JPS60500295A - 樹木状重合体 - Google Patents
樹木状重合体Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
稠密スターポリマーおよび稠密スターポリマーの製造法本発明は、分枝の末端(
て均一に分布した官能基を有する樹枝状分岐を含有する新規な分枝ポリマーに関
する。更に本発明は、それらのポリマーの製造方法およびその用途に関する。
一般に有機ポリマーは、構造上、線状あるいは分岐状に分類される。線状ポリマ
ーの場合、繰返し単位(しばし―:マー(mer)と呼ばれる)は、二価であり
、お互いに線状に連結されている、分y71iリマーの場合、マーのいくつかは
、少とも2価を越える原子価を有し、従ってマーは、非線状で連結さねでいる。
6分岐している”と云う語は、通常、分岐の各分子単位が「リマー基体と区別さ
れるが、ポリマー基体と同じ化学構成をなしていることを意味している。従って
、モノマー構造固有のものであり、かつ/ろるいに、ポリマー基体と異なる化宇
得成である規則的繰返し側鎖基は、分岐ではない。例えば線状ポリプロピ1/ン
のペンダントメチル基がそうである。分岐ポリマーゲつくるに、−1、重合反応
において作用する少くとも三個の基を有する開始剤、モノマーあるいはその両方
を使用することが必要でらる。
そのようなモノマーあるいは開始剤は、1−ばしば多官能とげばハ、る。最も簡
単な分岐ポリマーは、線状基体が・−個以上の実質上の吻状ペンダント基金石す
る鎮状分岐ポリマーである。この簡単な形状の分岐は、櫛状分岐と呼ばれるもの
で、分岐がポリマー基体に均一かつ規則的に分布している規則的なものか、める
いは、分岐ポリマー基体に不均一にあるいけランダム形に分布している不規則的
なもので夕)る。こnらa、T−A−Oraf、i、r、。
Po1vT11er、2.295〜314(1961)を参照すればよい、、親
日I」性櫛状分岐の例は、T−A1 to r e s 等によるJ 、Pol
ymer 5ciPartA−vol、3.4131 4151(1965)に
記載されているような櫛状分岐JIJスチレンでラリ、不規則性櫛状分岐の例は
5orenson等による” Pr5parative M−)thod of
Po1yaerCherfllStry −* Zn(]、 Kd −+ 工
n te rsc 1enCe Pub l i 5herS+ 21.3−2
14(1968)に記載されているようなグラフトコーポリマーである、
地のタイプの分岐の例は、ポリマー鎖が4価の化合物により接続している、例え
ばジビニルベンゼンによp架橋されたポ11スチレン分子のような架橋あるいは
ネットワークポリマーである。このタイプの例では個々の分岐の多くは、各分版
目体が線状鎖から吊っている基を含有している点で線状ではない。ネットワーク
分岐において更に重ヅなことは%各ポリマーマクロ分子(基体)が、二種の他の
ポリマーマクロ分子に対し二個所以上の位置で架橋されていることである。また
、架橋結合の化学構成は%ポリマーマクロ分子のそれとラネっていてもよい。こ
の云わゆる架橋めるいはネットワーク分岐ポリマーておいて、種々の分岐あるい
は架a結合は、構造上同種(規則性架橋と呼ぶ)であってもよいし、多るいは構
造上異種(不規則性架橋と呼ぶ)であってもよい。規則性架橋ポリマーの列、グ
、5OrenSOn等による5upra 、 p390に記載されているような
ラダータイプのポリ(フェニルシルセスキノン)である。前述の他のタイプの分
岐ポリマーは、 H−G、EliasKよるMacro−zolecuQ、7.
vol。
L Plenam press 、 New York (1977)に記、t
igaれている。
最近1個々の分岐が塞化から分出し7.カつ塞化Wつき少くとも3個の分岐があ
る云わゆるスター構造の分岐?有するポリーーーがつくりだされてきた。このよ
うなスター分岐ゼIJマーのガは、USP屋4.036,808および4,10
2,827記載のポリ第四組成物である。オレフィンおよび不飽和酸からp(ら
hたスター分岐ポリマーは、USP 4.141.847に記載されている。ス
ター分岐ポリマーは、他のタイプの分岐ポリマーに比較[2、いくりかの有利性
がある。例えば、スター分岐ポリマーがその目的のために活性化させる高濃度の
官能基金有し、でVhることが見出されたのである。更にこのスター分岐ポリマ
ーは、せん断力に対し劣化しにくく、塗料の配合、油回収〉よび他の粘度関連の
用途において、非常に有用な性質を有している。更にまたこのスター分岐ポリマ
ーは、高分子量であっても比較的固有粘度が低い、。
スター分岐ポリマーば、いくつかの普通の分岐全有するポリマーにくらべ、前述
のいくつかの有利性を持っているが、一方、マクロ分子の外側に、ポリマーマク
ロ分子の単位容量あたり高濃度の官能基を有し更にその官能基がより均一に分布
しているポリマーを提供することが非常に望1し7い。更IC,スター分岐ポリ
マーより楕円形で、かつコン−ぐろ(・なマクロ分子配置をイ1するポリマーを
提供することが場合によで7)ては望ま(2いことT゛める。
広範囲に見れば、本発明(・よ、(1)末端基四基板分岐の比か1:1より大き
く、好ましくは2:1以上であり、(2)、1?リマー中の単位容積あたりの末
端基の密度が、同じ塞化Pよびモハマ一部および匹敵する分子量子?よび基板分
岐数?七丁2・経通のX 、4ポリマーの密度の少くとも1.5倍であり、ここ
において普通のスターポリマーのそのような各分岐は一つだけの末端基を生ずる
ものであり、かつ(3)計測Corey−Pauling分子モデルを用いてシ
メンジョン測定した際該普通のスターポリマーの分子容積の60係にすぎない分
子容積であることを特徴とする基板から生ずる少くとも1個の分岐(今後基板分
岐と称す)を有し、各基板が少くとも1個の末端基を有する稠密スターポリマー
についてである。本発明の目的のために使用される”スターポリマー”につけた
″稠密(dense)”と云う語は、このポリマーが同じ分子量金石する普通の
スターポリマーより小さい分子容積を有していることを意味する。稠密スターポ
リマーとの比較のためのベースとして用いられる普通のスターポリマーとは、稠
密スターポリマーと同じ分子量、同じ基板およびモノマー成分、および同じ塞板
分岐数を有するものである。更に末端基の数は、普通のスターポリマー分子より
間合スターポリマー分子の方が大きいが、末端基の化学構造は同じである。
るる程度限られた、好適な範囲からみれば1本発明は、新規な規則性スター分岐
構造(今後スターブラスト構造と称する)を有するポリマーについてである。こ
の後、スタープラス)[造を有するこのポリマーをプント9リマーと称する。従
ってデンビリマーとは、二つ以上の生成体により延長される二個以上の規則性樹
枝状(樹のような)分岐に共有結合さnている多価の基板を有する。N IJマ
マ−ある。図示するように、規則性第二生成体樹枝状分岐は、つぎの配置により
表わさ几る:(式中、′a″は、第一生成体を示し、”b″は第二生成体を示す
)。規則性、第三生成体樹脂状分岐は、っぎの配@により(式中、a″およびb
″は、それぞれ第一および第二生成体を、c”は、第三生成体を示す)。普通の
ポリマーの普通の分岐と区別される規則性樹枝状分岐の第一の特徴は、前回に示
すごとく、分岐の一定性あるいは実質上の対称性にある。更に新しい各生成体に
おける樹枝状分岐の末端基数は、その前の生成体VCおける末端基数の正しく倍
である、更に、本発明は、
(A) m 少くとも1個の核部あるいは1個の親電子部(今後N/E部として
記述する)を有する基板化合物と、(21(al 基板化合物のN/E部と反応
する一つの部(今後基板反応部と称する)および(b)基板のN/E部と反応し
ないN/E部を有する過剰の第一有機共反応剤とを、基板付加体を生成するため
の充分な条件下で接触させること、そこにおいて基板化合物の各N/E部が第一
共反応剤の異なる分子の基板反応部と反応しており;
(B) (1) 基俵化合物におけるN/E部数と少なくとも同じル9部数ヲ有
する基・咳付加体と、
(21fan芋核付加体のN/E 部と反応する一つの部(今後付加俸反応部と
称する)2よび(b)基板付加体のN/E部と反応しないN/E部金有金石過剰
の第一有機共反応剤とを、基板付加体中のN/E部数の少なくとも2倍であるN
/E @数を有する第一生成体の付加体?生成するための充分な条件下で接触さ
せること;および
(q 第一生成体の付加体と、第一生成体の付加体のN/E部と反応する一つの
部2よび渠−生成体の付加体のN/E部と反応しないN/E @を有する過剰の
鷹三有慨共反応剤とを第二生成体デンドリマー全生成するための充分な条件下で
接触させること:
の工程から成ることを゛待機とする(周密スターポリマーの製造方法についてで
ある。上述の方法において第一共反応剤は第二共反応剤と異なるものであり、か
つ第二共反応剤は第三共反応剤と異なるものであるが、第一と第三の共反応剤は
、同じものでもあるいは異なるものでもよい。第三とそれより大きい生成体プン
ト9リマーば、前述の方法の(B):g?よび(q工程を繰返すことKよりつく
られる。
更に本発明は、O/W型エマルジョンの乳化破壊剤、製紙工業トておける湿潤強
度向上剤、塗料のような水溶液配合における粘度改質剤等の用途に2ける稠密ス
ターポリマーの使用法についてである。例えば、乳化破壊法では、O/W型エマ
ルジミン全乳化破壊剤の嘴密スターポリマーと、相分離するための充分な条件下
で接触させる。
本発明の稠密スターポリマーは、同じ分子量ひよび末端基を有する普通のスター
分岐ポリマーや曲の分岐ポリマーの同じような性質に比較し特徴があるかあるい
はすぐれており、っぎのような性質を示す。
(a) 分岐密度が大;
(b) 末端基密度が犬;
(cl 化学反応物に対する末端基の接近性が犬;(d)低粘度
本発明の稠密スターポリマーでv′i、基板は少なくとも1個の、好ましくは2
個以上の、更に好ましくは3個以上の基板分岐に共有結合しており、その各基板
の長さは、3A(0,3nm)以上、好ましくは4A(0,4nm)以上、最も
好1しくは6A(0,6n+n)以上である。これらのホリマーは、4IJ74
子あたり好ましくは平均2個以上、更に好ましくは3個以上、更に最も好1しく
は4個以上の末端基を有している。基板分岐は樹枝状であるのが好ましく、後述
のように規則性樹枝状であるのが最も好ましい。好適な稠密スターポリマーにお
ける末端基は、付加反応かあるいは置換反応を受けるために充分に反応性である
官能基である。そのような官能基の例は、アミン、ヒドロキシ、メルカプト、カ
ルボキシ、アルケニル、アリル、ビニル、アミド、ハロ、尿素、オキシラニル、
アジリジニル、オキシリニル、イミダゾリニル、スルホナト、ホスホナト、イン
シアナトおよびイソチオシアナトである。稠密スターポリマーは、同じ基板分岐
数2よび同じ基板分岐長さを持つ普通のスターポリマーに比較し1分子容積単位
あたりの末端基濃度が高いと云8
う点で%普通のスターあるいはスター−分岐ポリマーとは異なつなている。従っ
て稠ぞスターポリマーの単位容積るたりの末端基密度は、通常のスターポリマー
の末端基密度の1.5倍以上であり、好ましくは5倍以上、−更に好ましくは1
0倍以上、更に最も好ましくは15〜50倍である。、稠密ポリマーの基板分岐
あたりの末端基の割合は、好ましくは2@以上であり、更に好ましくは3倍以上
であり、更に最も好1しくば4〜1024倍である。
所定のポリマー分子量における稠密スターポリマーの分子容積は、通常のスター
ポリマーの分子8積の50 vo 1%にすぎないのが好ましく、更に好ましく
は16〜5Qvo7%、最も好41.<は7〜4Qvo1%である。
好適なポリアミド9アミン稠密スターポリマーに2けるポリマー申の末端(−級
)アミン部のMlffiば、第一アミン部対第二および第三アミン部の合計のモ
ル比として容易に表わされる。そのようなポリマーにおける1°アミン=(2°
アミン+3°アミン)は、好ましくは0.37:1〜133:1、更に好1しく
は0.69:1〜1.21:1、最も好ましくは1.1:1〜1.2:1であ長
される二つ以上の規則性樹枝状分岐に共有結合される多価の基板を有するものと
して特徴づけられる。そのような規則性分岐はつぎの図により説明される。Gに
生成体の数字を示す。
G=I C=2 G冒3
数式上、樹枝状分岐の末端基数と分岐の生成体数との関係はつぎのよって表わさ
れる:
(式中、Gは生成体の数、Nrは繰返し単位数でありアミンの場合2以上である
)。
デンドリマーの全末端基数は、つぎのように表わされる;〔式中、GおよびNr
は前述のもの、NCは基板化合物の価数(基板の官能と呼ぶ)である〕。従って
本発明のデンドリマーはその成分の部において、っさ゛のように表わされる;(
式中、基杉、末端部、GおよびNcは、前述のもの、繰返し単位は、Nr+l
の価数あるいは官能基数を有し、そのNrは前述のものである)。
三個の規則性、第二生成体の樹枝状分岐を有する三元のめるいは三価の基板の官
能活性テント9リマーの図vi、っき゛の配置により表わされる。
(式中、工は三個の各樹枝状分岐と共有結合を有する三価の基板の原子あるいは
分子であり、2は末端部、′″a”および”b”は前述のものである)。
そのような三元デンヒリマーの例は、つぎの構造式:(式中、Yは、
のような二価のアミド部であり、′a”および”b″はそれぞれ第一および第二
生成体を示す)によって表わされるポリアミド9アミンである。これらの二つの
図で、Ncは3、Nrは2である。二つの図のうちの後者における繰返し単位ば
YNである。
前述の配置および式は、三価の基桜全示すものであるが、その基板原子あるいは
分子は、いかなる−価あるいは一官能基のもの、あるいはいかなる多価あるいは
多官能基のものでもよく、好ぼしくは樹枝状分岐と結合しうる2〜2300個の
共有結合あるいは官能基金石する多価あるいは多官能基のもの、更に好ましくは
、2〜200個の共有結合あるいは官能基のものである。基板が一価ある因は一
官能基の場合、稠密スターは一個だけの基板分岐を有し、適当な末端基密度およ
び分子容積となるために線状ポリマーと比収される必要がめる。従って、このt
1Mmスターは、所望の末端基密度をうるため2個以上の生成体を有しなければ
ならない。又は、Yは、例えばアルケン、アルキレンオキシド、アルキレンアミ
ンのようないかなる二価の有機部であってもよく、図示したアミド9が最も好適
である。アミン以外にデンドリマーの末端基は、その欠の生成体に対し樹枝状分
岐を生長させるために使用しつるいかなる官能活性部であってもよい。そのよう
な他の部の例は、カルボキシ、アジリジニル、オキシラニル、ハロアルキル、オ
キシラニル、ヒドロキシおよびインシアナトであり、アミンあるいはカルボンば
エステルカ好適である。本発明を実施する上で、デンドリマーは2〜6個の生成
体を有する樹枝状分肢を有するのが好ましいが、12個までの生成体の樹枝状分
岐を有するデンドリマーが、適当につくられ、使用される。
更に好ましくは、本発明のアミド9アミンデンrリマーは一般式:
(式中、Aは核性化合物から誘導されたn−価の基板であり、Rは水素あるいは
低級アルキル、Bばアミン基を遍活しうる二価のもの、■は基板分岐数に相当す
る3めるいはそれより太きい整数であり、かつZは水素あるいは
であり%Rは水素あるいは
であり、各生成体は
に上り表わさnる。)によって表わされる。更に好亘しくは、Aば、
のような基板であり:Rは、水素あるいはメチル;Bば、ポリアミンの二価残基
、最も好ましくはエチレンジアミンのようなアルキレンホリアミンあるいはトリ
エチレンテトラミンのようなポリアルキレンポリアミン;n?、3〜2000.
更て好ましくは3〜1000、最も好ましくは3〜125の整数;かっZは量も
本発明の稠密スターポリマーは、多価の基板を生み出すことが可能な化合物と基
残から樹枝状分岐を生長させる化合物とを反応させることにより容易につくるこ
とができる。これらのデンドリマーをつくる方法(ここでは連続過剰反応剤法と
称す)では、架癒を防止しかつ樹枝状分岐の規則特性を維持するため基板、基板
付加体、あるいはその次の付加体中の末端基の反応部に対し、共反応剤を過剰に
することが必要である。一般に、この過−j共反応剤対末端基の反応部のモル比
は、2:1〜120:1.好1しくは3:1〜20:1でめる。
一方、多価基板、W(Z)n(式中、Wは、多核基板原子で、nX反応性末端基
(n〉2)K共有結合している)を、部分的に保護された多官能性反応剤、T+
u+Vm (式中、UはmV保護部(m>2)、あ・よびXと反応してW ((
X’ −T’+ Hvm:)nをつくることができる一1固のT部に共有結合し
ている多価部である)と反応きせる。なおX′およびT′は、XとTとの反応残
基である。この第一生成体の化合物を、ついで、V部が反応性である(保護さ几
ていない)活性条件に置き、部分的に保護された多官能反応剤、’r−u−Vm
と反応させて第二生成体保護デンドリマー、Wモ+(X’−T部 +uV 1m
T’ −uVm ) nをつくる。
この保護デンドリマーは活性化された後、再び同じように反応させて第三生成体
保護プント9リマーをつくる。連続過剰反応剤法と部分保護反応剤法のいずれの
方法についても、後に詳しく説明する。
デンドリマー製造の連続過剰反応剤法を、前述の三元両板状ポリアミドアミンの
製造によジ説明する。この方法では請求核性基核化合物であるアンモニアを、ま
ずアクリル酸メチルと、1分子のアンモニアと3分子のアンモニアとf Mi、
chael付加させるための充分な条件下で反応させて、つぎの基板付加体;を
っくる。ついで未反応アクリル酸メチルfr:除去後、この化合物ヲ、エチレン
ジアミン分子の一つのアミン基が基板付加体のカルボン酸メチル基と反応するよ
うな条件下で過剰のエチレンジアミンと反応させて、一般式:
により表わされる三1固のアミド9アミンを有する第一生成体の付加物をつくる
。過剰モルのエチレンジアミン対アクリル版メチルii、4 : 1〜50=1
が好ましい1ついで、未反応エチレンジアミンを除去後、この第−生成体付加体
6M1chael付加条件下で過剰のアクリル酸メチルと反応させて末端メチル
エステルを有する第二生成付加体;
O
II II
N(C1(20H2CNHCH2CH2N(OH2COCH3) 2) 3をつ
くる。ついでこれをアミド9生成条件下で過剰のエチレンジアミンと反応させて
末端アミン部を持つ規則性、第二生成体樹枝分岐金石する所望のポリアミドアミ
ンデンドリマーをつくる。
谷場合における過剰モルの共反応剤対反応剤部の比は、 1.i :1〜40:
1が好ましく、3:1〜1o:1が最も好ましい。アミドアミン部を含有する同
じょうなデンドリマーは、基板化合物として有機アミン、例えばテトラ−分岐プ
ントゝリマーをつくるエチレンジアミンあるいはペンタ−分肢デンドリマーをっ
くるジエチレントリアミンを使用することによりつくることができる。
連続過剰反応剤法によりつくられる他のデンドリマーは、ポリサルファイビであ
り、これは(1)まずポリチオールC(CH2SH)4をエビクロロサルファイ
ド棲塩基性条件下で反応させて、第一生成体ポリエピスルフアイ)−J:
をつくり(2)ついでこのポリエピスルフアイl−″を硫化水素と反応させて、
第一生成体のポリエルフアイドヲつくった後、更にエビクロロサルファイドおよ
び硫化水素を反応させてその次の生成体音つくる。ポリサルファイド生成のため
に用いる条件およInterscience Publisher 、 Nj、
605 (1964)およびM−1ad、e等によるJ−Chem−8oc、、
1894(1948)K記載されている。ポリアミノサルファイド9プント9リ
マーは、USP2.105,845およびNathan等によるJ 、Am −
Goem−8ac 、 、 63゜236H1941)記載の一般的な反応条件
を用いて、1ず多数の第一アミン基を有するアンモニアあるいはアミンと過剰の
エチレンサルファイドとを反応させてポリエルフアイド″ヲつくり。
ついで過剰のアジリジンと反応させて第一生成体のポリアミノサルファイドをつ
<シ、それを過剰のエチレンサルファイドおよび過剰のアジリジンと反応させて
更に生成体音つくることによりつくることができる。またポリエーテルあるいは
ポリサルファイドデンVリマーは、D、D M、acNicol 等によるTe
trahedron Let−hers * 23.4131−4 (1982
)記載のような操作および条件に従い過剰反応剤法によバまずヘキサノ・口はン
ぜンとチオフェノールあるいはフェノールとを反応させて第一生成体のポリアリ
ールエーテルあるいにポリアリールサルファイド″ヲつくり、ついで過剰のノ・
ロゲンと反応させて、第一生成体のボリハロアリールポリサルファイドヲつくシ
、ついで更にフェノールあるいはチオフェノールと反応させて、更に次の生成体
をつくることによりつくられる。
部分*&反応剤法の例では、まずにンタエ)ノスリット、C(CH20H)4の
ようなポリオールを多価基核生成(し合物として使用し、アルカリ金属水攻化物
あるいは0価のアルカリ金属と反応させてアルカリ金属塩の形例えばナトリウム
あるいはリチウム[K!、!tfcM、ついで1−エチル−4−とl−”ロキシ
メチル−2,6,7−)リオキザビシクロC2,2,2:]オクタンのトシレー
トエステルのような部分保護化合物の過剰モルと反応させて保護第一生成体ポリ
エーテル;
をつくり、それから塩酸のような酸と反応させて活性化し、非fUiim −生
成体ye IJ −c−チル、C(C:H2O−Cl42CCCE(20H)3
)4をつくる。このポリエーテルをアルカリ金属水酸化物あるいは0価のアルカ
リ金属と反応させることによりアルカリ金属塩の形に変えた後、過剰モルの部分
保護トシレートエーテルと反応させて保護第二生成体ポリエーテルをつくる。前
述の連続工程は遠藤等によるJ 、Polym + Sci 、 Polym−
Lett q & 、 18.457(1980)、検出等によるMacrom
olecules 15.11〜17(1982)望の通りに繰返される。これ
らのポリエーテルデンビリマーは】8
ホリアミドアミンデンドリマーの加水分解が許されない強アルカリ性あるいは強
酸性媒体への応用K特に望ましい。部分保護反応剤法によりつくられる他のデン
ドリマーの例には、ポリアミンデンーリマーがちり、これは、まず多数の第一ア
ミン基を有するアンモニアあるいはアミンと、N−)シルアシリジン;の:つな
N−置換アシリジンとを反応させて保護第一生成体ギリスルホンアミド金つくっ
た後、塩酸のような酸で活性化させて第一生成体ポリアミン塩をつくバついで更
にN−1−シルアシリジンと反応させて保護第二生成体ポリスルホンアミドくる
。そしてこればb Hu+nr1chauseにおいてPennsylvani
a犬学のC−P−、 PhD Thesisによる” N−Substitut
.edAziridine as Alkylating Agsnts″Re
f−No+66−10+624(1966)記1或の一般的反応条件を用いて、
よう犬さい生成体ポリアミンをつくるために連続的に繰返される。
前述のデンビリマー製造法のいずれにおいても、二元プント9リマーの製造のた
めの核性基板として水あるいは硫化水素カニ使用される。他の核性基核化合物の
列は、ホスフィン;ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエ
チレンにンタミンおよび承伏2よび分MJリエチレンイミンのようなポリアルキ
レンポリアミン;メチルアミン、ヒドロキシエチルアミン、オクタデシルアミン
、およびヘキサメチレンジアミンのようなポリメチレンジアミンのようす第一ア
ミン;1,3.5−トリス(アミノメチル)ベンゼンのようなポリアミノアルキ
ラレン;トリス(アミノエチル)アミンのようなトリス(アミノアルキル)アミ
ン;イミダシリンおよびビにリジンのようなヘテロ環アミン;およびヒ10キシ
エチルアミノエチルアミン。
メルカプトエチルアミン、モルホリン、2イラジン,ポリビニルベンジルクロラ
イト1のアミノ誘導体,′S.−よびトリス(1,3.5−アミノメチル)ベン
ゼンのような他の(ンジルボリアミンのような種々の他のアミンである。他の適
当する核性基板・ば、前述のRンタエリスリット,エチレングリコールおよびポ
リエチレングリコールおよびポリプロピレンダリコールのようなポリアルキレン
グリコールのようなポリオール;1.2−:)メルカプトエタンおよびポリアル
キレンポリメルカプメン;チオフェノールおよびフェノールである。基板化合物
の中で、アンモニア とJ+Jアルキレンポリアミンとが連続過剰反応剤法によ
るポリアミドアミンデンビリマーの製造に好適であり、ポリオールが、部分保護
反応剤法によるポリエーテルデンドリマーの製造に好適である。
求核性基核化合物との反応に使用される共反応剤の例は、α,βーエチレン性不
飽和カルボン酸およびアミド9とアクリル部を含有するエステル、酸2よびニト
リルとであり、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリロニトリ
ル、イタコン敢メチル、フマル酸ジメチル、無水マレイン歌,アクリルアミ白で
あり、アクリル酸メチルが好適な共反応剤である。
一般に他の好適な不飽和反応剤は、揮発性であるかあるいは反応生成物知悪影響
なく基板/共反応剤反応生成物から容易に汗去さnるものである。
求核性基板と第一共反応剤との付加体の反応に使用される第二共反応剤の例ハ、
アルキレンポリアミン、およびエチレンジアミンおよびジエチレントリアミンの
ようないろいろなポリアミン:トリス(1,3,5−アミノメチル)ベンゼンの
ようなベンジルポリアミン;エタノールアミンのようなアルカノールアミン;お
よびアジリジンおよびト■−アミノエチルアジリジンのようなそれらの誘導体で
ある。これらの第二共反応剤の中でエチレンジアミンおよびジエチレントリアミ
ンのような揮発性ポリアミンが好適であり、エチレンジアミンが特に好適である
。
一方、デンドリマーは、ポリエステルのような親電子基板とポリアミンのような
共反応剤と全反応させて基板付加体をつくり、ライでこれと不飽和エステルのよ
うな適応する第二共反応剤と全反応させて第一生成体ボリアミドアミンをつくる
ことによりつくることができる。その後この第−生成体全ポリアミンのような適
応する第三共反応剤と反応させた後、不飽和エステルのような第二共反応剤と反
応させて所望の第二生成体デンドリマー?つくる。
適応する核性基板の例は、ベンゼントリカルボン酸、シュウ酸、テレフタル酸お
よび一般式:
(式中%Yは、炭化水素ラジカルがアルキル、アリール、シクロアルキル、アル
キレン、アリーレン、シクロアルキレンおよびそれらの炭化水素の相当する三価
、四価、五価および六価のラジカルであるヒドロカルビルあるいは炭化水素ボリ
ルであり、2は、1〜6の全数である)によシ表わされるいろいろな他のカルボ
ン酸のC< アルキルエステルである。好ぽしい残4
性基板は、ポリ(アクリル酸メチル)、ポリ(アクリロイルクロライド9)、ポ
リ(メタクリロイルクロライド?)、アルキルアクリレート/アルキルメタクリ
レートコーポリマー、アルキルフマレートのポリマー、およびアルキルイタコ坏
−トのポリマーである請求核性基板の中で、アルキルアクリレート/アルキルメ
タクリレートコーポリマーおよびアルキルアクリレート/アルキルイタコネート
コーポリマーが最も好適である。
求核性基板との反応に適応する第一共反応剤は、エチレンジアミン、ジエチレン
トリアミン、トリエチレンテトラミンのようなポリアルキレンポリアミン一般式
:(式中、RおよびRは独立に水素あるいはアルキル、好ましくケC□〜C4の
アルキル、ヒト90キシアルキル、シアノアルキル、あるいはアミド9であり:
nけ少くとも2、好ましくは2〜6、mば2〜100%好ましぐは2〜5である
)によって表わされる他のポリアミンである請求核性基板からデンドリマーをつ
くる上で使用される適応する第二共反応剤の例は、アクリル酸メチル、メタクリ
ル酸メチル、アクリル酸エチル等のエチレン性不飽和カルボン酸のアルキルエス
テルである。適応する第三共反応剤の例は、第一共反応剤のために説明したもの
である8このようにしてつくったデンドリマーは、多くの化合物と反応させてプ
ント8リマーの構造からくるユニークな特徴を有する多官能性化合物をつくるこ
とができる。例えば、#?リアミドアミンデンドリマーのごとく末端アミン部を
有するデンーリマーを不飽和ニトリルと反応させて、ポリニトリルにトリル末端
)デンドリマーをつくることができる。一方ポリアミド9アミンプント9リマー
ば、(1)J、β−エチレン性不飽和アミrと反応しポリアミド1(アミド9禾
端)プント9リマーk、(21α、β−エチレン性不飽和エステルと反応し、ポ
リエステル(エステル末端)プント8リマ−e、(31オキシランと反応しポリ
オール(ヒドロキシ末端)デンーリマーヲ、ルるいは(4)エチレン性不飽和サ
ルファイド9と反応しポリメルカプト(チオール末端)デンドリマー全つくるこ
とができる。更に、デンrリマーは、アルキルジノ・ライ)−″するいは芳香族
ジイソシアネートのごとき適応する三官能あるいは三官能化合物と反応してポリ
ノ・ライト9あるいはポリイソシア坏−ト残基してより連結した多数のデンドリ
マーを有するポリ(デンドリマー)をつくることができる。これらのすべての例
において、デンドリマーの誘導体は、個々の有機反応剤により個々の官能基を生
ずるような有機化合物の反応全実施するための一般的な操作と条件とを用いてつ
くられる。
かかる反応は以下の実施例により更に説明するが特にことわりがなければすべて
の部およびパーセントは重量によるものである。
(実施例1)
A、基板付加体の製造
撹拌器、コンデンサーおよび温浴を備えた11の三りロフラスコへアクリル酸メ
チル(296,5g、 3.45rnoA ) k仕込み、メタノール102.
2gに溶堺したアンモニア< 8.7 g、0.58 molJ )を室温で撹
拌しながら6時間にわたって添加した。混合物を室温で48時間静置後、過剰の
アク1)ル酸メチルを真空蒸留(1雁Hg (130pa)、22℃)により除
去したところ残M156Fであった。この残渣?クロマトグラフィ、013NM
Fおよび液体クロマトグラフィにより分析したところ共反応剤付加体がアンモニ
ア1 mo/とアクリル酸メチル3 mo#とのMichael付加生成体であ
り、収率は97.8係であった。
B、第−生成体付1体の製造
撹拌器、コンデンサーおよび温浴を捕えた3jの反応フラスコへメタノール21
5.4gK溶解し、たエチレンジアミン(505,811s 343 mail
) 全仕込み、@述のアンモニア/アクリル酸メチル付刀口木(28,1g、
0.1022mol)kjloえた後、その反応混合物を室温で55時間静置し
た。−その生成混合物(747,6g)を真空蒸留により、2mHg (2’、
70Pa)、72℃で過剰のエチレンジアミンとメタノールを除去した。残渣(
35,4g)′fr:クロマトグラフイおよびその他の適当な分析方法により分
析したところ。
アンモニア/アクリル威−メチル付刀口体のエステル部のすべては、実質上つざ
の構造式:
によって表わされる化合物のアミド9へ転化し、収率は98.6%コニyテン”
j−、撹拌器および温浴?備えた11のフラスコへアクリルbメf”(93,2
L 1.084mo/?)k仕込み、32℃まで加熱後、メタノール58.1g
K溶解した前述の第−生成体付加体(18g、0.0501moβ)kl、5時
間にわたって添加した。生成混合物を更に5時間32°CK維持した後、室温で
更に18時間静置した。反応混合物(165,1) を真空蒸留(2mHg(2
70P75 ) 、%”よび50℃LL、メタノールおよび過剰のアクリル酸メ
チルを除去したところ、桟面43.1gが得られた。との残渣を分析したところ
、生成物は、一般式:
により表わされる第二生成体ポリエステルデンドリマーであり、収率は、98.
4壬であった。
D、第二生成体ポリアミンプント9リマーの、製造M述のフラスコへ室温でメタ
ノール210.2 gに溶解したエチレンジアミン(328,8g、5.48
mob )を仕込み、撹拌しながらメタノール45.3.V に溶解した第二生
成体iセリエステルデンドリマー(34,9g、0.0398I11ol)を加
えた。生成混合物全室温で66時間静置した稜、真空蒸留(2mHg(270P
a)72’C)により、生成物から過剰のエチレンジアミンとメタノールとを留
出し秒ころ生成物の収量は、41.1g (収率99.O壬)を得た。クロマト
グラフィによる分析の結果、この生成物は、前述のポリエステルデンドリマーの
第二生成体ポリアミンであった。
E、第三生成体、d リエステルデンドリマーのH造アクリル峨メチル(65,
1g、0.757+コoA)へメタノール84.6gに溶解した前述の第二生成
体ポリアミンデンドリマー(28,4,9,0,0272rnoll ) k
1時間15分にわたって添加した。生成混合物ヲ25℃で18時間静置後、真空
蒸留(21xlIHg(270Pa)、50℃)により過剰のアクリル酸メチル
とメタノールと全除去したところ、その生成残渣の収量は、56.3g(収率1
00.0 % )であった。
この残渣全分析したところ、基板分岐あたり 4 iWの末端エステル部を持つ
三個の分岐を有する、従ってデンドリマー分子あたり12個の末端エステル部を
有する第三生成体ポリエステルデフメタノール192gに溶解したエチレンジア
ミン(437,6,?。
7.29 mol)へメタノール69.7g に溶解した前述の第三生成体ポリ
エステルデンドリマ−(44,9g、0.0216moA)k添加した。この添
加は、撹拌しなから25°Cで刑時間にわたって実施した。生成反応混合物を2
5℃で19時間静置後、真空蒸留(2蒲(270Pa)、72℃)により過剰の
メタノールおよびエチレンジアミンを除去したところ、残渣生成物51.2g
を得た。この残渣全分析したところ、基板分波あたり4個の末端第一アミン部を
もつ3個の幕板分岐を有する、従ってデンドリマー分子あたり12個の末端第一
アミン部を有する第三生成体ポリアミンデンドリマーであり、収率は、85.3
% であった。計算上、このデンビリマーの分子、G?jtは%50.000
〜97,0OOA (50〜97r+m )であり、末端アミン部密度は、1〜
3(XLO)部/A(0゜1〜0.3部/nm)であった。
(′実施例2)
基板化合物としてアンモニアの代わりにモル当量のエチレンジアミンを使用した
こと金除いて、実施か11の方法により第三生成体ポリアミンデンドリマーをつ
くった。分析したところ、このデンドリマーは、基板分岐あたり41面の末端第
一アミン部をもつ4個の基板分岐を有し、従ってデンドリマー分子あたり16個
の末端第一アミン部を有していた。このデンドリマーの分子容積は、60,00
0〜120.00OA (60〜120nm ) 、末端−4、o3
アミン密度は、2〜6(XIO)ア(ン/A (0,2〜0.6アミン/nm)
であった。
基板化合物としてエチレンジアミンの代わりに等モルの1.2−ジアミノプロパ
ン、■、3−ジアミノプロパンおよび1.6−ジアミツヘキサン(ヘキサメチレ
ン−ジアミン)?使用し、前述の方法で実施し7たとこる同じようなデンビリマ
ーが得られた。
基板化合物としてエチレンジアミンの代わりに等モルのドテシルアミン、あるい
ははンジルアミンを使用した場合、生成稠密スメーポリマーは、分岐あたり4個
の末端第一アミン基音もつモルあたり2個の基板分岐を有し、従って、ポリマー
分子あたり8個の第一アミン基を有していた。基板rヒ合物として、エチレンジ
アミンの代わりにトリアミノエチルアミン?使用した場合、基板分岐あたり4個
の末端第一アミン部をもつ6個の基板分岐を有する、従ってプント9リマ一分子
あたり24個の末端第一アミン部を有するプント9リマーが得られた。
(実施例3)
A1編−アミノ化
実施例1の方法によ)、トリメチル−1,3,5−ベンゼントリカルボキシレー
)5 g(0,OL98mol)とアミノエチルエメノ−/I/7 ミン(NH
2C;H20H2Nf(OH2CH2α() 6.3 g (0,0368mo
/)と全混合し白色2−スh’2つくった。この混合物音120℃で3時間υ口
熱し淡黄色のシロップをつくった。これを赤外および核磁気共鳴スペクトル分析
に供したところ、構造式:により表わされるアミドアミンでめった。
このアミドアミ79.48g(0,0202mol) と化学量論過剰量のアク
リル〜メチル(]、 1.0g%0.127mod) とを混合し%so’cで
24時間加熱後、蒸留したところ淡黄色のシロップ14.66!9を得た。この
6口、ツブば、核磁気共鳴(H)および赤外スペクトル分析したどころ構造式:
%式%
によって表′2′1−さす1.るトリニスデルであった。
C0第ニブミド化
本実m例のA項の方a、匠よ98項でつくったトリニスプル(4,57g、6.
3XiOmal)とアミノエチルエタノールアミン1.96g(1,89X i
Omol )と全混合後、90’Cで48時間加熱して淡黄色で高粘えのシロッ
プ5.8Sをつくつ′fI:、oこの生成物全核帛気共鳴(H) (DMSO−
d 6 ) sよび赤招ス々りトル分析し7たところ、構造式:
(式中、咎Aσ独立W:、
により表わされるトリアミド5アミンであった。
(実施例4)
1
N(CH2cHcOcH3)3
により表わされるトリエステル27.3 g(0,1mob )と、N−メチル
エチルンジアミン(MEDA)30g(0,405mo/)とメタノール166
g とを混合後%63℃で11時間加熱した。生成物から未反応のMED Aと
メタノールとを留去し一般式:%式%)
により表わされるトリアミ)36.11一つくった。
B、第一アルキル化
前述のトリアミド(36,1&、 0.09 mo、g )VCメタノール38
.5.9を加え透明溶液?つくり、そこへアクリルぽメチル50.5&(0,5
9mob )を羽°Cで2時間にわたって滴下した。更に5時間、生成混合物?
53℃に保持した後、真空下で未反応アクリル酸メチルとメタノールとを除去し
淡黄色のシロップ61g’につくった。
この生成物は、核磁気共鳴()()分析によ9%一般式:により表わされるもの
であった。
il′I述の鱈−アルキル1ヒ生戊物60.8 gを撹拌しながりメタ・パ−ル
42.7.9 、!M、ti’、LIA 26.6 ’;’ (0,359mo
7 )とを添加後、その生bV混合物?t;5°Cで6時間加熱し、つづけた。
混合物?真空留出し淡黄色のシロ゛y −7P 7 :、a 7 p を得云0
1、この生成物(シロップ)jは、分析したとj、 、5 」)ざの鷹清ニケ掴
する異1生体の+Jii合物で5りっだ。
D、第二アルキル化および第Eつ“ミド9化前述の方法シ′(^すAH述の$Z
’7 ミド化生成物分アク1)ルを朦7’プルでアルキル化後、その生成アnキ
ル比生成物をMEDAf’2“ミド化したところ、樹枝特ゲ)をも一つ基板分肢
舌:*する異性体混合物が得られ/こ。
ltmが’−0,98、Q、 、、1’ rni ノ、lJj (7f約54含
肩−1/、10 / W ijl % −r ルジョ:/ 100m117.ハ
実施世]2のギソ′1・8リマー(エチレンジアミン・基板)を・ニーT ノド
”iソにl l、i ptu添加した。ついでエマルジョン分3分間振、し・う
1バr・、−、/l・ピョン甲にプント9リマ一’e光分1’i’“分散させた
。その後エマルジョン全10分間静置し、目視判定した。10分後、エマルジョ
ンは、はっきシした界面をもっ二相に完全に分離した。水溶液相は実質上透明マ
あった。
デンドリマーの代わりに前述のプント9リマーの4級化物を使用したことを除き
前述の方法により、4級化物0.5p戸ニーよび1泗とを用いてエマルジョンを
同様に分離させた。この4級化物は、メタノール100ゴて溶解したプント9リ
マ−1241(0,0imo/! )と水30m1に溶解した2−ヒドロキシ−
3−クロロプロピルトリメチルアンモニウムクロライI’24.32g(0,1
6mod)とを50℃で12時間反応させることによりつくられた。
国際調査報告
Claims (1)
- 1. m末端基対基板分岐の比が1:1より大きく、(2ht’Jマー中の単位 容積あたりの末端基密度が、同じ基板およびモノマー部および匹敵する分子量お よび基板分岐数を有する普通のスターポリマーの密度の少くとも1.5倍であり 、普通のスターポリマーのそのような各分岐が一つだけの末端基を含むものであ り、かつ(3)該普通のスター%’ IJママ−分子容積の60%以下の分子容 積であることを特徴とする、基板から生ずる少くとも1個の基板分岐を有し、各 基板分岐が少くとも1個の末端基を有するスターポリマー。 2、(1)基俵あたり少くとも2!固の基板分岐、(2)相当する普通のスター セリマーの少なくとも5倍の末端基密度、(3)普通のスターポリマーの容積の 504以下の分子容積を有し、かつ(4)末端基対基板分岐の比が2:1あるい はそれより多いことを特徴とする請求の範囲第1項のスターポリマー。 3、各樹枝状分岐が少くとも4個の末端基を有し、かつ対称構造を有するように 、二つの生成体へ延長する少くとも1個の規則性情枝状分岐に共有結合している 多価の基at有するデンドリマーである請求の範囲第1項のポリマー。 4、樹枝状分岐がアミド9アミン結合を含む請求の範囲第1項のポリマー。 5、基板が核性化合物から誘導され、分岐がポリアミドアミンであり、かつ末端 基が第一アミン基である請求の範囲第1項のポリマー。 6、求核性基板が、エチレン性不飽和基によりMicha、el付加反応するこ とができる多数の活性水素を有する基板化合物から誘導される請求の範囲第1項 のyN++マー。 7、求核性化合物が多数のアミン水素を有するアミンである請求の範囲第5項の ポリマー。 8、分岐が、α、β−エチレン性不飽和カルボン酸のアルキルエステルアルイハ α、β−エチレン性不飽和アミドゝとアルキレンポリアミンあるいはポリアルキ レンポリアミンとの反応から誘導されるホリアミト9アミンである請求の範囲第 5項のポリマー。 9、求核性化合物がアンモニア、エステルがアクリル酸メチル。 かつポリアミンがエチレンジアミンである請求の範囲第8項のポリマー。 IL (A)(1) 少くとも1個の核部あるいは1個のR電子部(N/E部) を有する基板化合物と、 (21(a)基板化合物のN/E部と反応する1個の基板反応部および(b)基 核のN/E部と反応しないN/E部を有する過剰の第一共反応剤とを、基板付加 体を生成するための元号な条件下で接触させること、そこにおいて基板化合物の 各N/E部が第1共反応剤の異なる分子の基板反応部と反応しており; (Bl(1) 基板化合物中のN/E部と少なくとも同じN/E部数を有する基 板付加体と、 (2i (a)基杉付加体のN/E部と反応する1個の付加体反応部および(b )基残付加体のN/E部と反応しないN/E部を有する過剰の第二有機共反応剤 とを、基板付加体中のN/E部数の少くとも2倍であるN/E部数を有する第− 生成体の付加体を生成するための充分な条件下で接触させること;および (q 第一生成体の付加体と、第一生成体の付加体のN / F。 部と反応する一つの部および第一生成体の付加体のN/E部と反応しないN/g 部金有金石過剰の第三有機共反応剤とを%第二生成体デンドリマーケ生成するた めの充分な条件下で接触させること;ここl’l−いて第一共反応剤は、第二共 反応剤と異なり、かつ第二共反応剤は、第三共反応剤と異なるが、第一2よび第 三共反応剤は同じかあるいは異なってもよいものである。 工程から成ることを特徴とする請求の範囲第1項の稠密スターポリマーの製造法
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