JP7267968B2 - 少なくとも一組の隣接水酸基により置換されたベンゼン環を側鎖に有するポリマーの製造方法 - Google Patents
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Description
側鎖にカテコール基又はガロール基を有するポリマーを合成する方法として以下に挙げる方法が知られている。
本発明の第一の態様は、
環状エーテル基を側鎖に有するポリマーと、
少なくとも一組の隣接水酸基により置換されたベンゼン環、及び、エステル化カルボキシル基を有する化合物と
を反応させることを含む、少なくとも一組の隣接水酸基により置換されたベンゼン環を側鎖に有するポリマーの製造方法に関する。
ここで式(1)において、
R1は水素又はメチルであり、
ZはO又はNHであり、
R2は、
式(2)において、
*は式(1)に示すZへの結合を示し、
nは0又は1であり、
R21は、単結合又は炭素数1~10の二価の炭化水素基であり、且つ、R22は、水素又は炭素数1~3の一価の炭化水素基である、或いは、
R21とR22とは、一体となって、炭素数4~10の三価の飽和炭化水素基を形成しており、
R23は、水素又は炭素数1~3の一価の炭化水素基である。
本発明の一以上の実施形態では、出発物質として、環状エーテル基を側鎖に有するポリマー(以下「原料ポリマー」と称する場合がある)と、少なくとも一組の隣接水酸基により置換されたベンゼン環、及び、エステル化カルボキシル基を有する化合物(以下「原料化合物」と称する場合がある)とを用いる。
前記式(1)において、R1は好ましくはメチル又は水素である。
前記式(1)において、Zは好ましくはOである。
以下、前記式(2)で表される基の好ましい実施形態について説明する。
前記式(2)において、R21は、単結合又は炭素数1~10の二価の炭化水素基であり、且つ、R22は、水素又は炭素数1~3の一価の炭化水素基である(この態様に係るR21とR22との組み合わせを「R21及びR22の第1の構造」と称する)、或いは、
R21とR22とは、一体となって、炭素数4~10の三価の飽和炭化水素基を形成している(この態様に係るR21とR22との組み合わせを「R21及びR22の第2の構造」と称する)。
R21及びR22の第1の構造において、R21は、より好ましくは炭素数1~7の二価の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数1~5の二価の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数1~3の二価の炭化水素基である。ここで二価の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよいし、芳香族炭化水素基であってもよいし、脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基との組み合わせであってもよいが、脂肪族炭化水素基であることが好ましい。脂肪族炭化水素基は、飽和又は不飽和の脂肪族炭化水素基であり、好ましくは飽和の脂肪族炭化水素基である。脂肪族炭化水素基は好ましくは直鎖である。R21は特に好ましくはメチレン又はエチレンであり、最も好ましくはメチレンである。
R21及びR22の第1の構造において、R22が炭素数1~3の一価の炭化水素基である場合、好ましくは炭素数1~3の一価の飽和脂肪族炭化水素基であり、より好ましくはメチル又はエチルである。
R21及びR22の第1の構造において、R22は水素であることが特に好ましい。
R21及びR22の第2の構造において、前記炭素数4~10の三価の飽和炭化水素基は、より好ましくは炭素数4~6の三価の飽和炭化水素基であり、最も好ましくは式(3):
前記式(3)において、
*1は式(1)に示すZへの結合を示し、
*2は式(2)に示すR21が結合する炭素への結合を示し、
*3は式(2)に示すR22が結合する炭素への結合を示す。
前記式(2)において、R23が炭素数1~3の一価の炭化水素基である場合、好ましくは炭素数1~3の一価の飽和脂肪族炭化水素基であり、より好ましくはメチル又はエチルである。
前記式(2)において、R23は好ましくは水素、メチル又はエチルである。
前記式(2)において、nが0である場合、環状エーテル基はエポキシ基であり、nが1である場合、環状エーテルはオキセタン基である。
前記式(2)において、R21及びR22が前記第1の構造である場合、nは好ましくは0又は1であり、R21及びR22が前記第2の構造である場合、nは好ましくは0である。
前記式(2)の特に好ましい例としては、
nが0であり、R21がメチレン又はエチレンであり、R22が水素であり、R23が水素である組み合わせ;
nが0であり、R21とR22とが一体となって炭素数4~6の三価の飽和炭化水素基(特に好ましくは前記式(3)で表される三価基)を形成しており、R23が水素である組み合わせ;又は
nが1であり、R21がメチレン又はエチレンであり、R22が水素であり、R23が水素、メチル又はエチルである組み合わせ
が挙げられる。
原料ポリマーの分子量は特に限定されないが、通常は質量平均分子量で5,000g/mol以上、500,000g/mol以下のものが利用できる。
原料ポリマーの商業的に入手できる製品としては、例えば、日油株式会社製の製品名マープルーフG-015SA、マープルーフG-0130SP、マープルーフG-0150M、マープルーフG-0250SP、マープルーフG-1005S、マープルーフG-1005SA、マープルーフG-1010S、マープルーフG-2050M、マープルーフG-01100、マープルーフG-017581、マープルーフGP-012024、東亜合成株式会社製の製品名ARUFON UG-4035、ARUFON UG-4040、ARUFON UG-4070等がある。
また、前記式(1)で表されるモノマーユニットを含む原料ポリマーを製造する場合、下記の式(1’)
で表されるモノマーを、単独で、或いは、必要に応じて1種以上の他のビニル重合性モノマーとともに、適当な重合開始剤及び溶媒の存在下で重合して製造することが可能である。重合開始剤としては、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)等の公知のラジカル重合開始剤が例示できる。
本発明の一以上の実施形態に係る、少なくとも一組の隣接水酸基により置換されたベンゼン環を側鎖に有するポリマーの製造方法は、
環状エーテル基を側鎖に有するポリマー(原料ポリマー)と、
少なくとも一組の隣接水酸基により置換されたベンゼン環、及び、エステル化カルボキシル基を有する化合物(原料化合物)と
を反応させることを含むことを特徴とする。
これら触媒の使用量は、環状エーテル基に対して、0.1~5モル%、好ましくは0,5~3モル%とすることができる。
下記の測定装置および測定条件により、試料をそのまま一回反射型ATR法にて測定し、赤外吸収スペクトルを得た。
測定装置:フーリエ変換赤外分光光度計 Nicolet iS10(Thermo SCIENTIFIC社製)および一回反射型水平状ATR Smart-iTR(Thermo SCIENTIFIC社製)
ATRクリスタル:ダイヤモンド貼付KRS-5(角度=42°)
測定法:一回ATR法
測定波数領域:4000cm-1~650cm-1
測定深度の波数依存性:補正せず
検出器:重水素化硫酸トリグリシン(DTGS)検出器およびKBrビームスプリッター
分解能:4cm-1
積算回数:16回(バックグランド測定時も同様)
質量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)を用いて測定した、ポリスチレン(PS)換算質量平均分子量を意味する。
具体的には、試料6mgをTHF(テトラヒドロフラン)6mLに溶解させ(浸漬時間:6±1hr(完全溶解))、(株)島津ジーエルシー製非水系0.45μmシリンジフィルターにて濾過した上で次の測定条件にてクロマトグラフを用いて測定し、予め作成しておいた標準ポリスチレン検量線から試料の質量平均分子量を求めた。
使用装置:東ソー(株)製「HLC-8320GPC EcoSEC」ゲル浸透クロマトグラフ(RI検出器・UV検出器内蔵)
[GPC測定条件]
カラム:
サンプル側カラム:
ガードカラム:東ソー(株)製 TSK guardcolumn SuperMP(HZ)-H(4.6mmI.D.×2cm)×1本
測定カラム:東ソー(株)製 TSKgel SuperMultiporeHZ-H(4.6mmI.D.×15cm)×2本直列
リファレンス側カラム:
東ソー(株)製 TSKgel Super HZ1000(6.0mmI.D.×15cm)×1本
カラム温度:40℃
移動相:THF
移動相流量
サンプル側ポンプ:0.2mL/min
リファレンス側ポンプ:0.2mL/min
検出器:UV検出器
試料濃度:0.1wt%
注入量:20μL
測定時間:21min
サンプリングピッチ:200msec
上記検量線用標準ポリスチレンをA(5,620,000、1,250,000、151,000、17,000、2,900)およびB(3,120,000、442,000、53,500、7,660、1,320)にグループ分けした後、Aを(2mg、3mg、4mg、4mg、4mg)秤量後THF30mLに溶解し、Bも(3mg、4mg、4mg、4mg、4mg)秤量後THF30mLに溶解した。標準ポリスチレン検量線は、作成したAおよびB溶解液を20μL注入して測定後に得られた保持時間から較正曲線(一次式)を作成することにより得られ、その検量線を用いて質量平均分子量を算出した。
ポリマーの合成確認として下記の測定装置および測定条件により1H-NMR測定を行った。
具体的には5mm径のNMR管に試料を13mg入れ、重クロロホルム(クロロホルム-d8)を加えて溶解させた。調整した溶液を以下条件にて測定した。
測定装置:JEOL RESONANCE製 JNM-ECA600
SCAN数:16
測定温度:21℃
100mlサンプル瓶に、エポキシ基含有ポリマーとしてマープルーフG-0150M(日油株式会社製、エポキシ価:310g/eq)3.1g、3,4-ジヒドロキシ安息香酸エチル1.82g、TBAB(テトラブチルアンモニウムブロミド)0.032g、溶媒としてジエチレングリコールジメチルエーテル20gを混合した。その後、120℃で10時間反応させた(エポキシ基/安息香酸エチル=1/1(モル比))。
反応終了後、ポリマー溶液を水中で再沈殿させ、ろ過後に風乾させて、ポリマーを得た。
100mlサンプル瓶に、エポキシ基含有ポリマーとしてとしてマープルーフG-0150M(日油株式会社製、エポキシ価:310g/eq)3.1g、没食子酸エチル1.98g、TBAB(テトラブチルアンモニウムブロミド)0.032g、溶媒としてジエチレングリコールジメチルエーテル20gを混合した。その後、120℃で10時間反応させた(エポキシ基/没食子酸エチル=1/1(モル比))。
反応終了後、ポリマー溶液を水中で再沈殿させ、ろ過後に風乾させて、ポリマーを得た。
100mlサンプル瓶に、エポキシ基含有ポリマーとして、マープルーフG-0130SP(日油社製 エポキシ価530g/eq)5.3g、3,4-ジヒドロキシ安息香酸エチル1.82g、TBAB(テトラブチルアンモニウムブロミド)0.032g、溶媒としてジエチレングリコールジメチルエーテル20gを混合した。その後、120℃で10時間反応させた(エポキシ基/安息香酸エチル=1/1(モル比))。
反応終了後、ポリマー溶液を水中で再沈殿させ、ろ過後に風乾させて、ポリマーを得た。
100mlサンプル瓶に、エポキシ基含有ポリマーとして、マープルーフG-0250SP(日油社製 エポキシ価310g/eq)3.1g、3,4-ジヒドロキシ安息香酸エチル1.82g、TBAB(テトラブチルアンモニウムブロミド)0.032g、溶媒としてジエチレングリコールジメチルエーテル20gを混合した。その後、120℃で10時間反応させた(エポキシ基/安息香酸エチル=1/1(モル比))。
反応終了後、ポリマー溶液を水中で再沈殿させ、ろ過後に風乾させて、ポリマーを得た。
100mlサンプル瓶に、エポキシ基含有ポリマーとして、マープルーフG-2050M(日油社製 エポキシ価340g/eq)1.13g、3,4-ジヒドロキシ安息香酸エチル0.61g、TBAB(テトラブチルアンモニウムブロミド)0.011g、溶媒としてジエチレングリコールジメチルエーテル20gを混合した。その後、120℃で10時間反応させた(エポキシ基/安息香酸エチル=1/1(モル比))。
反応終了後、ポリマー溶液を水中で再沈殿させ、ろ過後に風乾させて、ポリマーを得た。
100mlサンプル瓶に、アクリル酸ブチル9.9g、グリシジルメタクリレート2.74g、2,2’-アゾビスブチロニトリル0.08g、溶媒としてジエチレングリコールジメチルエーテル50gを混合した。その後、70℃で10時間反応させた。
100mlサンプル瓶に、アクリル酸ブチル9.9g、3,4-エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート(サイクロマーM100(株式会社ダイセル製))3.78g、2,2’-アゾビスブチロニトリル0.08g、溶媒としてジエチレングリコールジメチルエーテル50gを混合した。その後、70℃で10時間反応させた。
調製例1で合成したポリマー溶液に、3,4-ジヒドロキシ安息香酸エチル4.24g、TBAB(テトラブチルアンモニウムブロミド)0.062gを加え、120℃で10時間反応させた(エポキシ基/安息香酸エチル=1/1.2(モル比))。
反応後のポリマーを、ヘプタンで再沈殿させて抽出することで得た。
得られたポリマーの質量平均分子量は114,000であった。
調製例2で合成したポリマー溶液に、3,4-ジヒドロキシ安息香酸エチル4.24g、TBAB(テトラブチルアンモニウムブロミド)0.062gを加え、さらに120℃で10時間反応させた(エポキシ基/安息香酸エチル=1/1.2(モル比))。
反応後のポリマーを、ヘプタンで再沈殿させて抽出することで得た。
得られたポリマーの質量平均分子量は128,000であった。
100mlサンプル瓶に、側鎖にエポキシ基を有するポリマーとして、マープルーフG-0150M(日油株式会社製、エポキシ価:310g/eq)3.1g、3,4-ジヒドロキシ安息香酸1.54g、TBAB(テトラブチルアンモニウムブロミド)0.032g、溶媒としてジエチレングリコールジメチルエーテル20gを混合した。その後、所定温度で10時間反応させた(エポキシ基/3,4-ジヒドロキシ安息香酸=1/1(モル比))。
反応終了後には、系全体が架橋によると思われるゲル化しており、目的の可溶性ポリマーを得ることはできなかった。
Claims (3)
- 環状エーテル基を側鎖に有するポリマーと、
少なくとも一組の隣接水酸基により置換されたベンゼン環、及び、エステル化カルボキシル基を有する化合物と
を反応させることを含む、少なくとも一組の隣接水酸基により置換されたベンゼン環を側鎖に有するポリマーの製造方法であって、
環状エーテル基を側鎖に有するポリマーが、
で表されるモノマーユニットを含むポリマーであり、
式(1)において、
R1は水素又はメチルであり、
ZはO又はNHであり、
R2は、
で表される基であり、
式(2)において、
*は式(1)に示すZへの結合を示し、
nは0又は1であり、
R21は、単結合又は炭素数1~10の二価の炭化水素基であり、且つ、R22は、水素又は炭素数1~3の一価の炭化水素基である、或いは、
R21とR22とは、一体となって、炭素数4~10の三価の飽和炭化水素基を形成しており、
R23は、水素又は炭素数1~3の一価の炭化水素基である、
方法。 - 環状エーテル基を側鎖に有するポリマーと、
少なくとも一組の隣接水酸基により置換されたベンゼン環、及び、エステル化カルボキシル基を有する化合物と
を反応させることを含む、少なくとも一組の隣接水酸基により置換されたベンゼン環を側鎖に有するポリマーの製造方法であって、
少なくとも一組の隣接水酸基により置換されたベンゼン環、及び、エステル化カルボキシル基を有する化合物が、
(式中、
R3は炭素数1~10の一価の炭化水素基であり、
R4は単結合又は炭素数1~10の二価の炭化水素基であり、
mは2又は3であり、
OHのうち少なくとも一組はベンゼン環上の隣接した炭素原子と結合している)
で表される化合物である、方法。
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西久保忠臣,エポキシ化合物とエステル類との付加反応とその高分子合成への応用,有機合成化学,1991年,第49巻第3号,218-233頁 |
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