JP6550610B2 - ラジカル重合開始剤、および重合体の製造方法 - Google Patents

ラジカル重合開始剤、および重合体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、分子末端に二重結合を有する重合体の製造に有用なラジカル重合開始剤、およびこのラジカル重合開始剤を用いる重合体の製造方法に関する。
従来、分子末端に二重結合を有する重合体は、グラフト重合体や星形重合体等の分岐構造を有する重合体を製造する際に、マクロモノマーとして用いられている。
例えば、特許文献1には、分子末端に、重合性の炭素−炭素二重結合を有する基を有するマクロモノマーを重合する、分岐構造を有する重合体の製造方法が開示されている。この文献には、用いるマクロモノマーの製造方法として、重合開始剤(有機ハロゲン化物等)および触媒(遷移金属錯体等)を用いる原子移動ラジカル重合法により、ビニル系モノマーを重合して、末端にハロゲン基を有するビニル系重合体を得、次いで、その末端のハロゲン基を、二重結合を有する化合物等で置換する方法等が記載されている。
特許文献1に開示されるような、分子末端のハロゲン基等の官能基を炭素−炭素二重結合を有する基に置換する方法では、官能基を置換するための反応を経ることを要する。従って、より簡便にマクロモノマーを得るべく、炭素−炭素二重結合を有する重合開始剤を用いて、重合開始末端に炭素−炭素二重結合を導入する方法が検討されている。そのような方法の例としては、非特許文献1に開示されるような、アリルハライドを重合開始剤とする、原子移動ラジカル重合法を挙げることができる。しかし、アリルハライドを重合開始剤とする原子移動ラジカル重合法は、適用できるビニル系モノマーの種類に制限があり、ビニル系モノマーの種類によっては、重合反応の制御が困難となったり、そもそも重合反応自体が進行しなかったりするという問題がある。そのため、幅広い種類のビニル系モノマーなどのラジカル重合性単量体に適用して、制御された重合反応を行うことができる、炭素−炭素二重結合を有するラジカル重合開始剤が渇望されている。
しかしながら、ラジカル重合開始剤は炭素−炭素二重結合に対して反応性を有するために、多くのラジカル重合開始剤では、その分子内に炭素−炭素二重結合を導入すると、十分な重合活性を示すことができなくなるという問題があり、望まれているような炭素−炭素二重結合を有するラジカル重合開始剤は得られていない。
ところで、分子量分布等を制御して、ビニル系モノマーなどをラジカル重合できるラジカル重合開始剤としては、特許文献2や特許文献3に開示されるような、有機テルル化合物が知られている。
特開2007−254758号公報(US2006/0052563A) WO2004/014962号パンフレット(US2006/0167199A) 特開2007−277533号公報
Yoshiki Nakagawa、Krzysztof Matyjaszewski、"Synthesis of Well-Defined Allyl End-Functionalized Polystyrene by Atom Transfer Radical Polymerization with an Allyl Halide Initiator"、Polymer Journal、1998年、第30巻、No.2、p.138−141
本発明は、上記した従来技術に鑑みてなされたものであり、幅広い種類のラジカル重合性単量体に適用して、制御された重合反応を行うことができる、分子末端に二重結合を有する重合体の製造に有用なラジカル重合開始剤、およびこのラジカル重合開始剤を用いる重合体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは上記課題を解決すべく、リビングラジカル重合反応に用いるラジカル重合開始剤について鋭意検討した。その結果、β位に、非芳香族性の炭素−炭素二重結合を少なくとも1つ有する有機テルル化合物からなるラジカル重合開始剤の存在下に、ラジカル重合性単量体のリビングラジカル重合反応を行うと、幅広い種類のラジカル重合性単量体について、制御された重合反応を行うことができ、分子末端に二重結合を有する重合体を効率よく得ることができることを見出し、本発明を完成するに到った。
かくして本発明によれば、下記〔1〕のラジカル重合開始剤、下記〔2〕、〔3〕、〔4〕、〔5〕の重合体の製造方法、および下記〔6〕の重合体が提供される。
〔1〕下記式(1)で示される有機テルル化合物からなるラジカル重合開始剤。
Figure 0006550610
(式中、Rは、アルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基および置換基を有していてもよい芳香族複素環基から選択される基を表し、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、ハロゲン原子、カルボキシル基、ヒドロカルビルオキシカルボニル基、シアノ基およびアミド基から選択される基を表し、R、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、ハロゲン原子、カルボキシル基、ヒドロカルビルオキシカルボニル基、シアノ基、アミド基および下記式(2)で示される基から選択される基を表す。R〜Rから選択される2つの基が結合して、芳香環以外の環を形成していてもよい。)
Figure 0006550610
(式中、Rは、アルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基および置換基を有していてもよい芳香族複素環基から選択される基を表し、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、ハロゲン原子、カルボキシル基、ヒドロカルビルオキシカルボニル基、シアノ基およびアミド基から選択される基を表す。波線は、式(1)中の二重結合を構成する炭素原子と結合していることを表す。)
〔2〕前記〔1〕に記載のラジカル重合開始剤の存在下に、ラジカル重合性単量体をラジカル重合することを特徴とする重合体の製造方法。
〔3〕重合反応系に、さらに、アゾ系ラジカル発生剤を存在させることを特徴とする〔2〕に記載の重合体の製造方法。
〔4〕重合反応系に、光を照射しながら、ラジカル重合性単量体をラジカル重合することを特徴とする〔2〕または〔3〕に記載の重合体の製造方法。
〔5〕重合反応系に、さらに、下記式(3)で示されるジテルリド化合物を存在させることを特徴とする〔2〕〜〔4〕のいずれかに記載の重合体の製造方法。
Figure 0006550610
(式中、R10およびR11は、それぞれ独立に、アルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基および置換基を有していてもよい芳香族複素環基から選択される基を表す。)
〔6〕前記〔2〕〜〔5〕のいずれかに記載の重合体の製造方法により得られる重合体。
本発明によれば、幅広い種類のラジカル重合性単量体に適用して、制御された重合反応を行うことができる、分子末端に二重結合を有する重合体の製造に有用なラジカル重合開始剤、およびこのラジカル重合開始剤を用いる重合体の製造方法が提供される。
「分子末端に二重結合を有する」とは、式(1)で示される有機テルル化合物由来の、式:(R)(R)C=C(R)−C(R)(R)−で示される基が、重合体鎖の一方の末端を構成することをいう。
以下、本発明を、1)ラジカル重合開始剤、および2)重合体の製造方法、に項分けして詳細に説明する。
1)ラジカル重合開始剤
本発明のラジカル重合開始剤は、前記式(1)で示される有機テルル化合物からなるものである。
式(1)中、Rは、アルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基および置換基を有していてもよい芳香族複素環基から選択される基を表す。これらの中でも、Rとしては、アルキル基または置換基を有していてもよいアリール基が好ましい。
本明細書において、「置換基を有していてもよい」とは、「無置換又は置換基を有する」を意味する。
のアルキル基の炭素数は、特に限定されないが、入手容易性の観点から、1〜10が好ましく、1〜8がより好ましく、1〜5がさらに好ましい。
のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基等の直鎖アルキル基;イソプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等の分岐アルキル基が挙げられる。
の、置換基を有していてもよいシクロアルキル基のシクロアルキル基の炭素数は、通常3〜10であり、入手容易性の観点から、3〜8が好ましく、5または6がより好ましい。
の置換基を有していてもよいシクロアルキル基のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等が挙げられる。
の置換基を有していてもよいシクロアルキル基の置換基は、重合反応を妨げないものであれば特に限定されない。例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;水酸基;メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基等の炭素数1〜8のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜8のアルコキシ基;アミノ基;ニトロ基;シアノ基;−CORaで示される基(Raは、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基等の炭素数1〜8のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基等の炭素数3〜8のシクロアルキル基;フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等の炭素数6〜10のアリール基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜8のアルコキシ基;フェノキシ基、2,4,6−トリメチルフェニルオキシ基等の置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリーロキシ基;トリフルオロメチル基等の炭素数1〜8のハロアルキル基;等が挙げられる。
の、置換基を有していてもよいアリール基のアリール基の炭素数は、通常、6〜20であり、入手容易性の観点から、6〜15が好ましく、6〜10がさらに好ましい。
置換基を有していてもよいアリール基のアリール基としては、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、アントラニル基等が挙げられる。
置換基を有していてもよいアリール基の置換基は、重合反応を妨げないものであれば特に限定されない。例えば、置換基を有していてもよいシクロアルキル基の置換基として示したものと同様のものが挙げられる。
の置換基を有していてもよい芳香族複素環基の芳香族複素環基の炭素数は、通常1〜15であり、入手容易性の観点から、3〜15が好ましく、4〜10がより好ましい。
置換基を有していてもよい芳香族複素環基の芳香族複素環基としては、ピロリル基、イミダゾリル基、フリル基、チエニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基等の5員環の芳香族複素環基;ピリジル基、ピリミジル基、ピリダジル基、ピラジニル基等の6員環の芳香族複素環基;ベンズイミダゾリル基、キノリル基、ベンゾフラニル基等の縮合芳香族複素環基;等が挙げられる。
置換基を有していてもよい芳香族複素環基の置換基は、重合反応を妨げないものであれば特に限定されない。例えば、置換基を有していてもよいシクロアルキル基の置換基として示したものと同様のものが挙げられる。
式(1)中、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、ハロゲン原子、カルボキシル基、ヒドロカルビルオキシカルボニル基、シアノ基およびアミド基から選択される基を表す。これらの中でも、RおよびRとしては、水素原子または脂肪族炭化水素基が好ましい。
およびRの脂肪族炭化水素基の炭素数は、1〜10が好ましく、1〜8がより好ましく、1〜5がさらに好ましい。
およびRの脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基等の炭素数1〜10のアルキル基;1−プロペニル基、2−プロペニル基等の炭素数2〜10のアルケニル基;1−プロピニル基、2−プロピニル基等の炭素数2〜10のアルキニル基:シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数3〜10のシクロアルキル基;等が挙げられる。
およびRの置換基を有していてもよいアリール基の具体例としては、Rの置換基を有していてもよいアリール基として示したものと同様のものが挙げられる。
およびRの置換基を有していてもよい芳香族複素環基の具体例としては、Rの置換基を有していてもよい芳香族複素環基として示したものと同様のものが挙げられる。
およびRのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
およびRのヒドロカルビルオキシカルボニル基の炭素数は、2〜10が好ましく、2〜8がより好ましく、2〜5がさらに好ましい。
およびRのヒドロカルビルオキシカルボニル基としては、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基等のアルキルオキシカルボニル基;エテニルオキシカルボニル基、2−プロペニルオキシカルボニル基等のアルケニルオキシカルボニル基;プロパギルオキシカルボニル基等のアルキニルオキシカルボニル基;フェノキシカルボニル基、4−メチルフェニルオキシカルボニル基、4−クロロフェノキシカルボニル基、1−ナフチルオキシカルボニル基、2−ナフチルオキシカルボニル基等の、置換基を有していてもよいアリールオキシカルボニル基;等が挙げられる。
およびRのアミド基としては、式:−C(X)−N(r)(r)で示される基(Xは、酸素原子、硫黄原子、セレン原子を表し、r、rは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1〜10の有機基を表す。)、式:−SO−N(r)(r)で示される基(r、rは、前記と同じ意味を表す。)、または式:−N(r)−C(O)−(r)で示される基(r、rは、前記と同じ意味を表す。)が挙げられる。
、rの有機基としては、メチル基、エチル基等の炭素数1〜10の直鎖または分岐鎖アルキル基;1−プロペニル基、2−プロペニル基等の炭素数2〜10の直鎖または分岐鎖アルケニル基;1−プロピニル基、2−プロピニル基等の炭素数2〜10の直鎖または分岐鎖アルキニル基:シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数3〜10のシクロアルキル基;フェニル基、1−ナフチル基等の炭素数6〜10のアリール基;アセチル基等の炭素数2〜10のアルキルカルボニル基;メトキシカルボニル基等の炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基;メチルスルホニル基、p−トルエンスルホニル基等の炭素数1〜10のヒドロカルビルスルホニル基;等が挙げられる。
式:−C(X)−N(r)(r)で示される基としては、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、エチルアミノカルボニル基、ベンジルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、フェニルメチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノチオカルボニル基、ジメチルアミノセレノカルボニル基等が挙げられる。
式:−SO−N(r)(r)で示される基としては、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ベンジルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基等が挙げられる。
式:−N(r)−C(O)−(r)で示される基としては、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基等が挙げられる。
式(1)中、R、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、ハロゲン原子、カルボキシル基、ヒドロカルビルオキシカルボニル基、シアノ基、アミド基および前記式(2)で示される基から選択される基を表す。これらの中でも、R、RおよびRとしては、水素原子、脂肪族炭化水素基(RとRが結合して形成した環を含む。)、ヒドロカルビルオキシカルボニル基または前記式(2)で示される基が好ましい。
、RおよびRの脂肪族炭化水素基の具体例としては、RおよびRの脂肪族炭化水素基として示したものと同様のものが挙げられる。
、RおよびRの置換基を有していてもよいアリール基の具体例としては、Rの置換基を有していてもよいアリール基として示したものと同様のものが挙げられる。
、RおよびRの置換基を有していてもよい芳香族複素環基の具体例としては、Rの置換基を有していてもよい芳香族複素環基として示したものと同様のものが挙げられる。
、RおよびRのハロゲン原子の具体例としては、RおよびRのハロゲン原子として示したものと同様のものが挙げられる。
、RおよびRのヒドロカルビルオキシカルボニル基の具体例としては、RおよびRのヒドロカルビルオキシカルボニル基として示したものと同様のものが挙げられる。
、RおよびRのアミド基の具体例としては、RおよびRのアミド基として示したものと同様のものが挙げられる。
式(2)中、Rは、アルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、および置換基を有していてもよい芳香族複素環基から選択される基を表す。これらの中でも、Rとしては、アルキル基または置換基を有していてもよいアリール基が好ましい。
の、アルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基の具体例としては、それぞれ、Rの、アルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基として示したものと同様のものが挙げられる。
式(2)中、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、ハロゲン原子、カルボキシル基、ヒドロカルビルオキシカルボニル基、シアノ基およびアミド基から選択される基を表す。これらの中でも、RおよびRとしては、水素原子または脂肪族炭化水素基が好ましい。
およびRの脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、ハロゲン原子、ヒドロカルビルオキシカルボニル基、アミド基の具体例としては、それぞれ、RおよびRの脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、ハロゲン原子、ヒドロカルビルオキシカルボニル基、アミド基として示したものと同様のものが挙げられる。
〜Rは、これらから選択される2つの基が結合して芳香環以外の環を形成していてもよい。芳香環以外の環としては、炭化水素環が好ましい。
環は、5〜7員環が好ましく、6員環がより好ましい。
とRの結合やRとRの結合のように、環が二重結合を有する場合、環としては、置換基を有していてもよいシクロペンテン環、置換基を有していてもよいシクロヘキセン環、置換基を有していてもよいシクロヘプテン環等が挙げられる。
とRの結合のように、環が二重結合を有さない場合、環としては、置換基を有していてもよいシクロペンタン環、置換基を有していてもよいシクロヘキサン環、置換基を有していてもよいシクロヘプタン環等が挙げられる。
環に結合する置換基としては、R〜Rの置換基として示したものと同様のものが挙げられる。
式(1)で示される有機テルル化合物の具体例としては、3−メチルテラニル−1−プロペン、3−メチルテラニル−2−メチル−1−プロペン、3−メチルテラニル−2−フェニル−1−プロペン、3−メチルテラニル−3−メチル−1−プロペン、3−メチルテラニル−3−フェニル−1−プロペン、3−メチルテラニル−3−シクロヘキシル−1−プロペン、3−メチルテラニル−3−シアノ−1−プロペン、3−エチルテラニル−1−プロペン、3−メチルテラニル−3−ジメチルアミノカルボニル−1−プロペン、3−[(n−プロピル)テラニル]−1−プロペン、3−イソプロピルテラニル−1−プロペン、3−(n−ブチル)テラニルプロペン、3−[(n−ヘキシル)テラニル]−1−プロペン、3−フェニルテラニル−1−プロペン、3−[(p−メチルフェニル)テラニル]−1−プロペン、3−シクロヘキシルテラニル−1−プロペン、3−[(2−ピリジル)テラニル]−1−プロペン、3−メチルテラニル−2−ブテン、
3−メチルテラニル−1−シクロペンテン、3−メチルテラニル−1−シクロヘキセン、3−メチルテラニル−1−シクロオクテン、3−エチルテラニル−1−シクロヘキセン、3−メチルテラニル−1−シクロヘキセン、3−[(n−プロピル)テラニル]−1−シクロヘキセン、3−[(n−ブチル)テラニル]−1−シクロヘキセン、
2−(メチルテラニルメチル)アクリル酸メチル、2−(メチルテラニルメチル)アクリル酸エチル、2−(メチルテラニルメチル)アクリル酸n−ブチル、2−(エチルテラニルメチル)アクリル酸メチル、2−[(n−ブチル)テラニルメチル]アクリル酸メチル、2−(シクロヘキシルテラニルメチル)アクリル酸メチル、
1,4−ビス(メチルテラニル)−2−ブテン、1,4−ビス(エチルテラニル)−2−ブテン、1,4−ビス[(n−ブチル)テラニル]−2−ブテン、1,4−ビス(シクロヘキシルテラニル)−2−ブテン、1,4−ビス(フェニルテラニル)−2−ブテン等が挙げられる。本発明で用いられる有機テルル化合物はこれらに限定されるものではない。
式(1)で示される有機テルル化合物は、例えば、WO2004/014962号パンフレットに記載の方法に準じて、下記式(4)で示される化合物、下記式(5)で示される化合物、および金属テルルを反応させることにより得ることができる。
Figure 0006550610
式(4)中、R〜Rは、上記と同じものを表す。Xは、ハロゲン原子を表す。Xで表されるハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子のいずれであってもよいが、塩素原子または臭素原子であることが好ましい。
式(5)中、Rは、上記と同じものを表す。Mは、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属;マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属;または銅;を表す。Mがアルカリ金属のとき、mは1、Mがアルカリ土類金属のとき、mは2、Mが銅のとき、mは1または2である。なお、式(5)において、Mがマグネシウムである場合は、Rで表される2つの基のうちの1つは、ハロゲン原子であってもよい。すなわち、式(5)で示される化合物は、いわゆるグリニヤール試薬であってもよい。
具体的には、不活性ガス雰囲気下、金属テルルを溶媒に懸濁させて、懸濁液を調製し、この懸濁液に、式(5)で示される化合物を加えて、反応を行う。次いで、得られた反応液に、式(4)で示される化合物を加えて、さらに反応を行うことで、式(1)で示される有機テルル化合物を得ることができる。
式(5)で示される化合物の使用量は、金属テルル1molに対して、通常、0.5〜1.5mol、好ましくは0.8〜1.2molである。
式(4)で示される化合物の使用量は、金属テルル1molに対して、通常、0.5〜1.5mol、好ましくは0.8〜1.2molである。
不活性ガスとしては、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等が挙げられる。
用いる溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒;トルエン等の芳香族系溶媒;ヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;等が挙げられる。
式(5)で示される化合物および式(4)で示される化合物を、それぞれ反応系に加える際は、低温下(−20℃〜5℃)で滴下することが好ましい。
反応条件は、特に限定されない。例えば、反応時間が5分〜24時間、反応温度が−20℃〜80℃である。
また、下記式(1a)〜式(1c)
Figure 0006550610
(式中、R〜Rは、上記と同じものを表す。)
で示される有機テルル化合物は、前記式(4)で示される化合物の代わりに、それぞれ、下記式(4a)〜式(4c)
Figure 0006550610
(式中、R〜Rは、上記と同じものを表す。但し、R、RおよびRは、式(2)で示される基ではない。X、Xは、ハロゲン原子(好ましくは、塩素原子または臭素原子)を表す。)
で示される化合物を用いて、同様の反応を行うことで得ることができる。
式(4a)〜式(4c)で示される化合物を用いる場合、式(4a)〜式(4c)で示される化合物の使用量は、金属テルル1molに対して、通常、0.25〜0.75mol、好ましくは0.4〜0.6molである。また、式(5)で示される化合物の使用量は、金属テルル1molに対して、通常、0.5〜1.5mol、好ましくは0.8〜1.2molである。
いずれの反応においても、反応終了後、公知の後処理操作および分離精製手段により、目的物を単離することができうる。例えば、反応液を、脱気水、脱気塩化アンモニウム水溶液、脱気飽和食塩水で順次洗浄した後、有機層を乾燥し、濃縮することで粗生成物を得ることができる。また、必要に応じて、得られた反応生成物を、減圧蒸留法等の公知の精製法により精製することで、目的とする有機テルル化合物を高純度で得ることができる。
本発明のラジカル重合開始剤として用いられる式(1)で示される有機テルル化合物は、Teに対してβ位に、非芳香族性の炭素−炭素二重結合を少なくとも1つ有するものである。
後述するように、式(1)で示される有機テルル化合物の存在下に、ラジカル重合性単量体をラジカル重合することで、重合開始末端にその炭素−炭素二重結合が導入され、しかも、制御性に優れたリビングラジカル重合反応を行うことができる。
したがって、本発明のラジカル重合開始剤を用いることで、分子末端に二重結合を有する重合体を効率よく製造することができる。
2)重合体の製造方法
本発明の重合体の製造方法は、本発明のラジカル重合開始剤の存在下に、ラジカル重合性単量体をラジカル重合することを特徴とするものである。
本発明に用いるラジカル重合性単量体は、ラジカル重合可能なものであれば、特に限定されない。例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸メチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸シクロドデシル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−(2−ジメチルアミノエチル)(メタ)アクリルアミド、N−(3−ジメチルアミノプロピル)(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチル、(メタ)アクリル酸3−ジメチルアミノプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリロニトリル、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリロイルアミノエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド等のアクリル系単量体〔「(メタ)アクリル酸」は、「アクリル酸またはメタクリル酸」を意味し、(メタ)アクリルアミド等も同様である。〕;
スチレン、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、4−メトキシスチレン、4−tert−ブチルスチレン、4−n−ブチルスチレン、4−tert−ブトキシスチレン、2−ヒドロキシメチルスチレン、2−クロロスチレン、4−クロロスチレン、2,4−ジクロロスチレン、1−ビニルナフタレン、ジビニルベンゼン、4−スチレンスルホン酸またはそのアルカリ金属塩(ナトリウム塩、カリウム塩等)等のスチレン系単量体;
エチレン、プロペン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン等のα−オレフィン系単量体;
2−ビニルチオフェン、N−メチル−2−ビニルピロール、1−ビニル−2−ピロリドン、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、酢酸ビニル、安息香酸ビニル、メチルビニルケトン、塩化ビニル、塩化ビニリデン等のビニル系単量体;
マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、無水マレイン酸等の不飽和カルボン酸系単量体;
1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−クロロ−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン等の共役ジエン系単量体;
4−メチル−1,4−ヘキサジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン等の非共役ジエン系単量体;等が挙げられる。
これらのラジカル重合性単量体は、一種を単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明の重合体の製造方法は、従来の重合開始末端に炭素−炭素二重結合を導入する方法であるアリルハライドを重合開始剤とする原子移動ラジカル重合よりも、幅広い種類のラジカル重合性単量体について、制御された重合反応を行うことができるものである。したがって、本発明の重合体の製造方法は、従来の方法では制御された重合反応を行うことが困難なラジカル重合性単量体を用いる場合に特に好適に用いることができるものである。この観点から、本発明の重合体の製造方法で特に好適に用いられるラジカル重合性単量体は、ヒドロキシル基、アミノ基およびアンモニウム基から選択される官能基を有する(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリル酸類、(メタ)アクリルアミド類、α―オレフィン類、芳香環と共役しないビニル基を有するビニル系単量体、共役ジエン系単量体から選択される少なくとも1種のラジカル重合性単量体を含むものである。
式(1)で示される有機テルル化合物とラジカル重合性単量体の使用量は、目的の重合体の分子量や分子量分布を考慮して、適宜調節すればよい。通常、ラジカル重合性単量体1molに対して、式(1)で示される有機テルル化合物の量が、0.00005〜0.2mol、好ましくは0.0001〜0.02molである。
ラジカル重合は、例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等の不活性ガスで置換した容器内で、式(1)で示される有機テルル化合物、ラジカル重合性単量体、必要に応じて、溶媒を添加し、それらを所定温度で所定時間撹拌することで行うことができる。
用いる溶媒としては、ラジカル重合反応で一般に使用される溶媒を使用することができる。例えば、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;酢酸エチル等のエステル類;ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル類;N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)等のアミド類;ジメチルスルホキシド(DMSO)等の含硫黄化合物類;メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール等のアルコール類;クロロホルム、四塩化炭素、トリフルオロメチルベンゼン等の含ハロゲン化合物類;エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、1−メトキシ−2−プロパノール等のセロソルブ類;水;等が挙げられる。
これらの溶媒は、一種を単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
溶媒を用いる場合、その使用量は、ラジカル重合性単量体1gに対して、例えば0.01〜50ml、好ましくは、0.05〜10ml、より好ましくは、0.1〜5mlである。
反応温度、反応時間は、適宜調節すればよい。通常、20〜150℃で、1分〜100時間、好ましくは、40〜100℃で、0.1〜30時間である。
反応は、通常、常圧下で行われるが、加圧下または減圧下で行ってもよい。
本発明の重合体の製造方法においては、重合反応系に、さらに、アゾ系ラジカル発生剤を存在させてもよい。
アゾ系ラジカル発生剤の存在下で重合反応を行うことで、重合反応がより促進され、重合体を効率よく得ることができる。
アゾ系ラジカル発生剤は、通常のラジカル重合で重合開始剤または重合促進剤として使用されるアゾ系ラジカル発生剤であれば特に制限なく使用することができる。
例えば2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)(AMBN)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(ADVN)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)(ACHN)、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート(MAIB)、4,4’−アゾビス(4−シアノバレリアン酸)(ACVA)、1,1’−アゾビス(1−アセトキシ−1−フェニルエタン)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチルアミド)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルアミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2−シアノ−2−プロピルアゾホルムアミド、2,2’−アゾビス(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)、2,2’−アゾビス(N−シクロヘキシル−2−メチルプロピオンアミド)等が挙げられる。
これらのアゾ系ラジカル発生剤は、一種を単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
これらのアゾ系ラジカル発生剤は反応条件に応じて適宜選択するのが好ましい。
例えば低温(40℃以下)で重合反応を行う場合は、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(ADVN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)が好ましく、中温(40〜80℃)で重合反応を行う場合は、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)(AMBN)、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート(MAIB)、1,1’−アゾビス(1−アセトキシ−1−フェニルエタン)が好ましく、高温(80℃以上)で重合反応を行う場合は、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)(ACHN)、2−シアノ−2−プロピルアゾホルムアミド、2,2’−アゾビス(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)、2,2’−アゾビス(N−シクロヘキシル−2−メチルプロピオンアミド)、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)が好ましい。
アゾ系ラジカル発生剤を使用する場合、その使用量は、式(1)で示される有機テルル化合物1molに対して、例えば0.01〜100mol、好ましくは0.05〜10mol、より好ましくは0.05〜2molである。
また、本発明の重合体の製造方法においては、重合反応系に、光を照射しながら、重合反応を行ってもよい。
重合反応系に光を照射しながら重合反応を行うことで、重合反応がより促進され、重合体を効率よく得ることができる。
照射する光としては、紫外線(波長200〜380nmの光)または可視光(波長380〜830nmの光)が好ましい。光の照射は、光重合反応において通常用いられる方法により行うことができ、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、クリプトンランプ、LEDランプなどの光源を用いて光を照射すればよい。
なお、アゾ系ラジカル発生剤の使用および光の照射は、両者を併用することもできるが、通常はどちらか一方を行えば、十分に重合反応が促進される。
また、本発明の重合体の製造方法においては、重合反応系に、さらに、前記式(3)で示されるジテルリド化合物を存在させてもよい。
前記式(3)で示されるジテルリド化合物の存在下で重合反応を行うことで、重合反応がより良好に制御され、より理論値に近い分子量と狭い分子量分布とを有する重合体を得ることができる。
式(3)中、R10およびR11は、それぞれ独立に、アルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基および置換基を有していてもよい芳香族複素環基から選択される基を表す。
10およびR11のアルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基の具体例としては、それぞれ、Rのアルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基として示したものと同様のものが挙げられる。
式(3)で示されるジテルリド化合物の具体例としては、ジメチルジテルリド、ジエチルジテルリド、ジ(n−プロピル)ジテルリド、ジイソプロピルジテルリド、ジシクロプロピルジテルリド、ジ(n−ブチル)ジテルリド、ジ(sec−ブチル)ジテルリド、ジ(tert−ブチル)ジテルリド、ジシクロブチルジテルリド、ジフェニルジテルリド、ビス(p−メトキシフェニル)ジテルリド、ビス(p−アミノフェニル)ジテルリド、ビス(p−ニトロフェニル)ジテルリド、ビス(p−シアノフェニル)ジテルリド、ビス(p−スルホニルフェニル)ジテルリド、ビス(2−ナフチル)ジテルリド、4,4’−ジピリジルジテルリド等が挙げられる。
これらのジテルリド化合物は、一種を単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
式(3)で示されるジテルリド化合物を使用する場合、その使用量は、式(1)で示される有機テルル化合物1molに対して、例えば0.01〜100mol、好ましくは0.1〜10mol、より好ましくは0.1〜5molである。
なお、式(3)で示されるジテルリド化合物の使用は、アゾ系ラジカル発生剤の使用および光の照射のそれぞれと併用することができる。
反応終了後、常法に従い、重合体の単離・精製処理を行うことができる。例えば、反応溶液中の溶媒や残存するラジカル重合性単量体を減圧下に留去して、重合体を単離する方法や、反応溶液を貧溶媒に注ぐことで、重合体を沈殿させる方法が挙げられる。
本発明の重合体の製造方法により得られる重合体の分子量は、反応時間および有機テルル化合物の量により調整可能であるが、例えば、数平均分子量が、500〜1,000,000、好ましくは1,000〜50,000である。また、分子量分布(Mw/Mn)は、通常1.01〜2.50、好ましくは1.01〜2.00、より好ましくは1.01〜1.50、さらに好ましくは1.01〜1.30、最も好ましくは1.01〜1.15である。
本発明の重合体の製造方法においては、ラジカル重合性単量体を二種以上用いることで、共重合体を得ることができる。
例えば、二種以上のラジカル重合性単量体を同時に重合反応系に存在させることで、ランダム共重合体を得ることができる。
また、後述するように、本発明の重合体の製造方法では、重合反応がリビング性を伴って進行するので、二種以上のラジカル重合性単量体を順次反応させることで、ブロック共重合体を得ることができる。
本発明の重合体の製造方法における重合反応中の重合体鎖の成長末端は、本発明のラジカル重合開始剤由来の反応性の高い有機テルル部(R−Te−またはR−Te−)であり、リビング性を有している。
このリビング性を有する重合体鎖の成長末端が空気中に晒されると、その成長末端が水素原子や水酸基に置き換わり、成長末端は失活する。
一方、本発明の重合体の製造方法における重合体のもう一方の末端(重合開始末端)は、前記式(1)で示される有機テルル化合物由来の、式:(R)(R)C=C(R)−C(R)(R)−で示される基である。
したがって、本発明の重合体の製造方法によれば、マクロモノマー等として有用な、分子末端に二重結合を有し、かつ、分子量や分子量分布が制御された重合体を効率よく得ることができる。
以下、実施例等を挙げて、本発明をより詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例等に何ら限定されるものではない。また、下記の各例において、「部」および「%」は特に断りのない限り、重量基準である。
下記の各例において、各種の測定については、以下の方法に従って行った。
H−NMR測定〕
測定装置としてBRUKER社製「BRUKER−500」を用い、溶媒としてCDClまたはd−DMSOを用いて測定した。
〔ガスクロマトグラフ測定〕
測定装置として島津製作所社製「GC2010」を用い、カラムとしてphenomenex社製「ZB−5」を用いて測定し、定量はメシチレンを用いた内部標準法に基づいて行った。
〔ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)測定〕
重合体の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)は、テトラヒドロフラン(THF)を溶出液とし、測定装置として東ソー社製「HLC−8220」を、カラムとして東ソー社製「TSK―GEL」の「G6000HHR」、「G5000HHR」、「G4000HHR」、および「G2500HHR」をこの順で連結したものを用いたゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)測定により、ポリスチレン換算の値として求めた。
〔合成例1〕
窒素雰囲気下、300mLの三口フラスコ内で、金属テルル(Aldrich社製、以下同じ)5.23g(41mmol)をTHF45mlに懸濁させた。得られた懸濁液を撹拌しながら0℃に冷却した。懸濁液の撹拌と冷却を続けながら、この懸濁液に、メチルリチウム(1.10Mジエチルエーテル溶液、関東化学社製、以下同じ)45.0ml(43.0mmol)を、10分かけて滴下した。滴下終了後、三口フラスコ内の内容物を、室温(25℃)で20分撹拌することで、金属テルルが完全に消失した反応溶液を得た。
得られた反応溶液を撹拌しながら、この反応溶液に、飽和NHCl水溶液30mLを加え、1時間空気中で撹拌した。有機層を分離し、水、飽和NaCl水溶液で順次洗浄した。次いで、有機層(洗浄後の反応溶液)に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥後、セライトろ過した。ろ液を減圧下で濃縮し、次いで、濃縮物を減圧蒸留(0.6mmHg、43℃)することにより、褐色油状物として、ジメチルジテルリド2.48g(収率42%)を得た。
得られたジメチルジテルリドのH−NMRデータを以下に示す。
H−NMR(500MHz,CDCl,TMS,δppm)2.67(s,6H)
〔合成例2〕
窒素雰囲気下、300mLの三口フラスコ内で、金属テルル8.75g(68.6mmol)をTHF90mlに懸濁させた。得られた懸濁液を撹拌しながら0℃に冷却した。懸濁液の撹拌と冷却を続けながら、この懸濁液に、n−ブチルリチウム(1.6Mヘキサン溶液、関東化学社製、以下同じ)45.0ml(72.0mmol)を、10分かけて滴下した。滴下終了後、三口フラスコ内の内容物を、室温(25℃)で20分撹拌することで、金属テルルが完全に消失した反応溶液を得た。
得られた反応溶液を撹拌しながら、この反応溶液に、飽和NHCl水溶液50mLを加え、1時間空気中で撹拌した。有機層を分離し、水、飽和NaCl水溶液で順次洗浄した。次いで、有機層(洗浄後の反応溶液)に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥後、セライトろ過した。ろ液を減圧下で濃縮し、次いで、濃縮物を減圧蒸留(0.2mmHg、84℃)することにより、褐色油状物として、ジブチルジテルリド4.98g(収率39%)を得た。
得られたジブチルジテルリドのH−NMRデータを以下に示す。
H−NMR(500MHz,CDCl,TMS,δppm)0.93(t,J=7.4Hz、3H)、1.35−1.43(m,4H)、1.67−1.74(m,4H)、3.11(t、J=7.4Hz、4H)
〔実施例1〕
窒素雰囲気下、300mLの三口フラスコ内で、金属テルル11.48g(90mmol)をTHF86mlに懸濁させた。得られた懸濁液を撹拌しながら0℃に冷却した。懸濁液の撹拌と冷却を続けながら、この懸濁液に、メチルリチウム(1.10Mジエチルエーテル溶液)86.0ml(94.5mmol)を、10分かけて滴下した。滴下終了後、三口フラスコ内の内容物を、室温(25℃)で20分撹拌することで、金属テルルが完全に消失した反応溶液を得た。
得られた反応溶液を撹拌しながら0℃に冷却した。反応溶液の撹拌と冷却を続けながら、この反応溶液に、臭化アリル(東京化成工業社製、以下同じ)11.4g(94.5mmol)を加えた。そのまま、三口フラスコ内の内容物の撹拌を2時間続けて反応を行った後、反応溶液を室温に戻した。
得られた反応溶液を、脱気水、脱気飽和NHCl水溶液、脱気飽和NaCl水溶液で順次洗浄した。次いで、有機層(洗浄後の反応溶液)に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥後、窒素雰囲気下でセライトろ過した。ろ液を減圧下で濃縮し、次いで、濃縮物を減圧蒸留(33mmHg、55℃)することにより、黄色油状物として、3−メチルテラニル−1−プロペン6.55g(収率40%)を得た。
得られた3−メチルテラニル−1−プロペンのH−NMRデータを以下に示す。
H−NMR(500MHz,CDCl,TMS,δppm)1.85(s,3H),3.31(d,J=8.5Hz,2H),4.80(d,J=9.0Hz,1H),4.85(d,J=17.0Hz,1H),5.90−5.99(m,1H)
〔実施例2〕
窒素雰囲気下、300mLの三口フラスコ内で、金属テルル6.38g(50mmol)をTHF50mlに懸濁させた。得られた懸濁液を撹拌しながら0℃に冷却した。懸濁液の撹拌と冷却を続けながら、この懸濁液に、フェニルリチウム(1.08Mシクロヘキサン・ジエチルエーテル溶液、関東化学社製)48.6ml(52.5mmol)を、10分かけて滴下した。滴下終了後、三口フラスコ内の内容物を、室温(25℃)で20分撹拌することで、金属テルルが完全に消失した反応溶液を得た。
得られた反応溶液を撹拌しながら0℃に冷却した。反応溶液の撹拌と冷却を続けながら、この反応溶液に、臭化アリル6.35g(52.5mmol)を加えた。そのまま、三口フラスコ内の内容物の撹拌を2時間続けて反応を行った後、反応溶液を室温に戻した。
得られた反応溶液を、脱気水、脱気飽和NHCl水溶液、脱気飽和NaCl水溶液で順次洗浄した。次いで、有機層(洗浄後の反応溶液)に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥後、窒素雰囲気下でセライトろ過した。ろ液を減圧下で濃縮し、次いで、濃縮物を減圧蒸留(2.0mmHg、70℃)することにより、黄色油状物として、3−フェニルテラニル−1−プロペン5.6g(収率46%)を得た。
得られた3−フェニルテラニル−1−プロペンのH−NMRデータを以下に示す。
H−NMR(500MHz,CDCl,TMS,δppm)3.63(dd,2H),4.77(d,J=10.0Hz,1H),4.83(dd,J=16.8Hz,1H),6.03−6.12(m,1H),7.18−7.78(m,5H)
〔実施例3〕
窒素雰囲気下、300mLの三口フラスコ内で、金属テルル3.76g(29.5mmol)をTHF38mlに懸濁させた。得られた懸濁液を撹拌しながら0℃に冷却した。懸濁液の撹拌と冷却を続けながら、この懸濁液に、n−ブチルリチウム(1.6Mヘキサン溶液)19.4ml(31.0mmol)を、10分かけて滴下した。滴下終了後、三口フラスコ内の内容物を、室温(25℃)で20分撹拌することで、金属テルルが完全に消失した反応溶液を得た。
得られた反応溶液を撹拌しながら0℃に冷却した。反応溶液の撹拌と冷却を続けながら、この反応溶液に、3−ブロモシクロヘキセン(東京化成工業社製)5.0g(31.0mmol)を加えた。そのまま、三口フラスコ内の内容物の撹拌を2時間続けて反応を行った後、反応溶液を室温に戻した。
得られた反応溶液を、脱気水、脱気飽和NHCl水溶液、脱気飽和NaCl水溶液で順次洗浄した。次いで、有機層(洗浄後の反応溶液)に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥後、窒素雰囲気下でセライトろ過した。ろ液を減圧下で濃縮し、次いで、濃縮物を減圧蒸留(1.0mmHg、82℃)することにより、黄色油状物として、3−[(n−ブチル)テラニル]−1−シクロヘキセン4.47g(収率57%)を得た。
得られた3−[(n−ブチル)テラニル]−1−シクロヘキセンのH−NMRデータを以下に示す。
H−NMR(500MHz,CDCl、TMS,δppm)0.92(t,J=7.5Hz,3H),1.38(dt,J=7.5Hz、14.8Hz,2H),1.64−1.89(m,4H)、2.01−2.22(m,4H)、2.62−2.78(m,2H)、3.96−4.00(m,1H)5.56−5.60(m,1H)、5.85−5.89(m,1H)
〔実施例4〕
窒素雰囲気下、300mLの三口フラスコ内で、金属テルル3.39g(26.6mmol)をTHF25mlに懸濁させた。得られた懸濁液を撹拌しながら0℃に冷却した。懸濁液の撹拌と冷却を続けながら、この懸濁液に、メチルリチウム(1.11Mジエチルエーテル溶液)25.1ml(27.9mmol)を、10分かけて滴下した。滴下終了後、三口フラスコ内の内容物を、室温(25℃)で20分撹拌することで、金属テルルが完全に消失した反応溶液を得た。
得られた反応溶液を撹拌しながら0℃に冷却した。反応溶液の撹拌と冷却を続けながら、この反応溶液に、2−(ブロモメチル)アクリル酸メチル(東京化成工業社製)5.0g(27.9mmol)を加えた。そのまま、三口フラスコ内の内容物の撹拌を2時間続けて反応を行った後、反応溶液を室温に戻した。
得られた反応溶液を、脱気水、脱気飽和NHCl水溶液、脱気飽和NaCl水溶液で順次洗浄した。次いで、有機層(洗浄後の反応溶液)に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥後、窒素雰囲気下でセライトろ過した。ろ液を減圧下で濃縮し、次いで、濃縮物を減圧蒸留(1.0mmHg、52℃)することにより、黄色油状物として、2−(メチルテラニルメチル)アクリル酸メチル2.3g(収率36%)を得た。
得られた2−(メチルテラニルメチル)アクリル酸メチルのH−NMRデータを以下に示す。
H−NMR(500MHz,CDCl、TMS,δppm)1.91(s,3H),3.74(s,2H),3.76(s,3H),5.54(s,1H),6.18(s,1H)
〔実施例5〕
窒素置換したグローブボックス内で、30mLのガラス製反応容器に、イソプレン(東京化成工業社製、以下同じ)0.68g(10mmol)、アクリロニトリル(和光純薬工業社製、以下同じ)0.53g(10mmol)、実施例1で得た3−メチルテラニル−1−プロペン36.7mg(0.20mmol)、合成例1で得たジメチルジテルリド5.7mg(0.02mmol)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)(和光純薬工業社製、以下同じ)24.4mg(0.10mmol)、およびガスクロマトグラフ分析用内部標準(以下、「内部標準」という。)として、メシチレン(和光純薬工業社製、以下同じ)0.24gを加え、これらを80℃で16時間撹拌し、重合反応を行った。
得られた重合反応生成物を、揮発分を減圧留去することにより精製し、精製物を乾燥することにより、イソプレン−アクリロニトリルランダム共重合体を得た。
ガスクロマトグラフ分析の結果、イソプレンの転化率は93%、アクリロニトリルの転化率は84%であった。
GPC分析の結果(ポリスチレン標準サンプル基準)、重量平均分子量(Mw)は7,060、数平均分子量(Mn)は6,130、分子量分布(Mw/Mn)は1.15であった。
H−NMR分析の結果、98%の割合で末端に二重結合を有していた。
〔実施例6〕
1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)を添加しなかったこと、および重合反応中、重合反応系に出力6WのLEDランプ(5%NDフィルタ使用)を用いて光を照射したこと以外は、実施例5と同様にして重合反応を行い、イソプレン−アクリロニトリルランダム共重合体を得た。
ガスクロマトグラフ分析の結果、イソプレンの転化率は88%、アクリロニトリルの転化率は81%であった。
GPC分析の結果(ポリスチレン標準サンプル基準)、Mwは6,730、Mnは6,100、Mw/Mnは1.09であった。
H−NMR分析の結果、96%の割合で末端に二重結合を有していた。
〔実施例7〕
ジメチルジテルリドを添加しなかったこと以外は、実施例5と同様にして重合反応を行い、イソプレン−アクリロニトリルランダム共重合体を得た。
ガスクロマトグラフ分析の結果、イソプレンの転化率は92%、アクリロニトリルの転化率は82%であった。
GPC分析の結果(ポリスチレン標準サンプル基準)、Mwは8,690、Mnは6,980、Mw/Mnは1.25であった。
H−NMR分析の結果、98%の割合で末端に二重結合を有していた。
〔実施例8〕
ジメチルジテルリドおよび1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)を添加しなかったこと、および重合反応時間を72時間にしたこと以外は、実施例5と同様にして重合反応を行い、イソプレン−アクリロニトリルランダム共重合体を得た。
ガスクロマトグラフ分析の結果、イソプレンの転化率は75%、アクリロニトリルの転化率は63%であった。
GPC分析の結果(ポリスチレン標準サンプル基準)、Mwは4,160、Mnは3,080、Mw/Mnは1.35であった。
H−NMR分析の結果、97%の割合で末端に二重結合を有していた。
〔実施例9〕
窒素置換したグローブボックス内で、30mLのガラス製反応容器に、アクリル酸n−ブチル(和光純薬工業社製、以下同じ)2.56g(20mmol)、実施例1で得た3−メチルテラニル−1−プロペン36.7mg(0.20mmol)、アゾビスイソブチロニトリル(和光純薬工業社製、以下同じ)16.4mg(0.10mmol)、内部標準として、メシチレン0.24gを加え、これらを60℃で1時間撹拌し、重合反応を行った。
得られた重合反応生成物を、揮発分を減圧留去することにより精製し、精製物を乾燥することにより、アクリル酸n−ブチル重合体を得た。
ガスクロマトグラフ分析の結果、アクリル酸n−ブチルの転化率は91%であった。
GPC分析の結果(ポリスチレン標準サンプル基準)、Mwは18,970、Mnは15,240、Mw/Mnは1.25であった。
H−NMR分析の結果、90%の割合で末端に二重結合を有していた。
〔実施例10〕
窒素置換したグローブボックス内で、30mLのガラス製反応容器に、アクリル酸n−ブチル2.56g(20mmol)、実施例1で得た3−メチルテラニル−1−プロペン36.7mg(0.20mmol)、アゾビスイソブチロニトリル16.4mg(0.10mmol)、内部標準として、メシチレン0.24gを加え、これらを60℃で1時間撹拌し、重合反応を行った。次いで、この反応容器に、メタクリル酸メチル(和光純薬工業社製、以下同じ)1.00g(10mmol)、合成例1で得たジメチルジテルリド28.5mg(0.1mmol)を加え、これらを80℃で15時間撹拌し、重合反応を行った。
得られた重合反応生成物を、揮発分を減圧留去することにより精製し、精製物を乾燥することにより、アクリル酸n−ブチル−メタクリル酸メチルブロック共重合体を得た。
ガスクロマトグラフ分析の結果、メタクリル酸メチルの転化率は100%であった。
GPC分析の結果(ポリスチレン標準サンプル基準)、Mwは50,900、Mnは29,600、Mw/Mnは1.71であった。
H−NMR分析の結果、88%の割合で末端に二重結合を有していた。
〔実施例11〕
アクリル酸n−ブチルの代わりに、スチレン(東京化成工業社製、以下同じ)2.08g(20mmol)を用いたこと以外は、実施例9と同様にして重合反応を行い、スチレン重合体を得た。
ガスクロマトグラフ分析の結果、スチレンの転化率は91%であった。
GPC分析の結果(ポリスチレン標準サンプル基準)、Mwは10,860、Mnは8,150、Mw/Mnは1.33であった。
H−NMR分析の結果、97%の割合で末端に二重結合を有していた。
〔実施例12〕
窒素置換したグローブボックス内で、30mLのガラス製反応容器に、スチレン2.08g(20mmol)、実施例1で得た3−メチルテラニル−1−プロペン36.7mg(0.20mmol)、アゾビスイソブチロニトリル16.4mg(0.10mmol)、内部標準として、メシチレン0.24gを加え、これらを60℃で1時間撹拌し、重合反応を行った。次いで、この反応容器に、メタクリル酸メチル1.00g(10mmol)、合成例1で得たジメチルジテルリド28.5mg(0.1mmol)を加え、これらを80℃で15時間撹拌し、重合反応を行った。
得られた重合反応生成物を、揮発分を減圧留去することにより精製し、精製物を乾燥することにより、スチレン−メタクリル酸メチルブロック共重合体を得た。
ガスクロマトグラフ分析の結果、メタクリル酸メチルの転化率は100%であった。
GPC分析の結果(ポリスチレン標準サンプル基準)、Mwは26,600、Mnは18,800、Mw/Mnは1.41であった。
H−NMR分析の結果、92%の割合で末端に二重結合を有していた。
〔実施例13〕
アクリロニトリルの代わりに、メタクリル酸メチル1.00g(10mmol)を用いたこと以外は、実施例5と同様にして重合反応を行い、イソプレン−メタクリル酸メチルランダム共重合体を得た。
ガスクロマトグラフ分析の結果、イソプレンの転化率は97%、メタクリル酸メチルの転化率は90%であった。
GPC分析の結果(ポリスチレン標準サンプル基準)、Mwは9,110、Mnは7,530、Mw/Mn=1.21であった。
H−NMR分析の結果、96%の割合で末端に二重結合を有していた。
〔実施例14〕
アクリロニトリルの代わりに、アクリル酸n−ブチル1.28g(10mmol)を用いたこと以外は、実施例5と同様にして重合反応を行い、イソプレン−アクリル酸n−ブチルランダム共重合体を得た。
ガスクロマトグラフ分析の結果、イソプレンの転化率は99%、アクリル酸n−ブチルの転化率は87%であった。
GPC分析の結果(ポリスチレン標準サンプル基準)、Mwは5,800、Mnは4,700、Mw/Mnは1.23であった。
H−NMR分析の結果、95%の割合で末端に二重結合を有していた。
〔実施例15〕
アクリロニトリルの代わりに、スチレン1.04g(10mmol)を用いたこと以外は、実施例5と同様にして重合反応を行い、イソプレン−スチレンランダム共重合体を得た。
ガスクロマトグラフ分析の結果、イソプレンの転化率は93%、スチレンの転化率は73%であった。
GPC分析の結果(ポリスチレン標準サンプル基準)、Mwは8,070、Mnは6,580、Mw/Mnは1.19であった。
H−NMR分析の結果、98%の割合で末端に二重結合を有していた。
〔実施例16〕
窒素置換したグローブボックス内で、30mLのステンレス製オートクレーブに、1,3−ブタジエン(東京化成工業社製)1.62g(30mmol)、アクリロニトリル1.59g(30mmol)、実施例1で得た3−メチルテラニル−1−プロペン0.6mg(0.003mmol)、ジメチルジテルリド0.1mg(0.0006mmol)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)1.5mg(0.009mmol)、内部標準として、メシチレン0.24gを加え、これらを80℃で21時間撹拌し、重合反応を行った。
得られた重合反応生成物を、揮発分を減圧留去することにより精製し、精製物を乾燥することにより、ブタジエン−アクリロニトリルランダム共重合体を得た。
ガスクロマトグラフ分析の結果、1,3−ブタジエンの転化率は81%、アクリロニトリルの転化率は58%であった。
GPC分析の結果(ポリスチレン標準サンプル基準)、Mwは332,300、Mnは223,000、Mw/Mnは1.49であった。
H−NMR分析の結果、96%の割合で末端に二重結合を有していた。
〔実施例17〕
窒素置換したグローブボックス内で、30mLのガラス製反応容器に、cis−1,3−ペンタジエン(東京化成工業社製)0.68g(10mmol)、アクリロニトリル0.53g(10mmol)、実施例1で得た3−メチルテラニル−1−プロペン1.2mg(0.0067mmol)、ジメチルジテルリド0.4mg(0.0013mmol)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)0.8mg(0.003mmol)、内部標準として、メシチレン0.24gを加え、これらを80℃で38時間撹拌し、重合反応を行った。
得られた重合反応生成物を、揮発分を減圧留去することにより精製し、精製物を乾燥することにより、cis−1,3−ペンタジエン−アクリロニトリルランダム共重合体を得た。
ガスクロマトグラフ分析の結果、cis−1,3−ペンタジエンの転化率は76%、アクリロニトリルの転化率は36%であった。
GPC分析の結果(ポリスチレン標準サンプル基準)、Mwは89,400、Mnは60,400、Mw/Mnは1.48であった。
H−NMR分析の結果、92%の割合で末端に二重結合を有していた。
〔実施例18〕
3−メチルテラニル−1−プロペンの代わりに、実施例2で得た3−フェニルテラニル−1−プロペン49.1mg(0.2mmol)、ジメチルジテルリドの代わりにジフェニルジテルリド(Aldrich社製)8.2mg(0.02mmol)を用いたこと以外は、実施例5と同様にして重合反応を行い、イソプレン−アクリロニトリルランダム共重合体を得た。
ガスクロマトグラフ分析の結果、イソプレンの転化率は91%、アクリロニトリルの転化率は82%であった。
GPC分析の結果(ポリスチレン標準サンプル基準)、Mwは5,740、Mnは5,010、Mw/Mnは1.15であった。
H−NMR分析の結果、94%の割合で末端に二重結合を有していた。
〔実施例19〕
3−メチルテラニル−1−プロペンの代わりに、実施例3で得た3−[(n−ブチル)テラニル]−1−シクロヘキセン52.9mg(0.2mmol)を用いたこと、およびジメチルジテルリドの代わりに、合成例2で得たジブチルジテルリド7.5mg(0.02mmol)を用いたこと以外は、実施例5と同様にして重合反応を行い、イソプレン−アクリロニトリルランダム共重合体を得た。
ガスクロマトグラフ分析の結果、イソプレンの転化率は91%、アクリロニトリルの転化率は84%であった。
GPC分析の結果(ポリスチレン標準サンプル基準)、Mwは7,770、Mnは6,150、Mw/Mnは1.26であった。
H−NMR分析の結果、99%の割合で末端に二重結合を有していた。
〔実施例20〕
3−メチルテラニル−1−プロペンの代わりに、実施例4で得た2−(メチルテラニルメチル)アクリル酸メチル48.3mg(0.2mmol)を用いたこと以外は、実施例10と同様にして重合反応を行い、イソプレン−アクリロニトリルランダム共重合体を得た。
ガスクロマトグラフ分析の結果、イソプレンの転化率は86%、アクリロニトリルの転化率は76%であった。
GPC分析の結果(ポリスチレン標準サンプル基準)、Mwは8,190、Mnは5,570、Mw/Mnは1.47であった。
H−NMR分析の結果、85%の割合で末端に二重結合を有していた。
〔実施例21〕
アクリル酸n−ブチルの代わりに、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート3.14g(20mmol)を用いたこと以外は、実施例9と同様にして重合反応を行い、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート重合体を得た。
ガスクロマトグラフ分析の結果、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレートの転化率は83%であった。GPC分析の結果(ポリスチレン標準サンプル基準)、Mwは25,900、Mnは19,300、Mw/Mnは1.34であった。
H−NMR分析の結果、87%の割合で末端に二重結合を有していた。
〔比較例1〕
窒素置換したグローブボックス内で、30mLのガラス製反応容器に、臭化銅(I)(和光純薬工業社製、以下同じ)28.7mg(0.2mmol)、N,N,N’,N’’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン(和光純薬工業社製)34.7mg(0.2mmol)、イソプレン0.68g(10mmol)、アクリロニトリル0.53g(10mmol)、臭化アリル24.2mg(0.20mmol)、内部標準として、メシチレン0.24gを加え、これらを80℃で15時間撹拌し、重合反応を行った。
得られた重合反応生成物を、揮発分を減圧留去することにより精製し、精製物を乾燥した。
ガスクロマトグラフ分析の結果、イソプレンの転化率は21%、アクリロニトリルの転化率は27%であった。
GPC分析の結果(ポリスチレン標準サンプル基準)、Mwは370、Mnは360、Mw/Mnは1.04であり、重合反応で得られたものはオリゴマーであった。
〔比較例2〕
窒素置換したグローブボックス内で、30mLのガラス製反応容器に、臭化銅(I)28.7mg(0.2mmol)、N,N,N’,N’’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン34.7mg(0.2mmol)、トルエン2mL、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート3.14g(20mmol)、臭化アリル24.2mg(0.20mmol)、内部標準として、メシチレン0.24gを加え、これらを80℃で15時間撹拌し、重合反応を行った。
得られた重合反応生成物を、揮発分を減圧留去することにより精製し、精製物を乾燥することにより、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート重合体を得た。
ガスクロマトグラフ分析の結果、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレートの転化率は42%であった。
GPC分析の結果(ポリスチレン標準サンプル基準)、Mwは36,000、Mnは13,300、Mw/Mnは2.71であり、得られた重合体の分布は比較的に広いものであった。

Claims (3)

  1. 式(1)
    Figure 0006550610

    〔式中、R は、アルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基および置換基を有していてもよい芳香族複素環基から選択される基を表し、
    およびR は、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、ハロゲン原子、カルボキシル基、ヒドロカルビルオキシカルボニル基、シアノ基およびアミド基から選択される基を表し、
    、R およびR は、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、ハロゲン原子、カルボキシル基、ヒドロカルビルオキシカルボニル基、シアノ基、アミド基および下記式(2)で示される基から選択される基を表す。
    また、R 〜R から選択される2つの基が結合して、芳香環以外の環を形成していてもよい。
    Figure 0006550610

    (式中、R は、アルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基および置換基を有していてもよい芳香族複素環基から選択される基を表し、R およびR は、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、ハロゲン原子、カルボキシル基、ヒドロカルビルオキシカルボニル基、シアノ基およびアミド基から選択される基を表す。波線は、式(1)中の二重結合を構成する炭素原子と結合していることを表す。)〕で示される有機テルル化合物からなるラジカル重合開始剤、及び、式(3)
    Figure 0006550610
    (式中、R 10 およびR 11 は、それぞれ独立に、アルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基および置換基を有していてもよい芳香族複素環基から選択される基を表す。)で示されるジテルリド化合物の存在下に、ラジカル重合性単量体をラジカル重合することを特徴とする重合体の製造方法。
  2. 重合反応系に、さらに、アゾ系ラジカル発生剤を存在させることを特徴とする請求項1に記載の重合体の製造方法。
  3. 重合反応系に、光を照射しながら、ラジカル重合性単量体をラジカル重合することを特徴とする請求項1または2に記載の重合体の製造方法。
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