JP5283107B2 - Functionalized linear polymer and process for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、機能化された新規直鎖状重合体及びその製造方法に関する。より詳細には、本発明は、ポリ付加縮合機構[Poly(addition−condensation) Mechanism]により、ポリ(フェニレンエーテル)の各構造単位を機能化した直鎖状重合体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a functionalized novel linear polymer and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a linear polymer in which each structural unit of poly (phenylene ether) is functionalized by a poly addition condensation mechanism [Poly (addition-condensation) mechanism] and a method for producing the same.
2004年にKhalilovらが以下のような重合を報告した(非特許文献1)。この重合は2,2,2−トリフルオロアセトフェノンに4,4’−ジフェノキシベンゾフェノンが2回求核置換する反応で、室温で高分子量のポリマーが得られている。
本発明は、ポリ付加縮合機構(Poly(addition−condensation) Mechanism)により、ポリ(フェニレンエーテル)の各構造単位を機能化した直鎖状重合体及びその製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a linear polymer obtained by functionalizing each structural unit of poly (phenylene ether) by a poly (addition-condensation) mechanism and a method for producing the same.
本発明者らは、触媒としてトリフルオロメタンスルホン酸を用いて、4−トリフルオロアセチル−4’−フェノキシジフェノキシベンゼンを重合した結果、高分子量の直鎖状ポリフェニレンエーテルが得られることを見出した。さらに、安定なカルボカチオンの反応を利用し、重合停止に用いる溶媒を水、メタノール、アニソール、及びフェノール等に換えることによって主鎖中の1モノマー単位にヒドロキシル基、メトキシ基、メトキシフェニル基、及びヒドロキシルフェニル基等を導入できることを見出し、本発明を完成させた。 The present inventors have found that high-molecular-weight linear polyphenylene ether is obtained as a result of polymerizing 4-trifluoroacetyl-4'-phenoxydiphenoxybenzene using trifluoromethanesulfonic acid as a catalyst. Furthermore, by utilizing a stable carbocation reaction, the solvent used for terminating the polymerization is changed to water, methanol, anisole, phenol, etc., so that one monomer unit in the main chain has a hydroxyl group, a methoxy group, a methoxyphenyl group, and The present inventors have found that a hydroxylphenyl group can be introduced and completed the present invention.
即ち、本発明は下記の新規重合体及びその製造方法を提供する。
1.(A)下記一般式(2)
で示される化合物に、超強酸を加えて重合反応を行う工程、及び
(B)求核性の溶媒を添加して重合反応を停止させる工程
を含む、下記一般式(1)で示される構造単位を有する重合体の製造方法。
2.前記超強酸として、トリフルオロメタンスルホン酸(CF3SO3H)及び/又はフルオロスルホン酸(HSO3F)を用いる上記1に記載の製造方法。
3.前記求核性の溶媒として、水を用いる上記1又は2に記載の製造方法。
4.前記求核性の溶媒として、アルコール及びチオールから選ばれる少なくとも1種を用いる上記1又は2に記載の製造方法。
5.前記求核性の溶媒として、アニソールを用いる上記1又は2に記載の製造方法。
6.前記求核性の溶媒として、フェノールを用いる上記1又は2に記載の製造方法。
7.下記一般式(1)で示される構造単位を有する重合体。
8.前記一般式(1)における基−R1が、ヒドロキシル基、アルコキシ基、チオアルキル基、ヒドロキシフェニル基、メルカプトフェニル基又はアルコキシフェニル基である上記7に記載の重合体。
That is, this invention provides the following novel polymer and its manufacturing method.
1. (A) The following general formula (2)
A structural unit represented by the following general formula (1), which comprises a step of adding a super strong acid to the compound represented by the formula (1) and carrying out a polymerization reaction to stop the polymerization reaction by adding a nucleophilic solvent. The manufacturing method of the polymer which has this.
2. 2. The production method according to 1 above, wherein trifluoromethanesulfonic acid (CF 3 SO 3 H) and / or fluorosulfonic acid (HSO 3 F) is used as the super strong acid.
3. 3. The production method according to 1 or 2 above, wherein water is used as the nucleophilic solvent.
4). 3. The production method according to 1 or 2 above, wherein at least one selected from alcohol and thiol is used as the nucleophilic solvent.
5. 3. The production method according to 1 or 2 above, wherein anisole is used as the nucleophilic solvent.
6). 3. The production method according to 1 or 2 above, wherein phenol is used as the nucleophilic solvent.
7). The polymer which has a structural unit shown by following General formula (1).
8). 8. The polymer according to 7 above, wherein the group —R 1 in the general formula (1) is a hydroxyl group, an alkoxy group, a thioalkyl group, a hydroxyphenyl group, a mercaptophenyl group, or an alkoxyphenyl group.
本発明によれば、モノマー単位で機能化された新規直鎖状重合体を安定して提供することができる。
本発明の製造方法によれば、重合停止に用いる溶媒を変えることによってポリマーに様々な官能基を導入することが可能となる。
本発明の新規重合体は、官能基を有するエンジニアリングプラスチックとして好適である。例えば、ヒドロキシフェニル基を有するポリマーはジアゾナフトキノンや酸発生剤と架橋剤の組み合わせで容易に耐熱性の感光性ポリマーとして使用できる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the novel linear polymer functionalized by the monomer unit can be provided stably.
According to the production method of the present invention, it is possible to introduce various functional groups into the polymer by changing the solvent used for stopping the polymerization.
The novel polymer of the present invention is suitable as an engineering plastic having a functional group. For example, a polymer having a hydroxyphenyl group can be easily used as a heat-resistant photosensitive polymer by combining diazonaphthoquinone or an acid generator and a crosslinking agent.
以下、本発明の新規重合体及びその製造方法について具体的に説明する。 Hereinafter, the novel polymer of the present invention and the production method thereof will be specifically described.
I.重合体
本発明の重合体は、下記一般式(1)で示される構造単位を有することを特徴とする。
上記一般式(1)中、R1は、求核性溶媒の水素を除いた構造を表し、
好ましくは、ヒドロキシル基、アルコキシ基、チオアルキル基、アルコキシフェニル基、置換又は非置換のヒドロキシフェニル基、或いは、置換又は非置換のメルカプトフェニル基である。
mは0、1、又は2を表し、0又は1であることが好ましい。
In the general formula (1), R 1 represents a structure excluding hydrogen of the nucleophilic solvent,
A hydroxyl group, an alkoxy group, a thioalkyl group, an alkoxyphenyl group, a substituted or unsubstituted hydroxyphenyl group, or a substituted or unsubstituted mercaptophenyl group is preferable.
m represents 0, 1, or 2, and is preferably 0 or 1.
本発明の重合体は、分岐が制御された直鎖状の構造を有している。そして、本発明の重合体は、1モノマー単位毎にヒドロキシル基、メトキシ基、及びメトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基等が導入されており、官能基を有するエンジニアリングプラスチックとして有用である。例えば、ヒドロキシフェニル基を有するポリマーはジアゾナフトキノンや酸発生剤と架橋剤の組み合わせで容易に耐熱性の感光性ポリマーとして使用できる。 The polymer of the present invention has a linear structure with controlled branching. The polymer of the present invention has a hydroxyl group, a methoxy group, a methoxyphenyl group, a hydroxyphenyl group or the like introduced for each monomer unit, and is useful as an engineering plastic having a functional group. For example, a polymer having a hydroxyphenyl group can be easily used as a heat-resistant photosensitive polymer by combining diazonaphthoquinone or an acid generator and a crosslinking agent.
本発明の重合体の数平均分子量(Mn)は、重合反応条件(反応温度、反応時間等)によって制御することができるが、一般に5,000〜100,000、好ましくは10,000〜50,000の範囲内である。分子量が5,000未満であると、強靭なフィルムを作製することがでなくなるおそれがあり、100,000を超えると、粘性が高すぎて取り扱いにくくなるおそれがある。 The number average molecular weight (Mn) of the polymer of the present invention can be controlled by polymerization reaction conditions (reaction temperature, reaction time, etc.), but is generally 5,000 to 100,000, preferably 10,000 to 50, Within the range of 000. If the molecular weight is less than 5,000, it may not be possible to produce a tough film, and if it exceeds 100,000, the viscosity may be too high and handling may be difficult.
II.重合体の製造方法
本発明の重合体は、
(A)下記式(2)
(B)求核性の溶媒を添加して重合反応を停止させる工程
を含む製造方法によって製造することができる。
II. Production method of polymer The polymer of the present invention comprises:
(A) The following formula (2)
上記工程(A)で用いる超強酸としては、トリフルオロメタンスルホン酸(CF3SO3H)、フルオロスルホン酸(HSO3F)等があげられる。 Examples of the super strong acid used in the step (A) include trifluoromethanesulfonic acid (CF 3 SO 3 H), fluorosulfonic acid (HSO 3 F), and the like.
上記工程(B)で用いる求核性の溶媒は、目的とする重合体の有する置換基(−R1)によって適宜選択できるが、水、メタノール、エタノール、フェノール、チオフェノール、アニリン、アニソール等を用いることができる。 The nucleophilic solvent used in the step (B) can be appropriately selected depending on the substituent (—R 1 ) of the target polymer, but water, methanol, ethanol, phenol, thiophenol, aniline, anisole, etc. Can be used.
(1)モノマーの製造
本発明の重合体の製造原料である上記式(2)で示されるモノマーは、4−トリフルオロアセチル−4’−フェノキシジフェニルエーテル(以下、TPPEということがある)である。
TPPEは、公知化合物であり、例えば、下記のように製造することができる。
1,4−ジフェノキシベンゼンとジメチルアミノピリジン(DMAP)を、窒素雰囲気下で脱水ジクロロメタンに溶解し、反応液を冷却しながら、トリフルオロ酢酸無水物を滴下し、塩化アルミニウムを加え、反応液の温度を徐々に室温に戻しながら16時間反応させる。その後、反応液を氷水に加え、ジクロロメタンと飽和食塩水を用いて生成物を抽出する。ジクロロメタンを留去後、ヘキサンで洗浄することによって固体(2置換体)を取り除き、薄層クロマトグラフィー(TLC)によって精製(ヘキサン:酢酸エチル=99:1)することにより、TPPEを得る。
また、TPPEを大量に合成する場合は、2置換体を取り除いた後、ヘキサンを用いた再結晶により精製を行う。しかしながら、ヘキサン再結晶による収率は10%程度と非常に低い。この原因は1,4−ジフェノキシベンゼンとTPPEの分離が非常に困難なためである。従って、再結晶溶媒や精製方法の改善によって収率の向上が可能であると考えられる。
(1) Production of Monomer The monomer represented by the above formula (2), which is a raw material for producing the polymer of the present invention, is 4-trifluoroacetyl-4′-phenoxydiphenyl ether (hereinafter sometimes referred to as TPPE).
TPPE is a known compound and can be produced, for example, as follows.
1,4-diphenoxybenzene and dimethylaminopyridine (DMAP) are dissolved in dehydrated dichloromethane under a nitrogen atmosphere, and while cooling the reaction solution, trifluoroacetic anhydride is added dropwise, aluminum chloride is added, and the reaction solution is mixed. The reaction is carried out for 16 hours while gradually returning the temperature to room temperature. Thereafter, the reaction solution is added to ice water, and the product is extracted using dichloromethane and saturated brine. After distilling off dichloromethane, the solid (disubstituted product) is removed by washing with hexane, and purified by thin layer chromatography (TLC) (hexane: ethyl acetate = 99: 1) to obtain TPPE.
Moreover, when synthesizing TPPE in large quantities, after removing 2 substitution products, it refine | purifies by recrystallization using hexane. However, the yield by hexane recrystallization is as low as about 10%. This is because 1,4-diphenoxybenzene and TPPE are very difficult to separate. Therefore, it is considered that the yield can be improved by improving the recrystallization solvent and the purification method.
(2)重合体の製造
本発明の重合体の製造方法においては、上記工程(A)の段階で、下記式(2−a)で示されるカルボカチオンが生成される。本発明者らは、このカルボカチオン(2−a)が、超強酸中では安定に存在することを見出した。このカルボカチオン(2−a)が安定に存在することによって、分岐度の制御された直鎖状の重合体が得られる。
工程(A)において、超強酸であるトリフルオロメタンスルホン酸を用いて重合反応を行い、工程(B)において、求核性の溶媒として、水、メタノール、アニソール又はフェノールを用いた場合に生じる一般式(1)で示される構造単位を有する重合体を下記に示す。
本発明の製造方法によれば、重合停止に用いる溶媒を変えることによってポリマーの主鎖に様々な官能基を導入することが可能である。このように、重合停止溶媒を換えるだけで、モノマー単位に様々な官能基を自在に導入できる重合系は全く新しく例がない。 According to the production method of the present invention, it is possible to introduce various functional groups into the main chain of the polymer by changing the solvent used for terminating the polymerization. As described above, there is no new example of a polymerization system that can freely introduce various functional groups into the monomer unit simply by changing the polymerization termination solvent.
上述したように、本発明の重合体の製造方法は、高収率で官能基を導入できる特性を有しており、官能基を有するエンジニアリングプラスチックとして有用である。例えば、ヒドロキシフェニル基を有するポリマーはジアゾナフトキノンや酸発生剤と架橋剤の組み合わせで容易に耐熱性の感光性ポリマーとして使用できる。 As described above, the method for producing a polymer of the present invention has a characteristic that a functional group can be introduced at a high yield, and is useful as an engineering plastic having a functional group. For example, a polymer having a hydroxyphenyl group can be easily used as a heat-resistant photosensitive polymer by combining diazonaphthoquinone or an acid generator and a crosslinking agent.
以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited at all by these Examples.
下記の製造例及び実施例で用いた測定機器は次の通りである。
(1)赤外吸収スペクトル測定(IR)
HORIBA FT−720 フーリエ変換赤外分光光度計を用いて測定した。
(2)核磁気共鳴吸収スペクトル測定 (1H−NMR、13C−NMR)
Bruker DPX 300 スペクトロメーター 1H−NMR(300MHz)
(3)ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)CHCl3
カラム:JASCO CO−1565
ポンプ:JASCO PU−1580
UV検出器:JASCO UV−1575
溶離液:CHCl3(流量1mL/分、カラム温度40℃)
The measuring instruments used in the following production examples and examples are as follows.
(1) Infrared absorption spectrum measurement (IR)
Measured using a HORIBA FT-720 Fourier Transform Infrared Spectrophotometer.
(2) Nuclear magnetic resonance absorption spectrum measurement ( 1 H-NMR, 13 C-NMR)
Bruker DPX 300 spectrometer 1 H-NMR (300 MHz)
(3) Gel permeation chromatography (GPC) CHCl 3
Column: JASCO CO-1565
Pump: JASCO PU-1580
UV detector: JASCO UV-1575
Eluent: CHCl 3 (flow
製造例1
4−トリフルオロアセチル−4’−フェノキシジフェニルエーテル(TPPE)の合成
Synthesis of 4-trifluoroacetyl-4'-phenoxydiphenyl ether (TPPE)
収量:0.1132g
収率:41%
融点:41℃
元素分析 計算値 C:67.04、H:3.66
実測値 C:67.29、H:3.86
また、得られたTPPEの1H−NMR、13C−NMR及びIRチャートを図1〜3に示す。
Yield: 0.1132g
Yield: 41%
Melting point: 41 ° C
Elemental analysis calculated C: 67.04, H: 3.66
Actual value C: 67.29, H: 3.86
Moreover, 1 H-NMR, 13 C-NMR and IR chart of the obtained TPPE are shown in FIGS.
実施例1
重合体(1−1)の合成
Synthesis of polymer (1-1)
収量:0.049g
収率:98%
分子量:18,100
多分散性指数(PDI):1.7
また、得られた重合体(1−1)のIR、1H−NMR及び13C−NMRチャートを図4〜6に示す。
Yield: 0.049g
Yield: 98%
Molecular weight: 18,100
Polydispersity index (PDI): 1.7
In addition, IR, 1 H-NMR and 13 C-NMR charts of the resulting polymer (1-1) are shown in FIGS.
実施例2
重合体(1−2)の合成
Synthesis of polymer (1-2)
収量:0.0517g
収率:99%
分子量:17,200
多分散性指数(PDI):1.8
また、得られた重合体(1−2)のIR、1H−NMR及び13C−NMRチャートを図7〜9に示す。
Yield: 0.0517g
Yield: 99%
Molecular weight: 17,200
Polydispersity index (PDI): 1.8
In addition, IR, 1 H-NMR and 13 C-NMR charts of the resulting polymer (1-2) are shown in FIGS.
実施例3
重合体(1−3)の合成
Synthesis of polymer (1-3)
収量:0.0613g
収率:98%
分子量:14,000
多分散性指数(PDI):1.7
また、得られた重合体(1−3)のIR、1H−NMR及び13C−NMRチャートを図10〜12に示す。
Yield: 0.0613g
Yield: 98%
Molecular weight: 14,000
Polydispersity index (PDI): 1.7
In addition, IR, 1 H-NMR and 13 C-NMR charts of the obtained polymer (1-3) are shown in FIGS.
実施例4
重合体(1−4)の合成
Synthesis of polymer (1-4)
収量:0.0607g
収率:99%
分子量:30,407
多分散性指数(PDI):1.6
また、得られた重合体(1−4)のIR、1H−NMRをそれぞれ図13及び14に示す。
Yield: 0.0607g
Yield: 99%
Molecular weight: 30,407
Polydispersity index (PDI): 1.6
Further, IR and 1 H-NMR of the polymer (1-4) obtained are shown in FIGS. 13 and 14, respectively.
本発明の重合体は、分岐が制御された直鎖状の構造を有している。そして、本発明の重合体は、1モノマー単位毎にヒドロキシル基、メトキシ基、メトキシフェニル基、及びヒドロキシフェニル基等が導入されており、官能基を有するエンジニアリングプラスチックとして有用である。例えば、ヒドロキシフェニル基を有するポリマーはジアゾナフトキノンや酸発生剤と架橋剤の組み合わせで容易に耐熱性の感光性ポリマーとして使用できる。 The polymer of the present invention has a linear structure with controlled branching. The polymer of the present invention has a hydroxyl group, a methoxy group, a methoxyphenyl group, a hydroxyphenyl group or the like introduced for each monomer unit, and is useful as an engineering plastic having a functional group. For example, a polymer having a hydroxyphenyl group can be easily used as a heat-resistant photosensitive polymer by combining diazonaphthoquinone or an acid generator and a crosslinking agent.
Claims (8)
で示される化合物に、超強酸を加えて重合反応を行う工程、及び
(B)求核性の溶媒を添加して重合反応を停止させる工程
を含む、下記一般式(1)で示される構造単位を有する重合体の製造方法。
A structural unit represented by the following general formula (1), which comprises a step of adding a super strong acid to the compound represented by the formula (1) and carrying out a polymerization reaction to stop the polymerization reaction by adding a nucleophilic solvent. The manufacturing method of the polymer which has this.
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