JP5789615B2 - カルボニル−エン官能基化ポリオレフィン - Google Patents
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Description
a)約950乃至約5000の数平均分子量と50モル%を超える末端ビニリデン量とを有するビニリデン末端ポリオレフィンを選択する工程;
b)カルボニルエノフィルを選択する工程;
c)ルイス酸を選択する工程;そして
d)反応条件下で工程a)、b)、およびc)における成分を接触させて、ヒドロキシル官能基化ポリマーを生成させる工程。
また、他の記載と重複する事項もあるが、本発明の態様を以下に記載する。
発明1
下記工程を含むルイス酸促進カルボニル−エン反応によりヒドロキシル官能基化ポリマーを製造する方法:
a)950乃至5000の数平均分子量と50モル%を超える末端ビニリデン量とを有するビニリデン末端ポリオレフィンを選択する工程;
b)カルボニルエノフィルを選択する工程;
c)ルイス酸を選択する工程;そして
d)反応条件下で工程a)、b)、およびc)の成分を接触させて、ヒドロキシル官能基化ポリマーを生成させる工程。
発明2
上記ビニリデン末端ポリオレフィンが、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリ−1−ブテン、エチレンとイソブチレンとのコポリマー、プロピレンとイソブチレンとのコポリマー、ポリ−1−ペンテン、ポリ−4−メチル−1−ペンテン、ポリ−1−ヘキセン、ポリ−3−メチルブテン−1、およびポリイソプレンからなる群より選ばれる発明1の方法。
発明3
上記ビニリデン末端ポリオレフィンが700乃至3000の数平均分子量を持つ発明1の方法。
発明4
上記ビニリデン末端ポリオレフィンがカチオン重合により誘導される発明1の方法。
発明5
上記ビニリデン末端ポリオレフィンがリビング重合法によって誘導される発明1の方法。
発明6
上記カルボニルエノフィルが、カルボニル基からの誘導もしくは共鳴効果のいずれかを介して電子密度を求引するのに適した電子求引置換基を含む電子欠損を持つ発明1の方法。
発明7
上記カルボニルエノフィルが下記式の反応性アルデヒドである発明1の方法:
式中、R a は水素原子、ハロアルキル、アルコキシカルボニル、および少なくとも一つの電子求引基で置換されたアリールからなる群より選ばれ、上記電子求引基はニトロ、シアノ、およびアルコキシカルボニルから選ばれる。
発明8
上記反応性アルデヒドがホルムアルデヒドもしくはパラホルムアルデヒドである発明7の方法。
発明9
上記反応性アルデヒドが、グリオキシル酸メチル、グリオキシル酸エチル、グリオキシル酸イソプロピル、グリオキシル酸n−ブチル、およびグリオキシル酸t−ブチルからなる群より選ばれる発明7の方法。
発明10
上記反応性アルデヒドがベンズアルデヒドもしくは少なくとも一つの電子求引基で置換された置換ベンズアルデヒドであって、上記電子求引基がニトロ、シアノ、およびアルキル基が1乃至6の炭素原子を有するアルコキシカルボニルから選ばれる発明7の方法。
発明11
上記少なくとも一つの電子求引基が、アルデヒドのカルボニル基に対してパラ位に位置する発明10の方法。
発明12
上記ルイス酸をビニリデン末端ポリオレフィンに対して化学量論的な量で加える発明1の方法。
発明13
上記ルイス酸が式R’ y AlX (3−y) で表され、式中、R’はC 1−6 のアルキルであり;Xはハロゲンであり;そして、yは1乃至2の整数である発明12の方法。
発明14
上記ルイス酸がMe 2 AlClおよびEtAlCl 2 の少なくとも一つである発明12の方法。
発明15
上記ルイス酸が、式:R” z SiX 4−z のハロゲン化炭化水素シリルであって、式中、R”はC 1−6 のアルキルまたはアリールであって、Xはハロゲンであり、zは1乃至2の整数である発明12の方法。
発明16
上記ルイス酸は触媒量で加えられ、カルボニル−エン反応では消費されない発明1の方法。
発明17
ビニリデン末端ポリオレフィンの当量当たりのルイス酸の量が0.005乃至0.5である発明16の方法。
発明18
ビニリデン末端ポリマーと比較して、モル当量で過剰量のカルボニルエノフィルを加える発明17の方法。
発明19
発明1乃至18のいずれか1に従って生成した生成物。
発明20
下記工程を含むルイス酸促進カルボニル−エン反応によりポリオレフィンアルコールを官能基化する方法:
a)1000乃至5000の数平均分子量と50モル%を超えるメチルビニリデン量とを有する反応性ポリイソブテンを選択する工程;
b)カルボニルエノフィルを選択する工程;
c)ルイス酸を選択する工程;そして
d)反応条件下で工程a)、b)、およびc)を接触させて、ポリオレフィンアルコールを生成させる工程。
発明21
上記ポリイソブテンが700乃至3000の数平均分子量を持つ発明20の方法。
発明22
上記ポリイソブテンが、炭化水素流を含むイソブテンのルイス酸触媒系を用いてのカチオン重合により誘導される発明20の方法。
発明23
上記ポリイソブテンがリビング重合法により誘導される発明20の方法。
発明24
上記カルボニルエノフィルが、カルボニル基からの誘導もしくは共鳴効果のいずれかによって電子密度を求引するのに適した電子求引置換基を含む電子欠損を示す発明20の方法。
発明25
上記カルボニルエノフィルが、下記式の反応性アルデヒドである発明20の方法:
式中、R 1 は水素原子、ハロアルキル、アルコキシカルボニル、および少なくとも一つの電子求引基で置換されたアリールからなる群より選ばれ、上記電子求引基はニトロ、シアノ、およびアルコキシカルボニルから選ばれる。
発明26
上記反応性アルデヒドがホルムアルデヒドもしくはパラホルムアルデヒドである発明25の方法。
発明27
上記反応性アルデヒドが、グリオキシル酸メチル、グリオキシル酸エチル、グリオキシル酸イソプロピル、グリオキシル酸n−ブチル、およびグリオキシル酸t−ブチルからなる群より選ばれる発明25の方法。
発明28
上記反応性アルデヒドがベンズアルデヒドもしくは少なくとも1つの電子求引基で置換された置換ベンズアルデヒドであって、上記電子求引基はニトロ、シアノ、およびアルキル基が1乃至6の炭素原子を有するアルコキシカルボニルから選ばれる発明25の方法。
発明29
上記少なくとも1つの電子求引基がアルデヒドのカルボニル基に対してパラ位に位置する発明28の方法。
発明30
上記ルイス酸をポリイソブテンに対して化学量論的な量で加える発明20の方法。
発明31
上記ルイス酸が式R’ y AlX (3−y) で表され、R’はC 1−6 のアルキルであり;Xはハロゲンであり;そして、yは1乃至2の整数である発明30の方法。
発明32
上記ルイス酸がMe 2 AlClおよびEtAlCl 2 の少なくとも一つである発明31の方法。
発明33
上記ルイス酸が式:R” z SiX 4−z のハロゲン化炭化水素シリルであって、R”はC 1−6 のアルキルもしくはアリールであり、Xはハロゲンであり、zは1乃至2の整数である発明20の方法。
発明34
化学量論的な量の式:R” z SiX 4−z のハロゲン化炭化水素シリルについてカルボニル−エン反応を実施することを含むカルボニル−エン反応によりモノ付加生成物を製造するための方法、ただし、R”はC 1−6 のアルキルもしくはアリールであり、Xはハロゲンであり、zは1乃至2の整数である。
適切なビニリデン末端ポリオレフィンは、モノオレフィンのポリマーもしくはコポリマーであって、モノオレフィンは特に1−モノオレフィン、例えばエチレン、プロピレン、ブチレン、その他である。好ましくは、使用するモノオレフィンは、約2乃至約24の炭素原子、さらに好ましくは約3乃至約12の炭素原子を有する。さらに好ましいモノオレフィンは、プロピレン、ブチレン、特にイソブチレン、1−オクテン、および1−デセンを含む。好ましくは、そのようなモノオレフィンから製造されるポリオレフィンは、ポリプロピレン、ポリブテン、特にポリイソブテンを含む。
1.希釈剤、
2.開始剤、
3.電子供与体もしくは共通イオン塩、あるいはその前駆体、
4.1種以上のモノマー、および
5.ルイス酸(一般にチタンもしくはホウ素のハロゲン化物を含む)。
本発明の態様は、カルボニル化合物もしくはカルボニル前駆体を含む適切なエノフィルの使用を含む。さらに具体的に好ましいエノフィルは、反応性(すなわち、電子欠損を持つ)アルデヒドから選ばれ、その反応性は、エノフィルの立体配置および電子による効果、もしくは反応の結果が立体的な密集状態からの解放となるような緊張状態のエノフィルにより影響される可能性がある。好ましいエノフィルは、次の構造を有する反応性アルデヒドとして示すことができる:
適切なルイス酸と反応条件は、カルボニル−エン反応が、ポリイソブテンについて説明した(スキーム1)反応性がより低い三置換オレフィンよりも、メチルビニリデンの異性化が優先的に促進されるように選択する必要がある。
ルイス酸触媒によるオレフィンの異性化
ルイス酸触媒によるポリイソブテンの脱重合
カルボニル−エン反応−触媒的ルイス酸
モノおよびビス生成物
三フッ化ホウ素の例
カルボニル−エン反応−化学量論的ルイス酸
モノ生成物
塩化ジメチルアルミニウムの例
溶媒は、本発明の方法において好ましく使用される。溶媒は、非極性で、比較的低い誘電率を伴い、優先的にルイス酸と錯体を形成しないものを選択する。適切な溶媒は、ハロゲン化アルカン類(例えば、クロロホルム、塩化エチル、塩化n−ブチル、塩化メチレン、塩化メチル、1,2−ジクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、四塩化炭素、1,1−ジクロロエタン、塩化n−プロピル、塩化イソプロピル、1,2−ジクロロプロパン、もしくは1,3−ジクロロプロパン)、アルケン類、およびハロゲン化アルケン類(例えば、塩化ビニル、1,1−ジクロロエテン、および1,2−ジクロロエテン)を含む。適切な溶媒は、エステル類、例えば、酢酸エチルを含むことができる。炭化水素溶媒も用いることができ、例えば、直鎖アルカン(例、プロパン、直鎖ブタン、直鎖ペンタン、直鎖ヘキサン、直鎖ヘプタン、直鎖オクタン、直鎖ノナン、および直鎖デカン)および分岐鎖アルカン(例、イソブタン、イソペンタン、ネオペンタン、イソヘキサン、3−メチルペンタン、2,2−ジメチルブタン、2,3−ジメチルブタン、その他)を含むアルカン類、芳香族溶媒(例、ベンゼン、トルエン、キシレン、その他)、並びにハロゲン置換芳香族化合物(例、クロロベンゼン)を含む。溶媒は、ルイス酸触媒のエン反応に使用される上記および他の公知の有機化合物の混合物を含むこともできる。好ましい溶媒は、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン、クロロベンゼン、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロメタン、およびジクロロエタンを含むことができる。
本発明の方法で採用する反応条件は、溶媒、反応体もしくは生成物の性質、すなわち沸点もしくは安定性に依存する。反応温度は、一般に−30℃乃至60℃の範囲であり、さらに好ましくは0乃至40℃の範囲である。方法は、任意の適切な圧力、例えば、大気圧、大気圧よりも高い圧力、もしくは減圧において有効である。ただし、ポリイソブテン、エノフィル、もしくは反応生成物が反応温度において揮発性もしくは気体である場合には、反応圧力はそれらを液体状態中(例、溶液中)に保つために充分である必要がある。一般に、反応は、自然環境の圧力もしくは個々の反応温度における反応体による自律的な圧力において実施される。本発明の方法は、バッチ式もしくは連続式のいずれでも実施できる。
(塩化ジメチルアルミニウムによるω−ヒドロキシメチルポリイソブチレンの製造)
(塩化ジメチルアルミニウムによるω−4−ニトロフェニルヒドロキシメチルポリイソブチレンの製造)
(三フッ化ホウ素エーテル化合物によるω−ヒドロキシメチルポリイソブチレンの製造)
磁気攪拌機と窒素取り入れ口とを備えたフラスコに、20gのポリイソブチレン(分子量:1000、80%メチルビニリデン)、0.6gのパラホルムアルデヒド、および60ミリリットルの無水塩化メチレンを加えた。三フッ化ホウ素エーテル化合物(0.123ミリリットル)を、シリンジを用いて一度に加えた。反応混合物を室温で16時間、攪拌した。混合物を40ミリリットルの塩化メチレンおよび引き続き2ミリリットルの飽和水酸化アンモニウム水溶液で希釈した。沈殿物を濾過で除いた。溶液を、飽和炭酸水素ナトリウムの溶液および引き続いての飽和塩化ナトリウムの溶液で洗浄した。塩化メチレン層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を吸引除去して、粗製生成物を得た。粗製反応生成物は、ヘキサン、および引き続きヘキサン溶液中の10%酢酸エチルで溶出させるシリカゲルによるクロマトグラフィーで精製し、6.85gの目的生成物を得た。
(三フッ化ホウ素エーテル化合物によるω−ヒドロキシメチルポリイソブチレンの製造)
磁気攪拌機と窒素取り入れ口とを備えたフラスコに、100gのポリイソブチレン(分子量:1000、80%メチルビニリデン)、0.6gのパラホルムアルデヒド、および60ミリリットルの無水塩化メチレンを加えた。三フッ化ホウ素エーテル化合物(0.123ミリリットル)を、シリンジを用いて一度に加えた。反応混合物を室温で16時間、攪拌した。混合物を40ミリリットルの塩化メチレンおよび引き続き2ミリリットルの飽和水酸化アンモニウム水溶液で希釈した。沈殿物を濾過で除いた。溶液を、飽和炭酸水素ナトリウムの溶液および引き続き飽和塩化ナトリウムの溶液で洗浄した。塩化メチレン層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を吸引除去して、粗製生成物を得た。粗製反応生成物は、ヘキサン、および引き続いてのヘキサン溶液中の10%酢酸エチルで溶出させるシリカゲルによるクロマトグラフィーで精製して、13.6gの目的生成物を得た。
(三フッ化ホウ素エーテル化合物によるω−4−ニトロフェニルヒドロキシメチルポリイソブチレンの製造)
磁気攪拌機と窒素取り入れ口とを備えたフラスコに、100gのポリイソブチレン(分子量:1000、80%メチルビニリデン)、3.02gの4−ニトロベンズアルデヒド、および60ミリリットルの無水塩化メチレンを加えた。三フッ化ホウ素エーテル化合物(0.123ミリリットル)を、シリンジを用いて一度に加えた。反応混合物を室温で16時間、攪拌した。混合物を40ミリリットルの塩化メチレンおよび引き続き2ミリリットルの飽和水酸化アンモニウム水溶液で希釈した。沈殿物を濾過で除いた。溶液を、飽和炭酸水素ナトリウムの溶液および引き続き飽和塩化ナトリウムの溶液で洗浄した。塩化メチレン層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を吸引除去して、粗製生成物を得た。粗製反応生成物は、ヘキサン、および引き続いてのヘキサン溶液中の10%酢酸エチルで溶出させるシリカゲルによるクロマトグラフィーで精製し、15.2gの目的生成物を得た。
(メチルトリクロロシランによるω−ヒドロキシメチルポリイソブチレンの製造)
(ジメチルジクロロシランによるω−ヒドロキシメチルポリイソブチレンの製造)
磁気攪拌機と窒素取り入れ口とを備えたフラスコに、5.06gのポリイソブチレン(分子量:1000、80%メチルビニリデン)、138mgのパラホルムアルデヒド、および15ミリリットルの無水塩化メチレンを加えた。ジメチルジクロロシラン(0.83ミリリットル)を、シリンジを用いて一度に加えた。反応混合物を室温で16時間、攪拌した。反応は氷浴中で冷却し、15ミリリットルの0.5N塩酸溶液を滴下した。結果として得られた二相の溶液を、ヘキサン類(3×15ミリリットル)で抽出した。有機層を一緒にし、硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、溶媒を吸引除去して、粗製生成物を得た。粗製反応生成物は、ヘキサン、および引き続いてのヘキサン中の10%酢酸エチルで溶出させるシリカゲルによるクロマトグラフィーで精製して、3.0gの目的生成物を得た。
(メチルトリクロロシランによるω−ヒドロキシメチルポリイソブチレンの製造)
(フェニルトリクロロシランによるω−ヒドロキシメチルポリイソブチレンの製造)
磁気攪拌機と窒素取り入れ口とを備えたフラスコに、5.16gのポリイソブチレン(分子量:1000、80%メチルビニリデン)、141mgのパラホルムアルデヒド、および15ミリリットルの無水塩化メチレンを加えた。フェニルトリクロロシラン(1.1ミリリットル)を、シリンジを用いて一度に加えた。反応混合物を室温で16時間、攪拌した。反応は氷浴中で冷却し、15ミリリットルの0.5N塩酸溶液を滴下した。結果として得られた二相の溶液を、ヘキサン類(3×15ミリリットル)で抽出した。有機層を一緒にし、硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、溶媒を吸引除去して、粗製生成物を得た。以上の反応により、2.1gの目的生成物を得た。
(メチルトリクロロシランによるω−ヒドロキシメチルポリイソブチレンの製造)
磁気攪拌機と窒素取り入れ口とを備えたフラスコに、5.53gのポリイソブチレン(分子量:1000、80%メチルビニリデン)、151mgのパラホルムアルデヒド、および15ミリリットルの無水塩化メチレンを加えた。メチルトリクロロシラン(2.96ミリリットル)を、シリンジを用いて一度に加えた。反応混合物を室温で16時間、攪拌した。反応は氷浴中で冷却し、15ミリリットルの0.5N塩酸溶液を滴下した。酸の添加によって、ケイ素系のゲルが生成した。塩化メチレン/HCl(水)溶液をゲルを傾けて除き、ゲルをヘキサン中の10%酢酸エチル溶液で(三回)洗浄した。有機層を一緒にして分離し、水層をヘキサン類で(三回)抽出した。有機層の全てをまとめて、硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を吸引除去して、粗製生成物を得た。以上の反応により、3.8gの目的生成物を無色の油として得た。
(メチルトリクロロシランによるω−ヒドロキシメチルポリイソブチレンの製造)
磁気攪拌機と窒素取り入れ口とを備えたフラスコに、5.14gのポリイソブチレン(分子量:1000、80%メチルビニリデン)、140mgのパラホルムアルデヒド、および15ミリリットルの無水塩化メチレンを加えた。メチルトリクロロシラン(0.66ミリリットル)を、シリンジを用いて一度に加えた。反応混合物を室温で16時間、攪拌した。反応は氷浴中で冷却し、15ミリリットルの0.5N塩酸溶液を滴下した。酸の添加によって、ケイ素系のゲルが生成した。塩化メチレン/HCl(水)溶液をゲルを傾けて除き、ゲルをヘキサン中の10%酢酸エチル溶液で(三回)洗浄した。組み合わされた有機層を分離し、水層をヘキサン類で(三回)抽出した。有機層の全てをまとめて、硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を吸引除去して、粗製生成物を得た。以上の反応により、3.28gの目的生成物を無色の油として得た。
(ポリイソブチル−ω−3−メチルペント−2−エン−1,5−ジオールの製造)
Claims (22)
- 下記工程を含むルイス酸促進カルボニル−エン反応によりヒドロキシル官能基化ポリマーを製造する方法:
a)700乃至5000の数平均分子量と50モル%を超える末端ビニリデン量とを有するビニリデン末端ポリオレフィンを選択する工程;
b)カルボニルエノフィルを選択する工程であって、上記カルボニルエノフィルがホルムアルデヒドもしくはパラホルムアルデヒドである、工程;
c)ルイス酸を選択する工程;そして
d)反応条件下で工程a)、b)、およびc)の成分を接触させて、ヒドロキシル官能基化ポリマーを生成させる工程。 - 上記ビニリデン末端ポリオレフィンが、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリ−1−ブテン、エチレンとイソブチレンとのコポリマー、プロピレンとイソブチレンとのコポリマー、ポリ−1−ペンテン、ポリ−4−メチル−1−ペンテン、ポリ−1−ヘキセン、ポリ−3−メチルブテン−1、およびポリイソプレンからなる群より選ばれる請求項1の方法。
- 上記ビニリデン末端ポリオレフィンが950乃至3000の数平均分子量を持つ請求項1の方法。
- 上記ビニリデン末端ポリオレフィンがカチオン重合により誘導される請求項1の方法。
- 上記ビニリデン末端ポリオレフィンがリビング重合法によって誘導される請求項1の方法。
- 上記ルイス酸をビニリデン末端ポリオレフィンに対して化学量論的な量で加える請求項1の方法。
- 上記ルイス酸が式R’yAlX(3−y)で表され、式中、R’はC1−6のアルキルであり;Xはハロゲンであり;そして、yは1乃至2の整数である請求項6の方法。
- 上記ルイス酸がMe2AlClおよびEtAlCl2の少なくとも一つである請求項6の方法。
- 上記ルイス酸が、式:R”zSiX4−zのハロゲン化炭化水素シリルであって、式中、R”はC1−6のアルキルまたはアリールであって、Xはハロゲンであり、zは1乃至2の整数である請求項6の方法。
- 上記ルイス酸は触媒量で加えられ、カルボニル−エン反応では消費されない請求項1の方法。
- ビニリデン末端ポリオレフィンの当量当たりのルイス酸の量が0.005乃至0.5である請求項10の方法。
- ビニリデン末端ポリマーと比較して、モル当量で過剰量のカルボニルエノフィルを加える請求項11の方法。
- 下記工程を含むルイス酸促進カルボニル−エン反応により官能基化ポリオレフィンアルコールを製造する方法:
a)700乃至5000の数平均分子量と50モル%を超えるメチルビニリデン量とを有する反応性ポリイソブテンを選択する工程;
b)カルボニルエノフィルを選択する工程であって、上記カルボニルエノフィルが少なくとも1つの電子求引基でパラ位に置換された置換ベンズアルデヒドであって、上記電子求引基はニトロおよびシアノから選ばれる、工程;
c)ルイス酸を選択する工程;そして
d)反応条件下で工程a)、b)、およびc)を接触させて、官能基化ポリオレフィンアルコールを製造する工程。 - 上記ポリイソブテンが1000乃至3000の数平均分子量を持つ請求項13の方法。
- 上記ポリイソブテンが、炭化水素流を含むイソブテンのルイス酸触媒系を用いてのカチオン重合により誘導される請求項13の方法。
- 上記ポリイソブテンがリビング重合法により誘導される請求項13の方法。
- 上記ルイス酸をポリイソブテンに対して化学量論的な量で加える請求項13の方法。
- 上記ルイス酸が式R’yAlX(3−y)で表され、R’はC1−6のアルキルであり;Xはハロゲンであり;そして、yは1乃至2の整数である請求項17の方法。
- 上記ルイス酸がMe2AlClおよびEtAlCl2の少なくとも一つである請求項18の方法。
- 上記ルイス酸が式:R”zSiX4−zのハロゲン化炭化水素シリルであって、R”はC1−6のアルキルもしくはアリールであり、Xはハロゲンであり、zは1乃至2の整数である請求項13の方法。
- 化学量論的な量の式:R”zSiX4−zのハロゲン化炭化水素シリルを用いることによりカルボニル−エン反応を実施することを含むカルボニル−エン反応によりモノ付加生成物を製造する方法、ただし、R”はC1−6のアルキルもしくはアリールであり、Xはハロゲンであり、zは1乃至2の整数である。
- 上記カルボニル−エン反応において、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドもしくは少なくとも1つの電子求引基でパラ位に置換された置換ベンズアルデヒドであるカルボニルエノフィルであって、上記電子吸引基はニトロおよびシアノから選ばれる、カルボニルエノフィルを用いる、請求項21に記載の方法。
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