JP5698899B2 - 二重金属シアン化物(dmc)触媒を用いたエポキシ官能性アルコキシシランのアルコキシル化による、アルコキシシリル基を有する新規なポリエーテルアルコールおよびその調製方法 - Google Patents
二重金属シアン化物(dmc)触媒を用いたエポキシ官能性アルコキシシランのアルコキシル化による、アルコキシシリル基を有する新規なポリエーテルアルコールおよびその調製方法 Download PDFInfo
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Description
(式中、
Rは、1〜20個、特に1〜6個の炭素原子を有する直鎖および分枝鎖の飽和、モノ不飽和もしくはポリ不飽和のアルキル基、または1〜20個の炭素原子を有するハロアルキル基から選択される同一であるか異なる1つ以上の基を表す。Rは、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチルおよびsec−ブチル基、特にエチルまたはメチル基に相当することが好ましい。
aは、1〜3の整数であり、
bは、0〜2であり、好ましくは0〜1、最も好ましくは0の整数であり、
a+bの合計は、3であり、
cは、0〜24、好ましくは0〜12、より好ましくは0〜8、さらに最も好ましくは0〜4の整数であり、
pは、4−a−bの差である整数である)。
R 1 −H
(VII)
(式中、R 1 は、飽和もしくは不飽和の任意選択で分枝鎖の基であるか、炭素鎖が酸素原子によって介在されていてよいアルコキシ、アリールアルコキシまたはアルキルアリールアルコキシ基型のポリエーテル基であるか、あるいは、ポリエーテルアルコキシ基または単一もしくは複数縮合フェノール基に相当する)
に加える、DMC触媒反応による架橋性アルコキシシリル基を有するポリエーテルアルコールを調製する方法を提供する。少なくとも1つのエポキシ基を有するアルコキシシランモノマーを、改変ポリマー鎖中に所望のように分散させることができ、あるいは改変ポリマー構造中の鎖の末端位置に配置することができる。
(式中、
Rは、1〜20個、特に1〜6個の炭素原子を有する直鎖および分枝鎖の飽和、モノ不飽和もしくはポリ不飽和のアルキル基、または1〜20個の炭素原子を有するハロアルキル基から選択される同一であるか異なる1つ以上の基を表す。Rは、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチルおよびsec−ブチル基に相当することが好ましく、
aは、1〜3の整数であり、好ましくは3であり、
bは、0〜2の整数であり、好ましくは0〜1、最も好ましくは0であり、
a+bの合計は、3であり、
cは、0〜24の整数、好ましくは0〜12、より好ましくは0〜8、さらに最も好ましくは0〜4であり、特に、1または3に等しく、
pは、4−a−bの差である整数である)。
R2およびR3、ならびにR5およびR6は、同一であるか、あるいはそれぞれ独立して、Hであるか、あるいは他の置換基も有する飽和または任意選択でモノ不飽和もしくはポリ不飽和の任意選択で一価もしくは多価の炭化水素基であり、ここで、R5またはR6基は一価炭化水素基である。炭化水素基は断片Yを介して脂環的に架橋されていてよく、Yは存在しないか、あるいは1もしくは2個のメチレン単位を有するメチレン架橋であってよく、Yが0である場合、R2またはR3はそれぞれ独立して、1〜20個、好ましくは1〜10個の炭素原子を有する直鎖もしくは分枝鎖基、より好ましくはメチル、エチル、プロピルもしくはブチル基、ビニル、アリルもしくはフェニル基である。式(II)の2つのR2およびR3基のうちの少なくとも1つは、水素であることが好ましい。アルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2−もしくは2,3−ブチレンオキシド、イソブチレンオキシド、1,2−ドデセンオキシド、スチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド(ここで、R2−R3は−CH2CH2CH2CH2−基であり、したがってYは−CH2CH2−である)またはビニルシクロヘキセンオキシドあるいはその混合物を用いることが好ましい。式(II)の炭化水素基R2およびR3は他の置換基を有することができ、ハロゲン、ヒドロキシル基またはグリシジル−オキシプロピル基などの官能基を有することができる。そのようなアルキレンオキシドには、エピクロルヒドリンおよび2,3−エポキシ−1−プロパノールが含まれる。)
(式中、
R 4 は、エーテルもしくはエステル官能基を介するか、または芳香族もしくは脂環式基を介して、1〜24個の炭素原子の直鎖もしくは分枝鎖アルキル基と結合しているグリシジルオキシプロピル基であり、
少なくとも1つのグリシジルオキシプロピル基は、任意選択で式(II)のアルキレンオキシドに加えて、式(I)に記載のエポキシ官能性アルコキシシランと組み合わせて、エーテルまたはエステル官能基R4を介して1〜24個の炭素原子を有する直鎖もしくは分枝鎖アルキル基、芳香族または脂環式基と結合され、R2は、式(II)で与えられるものと同じ定義を有する。この部類の化合物には、例えば、アリルグリシジルエーテル、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、シクロヘキシルグリシジルエーテル、ベンジルグリシジルエーテル、C12/C14−脂肪族アルコールグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、p−tert−ブチルフェニルグリシジルエーテルまたはo−クレシルグリシジルエーテルが含まれる。使用するのに好ましいグリシジルエステルは、例えばグリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレートまたはグリシジルネオデカノエートである。同様に、多官能性エポキシド化合物、例えば1,2−エチルジグリシジルエーテル、1,4−ブチルジグリシジルエーテルまたは1,6−ヘキシルジグリシジルエーテルも用いることができる。
(式中、
nは2〜8の整数であり、R7およびR8は、それぞれ独立して、水素またはアルキル、アルコキシ、アリールもしくはアラルキル基であり、これらは開環重合して架橋性アルコキシシラン基含有ポリエーテルエステルをもたらす)との混合物で、DMC触媒によるアルコキシル化の条件下で共重合させることができる。この関連で用いられる適切なラクトンは、例えばε−カプロラクトン、δ−バレロラクトンおよびγ−ブチロラクトン、ならびに異なるラクトンの混合物であってよい。コモノマーとしてε−カプロラクトンを用いることが好ましい。アルコキシル化プロセスの際、式(I)〜(IV)の特定のエポキシおよびラクトンモノマーは、単独で、あるいは互いの混合物で、任意の順序かつ可変量で逐次的にまたは同時並行的に共重合して、ブロックの配列またはランダムに分布した配列の個々のモノマー単位を有するポリエーテルエステルを得ることができる。
(式中、R9、R10、R11およびR12は、それぞれ独立して、水素、またはアルキル、アルケニル、アルコキシ、アリールもしくはアラルキル基である。炭化水素基は、断片Z(Zは二価アルキレン基であってもアルケニル基であってもよい)を介して脂環的または芳香族的に架橋されていてよい。好ましく使用される環状無水物は、無水コハク酸、オクチル(オクテニル)−、デシル(デセニル)−およびドデシル(ドデセニル)無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、ヘキサヒドロ−、テトラヒドロ−、ジヒドロ−、メチルヘキサヒドロ−およびメチルテトラヒドロ無水フタル酸である。アルコキシル化プロセスの際、式(V)および(VI)の特定の無水物モノマーは、単独で、あるいは互いの混合物で、任意の順序かつ可変量で逐次的にあるいはエポキシドの供給と同時並行的に、開環を伴って共重合してポリエーテルエステルを得ることができる。式(V)および(VI)の無水物の混合物を用いることもできる。)
R1−H
(VII)
(Hは、アルコールまたはフェノール系化合物のOH基に属するものである)。これらは単独でも、また少なくとも1つの反応性ヒドロキシル基を有する式(VII)による互いの混合物であってもよい。R1は、炭素鎖が酸素原子によって介在されていてよい飽和もしくは不飽和の任意選択で分枝鎖の基に相当するか、またはアルコキシ、アリールアルコキシもしくはアルキルアリールアルコキシ基型のポリエーテル基であるか、あるいはR1はそれにフェノール系OH基が直接結合している単一もしくは複数縮合(singularly or multiply fused)芳香族基である。アルコキシ、アリールアルコキシまたはアルキルアリールアルコキシ基を有し、出発化合物として使用できるポリエーテル基の鎖長は、自由に調節することができる。ポリエーテル、アルコキシ、アリールアルコキシまたはアルキル
アリールアルコキシ基は、好ましくは1〜1500個の炭素原子、より好ましくは2〜3
00個の炭素原子、特に2〜100個の炭素原子を含む。
ここで、
dは1〜1000、好ましくは1〜100、より好ましくは4〜20、より好ましくは5〜10の整数であり、特に4より大きく、
eは0〜10000、好ましくは0〜1000、より好ましくは0〜300、特に0〜100の整数であり、
fは0〜1000、好ましくは0〜100、より好ましくは0〜50、特に0〜30の整数であり、
gは0〜1000、好ましくは0〜200、より好ましくは0〜100、特に0〜70の整数であり、
h、iおよびjは0〜500、好ましくは0〜300、より好ましくは0〜200、特に0〜100の整数であり、
但し、指数d〜jを有する断片は互いに自由に順序を変えられる、すなわち、ポリエーテル鎖中の配列において互いに交換可能であり、
nは2〜8の整数であり、
好ましくはさらに、aは1であり、bは2である。
(実施例1)
(実施例2)
(実施例3)
(実施例4)
(実施例5)
(実施例6)
(実施例7)
(実施例8)
Claims (27)
- 1つ以上のエポキシ官能性アルコキシシランを、個別に、あるいはさらなるエポキシド化合物および任意選択のさらなるコモノマーとの混合物で、ブロックの形態であるいはランダムな分布で、少なくとも1つの反応性ヒドロキシル基を有する式(VII)の連鎖開始剤
R1−H
(VII)
(式中、R1は、アルコール、ポリエーテロールおよびフェノールからなる群から選択されるアルコールまたはフェノール系化合物のOH基に属するHを除いて得られる基である)
に加えることを特徴とする、DMC触媒反応によるアルコキシシリル基を有するポリエーテルアルコールの調製方法。 - 1つ以上の式(I)のエポキシ官能性アルコキシシラン
を個別に、あるいは、式(II)
および/または
アリルグリシジルエーテル、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、シクロヘキシルグリシジルエーテル、ベンジルグリシジルエーテル、C12/C14−脂肪族アルコールグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、p−tert−ブチルフェニルグリシジルエーテル、o−クレシルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルネオデカノエート、1,2−エチルジグリシジルエーテル、1,4−ブチルジグリシジルエーテルおよび1,6−ヘキシルジグリシジルエーテルから選択されるさらなるエポキシド化合物、および/または任意選択のさらなるコモノマーとの混合物で、ブロックの形態であるいはランダムな分布で、少なくとも1個の反応性水素を有する式(VII)の連鎖開始剤
R1−H
(VII)
(式中、
Rは、1〜20個の炭素原子を有する直鎖および分枝鎖のアルキル基に相当し、
aは、1〜3の整数であり、
bは、0〜2の整数であり、
a+bの合計は、3であり
cは、0〜24の整数であり、
pは、4−a−bの差である整数であり、
R1は、アルコール、ポリエーテロールおよびフェノールからなる群から選択されるアルコールまたはフェノール系化合物のOH基に属するHを除いて得られる基であり、
R2またはR3は、同一であるか、あるいはそれぞれ独立して、Hであるか、あるいはさらなる置換基も有する飽和またはモノ不飽和またはポリ不飽和の、任意選択で一価もしくは多価の炭化水素基であり、ここで、R2およびR3基は断片Yを介して脂環的に架橋されていてよく、
Yは、存在しないか、あるいは1もしくは2個のメチレン単位を有するメチレン架橋であってよく、但し、Yが存在しない場合、R2もしくはR3基は、それぞれ独立して、1〜20個の炭素原子を有する直鎖もしくは分枝鎖基であり、
R5またはR6は、同一であるか、あるいはそれぞれ独立して、Hであるか、あるいはさらなる置換基も有する飽和もしくはモノ不飽和もしくはポリ不飽和の、一価の炭化水素基である)
に加えることを特徴とする、既知の二重金属シアン化物触媒によってアルコキシシリル基を有する架橋性ポリエーテルアルコールを調製する方法。 - さらなるコモノマーが、ラクトン(IV)
および/または環状無水物(V)、(VI)
(式中、
nは、2〜8の整数であり、
R7およびR8は、それぞれ独立して、水素またはアルキル、アルコキシ、アリールもしくはアラルキル基であり、
R9およびR12は、それぞれ独立して、水素またはアルキル、アルケニル、アルコキシ、アリールもしくはアラルキル基であり、
R10およびR11は、それぞれ独立して、水素またはアルキル、アルケニル、アルコキシ、アリールもしくはアラルキル基であり、ここで、該アルキル基またはアルケニル基は、Z断片を介して脂環的もしくは芳香族的に架橋されていてよく、Zは、二価のアルキレン基またはアルケニレン基であってもよい)
および/または二酸化炭素および/またはオキセタンである、請求項3に記載の方法。 - 方法が、溶媒または懸濁媒体および/またはその混合物中で行われることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 方法が、1つ以上の不活性溶媒中で行われることを特徴とする、請求項3または4に記載の方法。
- 方法が、適切な場合にはさらなる不活性溶媒または懸濁媒体の存在下、溶媒または懸濁媒体として1つ以上の式(VII)の連鎖開始剤を用いて行われることを特徴とする、請求項3または4に記載の方法。
- 式(I)の化合物と、存在する場合には、式(II)〜(VI)のそれぞれの化合物が、単独で、あるいは互いの混合物で、任意の順序かつ可変量で、逐次的に、互いに平行して同時に、あるいはそれぞれ順次交互に計り込まれることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- エポキシ官能性アルコキシシラン(I)のアルコキシル化が、任意選択で式(II)または(III)のさらなるエポキシド化合物および/または式(IV)、(V)および/または(VI)のコモノマーの存在下で、二酸化炭素の存在下で行われることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- 二酸化炭素を前記ポリエーテルアルコールのポリマー鎖中に挿入することによって、カーボネート基改変ポリエーテルまたはポリエーテルエステルが調製されることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 使用する式R1−H(VII)の前記連鎖開始剤が、18〜10000g/モルのモル質量を有し、分子中に1〜8個のヒドロキシル基を有する化合物、および/または1〜8個のヒドロキシル基および50〜2000g/モルのモル質量を有する低分子量ポリエーテロールであることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
- 使用する式R1−H(VII)の連鎖開始剤が、アリルアルコール、ブタノール、オクタノール、ドデカノール、ステアリルアルコール、2−エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジ−、トリ−およびポリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、ジ−および/またはプロピレングリコール、ポリ−THF、OH官能性ポリオレフィン、OH官能性ポリブタジエン、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−ブチンジオール、テトラメチルデシンジオール、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、ソルビトール、セルロース糖、リグニンであり、および/または天然物質をベースとしかつヒドロキシル基を有する他の化合物、および/またはフェノール、アルキル−およびアリールフェノール、ビスフェノールAならびにノボラックであることを特徴とする、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
- 用いる出発化合物のエポキシドの合計と、用いる出発化合物のOH基とのモル比が、1〜105:1であることを特徴とする、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
- 方法が、連続式、半連続式または回分式で行われることを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項4に記載の調製方法によって調製される化合物であって、
使用する前記式(I)の化合物が、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリプロポキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルエチルジエトキシシランおよび/または3−グリシジルオキシプロピルトリイソプロポキシシランであり、式(II)の化合物、および/または式(III)の化合物、および/または式(IV)の化合物、および/または式(V)または(VI)の化合物と一緒に、単独で、あるいは互いの混合物で使用される化合物。 - 式(II)の化合物が、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2−もしくは2,3−ブチレンオキシド、イソブチレンオキシド、1,2−ドデセンオキシド、スチレンオキシド、シクロヘキセンオキシドまたは2,3−エポキシ−1−プロパノールであり、
式(III)の化合物が、アリルグリシジルエーテル、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、C12/C14−脂肪族アルコールグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、p−tert−ブチルフェニルグリシジルエーテル、o−クレシルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレートまたはグリシジルネオデカノエートであり、
式(IV)の化合物が、ε−カプロラクトンまたはδ−バレロラクトンであり、
式(V)または(VI)の化合物が、無水コハク酸、オクチル(オクテニル)−、デシル(デセニル)−およびドデシル(ドデセニル)無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、ヘキサヒドロ−、テトラヒドロ−、ジヒドロ−、メチルヘキサヒドロ−またはメチルテトラヒドロ無水フタル酸であることを特徴とする、請求項15に記載の化合物。 - 式(VIII)のアルコキシシランポリエーテル
(式中、
aは、1〜3の整数であり、
bは、0〜2の整数であり、
a+bの合計は、3であり、
dは、1〜1000の整数であり、
eは、0〜10000の整数であり、
fは、0〜1000の整数であり、
gは、0〜1000の整数であり、
h、iおよびjは、0〜500の整数であり、
但し、指数d〜jを有する断片は、互いに自由に順序を変えられ、
Rは、1〜20個の炭素原子を有する直鎖および分枝鎖のアルキル基から選択される1つ以上の同じまたは異なる基に相当し、
cは、0〜18の整数であり、
R1は、アルコール、ポリエーテロールおよびフェノールからなる群から選択されるアルコールまたはフェノール系化合物のOH基に属するHを除いて得られる基であり、
R2またはR3は、同一であるか、またはそれぞれ独立して、Hならびに/あるいはさらなる置換基も有する飽和および/またはモノ不飽和および/またはポリ不飽和の、任意選択で一価もしくは多価の炭化水素基であり、ここで、R2およびR3基は断片Yを介して脂環的に架橋されていてよく、Yは存在しないか、あるいは1もしくは2個のメチレン単位を有するメチレン架橋であってよく、
Yが存在しない場合、R2もしくはR3の炭化水素基は、それぞれ独立して、1〜20個の炭素原子を有する直鎖もしくは分枝鎖基であり、
R5またはR6は、同一であるか、またはそれぞれ独立して、Hならびに/あるいはさらなる置換基も有する飽和および/またはモノ不飽和および/またはポリ不飽和の、一価の炭化水素基であり、
R2’およびR4は、アリルグリシジルエーテル、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、シクロヘキシルグリシジルエーテル、ベンジルグリシジルエーテル、C12/C14−脂肪族アルコールグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、p−tert−ブチルフェニルグリシジルエーテル、o−クレシルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルネオデカノエート、1,2−エチルジグリシジルエーテル、1,4−ブチルジグリシジルエーテルおよび1,6−ヘキシルジグリシジルエーテルから選択される化合物を下記式(III)
で表わした場合のR2’およびR4に対応し、
nは、2〜8の整数であり、R7およびR8は、それぞれ独立して、水素またはアルキル、アルコキシ、アリールもしくはアラルキル基であり、
R9およびR12は、それぞれ独立して、水素またはアルキル、アルケニル、アルコキシ、アリールもしくはアラルキル基であり、
R10およびR11は、それぞれ独立して、水素またはアルキル、アルケニル、アルコキシ、アリールもしくはアラルキル基であり、ここで、該アルキル基またはアルケニル基はZ断片を介して脂環的もしくは芳香族的に架橋されていてよく、Zは二価のアルキレン基であってもアルケニレン基であってもよく、
但し、次式の化合物
は含まない)。 - 指数dが、4より大きいことを特徴とする、請求項17に記載の化合物。
- 式(VIII)の指数e〜jの少なくとも1つが、0より大きいことを特徴とする、請求項17に記載の化合物。
- 式(VIII)中の指数(a)と(b)との統計的な平均の合計が、3より小さいことを特徴とする、請求項17から19のいずれか一項に記載の化合物。
- 請求項4に記載の方法によって調製される化合物であって、R1がポリエーテル断片であり、そのうちの少なくとも1つの断片が式(I)または存在する式(II)〜(VI)の反応成分のいずれかの開環による反応の結果として形成するポリマー鎖中に挿入されており、但し、式(I)の化合物の開環で形成される断片は末端ではないことを特徴とする、化合物。
- モノアルコキシシリル末端種が存在しないことを特徴とする、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法によって調製される化合物。
- 請求項3に記載の方法によって調製される化合物であって、式(I)のエポキシ官能性アルコキシシランとともに、同時に、R2、R3、R5、R6基がすべて水素であるか、あるいはR2、R3、R5がそれぞれ水素であり、R6がメチルであるか、またはR2、R3、R6がそれぞれ水素であり、R5がメチルである式(II)のアルキレンオキシドモノマーを排他的に用いて形成するモノアルコキシシリル末端種を含まないことを特徴とする、化合物。
- 式(III)〜(VI)の化合物のいずれか一以上を用いる、請求項4に記載の方法によって調製される化合物であって、存在する式(III)〜(VI)のいずれかの反応成分の開環を用いた反応によって形成される少なくとも1つの断片が、形成されたポリエーテルアルコールのポリマー鎖中に挿入されていることを特徴とする、化合物。
- R1がポリエーテル断片ではないことを特徴とする、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法によって調製される化合物。
- 表面コーティング用の接着剤および封止剤を製造するための、反応性架橋剤としての、接着促進剤および下塗剤としての、あるいはコーティングもしくはプラスチックでの顔料および充填剤の表面処理のための、請求項15から25のいずれか一項に記載の化合物の使用。
- 表面コーティング用の接着剤および封止剤を製造するための、反応性架橋剤としての、接着促進剤および下塗剤としての、あるいはコーティングもしくはプラスチックでの顔料および充填剤の表面処理のための、請求項1から14に記載の方法のいずれか1つによって調製される化合物の使用。
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