JP6225294B2 - ポリシクロオレフィンブロックポリマー、その製造方法、および重合組成物 - Google Patents

ポリシクロオレフィンブロックポリマー、その製造方法、および重合組成物 Download PDF

Info

Publication number
JP6225294B2
JP6225294B2 JP2017508485A JP2017508485A JP6225294B2 JP 6225294 B2 JP6225294 B2 JP 6225294B2 JP 2017508485 A JP2017508485 A JP 2017508485A JP 2017508485 A JP2017508485 A JP 2017508485A JP 6225294 B2 JP6225294 B2 JP 6225294B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hept
alkyl
ene
formula
bicyclo
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017508485A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017525808A (ja
Inventor
ベル, アンドリュー
アンドリュー ベル,
オレクサンドル ブルトヴィ,
オレクサンドル ブルトヴィ,
圭美 滝川
圭美 滝川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Bakelite Co Ltd filed Critical Sumitomo Bakelite Co Ltd
Publication of JP2017525808A publication Critical patent/JP2017525808A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6225294B2 publication Critical patent/JP6225294B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F293/00Macromolecular compounds obtained by polymerisation on to a macromolecule having groups capable of inducing the formation of new polymer chains bound exclusively at one or both ends of the starting macromolecule
    • C08F293/005Macromolecular compounds obtained by polymerisation on to a macromolecule having groups capable of inducing the formation of new polymer chains bound exclusively at one or both ends of the starting macromolecule using free radical "living" or "controlled" polymerisation, e.g. using a complexing agent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F32/00Homopolymers and copolymers of cyclic compounds having no unsaturated aliphatic radicals in a side chain, and having one or more carbon-to-carbon double bonds in a carbocyclic ring system
    • C08F32/02Homopolymers and copolymers of cyclic compounds having no unsaturated aliphatic radicals in a side chain, and having one or more carbon-to-carbon double bonds in a carbocyclic ring system having no condensed rings
    • C08F32/04Homopolymers and copolymers of cyclic compounds having no unsaturated aliphatic radicals in a side chain, and having one or more carbon-to-carbon double bonds in a carbocyclic ring system having no condensed rings having one carbon-to-carbon double bond
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/36Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
    • B01D61/362Pervaporation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002Organic membrane manufacture
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002Organic membrane manufacture
    • B01D67/0009Organic membrane manufacture by phase separation, sol-gel transition, evaporation or solvent quenching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002Organic membrane manufacture
    • B01D67/0009Organic membrane manufacture by phase separation, sol-gel transition, evaporation or solvent quenching
    • B01D67/00091Organic membrane manufacture by phase separation, sol-gel transition, evaporation or solvent quenching by evaporation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0095Drying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08Hollow fibre membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08Hollow fibre membranes
    • B01D69/087Details relating to the spinning process
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/107Organic support material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/76Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74
    • B01D71/80Block polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F132/00Homopolymers of cyclic compounds containing no unsaturated aliphatic radicals in a side chain, and having one or more carbon-to-carbon double bonds in a carbocyclic ring system
    • C08F132/08Homopolymers of cyclic compounds containing no unsaturated aliphatic radicals in a side chain, and having one or more carbon-to-carbon double bonds in a carbocyclic ring system having condensed rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F232/00Copolymers of cyclic compounds containing no unsaturated aliphatic radicals in a side chain, and having one or more carbon-to-carbon double bonds in a carbocyclic ring system
    • C08F232/02Copolymers of cyclic compounds containing no unsaturated aliphatic radicals in a side chain, and having one or more carbon-to-carbon double bonds in a carbocyclic ring system having no condensed rings
    • C08F232/04Copolymers of cyclic compounds containing no unsaturated aliphatic radicals in a side chain, and having one or more carbon-to-carbon double bonds in a carbocyclic ring system having no condensed rings having one carbon-to-carbon double bond
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F297/00Macromolecular compounds obtained by successively polymerising different monomer systems using a catalyst of the ionic or coordination type without deactivating the intermediate polymer
    • C08F297/06Macromolecular compounds obtained by successively polymerising different monomer systems using a catalyst of the ionic or coordination type without deactivating the intermediate polymer using a catalyst of the coordination type
    • C08F297/08Macromolecular compounds obtained by successively polymerising different monomer systems using a catalyst of the ionic or coordination type without deactivating the intermediate polymer using a catalyst of the coordination type polymerising mono-olefins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F299/00Macromolecular compounds obtained by interreacting polymers involving only carbon-to-carbon unsaturated bond reactions, in the absence of non-macromolecular monomers
    • C08F299/02Macromolecular compounds obtained by interreacting polymers involving only carbon-to-carbon unsaturated bond reactions, in the absence of non-macromolecular monomers from unsaturated polycondensates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/42Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/60Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides together with refractory metals, iron group metals, platinum group metals, manganese, rhenium technetium or compounds thereof
    • C08F4/70Iron group metals, platinum group metals or compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/42Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/60Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides together with refractory metals, iron group metals, platinum group metals, manganese, rhenium technetium or compounds thereof
    • C08F4/70Iron group metals, platinum group metals or compounds thereof
    • C08F4/7001Iron group metals, platinum group metals or compounds thereof the metallic compound containing a multidentate ligand, i.e. a ligand capable of donating two or more pairs of electrons to form a coordinate or ionic bond
    • C08F4/7003Bidentate ligand
    • C08F4/7019Monoanionic ligand
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/42Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/60Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides together with refractory metals, iron group metals, platinum group metals, manganese, rhenium technetium or compounds thereof
    • C08F4/70Iron group metals, platinum group metals or compounds thereof
    • C08F4/7001Iron group metals, platinum group metals or compounds thereof the metallic compound containing a multidentate ligand, i.e. a ligand capable of donating two or more pairs of electrons to form a coordinate or ionic bond
    • C08F4/7003Bidentate ligand
    • C08F4/7032Dianionic ligand
    • C08F4/7034NN
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/42Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/60Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides together with refractory metals, iron group metals, platinum group metals, manganese, rhenium technetium or compounds thereof
    • C08F4/70Iron group metals, platinum group metals or compounds thereof
    • C08F4/7001Iron group metals, platinum group metals or compounds thereof the metallic compound containing a multidentate ligand, i.e. a ligand capable of donating two or more pairs of electrons to form a coordinate or ionic bond
    • C08F4/7039Tridentate ligand
    • C08F4/7052Monoanionic ligand
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/42Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/72Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from metals not provided for in group C08F4/44
    • C08F4/80Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from metals not provided for in group C08F4/44 selected from iron group metals or platinum group metals
    • C08F4/82Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from metals not provided for in group C08F4/44 selected from iron group metals or platinum group metals pi-Allyl complexes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/20Specific permeability or cut-off range
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F15/00Compounds containing elements of Groups 8, 9, 10 or 18 of the Periodic Table
    • C07F15/0006Compounds containing elements of Groups 8, 9, 10 or 18 of the Periodic Table compounds of the platinum group
    • C07F15/006Palladium compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F132/00Homopolymers of cyclic compounds containing no unsaturated aliphatic radicals in a side chain, and having one or more carbon-to-carbon double bonds in a carbocyclic ring system
    • C08F132/02Homopolymers of cyclic compounds containing no unsaturated aliphatic radicals in a side chain, and having one or more carbon-to-carbon double bonds in a carbocyclic ring system having no condensed rings
    • C08F132/04Homopolymers of cyclic compounds containing no unsaturated aliphatic radicals in a side chain, and having one or more carbon-to-carbon double bonds in a carbocyclic ring system having no condensed rings having one carbon-to-carbon double bond
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2410/00Features related to the catalyst preparation, the catalyst use or to the deactivation of the catalyst
    • C08F2410/03Multinuclear procatalyst, i.e. containing two or more metals, being different or not
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2500/00Characteristics or properties of obtained polyolefins; Use thereof
    • C08F2500/02Low molecular weight, e.g. <100,000 Da.
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2500/00Characteristics or properties of obtained polyolefins; Use thereof
    • C08F2500/03Narrow molecular weight distribution, i.e. Mw/Mn < 3
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/42Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/60Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides together with refractory metals, iron group metals, platinum group metals, manganese, rhenium technetium or compounds thereof
    • C08F4/619Component covered by group C08F4/60 containing a transition metal-carbon bond

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Graft Or Block Polymers (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2014年8月15日に出願された米国仮出願62/037,823、2014年8月15日に出願された米国仮出願62/037,828、および2014年10月31日に出願された米国仮出願62/073,013に基づく優先権を主張し、これらの出願のすべては参照により本明細書に組み込まれている。
本発明は、シクロオレフィンモノマーに由来する一連のブロックポリマーに関する。より具体的には、本発明は、様々な官能化ノルボルネン型モノマーに由来する一連のブロックポリマーに関する。本発明はさらに、それらのブロックポリマーから形成された浸透気化膜および浸透気化工程におけるそれらの膜の使用に関する。
ポリノルボルネン(PNB)のような環式オレフィンポリマーは、様々な電子工学的応用、光電子工学的応用、およびその他の応用に広く用いられており、そのためそれらのPNBを工業規模で製造する方法の重要度が増している。適切な(suitable)出発ノルボルネンモノマーを用い、様々な遷移金属触媒およびプロ触媒を用いる付加重合によって、各種の官能化PNBを合成できることが文献においてよく知られている。例えば、関連部分が参照により本明細書に組み込まれる米国特許7,989,570を参照されたい。
しかし、官能化PNBを工業規模で製造するためには、特定の好ましい特性を満たす触媒または触媒系が必要となる。そのような特性のいくつかを挙げると、なかでも特に次のa)〜f)が含まれる。a)リビング触媒重合系であること、すなわち、超高分子量のポリマーを与える非常に高い鎖成長度に逹した後でも触媒がその活性を保持すること;b)モノマー対触媒のモル比が非常に高くても触媒系が高活性であること;c)分子量を制御するための連鎖移動に有効であること;d)重合中において触媒の安定性(熱安定性および化学安定性を含む。)が良いこと、すなわち重合活性が停止しないこと;e)重合動力学が高速であること、すなわち、好ましくは室温付近において、鎖成長が速いこと;f)高反応性の触媒系のための、貯蔵安定性の良い成分、例えば、安定なAおよびB成分であること。
米国特許6,936,672は、多環式(polycyclic)オレフィンの重合のための様々な触媒、プロ触媒、および触媒系を開示している。しかし、これらの触媒系は、本明細書に記載されているような高度に秩序化されたブロックコポリマーの製造には適さないこともある。
したがって、本発明の一つの目的は、単一成分または二成分系としての、付加重合触媒として有用な一連の置換または非置換のビシクロアルケン−パラジウム化合物を提供することである。
本発明の他の一つの目的は、ここに開示されるような置換ビシクロアルケン−パラジウム化合物の製造方法を提供することである。
本発明のさらに他の一つの目的は、電子、光電子装置の製造や様々な応用に独特な性質を有する膜の形成における様々な応用のために独特な性質を有する一連の新規ブロックコポリマーを提供することである。
本発明の他の目的およびさらなる適用可能性の範囲は、以下の詳細な説明により明らかになるであろう。
有利なことに、ここに記載されているような各種のブロックコポリマーを、ここに記載されているようないくつかの有機パラジウム化合物および当該技術分野において公知の他の様々な触媒により製造できることが今や明らかとなった。さらに、本発明のブロックコポリマーは、独特の利点を提供し、それにより様々な用途、なかでも、特に限定するものではないが、膜材料の形成および他の様々な光学または電子工学的応用などにおいて有用であることが今や明らかとなった。上記ブロックコポリマーから形成された膜は、例えばバイオマスまたは他の有機廃棄物からの有機物の分離に有用である。
したがって、式(VI)のブロックコポリマーが提供される。
(A)−b−(B) (VI)
上記式において、mおよびnは、少なくとも15の整数であり、別の実施形態において、mおよびnは、20〜4000または50〜3000または100〜2000の範囲であってもよく、別の実施形態において、mおよびnはまた、用途によっては4000より高いことがあり、
bは、ホモポリマーA,Bの2つのブロック間の結合を表し、
AおよびBは、互いに異なっており、式(IVA)で表される繰り返し単位から独立に選択され、前記繰り返し単位は式(IV)のモノマーに由来する。
ここで、上記式において、
は、他の繰り返し単位との結合位置を表し、
pは、0、1または2の整数であり、
、R、RおよびRは、同一であるかまたは異なっており、それぞれ互いに独立に水素、直鎖もしくは分岐鎖の(C−C16)アルキル、ヒドロキシ(C−C16)アルキル、パーフルオロ(C−C12)アルキル、(C−C12)シクロアルキル、(C−C12)ビシクロアルキル、(C−C14)トリシクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、パーフルオロ(C−C10)アリール、パーフルオロ(C−C10)アリール(C−C)アルキル、ジ(C−C)アルキルマレイミド(C−C)アルキル、ジ(C−C)アルキルマレイミド(C−C)アルコキシ(C−C)アルキル、ヒドロキシ、(C−C12)アルコキシ、(C−C12)シクロアルコキシ、(C−C12)ビシクロアルコキシ、(C−C14)トリシクロアルコキシ、(C−C10)アリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)ヘテロアリールオキシまたは(C−C)アシルオキシから選択され、ここで、前記の置換基のそれぞれは、ハロゲンまたはヒドロキシから選択される基で置換されてもよい。
本発明の別の側面において、式(VII)で表されるトリブロックポリマーも提供される。
(A)−b−(B)−b−(C) (VII)
上記式において、m、nおよびbは上記で定義したとおりであり、oは少なくとも15の整数であり、別の実施形態において、oは20〜4000または50〜3000または100〜2000の範囲であってもよく、別の実施形態において、oはまた、ブロックポリマーの用途によっては4000より高いことがある。Cは、AまたはBと同一であるかまたは異なっており、式(IVA)で表される繰り返し単位から独立に選択され、前記繰り返し単位は本明細書で定義される式(IV)のモノマーに由来する。
本発明による実施形態を、下記の添付図面および/またはイメージを参照して以下に説明する。図面が提供される場合、それは本発明の様々な実施形態を単純化した部分であり、単に例示を目的として提供される図面である。
図1は、本発明の実施形態による浸透気化モジュールを示す。 図2は、本発明の実施形態による浸透気化システムを示す。 図3は、BuNB−HFANB(1:2)ブロックコポリマーから形成された膜の原子間力顕微鏡写真(AFM)を示す。 図4は、BuNB−HFANB(2:1)ブロックコポリマーから形成された膜の原子間力顕微鏡写真(AFM)を示す。 図5は、HFANB−BuNB−HFANB(1:1:1)ブロックコポリマーから形成された膜の原子間力顕微鏡写真(AFM)を示す。 図6(a)は、本発明の一実施形態のビニル付加ブロックコポリマー(a−BCP)における分離係数(SF)とHFANB(WHFANB)の様々な重量分率との相関、および、ブロックポリマーにおける正規化フラックスとHFANB(WHFANB)の様々な重量分率との相関を示す。図6(b)は、本発明の一実施形態のビニル付加ブロックコポリマー(a−BCP)における膨潤比とHFANB(WHFANB)の様々な重量分率との相関を示す。 図7(a)は、本発明のビニル付加ブロックコポリマーのうちの1つ(a−BCP81)について得られた正規化フラックスおよび分離係数(SF)を、開環メタセシス重合(ROMP)法によって製造されたブロックポリマー(r−BCP81)およびランダムビニル付加コポリマー(a−RCP81)と比較して示す。図7(b)は、本発明のビニル付加ブロックコポリマーのうちの1つ(a−BCP81)について観察された膨潤比を、開環メタセシス重合(ROMP)法によって製造されたブロックポリマー(r−BCP81)およびランダムビニル付加コポリマー(a−RCP81)と比較して示す。
本明細書において用いられる用語は、下記の意味を有する。
本明細書において、冠詞「a」、「an」、および「the」は、明示的かつ明確に1個の指示対象に限定しない限り、指示対象が複数である場合を含む。
本明細書および添付の特許請求の範囲で用いられる成分の量や反応条件などの数量に言及するすべての数、値および/または表現は、それらの値を得るときに生じる計測の様々な不確実性の影響を受けるため、特記しない限り、すべての場合において「約」の語によって修飾されていると理解されるべきである。
本明細書に数値範囲が開示される場合、それらの範囲は、該範囲の最小値と最大値、および該最小値と該最大値との間のすべての値を含み、連続的である。さらに、範囲が整数を参照する場合、かかる範囲の最小値と最大値との間のすべての整数が含まれる。また、特徴または特性を記述するために複数の範囲が提供される場合、それらの範囲は組み合わせることができる。すなわち、特記しない限り、本明細書に開示されたすべての範囲は、そのなかに包含される任意の、およびすべての下位の範囲が含まれるものと理解されるべきである。例えば、「1〜10」という範囲の記載には、最小値1と最大値10との間の任意の、およびすべての下位の範囲が含まれると考えられるべきである。1〜10の下位の範囲は、例示的に1〜6.1、3.5〜7.8、5.5〜10などを含むが、それらに限定されない。
この明細書において、記号
は、示されている基の構造と、他の繰り返し単位または他の原子、分子、基もしくは部分とが適切に結合する位置を示す。
この明細書において、「ヒドロカルビル」とは、炭素原子および水素原子が含まれる基のラジカルを意味し、非限定的な例として、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、アルカリール、およびアルケニルが挙げられる。「ハロヒドロカルビル」という用語は、少なくとも1つの水素がハロゲンで置換されているヒドロカルビル基を意味する。パーハロカルビルという用語は、すべての水素がハロゲンで置換されているヒドロカルビル基を意味する。
この明細書において、「(C−C)アルキル」という表現には、メチルおよびエチル基、直鎖もしくは分岐鎖のプロピル、ブチル、ペンチルおよびへキシル基が包含される。アルキル基としては、特に、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピルおよびtert−ブチルが挙げられる。派生する表現、例えば「(C−C)アルコキシ」、「(C−C)チオアルキル」、「(C−C)アルコキシ(C−C)アルキル」、「ヒドロキシ(C−C)アルキル」、「(C−C)アルキルカルボニル」、「(C−C)アルコキシカルボニル(C−C)アルキル」、「(C−C)アルコキシカルボニル」、「アミノ(C−C)アルキル」、「(C−C)アルキルアミノ」、「(C−C)アルキルカバモイル(C−C)アルキル」、「(C−C)ジアルキルカバモイル(C−C)アルキル」、「モノ−またはジ−(C−C)アルキルアミノ(C−C)アルキル」、「アミノ(C−C)アルキルカルボニル」、「ジフェニル(C−C)アルキル」、「フェニル(C−C)アルキル」、「フェニルカルボニル(C−C)アルキル」および「フェノキシ(C−C)アルキル」も、同様に解釈されるべきである。
この明細書において、「シクロアルキル」という表現には、公知の環式ラジカルすべてが包含される。「シクロアルキル」の代表例には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロへキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルなどが含まれるが、これらに限定されない。派生する表現、例えば「シクロアルコキシ」、「シクロアルキルアルキル」、「シクロアルキルアリール」、「シクロアルキルカルボニル」も、同様に解釈されるべきである。
この明細書において、「(C−C)アルケニル」という表現には、エテニル基、ならびに、直鎖または分岐鎖のプロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基およびヘキセニル基が包含される。同様に、「(C−C)アルキニル」という表現には、エチニル基およびプロピニル基、ならびに、直鎖または分岐鎖のブチニル基、ペンチニル基およびヘキシニル基が包含される。
この明細書において、「(C−C)アシル」という表現は、「(C−C)アルカノイル」と同じ意味を有し、また構造的には「R−CO−」として表すことができ、ここで式中のRは本明細書に定義される(C−C)アルキルである。さらに、「(C−C)アルキルカルボニル」は、(C−C)アシルと同じ意味である。具体的には、「(C−C)アシル」は、ホルミル、アセチルまたはエタノイル、プロパノイル、n−ブタノイルなどを意味する。派生する表現、例えば「(C−C)アシルオキシ」や「(C−C)アシルオキシアルキル」も、同様に解釈されるべきである。
この明細書において、「(C−C)パーフルオロアルキル」という表現は、前記アルキル基中の水素原子のすべてがフッ素原子で置換されていることを意味する。具体例としては、トリフルオロメチル基およびペンタフルオロエチル基、ならびに、直鎖もしくは分岐鎖のヘプタフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル基、ウンデカフルオロペンチル基およびトリデカフルオロへキシル基が挙げられる。派生する表現「(C−C)パーフルオロアルコキシ」も同様に解釈されるべきである。
この明細書において、「(C−C10)アリール」という表現は、置換または非置換のフェニルまたはナフチルを意味する。置換フェニルまたは置換ナフチルの具体例としては、o−、p−、m−トリル、1,2−、1,3−、1,4−キシリル、1−メチルナフチル、2−メチルナフチルなどが挙げられる。「置換フェニル」または「置換ナフチル」には、本明細書においてさらに定義されるか当技術分野において公知であるすべての可能な置換基が包含される。派生する表現「(C−C10)アリールスルホニル」も同様に解釈されるべきである。
この明細書において、「(C−C10)アリール(C−C)アルキル」という表現は、本明細書に定義される(C−C10)アリールがさらに本明細書に定義される(C−C)アルキルに結合していることを意味する。代表例としては、ベンジル、フェニルエチル、2−フェニルプロピル、1−ナフチルメチル、2−ナフチルメチルなどが挙げられる。さらに、「アリールアルキル」および「アラルキル」は、互いに同一の意味で用いられることに留意されたい。したがって、「(C−C10)アリール(C−C)アルキル」という表現は、「(C−C14)アラルキル」とも解釈することができる。
この明細書において、「ヘテロアリール」という表現には、公知のヘテロ原子含有芳香族ラジカルのすべてが包含される。代表的な5員ヘテロアリールラジカルには、フラニル、チエニルまたはチオフェニル、ピロリル、イソピロリル、ピラゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリルなどが含まれる。代表的な6員ヘテロアリールラジカルには、ピリジニル、ピリダジニル、ピリミジニル、ピラジニル、トリアジニルラジカルなどが含まれる。二環式ヘテロアリールラジカルの代表例には、ベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、インドリル、キノリニル、イソキノリニル、シンノリル、ベンズイミダゾリル、インダゾリル、ピリドフラニル、ピリドチエニルなどのラジカルが含まれる。
この明細書において、「ヘテロ環」という表現には、公知の還元ヘテロ原子含有環式ラジカルのすべてが包含される。代表的な5員ヘテロ環ラジカルには、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロチオフェニル、ピロリジニル、2−チアゾリニル、テトラヒドロチアゾリル、テトラヒドロオキサゾリルなどが含まれる。代表的な6員ヘテロ環ラジカルには、ピペリジニル、ピペラジニル、モルホリニル、チオモルホリニルなどが含まれる。他の様々なヘテロ環ラジカルとしては、アジリジニル、アゼパニル、ジアゼパニル、ジアザビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル、およびトリアゾカニルなどが挙げられるが、これに限定されない。
「ハロゲン」または「ハロ」とは、クロロ、フルオロ、ブロモおよびヨードを意味する。
「置換」という用語は、広義には、有機化合物のすべての許容可能な置換基を包含することを意図している。この明細書に開示される具体的な実施形態のいくつかにおいて、「置換」という用語は、C1−6アルキル、C2−6アルケニル、C1−6パーフルオロアルキル、フェニル、ヒドロキシ、−COH、エステル、アミド、C−Cアルコキシ、C−Cチオアルキル、C−Cパーフルオロアルコキシ、−NH、Cl、Br、I、F、−NH−低級アルキル、および−N(低級アルキル)からなる群から独立に選択された1つ以上の置換基による置換を意味する。とはいえ、当業者に知られている他の好適な置換基のいずれをも、これらの実施形態において用いることができる。
この明細書の本文、スキーム、実施例、および表において、原子価が満たされていない任意の原子は、それらの原子価を満たすために適切な数の水素原子を有すると想定されることに留意されたい。
この明細書において、「リビング重合」という用語は、成長するポリマー鎖の停止能が除去された連鎖成長重合を意味する。すなわち、この系では、連鎖停止反応および連鎖移動反応はいずれも存在せず、また連鎖開始の速度も連鎖成長の速度より遥かに大きく、伝統的な連鎖重合でみられるよりも一定した速度でポリマー鎖の成長をもたらし、それらのポリマー鎖は非常に類似した長さに維持される(すなわち、それらは非常に低い多分散指数PDIを有する)。
この明細書において、用語「ブロックコポリマー」または「ブロックポリマー」は、相互に交換可能な同じ意味であり、すなわち2つ以上のホモポリマーサブユニットが共有結合により連結されていることを意味する。したがって、「ジブロックコポリマー」は(A)−b−(B)と表すことができ、ここで、式Aのホモポリマーは式Bのホモポリマーと単結合により連結され、mおよびnは、それぞれ、モノマー繰り返し単位の数である。したがって、当該「ジブロックコポリマー」の表現において、「b」は先行するホモポリマー(A)の「ブロック」が続くホモポリマー(B)と共有結合で連結していることを示す。したがって、記号「−b−」は、指定されたポリマーブロック間の結合として解釈されるべきである。「トリブロックコポリマー」、「テトラブロックコポリマー」などにおいても同様に解釈されるべきである。さらに、「ジブロックコポリマー」または「ジブロックポリマー」は相互に交換可能な意味で用いられる。
この明細書において、用語「ポリマー組成物」、「コポリマー組成物」、「ターポリマー組成物」または「テトラポリマー組成物」は、この明細書において相互に交換可能に用いられ、少なくとも1つの合成ポリマー、コポリマー、ターポリマーまたはテトラポリマーのほか、それらのポリマーの合成に伴う開始剤、溶媒または他の要素からの残渣を含む意味である。そのような残渣は、必ずしも上記ポリマーに共有結合により組み込まれているとは限らないと理解される。とはいえ、いくつかの触媒または開始剤は、ポリマー鎖の開始端および/または終端に、該ポリマー鎖の一部として共有結合していてもよい。「ポリマー」または「ポリマー組成物」の一部とみなされるそれらの残渣や他の要素は、典型的にはポリマーと混合または混在しており、容器間での移動や溶媒または分散媒間での移動に際しても上記ポリマーとともに残る傾向がある。ポリマー組成物はまた、かかる組成物の特定の性質を提供または改変するために、ポリマーの合成後に添加される物質を含むことができる。そのような物質の例には、以下でより詳しく述べるように、溶媒、酸化防止剤、光開始剤、増感剤、および他の物質が含まれるが、これらに限定されない。
「モノマーの繰り返し単位は〜に由来する」という言い回しは、ポリマーの繰り返し単位がなにかから、例えば多環式ノルボルネン型モノマーから、結果として得られるポリマーが以下に示すようなノルボルネン型モノマーの2,3位連鎖により形成されるように、重合(形成)されることを意味する。
したがって、本発明の実施により式Iの化合物が提供される。
上記式において、
は(C−C10)シクロアルケン、(C−C12)ビシクロアルケンまたは(C−C12)トリシクロアルケン基であり、
Mはニッケル、パラジウムまたは白金であり、
LBはルイス塩基であり、
は弱配位性アニオンであり、
YはPRまたはO=PRであり、ここでRはメチル、エチル、(C−C)アルキル、置換または非置換の(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アラルキル、メトキシ、エトキシ、(C−C)アルコキシ、置換または非置換の(C−C)シクロアルコキシ、(C−C10)アリールオキシまたは(C−C10)アラルキルオキシから独立に選択され、
はメチル、エチル、直鎖もしくは分岐鎖の(C−C)アルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アラルキルまたはRCOであり、ここでRはメチル、エチルまたは(C−C)アルキルである。
本発明の他の実施形態において、様々なシクロアルケン、ビシクロアルケンまたはトリシクロアルケン基を、式(I)の化合物中の
基として用いることができる。(C−C10)シクロアルケン基の代表例には、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、シクロノネンまたはシクロデセンが含まれるが、これらに制限されず、他の好適なシクロアルケン基、例えばシクロウンデセン、シクロドデセンなどを用いてもよい。(C−C12)ビシクロアルケン基の代表例には、ビシクロ[2,2,1]ヘプテン、ビシクロ[3,2,1]オクテン、ビシクロ[2,2,2]オクテン、ビシクロ[3,2,2]ノネン、ビシクロ[3,3,1]ノネン、1,2,3,3a,4,6a−ヘキサヒドロペンタレン、3a,4,5,6,7,7a−ヘキサヒドロ−1H−インデン、1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロナフタレン、2,3,4,4a,5,6,9,9a−オクタヒドロ−1H−ベンゾ[7]アヌレンなどが含まれるが、これらに制限されない。(C−C12)トリシクロアルケン基の代表例には、ジシクロペンタジエン、(4s,7s)−3a,4,5,6,7,7a−ヘキサヒドロ−1H−4,7−エタノインデンなどが含まれるが、これらに制限されない。また、上述したいずれかのシクロアルケン、ビシクロアルケンまたはトリシクロアルケンは、置換されていてもよい。
本発明の他の実施形態において、Mは、ニッケル、パラジウムまたは白金以外のものであってもよい。好適なMには、任意の10族遷移金属または11族金属、例えばコバルト、ロジウムまたはイリジウムなどが含まれる。
本発明の他の実施形態において、式(I)の化合物は、金属原子Mに配位結合されるルイス塩基を含む。すなわち、ルイス塩基は、その孤立電子対の両電子を共有することによって金属原子に結合する。当該技術分野における公知のルイス塩基のいずれをもこの目的のために用いることができる。有利には、以下でさらに詳述されるような重合条件下で容易に解離することができるルイス塩基が、一般的に、重合触媒(すなわち開始剤)としてより好適な式(I)の化合物を提供することが今や明らかとなった。したがって、本発明の一側面において、ルイス塩基の賢明な選択により、本発明の化合物の触媒活性を調節することができる。
したがって、用いることができる好適なLBの例には、アルキルニトリル、アリールニトリルまたはアラルキルニトリルなどの置換および非置換のニトリル;置換および非置換のトリアルキルホスフィン酸化物、トリアリールホスフィン酸化物、トリアラルキルホスフィン酸化物、ならびに、アルキル、アリールおよびアラルキルホスフィン酸化物の様々な組み合わせを含むホスフィン酸化物;置換および非置換のピラジン;置換および非置換のピリジン;置換および非置換のトリアルキルホスファイト、トリアリールホスファイト、トリアラルキルホスファイト、ならびに、アルキル、アリールおよびアラルキルホスファイトの様々な組み合わせを含むホスファイト;置換および非置換のトリアルキルホスフィン、トリアリールホスフィン、トリアラルキルホスフィン、ならびに、アルキル、アリールおよびアラルキルホスフィンの様々な組み合わせを含むホスフィン;が制限なく含まれることが今や明らかとなった。用いることができる他の様々なLBには、各種のエーテル、アルコール、ケトン、アミンおよびアニリン、アルシン、スチビンなどが含まれる。
本発明のいくつかの実施形態において、LBは、アセトニトリル、プロピオニトリル、n−ブチロニトリル、tert−ブチロニトリル、ベンゾニトリル(CCN)、2,4,6−トリメチルベンゾニトリル、フェニルアセトニトリル(CCHCN)、ピリジン、2−メチルピリジン、3−メチルピリジン、4−メチルピリジン、2,3−ジメチルピリジン、2,4−ジメチルピリジン、2,5−ジメチルピリジン、2,6−ジメチルピリジン、3,4−ジメチルピリジン、3,5−ジメチルピリジン、2,6−ジ−t−ブチルピリジン、2,4−ジ−t−ブチルピリジン、2−メトキシピリジン、3−メトキシピリジン、4−メトキシピリジン、ピラジン、2,3,5,6−テトラメチルピラジン、ジエチルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、ジベンジルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ベンゾフェノン、トリフェニルホスフィンオキシド、トリフェニルホスフェート、または、式PRのホスフィンまたはホスファイトから選択される。ここで、Rはメチル、エチル、(C−C)アルキル、置換または非置換の(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アラルキル、メトキシ、エトキシ、(C−C)アルコキシ、置換または非置換の(C−C)シクロアルコキシ、(C−C10)アリールオキシおよび(C−C10)アラルキルオキシから独立に選択される。PRの代表例には、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−イソ−ブチルホスフィン、トリ−tert−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、トリシクロへキシルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリメチルホスファイト、トリエチルホスファイト、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−イソ−ブチルホスファイト、トリ−tert−ブチルホスファイト、トリシクロペンチルホスファイト、トリアリルホスファイト、トリシクロへキシルホスファイト、トリフェニルホスファイトなどが制限なく含まれる。とはいえ、意図した活性をもたらす他の様々な公知のLBsも、本発明の当該実施形態において用いられ得る点に留意されたい。
ホスフィンリガンドはまた、水溶性であることによって結果として得られる触媒に水性媒体への溶解性を与えるホスフィン化合物から選択されてもよい。このようなタイプとして選択されるホスフィンの例には、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、ナトリウム2−(ジシクロへキシルホスフィノ)エタンスルホネート、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)三ナトリウム塩、4−(ジシクロへキシルホスフィノ)−1,1−ジメチルピペリジニウムクロリド、4−(ジシクロへキシルホスフィノ)−1,1−ジメチルピペリジニウムアイオダイド、および、ホスフィンの4級アミン官能化塩、例えば2−(ジシクロへキシルホスフィノ)−N,N,N−トリメチルエタンアミニウムクロリド、2,2’−(シクロへキシル−ホスフィニデン)ビス[N,N,N−トリメチルエタンアミニウムジクロリド、2,2’−(シクロへキシルホスフィニデン)−ビス(N,N,N−トリメチルエタンアミニウム)ジアイオダイド、および2−(ジシクロへキシルホスフィノ)−N,N,N−トリメチルエタンアミニウムアイオダイドが含まれるが、これらに限定されない。
LBとして好適な有機リン化合物の他の例には、ホスフィナイトリガンドおよびホスホネートリガンドが含まれる。ホスフィナイトリガンドの代表例には、メチルジフェニルホスフィナイト、エチルジフェニルホスフィナイト、イソプロピルジフェニルホスフィナイト、およびフェニルジフェニルホスフィナイトが含まれるが、これらに限定されない。ホスホナイトリガンドの代表例には、ジフェニルフェニルホスホナイト、ジメチルフェニルホスホナイト、ジエチルメチルホスホナイト、ジイソプロピルフェニルホスホナイト、およびジエチルフェニルホスホナイトが含まれるが、これらに限定されない。
本発明のさらなる側面において、弱配位性アニオン(WCA)である対アニオンZを有する式(I)の化合物は、より優れた触媒(すなわち、開始剤)活性を提供することが今や明らかとなった。すなわち、WCAはカチオン錯体に弱くのみ配位するアニオンである。WCA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のに充分に不安定である。より具体的には、WCAアニオンは、カチオン錯体に対する安定化アニオンとして機能し、金属原子Mと共有結合を形成しない。WCAアニオンは、非酸化性、非還元性および非親核性という点で比較的不活性である。
一般的に、WCAは、ボレート、ホスフェート、アルセネート、アンチモネート、アルミネート、ボラトベンゼンアニオン、カルボラン、ハロカルボランアニオン、スルホンアミデートおよびスルホネートから選択することができる。
大まかにいうと、好適なボレートアニオンは式Aで表すことができ、ホスフェート、アルセネートおよびアンチモネートアニオンは式Bで表すことができ、アルミネートアニオンは式Cで表すことができる。
[M(R)(R)(R)(R)] A
[M(R)R)(R)(R)(R)(R)] B
[M(OR)(OR)(OR)(OR)] C
ここで、式AにおいてMはホウ素であり、式BにおいてMはリン、ヒ素またはアンチモンであり、式CにおいてMはアルミニウムである。R、R、R、R、RおよびRは、独立に、フッ素、直鎖および分岐鎖C−C10アルキル、直鎖および分岐鎖C−C10アルコキシ、直鎖および分岐鎖C−Cハロアルケニル、直鎖および分岐鎖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、および置換および非置換のC−C30アリールオキシ基を表し、ここで、R〜Rは、すべてが同時にアルコキシまたはアリールオキシ基を表すことはない。置換される場合、アリール基は、一置換されても多置換されてもよく、ここで上記置換基は、独立に、直鎖および分岐鎖C−Cアルキル、直鎖および分岐鎖C−Cハロアルキル、直鎖および分岐鎖C−Cアルコキシ、直鎖および分岐鎖C−Cハロアルコキシ、直鎖および分岐鎖C−C12トリアルキルシリル、C−C18トリアリールシリル、およびハロゲン(塩素、臭素、フッ素から選択される。)から選択される。
式Aの代表的なボレートアニオンの例には、テトラフルオロボレート、テトラフェニルボレート、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(パーフルオロフェニル)ボレート、エチルトリス(パーフルオロフェニル)ボレート、フェニルトリス(パーフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(1,2,2−トリフルオロエチルレニル)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]ボレートが含まれるが、これらに限定されない。
式Bの代表的なホスフェート、アルセネート、アンチモネートの例には、ヘキサフルオロホスフェート、ヘキサフェニルホスフェート、ヘキサキス(ペンタフルオロフェニル)ホスフェート、ヘキサキス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ホスフェート、ヘキサフルオロアルセネート、ヘキサフェニルアルセネート、ヘキサキス(ペンタフルオロフェニル)アルセネート、ヘキサキス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)アルセネート、ヘキサフルオロアンチモネート、ヘキサフェニルアンチモネート、ヘキサキス(ペンタフルオロフェニル)アンチモネート、ヘキサキス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)アンチモネートなどが含まれるが、これらに限定されない。
式Cの代表的なアルミネートアニオンの例には、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(ノナ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)アルミネートが含まれるが、これらに限定されない。
本発明の実施形態において、好適なZは、B(C 、B[C(CF 、B(C 、[Al(OC(CF、BF 、PF 、AsF 、SbF 、(CFSO)NおよびCFSO から選択される。
本発明のさらなる実施形態において、式(I)の化合物は、下記の置換基を有するものである。
は、シクロオクテン、ビシクロ[3,3,0]オクテン、ビシクロ[2,2,1]ヘプト−2−エン、ビシクロ[2,2,2]オクト−2−エンまたはトリシクロ[5,2,1,02,6]デク−3−エンであり、
Mはパラジウムであり、
LBは、アセトニトリル、tert−ブチロニトリル、CCN、2,4,6−トリメチルベンゾニトリル、ピリジン、4−メチルピリジン、3,5−ジメチルピリジン、4−メトキシピリジン、ベンゾフェノンまたはトリフェニルホスフィンオキシドであり、
は、B(C 、B[C(CF 、(CFSO)NまたはCFSO から選択され、
Yは、PRまたはO=PRであり、ここでRはイソプロピル、sec−ブチル、tert−ブチル、シクロへキシル、フェニル、ベンジル、イソプロポキシ、sec−ブトキシ、tert−ブトキシ、シクロへキシルオキシ、フェノキシまたはベンジルオキシから独立に選択され、
は、メチル、エチル、イソプロピル、sec−ブチル、tert−ブチル、フェニル、フェノキシまたはアセチル(CHCO)である。
本発明の他の実施形態において、本発明の化合物は式(II)で表される。
上記式において、
LBは、ピリジン、アセトニトリルまたはCCNから選択され、
は、B(C 、B(C 、BF またはCFSO から選択され、
Rは、メチル、エチル、(C−C)アルキル、置換または非置換の(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アラルキル、メトキシ、エトキシ、(C−C)アルコキシ、置換または非置換の(C−C)シクロアルコキシ、(C−C10)アリールオキシまたは(C−C10)アラルキルオキシから独立に選択され、
は、メチル、エチル、直鎖もしくは分岐鎖の(C−C)アルキル、(C−C10)アラルキルまたはRCOであり、ここでRはメチル、エチルまたは(C−C)アルキルである。
本発明の他の実施形態において、式(II)の化合物は、下記の置換基を有するものである。
LBは、アセトニトリルであり、
は、B(C であり、
Rは、n−プロピル、イソプロピル、tert−ブチルまたはフェニルであり、
は、n−プロピル、イソプロピル、tert−ブチルまたは−COCHである。
本発明の別の実施形態において、本発明の化合物は式(IIA)で表される。
上記式において、
LBは、アセトニトリルまたはピリジンであり、
は、B(C またはBF から選択され、
は、イソプロピルまたは−COCHである。
この実施形態の当該側面において、式(IIA)の化合物は、下記のような置換基を有するものである。
LBはアセトニトリルまたはピリジンであり、ZはB(C またはBF であり、Rはイソプロピルである。
本発明のさらに別の実施形態において、本発明の化合物は、式(IIB)で表される。
本発明のさらに別の実施形態において、本発明の化合物は、式(IIC)で表される。
上記式において、Pyはピリジンである。
本発明のさらに別の実施形態において、本発明の化合物は、式(IID)で表される。
上記式において、Pyはピリジンである。
本発明の別の側面において、式(III)の化合物も提供される。
上記式において、
は、(C−C10)シクロアルケン、(C−C12)ビシクロアルケンまたは(C−C12)トリシクロアルケン基であり、
Mは、ニッケル、パラジウムまたは白金であり、
Xは、ハロゲン、トリフレート、メシレートまたはトシレートであり、
Yは、PRまたはO=PRであり、ここでRはメチル、エチル、(C−C)アルキル、置換または非置換の(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アラルキル、メトキシ、エトキシ、(C−C)アルコキシ、置換または非置換の(C−C)シクロアルコキシ、(C−C10)アリールオキシまたは(C−C10)アラルキルオキシから独立に選択され、
は、メチル、エチル、直鎖もしくは分岐鎖の(C−C)アルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アラルキルまたはRCOであり、ここでRはメチル、エチルまたは(C−C)アルキルであり、
ただし、Rがフェニルである場合、Rはメチルではない。
式(III)の化合物のいくつかは公知であることに留意されたい。より具体的には、式(III)における
がジシクロペンタジエニルまたはシクロオクテニル基であり、Rがメトキシであり、Mがパラジウムであり、Xが塩素または臭素であり、Yがトリフェニルホスフィンである化合物は、文献[Crociani et al.,J.Chem.Soc.A(1968)2869]に開示されている。したがって、下記の化合物は式(III)の化合物から除外される。
[Pd(C12.OCH)(P(C)Cl]、
[Pd(C12.OCH)(P(C)Br]、
[Pd(C1012.OCH)(P(C)Cl]、
[Pd(C1012.OCH)(P(C)Br]、
[Pt(C12.OCH)(P(C)Cl]、
[Pt(C12.OCH)(P(C)Br]、
[Pt(C1012.OCH)(P(C)Cl]、および
[Pt(C1012.OCH)(P(C)Br]。
本発明の一実施形態において、式(III)の化合物は、下記の置換基を有するものである。
は、シクロオクテン、ビシクロ[3,3,0]オクテン、ビシクロ[2,2,1]ヘプト−2−エン、ビシクロ[2,2,2]オクト−2−エンまたはトリシクロ[5,2,1,02,6]デク−3−エンであり(後者はジシクロペンタジエンとして知られている。)、
Mは、パラジウムであり、
Xは、塩素またはトリフレートであり、
Yは、PRまたはO=PRであり、ここでRはイソプロピル、sec−ブチル、tert−ブチル、シクロへキシル、フェニル、ベンジル、イソプロポキシ、sec−ブトキシ、tert−ブトキシ、シクロへキシルオキシ、フェノキシまたはベンジルオキシから独立に選択され、
は、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、sec−ブチル、tert−ブチル、フェニルまたはアセチルである。
本発明の別の実施形態において、本発明の当該側面の化合物は、式(IIIA)で表される。
上記式において、
Xは、塩素またはトリフレートであり、
は、n−プロピル、イソプロピルまたは−COCHである。
本発明のさらなる実施形態において、式(III)の化合物の例には、Rがイソプロピルであり、またはRがn−プロピルであり、またはRが−COCHであるものが含まれる。
式(III)の例示的化合物は、式(IIIB)、(IIIC)または(IIID)で表すことができるが、これらに制限されない。
本発明の別の実施形態において、式(III)の化合物に含まれる他の代表的な化合物は、式(IIIE)で表すことができる。
上記式において、RおよびXは上記で定義したとおりである。Rは、アセトキシ、メトキシ、エトキシ、フェノキシおよび置換または非置換のフェニルから選択される。置換基の例には、当業者に公知の任意の部分(moiety)が含まれる。好適な置換基の例には、(C−C)アルキル、(C−C)アルコキシ、(C−C10)アラルキル、(C−C10)アラルキルオキシ、(C−C10)アリール、(C−C10)アラルキルオキシなどが含まれるが、これらに制限されない。別の実施形態において、式(IIIE)の化合物には、XがCl、BrまたはIであり、Rが独立にイソプロピル、tert−ブチルまたはフェニルであり、Rがアセトキシ、メトキシまたはフェニルである化合物が含まれる。別の実施形態において、式(IIIE)の化合物には、XがCl、BrまたはIであり、Rが独立にイソプロピル、tert−ブチルまたはフェニルであり、Rがメトキシフェニルである化合物が含まれる。
本発明のさらなる側面において、式(IIIX)または(IIIY)のプロ触媒として有用な一連の化合物も提供される。
上記式において、R、RおよびXは上記で定義したとおりである。Rは、重合進行中のオレフィンへの挿入により連鎖成長に寄与する適切な官能基である。そのような基の例には、ヒドロキシ基、ビニル基などのアルケニル基、などが含まれる。
本発明の化合物は、当業者に公知のいずれかの手順で合成することができる。具体的には、上述したように、式(III)の化合物のいくつか、および本発明の化合物の製造に用いられる出発物質のいくつかは、公知であるかまたはそれら自体が市販されている。本発明の化合物および前駆体化合物のいくつかは、文献に報告されているような、また本明細書にさらに記載されているような類似の化合物の製造に用いられる方法によって製造することもできる。例えば、下記文献J.Chatt、et al.,J.Chem.Soc.(1957)3413−3416、M.Green、et al.,J.Chem.Soc.(A)(1967)2054−2057、およびK.Hiraki、et al.,Bull.Chem.Soc.Japan,53,1980,1976−1981を参照することができ、これらの文献のすべての関連部分は、参照により本明細書に組み込まれる。
より具体的には、本明細書に開示される化合物は、下記スキーム1および2の手順で合成することができる。ここで、R、R、LB、M、XおよびYは別途の指示がない限り、それぞれ化学式IおよびIIIに対して定義したとおりである。
スキーム1のステップ1では、式(IA)の好適なシクロジエン錯体化金属化合物を適切なアルコールまたは酸と反応させて、式(IB)の化合物を形成する。この反応は、当該技術分野で公知のいずれかの手順により行うことができる。例えば、式(IA)の化合物の溶液を、好適なアルコールまたは酸と、室温またはより高い温度で反応させて、式(IB)の化合物を形成することができる。スキーム1のステップ2では、式(IB)の化合物を、好適なホスフィンまたはホスフィンオキシドとさらに反応させて、式(III)の化合物を形成する。この反応もまた、文献公知のいずれかの手順を用いて行うことができる。典型的には、それらの反応は、好適な溶媒中で、室温またはそれ以上の温度において行われる。最後に、スキーム1のステップ3において、式(III)の化合物を、式A−Zで表わされる弱配位性アニオンの好適な塩と反応させて、式(I)の化合物を形成する。ここで、Aは任意の好適なカチオンであり、例えばアニオンZを式(III)の化合物のXと容易に交換するアルカリ金属カチオンなどである。
スキーム2は、本明細書に列挙される特定の化合物のいくつかの合成を示している。具体的には、式(II)の化合物、およびその前駆体である式(IIC)の化合物は、式(IIA)のジシクロペンタジエン錯体/Pd(II)塩から合成することができる。スキーム2のステップ1に示されるように、式(IIA)の化合物を、様々なアルコールまたはカルボン酸(すなわちROH、ここでRは本明細書で定義したとおりのアルキル、アリールまたはアセチルである。)と、好適な溶媒中で、室温または昇温下において反応させることにより、式(IIB)の化合物を得ることができる。スキーム2のステップ2では、式(IIB)の化合物を式PRの好適なホスフィンまたはホスファイトと反応させて、式(IIC)の化合物を得る。この反応もまた、好適な溶媒中で、室温またはそれ以上の温度において行い、式(IIC)の化合物を得ることができる。最後に、スキーム2のステップ3において、(IIC)の化合物を弱配位性アニオンの好適な塩、例えば、リチウム塩LiZとさらに反応させて、式(II)の化合物を形成する。典型的には、それらの反応は、好適な溶媒中で、室温において行われる。これらの反応ステップのすべては、窒素、ヘリウムまたはアルゴンなどのような不活性雰囲気で行われることに留意されたい。これらの反応には任意の溶媒を用いることができる。使用し得る溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソ−プロパノール、n−ブタノール、イソ−ブタノール、tert−ブタノールなどのアルコール類;例えばヘキサン、ヘプタンまたは石油エーテルなどのアルカン溶媒;およびこれらの組み合わせが挙げられるが、それらに限定されない。
本明細書に記載されているように、本発明の化合物、特に式(I)の化合物、より詳細には式(II)の化合物は、以下においてより詳細に記載され、後述する具体例によって説明されるような、単一成分のビニル付加重合触媒として非常に有効である。同様に、式(III)の化合物、より詳細には式(IIG)の化合物、さらに詳細には式(IIIA)〜(IIIE)、(IIIX)および(IIIY)の化合物は、以下においてより詳細に記載され、後述する具体例によって説明されるような、様々なオレフィンのビニル付加重合のための二成分触媒として有効である。
ポリマー
本発明の化合物は、様々な環式オレフィン付加ポリマーを製造するためのビニル付加重合開始剤として用いることができる。本発明の一側面において、本発明の式(I)または(II)の化合物を単一成分系として用いることにより、その化合物は、開始基(例えばPd−C結合)が成長種の特性を可能な限り忠実に複製する開始剤としてみなされる。これにより、多分散性は減少する傾向にあり、活性中心の数は溶液重合および塊状重合の両方において増加する。これに対して、従来公知の化合物のいくつか(例えばPd−アリル錯体など)は、シグマ−パイ結合配置からシグマ結合配置へのスイッチングが必要であり、その後、その触媒中心は挿入されたシクロアルキル構造単位(例えば、シクロオレフィンモノマーとしてノルボルネンが用いられる場合にはノルボルニル構造単位)を生成しなければならない。したがって、本発明の化合物は、本明細書に記載されているような特定のシクロ−オレフィンポリマーを調製するための開始剤として、これまで得られなかった利益を提供する。
本発明の別の側面において、式(III)の化合物は、式(VI)の特定の化合物とin-situで混合されて、非常に活性な二成分触媒系を形成する。そのような触媒系は、溶媒またはモノマーによってさらに活性化される。驚くべきことに、それらの触媒系は、本明細書に記載されているような特定のシクロオレフィンモノマーから様々なポリマーを調製し、アセトニトリルのような外来のリガンドを避けるために非常に有用であることが今や明らかとなった。
したがって、式(I)の化合物および式(IV)のモノマーを含む重合組成物が提供される。
式(I)の化合物:
上記式において、
は、(C−C10)シクロアルケン、(C−C12)ビシクロアルケンまたは(C−C12)トリシクロアルケン基であり、
Mは、ニッケル、パラジウムまたは白金であり、
LBはルイス塩基であり、
は弱配位性アニオンであり、
Yは、PRまたはO=PRであり、ここでRはメチル、エチル、(C−C)アルキル、置換または非置換の(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アラルキル、メトキシ、エトキシ、(C−C)アルコキシ、置換または非置換の(C−C)シクロアルコキシ、(C−C10)アリールオキシまたは(C−C10)アラルキルオキシから独立に選択され、
は、メチル、エチル、直鎖もしくは分岐鎖の(C−C)アルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アラルキルまたはRCOであり、ここでRはメチル、エチルまたは(C−C)アルキルである。
式(IV)のモノマー:
上記式において、
pは、0、1または2の整数であり、
、R、RおよびRは、同一であるかまたは異なっており、それぞれ互いに独立に水素、直鎖もしくは分岐鎖の(C−C16)アルキル、ヒドロキシ(C−C16)アルキル、パーフルオロ(C−C12)アルキル、(C−C12)シクロアルキル、(C−C12)ビシクロアルキル、(C−C14)トリシクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、パーフルオロ(C−C10)アリール、パーフルオロ(C−C10)アリール(C−C)アルキル、ジ(C−C)アルキルマレイミド(C−C)アルキル、ジ(C−C)アルキルマレイミド(C−C)アルコキシ(C−C)アルキル、ヒドロキシ、(C−C12)アルコキシ、(C−C12)シクロアルコキシ、(C−C12)ビシクロアルコキシ、(C−C14)トリシクロアルコキシ、(C−C10)アリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)ヘテロアリールオキシまたは(C−C)アシルオキシから選択され、ここで、前記の置換基のそれぞれはハロゲンまたはヒドロキシから選択される基で置換されてもよい。
本発明の当該側面において、本明細書に記載されているような式(II)の化合物のすべてを含む式(I)の化合物のすべてをなんら制限なく用いることができる点に留意されたい。さらに、式(IV)で表わされる既知のモノマーのいずれをも本発明の当該側面に用いることができる点に留意されたい。特に限定するものではないが、式(IV)のモノマーの代表例には以下のものが含まれる。
一実施形態において、本発明の重合性組成物には、以下からなる群より選択される式(I)の化合物が含まれる。
上記式において、Pyはピリジンであり、前記重合性モノマーは、
ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(NB)、
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール(HFANB)、
5−へキシルビシクロ−[2.2.1]ヘプト−2−エン(HexNB)、
5−オクチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(OctNB)、
5−デシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(DecNB)、
5−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
1−(3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロピル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(PrDMMINB)、
1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(BuDMMINB)、
1−(6−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)へキシル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(HexDMMINB)、
5−フェネチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(PENB)、
5−ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(BnNB)、および
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(NBANB)からなる群より選択される。
本発明のさらなる側面において、式(III)の化合物、式(V)の化合物および式(IV)のモノマーを含む重合組成物が提供される。
式(III)の化合物:
上記式において、
は、(C−C10)シクロアルケン、(C−C12)ビシクロアルケンまたは(C−C12)トリシクロアルケン基であり、
Mは、ニッケル、パラジウムまたは白金であり、
Xは、ハロゲン、トリフレート、メシレートまたはトシレートであり、
Yは、PRまたはO=PRであり、ここでRはメチル、エチル、(C−C)アルキル、置換または非置換の(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アラルキル、メトキシ、エトキシ、(C−C)アルコキシ、置換または非置換の(C−C)シクロアルコキシ、(C−C10)アリールオキシまたは(C−C10)アラルキルオキシから独立に選択され、
は、メチル、エチル、直鎖もしくは分岐鎖の(C−C)アルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アラルキルまたはRCOであり、ここでRはメチル、エチルまたは(C−C)アルキルである。
式(V)の化合物:
Md
上記式において、
Mdは、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、バリウム、アンモニウムまたは直鎖もしくは分岐鎖テトラ(C−C)アルキルアンモニウムから選択されるカチオンであり、
は、B(C 、B[C(CFB(C 、[Al(OC(CF、BF 、PF 、AsF 、SbF 、(CFSO)NまたはCFSO から選択される弱配位性アニオンである。
式(IV)のモノマー:
上記式において、
pは、0、1または2の整数であり、
、R、RおよびRは、同一であるかまたは異なっており、それぞれ互いに独立に水素、直鎖もしくは分岐鎖の(C−C16)アルキル、ヒドロキシ(C−C16)アルキル、パーフルオロ(C−C12)アルキル、(C−C12)シクロアルキル、(C−C12)ビシクロアルキル、(C−C14)トリシクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、パーフルオロ(C−C10)アリール、パーフルオロ(C−C10)アリール(C−C)アルキル、ジ(C−C)アルキルマレイミド(C−C)アルキル、ジ(C−C)アルキルマレイミド(C−C)アルコキシ(C−C)アルキル、ヒドロキシ、(C−C12)アルコキシ、(C−C12)シクロアルコキシ、(C−C12)ビシクロアルコキシ、(C−C14)トリシクロアルコキシ、(C−C10)アリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)ヘテロアリールオキシまたは(C−C)アシルオキシから選択され、ここで、前記の置換基のそれぞれはハロゲンまたはヒドロキシから選択される基で置換されてもよい。
本発明の当該側面において、上記重合性組成物には、以下からなる群より選択される式(III)の化合物が含まれる。
さらに、式(V)の化合物は、以下からなる群より選択される。
リチウムテトラフルオロボレート、
リチウムトリフレート、
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([Li(OEt2.5][B(C])(LiFABA)、
リチウムテトラフェニルボレート、
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、
リチウムテトラキス(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、
リチウムテトラキス(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、
リチウムヘキサフルオロホスフェート、
リチウムヘキサフェニルホスフェート、
リチウムヘキサキス(ペンタフルオロフェニル)ホスフェート、
リチウムヘキサフルオロアルセネート、
リチウムヘキサフェニルアルセネート、
リチウムヘキサキス(ペンタフルオロフェニル)アルセネート、
リチウムヘキサキス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)アルセネート、
リチウムヘキサフルオロアンチモネート、
リチウムヘキサフェニルアンチモネート、
リチウムヘキサキス(ペンタフルオロフェニル)アンチモネート、
リチウムヘキサキス(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)アンチモネート、
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、
リチウムトリス(ノナ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、および
リチウムメチルトリス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート。
ここでもまた、本明細書に記載されているような重合性モノマーのいずれをも用いることができる。例えば、上記重合性モノマーは以下からなる群より選択される。
ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(NB)、
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール(HFANB)、
5−へキシルビシクロ−[2.2.1]ヘプト−2−エン(HexNB)、
5−オクチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(OctNB)、
5−デシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(DecNB)、
5−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
1−(3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロピル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(PrDMMINB)、
1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(BuDMMINB)、
1−(6−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)へキシル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(HexDMMINB)、
5−フェネチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(PENB)、
5−ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(BnNB)、および
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(NBANB)。
上述のように、重合反応は、neatで(塊状重合)、または溶液中で行うことができる。すなわち、本発明を実施することにより、少なくとも1つの官能化ノルボルネンモノマー(すなわち、式(IV)の化合物)を含む様々なポリマーを、本明細書に記載されているような単一成分(すなわち、式(I)または(II)の化合物)触媒または二成分触媒(すなわち、式(III)の化合物と式(V)の化合物との組み合わせ)の存在下で製造することが可能となる。二成分触媒を用いる場合、式(III)の化合物は、一般的にプロ触媒(procatalyst)と称され得る。また、式(V)の化合物は、一般的に活性化剤(activator)と称される。とはいえ、触媒、プロ触媒および/または活性化剤として有効に機能する他の様々な化合物もまた、二成分触媒を用いる場合に式(III)および(V)の化合物と組み合わせて用いることができる。
本発明の化合物は、単一成分としても二成分触媒組成物としても、非常に活性であることも明らかとなった。よって、少量の上記触媒を使用することにより、高品質のポリマーを製造することが可能となる。したがって、一実施形態において、付加重合は、モノマーおよび用いられた触媒の総モル数を基準として、少なくとも100:1のモノマー:単一成分触媒のモル比を用いて有効に行うことができる。この場合、単一成分触媒1モルに対してモノマー100モルが用いられる。別の実施形態において、モノマー:触媒のモル比は、例えば、1,000,000:1であってもよく、500,000:1であってもよく、100,000:1であってもよく、20,000:1であってもよく、10,000:1であってもよく、1,000:1であってもよく、500:1であってもよく、400:1であってもよく、200:1であってもよい。二成分触媒系を用いる場合、モノマー:プロ触媒:活性化剤のモル比は、少なくとも100:1:1であってよい。別の実施形態において、モノマー:プロ触媒:活性化剤のモル比は、例えば、1,000,000:1:1であってもよく、500,000:1:1であってもよく、100,000:1:1であってもよく、20,000:1:1であってもよく、10,000:1:1であってもよく、1,000:1:1であってもよく、500:1:1であってもよく、400:1:1であってもよく、200:1:1であってもよい。いくつかの実施形態において、活性化剤は、用いられるプロ触媒のモル量を超えて用いられ、例えば、プロ触媒:活性化剤のモル比が1:1〜1:6であってもよい。
上述のように、塊状重合反応は、触媒とモノマーを用いて、溶媒なしで行うことができる。有利には、それらの重合反応はまた、好適な温度においてモールド(型)内で行うことができ、三次元的な重合品を形成することができる。一般的に、反応温度は、環境温度以下の温度(例えば0℃より低い温度)からモノマーの沸点までの範囲であってよい。とはいえ、一またはそれ以上のモノマーの引火点を超えるほどには反応容器またはモールドの成分を加熱しないことが推奨される。一般的に、塊状重合は約10℃〜300℃の温度範囲で行われ、いくつかの別の実施形態において上記温度範囲は約10℃〜200℃または約20℃〜100℃であってもよい。
重合反応は発熱性であるので、冷却されたモールドを使用しない限り、重合中におけるモールド内の温度は一般的に供給物の温度より高い。したがって、初期モールド温度は、一般的に、約−20℃〜約300℃、または約0℃〜約200℃、または20℃と100℃の範囲内であり得る。モールド内の温度分布は、モールドの形状、ヒートシンクまたは熱供給手段としてモールドの特性、触媒およびモノマーの反応性、などの要因の影響を受ける。好適な温度および熱交換条件は、ある程度、モールド、供給物および触媒の与えられた系における経験に基づいて選択されるべきである。
重合反応が完了した後、モールドされた対象に、さらに約100℃〜300℃の範囲の温度で約15分〜24時間または1〜2時間の後硬化処理を施してもよい。そのような後硬化処理によって、ポリマーの性質、例えばガラス転移温度(T)や熱変形温度(HDT)を高めることができる。なお、後硬化は、サンプルを安定した最終的な寸法状態とし、残留臭気を極力減らし、最終的な物性を改善するために望ましいが、必須ではない。
ビニル付加重合はまた、本明細書に記載されているような単一成分触媒(すなわち、式(I)または(II)の化合物)、または二成分触媒(すなわち、式(III)の化合物と式(V)の化合物との組み合わせ)を用いて、溶液中で行うことができる。当該実施形態では、当該技術分野における公知の条件下で、1つ以上のモノマー(すなわち、式(IV)の化合物)の好適な溶液と触媒溶液とを適切に混合して本発明のポリマーを形成する。好適な重合溶媒の例には、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;エーテル、例えばTHFやジエチルエーテル;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、およびハロゲン化炭素溶媒、例えばフレオン(登録商標)112;およびそれらの任意の組み合わせによる混合物が含まれるが、それらに限定されない。
溶液重合温度は、環境温度以下の温度から、用いられる溶媒の沸点までの範囲であってよい。一般的に、溶液重合は、約10℃〜200℃の温度範囲で行われ、いくつかの別の実施形態において上記温度範囲は約10℃〜150℃または約20℃〜100℃であってもよい。
本発明によって形成されるポリマーは、一般的に、少なくとも約3,000の数平均分子量(M)を示す。別の実施形態において、本発明のポリマーは、少なくとも約5,000のMを有する。別の実施形態において、本発明のポリマーは、少なくとも約10,000のMを有する。別の実施形態において、本発明のポリマーは、少なくとも約20,000のMを有する。さらに別の実施形態において、本発明のポリマーは、少なくとも約50,000のMを有する。いくつかの別の実施形態において、本発明のポリマーは、少なくとも約100,000のMを有する。別の実施形態において、本発明のポリマーは、100,000より高いMを有し、いくつかの別の実施形態においては500,000より高いことがある。ポリマーの数平均分子量(M)は、任意の公知技術によって、例えば分布の狭い標準ポリスチレンで校正した示差屈折率検出器のような好適な検出器および校正標準が備えられたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって決定することができる。上述したように、本発明のポリマーは、典型的には、非常に低い多分散指数(PDI)を示す。PDIは、重量平均分子量(M)に対する数平均分子量(M)の比である。一般的に、本発明のポリマーのPDIは2未満である。いくつかの実施形態において、PDIは、1.5未満、1.4未満、1.3未満、1.2未満または1.1未満である。とはいえ、いくつかの実施形態において、PDIは、2より高いことがあり、例えば3より高いことがあることに留意されたい。
ブロックコポリマー
有利には、式(I)、(II)または(III)の様々な化合物は、本明細書に記載されているような式(IV)のノルボルネン型化合物の1つ以上を含む一連のブロックコポリマーを形成するための触媒として有効に機能することもまた、今や明らかとなった。本明細書に記載されているようなブロックコポリマーはまた、当該技術分野における公知の任意の他の触媒によっても製造することができる。本発明のブロックコポリマーは、独特の利点を提供し、それにより様々な用途、なかでも、特に限定するものではないが、膜材料の形成および他の様々な光学または電子工学的応用などにおいて有用性が見出されることが今や明らかとなった。上記ブロックコポリマーから形成された膜は、例えばバイオマスまたは他の有機廃棄物からの有機物の分離に有用である。
したがって、式(VI)のブロックコポリマーが提供される。
(A)−b−(B) (VI)
上記式において、mおよびnは、少なくとも15の整数であり、別の実施形態において、mおよびnは、20〜4000または50〜3000または100〜2000の範囲であってもよく、別の実施形態において、mおよびnはまた、用途によっては4000より高いことがあり、
bは、ホモポリマーA,Bの2つのブロック間の結合を表し、
AおよびBは、互いに異なっており、式(IVA)で表される繰り返し単位から独立に選択され、前記繰り返し単位は式(IV)のモノマーに由来する。
ここで、上記式において、
は、他の繰り返し単位との結合位置を表し、
pは、0、1または2の整数であり、
、R、RおよびRは、同一であるかまたは異なっており、それぞれ互いに独立に水素、直鎖もしくは分岐鎖の(C−C16)アルキル、ヒドロキシ(C−C16)アルキル、パーフルオロ(C−C12)アルキル、(C−C12)シクロアルキル、(C−C12)ビシクロアルキル、(C−C14)トリシクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、パーフルオロ(C−C10)アリール、パーフルオロ(C−C10)アリール(C−C)アルキル、ジ(C−C)アルキルマレイミド(C−C)アルキル、ジ(C−C)アルキルマレイミド(C−C)アルコキシ(C−C)アルキル、ヒドロキシ、(C−C12)アルコキシ、(C−C12)シクロアルコキシ、(C−C12)ビシクロアルコキシ、(C−C14)トリシクロアルコキシ、(C−C10)アリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)ヘテロアリールオキシまたは(C−C)アシルオキシから選択され、ここで、前記の置換基のそれぞれは、ハロゲンまたはヒドロキシから選択される基で置換されてもよい。
本発明の一実施形態において、本発明のブロックポリマーは、第3のタイプの繰り返し単位をさらに含み、式(VII)で表される。
(A)−b−(B)−b−(C) (VII)
上記式において、m、nおよびbは上記で定義したとおりであり、oは少なくとも15の整数であり、別の実施形態において、oは20〜4000または50〜3000または100〜2000の範囲であってもよく、別の実施形態において、oはまた、ブロックポリマーの用途によっては4000より高いことがある。Cは、AまたはBと同一であるかまたは異なっており、式(IVA)で表される繰り返し単位から独立に選択され、前記繰り返し単位は本明細書で定義される式(IV)のモノマーに由来する。
すなわち、本発明のブロックコポリマーは、ジブロックまたはトリブロックとして存在することができる。とはいえ、式(IV)の他のモノマーの1つ以上を連続的に添加して任意の数の追加のブロックを形成し、本発明のマルチブロックコポリマーを形成することできる。例えば、ジブロックポリマーは、典型的にはまず式(IV)の第1モノマーを好適な触媒の存在下で重合させ、次いで第1モノマーと同一であるかまたは第2の区別可能なモノマーである第2モノマーを同様の重合反応混合物に添加してジブロックコポリマーを形成することができる。一般的に、重合は、溶液中で、上述のような好適な重合反応温度で行われる。すなわち、1つまたはそれ以上の好適な重合触媒の存在下で、上述した溶媒のなかの任意のものを用いてジブロックコポリマーを形成することができる。反応温度は、一般的に、環境温度程度、すなわち室温付近である。とはいえ、環境温度より高い温度、すなわち室温より高い25℃付近〜150℃程度の温度や、環境温度より低い温度、すなわち室温より低い25℃付近〜0℃の温度またはさらに低い温度を用いてもよい。重合はまた、neatで、すなわち溶媒なしの塊状重合でも行うことができる。トリブロックポリマーは、同様に、第2モノマーを重合させた後、第3モノマーを添加することによって形成される。マルチブロックポリマーは、さらなるモノマーを連続的に添加することによって形成される。上述のように、上記ブロックコポリマーは、必要に応じて異なるブロックを形成するために同じモノマーまたは異なるモノマーを用いて、それらのモノマーのモル比を様々に異ならせて形成することができる。
したがって、一実施形態において、A:Bのブロックモル比が1:1〜1:4であるジブロックコポリマーが提供される。別の実施形態において、A:Bのブロックモル比は1:1〜1:2である。さらに別の実施形態において、A:Bのブロックモル比は1:1である。別の実施形態において、ブロックポリマーは、A:B:Cのブロックモル比が1:1:1〜1:4:1〜1:1:4のトリブロックポリマーである。さらなる実施形態において、A:B:Cのブロックモル比は1:1:1であり、別の実施形態において、A:B:Cのブロックモル比は1:2:1である。これに関し、ブロックのサイズもまた、各ブロックの重量分率によって制御することができる。すなわち、ジブロックポリマーA−b−Bにおいて、モノマーAの重量分率(Wで表される。)は、0.1〜1の範囲であってもよい。同様に、様々なトリブロックまたは他のマルチブロックポリマーも、使用する各モノマーの重量分率を異ならせて製造することができる。
一般的に、式(IV)に包含される任意のモノマーを用いて本発明のブロックポリマーを形成することができる。例えば、繰り返し単位Aの例としては、以下からなる群より選択されるモノマーに由来するものが挙げられるが、これらに制限されない。
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(BuNB)、
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(HexNB)、
5−オクチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(OctNB)、
5−パーフルオロエチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
5−n−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
5−パーフルオロヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(C13NB)、
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール(HFANB)、
1−(3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロピル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(PrDMMINB)、
1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(BuDMMINB)、
1−(6−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ヘキシル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(HexDMMINB)、
5−フェネチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(PENB)、
5−ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(BnNB)、および
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(NBANB)。
別の実施形態において、繰り返し単位Bの例としては、以下からなる群より選択されるモノマーに由来するものが挙げられるが、これらに制限されない。
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(BuNB)、
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(HexNB)、
5−オクチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(OctNB)、
5−パーフルオロエチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
5−n−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
5−パーフルオロヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(C13NB)、
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール(HFANB)、
1−(3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロピル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(PrDMMINB)、
1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(BuDMMINB)、
1−(6−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ヘキシル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(HexDMMINB)、
5−フェネチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(PENB)、
5−ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(BnNB)、および
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(NBANB)。
最後に、繰り返し単位Cの例としては、以下からなる群より選択されるモノマーに由来するものが挙げられるが、これらに制限されない。
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(BuNB)、
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(HexNB)、
5−オクチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(OctNB)、
5−パーフルオロエチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
5−n−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
5−パーフルオロヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(C13NB)、
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール(HFANB)、
1−(3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロピル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(PrDMMINB)、
1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(BuDMMINB)、
1−(6−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ヘキシル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(HexDMMINB)、
5−フェネチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(PENB)、
5−ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(BnNB)、および
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(NBANB)。
別の実施形態において、繰り返し単位Aの代表的な例は、以下からなる群より選択されるモノマーに由来する。
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(BuNB)、
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(HexNB)、
5−n−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール(HFANB)、
1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(BuDMMINB)、および
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(NBANB)。
別の実施形態において、繰り返し単位Bの代表的な例は、以下からなる群より選択されるモノマーに由来する。
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(BuNB)、
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(HexNB)、
5−n−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール(HFANB)、
1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(BuDMMINB)、および
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(NBANB)。
さらに別の実施形態において、繰り返し単位Cの代表的な例は、以下からなる群より選択されるモノマーに由来する。
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(BuNB)、
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(HexNB)、
5−n−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール(HFANB)、
1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(BuDMMINB)、および
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(NBANB)。
本発明のブロックコポリマーの例は、以下からなる群より選択されるが、これらに制限されない。
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−HFANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(BuNB−b−HFANB)、
5−ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび5−n−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンに由来するブロックコポリマー(BnNB−b−CNB)、
5−n−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオンに由来するブロックコポリマー(CNB−b−BuDMMINB)、
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HFANB−b−NBANB)、および
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−NBANB)。
一実施形態において、本発明のブロックポリマーは以下からなる群より選択される。
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンに由来するブロックポリマー(BuNB−b−HFANB−b−BuNB)、
5−n−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(BuNB−b−BnNB−b−NBANB)、および
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール、5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、およびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックポリマー(HFANB−b−BuNB−b−HFANB)。
本発明のブロックポリマーは、当該技術分野における公知のいずれかの手順で合成することができる。一般的に、重合は、溶液中で、好適な金属触媒の存在下で行われる。本発明のいくつかの実施形態において、有利なことに、金属触媒と、共触媒、開始剤または前開始剤または活性化剤として機能し得る好適な化合物との組み合わせにより、本発明のブロックポリマーを製造する方法が提供されることが明らかとなった。とはいえ、上述のように、当該技術分野において公知である他の任意のアプローチを用いることもできる。
したがって、本明細書に記載されている式(VI)のブロックコポリマーを製造する方法が提供され、その方法は、本明細書に記載の第1モノマー(式(IV)のA)のいずれか1つをパラジウム化合物と反応させて第1ポリマーブロックを形成することを含む。次いで、上記第1モノマー(式(IV)のA)とは異なる第2モノマー(式(IV)のB)を重合反応混合物に添加して、モノマー繰り返し単位A,Bのモル比が異なるジブロックコポリマーを含むブロックコポリマーを形成する。
別の実施形態において、第3モノマー(式(IV)のC)を反応させて式(VII)のブロックポリマーを形成することを含む、トリブロックポリマーの製造方法がさらに提供される。
(A)−b−(B)−b−(C) (VII)
上記式において、m、n、o、b、A、BおよびCは、本明細書において定義されているとおりである。モノマー繰り返し単位Cは、AまたはBと同一であっても異なっていてもよく、式(IVA)で表される繰り返し単位から独立に選択され、該繰り返し単位は本明細書で定義された式(IV)のモノマーに由来することに留意されたい。これも上述したように、式(VII)のブロックポリマーは、トリブロックポリマーと称され、上述した式A、BまたはCの繰り返し単位の様々な異なるモル比を有することができる。
本発明の方法において使用し得るパラジウム化合物には、本明細書に記載されている式(I)、(II)および(III)の化合物のすべてが含まれる。
有利にも、様々な他のパラジウム化合物も本発明の方法において使用し得ることが今や明らかとなった。本発明のブロックポリマーの形成に好適なそれらのパラジウム化合物は下記の式で表される。
(アリル)Pd(P(Q))(L)または(メチル)Pd(P(Q3))(L
上記式において、Qは同一であっても異なっていてもよく、イソプロピル、tert−ブチル、ネオペンチルおよびシクロヘキシルから独立に選択され、Lはハロゲン、トリフルオロアセテートおよびトリフルオロメタンスルホネート(トリフレート)から選択される。それらのパラジウム化合物の例は下記を含むが、これらに制限されない。
アリルパラジウム(トリイソプロピルホスフィン)クロリド[Pd(アリル)(トリイソプロピルホスフィン)Cl]、
アリルパラジウム(トリ−tert−ブチルホスフィン)クロリド[Pd(アリル)(トリ−tert−ブチルホスフィン)Cl]、
アリルパラジウム(ジイソプロピル−tert−ブチルホスフィン)クロリド[Pd(アリル)(ジイソプロピル−tert−ブチルホスフィン)Cl]、
アリルパラジウム(イソプロピル−ジ−tert−ブチルホスフィン)クロリド[Pd(アリル)(イソプロピル−ジ−tert−ブチルホスフィン)Cl]、
アリルパラジウム(ジ−tert−ブチル−シクロヘキシルホスフィン)クロリド[Pd(アリル)(ジ−tert−ブチル−シクロヘキシルホスフィン)Cl]、
アリルパラジウム(ジ−tert−ブチル−ネオペンチルホスフィン)クロリド[Pd(アリル)(ジ−tert−ブチル−ネオペンチルホスフィン)Cl]、
(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[Pd(アリル)(トリシクロヘキシルホスフィン)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)トリフレート[Pd(アリル)(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(トリシクロヘキシルホスフィン)トリフルオロアセテート[Pd(アリル)(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]、
(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[Pd(アリル)(トリイソプロピルホスフィン)トリフルオロアセテート]、
メチルパラジウム(トリイソプロピルホスフィン)クロリド[Pd(メチル)(トリイソプロピルホスフィン)Cl]、
メチルパラジウム(トリ−tert−ブチルホスフィン)クロリド[Pd(メチル)(トリ−tert−ブチルホスフィン)Cl]、
メチルパラジウム(ジイソプロピル−tert−ブチルホスフィン)クロリド[Pd(メチル)(ジイソプロピル−tert−ブチルホスフィン)Cl]、
メチルパラジウム(イソプロピル−ditert−ブチルホスフィン)クロリド[Pd(メチル)(イソプロピル−ジ−tert−ブチルホスフィン)Cl]、
メチルパラジウム(ジ−tert−ブチル−シクロヘキシルホスフィン)クロリド[Pd(メチル)(ジ−tert−ブチル−シクロヘキシルホスフィン)Cl]、
メチルパラジウム(トリシクロヘキシルホスフィン)クロリド[Pd(メチル)(トリシクロヘキシルホスフィン)Cl]([(Me−Pd−PCy)Cl]と略記されることもあり、ここでCyはシクロヘキシル(C11)である)、
メチルパラジウム(ジシクロヘキシル−tert−ブチルホスフィン)クロリド[Pd(メチル)(ジシクロヘキシル−tert−ブチルホスフィン)Cl]、
メチルパラジウム(シクロヘキシル−ジ(tert−ブチル)ホスフィン)クロリド[Pd(メチル)(シクロヘキシル−ジ(tert−ブチル)ホスフィン)Cl]、など。
本発明のブロックポリマーを形成するために用いることができるパラジウム化合物のさらに他の種類は、下記の化学式で表すことができる。
上記式において、Rxは置換(C−C16)アリール、例えば2,5−ジイソプロピルベンゼンやメシチルなどであり、Lは上記で定義したとおりである。それらのパラジウム化合物の例は下記を含むが、これらに制限されない。
前記のパラジウム化合物のいくつかは、市販されているか文献公知であり、文献公知のいずれかの手順を用いて製造することができる。
また、上述したように、前記のようなパラジウム化合物は、一般的に、共触媒、開始剤、前開始剤または活性化剤として機能する追加の化合物とともに用いられる。例えば、前記のような式(V)の化合物のいずれをもこの目的のために用いることができる。一実施形態において、それらの活性化剤化合物の例は、リチウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートエーテラート(LiFABA−[Li(OEt2.5][B(C])および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(DANFABA)などを含むが、これらに制限されない。
よって、本発明のブロックコポリマーの製造に有用なパラジウム含有触媒は、あらかじめ形成した単一成分触媒として調製することができ、または、重合させる所望のモノマーの存在下においてパラジウム含有プロ触媒を活性化剤(または前記の共触媒、開始剤または前開始剤)と混合することによってin situで製造できることに留意されたい。
したがって、あらかじめ形成した触媒は、プロ触媒のような触媒前駆体と活性化剤(または共触媒、開始剤または前開始剤)とを適切な溶媒中で混合し、適切な温度条件下で反応を進行させた後、反応生成物(すなわちあらかじめ形成した触媒生成物)を単離することによって製造できる。プロ触媒とは、共触媒、活性化剤、開始剤またはプロ開始剤化合物との反応によって活性触媒に転換されるパラジウム含有化合物を意味する。代表的なプロ触媒および活性化剤化合物の追加的な説明および合成は、関連部分が本明細書に参照により組み込まれる米国特許6,455,650で見つけることができる。
本発明によって形成されるブロックコポリマーは、一般的に、形成された各ブロックが少なくとも約2,000の数平均分子量(M)を示す。各ブロックのMは、所望の性質や、ブロックコポリマーの最終的な用途に基づいて調整することができる。よって、別の実施形態において、本発明のブロックコポリマーのブロックの1つは、少なくとも約20,000のMを有する。さらに別の実施形態において、本発明のブロックコポリマーのブロックの1つは、少なくとも約50,000のMを有する。一部の別の実施形態において、本発明のブロックコポリマーのブロックの1つは、少なくとも約100,000のMを有する。別の実施形態において、ジブロックコポリマーの1つのブロックは少なくとも5,000のMを有し、他の1つのブロックは少なくとも20,000のMを有する。いくつかの別の実施形態において、本発明のブロックポリマーのブロックのいずれか1つは、100,000より高いか、200,000より高いか、または500,000より高いMを有する。上述したように、ブロックコポリマーの数平均分子量(M)は、任意の公知技術によって、例えば、分布の狭い標準ポリスチレンで校正した示差屈折率(RI)検出器または多角度レーザー光散乱(LS)検出器のような好適な検出器および校正標準が備えられたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって決定することができる。また、上述したように、本発明のブロックコポリマーのそれぞれは、典型的には、非常に低い多分散指数(PDI=M/M)を示す。一般的に、本発明のブロックコポリマーの各ブロックのPDIは2未満である。いくつかの実施形態において、PDIは、1.5未満、1.4未満、1.3未満、1.2未満または1.1未満である。とはいえ、いくつかの実施形態において、PDIは2より高いことがあり、例えば3より高いことがあることに留意されたい。
一実施形態において、本発明の方法を実施することによって様々なジブロックポリマーを形成することができる。本発明の方法から形成されたそれらのジブロックポリマーの例は、以下のように列挙することができるが、これらに制限されない。
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−HFANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(BuNB−b−HFANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオンに由来するブロックコポリマー(CNB−b−BuDMMINB)、
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HFANB−b−NBANB)、
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−NBANB)、および
5−ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび5−n−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンに由来するブロックコポリマー(BnNB−b−CNB)。
別の実施形態において、本発明の方法を実施することによって様々なトリブロックポリマーを形成することができる。本発明の方法から形成されたそれらのトリブロックポリマーの例は、以下のように列挙することができるが、これらに制限されない。
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンに由来するブロックポリマー(BuNB−b−HFANB−b−BuNB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックポリマー(BuNB−b−BnNB−b−NBANB)、および
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール、5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、およびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックポリマー(HFANB−b−BuNB−b−HFANB)。
浸透気化膜への応用
上述のように、本発明のブロックポリマーは、いくつかの独特な性質を示し、それによりいくつかの異なる応用に有用である。そのような応用の例には、とりわけ、分離、電子工学的および/または光電子工学的応用のための膜物質が含まれる。
エタノールやブタノールなどのようなバイオ燃料の製造に対する関心が高まるなか、水から有機物質を経済的に分離する、環境に優しい分離プロセスの開発に対する関心が高まっている。また、工業プロセスによって汚染された水流の浄化や、生物学的プロセスを介して各種の有機溶媒を形成するように設計された水性発酵ブロスからの有機生成物の単離(例えば、発酵リアクターのブロスまたは他の生物学的に形成されたブロス、例えば藻類ブロスからフェノールの単離)の需要がさらに高まっている。また、なんらかのバイオマス由来の廃棄物を含む生物学的廃棄物および産業廃棄物から付加価値のある製品を分離することに対する関心がますます高まっている。このような分離を行うために蒸留やガスストリッピングなどのプロセスを用いることは周知であるが、かかる従来のプロセス(特に蒸留)は、一般的に、資本コストおよびエネルギーコストが高くつくという特徴を有する。このため、上記のような従来のプロセスはしばしば問題をはらんでいる。例えば、従来の分離プロセスによると、ブタノールのようなバイオ燃料の発熱量のうち60%を超える量が「浪費」となる可能性があることが指摘されている。
さらに重要なことに、有機生成物、特に上記のようなバイオプロセスによって製造されるかまたは有機廃棄物から抽出される有機溶媒の工業的利用は、ますます増加している。例えば、製造されたn−ブタノールおよびそのエステル(例えば、n−ブチルアセテート)の約半分は、コーティング産業における溶媒(例えば印刷インクなどの染料用の溶媒)用溶媒を含み)として用いられている。ジカルボン酸、無水フタル酸およびアクリル酸の、ブチルエステルの他の周知の応用には、可塑剤、ゴム添加剤、分散剤、半合成滑剤、研磨剤や洗浄剤(例えば、床洗浄剤や汚れ除去剤)の添加剤、および作動液としての応用が含まれる。ブタノールおよびそのエステルは、例えば抗生物質、ホルモン剤、ビタミン剤、アルカロイドおよび樟脳などの薬剤ならびに天然物製品の製造における抽出液を含めて、溶媒としても用いられる。ブタノールおよびそのエステルやエーテルの他の様々な用途には、他の様々な用途のなかでも、纎維産業における可溶化剤(例えば、紡糸浴の添加剤)、プラスチックの着色用のキャリア、氷結防止液の添加剤、スパーク点火エンジン用ガソリンの添加剤として、グリコールエーテルの製造用原料としての用途が含まれる。
したがって、このような分離を行うための代替的なプロセスとして、浸透気化として知られているプロセスが、前述の「浪費」の解決策として大きな注目を集めてきた。浸透気化プロセスでは、投入液(典型的には2種以上の液体の混合物、例えば発酵ブロス)を、該投入液の一成分を膜に優先的に透過させる性質を有する膜フィルムに接触させる。次いで、上記透過物を、一般的には上記膜の透過物側に減圧を適用することによって、上記膜フィルムの下流側から蒸気として取り出す。浸透気化プロセスは、特に、同程度の揮発性を有する液体混合物、例えば従来の方法では分離しにくい共沸混合物の分離において最適の方法であることがわかった。浸透気化膜の形成には、ポリイミド、ポリエーテル−ポリアミド、ポリジメチルシロキサンなどのポリマーが用いられ、ある程度の成功を収めてきたが、商業的に実用可能な膜物質に求められる必須特性は未だ実証されていない。例えば、水性混合物から各種の低揮発性有機物を分離するために、例えばPERVAP 1060(ポリ(ジメチルシロキサン)、PDMSで製造)、PERVAP 1070(ゼオライト、ZSM−5、充填PDMSで製造)(Sulzer Chemtech Membrane Systems A.G.、ドイツノインキルヒェン所在)およびPEBA(ブロックコポリマーポリエーテル−ポリアミド、GKSS−Forschungszentrum Geesthacht GmbH、ドイツゲーストハッハト所在)などの浸透気化膜を利用することができる。しかし、より低い資本コストおよび運用コストで水性混合物から有機物を効率的に分離することのできる、より優れた性能を有する膜を開発する必要性は依然として存在している。
本明細書には、本発明の実施形態として、モノマー、ポリマー組成物の実施形態、フィルムおよびフィルム複合材の実施形態、およびそれによって形成された浸透気化膜であってこれまで達成できなかった種々の混合物(特に、発酵培養液や産業廃棄物)からの有機物の分離を有利に達成する実施形態が開示されている。
以下、本発明の例示的な実施形態を説明する。かかる例示的な実施形態により、それらを様々に変形、適応または変更した実施形態が当業者には明らかとなるであろう。このように、本発明の教示内容に依拠し、かつ当該技術分野を進歩させる変形、適応または変更はすべて、本発明の範囲および趣旨の内にあると考えられることが理解されるであろう。例えば、本明細書に記載された例示的な実施形態は、一般的に水性投入液からのブタノールおよび/またはフェノールの分離に言及しているが、これは本発明をブタノールおよび/またはフェノールの分離に係る実施形態のみに限定する意図ではない。したがって、本発明のいくつかの実施形態は、本発明のブロックコポリマーから適切な浸透気化膜を形成することのできる水性投入液からの任意の有機物質の分離を包含する。例えば、いくつかの実施形態は、本明細書に開示さる適切な浸透気化膜を用いて、親水性投入液から疎水性有機物質を分離することを包含する。本発明のさらに別の実施形態は、非極性有機物質と極性有機物質との分離を包含する。それらの分離の例には、メタノールやエタノールなどの水混和性アルコールからの芳香族物質(例えば、ベンゼンやトルエン)の分離、および、極性ヘテロカビル系物質からの非極性ヒドロカビル系物質(例えば、ヘキサンやヘプタン)の分離が含まれるが、これらに限定されない。他の様々な有機物としては、揮発性有機溶媒、例えばテトラヒドロフラン(THF)、酢酸エチル(EA)、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)などが例示され、これらはいずれも発酵ブロスまたは産業廃棄物中に存在し得る。
疎水性ポリマーにより形成された浸透気化膜において予想される挙動は、有機物の濃度が高くなるにつれ可塑化および/または膨潤される、というものである。膜の可塑化および/または膨潤は、一般的に、有機物と水の両方の透過性を望ましからず増加させ、このとき一般的に水の透過性は有機物の透過性に比べて相対的に大きく増加するため、これにより分離係数が低下してしまう。意外なことに、本発明のブロックポリマーにより形成された浸透気化膜は、概して疎水性であるが、一般的に予想される挙動とは逆の挙動を示す。本明細書に記載されているような浸透気化膜は、供給物の濃度の増加(すなわち、供給流における有機物の濃度の増加)にともなって分離係数が劇的に増大する。
浸透気化においては、典型的には、多成分を含む液体流を、それらの成分の1つ以上を優先的に透過させる浸透気化膜に通過させる。多成分液体流が浸透気化膜の表面を横切って流通することにより、上記優先的に透過した成分は浸透気化膜を通り抜けて透過蒸気として除去される。浸透気化膜を通過する輸送は、浸透気化膜の透過側の蒸気圧を、多成分液体流の蒸気圧より低く維持することによって誘導される。かかる蒸気圧差は、例えば、多成分液体流を透過物流の温度より高温に維持することによって達成することができる。このような例では、供給物の温度を維持するため、および浸透気化プロセスを継続するために、透過物成分の蒸発潜熱が多成分液体流に供給される。あるいは、蒸気圧差は、典型的には浸透気化モジュールの透過物側が大気圧より低い圧力となるように操作することによって達成される。ポリノルボルネン浸透気化膜の透過物側の減圧は、凝縮器ユニットで行われる冷却および凝縮にともなう圧力降下を利用すること、および/または、真空ポンプを使用すること、のいずれかによっても達成可能である。透過物側において任意にスイープガスを用いることにより、透過成分の濃度を低下させて浸透気化プロセスを促進することができる。供給液体の蒸気圧は、発酵ブロスを加熱することによって任意に上昇させることができる。ポリノルボルネン浸透気化膜は、関連する開示内容が本明細書に参照により組み込まれる米国特許8,215,496においてすでに開示されている。それらの膜はある程度の成功を収めたが、本明細書により開示され権利主張されているブロックコポリマー浸透気化膜は、以下の開示から明らかなように、このような先に開示された膜を超える著しい改善を提供するものである。
したがって、本明細書に開示される式(VI)または(VII)のブロックポリマーを含む浸透気化膜が提供される。すなわち、本発明のジブロックポリマーまたはトリブロックポリマーのいずれかを用いて、本発明の浸透気化膜を形成することができる。一実施形態において、本発明の浸透気化膜は、本発明の式(VI)のジブロックコポリマーを含む。また別の実施形態において、本発明の浸透気化膜は、本発明の式(VII)のトリブロックポリマーを含む。
別の実施形態において、本発明の浸透気化膜は、以下からなる群より選択されるジブロックコポリマーから形成される。
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−HFANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(BuNB−b−HFANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオンに由来するブロックコポリマー(CNB−b−BuDMMINB)、
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HFANB−b−NBANB)、および
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−NBANB)。
別の実施形態において、本発明の浸透気化膜は、以下からなる群より選択されるトリブロックポリマーから形成される。
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンに由来するブロックコポリマー(BuNB−b−HFANB−b−BuNB)、および
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール、5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、およびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(HFANB−b−BuNB−b−HFANB)。
本発明の浸透気化膜は、当該技術分野において公知である任意の技術により容易に形成することができる。例えば、式(IVA)のポリシクロアルキルノルボルネン型モノマーの好適な繰り返し単位を含む本発明の式(VI)または(VII)の好適なジブロックポリマーまたはトリブロックポリマーを、一般的に好適な有機溶媒に溶解させて溶液を形成する。次いで、上記ポリマー溶液を一般的に好適なフィルタで濾過して残留汚染物質を除去する。濾過後、トラップされたガスを除去することができる。次いで、上記ポリマー溶液は、当該技術分野において公知である任意の方法によってフィルムに形成することができる。例えば、上記ポリマー溶液を基材上に注ぎ、展延(pull)してフィルムを形成する。上記フィルムは、次いで乾燥され、基材があれば該基材から取り外され、使用可能な状態となる。このような方式で形成されたフィルムは、一般的に単一の厚さのフィルムとしてみなされ、かかる実施形態の具体的な例は、以下により詳しく記載されている。いくつかの実施形態において、フィルムは、最初に形成されたフィルムの上に第2層のフィルムを形成することにより、二重厚さのフィルムとしてキャストされる。他のいくつかの実施形態では、ポリマー溶液をポリマーウェブに付与して強化膜を形成する。上記ポリマー溶液をシートに付与することで支持膜を形成し、あるいは基材パネルに付与することで非支持膜を形成する。別の実施形態において、ポリマー溶液を適切にキャストして、管状複合材または中空糸を形成することができる。したがって、一実施形態において、本発明の浸透気化膜は、管状複合材、中空糸、緻密なフィルムの平坦なシート、または薄膜複合材の形態である。
本発明の浸透気化膜は、発酵ブロスから好適な物質、例えばブタノールを分離するために適した任意の形態であり得る。例としては、スパイラル状に巻回されたモジュール、中空糸膜を含む繊維膜、管状膜、および平坦な膜(例えば、プレートアンドフレーム型のもの)、支持ありまたは支持なしの緻密なフィルム、または薄膜複合材が含まれる。
ブロックポリマー浸透気化膜が支持なしの緻密なフィルム形態で用いられる場合、上記緻密なフィルムの厚さは、約1ミクロン〜約500ミクロンである。別の実施形態において、上記緻密なフィルムの厚さは、約5ミクロン〜約100ミクロンである。
浸透気化膜が薄膜複合材の形態で用いられる場合、それらの膜は非支持膜より薄くすることができ、例えば約0.1ミクロン程度の薄さとすることができる。さらに、上記膜は、ブロックポリマーの層を少なくとも1つと、非ブロックポリマー成分の層を少なくとも1つ含む。そのような複合材は、複数のブロックポリマー膜や、複数の非ブロックポリマー成分層を含んでもよい。非ブロックポリマー成分の例には、他の様々なポリマーおよび無機物質が含まれる。そのようなポリマーの例には、TYVEK(登録商標)などのポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、ポリアクリロニトリル(PAN)、それらの混合コポリマーおよびターポリマーなどが含まれる。無機物質の例には、ゼオライト、ガラスフリット、炭素粉末、金属篩、金属スクリーン、金属フリットなどが含まれる。
浸透気化プロセスの概略図を図1に示した。図示されるように、多くの化学種を含有する供給物を、浸透気化モジュール100に、そしてその供給物側の液体チャンバ102に投入する。透過物側の蒸気チャンバ104は、浸透気化膜106によって、液体チャンバ102から隔てられている。所定の透過物に対して選択性を有する浸透気化膜106を通じて、供給液体から蒸気相が抽出される。そして、供給液体に比べて上記所定の透過物が濃縮された透過物蒸気が、一般的にはその凝縮によって、浸透気化モジュール100から取り出される。
ブロックポリマー浸透気化膜を用いて、浸透気化によって、例えばバイオブタノール、エタノール、またはフェノール、および1つ以上の他の混和性成分を含む発酵ブロスを処理することができる。より具体的には、蒸気チャンバ104に減圧またはガスパージを適用しつつ、発酵ブロスを液体チャンバ102に加えることで浸透気化膜106の片面と接触して配置することができる。上記発酵ブロスは、加熱してもよく、非加熱でもよい。発酵ブロス中の成分は、浸透気化膜106の内部/表面に吸着し、透過した後、蒸気相中に蒸発する。結果として得られる蒸気または透過物、例えばブタノール(またはフェノール)は、次いで凝縮され、回収される。発酵ブロス中の異なる化学種は、浸透気化膜に対する親和度および膜中への拡散速度が異なるため、供給物中に低濃度で含まれる成分であっても、透過物において高度に濃縮され得る。したがって、一実施形態において、水よりも揮発性有機物を優先的に透過させることのできる浸透気化膜が提供される。本発明の浸透気化膜を介しての揮発性有機物の透過性は、一般的に、供給流における有機物の濃度が高くなることにより増加する。別の実施形態において、そのような揮発性有機物はブタノール、フェノールなどを含むが、これらに限定されない。
図2は、バイオブタノールまたはフェノールのなどの価値ある有機化合物を含有する粗発酵ブロス(または、バイオマス廃棄物を含む水性の産業廃棄物または他の廃棄物)からブタノールまたは他の望ましい物質を分離するために用いることができる例示的な浸透気化システム200を示す図である。粗発酵ブロス(または産業および/またはバイオマス廃棄物を含む他の廃棄物)は、供給タンク205からの供給流210としてポンプ215により汲み出され、ヒーター220を通過することでその温度を上昇させる。次いで、この発酵ブロスは、加圧下で、浸透気化膜を備える浸透気化モジュール225に投入される。(真空ポンプ245を用いて)減圧を適用することにより、浸透気化モジュール225からブタノール(またはフェノール)を含む浸透蒸気230が得られ、ここでブタノール蒸気(またはフェノール蒸気)は凝縮器235で凝縮され、収集器240に回収される。ポリノルボルネン浸透気化膜を通過しない残留発酵ブロスまたは残留物流250は、システム200から放出されてもよく(255)、リサイクル流260に送られて供給タンク205に戻されてもよい。
浸透気化プロセスを補完する補足的な方法としては、遠心分離、濾過、デカンテーション、デフレグメーションなどによって発酵ブロスから固体を除去すること;および、吸着、蒸留または液−液抽出などを用いて透過物中のブタノール濃度を増加させること;が挙げられる。
バイオマス由来のブタノールは、しばしばバイオブタノールと称される。バイオブタノールは、アセトン−ブタノール−エタノール発酵(A.B.E.)プロセスによるバイオマスの発酵により製造することができる。例えば、文献[S−Y Li,et al.Biotechnol.Prog.2011,vol.27(1),111−120]を参照されたい。このプロセスでは、クロストリジウム属のバクテリア、例えばクロストリジウム・アセトブチリカムを用いるが、サッカロミセス・セレビシエ、ザイモモナス・モビリス、クロストリジウム・サーモヒドロスルフリカム、大腸菌、カンジダ・シュードトロピカリス、およびクロストリジウム・ベイジェリンキイをはじめとする他のものなども用いることができる。バイオブタノールはまた、セルロース物質から、バイオブタノール生成用の遺伝子組換え酵母を用いて製造することもできる。バイオブタノールを含有する粗発酵ブロスは、有利には図1に示した浸透気化膜、および/または図2に示した浸透気化システムで処理されて、粗ブロス中における濃度に比べて濃縮されたブタノールを提供することができる。本発明の浸透気化膜は、ブタノール以外の各種のアルコール(後エバエタノールやフェノール)を、対応する発酵ブロスまたは産業廃棄物もしくはバイオマス廃棄物から分離するためにも有用である点に留意されたい。
発酵ブロスは、一般的に、様々な炭素基質を含有する。発酵ブロスは、炭素源に加えて、好適なミネラル、塩、補助因子、緩衝剤、そのほか当業者に公知であって培養物の増殖およびブタノールの産生に必要な酵素経路の促進に適した成分を含有することができる。市販の発酵ブロスの例としては、ルリアベルターニ(LB)ブロス、サブロー・デキストロース(SD)ブロス、または酵母培地(YM)ブロスが挙げられる。これら公知の発酵ブロスのいずれをも、それらのブロスから揮発性有機物を分離するために本発明において用いることができる。
同様に、他の様々な有機生成物が発酵プロセスから選択的に形成されることに留意されたい。例えば、しばしば「グリーンフェノール」と称されるフェノールは、生物学的廃棄物または産業廃棄物を含む適切な廃棄物から、適切な生物を利用してフェノール選択的に発酵を行うことにより形成することができる。溶媒耐性バクテリアシュードモナスプチダS12(例えば、L.Heerema,et al.,Desalination,200(2006),pp485−487参照)の組換え菌株からフェノールが選択的に製造され得ることが報告されている。他の様々な酵母菌株がフェノールを製造することも報告されており、それらはすべて、サッカロミセス・セレビシエ r.f.バヤヌス、EP 171 Lalvin;サッカロミセス・バヤヌス、Ever;サッカロミセス・エリプソイデウス、Ceppo 20 Castelli;サッカロミセス・オビホルミス、Ceppo 838 Castelli;サッカロミセス・セレビシエ r.f.セレビシエ、K1 Lalvin;および、サッカロミセス・セレビシエ、D254 Lalvin;などの、サッカロミセス属のバクテリアを用いるものである。これらの生物は、主な炭素源がグルコースである合成および/または天然有機物源から、異なる量のフェノール性物質を製造することができる。文献[M.Giaccio,J.Commodity Science(1999),38(4),189−200]を参照されたい。この明細書において、一般的に「グリーンフェノール」とは、フェノールを含有する発酵ブロスによって製造されたフェノールの総称であって、上記発酵ブロスは約0.1%〜約6%のフェノールを含む。別の実施形態において、上記発酵ブロスは約0.5%〜約3%のフェノールを含有する。
この明細書において、「ブタノール」とは、n−ブタノールおよびその異性体の総称である。本発明のいくつかの実施形態において、上記発酵ブロスは、約0.1%〜約10%のブタノールを含有する。別の実施形態において、上記発酵ブロスは、約0.5%〜約6%のブタノールを含有する。いくつかの別の実施形態において、上記発酵ブロスは、約1%〜約3%のブタノールを含有する。一般的に、本明細書に記載した浸透気化膜は、比較的低いレベルから高いレベルまでの揮発性有機物を含有する発酵ブロスから、ブタノール、エタノール、またはフェノールのような揮発性有機物を分離するのに有効である。さらにいくつかの実施形態では、発酵ブロスは、少なくとも約1%の揮発性有機物を含有する。
さらに、いくつかの「グリーンフェノール」供給原料はノボラック樹脂のようなフェノール系樹脂などを用いても生成し得る点に留意されたい。それらの供給流もまた、廃棄物流からフェノールを分離および/または濃縮可能な本発明の浸透気化プロセスに用いることができる。このような様々なフェノール流は、いくらかの無機塩および有機塩を不純物としてさらに含む。このため、それらの無機塩を供給流から除去し、フェノールを純粋な濃縮形態で得ることは困難である。しかし、驚くべきことに、本発明の浸透気化膜によるとそれらの無機塩および有機塩を分離し得ることが今や明らかとなった。無機塩の代表例には、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウムなどの塩が含まれるが、これらに制限されない。任意の対アニオンとこれらの金属との塩を本発明に用いることができる。そのようなアニオンの例は、ホスフェート、スルフェート、アセテート、ベンゾエートなどを含むが、これらに制限されない。とはいえ、他のアニオン、例えばメタンスルホネート(メシレート)、トリフルオロメタンスルホネート(トリフレート)、p−トルエンスルホネート(トシレート)、およびハロゲン化物、例えばフッ化物、塩化物、臭化物およびヨウ化物などもまた、供給流から分離することが可能である。
一実施形態において、ブタノール、エタノール、フェノール、THF、酢酸エチル、アセトン、トルエン、MEK、MIBKなどのような有機生成物を含有する発酵ブロスまたは産業廃棄物から選択される供給原料から有機生成物を分離するプロセスが提供される。いくつかの実施形態において、発酵ブロスは、本明細書に記載されているようなブロックポリマーのうちのいずれか1つによって形成された浸透気化膜を備える浸透気化モジュールに投入される。次いで、有機生成物を含有する浸透蒸気を浸透気化モジュールから回収する。当該プロセスにおいて、供給される粗発酵ブロスを、本発明の浸透気化膜において有機生成物の通過が促進される温度に加熱することが有利であり得る。一実施形態において、粗発酵ブロス供給物は、約30℃〜約110℃の温度に加熱される。別の実施形態において、粗発酵ブロス供給物は、約40℃〜約90℃の温度に加熱される。さらに別の実施形態において、粗発酵ブロス供給物は、約50℃〜約70℃の温度に加熱される。分離する有機物のタイプに応じて望ましい温度が異なり得ることに留意されたい。例えば、ブタノールの分離においては比較的低い温度が採用される一方、フェノールの分離においてはいくらか比較的高い温度が望ましい。よって、一実施形態において、ブタノールを含有する発酵ブロス供給物は、約30℃〜約90℃の範囲の温度に加熱される。別の実施形態において、フェノールを含有する発酵ブロス供給物は、約40℃〜約110℃の範囲の温度に加熱される。
浸透気化を促進するために、浸透気化モジュールの蒸気チャンバに適切な減圧を適用することができる。一実施形態において、約0.1in Hg〜約25in Hgの減圧が適用される。別の実施形態では、約0.15in Hg〜約5in Hgの減圧が適用される。別の実施形態では、約0.2in Hg〜約4in Hgの減圧が適用される。
他のプロセスとして、ブタノール、フェノールまたはエタノールのような有機生成物に対する分離係数を、浸透気化供給流における上記有機生成物の濃度が高くなるにつれて増加させる方法が挙げられる。それらの方法は、浸透気化供給流から有機生成物を分離するために浸透気化膜を使用することを含む。
この明細書において、「SF」は、第2の化学種に対する第1の化学種の分離の品質尺度である分離係数であり、透過物における組成比に対する供給物における組成比の比として定義される。
この明細書において、フラックス(流束)とは、単位面積の膜を単位時間当たりに流過する量である。
フラックスおよびSFは、次の式によっても表すことができる。
したがって、浸透気化膜の効率は、分離係数(液体混合物が膜を透過することによる濃縮比)と、液体混合物がポリマー膜を透過するフラックスとの少なくとも2つの側面で評価することができる。つまり、膜の分離係数およびフラックスが高いほど、該膜の分離効率は高くなる。もちろん、これは極めて簡素化された分析であって、分離係数の低さは多段膜プロセスを用いることにより克服し得ることが多い。また、膜のフラックス係数が低い場合には、該膜の表面積を大きくすることによってフラックスの低さを克服し得ることが多い。したがって、分離係数およびフラックス係数は、重要な考慮事項ではあるが、他の要因(例えば、膜の強度、弾性、使用中の汚染に対する耐性、熱安定性、自由体積など)もまた、浸透気化膜の形成に最良のポリマーを選択する際の重要な考慮事項である。
本発明の浸透気化膜は、本明細書に記載されているような発酵ブロスまたは他の廃棄物から揮発性有機物(例えばブタノール、フェノールまたはエタノール)を除去する有効な手段を提供するために、該揮発性有機物(例えばブタノール、フェノールまたはエタノール)に対する好適な分離係数(SF)を有することが今や明らかとなった。一実施形態において、浸透気化膜は、例えばブタノール、フェノールまたはエタノールのような揮発性有機物に対して、少なくとも約5のSFを有する。別の実施形態において、浸透気化膜は例えばブタノール、フェノールまたはエタノールのような揮発性有機物に対して、少なくとも約10のSFを有する。さらに別の実施形態において、浸透気化膜は、例えばブタノール、フェノールまたはエタノールのような揮発性有機物に対して、少なくとも約15のSFを有する。またさらに別の実施形態において、浸透気化膜は、例えばブタノール、フェノールまたはエタノールのような揮発性有機物に対して、少なくとも約20、少なくとも約25、または少なくとも約30のSFを有する。また、上述したいずれかのSFは、供給流中の揮発性有機物(例えばブタノール、フェノールまたはエタノール)の濃度が0.5%以上、1%以上、2%以上、3%以上、または4%以上、または5%以上、または6%以上である場合において達成することができる。
揮発性有機物(例えばブタノール、フェノールまたはエタノール)に対する好適なフラックスは、発酵ブロスから揮発性有機物(例えばブタノール、フェノールまたはエタノール)を除去する有効な手段を提供するための本発明のブロックポリノルボルネン浸透気化膜を用いて達成することができる。そのようなブロックポリノルボルネン浸透気化膜を用いて、一実施形態において、揮発性有機物(例えばブタノール、フェノールまたはエタノール)に対して少なくとも約100g/m/hrのフラックスを達成することができる。かかるブロックポリノルボルネン浸透気化膜を用いて、別の実施形態において、揮発性有機物(例えばブタノール、フェノールまたはエタノール)に対して少なくとも約150g/m/hrのフラックスを達成することができ、さらに別の実施形態において、揮発性有機物(例えばブタノール、フェノールまたはエタノール)に対して少なくとも約200g/m/hrのフラックスを達成することができ、またさらに別の実施形態において、揮発性有機物(例えばブタノール、フェノールまたはエタノール)に対して少なくとも約250g/m/hrのフラックスを達成することができる。さらに、従来知られている非ポリノルボルネン浸透気化膜を用いて一般的に見出されていることとは異なり、上述したいずれかのフラックスは、供給流中の揮発性有機物(例えばブタノール、フェノールまたはエタノール)の濃度が、0.5%以上、1%以上、2%以上、3%以上、または4%以上、または5%以上、または6%以上である場合において達成することができる。
驚くべきことに、本明細書に記載されているような様々なブロックポリマーが浸透気化膜の形成に用いるのに適していることが明らかとなった。また、本明細書に記載されているようなジブロックコポリマーまたはトリブロックターポリマーの好適な組み合わせが、結果として得られるポリマーの物理特性(例えば、ガラス転移温度(T)、モジュラス、自由体積、疎水性、加水分解安定性など)および浸透気化特性(例えば、SFおよびフラックス)の調整するために好適であることが観察された。さらに、本発明のブロックポリマーは、比較的高いガラス転移温度を示すように調整することができ、そのような本発明のブロックポリマーは現在公知の膜によって可能な温度よりも高温において浸透気化膜としての作動能を提供することができる点に留意されたい。
有利には、異なるポリノルボルネン繰り返し単位を含む異なるタイプのブロックの組み合わせによって、好適なフラックスおよび分離係数を示す膜が提供されることが今や明らかとなった。よって、例えば、HFANBのようなモノマーに由来するモノマー繰り返し単位を含有する比較的アルコール親和性のブロックと、BuNBのようなモノマー繰り返し単位を含有する比較的疎水性のブロックと、を組み合わせて有するジブロックポリマーを用いることにより、驚くべき性質を有するジブロックポリマー(HFANB−b−BuNB)が提供される。それらのブロックポリマーを製造して、前述および後述のような供給原料からの有機生成物の分離において独特な性質を示すことを特徴とするミクロ相分離膜を形成することができる。より具体的には、アルコール親和性ブロック(例えばHFANB)のモル比(すなわち重量分率)を増加させることで、それによって生成される膜の性能を制御することが今や可能となった。例えば、アルコール親和性ブロックの重量分率の増加は、概して、分離係数のみならずフラックスをも増加させることが今や明らかとなった。よって、一実施形態において、アルコール親和性ブロックの重量分率(例えば、ジブロックポリマーHFANB−b−BuNB中のHFANBの重量分率WHFANB)は、0.5〜0.95であり、別の実施形態において約0.6〜0.85であり、別の実施形態において0.7〜0.8である。いくつかの実施形態において、アルコール親和性ブロックの重量分率(例えば、ジブロックポリマーHFANB−b−BuNB中のHFANBの重量分率WHFANB)は0.5である。
同様に、トリブロックポリマーは、アルコール親和性ブロックと疎水性ブロックとの様々な組み合わせ、例えば、アルコール親和性ブロック−疎水性ブロック−アルコール親和性ブロック、疎水性ブロック−アルコール親和性ブロック−疎水性ブロック、疎水性ブロック−疎水性ブロック−アルコール親和性ブロック、アルコール親和性ブロック−アルコール親和性ブロック−疎水性ブロックなどの組み合わせを有することができる。
したがって、一実施形態において、有機生成物を含有する発酵ブロスまたは廃棄物から選択される供給原料流から有機生成物を分離する方法が提供される。
上記方法は、請求項1のポリマーから形成された浸透気化膜を含む浸透気化モジュールに供給原料を投入すること、および
有機生成物を含有する透過蒸気を上記浸透気化モジュールから回収すること、を含む。
上述のように、浸透気化は任意の好適な温度で行うことができる。よって、一実施形態では、発酵ブロスを浸透気化モジュールに約30℃〜約110℃の温度で投入して浸透気化を行う。当該実施形態において、浸透気化モジュールに適用する減圧は、約0.1in Hg〜約25in Hgの範囲であり得る。
本発明の方法の当該側面において、浸透気化膜は、以下から選択されるポリマーにより形成される。
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−HFANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(BuNB−b−HFANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオンに由来するブロックコポリマー(CNB−b−BuDMMINB)、
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HFANB−b−NBANB)、および
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−NBANB)。
別の実施形態において、本発明の当該側面の方法は、以下から選択されるポリマーで形成された浸透気化膜を含む。
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンに由来するブロックターポリマー(BuNB−b−HFANB−b−BuNB)、および
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール、5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、およびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックターポリマー(HFANB−b−BuNB−b−HFANB)。
本発明の方法の当該側面において、バイオマスまたは有機廃棄物から分離する有機生成物は、ブタノール、エタノール、またはフェノールである。
本発明の別の側面において、揮発性有機物(例えばブタノールまたはフェノール)を含有する発酵ブロスまたは廃棄物から選択される供給原料から該揮発性有機生成物(例えばブタノールまたはフェノール)を分離する方法がさらに提供される。
上記方法は、供給原料を、以下から選択されるポリマーで形成された浸透気化膜を含む浸透気化モジュールに投入することを含む。
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−HFANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(BuNB−b−HFANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオンに由来するブロックコポリマー(CNB−b−BuDMMINB)、
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HFANB−b−NBANB)、
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−NBANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンに由来するブロックターポリマー(BuNB−b−HFANB−b−BuNB)、および
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール、5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックターポリマー(HFANB−b−BuNB−b−HFANB)。
さらに、上記方法は、浸透気化モジュールからブタノールまたはフェノールを含有する浸透蒸気を回収することを含む。
本発明のさらなる側面において、本明細書に記載の式(VI)または(VII)のブロックポリマーの溶液を好適な基材上に注ぐことと、該基材を好適な温度で乾燥させて膜を形成することと、を含む、膜を形成する方法がさらに提供される。上述したように、そのようにして形成される膜の乾燥は、意図した結果が得られるように任意の温度で行うことができる。典型的には、上記乾燥は、約30℃〜約120℃の範囲の温度で行われ、いくつかの別の実施形態では約50℃〜100℃、または70℃〜90℃である。上記膜の乾燥に要する時間は、約10分〜1日、または30分〜20時間、または1時間〜16時間の範囲であり得る。
本明細書に記載されている本発明のブロックポリマーのうち任意のものを用いて、本発明の当該側面における膜を形成することができる。そのようなジブロックコポリマーの例は、以下のように列挙することができるが、これらに制限されない。
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−HFANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(BuNB−b−HFANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオンに由来するブロックコポリマー(CNB−b−BuDMMINB)、
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HFANB−b−NBANB)、および
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−NBANB)。
本発明の当該方法の別の実施形態において、本発明の膜の形成に使用し得るトリブロックポリマーの例は、以下のように列挙することができるが、これらに制限されない。
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンに由来するブロックターポリマー(BuNB−b−HFANB−b−BuNB)、および
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール、5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、およびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックターポリマー(HFANB−b−BuNB−b−HFANB)。
驚くべきことに、好適な溶媒または混合溶媒中でブロックポリマーの溶液を形成して乾燥させると相分離が起きるが、これはバイオマスまたは有機廃棄物から有機揮発性物質を選択的に分離する際に観察される優れた性質のいくつかに起因し得ることが今や明らかとなった。ブロックポリマーを溶解させるために好適な溶媒または混合溶媒の選択によって、表面形態の違いによって観察されるような上記相分離をもたらすことが、ここに観察された。ブロックポリマーを溶解させるための好適な溶媒の例は、トルエンのような炭化水素溶媒と、テトラヒドロフラン(THF)のような他のエーテル溶媒を含む。驚くべきことに、例えば炭化水素溶媒とエーテル(例えばトルエンとTHF)のような混合溶媒は、かかる混合溶媒を用いて形成された膜の表面形態に著しい変化をもたらすことが今や明らかとなった。
このような側面は、図3,4により説明される。図3は、HFANBの重量分率WHFANBが0.78である(1:2)モル比のBuNB−HFANBのジブロックコポリマーから形成された膜の原子間力顕微鏡写真である。図4は、HFANBの重量分率WHFANBが0.48である(2:1)モル比のBuNB−HFANBのジブロックコポリマーから形成された膜の原子間力顕微鏡写真である。(1:2)モル比のBuNB−HFANBのジブロックコポリマーを含有する膜は、溶媒としてトルエンを用いて形成される。(2:1)モル比のBuNB−HFANBのジブロックコポリマーを含有する膜は、溶媒としてTHFを用いて形成される。図3,4から明らかなように、これらの2つの膜は、いかなるナノ構造も示していない。すなわち、ブロックの相分離は観察されない。一方、図5は(1:1:1)モル比のHFANB−BuNB−HFANBのトリブロックポリマーから形成された膜の原子間力顕微鏡写真を示す。このような膜は、トルエンとTHFとの混合物を用いて形成される。この膜は明らかに、相分離を証拠づけるナノ構造をはっきり示している。以下でさらに詳しく述べるように、本発明の浸透気化方法において図5の膜を用いることにより、図3および4の膜より遥かに高いフラックスを得ることが可能となる(表4参照)。このことは、本発明の実施により得られる驚くべき有利な効果の少なくとも1つを明瞭に示している。
膜がミクロ相分離した形態は、改変した手順で溶媒の混合物を用いることによっても得ることができる。したがって、本発明の別の実施形態において、本発明のブロックポリマーを非極性溶媒と極性溶媒との混合物に溶解させ、好適な支持体上にキャストして膜を形成した後、溶媒混合物を蒸発させてミクロ相分離した形態を形成する。非極性溶媒の例は、任意の炭化水素溶媒、例えばヘキサン、ヘプタン、トルエン、トリフルオロトルエン(TFT)、およびそれらの混合物を含む。極性溶媒の例は、エーテル溶媒として、例えばテトラヒドロフラン(THF)およびジエチルエーテル、アルコールとして、例えばブタノール、ペンタノール、ヘキサノールまたはヘプタノール(またはC−C12アルコール)、および、それらの混合物を含む。一般的に、本発明の当該側面において、膜は、本明細書に記載されているような溶液キャスト方法によって製造される。すなわち、典型的には、トルエン、TFT、THFのような溶媒の混合物にブロックポリマーを溶解させ、そうして形成された溶液をポリアクリロニトリル(PAN)膜にコートした後、THF蒸気でアニールする。アニールは、当該技術分野で公知の任意の方法によって、例えば好適な温度のTHFチャンバに膜を曝露することにより行うことができる。一般的に、このようにして形成された膜は、多孔質のPAN支持膜上にブロックポリマーの均一かつ緻密な層を含有し、水溶液中の有機生成物、例えばバイオブタノールを浸透気化分離するための選択層として機能する。
以下の実施例は、本発明のいくつかの化合物/モノマー、ポリマーおよび組成物の、製造方法および使用方法に係る詳細な説明である。製造の詳細は、上記においてより一般的に説明した製造方法の範囲内に含まれており、それを例証する役割を果たす。これらの実施例は、単に説明のために提示されるものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。実施例および本明細書全体にわたって、モノマー対触媒の比は、モル対モル基準である。
実施例
上記および以下において、本発明のいくつかの実施形態を説明するために用いられた化合物、器具および/または方法の一部を記述するにあたり、下記の略語が用いられる。
HFANB:ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール、
HexNB:5−ヘキシルビシクロ−[2.2.1]ヘプト−2−エン、
NB:5−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、
BuDMMINB:1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン、
PGMEA:プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、
PTFE:ポリテトラフルオロエチレン;
TFT:α,α,α−トリフルオロトルエン、
THF:テトラヒドロフラン、
R.T.−室温。
反応は、一般的に、窒素雰囲気下で、必要に応じてドライボックスまたは標準的なシュレンク管/エアレス移送(airless transfer)技術を用いて行われる。一般的に、溶媒は、モレキュラーシーブまたは硫酸マグネシウムでで乾燥させるか乾燥剤から蒸留し、使用前に窒素でパージした。溶媒の乾燥には他の様々な公知技術を用いてもよい。
以下の実施例は、本発明の化合物の製造に用いられた特定の出発物質を含めて、本明細書に開示される各種化合物の製造に用いられる手順を記述する。ただし、これらの実施例は開示内容を例示することを意図しており、その範囲を制限するものではない。
実施例1
表題の化合物を、文献[Chatt et al.,J.Chem.Soc.(1957)3413]に記載された手順を若干修正して用いることにより、以下のように製造した。窒素雰囲気下において、クロロパラジウム酸ナトリウム[NaPdCl](3g、10.2mmol)を無水イソプロピルアルコール(15ml)に懸濁させ、環境温度で撹拌した。この懸濁液にジシクロペンタジエン(2.7g、20.4mmol)を加え、混合物を環境温度で5日間攪拌し続けた。得られた混合物を濾過し、ヘプタンで洗浄(5mlで3回)し、乾燥させて、3.8gの黄色粉末を得た。
環境条件下において、上記で得た黄色粉末1gをヘプタン(15ml)に懸濁させ、この懸濁液を攪拌しながらイソプロピルアルコール(15ml)を加え、混合物を環境温度で2日間攪拌し続けた。次いで、混合物を濾過し、固体をヘプタンで洗浄して、白色を帯びた黄色の粉末として表題化合物1.1gを得た。この表題化合物は、H NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(CDCl、δppm)6.46(1H)、5.88(1H)、3.72(2H)、3.18(1H)、3(1H)、2.8(1H)、2.6(1H)、2.5(1H)、2.17(2H)、1.61(1H)、1.17(1H)、および1.12(6H)。
実施例2
環境大気条件下において、トルエン(20ml)を、[Pd(DCPD)Cl](0.5g、1.6mmol)と酢酸銀(AgOAc)(0.27g、1.6mmol)の混合物に撹拌しながら添加した。得られた黄色懸濁液を環境温度で1時間撹拌した。得られた褐色溶液を濾過し、その濾液を蒸発により乾燥させて、オレンジ色のオイルを得た。これを30mlのエーテルで洗浄し、濾過することにより、黄色を帯びたピンク色の表題化合物を得た。この表題化合物は、H NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(CDCl、δppm)、6.51(1H)、5.93(1H)、4.87(1H)、3.1(2H)、2.85(1H)、2.68(3H)、2.33(1H)、2.22(2H)、および1.96(3H)。
実施例3
窒素雰囲気下において、n−プロパノール(25ml)をカニューレで、[NaPdCl](1g、3.4mmol)とジシクロペンタジエン(0.9g、6.8mmol)の固体混合物に撹拌しながら添加した。得られた赤褐色懸濁液を環境温度で1日間撹拌した。得られた淡いベージュ色の懸濁液を濾過し、ヘキサンで3回洗浄(それぞれ5ml)し、真空乾燥させて、表題化合物1.5gを得た。この表題化合物は、H NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(CDCl、δppm)、6.48(1H)、5.87(1H)、3.59(1H)、3.45(1H)、3.3(1H)、3.21(1H)、3.02(1H)、2.83(1H)、2.63(1H)、2.56(1H)、2.25(1H)、2.18(1H)、1.6(1H)、1.58(4H)、1.06(1H)、0.88(3H)。
実施例4
窒素雰囲気下において、実施例1の化合物[Pd(i−PrO−DCPD)Cl](1g、1.5mmol)をテトラヒドロフラン(30ml)に懸濁させて撹拌した。この懸濁液に、トリイソプロピルホスフィン(0.48g、3mmol)のテトラヒドロフラン(10ml)溶液をカニューレで滴下した。添加完了時に懸濁液は透明になり、この溶液をさらに15分間撹拌した後、10mlに濃縮して濾過した。得られた黄色濾液を一晩撹拌し、乾燥するまで濃縮して、表題化合物1.25gを黄色固体として得た。この表題化合物は、H NMRおよび31P NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(トルエン−d、δppm)、7.59(1H)、7.15(1H)、3.71(1H)、3.47(1H)、2.76(1H)、2.53(4H)、2.28(2H)、2.1(2H)、1.81(1H)、1.63(1H)、1.4(1H)、1.24(18H)、1.05(6H);31P NMR(トルエン−d、δppm)50.93。
実施例5
窒素雰囲気下において、軽質石油エーテル(230ml)を、実施例1の[Pd(i−PrO−DCPD)Cl](3g、4.5mmol)とトリフェニルホスフィン(2.6g、9.9mmol)との混合物に添加した。得られた褐色懸濁液を環境温度で24時間撹拌し、濾過し、エーテルで洗浄し、次いで乾燥して、表題化合物4.1gを褐色粉末として得た。この表題化合物は、H NMRおよび31P NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(CDCl、δppm)、7.67(6H)、7.48(9H)、6.89(1H)、3.88(1H)、3.33(1H)、2.93(1H)、2.83(1H)、2.67(2H)、2.33(1H)、2.21(1H)、1.92(1H)、1.54(1H)、1.27(1H)、1.09(1H)、0.99(3H)、0.79(3H);31P NMR(CDCl、δppm)30.76。
実施例6
窒素雰囲気下において、実施例3の化合物[Pd(n−PrO−DCPD)Cl](0.5g、1.5mmol)をテトラヒドロフラン(15ml)に懸濁させて撹拌した。この懸濁液に、トリイソプロピルホスフィン(0.24g、1.5mmol)のテトラヒドロフラン(5ml)溶液をカニューレで滴下した。添加完了時に懸濁液は透明になり、この溶液を一晩撹拌し、0.45mmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)シリンジフィルタで濾過した。その濾液を乾燥するまで濃縮して、黄色のオイルを得た。これを石油エーテル(3ml)に取り、3分間超音波処理して、表題化合物を固体として沈澱させた。次いで、表題化合物を濾過し、真空乾燥して、0.26gの収量を得た。この表題化合物は、H NMRおよび31P NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(CDCl、δppm)、7.05(1H)、6.78(1H)、3.61(1H)、3.36(1H)、3.18(1H)、2.89(2H)、2.64(5H)、2.35(1H)、2.24(1H)、2.09(1H)、1.55(4H)、1.47(3H)、1.34(18H);31P NMR(CDCl、δppm)50.16。
実施例7
窒素不活性雰囲気のドライボックス中において、実施例4の化合物[Pd(i−PrO−DCPD)Cl(P−i−Pr)](0.25g、0.5mmol)をジクロロメタン(3ml)に溶解させて撹拌した。この撹拌溶液に、トリフルオロメタンスルホン酸銀AgOTf(0.13mg、5mmol)のジクロロメタン(2ml)懸濁液を加え、次いでテトラヒドロフラン(2ml)を加えた。これにより淡黄色の乳濁液が生成した。この混合物を10分間撹拌し、0.45mmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)シリンジフィルタで濾過した。このようにして得られた黄色の濾液を乾燥するまで濃縮して油性残渣を得、これをジエチルエーテル(2ml)に溶解し、真空乾燥させて、表題化合物0.14gをベージュ色−白色の泡状固体として得た。この表題化合物はH、31Pおよび19F NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(トルエン−d、δppm)、7.3(1H)、6.8(1H)、3.55(1H)、3.41(1H)、2.62(1H)、2.45(1H)、2.27(6H)、2.03(1H)、1.8(1H)、1.5(1H)、1.16(9H)、1.06(9H)、0.98(6H)、0.86(1H);31P NMR(トルエン−d、δppm)、50;19F NMR(トルエン−d、δppm)、−77.3。
実施例8
窒素雰囲気下で、実施例4の化合物[Pd(i−PrO−DCPD)Cl(P−i−Pr)](5.1g、10.2mmol)をトルエン(25ml)に撹拌しながら添加した。この溶液に、リチウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(LiFABA)(8.92g、10.2mmol)のアセトニトリル(25ml)溶液をカニューレで添加した。透明な黄色溶液が濁った。これを一晩撹拌した後、セライトを通じて濾過した。その濾液を濃縮して、濃いスラリーマスを得た。このスラリーマスにペンタン(50ml)およびエーテル(50ml)を添加して黄色の固体を得、これを濾過し、ペンタン(25ml)で洗浄し、真空乾燥して、表題化合物9.9g(収率:82%)を得た。この表題化合物は、Hおよび31P NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(アセトン−d、δppm)、7.17(1H)、6.76(1H)、3.85(1H)、3.72(1H)、3.5(2H)、2.94(2H)、2.7(5H)、2.4(1H)、2.32(2H)、2.1(1H)、1.56(1H)、1.42(18H)、1.18(1H)、1.09(6H);31P NMR(アセトン−d、δppm)、52.19。
実施例9
窒素雰囲気下で、実施例8の化合物[Pd(i−PrO−DCPD)(P−i−Pr)(CHCN)]FABA(0.25g、0.212mmol)をトルエン(5ml)に溶解させて撹拌した。この溶液にピリジン(90ml)をシリンジで添加し、それにより淡黄色溶液が生成した。その溶液を乾燥するまで濃縮して黄色のオイルを得、これをジエチルエーテル(1ml)に溶解し、蒸発により乾燥させて、表題化合物0.18gを白色泡状固体として得た。この表題化合物は、Hおよび31P NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(CDCl、δppm)、8.54(2H)、7.92(1H)、7.54(2H)、7.08(1H)、5.41(1H)、3.82(1H)、3.72(1H)、3.06(2H)、2.75(1H)、2.65(1H)、2.46(1H)、2.34(6H)、1.65(1H)、1.39(18H)、1.18(6H);31P NMR(CDCl、δppm)、50.35。
実施例10
窒素不活性雰囲気のドライボックス中において、実施例4の化合物[Pd(i−PrO−DCPD)Cl(P−i−Pr)](1g、2mmol)をトルエン(10ml)に攪拌しながら懸濁させた。この懸濁液に、テトラフルオロホウ酸銀AgBF(0.4g、2mmol)のアセトニトリル(5ml)溶液をピペットで添加した。上記懸濁液はすぐに清澄になり、灰色の固体が沈澱した・。5分間撹拌を続け、次いで0.45mmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)シリンジフィルタで濾過した。その濾液を乾燥するまで濃縮して黄色の油性残渣を得、これをペンタン(5ml)で2回洗浄し、次いでジエチルエーテル(5ml)に取った。得られた溶液を乾燥するまで濃縮して、表題化合物820mgを、淡い真珠色の泡状固体として得た。この表題化合物は、H NMRおよび31P NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(CDCl、δppm)、7.21(1H)、6.51(1H)、3.77(1H)、3.67(1H)、2.96(2H)、2.71(2H)、2.46(7H)、2.21(2H)、1.58(26H);31P NMR(CDCl、δppm)、52.49。
実施例11
実施例11は、文献により報告されているパラジウム触媒に比べて本発明の化合物が高触媒活性であることを示す。いくつかの比較例が比較例1,2として以下に提供される。これらはすべて、各例において用いられた化合物の触媒活性の違いを示すために、本質的に同様の条件で行われた。
好適な反応容器にHFANB(1g、3.7mmol)およびトルエン(3g)を入れ、窒素で30分間スパージし、次いで80℃に加熱した。この溶液に、実施例8の化合物(0.022g、0.018mmol)のトルエン(1ml)溶液を添加した。この混合物を30分間撹拌し、次いで室温まで冷却した。((フェニルホスファンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル))ビス(ジフェニルホスファン)およびトリホス(0.04g、0.06mmol)のジクロロメタン(0.3ml)溶液を添加して重合を停止した。次いで、上記混合物を過剰量のエタノール(10mL)に注いてポリマーを沈澱させた、1gのポリマー(転化率100%)を得た。このポリマーをGPCで特性解釈した。M=60,600;M=16,700;PDI=3.6。
実施例12〜15
実施例4の化合物による単独重合
これらの実施例12〜15では、表1に列挙された各種の異なるモノマーを、重合触媒としての実施例4の化合物とリチウムテトラキス(ペンタフルオロボレート)LiFABAとともに、モノマー:触媒:LiFABAのモル比が100:1:1となるように用いた他は、実施例11を実質的に繰り返した。表に示す反応時間の終了時に反応を停止しさせ、溶媒を蒸発させた。残ったマスをTHFに溶解させて濾過した。次いで、上記ポリマー溶液を水またはアセトンに注ぎ、該ポリマーを沈澱させた。次いで、このようにして得られた粉末状ポリマーを回収し、THFに溶解した溶液を水またはアセトンに注いで沈殿させることを2回繰り返した。
実施例12〜15のそれぞれにおいて使用したモノマーおよび溶媒、重合温度、反応時間、転化率、および結果として得られたポリマーのGPCデータを表1にまとめた。
実施例15A〜E
以下の実施例15A〜Eは、本発明のリビングポリマーの製造に用いられた様々なメチル(パラジウム)ホスフィン化合物の製造手順を提供するものである。
実施例15A
文献[K.Nozaki et al.,Organometallics,2006,4588]に記載されているものを若干修正した手順を用いて表題化合物を製造した。窒素雰囲気下で[(1,5−シクロオクタジエン)Pd(CH)(Cl)](2.5g、9.43mmol)を無水メチレンクロリド(2.5ml)に溶解させ、−78℃で撹拌した。当該溶液にトリ−tert−ブチルホスフィン(1.91g、9.43mmol)のメチレンクロリド溶液(2mL)を添加し、混合物を5分間−78℃で攪拌し続けた。次いで、混合物溶液を環境温度に昇温させ、15分間攪拌し続けた。結果として得られた混合物を濾過し、n−ペンタンで洗浄(10mlで3回)し、乾燥させて、表題化合物2.73gを黄色粉末として得た。
この表題化合物は、H NMRおよび31P−NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(CDCl、δppm)1.75(s、3H)、1.52(d、12Hz、27H)。31P−NMR(CDCl、δppm)69.5
実施例15B
[(1,5−シクロオクタジエン)Pd(CH)(Cl)](300mg、1.1mmol)およびジ−tert−ブチル−シクロヘキシルホスフィン(260mg、1.1mmol)を用いた以外は、実質的に実施例15Aの手順により、表題化合物280mgを淡黄色粉末として得た。
この表題化合物はH NMRおよび31P−NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(CDCl、δppm)2.35(m、2H)、1.75(m、5H)、1.52(m、18H)、1.30(m、4H)、0.82(s、3H)。31P−NMR(CDCl、δppm)71.5
実施例15C
[(1,5−シクロオクタジエン)Pd(CH)(Cl)](430mg、1.62mmol)およびジ−tert−ブチル−イソ−プロピルホスフィン(320mg、1.7mmol)を用いた以外は、実質的に実施例15Aの手順により、表題化合物380mgを淡黄色粉末として得た。
この表題化合物は、H NMRおよび31P−NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(CDCl、δppm)2.8(m、1H)、1.54(m、24H)0.79(s、3H)。31P−NMR(CDCl、δppm)71.5。
実施例15D
[(1,5−シクロオクタジエン)Pd(CH)(Cl)](600mg、2.3mmol)およびトリ−シクロヘキシルホスフィン(630mg、2.3mmol)を用いた以外は、実質的に実施例15Aの手順により、表題化合物350mgを淡黄色粉末として得た。
この表題化合物は、H NMRおよび31P−NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(CDCl、δppm)1.8(m、23H)、1.32(m、10H)、0.79(s、3H)。31P−NMR(CDCl、δppm)47。
実施例15E
[(1,5−シクロオクタジエン)Pd(CH)(Cl)](210mg、0.8mmol)およびトリ−イソプロピルホスフィン(130mg、0.8mmol)を用いた以外は、実質的に実施例15Aの手順により、表題化合物180mgを淡黄色粉末として得た。
この表題化合物は、H NMRおよび31P−NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(CDCl、δppm)2.40(m、3H)、1.42(m、18H)0.72(s、3H)。31P−NMR(CDCl、δppm、50℃)56.6。
実施例15F
[(1,5−シクロオクタジエン)Pd(CH)(Cl)](500mg、1.9mmol)およびジ−イソプロピル−tert−ブチルホスフィン(330mg、1.9mmol)を用いた以外は、実質的に実施例15Aの手順により、表題化合物510mgを淡黄色粉末として得た。
この表題化合物は、H NMRおよび31P−NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(CDCl、δppm)2.55(m、2H)、1.52(m、21H)0.80(s、3H)。31P−NMR(CDCl、δppm、RT)66.5。
実施例15AA〜AI
以下の実施例15AA〜AIは、本発明のリビングポリマーの製造に用いられた様々なアリル(パラジウム)ホスフィンおよびイミダゾール化合物の製造手順を提供するものである。
実施例15AA
窒素雰囲気下で[(η−アリル)Pd(Cl)](4g、10.9mmol)を無水トルエン(100ml)に溶解させ、−78℃で撹拌した。この溶液にトリ−イソ−プロピルホスフィン(3.68g、23mmol)のトルエン溶液(50mL)を添加し、その混合物を−78℃で5分間攪拌した。次いで上記混合物を環境温度に昇温した後、2日間攪拌した。得られた混合物を蒸発により乾燥させ、得られた固体をTHF(48ml)に溶解させた。5時間撹拌した後、上記溶液を濾過して金属を除去し、次いで蒸発により乾燥させた。得られた固体をジエチルエーテルで洗浄し(20mlで3回)、乾燥して表題化合物5.7gを淡黄色粉末として得た。
この表題化合物は、H NMRおよび31P−NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(CDCl、δppm)5.42(m、1H)、4.73(m、1H)、3.75(m、1H)、3.62(m、1H)、2.75(m、1H)、2.53(m、3H)、1.30(m、18H)。31P−NMR(CDCl、δppm)53。
実施例15AB
トリ−tert−ブチルホスフィン(420mg、2.08mmol)のトルエン溶液(15mL)を用いた以外は、実質的に実施例15AAの手順により、表題化合物310mgを黄色粉末として得た。
この表題化合物は、H NMRおよび31P−NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(CDCl、δppm)5.48(m、1H)、4.65(m、1H)、4.23(m、1H)、3.78(m、1H)、2.75(m、1H)、1.60(m、27H)。31P−NMR(CDCl、δppm)88。
実施例15AC
ジ−tert−ブチル−シクロヘキシルホスフィン(620mg、2.73mmol)のトルエン溶液(15mL)を用いた以外は、実質的に実施例15AAの手順により、表題化合物350mgを淡黄色粉末として得た。
この表題化合物は、H NMRおよび31P−NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(CDCl、δppm)5.48(m、1H)、4.65(m、1H)、4.23(m、1H)、3.78(m、1H)、2.75(m、1H)、1.80−1.40(m、29H)。31P−NMR(CDCl、δppm)72。
実施例15AD
ジ−tert−ブチル−イソプロピルホスフィン(510mg、2.73mmol)のトルエン溶液(10mL)を用いた以外は、実質的に実施例15AAの手順により、表題化合物480mgを淡黄色粉末として得た。
この表題化合物は、H NMRおよび31P−NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(CDCl、δppm)5.40(m、1H)、4.73(m、1H)、3.82(m、1H)、3.70(m、1H)、3.25(m、1H)、2.75(m、1H)、1.63(m、24H)。31P−NMR(CDCl、δppm)71.8。
実施例15AE
tert−ブチル−ジイソプロピルホスフィン(480mg、2.73mmol)のトルエン溶液(10mL)を用いた以外は、実質的に実施例15AEの手順により、表題化合物490mgを淡黄色粉末として得た。
この表題化合物は、H NMRおよび31P−NMRで特性解釈され、本質的に純粋であることが明らかとなった。H NMR(CDCl、δppm)5.40(m、1H)、4.73(m、1H)、3.82(m、1H)、3.70(m、1H)、3.25(m、1H)、2.75(m、3H)、1.45(m、21H)。31P−NMR(CDCl、δppm)63.2。
下記パラジウム化合物をジョンソン・マッセイから購入し、そのまま使用した。
実施例16A
好適な反応容器に、窒素でパージしたBuNB(1.2g、7.98mmol)、トルエン(22.32g)、およびα,α,α−トリフルオロトルエン(TFT)(0.48g)を入れた。この溶液に、実施例15Aの化合物(30mg、0.79mmol)とリチウムテトラキス(ペンタフルオロボレート)LiFABA(70mg、0.79mmol)の溶液を添加した。20分間重合させた後、反応溶液をサンプリングし、トルエン/CHCN溶液で失活させた。このポリマーをGPCで特性解釈した。M=34,509;M=30,752;PDI=1.1。
実施例16B〜16R
実施例15A〜15Eの化合物を用いた官能化ノルボルネンの単独重合
各種のノルボルネンモノマーおよび実施例15A〜15Eのパラジウム化合物による単独重合を、実施例16Aと実質的に同様の手順により行った。これらの実施例16B〜16Rのそれぞれにおいて使用したノルボルネンおよび溶媒、反応時間、転化率、および得られたポリマーのGPCデータを表1Aにまとめた。これらの実施例のそれぞれにおいて、Pd化合物、LiFABA、ノルボルネンモノマーのモル比は、Pd化合物/LiFABA/NBモノマー=1/1/100であった。
実施例16AA
好適な反応容器に、窒素でパージしたBuNB(1.2g、7.98mmol)、トルエン(22.32g)、およびα,α,α−トリフルオロトルエン(TFT)(0.48g)を入れた。この溶液に、実施例15AAの化合物(31mg、0.079mmol)とリチウムテトラキス(ペンタフルオロボレート)LiFABA(70mg、0.079mmol)の溶液を添加した。20分後、反応溶液をサンプリングしてトルエン/CHCN溶液で失活させた。このポリマーを単離してGPCで特性解釈した。
=25,239、M=22,243、PDI=1.1。
実施例16AB〜AS
実施例15AA〜AIの化合物による単独重合
各種のノルボルネンモノマーと実施例15AA〜15AIのパラジウム化合物による単独重合を、実施例16Aと実質的に同様の手順により行った。これらの実施例16AB〜16ASのそれぞれにおいて使用したノルボルネンおよび溶媒、反応時間、転化率、および得られたポリマーのGPCデータを表1Bにまとめた。これらの実施例のそれぞれにおいて、Pd化合物、LiFABA、ノルボルネンモノマーのモル比(Pd化合物/LiFABA/NBモノマー)=1/1/100であった。
上記データから、表1Aおよび表1Bにまとめたように、実施例15AA〜AIのアリル(パラジウム)ホスフィン化合物は、対応する実施例15AEのメチル(パラジウム)ホスフィン化合物に比べて、一般的に、より反応性が高く、よりリビング的な特性を示すことが非常に明白である。
実施例16〜20
ジブロックポリマー
これらの実施例16〜20では、表2に列挙した各種の異なるモノマーを用いてジブロックポリマーを形成した以外は、実施例11を実質的に繰り返した。これらの実施例のすべてにおいて、第1モノマーを重合させ、次いで得られたポリマー混合物に第2モノマーを添加してジブロックポリマーを得た。これらの実施例16〜20では、重合触媒としてアリルパラジウム(トリイソプロピルホスフィン)クロリド[Pd(アリル)(トリイソプロピルホスフィン)Cl]を、リチウムテトラキス(ペンタフルオロボレート)LiFABAとともに、モノマー1:モノマー2:触媒:LiFABAのモル比100:100:1:1で使用した。ただし、実施例19では、モノマー1:モノマー2:触媒:LiFABAのモル比が250:250:1:1である。実施例20でトルエンとトリフルオロトルエンの50:50(v/v)混合物が用いられた以外は、これらの実施例のそれぞれに用いられた溶媒はトルエンであった。重合は、室温で行った。得られた残留マスは、実施例12〜15で述べたように、THFに溶解させて該溶液を濾過した後、水またはアセトンで再沈殿させた。
これらの実施例16〜20のそれぞれに用いられたモノマー、得られたポリマー中のモノマー比、反応時間、転化率、および該ポリマーのGPCデータを表2にまとめた。
実施例21〜24
ジブロックポリマー
これらの実施例21〜24では、表3に列挙した各種の異なるモノマーを用いてジブロックポリマーを形成した以外は、実施例11を実質的に繰り返した。これらの実施例のすべてにおいて、第1モノマーを重合させ、次いで得られたポリマー混合物に第2モノマーを添加してジブロックポリマーを得た。これらの実施例21〜24では、重合触媒としてメチルパラジウム(トリイソプロピルホスフィン)クロリド[Pd(メチル)(トリ−tert−ブチルホスフィン)Cl]を、リチウムテトラキス(ペンタフルオロボレート)LiFABAとともに、モノマー1:モノマー2:触媒:LiFABAのモル比100:100:1:1で使用した。ただし、実施例23では、モノマー1:モノマー2:触媒:LiFABAのモル比が500:500:1:1である。実施例24でトリフルオロトルエンが用いられた以外は、これら実施例のそれぞれに用いられた溶媒はトルエンであった。実施例24を除いては、重合は室温で行った。実施例24では重合を45℃で行った。実施例12〜15と同様に、表に示す反応時間の終了時に重合反応を停止させ、溶媒を蒸発させてポリマーを単離した。得られた残留マスは、実施例12〜15で述べたように、THFに溶解させて該溶液を濾過した後、水またはアセトンで再沈殿させた。
これらの実施例21〜24のそれぞれに用いられたモノマー、得られたポリマー中のモノマー比、時間、転化率、および得られたポリマーのGPCデータを表3にまとめた。
実施例25
HFANBとBuNBのジブロックポリマー(HFANB−b−BuNB)
この実施例25では、重合触媒として実施例4の化合物をリチウムテトラキス(ペンタフルオロボレート)LiFABAとともにモノマー1:モノマー2:触媒:LiFABAのモル比100:100:1:1で用いた以外は、実施例11を実質的に繰り返した。重合は、トルエンとトリフルオロトルエンの50:50(v/v)混合物中において、室温で行われた。まずモノマー1としてHFANBを室温で60分間重合させた。その時点でポリマーサンプルをGPCで分析したところ、数平均分子量Mは49,000と測定された。PDIは1.2であり、転化率は89%であった。次いで、モノマー2としてBuNBを反応混合物に添加して重合を15分間続けた。その時点でモノマー転化率は100%であった。その時点で重合を停止させ、実施例12〜15と実質的に同じ手順でポリマーを単離した。得られたジブロックポリマー(HFANB−b−BuNB)は、GPCにより、102,000のMおよび1.2のPDIを示した。
実施例26
トリブロックポリマー−BuNB−b−HFANB−b−BuNB(1:1:1ブロック比)
この実施例26では、BuNBおよびHFANBモノマーを用いて表題のトリブロックポリマーを形成した以外は、実施例11を実質的に繰り返した。まず第1モノマー1としてBuNBを重合させ、次いで得られたポリマー混合物にモノマー2としてHFANBを添加してジブロックポリマーを形成し、最後のステップでモノマー3としてBuNBを添加して、表題のトリブロックポリマーを形成した。この実施例26では、重合触媒としてアリルパラジウム(トリイソプロピルホスフィン)クロリド[Pd(アリル)(トリイソプロピルホスフィン)Cl]を、リチウムテトラキス(ペンタフルオロボレート)LiFABAとともに、モノマー1:モノマー2:モノマー3:触媒:LiFABAのモル比100:100:100:1:1で用いた。溶媒としてはトルエンを用いた。重合は室温で行った。BuNBによる第1重合は9分間行い、転化率97%、M=35,000、PDI1.1であり、HFANBによる第2重合は60分間行い、転化率95%、M=80,000、PDI1.1であり、BuNBによる最終重合は3分間行い、転化率97%、M=108,000、PDI1.2であった。
実施例26A〜C
他の様々なジブロックおよびトリブロックポリマー
これらの実施例26A〜Cでは、窒素雰囲気下、室温でそれぞれのノルボルネンモノマーを逐次的に添加することによってジブロックおよびトリブロックポリマーを合成した。総モノマー濃度は4wt%であった。
実施例26AのBuNB−b−HFANBを製造するための代表的な手順は下記を含む。マグネチックスターラーバーを備えた250mLの丸底フラスコに、(t−BuP)PdMeCl(12mg、0.033mmol)、LiFABA(29mg、0.033mmol)、トルエン(6g)、およびTFT(6g)を入れ、この混合物を5分間撹拌した。このフラスコにBuNB(0.5g、3.3mmol)を、激しく攪拌しながら一度に注入した。BuNBが完全に消費された後(30分後)、ポリ(BuNB)ブロックのGPC分析を行うために、反応混合物の少量のアリコートを採取してアセトニトリルで急冷した。次いで、HFANB(1.8g、6.6mmol)のトルエン/TFT(44g、50/50wt%)溶液を反応フラスコに添加した。上記HFANBを2日間重合させた。ブロックコポリマーは、メタノール/HO(50/50vol%)からの沈澱を繰り返して回収した。得られたポリマーをTHFに溶解させ、炭とともに撹拌し、次いでアルミナプラグに通して残留Pd触媒を除去した。得られた濾液をメタノール/HO(50/50vol%)で沈澱させ、続いて真空下に60℃で乾燥させた。
他の2つのブロックポリマーであるBnNB−b−CNB(実施例26B)およびBuNB−b−BnNB−b−NBANB(実施例26C)は、各モノマーの比、溶媒、反応時間、%転化率、MおよびPDIを表3Aにまとめたとおりとした他は、同様の手順により製造した。
実施例26D〜G
HFANB−b−BuNBのブロックコポリマー(異なるモノマー比)
これらの実施例26D〜Gは、(η−アリル)Pd(i−PrP)Clを用いて、HFANBとBuNBの異なるモノマー比(すなわち、モル比)を有するジブロックポリマーの製造をさらに詳しく例示するものである。
実施例26DのBuNB−b−HFANBを製造するための代表的な手順は、下記を含む。マグネチックスターラーバーを備えた好適な反応容器に、BuNB(0.99g、6.6mmol)およびトルエン/TFT(19g、50/50wt%)を入れ、開始剤溶液を注入する前に混合物を5分間撹拌した。マグネチックスターラーバーを備えたバイアルに、TFT(39mg、0.12mmol)中(η−アリル)Pd(i−PrP)Clの0.50M溶液0.23mL、およびTFT(100mg、0.12mmol)中LiFABAの0.50M溶液0.23mLを添加し、20分間撹拌して、Pdプロ開始剤を活性化した。上記BuNB溶液を含有するフラスコに、0.30mLの(η−アリル)Pd(i−PrP)Cl/Li[FABA]溶液((η−アリル)Pd(i−PrP)ClおよびLi[FABA]をそれぞれ0.075mmol含む。)を、激しく攪拌しながら一度に注入した。BuNBが完全に消耗された後(15分後)、第1のポリBuNB−ブロックのGPC分析を行うために、反応混合物の少量を採取してアセトニトリルで急冷した。次いでトルエン/TFT(83g、50/50wt%)中のHFANB(4.4g、16mmol)を反応フラスコに添加した。上記HFANBを3時間重合させた。ブロックコポリマーは、MeOH/HO(50/50vol%)からの沈殿を繰り返して回収した。このようにして得られたポリマーをTHFに溶解させ、その溶液を活性炭とともに撹拌し、次いでアルミナプラグに通して残留Pd触媒を除去した。得られた濾液をMeOH/HO(50/50vol%)から沈澱させ、続いて60℃で真空乾燥させた。
BuNB−b−HFANBの他のブロックコポリマーは、モノマー供給物の組成およびHFANBの重量分率WHFANBを表3Bにまとめたように変更した他は、実質的に同様の手順を用いて製造した。表3Bには、ブロックポリマーのモル比、重合度DP、多角度レーザー光散乱(LS)検出器(THF)を用いてGPCで測定した数平均分子量M、および分布の狭い標準ポリスチレン(THF)で校正した示差屈折率(RI)検出器を用いてGPCで測定した多分散性PDIを併せてまとめた。
これらの結果により、表3Bにまとめたように、(η−アリル)Pd(i−PrP)Clは、より反応性の、より高い分子量のポリマーをもたらす開始剤であることが再び立証された。実施例26D〜26Gのポリマーのすべてを、さらに示差走査熱量測定法(DSC)により特性解釈した。実施例26D〜26Gのポリマーのいずれも、DSCにおいて200℃まではガラス転移が検出されなかった。
実施例27
膜の作製
単一厚さのフィルムまたは薄膜複合(TFC)膜:
本発明に従って形成されたポリマー、例えば実施例16〜26のいずれかに具体的に開示されたポリマーを、有機溶媒に溶解して溶液を製造し、次いでこれを濾過する。濾過後、トラップされたガスを除去する。このポリマーを基材上に注ぎ、展延してフィルムを形成し、乾燥させて、使用可能な状態とする。場合によっては、フィルムを乾燥させ、基材から取り外して、支持なしフィルムとして用いることができる。
具体的には、実施例16で形成したポリマー(10g)をTHF(100g)に溶解して溶液を製造し、これを5ミクロンのナイロンフィルタで濾過した。濾過後の溶液をジャーローラで一晩ロールし、濾過中に導入されたトラップガスを除去した。そのポリマー溶液をPAN限外濾過基材に注ぎ、ガードナーフィルムキャスティングナイフにより展延して、本質的に均一な厚さを有するフィルムを形成した。このフィルムを空気中で1時間乾燥させ、次いで60℃で10分間アニールしてTFC膜を形成した。並行して、上記フィルムをガラス基材にコートし、デックタック表面形状測定器を用いて厚さを測定した。
二重厚さのフィルム:
基材から第1フィルムを取り外す前に、該第1フィルムの上に第2層の溶液を供給し、第2フィルムを展延する。それ以外は単一フィルムと同様にして二重厚さのフィルムを製造する。この2パス目の展延後、上記二重フィルムを乾燥させ、次いで基材から取り外して使用可能な状態とする。
例えば、上述した単一厚さのフィルムの例に従って、ただし第1フィルムのキャスティングから約5時間後に上記ポリマー溶液の第2のアリコートを上記第1フィルムの上に注ぎ、上述のようにガードナーフィルムキャスティングナイフで展延することにより第2層を作製する。この2パス目の展延の後、上記フィルムを空気中で一晩乾燥させる。
実施例27A
実施例26D〜Gのポリマーの膜
支持体としてPAN膜を用いて、単純なブレードコーティング法により、実施例26D〜Gのブロックポリマーの緻密なポリマーコーティング層を上面に有する薄膜複合膜を製造した。実施例26D〜Gのブロックポリマーをトルエン/TFT/THF混合物(40/40/20wt%)に溶解させて10wt%溶液を製造し、0.45μmの細孔のPTFEフィルタで濾過した。そのようにして形成されたポリマー溶液のそれぞれを、ガラス板で支持したPAN膜上に注ぎ、フィルムキャスティングナイフ(ギャップ高さ25μm)で展延して均一な厚さのフィルムを形成した。このコーティングをゆっくりと乾燥させ、THFチャンバで2時間アニールして、ブロックコポリマーをミクロ相分離させた。この膜をホットプレート上60℃で1時間乾燥させた後、該膜を60℃で一晩真空乾燥させた。
実施例28
浸透気化試験
膜をカプセルに設置するために直径2インチの円形に切断し、次いで浸透気化試験装置に入れた。その試験装置中の投入液を、バイパスモードで循環させながら所望の温度に加熱し、次いで膜ハウジングを通して450mL/分の連続モードで循環させて、リークの有無をチェックした。チェック完了後、膜の乾燥側を真空に引いて、透過物を冷却トラップ(液体窒素で冷却)に回収した。この系を3時間行い、回収された透過物を室温まで昇温して評価した。
透過物の評価
前記のようにして回収された室温の透過物は、2相の液体に分離していた。この透過物にMeOHを添加して相を混和性とすることにより、単相の透過物を調製した。この単相透過物(1g)を、0.02gのPGMEAを含有するGCサンプリングバイアルに加えてよく混合した。次いで、上記バイアルからのサンプルをガスクロマトグラフに注入し、PGMEA標準に対するブタノールまたはフェノールピークの面積を評価することによって、%ブタノールまたは%フェノールを測定した。
PAN限外濾過基材に支持された平坦シート膜を形成するほか、本発明のブロックポリマーの実施形態に包含される中空糸の形成可能性についても評価を行うことができる。下記手順により中空糸をうまく形成してさらなる評価を行うことができる。
実施例29
中空糸膜フィルムの作製
本発明に従って形成されるブロックポリマー、例えば実施例16〜26のいずれか1つに具体的に開示されたようなポリマーを、有機溶媒に溶解させ、濾過して粒子を除去する。次いで、この溶液を紡糸口金(spinneret)の外部ボアを通して圧送しつつ、同時に溶媒と塩の混合物を上記紡糸口金の内部ボアを通して圧送する。これらの圧送された物質を沈殿浴に導入して中空糸を得る。かかる中空糸の寸法は、上記内部ボア/外部ボアのサイズや、上記溶液を圧送する際の圧力により制御することができる。
例えば、実施例18のブロックコポリマーであるBuNB−b−HFANB(1:1)をTHFに10wt%で溶解させ、100ミクロンのフィルタで濾過して粒子を除去する。次いで、外径1.0mm、内径0.5mmの二重ボア紡糸口金の外部ボアを通して当該溶液を圧送しつつ、同時にMeOH/5wt%水性LiCl溶液の20/80混合物を上記紡糸口金の内部ボアを通して圧送する。これらの圧送された物質を沈殿浴(MeOH/水が20/80)に導入し、ここで中空糸を観察し、評価する。この浴から取り出した中空糸の寸法は、SEMで確認することができる。
実施例30
薄膜複合中空糸の形成
一般的にいうと、本発明に従って形成されるポリマー、例えば実施例16〜26のいずれか1つに具体的に開示されたようなポリマーを、好適な溶媒(例えばTHF)に好適な濃度(例えば10wt%)で溶かし、100ミクロンのフィルタで濾過して粒子を除去する。内部ルーメンをブロックした中空糸精密濾過膜または限外濾過膜(例えば、0.1ミクロンPVDFまたは3000MWCOポリスルホン)をブロックポリマー溶液に浸漬させ、次いで該溶液から取り出す。この纎維を好適な条件(例えば、23〜60℃で0.5〜12時間)で乾燥させて溶媒を除去する。上記浴から取り出した中空糸の寸法はSEMで確認することができる。
実施例31
本発明の異なるブロックポリマー組成物および他のポリマーで製造された単一厚さのフィルムの操作性比較
本発明のブロックポリマーとランダムポリマー組成物とを対比して、浸透気化試験におけるn−ブタノールの選択的分離性能を観察した。検討した2つの従属変数は、フラックスおよび透過物中の有機物の割合(%有機物)であった。供給溶液の濃度を変化させた(1%)。加熱浴を用いて供給溶液を65℃に加熱した。熱損失のため、これにより約60℃のハウジング温度が得られる。透過物のサンプルを集めるために、液体窒素中の真空トラップを用いた。減圧度は0.4in Hg(10Torr)とした。供給溶液をダイヤフラムポンプによって系中に450mL/分で供給した。3時間の試験によりサンプルを集めた。実施例18により製造されたBuNB/HFANBのいくつかの異なるブロックポリマーを、BuNB/HFANBが1:1のランダムコポリマーと比較した。これらはすべて、実施例26に記載の手順で調製した薄膜複合膜として用いた。フィルムの厚さを約2ミクロンから約4ミクロンまで変化させた。表4に示すフラックスの数値は、フィルム厚さ3μmに正規化されている。結果を表4にまとめた。
表4から明らかなように、HFANB−b−BuNB−b−HFANB(1:1:1)のトリブロックポリマーからなる膜サンプルNo.6は、BuNB/HFANBの1:1ランダムコポリマーから形成された膜サンプルNo.1より遥かに優れた分離性能を示す。特に注目すべきは、表4にまとめられているように、トリブロックポリマー(HFANB−b−BuNB−b−HFANB)を用いることにより、ランダムコポリマー(膜サンプルNo.1のBuNB/HFANBランダムコポリマー)から形成された同程度の厚さのフィルムに比べて、同程度の透過物中ブタノール濃度において著しく高いフラックスが達成された点である。さらに注目すべきは、トリブロックポリマーから形成された膜のみ、すなわち膜サンプルNo.6のみが原子間力顕微鏡写真(AFM)によって観察されたように相分離を示し(図5)、これは図4に示すサンプルNo.3のBuNB−b−HFANB(2:1)ジブロックコポリマーや図3に示すサンプルNo.5のBuNB−b−HFANB(1:2)ジブロックコポリマーのAFMに比べて明らかに異なる表面形態であって、サンプルNo.3およびサンプルNo.5はいずれも該サンプルの作製条件下において相分離を示さず、ナノスケール構造の特徴を有しないということである。一方、トリブロックポリマーであるーHFANB−b−BuNB−b−HFANBから形成されたサンプルNo.6の膜では、図5において秩序ある構造を示されている。これは、他の要因のなかでも特に、ここで観察された高いフラックスを与える原因となり得る。
実施例32
実施例27Aの膜による浸透気化試験
実施例27Aから形成された膜を、以下の点を除いては実質的に実施例28の記載と同様の手順で試験した。膜の有効面積は13.38cmであった。1wt%n−BuOH水溶液を供給物として用いて、浸透フラックスおよび分離係数を測定した。供給物の流量は、ダイヤフラムポンプにより450mL min−1に制御した。供給物の温度は、温度調節可能な水循環器に連結された熱交換器により制御した。この供給物を膜なしで30分間循環させて所望の温度に加熱した。リークの有無をチェックするために供給物を膜の存在下で1分間循環させた後、真空ポンプを用いて、液体窒素に浸漬した冷却トラップに透過物を回収した。膜の透過物側の圧力は、真空ゲージでモニターして10Torrより低く維持した。上記冷却トラップを浸透気化実験の前後に秤量し、総フラックス(J)を計算した。透過物の組成は、アセトン−dを溶媒とするH NMRにより決定した。NMR分析に先立って、少量の無水エタノールを透過物に添加して相を混和性にすることにより、単一相の溶液を調製した。実施例26D〜26Gの各ポリマーに対して3種類の異なる膜を製造し、結果の信頼性を確保するため同一の実験条件で分析した。安定性試験のために、2つの冷却トラップを用いて透過物を択一的に回収し、膜を通過した透過物を供給物に新たに補充してn−BuOH供給物の濃度を1wt%に維持した。この浸透気化の総フラックス(J)および分離係数(SF)を上記公式により計算した。
上記浸透気化実験は37℃および60℃で行われた。より高い温度である60℃の供給溶液において、より高いフラックスおよび分離係数が得られた。各膜サンプルについて測定されたフラックスは、J’=Jx(t/2)の式により正規化した。この式において、J’は正規化フラックスであり、Jは測定されたフラックスであり、tは膜フィルムの厚さである。正規化フラックスでは、膜厚さの違いがフラックスに及ぼす影響が除去される。図6(a)は、a−BCPs(ビニル付加ブロックコポリマー)として分類される実施例26D〜26Gの各ポリマーから形成された膜について得られた正規化フラックスおよび分離係数(SF)を示している。この図において、WHFANBは実施例26D〜26Gの各ポリマーにおけるHFANBの重量分率である。また、図6(a)には、ホモポリマーであるポリ−HFANB(WHFANBは1.0である。)と、ホモポリマーであるポリ−BuNB(WHFANBは0.0である。)について得られた正規化フラックスおよびSFを併せて表している。このデータから明らかなように、60℃において、WHFANBが0.81である実施例26Eのポリマー(HFANB:BuNB=70:30モル比)により、21.2という最も高い分離係数が示される。WHFANBが小さくなるにつれて、フラックスは徐々に減少する。これはおそらく、図6(b)に示されるような膨潤比の減少に起因するものである。ポリ−HFANB膜について観察された分離係数(SF)は13.7に過ぎないことが明らかとなった。これはおそらく、1wt%n−BuOH水溶液に対する膨潤が比較的大きく、これにより水分子の浸透が増加することに起因するものである(図6(b))。
以下の2つの比較例1,2は、同様の反応条件下での対比において、文献に記載された公知の触媒のいくつかが本発明の化合物の触媒活性に比べて触媒活性に乏しいことを示すために提供される。
比較例1
触媒としてパラジウム(アセトキシ(ビス(トリイソプロピルホスフィン))(アセトニトリル)テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Pd(OAc)(P−i−Pr(CHCN)]FABAを使用した点を除いては、実施例11を実質的に繰り返した。モノマーの転化率は25%に過ぎないことが明らかとなった。ポリマーをGPCで特性解釈した。M=12,000;M=6,600;PDI=3.6。
比較例2
この比較例2では、触媒としてパラジウム(アセチルアセトナト)(トリイソプロピルホスフィン))(アセトニトリル)テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Pd(acac)(P−i−Pr)(CHCN)]FABAを使用した点を除いては、実施例11を実質的に繰り返した。かかる条件下で重合は起こらなかった。
比較例3
ROMPポリHFANB−b−ポリBuNB(r−BCP81)
窒素雰囲気下、室温でモノマーを逐次的に添加することによってHFANBとBuNBのROMP−ブロックコポリマー(r−BCP81)を合成した。このブロックコポリマーをr−BCP81と称する。ここで、「r」は「OMPポリマー」を、「BCP」は「lock olymer(ブロックコポリマー)」を、「81」はポリマー中のHFANBモノマー単位の重量組成(81wt%)を、それぞれ表す。初期モノマー濃度は4wt%であり、その後のHFANBモノマーは4wt%溶液として供給した。マグネチックスターラーバーを備えた250mL丸底フラスコに、BuNB(0.8g、5.3mmol)およびトルエン(19g)を入れ、その混合物を開始剤溶液の注入前に5分間撹拌した。また、マグネチックスターラーバーを備えたバイアルに、ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ベンジリデンルテニウム(IV)ジクロリド(0.034g、0.05mmol)、トリシクロヘキシルホスフィン(PCy、0.057g、0.2mmol)、およびトルエン(4mL)を添加して、5分間撹拌した。BuNB溶液を有する上記フラスコに開始剤溶液を、激しく攪拌しながら一度に注入した。BuNBが完全に消費された後(1h)、第1のポリBuNB−ブロックのGPC分析を行うために、反応混合物の少量のアリコートを採取し、過剰量のエチルビニルエーテルで停止させた。次いで、トルエン(81g)中のHFANB(3.4g、12mmol)を上記反応フラスコに添加した。上記HFANBを6時間重合させた。そのブロックコポリマーを過剰量のエチルビニルエーテルで停止させ、N気流下で溶媒を蒸発させて回収した。このようにして得られたポリマーを1Lのシクロヘキサン/THF混合物(95/5vol%)に溶解させ、次いで2LのParr反応器に投入した。CaCO(8g)に担持されたPd(0)不均一触媒を用いて100℃および400〜500psigのH条件下で2日間、水素化反応を行った。反応の進行をH NMRで追跡し、オレフィン二重結合の99.9%超が飽和したことが確認された。触媒の濾過後、得られた濾液を濃縮してMeOH/HO(50/50vol%)から沈澱させた後、続いて60℃で真空乾燥させた。
比較例4
HFANB/BuNBのランダムビニル付加コポリマー(a−RCP81)
窒素雰囲気下、室温での重合中に、BuNB溶液を数回に分けて反応フラスコに供給することにより、HFANBとBuNBのビニル付加ランダムコポリマー(a−RCP81)を合成した。このランダムコポリマーをa−RCP81と称する。っこで、「a」は「vinyl ddition polymer(ビニル付加ポリマー)」を、「RCP」は「andom olymer(ランダムコポリマー)」を、「81」はポリマー中のHFANBモノマー単位の重量組成(81wt%)を、それぞれ表す。初期モノマー濃度は5wt%であり、後続するBuNBはいずれも5wt%溶液として供給した。マグネチックスターラーバーを備えた250mL丸底フラスコに、HFANB(4.4g、16mmol)、BuNB(0.5g、3.3mmol)、およびトルエン/TFT(94g、50/50wt%)を入れ、その混合物を開始剤溶液の注入前に5分間撹拌した。また、マグネチックスターラーバーを備えたバイアルに、TFT(39mg、0.12mmol)中(η−アリル)Pd(i−PrP)Clの0.50M溶液0.23mLと、TFT(100mg、0.12mmol)中Li[FABA]の0.5M溶液0.23mLとを添加し、20分間撹拌してPd前開始剤を活性化した。0.30mLの(η−アリル)Pd(i−PrP)Cl/Li[FABA]溶液((η−アリル)Pd(i−PrP)ClおよびLi[FABA]をそれぞれ0.075mmol)を、モノマー溶液を含有する上記フラスコに、激しく攪拌しながら一度に注入した。開始剤の注入からそれぞれ10分、30分、45分、および60分後の時点で、後続のBuNB溶液(0.2g、0.15g、0.10g、および0.05gのBuNB)を上記反応フラスコに添加した。上記モノマーを3時間重合させた。MeOH/HO(50/50vol%)から沈殿させることを繰り返してランダムコポリマーを回収した。このようにして得られたポリマーをTHFに溶解させ、その溶液を活性炭とともに撹拌し、次いでアルミナプラグに通して残留Pd触媒を除去した。得られた濾液をMeOH/HO(50/50vol%)から沈澱させ、続いて60℃で真空乾燥させた。
比較例5
r−BCP81、a−RCP81およびa−BCP81の浸透気化試験
比較例3,4のポリマーを用いて、実施例27Aと実質的に同様の手順で膜を製造した。次いで、1wt%n−BuOHの分離について実施例32に記載された手順で試験した。得られた結果を図7(a)に示した。この図7(a)から明らかなように、ROMPポリマーr−BCP81から形成された比較例3の膜は、5.1という非常に低い分離係数をもたらす。これはおそらく、可撓性骨格構造のROMPポリマーであるr−BCP81が、図7(b)に示すように1wt%n−BuOH水溶液中で大きく膨潤(〜31%)するという事実に起因すると考えられる。
実施例26Eのポリマーから形成された膜であるa−BCP81のフラックスは、比較例4のポリマーから形成されたa−RCP81膜より若干低いが、a−BCP81膜の分離係数(21.2)は、a−RCP81膜の分離係数(18.5)より高いことが判明した。これは、本明細書に記載されているようなa−BCP81のミクロ相分離に起因する。a−BCP81中において相分離したポリBuNBドメインは、ポリHFANBドメインの膨潤を効果的に抑制する。一方、a−RCP81中にランダムに分布したBuNBセグメントは、ポリHFANBマトリックス中におけるBuNBの分子希釈のため、ポリHFANBの膨潤を十分に抑制することができない(図7(b))。よって、本発明のポリマーにおいて、高Tの骨格構造およびブロックコポリマー構造が、浸透気化プロセスにおいてブタノール選択性を高めるために重要である点に留意されたい。
以上の実施例のいくつかにより本発明を例示してきたが、本発明はこれらの実施例により限定されるものと解釈すべきではなく、むしろ、ここに開示される一般的領域(generic area)を包含するものである。本発明には、その趣旨および範囲から逸脱することなく、種々の変更や実施形態を適用することができる。
なお、この出願により開示される事項には、以下の(21)項〜(39)項に記載のものが含まれる。
(21) ここに開示されるいずれかのブロックコポリマーを含む、浸透気化膜。
(22) ここに開示されるいずれかのブロックターポリマーを含む、浸透気化膜。
(23) 前記コポリマーが、
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−HFANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(BuNB−b−HFANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオンに由来するブロックコポリマー(C NB−b−BuDMMINB)、
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HFANB−b−NBANB)、および
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−NBANB)
からなる群より選択される、上記(21)項に記載の浸透気化膜。
(24) 前記ポリマーが、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンに由来するブロックターポリマー(BuNB−b−HFANB−b−BuNB)、および
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール、5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、およびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックターポリマー(HFANB−b−BuNB−b−HFANB)
からなる群より選択される、上記(22)項に記載の浸透気化膜。
(25) 管状複合材、中空糸、緻密なフィルムの平坦シート、または薄膜複合材の形態を呈する、上記(21)項または上記(22)項に記載の浸透気化膜。
(26) 水よりも揮発性有機物に対して優先的な透過性を有し、前記透過性は、供給流における有機物濃度の増加につれて増加する、上記(21)項または上記(22)項に記載の浸透気化膜。
(27) 前記揮発性有機物はブタノールを含む、上記(26)項に記載の浸透気化膜。
(28) 前記揮発性有機物はフェノールを含む、上記(26)項に記載の浸透気化膜。
(29) 少なくとも約1重量%のブタノールを含む発酵ブロスからのブタノールフラックスが少なくとも約100g/m ・hであり、ここで、前記ブタノールフラックスは、前記浸透気化膜の単位面積(m )を単位時間(h)当たりに流通するブタノールの量(g)である、上記(27)項に記載の浸透気化膜。
(30) 有機生成物を含有する発酵ブロスまたは廃棄物から選択される供給原料から前記有機生成物を分離する方法であって、
前記供給原料を、上記(21)項または上記(22)項に記載の浸透気化膜を有する浸透気化モジュールに投入すること、および
前記有機生成物を含有する透過蒸気を前記浸透気化モジュールから回収すること、
を含む方法。
(31) 前記浸透気化モジュールに投入される前記発酵ブロスの温度が約30℃〜約110℃である、上記(30)項に記載の方法。
(32) 前記浸透気化モジュールに約0.1in Hg〜約25in Hgの減圧が適用される、上記(30)項に記載の方法。
(33) 前記浸透気化膜が、
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−HFANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(BuNB−b−HFANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオンに由来するブロックコポリマー(C NB−b−BuDMMINB)、
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HFANB−b−NBANB)、および
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−NBANB)
から選択されるポリマーによって形成されている、上記(30)項に記載の方法。
(34) 前記浸透気化膜が、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンに由来するブロックターポリマー(BuNB−b−HFANB−b−BuNB)、および
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール、5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、およびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックターポリマー(HFANB−b−BuNB−b−HFANB)
から選択されるポリマーによって形成される、上記(30)項に記載の方法。
(35) 前記有機生成物は、ブタノール、エタノール、またはフェノールである、上記(30)項に記載の方法。
(36) ブタノールまたはフェノールを含有する発酵ブロスまたは廃棄物から選択される供給原料からブタノールまたはフェノールを分離する方法であって、
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−HFANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(BuNB−b−HFANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオンに由来するブロックコポリマー(C NB−b−BuDMMINB)、
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HFANB−b−NBANB)、
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−NBANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンに由来するブロックターポリマー(BuNB−b−HFANB−b−BuNB)、および
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール、5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、およびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックターポリマー(HFANB−b−BuNB−b−HFANB)
から選択されるポリマーによって形成された浸透気化膜を含む浸透気化モジュールに前記供給原料を投入すること、および
前記浸透気化モジュールからブタノールまたはフェノールを含有する透過蒸気を回収すること、
を含む、方法。
(37) ここに開示されるいずれかのブロックコポリマーまたはブロックターポリマーの溶液を適切な基材上に注ぐこと、および
前記基材を適切な温度で乾燥させて膜を形成すること、
を含む、膜の形成方法。
(38) 前記ブロックコポリマーが、
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−HFANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックコポリマー(BuNB−b−HFANB)、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオンに由来するブロックコポリマー(C NB−b−BuDMMINB)、
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HFANB−b−NBANB)、および
5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックコポリマー(HexNB−b−NBANB)
からなる群より選択される、上記(37)項に記載の方法。
(39) 前記ブロックターポリマーが、
5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンに由来するブロックターポリマー(BuNB−b−HFANB−b−BuNB)、および
ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール、5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、およびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックターポリマー(HFANB−b−BuNB−b−HFANB)
からなる群より選択される、上記(37)項に記載の方法。

Claims (25)

  1. 式(VI)のブロックポリマー
    (A)−b−(B) (VI)
    [上記式において、mおよびnは少なくとも15の整数であり、
    bは結合を表し、
    AおよびBは互いに異なっており、式(IVA)で表される繰り返し単位から独立に選択され、前記繰り返し単位は式(IV)のモノマーに由来する。
    (上記式において、
    は他の繰り返し単位との結合位置を表し、
    pは0、1または2の整数であり、
    、R、RおよびRは同一であるかまたは異なっており、それぞれ互いに独立に水素、直鎖もしくは分岐鎖の(C−C16)アルキル、ヒドロキシ(C−C16)アルキル、パーフルオロ(C−C12)アルキル、(C−C12)シクロアルキル、(C−C12)ビシクロアルキル、(C−C14)トリシクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、パーフルオロ(C−C10)アリール、パーフルオロ(C−C10)アリール(C−C)アルキル、ジ(C−C)アルキルマレイミド(C−C)アルキル、ジ(C−C)アルキルマレイミド(C−C)アルコキシ(C−C)アルキル、ヒドロキシ、(C−C12)アルコキシ、(C−C12)シクロアルコキシ、(C−C12)ビシクロアルコキシ、(C−C14)トリシクロアルコキシ、(C−C10)アリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)ヘテロアリールオキシまたは(C−C)アシルオキシから選択され、ここで、前記の置換基のそれぞれはハロゲンまたはヒドロキシから選択される基で置換されてもよい。)]
    であって、式(I):
    [ここで、前記式(I)において、
    は(C −C 10 )シクロアルケン、(C −C 12 )ビシクロアルケンまたは(C −C 12 )トリシクロアルケン基であり、
    Mはパラジウムであり、
    LBはルイス塩基であり、
    は弱配位性アニオンであり、
    YはPR またはO=PR であり、ここでRはメチル、エチル、(C −C )アルキル、置換または非置換の(C −C )シクロアルキル、(C −C 10 )アリール、(C −C 10 )アラルキル、メトキシ、エトキシ、(C −C )アルコキシ、置換または非置換の(C −C )シクロアルコキシ、(C −C 10 )アリールオキシまたは(C −C 10 )アラルキルオキシから独立に選択され、
    はメチル、エチル、直鎖もしくは分岐鎖の(C −C )アルキル、(C −C 10 )アリール、(C −C 10 )アラルキルまたはR COであり、ここでR はメチル、エチルまたは(C −C )アルキルである。];
    または、式(III):
    [ここで、前記式(III)において、
    は、(C −C 10 )シクロアルケン、(C −C 12 )ビシクロアルケンまたは(C −C 12 )トリシクロアルケン基であり、
    Mはパラジウムであり、
    Xは、ハロゲン、トリフレート、メシレートまたはトシレートであり、
    Yは、PR またはO=PR であり、ここでRはメチル、エチル、(C −C )アルキル、置換または非置換の(C −C )シクロアルキル、(C −C 10 )アリール、(C −C 10 )アラルキル、メトキシ、エトキシ、(C −C )アルコキシ、置換または非置換の(C −C )シクロアルコキシ、(C −C 10 )アリールオキシまたは(C −C 10 )アラルキルオキシから独立に選択され、
    は、メチル、エチル、直鎖もしくは分岐鎖の(C −C )アルキル、(C −C 10 )アリール、(C −C 10 )アラルキルまたはR COであり、ここでR はメチル、エチルまたは(C −C )アルキルであり、
    ただし、Rがフェニルである場合、R はメチルではない。];
    で表される開始剤の残基を有する、ブロックポリマー。
  2. A:Bのブロックモル比が1:1〜1:4である、請求項1に記載のブロックポリマー。
  3. A:Bのブロックモル比が1:1〜1:2である、請求項1に記載のブロックポリマー。
  4. A:Bのブロックモル比が1:1である、請求項1に記載のブロックポリマー。
  5. Aが、
    5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(BuNB)、
    5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(HexNB)、
    5−オクチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(OctNB)、
    5−パーフルオロエチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
    5−n−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
    5−パーフルオロヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(C13NB)、
    ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール(HFANB)、
    1−(3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロピル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(PrDMMINB)、
    1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(BuDMMINB)、
    1−(6−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ヘキシル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(HexDMMINB)、
    5−フェネチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(PENB)、および
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(NBANB)
    からなる群より選択されるモノマーに由来する、請求項1から4のいずれか一項に記載のブロックポリマー。
  6. Aが、
    5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(BuNB)、
    5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(HexNB)、
    5−n−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
    ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール(HFANB)、
    1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(BuDMMINB)、および
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(NBANB)
    からなる群より選択されるモノマーに由来する、請求項1から4のいずれか一項に記載のブロックポリマー。
  7. Bが、
    5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(BuNB)、
    5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(HexNB)、
    5−オクチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(OctNB)、
    5−パーフルオロエチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
    5−n−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
    5−パーフルオロヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(C13NB)、
    ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール(HFANB)、
    1−(3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロピル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(PrDMMINB)、
    1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(BuDMMINB)、
    1−(6−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ヘキシル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(HexDMMINB)、
    5−フェネチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(PENB)、および
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(NBANB)
    からなる群より選択されるモノマーに由来する、請求項1から6のいずれか一項に記載のブロックポリマー。
  8. Bが、
    5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(BuNB)、
    5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(HexNB)、
    5−n−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
    ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール(HFANB)、
    1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(BuDMMINB)、および
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(NBANB)
    からなる群より選択されるモノマーに由来する、請求項1から6のいずれか一項に記載のブロックポリマー。
  9. 前記ブロックポリマーは、第3の繰り返し単位をさらに含み、式(VII)で表される、請求項1から8のいずれか一項に記載のブロックポリマー。
    (A)−b−(B)−b−(C) (VII)
    (上記式において、m、nおよびbは請求項1で定義したとおりであり、oは少なくとも15の整数であり、
    Cは、AまたはBと同一であるかまたは異なっており、式(IVA)で表される繰り返し単位から独立に選択され、前記繰り返し単位は請求項1で定義した式(IV)のモノマーに由来する。)
  10. A:B:Cのブロックモル比が1:1:1〜1:4:1〜1:1:4である、請求項9に記載のブロックポリマー。
  11. A:B:Cのブロックモル比が1:1:1である、請求項9に記載のブロックポリマー。
  12. A:B:Cのブロックモル比が1:2:1である、請求項9に記載のブロックポリマー。
  13. Cが、
    5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(BuNB)、
    5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(HexNB)、
    5−オクチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(OctNB)、
    5−パーフルオロエチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
    5−n−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
    5−パーフルオロヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(C13NB)、
    ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール(HFANB)、
    1−(3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)プロピル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(PrDMMINB)、
    1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(BuDMMINB)、
    1−(6−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ヘキシル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(HexDMMINB)、
    5−フェネチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(PENB)、および
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(NBANB)
    からなる群より選択されるモノマーに由来する、請求項9から12のいずれか一項に記載のブロックポリマー。
  14. Cが、
    5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(BuNB)、
    5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(HexNB)、
    5−n−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(CNB)、
    ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール(HFANB)、
    1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオン(BuDMMINB)、および
    2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(NBANB)
    からなる群より選択されるモノマーに由来する、請求項9から12のいずれか一項に記載のブロックポリマー。
  15. 5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックポリマー(HexNB−b−HFANB)、
    5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックポリマー(BuNB−b−HFANB)、
    5−n−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオンに由来するブロックポリマー(CNB−b−BuDMMINB)、
    ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックポリマー(HFANB−b−NBANB)、および
    5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックポリマー(HexNB−b−NBANB)
    からなる群より選択されるブロックポリマーである、請求項1から8のいずれか一項に記載のブロックポリマー。
  16. 5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンに由来するブロックポリマー(BuNB−b−HFANB−b−BuNB)、および
    ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール、5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、およびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックポリマー(HFANB−b−BuNB−b−HFANB)
    からなる群より選択されるブロックポリマーである、請求項9から14のいずれか一項に記載のブロックポリマー。
  17. 式(VI):
    (A)−b−(B) (VI)
    [上記式において、mおよびnは少なくとも15の整数であり、
    bは結合を表し、
    AおよびBはそれぞれ、互いに異なっておりかつ式(IV)の第1および第2モノマーのそれぞれに独立に由来する第1および第2モノマー繰り返し単位である。
    (上記式において、
    pは0、1または2の整数であり、
    、R、RおよびRは同一であるかまたは異なっており、それぞれ互いに独立に水素、直鎖もしくは分岐鎖の(C−C16)アルキル、ヒドロキシ(C−C16)アルキル、パーフルオロ(C−C12)アルキル、(C−C12)シクロアルキル、(C−C12)ビシクロアルキル、(C−C14)トリシクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、パーフルオロ(C−C10)アリール、パーフルオロ(C−C10)アリール(C−C)アルキル、ジ(C−C)アルキルマレイミド(C−C)アルキル、ジ(C−C)アルキルマレイミド(C−C)アルコキシ(C−C)アルキル、ヒドロキシ、(C−C12)アルコキシ、(C−C12)シクロアルコキシ、(C−C12)ビシクロアルコキシ、(C−C14)トリシクロアルコキシ、(C−C10)アリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)ヘテロアリールオキシまたは(C−C)アシルオキシから選択され、ここで、前記の置換基のそれぞれはハロゲンまたはヒドロキシから選択される基で置換されてもよい。)];
    のブロックポリマーを製造する方法であって、
    前記第1モノマーをパラジウム化合物と反応させて第1ポリマーブロックを形成すること、および
    前記第1モノマーとは異なる前記第2モノマーを反応させて前記ブロックポリマーを形成すること、
    を含み、
    前記パラジウム化合物は、式(I):
    [ここで、前記式(I)において、
    は(C −C 10 )シクロアルケン、(C −C 12 )ビシクロアルケンまたは(C −C 12 )トリシクロアルケン基であり、
    Mはパラジウムであり、
    LBはルイス塩基であり、
    は弱配位性アニオンであり、
    YはPR またはO=PR であり、ここでRはメチル、エチル、(C −C )アルキル、置換または非置換の(C −C )シクロアルキル、(C −C 10 )アリール、(C −C 10 )アラルキル、メトキシ、エトキシ、(C −C )アルコキシ、置換または非置換の(C −C )シクロアルコキシ、(C −C 10 )アリールオキシまたは(C −C 10 )アラルキルオキシから独立に選択され、
    はメチル、エチル、直鎖もしくは分岐鎖の(C −C )アルキル、(C −C 10 )アリール、(C −C 10 )アラルキルまたはR COであり、ここでR はメチル、エチルまたは(C −C )アルキルである。];
    または、式(III):
    [ここで、前記式(III)において、
    は、(C −C 10 )シクロアルケン、(C −C 12 )ビシクロアルケンまたは(C −C 12 )トリシクロアルケン基であり、
    Mはパラジウムであり、
    Xは、ハロゲン、トリフレート、メシレートまたはトシレートであり、
    Yは、PR またはO=PR であり、ここでRはメチル、エチル、(C −C )アルキル、置換または非置換の(C −C )シクロアルキル、(C −C 10 )アリール、(C −C 10 )アラルキル、メトキシ、エトキシ、(C −C )アルコキシ、置換または非置換の(C −C )シクロアルコキシ、(C −C 10 )アリールオキシまたは(C −C 10 )アラルキルオキシから独立に選択され、
    は、メチル、エチル、直鎖もしくは分岐鎖の(C −C )アルキル、(C −C 10 )アリール、(C −C 10 )アラルキルまたはR COであり、ここでR はメチル、エチルまたは(C −C )アルキルであり、
    ただし、Rがフェニルである場合、R はメチルではない。];
    で表される化合物である、方法。
  18. 形成されるブロックポリマーが、
    5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックポリマー(HexNB−b−HFANB)、
    5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックポリマー(BuNB−b−HFANB)、
    5−n−パーフルオロブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび1−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,4−ジメチル−1H−ピロール−2,5−ジオンに由来するブロックポリマー(CNB−b−BuDMMINB)、
    ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックポリマー(HFANB−b−NBANB)、および
    5−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンに由来するブロックポリマー(HexNB−b−NBANB)
    からなる群より選択される、請求項17に記載の方法。
  19. 第3モノマーを反応させて式(VII)のブロックポリマーを形成することをさらに含む、請求項17または18に記載の方法。
    (A)−b−(B)−b−(C) (VII)
    (上記式において、m、nおよびbは請求項17で定義したとおりであり、oは少なくとも15の整数であり、
    Cは、AまたはBと同一であるかまたは異なっており、式(IVA)
    (上記式において、p、R 、R 、R およびR は請求項17で定義したとおりである。);
    で表される繰り返し単位から独立に選択され、前記繰り返し単位は請求項17で定義した式(IV)のモノマーに由来する。)
  20. 形成されるブロックポリマーが、
    5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールおよび5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンに由来するブロックポリマー(BuNB−b−HFANB−b−BuNB)、および
    ノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オール、5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、およびノルボルネニル−2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロパン−2−オールに由来するブロックポリマー(HFANB−b−BuNB−b−HFANB)
    からなる群より選択される、請求項19に記載の方法。
  21. 前記パラジウム化合物は、式(II)で表される前記式(I)の化合物である、請求項17から20のいずれか一項に記載の方法。
    [ここで、前記式(II)において、
    LBは、ピリジン、アセトニトリルまたはCCNから選択され、
    は、B(C 、B(C 、BF またはCFSO から選択され、
    Rは、メチル、エチル、(C−C)アルキル、置換または非置換の(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アラルキル、メトキシ、エトキシ、(C−C)アルコキシ、置換または非置換の(C−C)シクロアルコキシ、(C−C10)アリールオキシまたは(C−C10)アラルキルオキシから独立に選択され、
    は、メチル、エチル、直鎖もしくは分岐鎖の(C−C)アルキル、(C−C10)アラルキルまたはRCOであり、ここでRはメチル、エチルまたは(C−C)アルキルである。]
  22. 前記式(II)の化合物は、式(IIA)の化合物である、請求項21に記載の方法。
    [ここで、前記式(IIA)において、
    LBは、アセトニトリルまたはピリジンであり、
    は、B(C またはBF から選択され、
    は、イソプロピルまたは−COCHである。]
  23. 前記パラジウム化合物は、式(IIIA)で表される前記式(III)の化合物である、請求項17から20のいずれか一項に記載の方法。
    [ここで、前記式(IIIA)において、
    Xは、塩素またはトリフレートであり、
    は、n−プロピル、イソプロピルまたは−COCHである。]
  24. 式(I)の化合物:
    [上記式において、
    は、(C−C10)シクロアルケン、(C−C12)ビシクロアルケンまたは(C−C12)トリシクロアルケン基であり、
    Mはパラジウムであり、
    LBはルイス塩基であり、
    は弱配位性アニオンであり、
    Yは、PRまたはO=PRであり、ここでRはメチル、エチル、(C−C)アルキル、置換または非置換の(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アラルキル、メトキシ、エトキシ、(C−C)アルコキシ、置換または非置換の(C−C)シクロアルコキシ、(C−C10)アリールオキシまたは(C−C10)アラルキルオキシから独立に選択され、
    は、メチル、エチル、直鎖もしくは分岐鎖の(C−C)アルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アラルキルまたはRCOであり、ここでRはメチル、エチルまたは(C−C)アルキルである。]および、
    式(IV)のモノマー:
    [上記式において、
    pは、0、1または2の整数であり、
    、R、RおよびRは、同一であるかまたは異なっており、それぞれ互いに独立に水素、直鎖もしくは分岐鎖の(C−C16)アルキル、ヒドロキシ(C−C16)アルキル、パーフルオロ(C−C12)アルキル、(C−C12)シクロアルキル、(C−C12)ビシクロアルキル、(C−C14)トリシクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、パーフルオロ(C−C10)アリール、パーフルオロ(C−C10)アリール(C−C)アルキル、ジ(C−C)アルキルマレイミド(C−C)アルキル、ジ(C−C)アルキルマレイミド(C−C)アルコキシ(C−C)アルキル、ヒドロキシ、(C−C12)アルコキシ、(C−C12)シクロアルコキシ、(C−C12)ビシクロアルコキシ、(C−C14)トリシクロアルコキシ、(C−C10)アリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)ヘテロアリールオキシまたは(C−C)アシルオキシから選択され、ここで、前記の置換基のそれぞれはハロゲンまたはヒドロキシから選択される基で置換されてもよい。]
    を含む、重合組成物。
  25. 式(III)の化合物:
    [ここで、前記式(III)において、
    は、(C−C10)シクロアルケン、(C−C12)ビシクロアルケンまたは(C−C12)トリシクロアルケン基であり、
    Mはパラジウムであり、
    Xは、ハロゲン、トリフレート、メシレートまたはトシレートであり、
    Yは、PRまたはO=PRであり、ここでRはメチル、エチル、(C−C)アルキル、置換または非置換の(C−C)シクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アラルキル、メトキシ、エトキシ、(C−C)アルコキシ、置換または非置換の(C−C)シクロアルコキシ、(C−C10)アリールオキシまたは(C−C10)アラルキルオキシから独立に選択され、
    は、メチル、エチル、直鎖もしくは分岐鎖の(C−C)アルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アラルキルまたはRCOであり、ここでRはメチル、エチルまたは(C−C)アルキルである。];
    式(V)の化合物:
    Md (V)
    [ 上記式において、
    Mdは、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、バリウム、アンモニウムまたは直鎖もしくは分岐鎖テトラ(C−C)アルキルアンモニウムから選択されるカチオンであり、
    は、B(C 、B[C(CF B(C 、[Al(OC(CF、BF 、PF 、AsF 、SbF 、(CFSO)NまたはCFSO から選択される弱配位性アニオンである。];および
    式(IV)のモノマー:
    [ここで、前記式(IV)において、
    pは、0、1または2の整数であり、
    、R、RおよびRは、同一であるかまたは異なっており、それぞれ互いに独立に水素、直鎖もしくは分岐鎖の(C−C16)アルキル、ヒドロキシ(C−C16)アルキル、パーフルオロ(C−C12)アルキル、(C−C12)シクロアルキル、(C−C12)ビシクロアルキル、(C−C14)トリシクロアルキル、(C−C10)アリール、(C−C10)アリール(C−C)アルキル、パーフルオロ(C−C10)アリール、パーフルオロ(C−C10)アリール(C−C)アルキル、ジ(C−C)アルキルマレイミド(C−C)アルキル、ジ(C−C)アルキルマレイミド(C−C)アルコキシ(C−C)アルキル、ヒドロキシ、(C−C12)アルコキシ、(C−C12)シクロアルコキシ、(C−C12)ビシクロアルコキシ、(C−C14)トリシクロアルコキシ、(C−C10)アリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)ヘテロアリールオキシ(C−C)アルキル、(C−C10)アリールオキシ、(C−C10)ヘテロアリールオキシまたは(C−C)アシルオキシから選択され、ここで、前記の置換基のそれぞれはハロゲンまたはヒドロキシから選択される基で置換されてもよい。];
    を含む、重合組成物。
JP2017508485A 2014-08-15 2015-08-17 ポリシクロオレフィンブロックポリマー、その製造方法、および重合組成物 Active JP6225294B2 (ja)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462037828P 2014-08-15 2014-08-15
US201462037823P 2014-08-15 2014-08-15
US62/037,823 2014-08-15
US62/037,828 2014-08-15
US201462073013P 2014-10-31 2014-10-31
US62/073,013 2014-10-31
PCT/US2015/045482 WO2016025942A1 (en) 2014-08-15 2015-08-17 Polycyclo-olefinic block polymers and pervaporation membranes made therefrom

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017525808A JP2017525808A (ja) 2017-09-07
JP6225294B2 true JP6225294B2 (ja) 2017-11-01

Family

ID=54012299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017508485A Active JP6225294B2 (ja) 2014-08-15 2015-08-17 ポリシクロオレフィンブロックポリマー、その製造方法、および重合組成物

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6225294B2 (ja)
KR (1) KR101800195B1 (ja)
CN (1) CN106574008B (ja)
WO (1) WO2016025942A1 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI723243B (zh) * 2017-01-06 2021-04-01 日商住友電木股份有限公司 作為光學材料之聚環烯烴聚合物組成物
WO2019191225A1 (en) * 2018-03-27 2019-10-03 Georgia Tech Research Corporation Anion-exchange membranes and methods of making and using the same
CN114144450A (zh) * 2019-07-25 2022-03-04 普罗米鲁斯有限责任公司 作为光学材料的稳定的聚环烯烃聚合物及无机纳米组合物
CN114699930B (zh) * 2022-03-01 2023-04-14 郑州大学 一种用于染料废水处理的聚氮杂环酰胺膜及其制备方法
CN115073664B (zh) * 2022-07-04 2023-11-28 广东新华粤石化集团股份公司 一种具有光学各向异性环烯烃聚合物膜及其制备方法
CN116217805B (zh) * 2023-01-07 2024-08-02 中北大学 一种降冰片烯基三铵类阳离子聚合物及其制备方法和应用
CN116284691B (zh) * 2023-03-27 2023-11-17 天津大学 一种具有抑菌性高透明的离子型环烯烃共聚物及其制备方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19714532A1 (de) 1997-04-08 1998-10-15 Basf Ag Herstellung von Homo-, Co- oder Blockcopolymeren aus cycloolefinischen Monomereinheiten
ATE286923T1 (de) 1998-10-05 2005-01-15 Promerus Llc Katalysator und verfahren zur polymerisation von cycloolefinen
US6350832B1 (en) * 1998-12-09 2002-02-26 The B. F. Goodrich Company Mold addition polymerization of norbornene-type monomers using group 10 metal complexes
CN100334117C (zh) 2002-07-10 2007-08-29 Lg化学株式会社 制备含有酯或乙酰功能基团的降冰片烯基加成聚合物的方法
JP2004359798A (ja) 2003-06-04 2004-12-24 Mitsui Chemicals Inc オレフィン重合体およびその製造方法
US7482412B2 (en) * 2006-10-10 2009-01-27 Jsr Corporation Process for manufacturing cycloolefin addition polymer
US8215496B2 (en) 2008-01-28 2012-07-10 Promerus Llc Polynorbornene pervaporation membrane films, preparation and use thereof
JP2011063744A (ja) 2009-09-18 2011-03-31 Sanyo Chem Ind Ltd ノルボルネン系重合体の製造方法及びノルボルネン系重合体
JP5798277B1 (ja) * 2012-08-07 2015-10-21 プロメラス, エルエルシー シクロアルキルノルボルネンモノマー、これに由来するポリマー、およびパーベーパレーションにおけるその使用
JP6056253B2 (ja) * 2012-08-09 2017-01-11 住友ベークライト株式会社 樹脂組成物の製造方法
EP2898551B1 (en) * 2012-09-21 2020-04-22 Merck Patent GmbH Organic semiconductor formulations

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017525808A (ja) 2017-09-07
KR101800195B1 (ko) 2017-11-24
WO2016025942A1 (en) 2016-02-18
KR20170036799A (ko) 2017-04-03
CN106574008A (zh) 2017-04-19
CN106574008B (zh) 2018-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6225294B2 (ja) ポリシクロオレフィンブロックポリマー、その製造方法、および重合組成物
JP5798277B1 (ja) シクロアルキルノルボルネンモノマー、これに由来するポリマー、およびパーベーパレーションにおけるその使用
Kim et al. Hydroxyhexafluoroisopropylnorbornene block and random copolymers via vinyl addition polymerization and their application as biobutanol pervaporation membranes
Bermesheva et al. Polymerization of 5-Alkylidene-2-norbornenes with highly active Pd–N-Heterocyclic carbene complex catalysts: catalyst structure–activity relationships
US10245562B2 (en) Pervaporation membranes derived from polycyclo-olefinic block copolymers
Alentiev et al. Stereoselective synthesis and polymerization of Exo‐5‐trimethylsilylnorbornene
Suarez et al. Rh-mediated C1-polymerization: copolymers from diazoesters and sulfoxonium ylides
Sauvage et al. Homobimetallic Ruthenium–N‐Heterocyclic Carbene Complexes: Synthesis, Characterization, and Catalytic Applications
KR20110091764A (ko) 중합체-지지된 전이 금속 촉매 복합체와 사용방법
Nishimura et al. Asymmetric polymerization of achiral arylacetylenes giving helical polyacetylenes in the presence of a rhodium catalyst with a C 2-symmetric tetrafluorobenzobarrelene ligand
Kang et al. C1 polymerization of fluorinated Aryl Diazomethanes
US10174171B2 (en) Nanoporous films derived from polycyclo-olefinic block polymers
CN102516433B (zh) 制备气体渗透性高的环烯烃加成聚合物的方法
JP6857349B2 (ja) 新規パリレン、架橋パリレン透水膜、及びこれらの製造方法
US20160289371A1 (en) Flame retardant vinyl addition polycycloolefinic polymers
JP2019503847A (ja) 不飽和有機化合物の分離
Mathers Overview of Ring‐Opening Metathesis Polymerizations (ROMP) and Acyclic Diene Metathesis (ADMET) Polymerizations with Selected Ruthenium and Molybdenum Complexes
JP6378452B2 (ja) ポリシクロオレフィンモノマーの付加塊状重合のための連鎖移動剤
JP2014034661A (ja) 樹脂組成物の製造方法および樹脂組成物
JP2014040532A (ja) 環状オレフィン付加重合体及びその製造方法
Donlon Synthesis and Kinetic Studies on Palladium Hydride-Initiated Vinyl Polymerisation of Functionalised Norbornenes
JPH01194903A (ja) ポリ二置換アセチレン系液体分離膜

Legal Events

Date Code Title Description
A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20170619

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170706

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170803

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170921

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171006

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6225294

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350