JP6568849B2 - イミダゾール官能基を担持する1,3−双極性化合物 - Google Patents
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Description
Q−A−B (I)
[式中、Qは、少なくともまた好ましくは、1個の窒素原子を含有する双極子を含有し;
Aは、好ましくは2価であって、QをBに連結する1個の原子または複数の原子の基であり;
Bは、 下記の式(II)に相応するイミダゾール環である:
(式中、4つの符号Z、Y、RおよびR’のうちの3つは、同一または異なるものであって、各々、1個の原子または複数の原子の基を示し;ZおよびYは、これらを結合している炭素原子と一緒に環を形成していてもよく、そして、4番目の符号Z、Y、RまたはR’は、Aへの直接結合を示す)]。
また、本発明は、本発明に従う方法によって得ることのできるポリマーにも関する。
本説明においては、特に明確に断らない限り、示す百分率(%)は、全て、質量%である。略記“phr”は、エラストマー(エラストマーの合計、複数種のエラストマーが存在する場合)の100質量部当りの質量部を意味する。
上記1,3−双極性化合物は、下記の式(I)に相応する:
Q−A−B (I)
[式中、Qは、少なくともまた好ましくは、1個の窒素原子を含有する双極子を含有し;
Aは、好ましくは2価であって、QをBに連結する1個の原子または複数の原子の基であり;
Bは、 下記の式(II)に相応するイミダゾール環を含む:
(式中、4つの符号Z、Y、RおよびR’のうちの3つは、同一または異なるものであって、各々、1個の原子または複数の原子の基を示し;ZおよびYは、これらを結合している炭素原子と一緒に環を形成していてもよく(勿論、ZもYも4番目の符号を示さない場合)、そして、正しく4番目の符号Z、Y、RまたはR’は、Aへの直接結合を示す)]。
この別の形態によれば、R’は、水素原子、または少なくとも1個のヘテロ原子を含有し得る炭素系基であり得る。
上記第1または第2の別の形態によれば、ZおよびYは、各々、水素原子であり得る。
本発明の上記第2の別の形態または第3別の形態のこの特定の実施態様によれば、Rは、1〜20個の炭素原子の基、好ましくは脂肪族基、より好ましくは好ましは1〜12個の炭素原子を含有するアルキル基、さらにより好ましくはメチル基であり得る。
Aが脂肪族基である場合、Aは、好ましくは1〜20個の炭素原子、より好ましくは1〜12個の炭素原子、さらにより好ましくは1〜6個の炭素原子、特に1〜3個の炭素原子を含有する。Aが芳香族基である場合、Aは、好ましくは6〜20個の炭素原子、より好ましくは6〜12個の炭素原子を含有する。
また、好ましくは6〜20個の炭素原子、より好ましくは6〜12個の炭素原子を含有するアリーレン基も、2価の基Aとして適し得る。
(式中、Y1は、脂肪族基、好ましくは、好ましくは1〜12個の炭素原子含有するアルキル基、または6〜20個の炭素原子を含有する芳香族基、好ましくはアルキルアリール基、より好ましくはフェニルまたはトリル基であり;
Y2は、Aへの直接結合を含み、脂肪族基、好ましくは、好ましくは1〜12個の炭素原子を含有アルキレン基、または好ましくは6〜20個の炭素原子を含有し且つそのベンゼン核上に、Aへの直接結合を含む芳香族基である)。
本発明の好ましい実施態様によれば、上記ポリマーの不飽和は、炭素・炭素結合、好ましくは炭素・炭素二重結合である。
は、任意の置換基である:
・ニトリルオキシドのジエンエラストマー(この場合はポリイソプレン)の不飽和または二重結合への付加環化
上記不飽和ポリマーは、好ましくはジエンポリマー、より好ましくはジエンエラストマーである。
ジエンポリマーは、ジエンモノマー単位、特に、1,3−ジエンモノマー単位を含むポリマーを意味するものとして理解すべきである。
(a) 4〜12個の炭素原子を有する共役ジエンモノマーを重合させることによって得られる任意のホモポリマー;
(b) 1種以上の共役ジエンを他のジエンまたは8〜20個の炭素原子を有する1種以上のビニル芳香族化合物と共重合させることによって得られる任意のコポリマー;
(c) エチレンおよび3〜6個の炭素原子を含有するα‐オレフィンを、6〜12個の炭素原子を含有する非共役ジエンモノマーと共重合させることによって得られる3成分コポリマー、例えば、上記タイプの非共役ジエンモノマー、例えば、特に1,4‐ヘキサジエン、エチリデンノルボルネンまたはジシクロペンタジエンと一緒のエチレンおよびプロピレンから得られるエラストマーのような;
(d) イソブテンとイソプレンのコポリマー(ブチルゴム)、さらにまた、このタイプのコポリマーのハロゲン化形、特に、塩素化または臭素化形。
タイプ(b)のコポリマーの場合、これらのコポリマーは、20〜99質量%のジエン単位と1〜80質量%のビニル芳香族単位を含む。
本発明の主題である上記ポリマーは、ジエンポリマー、好ましくはジエンエラストマー、より好ましくは本質的に不飽和のジエンエラストマー、さらにより好ましくはポリブタジエン、ポリイソプレン、ブタジエンコポリマー、イソプレンコポリマーおよびこれらのエラストマーの混合物からなる群から選ばれる本質的に不飽和のエラストマーである。
II. 1 使用する測定および試験法
NMR分析
合成した分子の構造分析、さらにまた、モル純度(molar purities)の判定は、NMR)分析によって実施する。スペクトルは、5mmのBBFO Z−grad “ブロードバンド”プローブを備えたBruker Avance 3400 MHz分光計によって獲得する。定量1H NMR試験は、単純30°パルスシーケンスおよび64回の獲得毎に3秒の繰返し時間を使用する。サンプルを、特に断らない限り、重水素化溶媒である重水素化ジメチルスルホキシド(DMSOに溶解する。また、重水素溶媒は、ロックシグナルにおいても使用する。例えば、較正は、0ppmでのTMS参照に対して2.44ppmでの重水素化MDSOのプロトンシグナルにおいて実施する。2D 1H/13C HSQCとカップリングさせた1H NMRおよび1H/13C HMBC試験は、分子の構造決定を可能にする(代入表参照)。モル定量化は、定量1D 1H NMRスペクトルから実施する。
2D NMR試験は、炭素およびプロトン原子の化学シフトによってグラフト単位の性質の確認を可能にする。
この化合物は、下記の反応スキームに従って調製し得る:
II.2.1 2−(クロロメチル)−1,3,5−トリメチルベンゼンの合成:
この化合物は、下記の論文に記載されている手順に従って得ることができる:
Zenkevich, I.G.and Makarov, A.A., Russian Journal of General Chemistry, Vol.77, No.4 (2007), pp.611−619 (Zhurnal Obshchei Khimii, Vol.77, No.4 (2007), pp.653−662):
酢酸(240ml)中のメシチレン(100.0g、0.832モル)、パラホルムアルデヒド(26.2g、0.874モル)および塩酸(240ml、37%、2.906モル)の混合物)を攪拌し、極めてゆっくり(1.5時間)37℃まで加熱する。周囲温度に戻した後、混合物をCH2Cl2(200ml)と一緒の水(1.0l)で希釈し、生成物をCH2Cl2(50mlで4回)抽出する。有機相を混ぜ合せ、次いで、水洗し(100mlで5回)、11〜12ミリバールに至るまで蒸発させる(浴温=42℃)。無色油状物(133.52g、収率95%)を得る。+4℃で15〜18時間後、油状物は、結晶化した。結晶を濾別し、−18℃に冷却した石油エーテル(40ml)で洗浄し、その後、大気圧下に周囲温度で3〜5時間乾燥させる。39℃の融点を有する白色固形物(95.9g、収率68%)を得る。モル純度は、96%よりも高い(1H NMR)。
この化合物は、下記の論文に記載されている手順に従って得ることができる:
Yakubov, A.P., Tsyganov, D.V., Belen'kii, L.I.and Krayushkin, M.M., Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR, Division of Chemical Science (English Translation), Vol.40, No.7.2 (1991), pp.1427−1432 (Izvestiya Akademii Nauk SSSR, Seriya Khimicheskaya; No.7 (1991), pp.1609−1615):
上記で説明した手順に従って得られ、93モル%のモル純度を有する変性剤を使用する。
変性前のSBRは、25%のスチレン単位および58%のブタジエン成分1,2−単位を含有する。
1H NMRによる分析は、0.23%のモル度および83%のモルグラフト収率の判定を可能にした。
・SBRマトリックスに関連する6.25ppmに位置するCH (b)
II.4.1 2−(クロロメチル)−1,3,5−トリメチルベンゼンの合成:
合成は、項II.2.1で説明している合成と同一である。
合成は、項II.2.2で説明している合成と同一である。
118℃の融点を有する固形物(11.70g、40.0ミリモル、収率66%)を得る。モル純度は、70%、EtOAc-5%である(1H NMR)。
248℃の融点を有する固形物(7.95g、25.9ミリモル、収率66%)を得る。モル純度は、80%よりも高い(1H NMR)。
142℃の融点を有する白色固形物(4.85g、15.9ミリモル、収率79%)を得る。モル純度は、71%よりも高い(1H NMR)。
136.5〜137.5℃の融点を有する白色固形物(3.82g、12.6ミリモル、収率62%)を、1H NMRによる純度94モル%で得る。
グラフト化イソプレン単位は、下記の図式において示している:
変性前の合成ポリイソプレン(IR)は、98質量%のシス−1,4−単位を含有する。
上記1,3−双極性化合物を、IRの100g当り1.35gの割合で、オープンミル(30℃の開放ミキサー)上に混入する。引続き、1gの酸化防止剤(N−(1,3−ジメチルブチル−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン)をIRの100g当りで混入する。混合物を12回の転倒通過で均質化する。
1H NMRによる分析は、0.20%のモル接合度および71%のモル接合収率の判定を可能にする。
この化合物は、以下の反応スキームに従って調製し得る:
粗反応生成物をCH2Cl2(150ml)中に溶解し、次いで、減圧下に70〜80℃で濃縮する。有機相をCH2Cl2で3回抽出し、混ぜ合せた有機相を水洗する。褐色油状物(8.00g、収率51%)を得る。モル純度は、81%よりも高い(1H NMR)。生成物は、さらなる精製無しで使用した。
フェニルヒドロキシルアミンは、Org.Syntheses Coll.Vol.1, p.445, 1941;Org.Syntheses Coll.Vol.3, p.668, 1955.に記載されている手順に従って合成した。
82%よりも高いモル純度(1H NMR)を有する黄色固形物(3.71g、収率89%)を得る。さらなる精製を、周囲温度で1.5時間攪拌し、濾過し、フィルター上で50mlのエチルエーテルで洗浄し、周囲温度で2日間乾燥させることによって実施する。
115〜116℃の融点を有する黄色固形ブル(3.04g、収率78%)を得る。モル純度は、88%よりも高い(1H NMR)。
TBRおよびIRエラストマーを未変性形で使用して、それぞれの対照SRB−CおよびIP−Cのエラストマーマトリックスを構成させる。
(1) SBR:25%のスチレン単位および56%のブタジエン成分1,2−単位を含むSBR;
(2) g−SBR:前項II.3において説明した合成法に従って変性したSBR;
(3) IR:98質量%のシス−1,4−単位を含むポリイソプレン;
(4) g−IR:前項II.3において説明した合成法に従って変性しIR;
(5) シリカ:Rhodia社からのZeosil 1165 MP (HDSタイプ);
(6) TESPT (Degussa社からのSi69);
(7) 2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン;
(8) Flexsys社からのN−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン;
(9) N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド (Flexsys社からのSantocure CBS)。
引張試験
これらの引張試験は、弾性応力を測定するのを可能にする。特に断らない限り、これらの試験は、1988年9月のフランス規格NF T 46−002に従って実施する。また、引張記録を処理することによって、伸びの関数としてのモジュラス曲線をプロットすることも可能である。1回目の伸びにおいて、試験標本の社旗断面まで減じることによって算出した公称割線モジュラス(または見掛け応力、MPaでの)を100%の伸びにおいて測定し、ASM100で示す。
これらの引張試験は、全て、規格NF T 46−002に従う標準温度条件(23±2℃)下に実施する。
動的特性は、規格ASTM D 5992‐96に従い、粘度アナライザー(Metravib VA4000)において測定する。単純な交互正弦波剪断応力に、10Hzの周波数で、規格ASTM D 1349−99に従う標準温度条件(23℃)下に或いは必要に応じて異なる温度(100℃)において供した加硫組成物のサンプル(4mmの厚さおよび400mm2の断面積を有する円筒状試験標本)の応答を記録する。歪み振幅掃引を、0.1%から100%まで(外向きサイクル)、次いで、100%から0.1%まで(戻りサイクル)で実施する。使用する結果は、25%歪みにおける複素動的剪断モジュラス(G*)、損失係数tan(δ)並びに0.1%および100%歪みにおける値間のモジュラスの差(ΔG*)(パイネ効果)である。戻りサイクルにおいて、tan(δ)maxで表す、観察されたtan(δ)の最高値が示される。
表(II)
タイヤの良好な道路挙動はそのトレッドを構成する組成物の硬化状態の高剛性と関連しているので、この結果は、g−SBR−Cまたはg−IR−C組成物を含むトレッドを有するタイヤの良好な道路挙動を予示している。
Claims (11)
- グラフト反応によって、ジエンポリマーを変性する方法であって、1,3−双極性化合物と前記ジエンポリマーの少なくとも1個の不飽和との反応を含み、
前記1,3−双極性化合物が、ニトリルオキシド、ニトリルイミンおよびニトロンからなる群から選ばれ、且つ下記の式(I)に相応し:
Q−A−B (I)
[式中、Qは、−C≡N→O単位、−C≡N→N−単位または−C=N(→O)−単位を含み;
Aは、QをBに連結する1個の原子または複数の原子の基であり;
Bは、下記の式(II)に相応する環を含む:
ことを特徴とする前記方法。 - R’が、Aへの直接結合を示す、請求項1記載の方法。
- ZおよびYが、各々、水素原子であるか、またはこれらが結合している炭素原子と一緒に環を形成している、請求項1または2に記載の方法。
- Rが、水素原子を示すか、または少なくとも1個のヘテロ原子を含有することができる炭素系基を示す、請求項1〜3のいずれか1項記載の方法。
- Qが、−C≡N→O単位を含有する、請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。
- Qが、下記の式(III)に相応する単位を含む、請求項5記載の方法:
- R1、R3およびR5が、各々、1〜6個の炭素原子のアルキル基である、請求項6に記載の方法。
- Qが−C=N(→O)−単位を含む場合、Qは下記式(IV)または(V)に相応する単位である、
(式中、Y 1 は、脂肪族基または6〜20個の炭素原子を有する芳香族基であり;
Y 2 は、Aへの直接結合を有する、脂肪族基または芳香族基である)
請求項1〜7のいずれか1項記載の方法。 - 請求項1〜8のいずれか1項に従って定義した方法によって得ることのできるポリマー。
- 請求項5〜7のいずれか1項に従って定義した1,3−双極性化合物。
- 2,4,6−トリメチル−3−((2−メチル−1H−イミダゾール−1−イル)メチル)ベンゾニトリルオキシド、または2,4,6−トリエチル−3−((2−メチル−1H−イミダゾール−1−イル)メチル)ベンゾニトリルオキシドである、請求項10記載の1,3−双極性化合物。
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