JP5698344B2 - ポリ(アルキレンカーボネート)及び各種高分子のブロックまたはグラフト共重合体 - Google Patents

ポリ(アルキレンカーボネート)及び各種高分子のブロックまたはグラフト共重合体 Download PDF

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Description

本発明は、二酸化炭素及びエポキシドの交互共重合によるポリ(アルキレンカーボネート)の製造に関する。具体的に、ヒドロキシまたはカルボン酸の官能基を有する高分子化合物の存在下で、4級アンモニウム塩を含むサレン(Salen)型の配位子から製造された金属3価化合物を触媒として用いて、エポキシド化合物及び二酸化炭素を交互共重合し、前記高分子化合物及びポリ(アルキレンカーボネート)のブロックまたはグラフト共重合体を製造する方法及びその方法によって製造されたブロックまたはグラフト共重合体に関する。
ポリ(アルキレンカーボネート)は、生分解が容易な高分子であって、例えば、包装材またはコーティング材として有用な材料である。ポリ(アルキレンカーボネート)をエポキシド化合物及び二酸化炭素から製造する方法は、有毒化合物であるホスゲンを使用しないという点と、二酸化炭素を安価で取得するという点において環境にやさしいという価値がある。
1960年代から多くの発明者らがエポキシド化合物及び二酸化炭素からポリ(アルキレンカーボネート)を製造するために様々な形態の触媒を開発してきた。最近、本発明者は、四級アンモニウム塩を含むサレン[Salen:([HSalen=N、N’−bis(3,5−dialkylsalicylidene)−1,2−ethylenediamine]型の配位子から合成された高活性、高選択性の触媒を開示した[Bun Yeoul Lee、特許文献1(登録日:2008年8月13日);Bun Yeoul Lee、Sujith S、Eun Kyoung Noh、Jae Ki Min、韓国特許出願第10−2008−0015454(出願日:2008年2月20日);Bun Yeoul Lee、Sujith S、Eun Kyoung Noh、Jae Ki Min、PCT/KR2008/002453(出願日:2008年4月30日);非特許文献1(2007年7月4日);非特許文献2(2008年9月8日)]。本発明者が開示した触媒は、高活性、高選択性を有しており、分子量が大きい共重合体を製造することができ、高温でも重合が可能であるため、商業工程に適用することができる。また、四級アンモニウム塩を配位子に含んでおり、二酸化炭素/エポキシド共重合反応の後、共重合体から触媒を容易に分離して再使用することができるという利点がある。
また、本発明者は、前記特許の触媒群のうち他のものと対比して、特に高活性及び高選択性を有する触媒の構造を鋭意分析し、その構造が、サレン(salen)−配位子の窒素原子は配位せず、酸素原子のみが金属に配位された、公知されていない独特の構造を有することを開示した(例1、非特許文献3)。
Figure 0005698344
また例1の化合物の配位子を容易に合成することができる方法を開発した(非特許文献4)。
高活性触媒である構造1の化合物を用いて高分子量のポリ(アルキレンカーボネート)を経済的に製造することができる。しかし、ポリ(アルキレンカーボネート)は、それ自体では用途開発においてある程度限界がある。
韓国特許第10−0853358号明細書
Eun Kyung Noh、Sung Jae Na、Sujith S、Sang−Wook Kim、and Bun Yeoul Lee*、J.Am.Chem.SOC.、2007年、第129巻、8082−8083頁 Sujith S、Jae Ki Min、Jong Eon Seong、Sung Jea Na、and Bun Yeoul Lee、Angew.Chem.Int.Ed.、2008年、47巻、7306−7309頁 Sung Jae Na、Sujith S、Anish Cyriac、Bo Eun Kim、Jina Yoo、Youn K.Kang、Su Jung Han、chongmok Lee、and Bun Yeoul Lee*、「Elucidation of the Structure of a Highly active Catalytic System for CO2/Epoxide Copolymerization:a Salen‐Cobaltate Complex of an Unusual Binding Mode」、Inorg.Chem.、2009年、第48巻、10455−10465頁 Min,J.;Seong、J.E.;Na,S.J.;Cyriac,A.;Lee,B.Y.、Bull.Korean Chem.SOC.、2009年、第30巻、745‐748頁
本発明は、既開発の高活性触媒を用いた二酸化炭素/エポキシドの交互共重合反応に、ヒドロキシまたはカルボン酸の官能基を有する高分子化合物を投入し、二酸化炭素及びエポキシドの交互共重合により製造されるポリ(アルキレンカーボネート)及び各種高分子化合物のブロックまたはグラフト共重合体を製造する方法、及びその方法により製造されたブロックまたはグラフト共重合体を提供することを目的とする。本発明によるブロックまたはグラフト共重合体は、二酸化炭素とエポキシドの共重合体の用途を多様化することができる。
本発明の課題を果たすために、下記化学式1の錯化合物を触媒として用いて、ヒドロキシル基またはカルボン酸基を末端基または側鎖に含む高分子化合物の存在下で、ハロゲン、(C1‐C20)アルキルオキシ、(C6‐C20)アリールオキシまたは(C6‐C20)アル(C1‐C20)アルキル(aralkyl)オキシで置換または非置換の(C2‐C20)アルキレンオキシド;ハロゲン、(C1‐C20)アルキルオキシ、(C6‐C20)アリールオキシまたは(C6‐C20)アル(C1‐C20)アルキル(aralkyl)オキシで置換または非置換の(C4‐C20)シクロアルキレンオキシド;及びハロゲン、(C1‐C20)アルキルオキシ、(C6‐C20)アリールオキシ、(C6‐C20)アル(C1‐C20)アルキル(aralkyl)オキシまたは(C1‐C20)アルキルで置換または非置換の(C8‐C20)スチレンオキシドからなる群から選択される一つ以上のエポキシド化合物及び二酸化炭素を交互共重合する段階を含む、ポリ(アルキレンカーボネート)及び前記高分子化合物のブロックまたはグラフト共重合体を製造する方法を提供する。
Figure 0005698344
[前記化学式1中、Mはコバルト3価またはクロム3価であり;Aは酸素または硫黄原子であり;Qは二つの窒素原子を連結するジラジカルであり;R乃至R10は互いに独立して、水素;ハロゲン;(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル;(C2‐C20)アルケニル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C2‐C20)アルケニル;(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;(C1‐C20)アルコキシ;(C6‐C30)アリールオキシ;ホルミル;(C1‐C20)アルキルカルボニル;(C6‐C20)アリールカルボニル;またはヒドロカルビルで置換された14族金属のメタロイドラジカルであり;前記R乃至R10のうち二つが互いに連結して環を形成してもよく;前記R乃至R10及びQが含む水素のうち少なくとも一つ以上は下記化学式a、化学式b及び化学式cからなる群から選択されるプロトン化基(protonated group)であり;
Figure 0005698344
は互いに独立して、ハロゲンアニオン;HCO ;BF ;ClO ;NO ;PF ;(C6‐C20)アリールオキシアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールオキシアニオン;(C1‐C20)アルキルカルボキシアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルカルボキシアニオン;(C6‐C20)アリールカルボキシアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールカルボキシアニオン;(C1‐C20)アルコキシアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルコキシアニオン;(C1‐C20)アルキルカーボネートアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルカーボネートアニオン;(C6‐C20)アリールカーボネートアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールカーボネートアニオン;(C1‐C20)アルキルスルホネート(alkylsulfonate)アニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルスルホネート(alkylsulfonate)アニオン;(C1‐C20)アルキルアミド(amido)アニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルアミド(amido)アニオン;(C6‐C20)アリールアミド(amido)アニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールアミド(amido)アニオン;(C1‐C20)アルキルカルバメートアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルカルバメートアニオン;(C6‐C20)アリールカルバメートアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールカルバメートアニオンであり;Zは窒素またはリン原子であり;R21、R22、R23、R31、R32、R33、R34及びR35は互いに独立して、(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル;(C2‐C20)アルケニル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C2‐C20)アルケニル;(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;またはヒドロカルビルで置換された14族金属のメタロイドラジカルであり;R21、R22及びR23のうち二つまたはR31、R32、R33、R34及びR35のうち二つが互いに連結して環を形成してもよく;R41、R42及びR43は互いに独立して、水素;(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル;(C2‐C20)アルケニル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C2‐C20)アルケニル;(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;またはヒドロカルビルで置換された14族金属のメタロイドラジカルであり;R41、R42及びR43のうち二つは互いに連結して環を形成してもよく;X’は酸素原子、硫黄原子またはN‐R(ここで、Rは(C1‐C20)アルキル)であり;nはR乃至R10及びQが含むプロトン化基(protonated group)の総数に1を加算した整数であり;XはMに配位してもよく;イミンの窒素原子はMに脱配位してもよい。]
前記化学式1の化合物を触媒として用いた二酸化炭素/エポキシド共重合は、本発明者によって特許登録されており、またジャーナルに公知(韓国特許登録10‐0853358;J.Am.Chem.SOC.2007、129、8082‐8083;Angew.chem.Int.Ed.,2008、47、7306‐7309)されているが、本発明が提供するヒドロキシル基またはカルボン酸基を末端基または側鎖に含む高分子化合物の存在下で行う共重合については公知されていない。ヒドロキシル基またはカルボン酸基を末端基または側鎖に含む高分子化合物の存在下で高分子鎖の成長過程における二酸化炭素/エポキシド共重合は、前記化学式1型の触媒が含むXが、ルイス酸として作用する金属に配位されたエポキシドを求核攻撃することで開始する。重合反応が開始すると、触媒が有するXから高分子鎖が成長し始め、結果Xは末端基がカーボネートまたはアルコキシアニオンである高分子鎖になる。カーボネートまたはアルコキシアニオンは、さらに投入したヒドロキシル基またはカルボン酸基を末端基または側鎖に含む高分子化合物が有するヒドロキシル基またはカルボン酸基のプロトンを取り、アルコールまたは炭酸型の化合物になり、ヒドロキシル基またはカルボン酸基を末端基または側鎖に含む高分子化合物はカルボキシルまたはアルコキシアニオンになる。一旦ヒドロキシル基またはカルボン酸基を末端基または側鎖に含む高分子化合物がカルボキシルまたはアルコキシアニオンになると、これから高分子鎖が成長することができる。プロトン交換反応は相当迅速に起こり得る反応であって、このプロトン交換反応及び鎖成長反応が起きることで、結果的に取得する高分子物質は、最初触媒が含むXから成長した高分子鎖とさらに投入したヒドロキシル基またはカルボン酸基を末端基または側鎖に含む高分子化合物から成長した高分子鎖である。投入したヒドロキシル基またはカルボン酸基を末端基または側鎖に含む高分子化合物が高分子化合物であり、共重合反応によって取得する化合物はブロック共重合体である。
好ましくは、前記化学式1において、Mはコバルト3価であり;Aは酸素であり;Qはトランス‐1,2‐シクロヘキシレン、フェニレンまたはエチレンであり;R及びRは互いに同一または異なる1級(C1‐C20)アルキルであり;R乃至R10は互いに独立して、水素または‐[YR51 3−a{(CR5253545556]であり;YはCまたはSiであり;R51、R52、R53、R54、R55及びR56は互いに独立して、水素;ハロゲン;(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル;(C2‐C20)アルケニル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C2‐C20)アルケニル;(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;(C1‐C20)アルコキシ;(C6‐C30)アリールオキシ;ホルミル;(C1‐C20)アルキルカルボニル;(C6‐C20)アリールカルボニル;またはヒドロカルビルで置換された14族金属のメタロイドラジカルであり、R54、R55及びR56のうち二つが互いに連結して環を形成してもよく;aは1乃至3の整数であり、bは1乃至20の整数であり;nはR乃至R10が含む4級アンモニウム塩の総数に1を加算した値で、4以上の整数であり;但し、aが1である場合、R乃至R10のうち少なくとも三つ以上は‐[YR51 3−a{(CR5253545556]であり、aが2である場合、R乃至R10のうち少なくとも二つ以上は‐[YR51 3−a{(CR5253545556]であり、aが3である場合、R乃至R10のうち一つ以上は‐[YR51 3−a{(CR5253545556]である錯化合物を触媒として用いることができる。
即ち、前記触媒として下記化学式2の錯化合物を用いることができる。
Figure 0005698344
[前記化学式2中、Qはトランス‐1,2‐シクロヘキシレン、フェニレンまたはエチレンであり;R及びRは互いに同一または異なる1級(C1‐C20)アルキルであり;R乃至R10は互いに独立して、水素または‐[YR51 3−a{(CR5253545556]であり;YはCまたはSiであり;R51、R52、R53、R54、R55及びR56は互いに独立して、水素;ハロゲン;(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル;(C2‐C20)アルケニル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C2‐C20)アルケニル;(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;(C1‐C20)アルコキシ;(C6‐C30)アリールオキシ;ホルミル;(C1‐C20)アルキルカルボニル;(C6‐C20)アリールカルボニル;またはヒドロカルビルで置換された14族金属のメタロイドラジカルであり、R54、R55及びR56のうち二つが互いに連結して環を形成してもよく;aは1乃至3の整数であり、bは1乃至20の整数であり;Xは互いに独立して、ハロゲンアニオン;HCO ;BF ;ClO ;NO ;PF ;(C6‐C20)アリールオキシアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールオキシアニオン;(C1‐C20)アルキルカルボキシアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルカルボキシアニオン;(C6‐C20)アリールカルボキシアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールカルボキシアニオン;(C1‐C20)アルコキシアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルコキシアニオン;(C1‐C20)アルキルカーボネートアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルカーボネートアニオン;(C6‐C20)アリールカーボネートアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールカーボネートアニオン;(C1‐C20)アルキルスルホネート(alkylsulfonate)アニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルスルホネート(alkylsulfonate)アニオン;(C1‐C20)アルキルアミド(amido)アニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルアミド(amido)アニオン;(C6‐C20)アリールアミド(amido)アニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールアミド(amido)アニオン;(C1‐C20)アルキルカルバメートアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルカルバメートアニオン;(C6‐C20)アリールカルバメートアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールカルバメートアニオンであり;R乃至R10が含む4級アンモニウム塩の総数は3以上の整数であり;nはR乃至R10が含む4級アンモニウム塩の総数に1を加算した値で、4以上の整数である。]
前記化学式2のようにR及びRが1級アルキルであり、化合物が含む4級アンモニウム塩の数が三つ以上である場合、重合反応において前記構造1のイミンの窒素が配位していない独特の配位体を形成し、特別に二酸化炭素/エポキシド共重合が高活性を有することが公知(Inorg.Chem.2009、48、10455−10465;Bulletin of Korean Chemical Society 2010、発売中;韓国特許出願10‐2008‐0074435(2008.07.30))されているが、このような型の触媒を用いて、ヒドロキシル基またはカルボン酸基を末端基または側鎖に含む高分子化合物の存在下で行った二酸化炭素/エポキシド共重合については公知されていない。
より好ましくは、前記触媒として下記化学式3の錯化合物を用いる。
Figure 0005698344
[前記化学式3中、R61及びR62は互いに独立して、メチルまたはエチルであり;Xは互いに独立して、硝酸塩または酢酸塩アニオンであり;イミンの窒素はコバルトに配位するか脱配位してもよく、それぞれのアニオンはコバルトに配位してもよい。]
前記化学式3の錯化合物は大量で容易に合成が可能な触媒であり、商業化に適用するために最も好ましい化合物であり、本発明者によって公知されているが(Bull.Korean Chem.SOC.2009、30、745‐748)、この触媒を用いて、ヒドロキシル基またはカルボン酸基を末端基または側鎖に含む高分子化合物の存在下で行った二酸化炭素/エポキシド共重合は公知されていない。
前記ヒドロキシル基またはカルボン酸基を末端基または側鎖に含む高分子化合物が下記化学式4乃至化学式12から選択される。
[化学式4]
70‐[O‐L]‐OH
[前記化学式4中、R70はエーテル基、エステル基、またはアミノ基を含むか含まない(C1‐C30)ヒドロカルビルまたは水素であり;Lは(C1‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のLは互いに同一または異なってもよく;化学式4の高分子化合物の数平均分子量は500乃至500000である。]
[化学式5]
HOC‐[E‐CO‐F‐OC]‐E‐CO
[化学式6]
HO‐[F‐OC‐E‐CO‐F‐OH
[化学式7]
HOC‐[E‐CO‐F‐OC]‐E‐CO‐F‐OH
[前記化学式5乃至7中、Eは(C1‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のEは互いに同一または異なってもよく;Fはエーテル基、エステル基、またはアミノ基を含むか含まない(C2‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のFは互いに同一または異なってもよく;化学式5乃至7の高分子化合物の数平均分子量は500乃至500000である。]
[化学式8]
{HO‐[G‐CO‐R90
[前記化学式8中、Gは(C1‐C15)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のGは互いに同一または異なってもよく;fは1〜4の整数であり、fが1である場合、R90は水素、(C1‐C30)ヒドロカルビル、(C1‐C30)アルキルカルボニルまたは(C6‐C30)アリールカルボニルであり、fが2である場合、R90は(C1‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、fが3である場合、R90は(C1‐C30)ヒドロカルビルトリラジカルであり、fが4である場合、R90は(C1‐C30)ヒドロカルビルテトララジカルであり;化学式8の高分子化合物の数平均分子量は500乃至500000である。]
[化学式9]
HO‐[Q‐OC(O)O]‐Q‐OH
[前記化学式9中、Qは独立して、(C1‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のQは互いに同一または異なってもよく;化学式9の高分子化合物の数平均分子量は500乃至500000である。]
[化学式10]
HO‐[(R111)(R112)Si‐O]‐R113
[前記化学式10中、R111及びR112は互いに独立して、(C1‐C15)ヒドロカルビルラジカルであり;R113は水素または(C1‐C30)ヒドロカルビルであり;化学式10の高分子化合物の数平均分子量は500乃至500000である。]
[化学式11]
100‐[T]‐JH
[化学式12]
‐{[T]‐[CHCR121(JH)]
[前記化学式11及び12中、Tは‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐、‐CHCH(CHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCHCHCH)‐、‐CHCH(C)‐、‐CHCH(COMe)‐、‐CHCH(Cl)‐、‐CHC(Me)(COMe)‐、‐CHCH(OC(O)CH)‐、‐CHCH=CHCH‐、‐CH(Me)CH=CHCH‐または‐CH(Cl)CH=CHCH‐であり、一つの鎖に属するそれぞれのTは互いに同一または異なってもよく;R100はHJ‐、水素、(C1‐C20)ヒドロカルビル、(C1‐C20)アルコキシ、(C1‐C20)アルキルカルボニルオキシまたは(C6‐C20)アリールカルボニルオキシであり;R121は水素またはメチルであり;Jは‐O‐または‐CO‐であり;化学式11及び12の高分子化合物の数平均分子量は500乃至500000である。]
前記化学式4の化合物は下記反応式1及び反応式2の反応によって容易に製造されることができる。
Figure 0005698344
投入する高分子化合物の分子量に制約を受けるものではないが、取得するブロック共重合体の物性を具現するために投入する高分子の分子量が500以上であることが好ましい。また、分子量が大きすぎる高分子を投入すると、相当量の高分子を投入しても触媒が有するアニオンXのモル数に対して、投入した高分子が含むヒドロキシル基またはカルボン酸基のモル数が小さい値を有するようになり、ほとんどXから成長した高分子鎖が取得され、前記目的を果たすことができない。前記化学式1の構造の触媒で具現することができるTONの極限値は50000程度である。例えば、50万の分子量を有するR70が水素ではなくアルキルである高分子を1モル(500Kg)投入し、100000モルのプロピレンオキシド(5800Kg)を投入し、触媒1モル(約1.5Kg)を投入して二酸化炭素の圧力下で重合反応を行った時に取得することができる最大の高分子量は5000Kg(TON50000相当量、投入した500Kg高分子以外のもの)である。このうち投入した高分子鎖から成長したポリ(プロピレンカーボネート)の量は全体量の1/6であり、他のものはXから成長した高分子鎖である。高分子を5モル投入して同一の活性を具現すると、高分子鎖から成長したポリ(プロピレンカーボネート)の量と、Xから成長した高分子鎖の量が一致する。このような計算中に投入してブロック共重合体を製造することができる高分子の分子量の最大値を50万に限定する。
前記化学式5乃至7の化合物は、HOC‐E‐COH及びHO‐F‐OHの縮合反応によって製造することができる。
前記化学式8の化合物は、下記反応式3の開環重合反応によって製造され、用いる開始剤によってR90の変化が可能である。
Figure 0005698344
前記化学式9の化合物は、ジメチルカーボネートまたはジエチルカーボネート及びHOQ‐OHの縮合反応によって製造することができる。
前記化学式10の化合物は、下記反応式4の開環重合反応によって製造することができる。
Figure 0005698344
前記化学式11の化合物は、各Tに相当するオレフィン化合物をラジカル、アニオン、またはカチオン重合して製造することができる。
前記化学式12の化合物は、各Tに相当するオレフィン化合物及びCH=C(Me)(COH)またはCH=CH(COH)を適した開始剤を用いて共重合するか、または各Tに相当するオレフィン化合物及びCH=C(Me)(COMe)、CH=CH(COMe)、またはCH=CH(O(O)CMe)化合物をラジカル、適した開始剤を用いて共重合した後、加水分解して製造することができる。この場合、投入した高分子が含むヒドロキシル基またはカルボン酸基の量が投入した高分子の分子量によって制限を受けないため、投入する高分子の分子量に制限がない。また、末端基の様態にも影響を受けない。
前記化学式4中、R70は水素または(C1‐C15)アルキルであり、Lは‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐または‐CHCHCHCH‐であることが好ましい。前記化学式5乃至7中、Eは‐CHCH‐、‐CHCHCH‐、‐CHCHCHCH‐、パラフェニレン、または2,6‐ナフタレンジイルであり、Fは‐CHCHOCHCH‐、‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐、‐CHCHCH‐、‐CHC(CHCH‐、‐CHCH(CH)CH‐または‐CHCHCHCHCHCH‐であることが好ましい。
前記化学式8中、Gは‐CH‐、‐CH(CH)‐、‐CH(CH)CH‐、‐CH(CHCH)CH‐または‐CHCHCHCHCH‐であり、R90は水素、(C1‐C8)アルキルまたは(C2‐C8)アルキルカルボニルであることが好ましい。
前記化学式9中、Qは‐CHCHCHCH‐または‐CHCHCHCHCHCH‐であることが好ましい。
前記化学式10中、R111及びR112は互いに独立して、メチルまたはフェニルであり、R113は水素または(C1‐C8)アルキルであることが好ましい。
前記化学式11及び12中、Tは‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐、‐CHCH(CHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCHCHCH)‐、‐CHCH(C)‐、‐CHCH(COMe)‐、‐CHCH(Cl)‐、‐CHC(Me)(COMe)‐、‐CHCH(OC(O)CH)‐、‐CHCH=CHCH‐、‐CH(Me)CH=CHCH‐または‐CH(Cl)CH=CHCHから選択されることができる。
前記化学式11中、Jは‐O‐であり、Tは‐CHCH‐または‐CHCH(CHCH)‐であり、R100は水素またはHO‐であるか、Jは‐CO‐であり、Tは‐CHCH(C)‐であり、R100はHOC‐またはブチルであることが好ましく、Jは‐CO‐であり、Tは‐CHCH(C)‐であり、R100はHOC‐またはブチルである化合物は、スチレンをアニオン重合し、COで反応を終了することで製造されることができる。
前記化学式12中、Tは‐CHCH‐、‐CHCH(C)‐、‐CHCH(COMe)‐、‐CHCH(Cl)‐または‐CHC(Me)(COMe)‐であり、R121は水素またはメチルであり、Jは‐CO‐であることが好ましい。
前記の高分子化合物は、アルドリッチ社のような会社で購買できる汎用される高分子化合物である。
前記製造方法におけるエポキシド化合物の具体的な例として、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブテンオキシド、ペンテンオキシド、ヘキセンオキシド、オクテンオキシド、デセンオキシド、ドデセンオキシド、テトラデセンオキシド、ヘキサデセンオキシド、オクタデセンオキシド、ブタジエンモノオキシド、1,2‐エポキシド‐7‐オクテン、エピフルオロヒドリン、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、イソプロピルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、t‐ブチルグリシジルエーテル、2‐エチルヘキシルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、シクロペンテンオキシド、シクロヘキセンオキシド、シクロオクテンオキシド、シクロドデセンオキシド、α‐ピネンオキシド、2,3‐エポキシドノルボルネン、リモネンオキシド、ジエルドリン、2,3‐エポキシドプロピルベンゼン、スチレンオキシド、フェニルプロピレンオキシド、スチルベンオキシド、クロロスチルベンオキシド、ジクロロスチルベンオキシド、1,2‐エポキシ‐3‐フェノキシプロパン、ベンジルオキシメチルオキシラン、グリシジル‐メチルフェニルエーテル、クロロフェニル‐2,3‐エポキシドプロピルエーテル、エポキシプロピルメトキシフェニルエーテル、ビフェニルグリシジルエーテル、グリシジルナフチルエーテルなどが挙げられる。
エポキシド化合物は、有機溶媒を反応媒質にして重合に用いられることができるが、前記溶媒としては、ペンタン、オクタン、デカン及びシクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、及びキシレンなどのような芳香族炭化水素、クロロメタン、メチレンクロライド、クロロホルム、カーボンテトラクロライド、1,1‐ジクロロエタン、1,2‐ジクロロエタン、エチルクロライド、トリクロロエタン、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、クロロベンゼン及びブロモベンゼンなどのようなハロゲン化炭化水素のうち単独または二つ以上を組み合わせて用いることができる。より好ましくは、単量体自体を溶媒として用いるバルク重合を行うことができる。
エポキシド化合物に対する触媒のモル比、即ち、エポキシド化合物:触媒のモル比は1,000〜1,000,000で使用することができ、好ましくは50,000〜200,000で使用することができる。前記共重合段階における二酸化炭素の圧力は常圧〜100気圧まで可能であり、好ましくは5気圧〜30気圧が好適である。前記共重合段階における重合温度は20℃〜120℃まで可能であり、好ましくは50℃〜90℃が好適である。
ポリ(アルキレンカーボネート)を重合する方法としては、回分式重合法、半回分式重合法、または連続式重合法によって製造することができる。回分式または半回分式重合法を用いる場合、反応時間は0.5〜24時間、好ましくは0.5〜4時間にすることができる。連続式重合法を用いる場合の触媒の平均滞留時間も同様に、0.5〜4時間にすることが好ましい。
本発明の他の様態によると、前記方法によりヒドロキシル基またはカルボン酸基を末端基または側鎖に含む高分子化合物及びポリ(アルキレンカーボネート)のブロックまたはグラフト共重合体を製造する段階と、前記製造されたブロックまたはグラフト共重合体及び触媒が溶解されている溶液をこの溶液に溶解されていない固体相の無機物質、高分子物質またはその混合物と接触させ、前記固体相の無機物質または高分子物質及び触媒の複合体を形成することにより、前記製造されたブロックまたはグラフト共重合体と触媒とを分離する段階と、を含むポリ(アルキレンカーボネート)の製造方法を提供する。
同一の触媒を用いて二酸化炭素/エポキシド共重合を行った後、触媒を分離する方法が本発明者によって既に公知(韓国特許出願10‐2008‐0015454;Angew.chem.Int.Ed.,2008、47、7306‐7309)されているが、化学式4乃至化学式12から選択されるヒドロキシル基またはカルボン酸基を末端基または側鎖に含む高分子化合物を投入して共重合した後、触媒を分離する方法については公知されていない。
前記固体相の無機物質は表面改質されているか表面改質されていないシリカまたはアルミナであり、高分子物質がアルコキシアニオンによって脱プロトン反応が起こり得る官能基を有する高分子物質であることができ、前記アルコキシアニオンによって脱プロトン反応が起こり得る官能基はスルホン酸基、カルボン酸基、フェノール基またはアルコール基であってもよい。アルコキシアニオンまたはカーボネートアニオンにプロトンを提供することができるブレンステッド酸点を含むケイ素またはアルミニウムを主成分とする固体相の無機物質としては、具体的に、シリカ、アルミナ、アルミノシリケート(ゼオライト)、アルミノホスフェート、チタニウムシリケート、クレイなどが挙げられ、表面改質されているか表面改質されていないシリカまたはアルミナを用いることがより好ましい。
前記高分子物質は、数平均分子量が500〜10,000,000に架橋されることが好ましいが、架橋されていなくても、共重合体と触媒を含む溶液に溶解されないものであれば可能である。「アルコキシアニオンによって脱プロトン反応が起こり得る官能基を有する高分子物質」のより具体的な例としては、高分子鎖中に下記化学式I乃至Vのような単位体を含む共重合体、またはこのような単位体のみで構成された単独重合体(homopolymer)を含む。このような支持体として作用する高分子物質は、上述した溶液に溶解されない限り、架橋されていないものも使用可能であるが、溶解度を低下させるためには適宜架橋されたものが好ましい。
Figure 0005698344
本発明のまた他の様態によると、下記化学式13乃至15から選択されるブロック共重合体化合物が提供される。このようなポリ(アルキレンカーボネート)及び各種高分子のブロック共重合体は報告された例がない。
[化学式13]
W‐{CRe1e2‐CRe3e4‐OC(O)O}‐CRe1e2‐CRe3e4‐OH
[前記式中、WはR70‐[O‐L]‐O‐(化学式d)、HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐[O‐L]‐O‐(化学式e)、HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐OC‐[E‐CO‐F‐OC]‐E‐CO‐(化学式f)、HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[F‐OC‐E‐CO‐F‐O‐(化学式g)、HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐OC‐[E‐CO‐F‐OC]‐E‐CO‐F‐O‐(化学式h)、HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[G‐CO‐(化学式i)、HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[Q‐OC(O)O]‐Q‐O‐(化学式j)、‐O‐[(R111)(R112)Si‐O]‐R113(化学式k)、HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[(R111)(R112)Si‐O]‐(化学式l)、R100‐[T]‐J‐(化学式m)及びHO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐J‐[T]‐J‐(化学式n)から選択され;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C1‐C10)アルキル;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C6‐C10)アリールであり、Re1乃至Re4は互いに連結して環を形成してもよく、dは10乃至5000の整数であり;R70はエーテル基、エステル基、またはアミノ基を含むか含まない(C1‐C30)ヒドロカルビルであり;Lは(C1‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のLは互いに同一または異なってもよく;Eは(C1‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のEは互いに同一または異なってもよく;Fはエーテル基、エステル基、またはアミノ基を含むか含まない(C2‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のFは互いに同一または異なってもよく;Gは(C1‐C15)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のGは互いに同一または異なってもよく;Qは独立して、(C1‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のQは互いに同一または異なってもよく;R111及びR112は互いに独立して、(C1‐C15)ヒドロカルビルラジカルであり;R113は水素または(C1‐C30)ヒドロカルビルであり;Jは‐O‐または‐CO‐であり;Tは‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐、‐CHCH(CHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCHCHCH)‐、‐CHCH(C)‐、‐CHCH(COMe)‐、‐CHCH(Cl)‐、‐CHC(Me)(COMe)‐、‐CHCH(OC(O)CH)‐、‐CHCH=CHCH‐、‐CH(Me)CH=CHCH‐または‐CH(Cl)CH=CHCH‐であり、一つの鎖に属するm個のTは互いに同一または異なってもよく;R100は水素、(C1‐C20)ヒドロカルビル、(C1‐C20)アルコキシ、(C1‐C20)アルキルカルボニルオキシまたは(C6‐C20)アリールカルボニルオキシであり;前記化学式d乃至nのR70‐[O‐L]‐、‐[O‐L]‐、‐OC‐[E‐CO‐F‐OC]‐E‐CO‐、‐O‐[F‐OC‐E‐CO‐F‐O‐、‐OC‐[E‐CO‐F‐OC]‐E‐CO‐F‐O‐、‐O‐[G‐CO‐、‐O‐[Q‐OC(O)O]‐Q‐O‐、‐O‐[(R111)(R112)Si‐O]‐R113、‐O‐[(R111)(R112)Si‐O]‐、R100‐[T]‐J‐及び‐J‐[T]‐J‐ブロックの数平均分子量は500乃至500000である。]
[化学式14]
{HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[G‐CO‐R90
[前記化学式14中、Gは(C1‐C15)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のGは互いに同一または異なってもよく;fは1〜4の整数であり、fが1である場合、R90は水素、(C1‐C30)ヒドロカルビル、(C1‐C30)アルキルカルボニルまたは(C6‐C30)アリールカルボニルであり、fが2である場合、R90は(C1‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、fが3である場合、R90は(C1‐C30)ヒドロカルビルトリラジカルであり、fが4である場合、R90は(C1‐C30)ヒドロカルビルテトララジカルであり;‐{O‐[G‐CO‐R90ブロックの数平均分子量は500乃至500000であり、Re1乃至Re4は互いに独立して、水素;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C1‐C10)アルキル;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C6‐C10)アリールであり、Re1乃至Re4は互いに連結して環を形成してもよく、dは10乃至5000の整数である。]
[化学式15]
‐{[T]‐[CHCR121(J‐{CRe1e2‐CRe3e4‐OC(O)O}‐CRe1e2‐CRe3e4‐OH)]
[前記化学式15中、Jは‐O‐または‐CO‐であり;Tは‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐、‐CHCH(CHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCHCHCH)‐、‐CHCH(C)‐、‐CHCH(COMe)‐、‐CHCH(Cl)‐、‐CHC(Me)(COMe)‐、‐CHCH(OC(O)CH)‐、‐CHCH=CHCH‐、‐CH(Me)CH=CHCH‐または‐CH(Cl)CH=CHCH‐であり、一つの鎖に属するそれぞれのTは互いに同一または異なってもよく;R121は水素またはメチルであり;前記高分子の主鎖の数平均分子量は500乃至500000であり、Re1乃至Re4は互いに独立して、水素;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C1‐C10)アルキル;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C6‐C10)アリールであり、Re1乃至Re4は互いに連結して環を形成してもよく、dは10乃至50000の整数である。]
本発明に用いた触媒で具現することができる最大のターンオーバ数(turnover number;TON)は約50000程度である。dが5000である場合、成長した鎖の数は10個である。五つの鎖は触媒が有するXから成長し、残りの五つは投入した高分子から成長した。即ち、このように半分は純粋なポリ(アルキレンカーボネート)であり、半分はブロック共重合体が取得されるとブロック共重合体の物性を与えることができる。
前記化学式13中、WがR70‐[O‐L]‐O‐(化学式d)である場合、下記化学式13‐dで表される。
[化学式13‐d]
70‐[O‐L]‐O‐{CRe1e2‐CRe3e4‐OC(O)O}‐CRe1e2‐CRe3e4‐OH
[前記化学式13‐d中、R70はエーテル基、エステル基、またはアミノ基を含むか含まない(C1‐C30)ヒドロカルビルであり;Lは(C1‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のLは互いに同一または異なってもよく;R70‐[O‐L]ブロックの数平均分子量は500乃至500000であり、Re1乃至Re4は互いに独立して、水素;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C1‐C10)アルキル;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C6‐C10)アリールであり、Re1乃至Re4は互いに連結して環を形成してもよく、dは10乃至5000の整数である。]
具体的に、前記化学式13‐dの高分子化合物のR70は、(C1‐C15)アルキルであり;Lは‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐または‐CHCHCHCH‐であり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルであり、好ましくはRe1乃至Re4が全て水素であるか、またはRe1乃至Re3は全て水素であり、Re4はメチル(一部の繰返単位ではRe1がメチルであり、残りのRe2乃至Re4は全て水素)であってもよい。
前記化学式13中、WがHO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐[O‐L]‐O‐(化学式e)である場合、下記化学式13‐eで表される。
[化学式13‐e]
HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐[O‐L]‐O‐{CRe1e2‐CRe3e4‐OC(O)O}‐CRe1e2‐CRe3e4‐OH
[前記化学式13‐e中、Lは(C1‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のLは互いに同一または異なってもよく;‐[O‐L]ブロックの数平均分子量は500乃至500000であり、Re1乃至Re4は互いに独立して、水素;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C1‐C10)アルキル;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C6‐C10)アリールであり、Re1乃至Re4は互いに連結して環を形成してもよく、dは10乃至5000の整数である。]
具体的に、前記化学式13‐eの高分子化合物のLは‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐または‐CHCHCHCH‐であり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルであり、好ましくはRe1乃至Re4が全て水素であるか、またはRe1乃至Re3が全て水素であり、Re4はメチル(一部の繰返単位ではRe1がメチルであり、残りのRe2乃至Re4は全て水素)であってもよい。
前記化学式13中、WがHO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐OC‐[E‐CO‐F‐OC]‐E‐CO‐(化学式f)、HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[F‐OC‐E‐CO‐F‐O‐(化学式g)またはHO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐OC‐[E‐CO‐F‐OC]‐E‐CO‐F‐O‐(化学式h)である場合、下記化学式13‐f、化学式13‐gまたは化学式13‐hで表される。
[化学式13‐f]
HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐OC‐[E‐CO‐F‐OC]‐E‐CO‐{CRe1e2‐CRe3e4‐OC(O)O}‐CRe1e2‐CRe3e4‐OH
[化学式13‐g]
HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[F‐OC‐E‐CO‐F‐O‐{CRe1e2‐CRe3e4‐OC(O)O}‐CRe1e2‐CRe3e4‐OH
[化学式13‐h]
HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐OC‐[E‐CO‐F‐OC]‐E‐CO‐F‐O‐{CRe1e2‐CRe3e4‐OC(O)O}‐CRe1e2‐CRe3e4‐OH
[前記化学式13‐f乃至13‐h中、Eは(C1‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のEは互いに同一または異なってもよく;Fはエーテル基、エステル基、またはアミノ基を含むか含まない(C2‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のFは互いに同一または異なってもよく;‐OC‐[E‐CO‐F‐OC]‐E‐CO‐、‐O‐[F‐OC‐E‐CO‐F‐O‐、または‐OC‐[E‐CO‐F‐OC]‐E‐CO‐F‐O‐ブロックの数平均分子量は500乃至500000であり、Re1乃至Re4は互いに独立して、水素;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C1‐C10)アルキル;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C6‐C10)アリールであり、Re1乃至Re4は互いに連結して環を形成してもよく、dは10乃至5000の整数である。]
具体的に、前記化学式13‐g乃至13‐hの高分子化合物のEは‐CHCH‐、‐CHCHCH‐、‐CHCHCHCH‐、パラフェニレン、または2,6‐ナフタレンジイルであり、Fは‐CHCHOCHCH‐、‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐、‐CHCHCH‐、‐CHC(CHCH‐、‐CHCH(CH)CH‐または‐CHCHCHCHCHCH‐であり、Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルであり、好ましくはRe1乃至Re4が全て水素であるか、またはRe1乃至Re3は全て水素でRe4はメチル(一部の繰返単位ではRe1がメチルであり、残りのRe2乃至Re4は全て水素)であってもよい。
前記化学式13中、WがHO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[G‐CO‐(化学式i)である場合、下記化学式13‐iで表される。
[化学式13‐i]
HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[G‐CO‐{CRe1e2‐CRe3e4‐OC(O)O}‐CRe1e2‐CRe3e4‐OH
[前記化学式13‐i中、Gは(C1‐C15)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のGは互いに同一または異なってもよく;‐O‐[G‐CO‐ブロックの数平均分子量は500乃至500000であり、Re1乃至Re4は互いに独立して、水素;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C1‐C10)アルキル;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C6‐C10)アリールであり、Re1乃至Re4は互いに連結して環を形成してもよく、dは10乃至5000の整数である。]
具体的に、前記化学式13‐iの高分子化合物のGは‐CH‐、‐CH(CH)‐、‐CH(CH)CH‐、‐CH(CHCH)CH‐または‐CHCHCHCHCH‐であり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルであり、好ましくはRe1乃至Re4が全て水素であるか、またはRe1乃至Re3は全て水素でRe4はメチル(一部の繰返単位ではRe1がメチルであり、残りのRe2乃至Re4は全て水素)であってもよい。
前記化学式13中、WがHO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[Q‐OC(O)O]‐Q‐O‐(化学式j)である場合、下記化学式13‐jで表される。
[化学式13‐j]
HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[Q‐OC(O)O]‐Q‐O‐{CRe1e2‐CRe3e4‐OC(O)O}‐CRe1e2‐CRe3e4‐OH
[前記化学式13‐j中、Qは独立して、(C1‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のQは互いに同一または異なってもよく;‐O‐[Q‐OC(O)O]‐Q‐O‐ブロックの数平均分子量は500乃至500000であり、Re1乃至Re4は互いに独立して、水素;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C1‐C10)アルキル;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C6‐C10)アリールであり、Re1乃至Re4は互いに連結して環を形成してもよく、dは10乃至5000の整数である。]
具体的に、前記化学式13‐jの高分子化合物のQは‐CHCHCHCH‐または‐CHCHCHCHCHCH‐であり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルであり、好ましくはRe1乃至Re4が全て水素であるか、またはRe1乃至Re3は全て水素でRe4はメチル(一部の繰返単位ではRe1がメチルであり、残りのRe2乃至Re4は全て水素)であってもよい。
前記化学式13中、Wが‐O‐[(R111)(R112)Si‐O]‐R113(化学式k)である場合、下記化学式13‐kで表される。
[化学式13‐k]
HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[(R111)(R112)Si‐O]‐R113
[前記化学式13‐k中、R111及びR112は互いに独立して、(C1‐C15)ヒドロカルビルラジカルであり;R113は水素または(C1‐C30)ヒドロカルビルであり;‐O‐[(R111)(R112)Si‐O]‐R113ブロックの数平均分子量は500乃至500000であり、Re1乃至Re4は互いに独立して、水素;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C1‐C10)アルキル;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C6‐C10)アリールであり、Re1乃至Re4は互いに連結して環を形成してもよく、dは10乃至5000の整数である。]
具体的に、前記化学式13‐kの高分子化合物のR111及びR112は互いに独立して、メチルまたはフェニルであり;R113は水素または(C1‐C8)アルキルであり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルであり、好ましくはRe1乃至Re4が全て水素であるか、またはRe1乃至Re3は全て水素でRe4はメチル(一部の繰返単位ではRe1がメチルであり、残りのRe2乃至Re4は全て水素)であってもよい。
前記化学式13中、WがHO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[(R111)(R112)Si‐O]‐(化学式l)である場合、下記化学式13‐lで表される。
[化学式13‐L]
HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[(R111)(R112)Si‐O]‐{CRe1e2‐CRe3e4‐OC(O)O}‐CRe1e2‐CRe3e4‐OH
[前記化学式13‐l中、R111及びR112は互いに独立して、(C1‐C15)ヒドロカルビルラジカルであり;‐O‐[(R111)(R112)Si‐O]‐ブロックの数平均分子量は500乃至500000であり、Re1乃至Re4は互いに独立して、水素;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C1‐C10)アルキル;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C6‐C10)アリールであり、Re1乃至Re4は互いに連結して環を形成してもよく、dは10乃至5000の整数である。]
具体的に、前記化学式13‐lの高分子化合物のR111及びR112は互いに独立して、メチルまたはフェニルであり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルであり、好ましくはRe1乃至Re4が全て水素であるか、またはRe1乃至Re3は全て水素でRe4はメチル(一部の繰返単位ではRe1がメチルであり、残りのRe2乃至Re4は全て水素)であってもよい。
前記化学式13中、WがR100‐[T]‐J‐(化学式m)である場合、下記化学式13‐mで表される。
[化学式13‐m]
100‐[T]‐J‐{CRe1e2‐CRe3e4‐OC(O)O}‐CRe1e2‐CRe3e4‐OH
[前記化学式13‐m中、Jは‐O‐または‐CO‐であり;Tは‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐、‐CHCH(CHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCHCHCH)‐、‐CHCH(C)‐、‐CHCH(COMe)‐、‐CHCH(Cl)‐、‐CHC(Me)(COMe)‐、‐CHCH(OC(O)CH)‐、‐CHCH=CHCH‐、‐CH(Me)CH=CHCH‐または‐CH(Cl)CH=CHCH‐であり、一つの鎖に属するm個のTは互いに同一または異なってもよく;R100は水素、(C1‐C20)ヒドロカルビル、(C1‐C20)アルコキシ、(C1‐C20)アルキルカルボニルオキシまたは(C6‐C20)アリールカルボニルオキシであり;R100‐[T]‐J‐ブロックの数平均分子量は500乃至500000であり、Re1乃至Re4は互いに独立して、水素;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C1‐C10)アルキル;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C6‐C10)アリールであり、Re1乃至Re4は互いに連結して環を形成してもよく、dは10乃至50000の整数である。]
前記化学式13‐mのTは‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐、‐CHCH(CHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCHCHCH)‐、‐CHCH(C)‐、‐CHCH(COMe)‐、‐CHCH(Cl)‐、‐CHC(Me)(COMe)‐、‐CHCH(OC(O)CH)‐、‐CHCH=CHCH‐、‐CH(Me)CH=CHCH‐または‐CH(Cl)CH=CHCHから選択されることができる。
具体的に、前記化学式13‐mの高分子化合物のJは‐O‐であり;Tは‐CHCH‐または‐CHCH(CHCH)‐であり;R100は水素であり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルであり、好ましくはRe1乃至Re4が全て水素であるか、またはRe1乃至Re3は全て水素でRe4はメチル(一部の繰返単位ではRe1がメチルであり、残りのRe2乃至Re4は全て水素)であってもよい。また、前記化学式13‐mの高分子化合物のJは‐CO‐であり;Tは‐CHCH(C)‐であり;R100はブチルであり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルであり、好ましくはRe1乃至Re4が全て水素であるか、またはRe1乃至Re3は全て水素であり、Re4はメチル(一部の繰返単位ではRe1がメチルであり、残りのRe2乃至Re4は全て水素)であってもよい。
前記化学式13中、WがHO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐J‐[T]‐J‐(化学式n)である場合、下記化学式13‐nで表される。
[化学式13‐n]
HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐J‐[T]m‐J‐{CRe1e2‐CRe3e4‐OC(O)O}‐CRe1e2‐CRe3e4‐OH
[前記化学式13‐n中、Jは‐O‐または‐CO‐であり;Tは‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐、‐CHCH(CHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCHCHCH)‐、‐CHCH(C)‐、‐CHCH(COMe)‐、‐CHCH(Cl)‐、‐CHC(Me)(COMe)‐、‐CHCH(OC(O)CH)‐、‐CHCH=CHCH‐、‐CH(Me)CH=CHCH‐または‐CH(Cl)CH=CHCH‐であり、一つの鎖に属するm個のTは互いに同一または異なってもよく;R100は水素、(C1‐C20)ヒドロカルビル、(C1‐C20)アルコキシ、(C1‐C20)アルキルカルボニルオキシまたは(C6‐C20)アリールカルボニルオキシであり;‐J‐[T]‐J‐ブロックの数平均分子量は500乃至500000であり、Re1乃至Re4は互いに独立して、水素;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C1‐C10)アルキル;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C6‐C10)アリールであり、Re1乃至Re4は互いに連結して環を形成してもよく、dは10乃至50000の整数である。]
前記化学式13‐nのTは‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐、‐CHCH(CHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCHCHCH)‐、‐CHCH(C)‐、‐CHCH(COMe)‐、‐CHCH(Cl)‐、‐CHC(Me)(COMe)‐、‐CHCH(OC(O)CO)‐、‐CHCH=CHCH‐、‐CH(Me)CH=CHCH‐または‐CH(Cl)CH=CHCHから選択されることができる。
具体的に、前記化学式13‐nの高分子化合物のJは‐O‐であり;Tは‐CHCH‐または‐CHCH(CHCH)‐であり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルであり、好ましくはRe1乃至Re4が全て水素であるか、またはRe1乃至Re3は全て水素であり、Re4はメチル(一部の繰返単位ではRe1がメチルであり、残りのRe2乃至Re4は全て水素)であってもよい。また、前記化学式13‐nの高分子化合物のJは‐CO‐であり;Tは‐CHCH(C)‐であり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルであり、好ましくはRe1乃至Re4が全て水素であるか、またはRe1乃至Re3は全て水素でRe4はメチル(一部の繰返単位ではRe1がメチルであり、残りのRe2乃至Re4は全て水素)であってもよい。
前記化学式14の高分子化合物はGが‐CH‐、‐CH(CH)‐、‐CH(CH)CH‐、‐CH(CHCH)CH‐または‐CHCHCHCHCH‐であり、R90は水素、(C1‐C8)アルキルまたは(C2‐C8)アルキルカルボニルであり、Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルであり、好ましくはRe1乃至Re4が全て水素であるか、またはRe1乃至Re3は全て水素でRe4はメチル(一部の繰返単位ではRe1がメチルであり、残りのRe2乃至Re4は全て水素)であってもよい。
前記化学式15の高分子化合物はTが‐CHCH‐、‐CHCH(C)‐、‐CHCH(COMe)‐、‐CHCH(Cl)‐または‐CHC(Me)(COMe)‐であり、R121は水素またはメチルであり、Jは‐CO‐、Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルであり、好ましくはRe1乃至Re4が全て水素であるか、またはRe1乃至Re3は全て水素であり、Re4はメチル(一部の繰返単位ではRe1がメチルであり、残りのRe2乃至Re4は全て水素)であってもよい。
本発明による製造方法を用いてポリ(アルキレンカーボネート)及びヒドロキシまたはカルボン酸の官能基を有する高分子化合物のブロック(block)またはグラフト(graft)共重合体を製造することにより、ポリ(アルキレンカーボネート)自体が有した物性を補完し、用途を多様化することができる。また、前記取得したブロックまたはグラフト共重合体は、ポリ(アルキレンカーボネート)及び各種高分子を容易に混合するために用いることもできる。
ポリ(エチレン‐co‐アクリル酸)存在下で二酸化炭素/プロピレンオキシド共重合して取得した樹脂のGPCカーブである(実施例12)。4.10付近のシグナルは硝酸塩または酢酸塩から成長した高分子鎖であり、4.45付近のシグナルは水(HO)から成長した高分子鎖であり、メジャーシグナルはポリ(エチレン‐co‐アクリル酸)から成長して形成されたブロック共重合体シグナルである。 ポリ(エチレン‐co‐アクリル酸)存在下で二酸化炭素/プロピレンオキシド共重合して取得した樹脂のDSCカーブである(実施例12)。77℃と99℃の吸熱はポリエチレン鎖のメルティングによるものである。 ポリ(エチレン‐co‐アクリル酸)存在下で二酸化炭素/プロピレンオキシド共重合して取得した樹脂のH NMRスペクトルである(実施例12)。1.25ppmのシングレットシグナルはポリエチレンのシグナルである。
下記実施例及び比較例を参照して本発明の効果を具体的に説明する。但し、下記実施例は本発明を例示するためのものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
[製造例1]触媒合成
本発明で用いられた触媒は下記に図示されたように製造された。出発物質であるA化合物は公知された方法により合成した(Bull.Korean Chem.Soc.2009、30、745‐748)。
Figure 0005698344
化合物Bの合成
化合物A(100mg、0.054mmol)とAgNO(37.3mg、0.219 mmol)をエタノール(3mL)に溶解した後、一晩撹拌した。セライトを用いて濾過して生成されたAgIを除去した。溶媒を真空減圧して除去し、黄色い固体粉末状の化合物Bを取得した(0.80g、94%)。H NMR(CDCl):δ13.51(s、2H、OH)、8.48(s、2H、CH=N)、7.15(s、4H、m‐H)、3.44(br、2H、cyclohexyl‐CH)、3.19(br、32H、NCH)、2.24(s、6H、CH)、1.57‐1.52(br、4H、cyclohexyl‐CH)、1.43‐1.26(br、74H)、0.90‐070.(br、36H、CH)ppm。
化合物Cの合成
化合物B(95mg、0.061mmol)とCo(OAc)(10.7mg、0.061mmol)をフラスコに入れてメチレンクロライド(3mL)を加えて溶解した。常温で3時間、酸素気体下で撹拌した後、減圧して溶媒を除去し、茶色の固体粉末状の化合物Cを取得した(85mg、83%)。H NMR(DMSO‐d、38℃):メージャーシグナルセット、δ7.83(s、2H、CH=N)7.27(br s、2H、m‐H)、7.22、7.19(brs、2H、m‐H)、3.88(br、1H、cyclohexyl‐CH)、3.55(br、1H、cyclohexyl‐CH)、3.30‐2.90(br、32H、NCH)、2.58(s、3H、CH)、2.55(s、3H、CH)、2.10‐1.80(br、4H、cyclohexyl‐CH)、1.70‐1.15(br m、74H)、1.0‐0.80(br、36H、CH)ppm;マイナーシグナルセット、δ7.65(s、2H、CH=N)7.45(s、2H、m‐H)、7.35(s、2H、m‐H)、3.60(br、2H、cyclohexyl‐CH)、3.30‐2.90(br、32H、NCH)、2.66(s、6H、CH)、2.10‐1.80(br、4H、cyclohexyl‐CH)、1.70‐1.15(br m、74H)、1.0‐0.80(br、36H、CH)ppm.H NMR(CDCl):δ7.65(br、2H、CH=N)7.34(br、2H、m‐H)、7.16(br、2H、m‐H)、3.40‐2.00(br、32H、NCH)、2.93(br s、6H、CH)、2.10‐1.80(br m、4H、cyclohexyl‐CH)、1.70‐1.15(br m、74H)、1.1‐0.80(br、36H、CH)ppm。
DMSO‐dに溶解して取得したH NMRスペクトルで、二つのセットのシグナルが6:4の割合で観察された。メージャーシグナルセットはSalen‐単位体の二つのフェノキシ配位子が異なることを示しており、マイナーシグナルセットは二つのフェノキシ配位子が同一であることを示している。これは化合物CがDMSO溶媒で下記の平衡状態にあると解釈される。Salen‐単位体の二つのフェノキシ配位子のオルソ‐位置にメチルのように立体障害の小さい置換体がある場合、DMSOのように極性溶媒でイミンの窒素が配位しない構造を有することが明らかになった(Inorg.Chem.2009、48、10455−10465)。非極性溶媒であるメチレンクロライドでは、全般的にブロードな一つのセットのシグナルが観察された。NO アニオンの配位力が弱いことを考慮すると、下記で提示した構造のようにイミンの窒素が配位し、二つのアキシャル配位面に硝酸塩アニオンと酢酸塩アニオンが交換しながら配位、脱配位する構造を有すると予想される。
Figure 0005698344
[実施例1]ポリ(エチレングリコール)存在下の二酸化炭素/プロピレンオキシド共重合及び触媒分離
共重合反応
50mLのボンブ反応器(bomb reactor)に前記製造例1で製造された化合物C(3.0mg、単量体/触媒=100,000)及びプロピレンオキシド(10.0g、172mmol)を固定して投入し、ポリ(エチレングリコール)(化学式4のR70は水素、Lは‐CHCH‐、Mnは8500‐11500、200mg、[OH]/[Co]=22)を投入した後、反応器を組み立てた。15barの二酸化炭素ガス圧力を加えた後、73℃に予め温度が調整されたオイルバスに反応器を浸して撹拌を開始した。35分後、反応器内部温度が70℃に逹し、この時から反応器の圧力が減少することが観察された。反応器の内部温度が70℃に逹して反応が開始された時から1時間重合反応を行った。反応器を冷却槽に浸して冷却した後、二酸化炭素ガスを除去し、反応を終了した。薄い黄色の粘液性の溶液を取得した。
触媒分離
前記製造された粘液性の溶液にプロピレンオキシド10gをさらに投入して溶液の粘度を低めた後、シリカゲル(400mg、メルク社製、0.040〜0.063mm粒径(230〜400メッシュ)パッドを通過させて無色の溶液を取得した。真空減圧して単量体を除去した。場合に応じて、プロピレンカーボネート副産物が1〜10%程度生成された。生成された副産物であるプロピレンカーボネートは、サンプルを150℃真空オーブンに一晩保管することで除去した。1.65gの純粋な高分子を取得し、これはTON値が7600に該当し、ポリスチレンを標準物質として用いてGPCで測定された分子量(Mn)は68300であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.48であった。GPCカーブで触媒が有する硝酸塩または酢酸塩から成長した高分子鎖が47000付近で観察され、投入した高分子鎖から成長したものが105000で相対的に広く分布して観察された。DSCで測定されたガラス転移温度(Tg)は26℃であった。H NMRスペクトルでポリ(プロピレンカーボネート)シグナルが5.01、4.32‐4.10、1.36ppmで観察され、投入したポリ(エチレングリコール)シグナルが3.66ppmで観察された。
Mnが1950‐2050である高分子200mg([OH]/[Co]=108)を代わりに投入し、同一の方法により重合反応を行い、2.44gのブロック共重合体を取得した(TOF、12200h−1)。取得した高分子のMnは19900であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.30であった。DSCにより‐27℃でガラス転移シグナルが観察された。
Mnが35000である高分子250mg([OH]/[Co]=8)を代わりに投入し、同一の方法により重合反応を行い、3.01gのブロック共重合体を取得した(TOF、15100h−1)。取得した高分子のMnは111000であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.57であった。DSCにより39℃でガラス転移シグナルが観察され、さらに53℃でメルティングシグナルが観察された。
Mnが35000である高分子500mg([OH]/[Co]=16)を代わりに投入し、同一の方法により重合反応を行い、2.17gのブロック共重合体を取得した(TOF、9100h−1)。取得した高分子のMnは54900であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.19であった。DSCにより27℃でガラス転移シグナルが観察され、さらに55℃でメルティングシグナルが観察された。
[実施例2]ポリ(プロピレングリコール)存在下の二酸化炭素/プロピレンオキシド共重合及び触媒分離
ポリ(エチレングリコール)の代りにポリ(プロピレングリコール)(化学式4のR70は水素、Lは‐CHCH(CH)‐、Mnは3500、350mg、[OH]/[Co]=112)を投入し、実施例1と同一の方法により重合反応を行い、同一の方法によって触媒を除去した。2.82gの純粋な高分子を取得し、これはTON値が13600に該当し、ポリスチレンを標準物質として用いてGPCで測定された分子量(Mn)は22800であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.27であった。DSCで測定されたガラス転移温度(Tg)36℃であった。H NMRスペクトルで投入したポリ(プロピレングリコール)シグナルが3.55、3.42、1.56ppmで観察された。
[実施例3]ポリ(テトラヒドロフラン)を用いた二酸化炭素/プロピレンオキシド共重合及び触媒分離
ポリ(エチレングリコール)の代りにポリ(テトラヒドロフラン)(化学式4のR70は水素、Lは‐CHCHCHCH‐、Mnは2900、260mg、[OH]/[Co]=100)を投入し、実施例1と同一の方法により重合反応を行い、同一の方法によって触媒を除去した。3.13gの純粋な高分子を取得し、これはTON値が15700に該当し、ポリスチレンを標準物質として用いてGPCで測定された分子量(Mn)は33800であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.13であった。GPCカーブで投入した高分子鎖から成長したものが28100で大きく観察された。DSCで測定されたガラス転移温度(Tg)は37℃であった。H NMRスペクトルで投入したポリ(テトラヒドロフラン)シグナルが3.42、1.64ppmで観察された。
[実施例4]ポリ(ジ(エチレングリコール)アジピン酸))(poly(di(ethyleneglycol)adipate))存在下の使用した二酸化炭素/プロピレンオキシド共重合及び触媒分離
ポリ(エチレングリコール)の代りにポリ(ジ(エチレングリコール)アジピン酸(化学式5‐7のEは‐CHCHCHCH‐、Fは‐CHCHOCHCH‐、Mnは2500、200mg、[OH]/[Co]=90)を投入し、実施例1と同一の方法により重合反応を行い、同一の方法によって触媒を除去した。2.18gの純粋な高分子を取得し、これはTON値が11900に該当し、ポリスチレンを標準物質として用いてGPCで測定された分子量(Mn)は45200であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.09であった。DSCで測定されたガラス転移温度(Tg)は35℃であった。H NMRスペクトルで投入したポリ(ジ(エチレングリコール)アジピン酸)シグナルが3.71,2.38、1.68ppmで観察された。
[実施例5]ポリ(3‐ヒドロキシ酪酸)(poly(3‐hydroxybutyric acid))存在下の使用した二酸化炭素/プロピレンオキシド共重合及び触媒分離
ポリ(エチレングリコール)の代りにポリ(3‐ヒドロキシ酪酸)(化学式8のGは‐CH(CH)CH‐、fは1、R90は水素、200mg)を投入し、実施例1と同一の方法により重合反応を行い、同一の方法によって触媒を除去した。1.27gの純粋な高分子を取得し、これはTON値が6900に該当し、ポリスチレンを標準物質として用いてGPCで測定された分子量(Mn)は107100であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.32であった。GPCカーブで触媒が有する硝酸塩または酢酸塩から成長した高分子鎖が84600付近で観察され、投入した高分子鎖から成長したものが199500で観察された。DSCで測定されたガラス転移温度(Tg)は25℃であった。H NMRスペクトルで投入したポリ(3‐ヒドロキシ酪酸)のメチルシグナルが1.30ppmで観察され、残りのシグナルはブロードであったため観察されなかった。
[実施例6]ポリ(カプロラクトンジオール)(Poly(caprolactone diol))の存在下の二酸化炭素/プロピレンオキシド共重合及び触媒分離
ポリ(エチレングリコール)の代りにポリ(カプロラクトンジオール)(化学式8のGは‐CHCHCHCHCH‐、fは2、アルドリッチ社製、Mnは2000、250mg、[OH]/[Co]=139)を投入し、実施例1と同一の方法により重合反応を行い、同一の方法によって触媒を除去した。3.29gの純粋な高分子を取得し、これはTON値が15900に該当し、ポリスチレンを標準物質として用いてGPCで測定された分子量(Mn)は32000であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.07であった。DSCで測定されたガラス転移温度(Tg)は33℃であった。H NMRスペクトルで投入したポリ(カプロラクトンジオール)シグナルが4.07、2.33、1.68ppmで観察された。
[実施例7]ポリ(カプロラクトントリオール)(Poly(caprolactone triol)存在下の二酸化炭素/プロピレンオキシド共重合及び触媒分離
ポリ(エチレングリコール)の代りにポリ(カプロラクトントリオール)(化学式8のGは‐CHCHCHCHCH‐、fは3、R90はCHCHC{CH‐}、Mnは900、200mg、[OH]/[Co]=374)を投入し、実施例1と同一の方法により重合反応を行い、同一の方法によって触媒を除去した。1.21gの純粋な高分子を取得し、これはTON値が6600に該当し、ポリスチレンを標準物質として用いてGPCで測定された分子量(Mn)は8300であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.04であった。DSCで測定されたガラス転移温度(Tg)は20℃であった。H NMRスペクトルで投入したポリ(カプロラクトントリオール)シグナルが3.99、2.33、1.67、1.23ppmで観察された。
[実施例8]ポリ(ヘキサメチレンカーボネート)ジオール存在下の二酸化炭素/プロピレンオキシド共重合及び触媒分離
ポリ(エチレングリコール)の代りにポリ(ヘキサメチレンカーボネート)ジオール(化学式9のQは‐CHCHCHCHCHCH‐、Mnは2000、200mg、[OH]/[Co]=112)を投入し、実施例1と同一の方法により重合反応を行い、同一の方法によって触媒を除去した。2.18gの純粋な高分子を取得し、これはTON値が11900に該当し、ポリスチレンを標準物質として用いてGPCで測定された分子量(Mn)は24000であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.07であった。DSCで測定されたガラス転移温度(Tg)は31℃であった。H NMRスペクトルで投入したポリ(ヘキサメチレンカーボネート)ジオールシグナルが3.67、1.70、1.43ppmで観察された。
[実施例9]ポリ(ジメチルシロキサン)存在下の二酸化炭素/プロピレンオキシド共重合及び触媒分離
ポリ(エチレングリコール)の代りにポリ(ジメチルシロキサン)(化学式10のR111、R112はメチル、R113は水素、Viscosity1,800‐2,200cSt、200mg)を投入し、実施例1と同一の方法により重合反応を行い、同一の方法によって触媒を除去した。1.90gの純粋な高分子を取得し、これはTON値が10000に該当し、ポリスチレンを標準物質として用いてGPCで測定された分子量(Mn)は148000であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.39であった。DSCで測定されたガラス転移温度(Tg)は42℃であった。H NMRスペクトルで投入したポリ(ジメチルシロキサン)シグナルが0.09ppmで観察された。
[実施例10]ポリエチレンモノアルコール存在下の二酸化炭素/プロピレンオキシド共重合及び触媒分離
ポリ(エチレングリコール)の代りにポリエチレンモノアルコール(化学式11のJは‐O‐、Tは‐CHCH‐、R100は水素、Mnは700、100mg、[OH]/[Co]=80)を投入し、実施例1と同一の方法により重合反応を行い、同一の方法によって触媒を除去した。1.80gの純粋な高分子を取得し、これはTON値が9900に該当し、ポリスチレンを標準物質として用いてGPCで測定された分子量(Mn)は18800であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.18であった。DSCカーブでポリ(プロピレンカーボネート)のガラス転移温度(Tg)が37.2℃で観察され、PEのメルティング(Tm)シグナルが92℃で観察された。H NMRスペクトルで投入したポリエチレンモノアルコールシグナルが1.27ppmで観察された。
同一のポリエチレンアルコール500mg([OH]/[Co]=397)を代わりに投入し、同一の方法により重合反応を行い、2.94gのブロック共重合体を取得した(TOF、13500h−1)。取得した高分子のMnは7800であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.18であった。DSCにより34℃でガラス転移シグナルが観察され、さらに96℃でメルティングシグナルが観察された。
同一のポリエチレンアルコール1.00g([OH]/[Co]=794)を代わりに投入し、同一の方法により重合反応を行い、2.56gのブロック共重合体を取得した(TOF、8600h−1)。取得した高分子のMnは3500であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.45であった。DSCにより26℃でガラス転移シグナルが観察され、さらに103℃でメルティングシグナルが観察された。
[実施例11]ポリ(エチレン‐co‐アクリル酸)存在下の二酸化炭素/プロピレンオキシド共重合及び触媒分離
ポリ(エチレングリコール)の代りにポリ(エチレン‐co‐アクリル酸)(化学式12のTは‐CHCH‐、R121は水素、Jは‐CO‐、Brookfield viscosity 575cps(145℃)、100mg、5wt% acrylic acid、[COOH]/[Co]=39)を投入し、実施例1と同一の方法により重合反応を行い、同一の方法によって触媒を除去した。2.23gの純粋な高分子を取得し、これはTON値が12200に該当し、ポリスチレンを標準物質として用いてGPCで測定された分子量(Mn)は64500であり、分子量分布(Mw/Mn)は2.01であった。GPCカーブで触媒が有する硝酸塩または酢酸塩から成長した高分子鎖が30000付近で小さく観察され、水から成長した鎖が63000付近で小さく観察され、投入した高分子鎖から成長したものが106900で相対的に広く分布し、大きく観察された。DSCカーブでポリ(プロピレンカーボネート)のガラス転移温度(Tg)が38.9℃で観察され、PEのメルティング(Tm)シグナルが65℃、95℃で観察された。H NMRスペクトルで投入したポリ(エチレン‐co‐アクリル酸)シグナルが1.27ppmで観察された。
同一のポリ(エチレン‐co‐アクリル酸)200mg([OH]/[Co]=78)を代わりに投入し、同一の方法により重合反応を行い、2.00gのブロック共重合体を取得した(TOF、10700h−1)。取得した高分子のMnは37900であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.79であった。DSCにより37℃でガラス転移シグナルが観察され、さらに98℃でメルティングシグナルが観察された。
同一のポリ(エチレン‐co‐アクリル酸)400mg([OH]/[Co]=154)を代わりに投入し、同一の方法により重合反応を行い、2.86gのブロック共重合体を取得した(TOF、13800h−1)。取得した高分子のMnは34000であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.54であった。DSCにより36℃でガラス転移シグナルが観察され、さらに102℃でメルティングシグナルが観察された。
同一のポリ(エチレン‐co‐アクリル酸)600mg([OH]/[Co]=231)を代わりに投入し、同一の方法により重合反応を行い、2.73gのブロック共重合体を取得した(TOF、11500h−1)。取得した高分子のMnは22500であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.58であった。DSCにより33℃でガラス転移シグナルが観察され、さらに102℃でメルティングシグナルが観察された。
[実施例12]ポリ(メチルメタクリルレート‐co‐メタクリル酸)存在下の二酸化炭素/プロピレンオキシド共重合及び触媒分離
ポリ(エチレングリコール)の代りにポリ(メチルメタクリルレート‐co‐メタクリル酸)(化学式12のTはCHC(Me)(COMe)‐、R121はメチル、Jは‐CO‐、x:y=1:0.016、Mnは15,000、200mg、[COOH]/[Co]=18)を投入し、実施例1と同一の方法により重合反応を行い、同一の方法によって触媒を除去した。2.06gの純粋な高分子を取得し、これはTON値が11200に該当し、ポリスチレンを標準物質として用いてGPCで測定された分子量(Mn)は118500であり、分子量分布(Mw/Mn)は2.23であった。GPCカーブで触媒が有する硝酸塩または酢酸塩から成長した高分子鎖が55400付近で観察され、水から成長した鎖が115400付近で観察され、投入した高分子鎖から成長したものが483500で相対的に広く分布し、大きく観察された。DSCで測定されたガラス転移温度(Tg)は37℃であった。H NMRスペクトルで投入したポリ(メチルメタクリルレート‐co‐メタクリル酸)シグナルが3.62、1.04、0.86ppmで観察された。
同一のポリ(メチルメタクリルレート‐co‐メタクリル酸)400mg([OH]/[Co]=36)を代わりに投入し、同一の方法により重合反応を行い、1.94gのブロック共重合体を取得した(TOF、8500h−1)。取得した高分子のMnは71000であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.93であった。DSCにより34℃でガラス転移シグナルが観察された。
[実施例13]ポリスチレンカルボン酸存在下の二酸化炭素/プロピレンオキシド共重合及び触媒分離
ポリ(エチレングリコール)の代りにポリスチレンカルボン酸(化学式11のJは‐C(O)O‐、Tは‐CHCH(Ph)‐、R100はブチル、Mnは44000、250mg、[OH]/[Co]=3)を投入し、実施例1と同一の方法により重合反応を行い、同一の方法によって触媒を除去した。2.34gの純粋な高分子を取得し、これはTON値が11500に該当し、ポリスチレンを標準物質として用いてGPCで測定された分子量(Mn)は123000であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.43であった。DSCカーブでポリ(プロピレンカーボネート)のガラス転移温度(Tg)が41℃で観察され、ポリスチレンのガラス転移温度(Tg)が107℃で弱く観察された。H NMRスペクトルで投入したポリスチレンシグナルが7.20‐6.40でブロードに観察された。
同一のポリスチレンカルボン酸500mg([OH]/[Co]=6)を代わりに投入し、同一の方法により重合反応を行い、2.50gのブロック共重合体を取得した(TOF、9700h−1)。取得した高分子のMnは113500であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.50であった(図1)。DSCにより43℃でガラス転移シグナルが観察され、さらに108℃でガラス転移シグナルが観察された(図2)。

Claims (28)

  1. 下記化学式1の錯化合物を触媒として用いて、下記化学式5〜12から選択されるヒドロキシル基またはカルボン酸基を末端基または側鎖に含む高分子化合物の存在下で、ハロゲン、(C1‐C20)アルキルオキシ、(C6‐C20)アリールオキシまたは(C6‐C20)アル(C1‐C20)アルキル(aralkyl)オキシで置換または非置換の(C2‐C20)アルキレンオキシド;ハロゲン、(C1‐C20)アルキルオキシ、(C6‐C20)アリールオキシまたは(C6‐C20)アル(C1‐C20)アルキル(aralkyl)オキシで置換または非置換の(C4‐C20)シクロアルキレンオキシド;及びハロゲン、(C1‐C20)アルキルオキシ、(C6‐C20)アリールオキシ、(C6‐C20)アル(C1‐C20)アルキル(aralkyl)オキシまたは(C1‐C20)アルキルで置換または非置換の(C8‐C20)スチレンオキシドからなる群から選択される一つ以上のエポキシド化合物及び二酸化炭素を交互共重合する段階を含む、ポリ(アルキレンカーボネート)及び前記高分子化合物のブロック重合体の製造方法。
    Figure 0005698344
    [前記化学式1中、Mはコバルト3価またはクロム3価であり;Aは酸素または硫黄原子であり;Qは二つの窒素原子を連結するジラジカルであり;R乃至R10は互いに独立して、水素;ハロゲン;(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル;(C2‐C20)アルケニル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C2‐C20)アルケニル;(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;(C1‐C20)アルコキシ;(C6‐C30)アリールオキシ;ホルミル;(C1‐C20)アルキルカルボニル;(C6‐C20)アリールカルボニル;またはヒドロカルビルで置換された14族金属のメタロイドラジカルであり;前記R乃至R10のうち二つが互いに連結して環を形成してもよく;前記R乃至R10及びQが含む水素のうち少なくとも一つ以上は下記化学式a、化学式b及び化学式cからなる群から選択されるプロトン化基(protonated group)であり;
    Figure 0005698344
    は互いに独立して、ハロゲンアニオン;HCO ;BF ;ClO ;NO ;PF ;(C6‐C20)アリールオキシアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールオキシアニオン;(C1‐C20)アルキルカルボキシアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルカルボキシアニオン;(C6‐C20)アリールカルボキシアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールカルボキシアニオン;(C1‐C20)アルコキシアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルコキシアニオン;(C1‐C20)アルキルカーボネートアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルカーボネートアニオン;(C6‐C20)アリールカーボネートアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールカーボネートアニオン;(C1‐C20)アルキルスルホネート(alkylsulfonate)アニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルスルホネート(alkylsulfonate)アニオン;(C1‐C20)アルキルアミド(amido)アニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルアミド(amido)アニオン;(C6‐C20)アリールアミド(amido)アニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールアミド(amido)アニオン;(C1‐C20)アルキルカルバメートアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキルカルバメートアニオン;(C6‐C20)アリールカルバメートアニオン;ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子及びリン原子のうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリールカルバメートアニオンであり;Zは窒素またはリン原子であり;R21、R22、R23、R31、R32、R33、R34及びR35は互いに独立して、(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル;(C2‐C20)アルケニル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C2‐C20)アルケニル;(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;またはヒドロカルビルで置換された14族金属のメタロイドラジカルであり;R21、R22及びR23のうち二つまたはR31、R32、R33、R34及びR35のうち二つが互いに連結して環を形成してもよく;R41、R42及びR43は互いに独立して、水素;(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル;(C2‐C20)アルケニル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C2‐C20)アルケニル;(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;またはヒドロカルビルで置換された14族金属のメタロイドラジカルであり;R41、R42及びR43のうち二つは互いに連結して環を形成してもよく;X’は酸素原子、硫黄原子またはN‐R(ここで、Rは(C1‐C20)アルキル)であり;nはR乃至R10及びQが含むプロトン化基(protonated group)の総数に1を加算した整数であり;XはMに配位してもよく;イミンの窒素原子はMに脱配位してもよい。]
    [化学式5]
    HO C‐[E‐CO ‐F‐O C] ‐E‐CO
    [化学式6]
    HO‐[F‐O C‐E‐CO ‐F‐OH
    [化学式7]
    HO C‐[E‐CO ‐F‐O C] ‐E‐CO ‐F‐OH
    [前記化学式5乃至7中、Eは(C1‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のEは互いに同一または異なってもよく;Fはエーテル基、エステル基、またはアミノ基を含むか含まない(C2‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のFは互いに同一または異なってもよく;化学式5乃至7の高分子化合物の数平均分子量は500乃至500000である。]
    [化学式8]
    {HO‐[G‐CO ‐R 90
    [前記化学式8中、Gは(C1‐C15)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のGは互いに同一または異なってもよく;fは1、3又は4の整数であり、fが1である場合、R 90 は水素、(C1‐C30)ヒドロカルビル、(C1‐C30)アルキルカルボニルまたは(C6‐C30)アリールカルボニルであり、fが3である場合、R 90 は(C1‐C30)ヒドロカルビルトリラジカルであり、fが4である場合、R 90 は(C1‐C30)ヒドロカルビルテトララジカルであり;化学式8の高分子化合物の数平均分子量は500乃至500000である。]
    [化学式9]
    HO‐[Q‐OC(O)O] ‐Q‐OH
    [前記化学式9中、Qは独立して、(C1‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のQは互いに同一または異なってもよく;化学式9の高分子化合物の数平均分子量は500乃至500000である。]
    [化学式10]
    HO‐[(R 111 )(R 112 )Si‐O] ‐R 113
    [前記化学式10中、R 111 及びR 112 は互いに独立して、(C1‐C15)ヒドロカルビルラジカルであり;R 113 は水素または(C1‐C30)ヒドロカルビルであり;化学式10の高分子化合物の数平均分子量は500乃至500000である。]
    [化学式11]
    100 ‐[T] ‐JH
    [化学式12]
    ‐{[T] ‐[CH CR 121 (JH)]
    [前記化学式11及び12中、Tは‐CH CH ‐、‐CH CH(CH )‐、‐CH CH(CH CH )‐、‐CH CH(CH CH CH CH )‐、‐CH CH(CH CH CH CH CH CH )‐、‐CH CH(C )‐、‐CH CH(CO Me)‐、‐CH CH(Cl)‐、‐CH C(Me)(CO Me)‐、‐CH CH(OC(O)CH )‐、‐CH CH=CHCH ‐、‐CH(Me)CH=CHCH ‐または‐CH(Cl)CH=CHCH ‐であり、一つの鎖に属するそれぞれのTは互いに同一または異なってもよく;R 100 はHJ‐、水素、(C1‐C20)ヒドロカルビル、(C1‐C20)アルコキシ、(C1‐C20)アルキルカルボニルオキシまたは(C6‐C20)アリールカルボニルオキシであり;R 121 は水素またはメチルであり;Jは‐O‐または‐CO ‐であり;化学式11及び12の高分子化合物の数平均分子量は500乃至500000である。]
  2. 前記化学式1において、Mはコバルト3価であり;Aは酸素であり;Qはトランス‐1,2‐シクロヘキシレン、フェニレンまたはエチレンであり;R及びRは互いに同一または異なる1級(C1‐C20)アルキルであり;R乃至R10は互いに独立して、水素または‐[YR51 3−a{(CR5253545556]であり;YはCまたはSiであり;R51、R52、R53、R54、R55及びR56は互いに独立して、水素;ハロゲン;(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル;(C2‐C20)アルケニル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C2‐C20)アルケニル;(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C1‐C20)アルキル(C6‐C20)アリール;(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;ハロゲン、窒素、酸素、ケイ素、硫黄及びリンのうち一つ以上を含む(C6‐C20)アリール(C1‐C20)アルキル;(C1‐C20)アルコキシ;(C6‐C30)アリールオキシ;ホルミル;(C1‐C20)アルキルカルボニル;(C6‐C20)アリールカルボニル;またはヒドロカルビルで置換された14族金属のメタロイドラジカルであり、R54、R55及びR56のうち二つが互いに連結して環を形成してもよく;aは1乃至3の整数であり、bは1乃至20の整数であり;nはR乃至R10が含む4級アンモニウム塩の総数に1を加算した値で、4以上の整数であり;但し、aが1である場合、R乃至R10のうち少なくとも三つ以上は‐[YR51 3−a{(CR5253545556]であり、aが2である場合、R乃至R10のうち少なくとも二つ以上は‐[YR51 3−a{(CR5253545556]であり、aが3である場合、R乃至R10のうち一つ以上は‐[YR51 3−a{(CR5253545556]である、請求項1に記載の製造方法。
  3. 前記触媒として下記化学式3の錯化合物を用いる、請求項2に記載の製造方法。
    Figure 0005698344
    [前記化学式3中、R61及びR62は互いに独立して、メチルまたはエチルであり;Xは互いに独立して、硝酸塩または酢酸塩アニオンであり;イミンの窒素はコバルトに配位するか脱配位してもよく、それぞれのアニオンはコバルトに配位してもよい。]
  4. 前記Eは‐CHCH‐、‐CHCHCH‐、‐CHCHCHCH‐、パラフェニレン、または2,6‐ナフタレンジイルであり、Fは‐CHCHOCHCH‐、‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐、‐CHCHCH‐、‐CHC(CHCH‐、‐CHCH(CH)CH‐または‐CHCHCHCHCHCH‐である、請求項に記載の製造方法。
  5. 前記Gは‐CH‐、‐CH(CH)‐、‐CH(CH)CH‐、‐CH(CHCH)CH‐または‐CHCHCHCHCH‐であり、R90は水素、(C1‐C8)アルキルまたは(C2‐C8)アルキルカルボニルである、請求項に記載の製造方法。
  6. 前記Qは‐CHCHCHCH‐または‐CHCHCHCHCHCH‐である、請求項に記載の製造方法。
  7. 前記R111及びR112は互いに独立して、メチルまたはフェニルであり、R113は水素または(C1‐C8)アルキルである、請求項に記載の製造方法。
  8. 前記Tは‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐、‐CHCH(CHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCHCHCH)‐、‐CHCH(C)‐、‐CHCH(COMe)‐、‐CHCH(Cl)‐、‐CHC(Me)(COMe)‐、‐CHCH(OC(O)CH)‐、‐CHCH=CHCH‐、‐CH(Me)CH=CHCH‐または‐CH(Cl)CH=CHCHである、請求項に記載の製造方法。
  9. 前記Jは‐O‐であり、Tは‐CHCH‐または‐CHCH(CHCH)‐であり、R100は水素またはHO‐である、請求項に記載の製造方法。
  10. 前記Jは‐CO‐であり、Tは‐CHCH(C)‐であり、R100はHOC‐またはブチルある、請求項に記載の製造方法。
  11. 前記Tは‐CHCH‐、‐CHCH(C)‐、‐CHCH(COMe)‐、‐CHCH(Cl)‐または‐CHC(Me)(COMe)‐であり、R121は水素またはメチルであり、Jは‐CO‐である、請求項に記載の製造方法。
  12. 請求項1〜11の何れか一項に記載の方法によりヒドロキシル基またはカルボン酸基を末端基または側鎖に含む高分子化合物及びポリ(アルキレンカーボネート)のブロック重合体を製造する段階と、
    前記製造されたブロック重合体及び触媒が溶解されている溶液をこの溶液に溶解されていない固体相の無機物質、高分子物質またはその混合物と接触させ、前記固体相の無機物質または高分子物質及び触媒の複合体を形成することにより、前記製造されたブロック重合体と触媒とを分離する段階と、
    を含む、ポリ(アルキレンカーボネート)の製造方法。
  13. 前記固体相の無機物質は表面改質されているか表面改質されていないシリカまたはアルミナであり、固体相の高分子物質がアルコキシアニオンによって脱プロトン反応が起こり得る官能基を有する高分子物質である、請求項12に記載のポリ(アルキレンカーボネート)の製造方法。
  14. 前記アルコキシアニオンによって脱プロトン反応が起こり得る官能基はスルホン酸基、カルボン酸基、フェノール基またはアルコール基である、請求項13に記載のポリ(アルキレンカーボネート)の製造方法。
  15. 下記化学式13〜15から選択されるブロック共重合体化合物。
    [化学式13]
    W‐{CRe1e2‐CRe3e4‐OC(O)O}‐CRe1e2‐CRe3e4‐OH
    [前記式中、WHO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐[O‐L]‐O‐(化学式e)、HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐OC‐[E‐CO‐F‐OC]‐E‐CO‐(化学式f)、HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[F‐OC‐E‐CO‐F‐O‐(化学式g)、HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐OC‐[E‐CO‐F‐OC]‐E‐CO‐F‐O‐(化学式h)、HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[G‐CO‐(化学式i)、HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[Q‐OC(O)O]‐Q‐O‐(化学式j)、‐O‐[(R111)(R112)Si‐O]‐R113(化学式k)、HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[(R111)(R112)Si‐O]‐(化学式l)、R100‐[T]‐J‐(化学式m)及びHO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐J‐[T]‐J‐(化学式n)から選択され;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C1‐C10)アルキル;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C6‐C10)アリールであり、Re1乃至Re4は互いに連結して環を形成してもよく、dは10乃至5000の整数でありLは(C1‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のLは互いに同一または異なってもよく;Eは(C1‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のEは互いに同一または異なってもよく;Fはエーテル基、エステル基、またはアミノ基を含むか含まない(C2‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のFは互いに同一または異なってもよく;Gは(C1‐C15)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のGは互いに同一または異なってもよく;Qは独立して、(C1‐C30)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のQは互いに同一または異なってもよく;R111及びR112は互いに独立して、(C1‐C15)ヒドロカルビルラジカルであり;R113は水素または(C1‐C30)ヒドロカルビルであり;Jは‐O‐または‐CO‐であり;Tは‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐、‐CHCH(CHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCHCHCH)‐、‐CHCH(C)‐、‐CHCH(COMe)‐、‐CHCH(Cl)‐、‐CHC(Me)(COMe)‐、‐CHCH(OC(O)CH)‐、‐CHCH=CHCH‐、‐CH(Me)CH=CHCH‐または‐CH(Cl)CH=CHCH‐であり、一つの鎖に属するm個のTは互いに同一または異なってもよく;R100は水素、(C1‐C20)ヒドロカルビル、(C1‐C20)アルコキシ、(C1‐C20)アルキルカルボニルオキシまたは(C6‐C20)アリールカルボニルオキシであり;前記化学式乃至n‐[O‐L]‐、‐OC‐[E‐CO‐F‐OC]‐E‐CO‐、‐O‐[F‐OC‐E‐CO‐F‐O‐、‐OC‐[E‐CO‐F‐OC]‐E‐CO‐F‐O‐、‐O‐[G‐CO‐、‐O‐[Q‐OC(O)O]‐Q‐O‐、‐O‐[(R111)(R112)Si‐O]‐R113、‐O‐[(R111)(R112)Si‐O]‐、R100‐[T]‐J‐及び‐J‐[T]‐J‐ブロックの数平均分子量は500乃至500000である。]
    [化学式14]
    {HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[G‐CO‐R90
    [前記化学式14中、Gは(C1‐C15)ヒドロカルビルジラジカルであり、一つの鎖に属するm個のGは互いに同一または異なってもよく;fは1、3又は4の整数であり、fが1である場合、R90は水素、(C1‐C30)ヒドロカルビル、(C1‐C30)アルキルカルボニルまたは(C6‐C30)アリールカルボニルでありfが3である場合、R90は(C1‐C30)ヒドロカルビルトリラジカルであり、fが4である場合、R90は(C1‐C30)ヒドロカルビルテトララジカルであり;‐{O‐[G‐CO‐R90ブロックの数平均分子量は500乃至500000であり、Re1乃至Re4は互いに独立して、水素;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C1‐C10)アルキル;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C6‐C10)アリールであり、Re1乃至Re4は互いに連結して環を形成してもよく、dは10乃至5000の整数である。]
    [化学式15]
    ‐{[T]‐[CHCR121(J‐{CRe1e2‐CRe3e4‐OC(O)O}‐CRe1e2‐CRe3e4‐OH)]
    [前記化学式15中、Jは‐O‐または‐CO‐であり;Tは‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐、‐CHCH(CHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCHCHCH)‐、‐CHCH(C)‐、‐CHCH(COMe)‐、‐CHCH(Cl)‐、‐CHC(Me)(COMe)‐、‐CHCH(OC(O)CH)‐、‐CHCH=CHCH‐、‐CH(Me)CH=CHCH‐または‐CH(Cl)CH=CHCH‐であり、一つの鎖に属するそれぞれのTは互いに同一または異なってもよく;R121は水素またはメチルであり;主鎖の数平均分子量は500乃至500000であり、Re1乃至Re4は互いに独立して、水素;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C1‐C10)アルキル;ハロゲンまたは(C1‐C20)アルコキシで置換または非置換の(C6‐C10)アリールであり、Re1乃至Re4は互いに連結して環を形成してもよく、dは10乃至50000の整数である。]
  16. 前記WはHO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐[O‐L]‐O‐(化学式e)であり;Lは‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐または‐CHCHCHCH‐であり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルである、請求項15に記載のブロック共重合体化合物。
  17. 前記WはHO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐OC‐[E‐CO‐F‐OC]‐E‐CO‐(化学式f)、HO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[F‐OC‐E‐CO‐F‐O‐(化学式g)またはHO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐OC‐[E‐CO‐F‐OC]‐E‐CO‐F‐O‐(化学式h)であり;Eは‐CHCH‐、‐CHCHCH‐、‐CHCHCHCH‐、パラフェニレン、または2,6‐ナフタレンジイルであり;Fは‐CHCHOCHCH‐、‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐、‐CHCHCH‐、‐CHC(CHCH‐、‐CHCH(CH)CH‐または‐CHCHCHCHCHCH‐であり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルである、請求項15に記載のブロック共重合体化合物。
  18. 前記WはHO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[G‐CO‐(化学式i)であり;Gは‐CH‐、‐CH(CH)‐、‐CH(CH)CH‐、‐CH(CHCH)CH‐または‐CHCHCHCHCH‐であり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルである、請求項15に記載のブロック共重合体化合物。
  19. 前記WはHO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[Q‐OC(O)O]‐Q‐O‐(化学式j)であり;Qは‐CHCHCHCH‐または‐CHCHCHCHCHCH‐であり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルである、請求項15に記載のブロック共重合体化合物。
  20. 前記Wは‐O‐[(R111)(R112)Si‐O]‐R113(化学式k)であり;R111及びR112は互いに独立して、メチルまたはフェニルであり;R113は水素または(C1‐C8)アルキルであり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルである、請求項15に記載のブロック共重合体化合物。
  21. 前記WはHO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐O‐[(R111)(R112)Si‐O]‐(化学式l)であり;R111及びR112は互いに独立して、メチルまたはフェニルであり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルである、請求項15に記載のブロック共重合体化合物。
  22. 前記Tは‐CHCH‐、‐CHCH(CH)‐、‐CHCH(CHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCH)‐、‐CHCH(CHCHCHCHCHCH)‐、‐CHCH(C)‐、‐CHCH(COMe)‐、‐CHCH(Cl)‐、‐CHC(Me)(COMe)‐、‐CHCH(OC(O)CH)‐、‐CHCH=CHCH‐、‐CH(Me)CH=CHCH‐または‐CH(Cl)CH=CHCHである、請求項15に記載のブロック共重合体化合物。
  23. 前記WはR100‐[T]‐J‐(化学式m)であり;Jは‐O‐であり;Tは‐CHCH‐または‐CHCH(CHCH)‐であり;R100は水素であり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルである、請求項15に記載のブロック共重合体化合物。
  24. 前記WはR100‐[T]‐J‐(化学式m)であり;Jは‐CO‐であり;Tは‐CHCH(C)‐であり;R100はブチルであり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルである、請求項15に記載のブロック共重合体化合物。
  25. 前記WはHO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐J‐[T]‐J‐(化学式n)であり;Jは‐O‐であり;Tは‐CHCH‐または‐CHCH(CHCH)‐であり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルである、請求項15に記載のブロック共重合体化合物。
  26. 前記WはHO‐CRe3e4‐CRe1e2‐{OC(O)O‐CRe3e4‐CRe1e2‐J‐[T]‐J‐(化学式n)であり;Jは‐CO‐であり;Tは‐CHCH(C)‐であり;Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルである、請求項15に記載のブロック共重合体化合物。
  27. 前記化学式14において、Gは‐CH‐、‐CH(CH)‐、‐CH(CH)CH‐、‐CH(CHCH)CH‐または‐CHCHCHCHCH‐であり、R90は水素、(C1‐C8)アルキルまたは(C2‐C8)アルキルカルボニルであり、Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルである、請求項15に記載のブロック共重合体化合物。
  28. 前記化学式15において、Tは‐CHCH‐、‐CHCH(C)‐、‐CHCH(COMe)‐、‐CHCH(Cl)‐または‐CHC(Me)(COMe)‐であり;R121は水素またはメチルであり;Jは‐CO‐、Re1乃至Re4は互いに独立して、水素またはメチルである、請求項15に記載のブロック共重合体化合物。
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