125℃〜約200℃の温度範囲にわたって(またはその範囲の温度で)、約1〜約2時間行なわれる。なお別の実施形態において、後の硬化工程は、約140℃〜約180℃の温度範囲にわたって(またはそその範囲の温度で)、約1〜約2時間行なわれる。
(導波管を作製する方法)
(クラッドファースト)
導波管の作製の従来の成形プロセスは、クラッドファースト様式で行なう。例えば、導波管1を作製する一般的なプロセスを、図1に示す。最初に、(a)において、クラッディングフィルム12(下クラッディング)を、注入成形、熱エンボス加工および反応性キャスティングのような成形プロセス(図1の(a)を参照のこと)においてマスター10(ニッケルマスターまたは他の適切なマスター)に対してキャスティングすること、ならびに引き続き硬化に供することによって形成する。下クラッディング層12を、マスター10から取り出し(図1の(b)参照のこと)、次いで液体コア材料14を、下クラッディングフィルム12の特徴のある側面に適用し、そして例えば、ドクターブレード16を使用して、圧力によって、強制的に溝に入れる(図1の(c)を参照のこと)。その後、液体コア材料14を、リブ付き導波管構造14aを形成するように硬化する(図1の(d)を参照のこと)。図1に示す導波管は、リブ付きであることに注意すること。しかし、任意の適切な導波管構造(例えば、網状、格子、マトリクス、埋没チャネルなど)を形成し得る。次に、上クラッディング層18を、その上に液体クラッド材料(これは、硬化の際に上クラッディング層18を形成する)を堆積させることによって、導波管構造14aの一部または全ての上に形成する(図1の(e)を参照のこと)。
あるいは、上クラッディング層18を、導波管構造14aの上に配置される液体処方物、および必要に応じて下クラッディング層12の一部から重合するのではなく、独立して形成し得る。このような実施形態において、上クラッディング層18は、適切な接着付着手段(例えば、接着剤として作用する液体クラッディング材料の層)を使用して導波管構造14aの曝露された一部に結合し得る。
なお別の実施形態において、図1の方法は、工程(d)が完了した後に停止され得る。このような場合、上記の3層導波管ではなく、2層導波管が得られる。
上のクラッドファーストアプローチの1つを使用して、2層および3層の導波管を作製する。さらに、この従来のクラッドファーストアプローチは、図2A〜2Cに示されるように、一連の埋没リブ導波管のような種々の導波管構造を生じ得る。コア層とクラッド層との間の屈折指数における差異に対する制御と共に、リブ導波管の寸法(スラブ領域の高さ、幅、間隔、および厚さ)の注意深いバランスおよび操作波長は、光が十分に制限される導波管構造を生じ得る(図2Bおよび2C)。
本明細書中に開示されるコア/クラッド組成物は、他の先行技術の導波管形成方法(例えば、微小成形/エンボス加工;反応性イオンエッチング;UVレーザーおよび電子ビーム書き込み;光化学的描写;光脱色;誘導性ドーパント拡散(光誘導性ドーパント拡散、光遮断および選択的重合);電場によって誘導される電気光学的に活性な分子の選択的ポーリング(poling);ならびに自己組織化プレポリマーの重合)において使用され得ることに注意すべきである。
さらに、この実施形態において使用されるマスターは、チャネルが最終製品において所望されるよりも実際に大きい導波管構造を有し得る。このような特徴は、マスター10からの下クラッディング層12の除去を容易にするために、非固着被覆(例えば、PTFE)または成形放出剤がマスターに適用されることを可能にする。あるいは、マスターからの下クラッディング層の分離は、下クラッディング層の上に冷水を流すことによって容易となり得る。
(コアファースト方法)
下に考察されるコアファースト方法を使用して、導波管、単離された埋没チャネル導波管でさえ処方され得る。この考察の目的のために、この方法は、単離された埋没チャネル導波管と関連して、考察され得る。しかし、他の導波管構造(例えば、リブ付き構造)を形成することは、本発明の範囲内である。
従来のクラッド第1アプローチと比較して、コア第1アプローチにおける製作工程は、図3に示されるように、逆の順序で実行する。一般的なプロセスを以下に記載する。コア材料の混合物30を、所望の導波管プレ構造の形状および寸法で形成された溝34を有するマスター32(例えば、Niマスター、Siマスターなど)の表面状に注ぐ((a)および(b)を参照のこと)。例えば、孤立した埋没チャネル導波管構造について、このチャネルは約1μm〜約200μmの幅であり、そして約1μm〜約200μmの高さである。しかし、チャネルがコア材料を受けるのに狭すぎも浅すぎもしない限り、任意の所望の厚みおよび高さを得ることができる。
ドクターブレード36は、マスターの表面上に直接置かれるように設定され(ここで、埋没構造が望ましい)、そして過剰の液体コア混合物30を掻き取るために使用される(図3の(b)を参照のこと)。次に、溝の中に残されたコア材料30は、少なくとも1つの導波管構造30aを形成するように硬化される。コア材料30が上記のコア材料のうちの1つである場合、コア材料30は、上記の方法のいずれか1つに従って硬化され得る。
上記のように(図3の(c)を参照のこと)、溝に残されたコア材料30が完全に硬化された後、クラッディング材料の混合物38は、導波管構造30aの少なくとも1つの露出した表面を覆うように、マスターを含むコアの頂部に注がれる。下クラッディング層の厚みもまた、ドクターブレード36によって調製される(図3の(d)を参照のこと)。適切な条件下での硬化の際、導波管構造の少なくとも1つの表面と接触した下クラッディング層40が形成される(図3の(e)を参照のこと)。次に、下クラッディング層40/導波管構造30aの組み合わせが、マスター32から取り出され、そして下クラッディング層が下になるように裏返される(図3の(f)を参照のこと)。
1つの実施形態において、下クラッディング層の厚みは、マスター32に損傷を与えることなく、このマスター32から下クラッディング層40および導波管構造30aの除去を可能にするのに、十分な厚みである。別の実施形態において、各クラッド(下クラッドおよび上クラッド)の厚みは、約2μ〜約20,000μmであるか、または全体で約4μm〜20,000μmである。なお別の実施形態において、各クラッド層の厚みは、約10μ〜約10,000μmであるか、または全体で約20μm〜10,000μmである。規定による上クラッドの高さがコア層の高さを含むことに、注意すべきである(図3の(h)を参照のこと)。
次に、上クラッディング材料42が、フィルムのコア側部に適用され、そしてそれらの厚みもまた、ドクターブレード36によって調製される(図3の(g)を参照のこと)。その後、上クラッディング材料42は、硬化されて、上クラッディング層42aを形成する。上クラッディング層の硬化プロセスの完了の際に、導波管50が形成される(図3の(h)を参照のこと)。この第3番目の層の硬化が、下クラッディング層40と上クラッディング層42aとの間に埋没される、孤立したチャネル導波管コア30aを含む3層ポリマーフィルムを生じることに、注意すべきである。
あるいは、2層の光学導波管が所望される場合、上記のプロセスは、工程(f)が完了した後に停止される。
さらに、本実施形態に使用されるマスターは、最終生成物において所望されるよりも実際に大きいコア構造を有し得る。このような特徴は、非スティック被覆(例えば、PTFE)または離型剤がマスター上に適用されて、コア構造30aおよび下クラッディング層40がマスター32から取り出されることを容易にすることを補助するのを可能にする。あるいは、マスターからの下クラッディング層の分離は、下クラッディング層上に冷水を流すことによって容易になる。
クラッド第1アプローチと比較して、このコア第1アプローチは、液体コア前駆体との相互作用を有さないマスター(例えば、NiまたはSi)上でのキャスティングによって導波管のコア構造を作製する。作製プロセスにおけるこの改変は、コア層のスラブ領域の完全な除去を可能にし、そしてまた、低い粘性のコアポリマー混合物を用いることによって細かいチャネルの簡単な充填を可能にし、これは、孤立した埋没チャネル導波管の作製を単純化する。
コア第1方法を用いて作製された2層導波管構造および3層導波管構造のサンプルの光学顕微鏡写真を、図4A〜4Dに示し、そして1つの実施形態において、これは、以前に議論したサイクリックオレフィン組成物である(例えば、上記で議論したコア処方物およびクラッド処方物を用いて)。図4A〜4Dの導波管は、上記の表2で詳述するクラッド組成物、および上記の表3で詳述するコア組成物を用いて作製した。図4Aは、2層の孤立したチャネル導波管構造を示し;図4Bは、3層埋没チャネル導波管構造を示し;図4Cは、黒丸として示されるようなインプット光ファイバーの位置での、図4Bの導波管アレイ(寸法 13μmの幅、16μmの高さ、13μmの間隔)の端面図の概略図であり;そして図4Dは、ダイオードレーザー(λ=820nm)からの光が図4Cに示されるように単一コア構造30aに結合される場合の、導波管アウトプットの写真である。アウトプットパターンは、このガイドが820nmでマルチモードであり、そして隣接するガイド間に交差カップリングが存在しないことを示す。
コア第1方法もまた、任意の他の適切なポリマー系に適用可能であり、このポリマー系としては、ポリアクリレート(例えば、変性ポリフルオロメタクリレート)、ポリイミド(例えば、架橋ポリイミドまたはフッ素化ポリイミド)、またはベンゾシクロブテンが挙げられるが、これらに限定されない。
図5Aおよび5Bを参照して、これらの図は、「スエリング」と呼ばれる状態を示す。「スエリング」は、導波管を形成するためのクラッド第1アプローチの間に生じ得る(図1を参照のこと)。任意の1つの理論に束縛されることを望まないが、スエリングが、先行して重合する下クラッディング構造においてコア組成物の重合の間に生じると考えられる。いくつかの例において、「スエリング」は、望ましくないかもしれない。従って、例えば、導波管形成に対して上記のコア第1アプローチ(図3を参照のこと)を用いることによって、このような「スエリング」を減少および/または排除することが可能である。これは、図5A(上記のクラッド第1アプローチを用いて形成された)を図5B(上記のコア第1アプローチを用いて形成された)のものに対して比較することによって示される。
(改変コア第1方法)
別の実施形態において、上記のコア第1方法は、前に議論した部分的硬化/硬化/後の硬化の重合方法を利用して改変され得る(上記を参照のこと)。この議論を目的として、この方法は、孤立した埋没チャネル導波管に関連して議論される。しかし、別の導波管構造(例えば、リブ構造)を形成することは、本発明の範囲内である。
この改変コア第1方法は、図6、7Aおよび7Bを参照して議論される。図6を参照して、一般的な改変コア第1プロセスは、以下に記載される。コア材料の混合物60が、所望の導波管構造の形状および寸法で形成された溝64を有するマスター62(例えば、Niマスター、Siマスターなど)の表面上に注がれる((a)および(b)を参照のこと)。例えば、孤立した埋没チャネル導波管構造について、このチャネルは約1μm〜約200μmの幅であり、そして約1μm〜約200μmの高さである。しかし、チャネルがコア材料を受けるのに狭すぎも浅すぎもしない限り、任意の所望の厚みおよび高さを得ることができる。
ドクターブレード66は、マスターの表面上に直接置かれるように設定され(ここで、埋没構造が望ましい)、そして過剰の液体コア混合物60を掻き取るために使用される(図6の(b)を参照のこと)。次に、溝の中に残されたコア材料60は、少なくとも1つのプレ導波管構造60aを形成するように部分的に硬化される。コア材料60が上記のコア材料のうちの1つである場合、コア材料60は、上記の部分的硬化/硬化/後の硬化の方法に従って、部分的に硬化される。
上記に記載されるように(図6の(c)を参照のこと)、溝に残されたコア材料60が部分的硬化された後、クラッディング材料の混合物68は、導波管構造60aの少なくとも1つの露出した表面を覆うように、マスターを含むコアの頂部に注がれる。下クラッディング層の厚みもまた、ドクターブレード66によって調製される(図6の(d)を参照のこと)。適切な条件下での硬化の際(上記の部分的硬化/硬化/後の硬化の下での議論を参照のこと)、導波管構造の少なくとも1つの表面と接触した下クラッディングフィルム70が形成される(図6の(e)を参照のこと)。次に、下クラッディング層70/導波管構造60aの組み合わせが、マスター62から取り出され、そして下クラッディング層が下になるように裏返される(図6の(f)を参照のこと)。
1つの実施形態において、下クラッディング層の厚みは、マスター62に損傷を与えることなく、このマスター62から下クラッディング層70および導波管構造60aの除去を可能にするのに、十分な厚みである。別の実施形態において、各クラッド(下クラッドおよび上クラッド)の厚みは、約2μ〜約20,000μmであるか、または全体で4μm〜20,000μmである。なお別の実施形態において、各クラッド層の厚みは、約10μ〜約10,000μmであるか、または全体で約20μm〜10,000μmである。規定による上クラッドの高さがコア層の高さを含むことに、注意すべきである(図6の(h)を参照のこと)。
次に、上クラッディング材料72が、フィルムのコア側部に適用され、そしてそれらの厚みもまた、ドクターブレード66によって調製される(図6の(g)を参照のこと)。その後、上クラッディング材料72は、硬化されて、上クラッディング層72aを形成する。上クラッディング層の硬化プロセスの完了の際に、導波管75が形成される(図6の(h)を参照のこと)。この第3番目の層の硬化が、下クラッディング層70と上クラッディング層72aとの間に埋没される、孤立したチャネル導波管コア60aを含む3層ポリマーフィルムを生じるとこに、注意すべきである。
あるいは、2層の光学導波管が所望される場合、上記のプロセスは、工程(f)が完了した後に停止される。
さらに、本実施形態に使用されるマスターは、最終生成物において所望されるよりも実際に大きいコア構造を有し得る。このような特徴は、非スティックコーティング(例えば、PTFE)または離型剤がマスター上に適用されて、コア構造60aおよび下クラッディング層70がマスター62から取り出されることを容易にすることを補助するのを可能にする。あるいは、マスターからの下クラッディング層の分離は、下クラッディング層上に冷水を流すことによって容易になる。
クラッド第1アプローチと比較して、この改変コア第1アプローチもまた、液体コア前駆体との相互作用を有さないマスター(例えば、NiまたはSi)上でのキャスティングによって導波管のコア構造を作製する。作製プロセスにおけるこの改変は、コア層のスラブ領域の完全な除去を可能にし、そしてまた、低い粘性のコアポリマー混合物を用いることによって細かいチャネルの簡単な充填を可能にし、これは、孤立した埋没チャネル導波管の作製を単純化する。さらに、この改変コア第1方法は、導波管を作製するために必要な硬化時間量を減らし、そして硬化プロセスの間の液体コア層の蒸発量を減らし、それによって、完全に充填された埋没導波管構造を生じる。コア第1方法を用いて作製された2層導波管構造(図7A)および改変コア第1方法を用いて作製された2層導波管構造(図7B)のサンプルの光学顕微鏡写真によって、この改変コア第1方法が、完全に充填された埋没された導波管構造を可能にすることが、確認される。
(多層切断方法)
図8に示されるように、下クラッディング材料の厚い層84(例えば、100μmの厚み)の頂部の上にコア材料の薄い層82(例えば、25μm)を含む二層ポリマーフィルム80は、従来のフィルムキャスティングプロセスにおいて容易に作製され得る。これらの層はまた、コア第1方法における層の厚みと関連して議論されるように、より厚い層またはより薄い層であり得る。
次に、本明細書中において設計される特徴88aまたは88bを示されるマスター86は、改変コア層82aまたは82b(その中に開口部90aまたは90bを有する)を形成するために使用される。図8に示されるように、改変コア層82aまたは82bにおける開口部90aまたは90bは、コア層82を通じて貫通し、そして下クラッディング層84に入る。この方法において、コアおよびクラッディング層中の特徴の形成は、任意の適切な切断技術(例えば、ホットエンボス、ダイヤモンド切断、レーザー切断または反応性イオンエッチング(RIE)など)によって達成される。この改変コア層82aまたは82bの形成後、上クラッディング層は、改変コア層82aまたは82b(その中に開口部90aまたは90bが形成される)を有する二層ポリマーフィルムに上クラッディング材料を適用することによって形成される。上クラッディング材料は、任意の適切な方法を用いて硬化され、上クラッディング層92を生じる。上クラッディング層92の形成の間、上クラッディング材料は、埋没導波管94aおよび94bの形成を完全にするように、開口部90aまたは90bを充填する。
埋没導波管94aおよび94bは、下クラッディング材料および上クラッディング材料の層の間に挟まれた孤立したコア構造を含むか、または下クラッディング材料および上クラッディング材料によって取り囲まれる孤立したコア構造を含むか、または下クラッディング材料および上クラッディング材料内に埋没した孤立したコア構造を含む。このような導波管は、光電子工学市場における集積光学回路の基本構成要素として使用され得る。
別の実施形態において、3層ポリマーフィルム(すなわち、クラッド−コア−クラッド多層フィルム)が使用されて、図8に詳述される方法に従って、導波管を形成する。
この作製アプローチはまた、本明細書中に議論される環状オレフィンモノマー組成物のみでなく、例えば、ポリアクリレート(例えば、変性ポリフルオロメタクリレート)、ポリイミド(例えば、架橋ポリイミドまたはフッ素化ポリイミド)、またはベンゾシクロブテンのような他のポリマー系に対しても、適用可能である。さらに、他のポリマーが、使用され得る。これらのポリマーとしては、熱硬化可能性のある大量で重合可能な材料、光硬化可能なポリマーおよび溶液ベースのポリマー材料が挙げられるが、これらに限定されない。
図9A〜9Dは、多層切断方法および上記で議論したコア/クラッド処方物を用いて形成される導波管の他の例である。図9Aは、多層切断方法を用いて形成される2層の孤立したチャネル導波管の光学顕微鏡写真を示し;図9Bは、図9Aの導波管の孤立されたチャネル構造の中央に適用された、ダイオードレーザー(λ=820nm)からの光を示す;図9Cは、この切断方法およびクラッド材料を用いたその構造の被覆によって形成される2層構造または3層構造をとることによって形成される、3層の孤立した埋没チャネル導波管である;そして、図9Dは、図9Cの導波管の孤立された埋没チャネル構造の中央に適用された、ダイオードレーザー(λ=820nm)からの光を示す。図9Bおよび9Dの写真が撮られた場合、ダイオーレーザーからのインプット光の強度が、任意のクロストークが孤立した埋没導波管構造の間に存在するか否かを確かめるために、最大にされることに注意するべきである。図9Bおよび9Dから見出され得るように、このアウトプットパターンは、隣接する導波管構造間に交差カップリングが存在しないことを示す。
本発明は、特定の好ましい実施形態に関して示し、そして記載しているが、本明細書および付録の図面を読み取り、そして理解する場合に、等価な代替物および改変が、当業者に生じることは明らかである。特に、上記の完全体によって実行される種々の機能に関して(構成要素、アセンブリー、デバイス、組成物など)、このような完全体を記載するために使用した用語(「意味する」に対する参照を含む)は、他に示されない限り、本明細書中に例証される本発明の例示的な実施形態においてその機能を実行する開示された構造に対して構造的に等価でなくても、記載された完全体の特定された機能を実行する任意の完全体(すなわち、機能的等価物)に対応することが意図される。さらに、本発明の特定の特徴がいくつかの例示される実施形態のうちの1つのみに関して記載され得るが、このような特徴は、他の実施形態の1つ以上の他の特徴と組合され得、同様に、このような特徴は、任意の所定の適用または特定の適用に対して、望ましく、かつ有利であり得る。
図1は、クラッド−ファースト導波管形成法の工程の工程図である。 図2A〜2Cは、図1のクラッド−ファースト法を用いて形成した光学導波管の構造を示す。 図3は、本発明のコア−ファースト導波管形成法の工程の工程図である。 図4A〜4Dは、本発明のコア−ファースト法を用いて形成した導波管の他のセットである。 図5Aおよび5Bは、図1のコア−ファースト導波管形成法と図3のコア−ファースト導波管形成法とを比較した写真である。 図6は、本発明の改変したコア−ファースト導波管形成法の工程の工程図である。 図7Aおよび7Bは、それぞれ図3および図6の方法に従って形成した導波管を示す光学顕微鏡写真である。 図8は、多層フィルムを切断することにより絶縁埋め込み型チャネル導波管を形成するための方法の工程の工程図である。 図9A〜9Dは、本発明の多層方法を用いて形成した導波管構造を示す。

Claims (37)

  1. 架橋剤の存在下、以下の構造:
    【化1】
    Figure 0005218713
    によって表される1つ以上のモノマーまたはオリゴマーの付加重合によって形成される、光学導波管作製用多環式ポリマー組成物であって、
    ここで、各X'''は、独立して、酸素、硫黄、式−(CH2n'−(ここで、n'は1〜5の整数である)のメチレン基、または水素もしくはC 1 〜C 10 アルキル基を有する窒素を表し;「a」は、単結合または二重結合を表し;R1〜R4は、独立して、水素、ヒドロカルビルまたは官能性置換基を表し;そして、mは0〜5の整数であり、但し、「a」が二重結合の場合、R1、R2の一方およびR3、R4の一方は存在せず、
    架橋剤が、
    【化2】
    Figure 0005218713
    ここでnは1〜4である、から選択される前記組成物。
  2. 請求項1に記載のポリマー組成物であって、但し、R1〜R4のいずれかがヒドロカルビル基である場合、R1〜R4は、独立して、ヒドロカルビル基、ハロゲン化ヒドロカルビル基または過ハロゲン化ヒドロカルビル基を含み、これらは、以下:i)直鎖または分枝C1〜C10アルキル基;ii)直鎖または分枝C2〜C10アルケニル基;iii)直鎖または分枝C2〜C10アルキニル基;iv)C4〜C12シクロアルキル基;v)C4〜C12シクロアルケニル基;vi)C6〜C12アリール基;およびvii)C7〜C24アラルキル基、から選択される、ポリマー組成物。
  3. X'''が、水素またはC1〜C10アルキル基を有する窒素である、請求項1に記載のポリマー組成物。
  4. 1およびR2またはR3およびR4が一緒になって、C1〜C10アルキリデニル基を表す、請求項1に記載のポリマー組成物。
  5. 請求項1に記載のポリマー組成物であって、R1〜R4の1つ以上が、以下:−(CH2nC(CF 3 2 −O−Si(Me)3、−(CH2nC(CF 3 2 −O−CH2−O−CH3、−(CH2nC(CF 3 2 −O−C(O)−O−C(CH33、−(CH2n−C(CF32−OH、−(CH2nC(O)NH2、−(CH2nC(O)Cl、−(CH2nC(O)OR5、−(CH2n−OR5、−(CH2n−OC(O)R5、−(CH2n−C(O)R5、−(CH2n−OC(O)OR5、−(CH2nSi(R53、−(CH2nSi(OR53、−(CH2n−O−Si(R53、および−(CH2nC(O)OR6から独立して選択される官能性置換基を表し、ここでnは、独立して、0〜10の整数を表し、R5は、独立して、水素、直鎖または分枝C1〜C20アルキル基、直鎖または分枝C1〜C20ハロゲン化または過ハロゲン化アルキル基、直鎖または分枝C2〜C10アルケニル基、直鎖または分枝C2〜C10アルキニル基、C5〜C12シクロアルキル基、C6〜C14アリール基、C6〜C14ハロゲン化または過ハロゲン化アリール基、およびC7〜C24アラルキル基を表し;そして、R6は、−C(CH33、−Si(CH33、−CH(R7)OCH2CH3、−CH(R7)OC(CH33、または以下の環式基:
    【化3】
    Figure 0005218713
    の1つか、または以下:
    【化4】
    Figure 0005218713
    の1つから選択され、ここで、R7は、水素または直鎖もしくは分岐(C1〜C5)アルキル基を表す、ポリマー組成物。
  6. 5がハロゲン化基または過ハロゲン化基である、請求項5に記載のポリマー組成物。
  7. 請求項1に記載のポリマー組成物であって、ここで、R1およびR4は、それらが結合する2つの環炭素原子と一緒になって、4〜30個の環炭素原子を含む置換もしくは未置換の環式脂肪族基、または6〜18個の環炭素原子を含む置換もしくは未置換のアリール基、またはそれらの組み合わせを表す、ポリマー組成物。
  8. 前記環式脂肪族基が、単環式または多環式の環式脂肪族基である、請求項7に記載のポリマー組成物。
  9. 前記環式脂肪族基が、単不飽和または多不飽和である、請求項7に記載のポリマー組成物。
  10. 前記組成物がホモポリマーである、請求項1に記載のポリマー組成物。
  11. 前記組成物が、請求項1に記載の構造に従って、少なくとも2つの異なる繰返し単位を含むコポリマーである、請求項1に記載のポリマー組成物。
  12. 前記組成物における繰返し単位の数が、100〜100,000である、請求項1に記載のポリマー組成物。
  13. 前記組成物における繰返し単位の数が、500〜50,000である、請求項1に記載のポリマー組成物。
  14. 前記組成物における繰返し単位の数が、1,000〜10,000である、請求項1に記載のポリマー組成物。
  15. 前記ポリマー組成物が、1つ以上の架橋剤と組み合わせて、請求項1に記載の1つ以上のモノマーまたはオリゴマーから形成される、請求項1に記載のポリマー組成物。
  16. 請求項15に記載のポリマー組成物であって、ここで、前記架橋剤がジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シラン、オクタメチル1,8−ビス(ノルボルネンメトキシ)テトラシロキサン、およびビス(ノルボルネンメチル)アセタールから選択される、前記組成物。
  17. 架橋剤の存在下、以下の構造:
    【化5】
    Figure 0005218713
    によって表される1つ以上のモノマーまたはオリゴマーの付加重合によって形成される、光学導波管作製用多環式ポリマー組成物であって、
    ここで、各X'''は、独立して、酸素、硫黄、式−(CH2n'−(ここで、n'は1〜5の整数である)のメチレン基、または水素もしくはC 1 〜C 10 アルキル基を有する窒素を表し;Qは、酸素原子またはN(R8)基を表し;R8は、水素、ハロゲン、直鎖または分岐のC1〜C10アルキルおよびC6〜C18アリールから選択され;そしてmが0〜5の整数であり、
    架橋剤が、
    【化6】
    Figure 0005218713
    ここでnは1〜4である、から選択される、前記組成物。
  18. 前記組成物がホモポリマーである、請求項17に記載のポリマー組成物。
  19. 前記組成物がコポリマーである、請求項17に記載のポリマー組成物。
  20. X'''が水素またはC1〜C10アルキル基を有する窒素である、請求項17に記載のポリマー組成物。
  21. 前記組成物における繰返し単位の数が、100〜100,000である、請求項17に記載のポリマー組成物。
  22. 前記組成物における繰返し単位の数が、500〜50,000である、請求項17に記載のポリマー組成物。
  23. 前記組成物における繰返し単位の数が、1,000〜10,000である、請求項17に記載のポリマー組成物。
  24. 前記ポリマー組成物が、1つ以上の架橋剤と組み合わせて、請求項17に記載の1つ以上のモノマーまたはオリゴマーから形成される、請求項17に記載のポリマー組成物。
  25. 請求項24に記載の組成物であって、ジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シラン、オクタメチル1,8−ビス(ノルボルネンメトキシ)テトラシロキサン、およびビス(ノルボルネンメチル)アセタールから選択される、前記組成物。
  26. 架橋剤の存在下、以下の構造:
    【化7】
    Figure 0005218713
    によって表される1つ以上のモノマーの付加重合によって形成される、光学導波管作製用多環式ポリマー組成物であって、
    ここで、X'''は、酸素、硫黄、式−(CH2n'−(ここで、n'は1〜5の整数である)のメチレン基、または水素もしくはC 1 〜C 10 アルキル基を有する窒素を表し;RDは、重水素であり、「i」は、0〜6の範囲の整数であり、但し、「i」が0である場合、R1DおよびR2Dの少なくとも一方は、存在していなければならず;R1およびR2は、独立して、水素、ヒドロカルビルまたは官能性置換基を表し;そして、任意であるR1DおよびR2Dは、独立して、重水素原子または少なくとも1つの重水素原子を含む重水素富化ヒドロカルビル基を表し、
    架橋剤が、
    【化8】
    Figure 0005218713
    ここでnは1〜4である、から選択される、前記組成物。
  27. X'''が、水素またはC1〜C10アルキル基を有する窒素である、請求項26に記載のポリマー組成物。
  28. 前記組成物における繰返し単位の数が、100〜100,000である、請求項26に記載のポリマー組成物。
  29. 前記組成物における繰返し単位の数が、500〜50,000である、請求項26に記載のポリマー組成物。
  30. 前記組成物における繰返し単位の数が、1,000〜10,000である、請求項26に記載のポリマー組成物。
  31. 1DおよびR2Dの少なくとも一方が存在しており、R1DおよびR2Dは、独立して、直鎖または分枝C1〜C10アルキルから選択され、ここで、炭素骨格上の水素原子の少なくとも40%が重水素で置換されている、請求項26に記載のポリマー組成物。
  32. 1DおよびR2Dの両方が存在している、請求項31に記載のポリマー組成物。
  33. 1DおよびR2Dの少なくとも一方が存在しており、R1DおよびR2Dは、独立して、直鎖または分枝C1〜C10アルキルから選択され、ここで、炭素骨格上の水素原子の少なくとも50%が重水素で置換されている、請求項26に記載のポリマー組成物。
  34. 1DおよびR2Dの両方が存在している、請求項33に記載のポリマー組成物。
  35. 1DおよびR2Dの少なくとも一方が存在しており、R1DおよびR2Dは、独立して、直鎖または分枝C1〜C10アルキルから選択され、ここで、炭素骨格上の水素原子の少なくとも60%が重水素で置換されている、請求項26に記載のポリマー組成物。
  36. 1DおよびR2Dの両方が存在している、請求項26に記載のポリマー組成物。
  37. 前記ポリマー組成物が、ジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シラン、オクタメチル1,8−ビス(ノルボルネンメトキシ)テトラシロキサン、およびビス(ノルボルネンメチル)アセタールから選択される少なくとも1つの架橋剤と組み合わせて形成させる、請求項26に記載のポリマー組成物。
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