KR101572596B1 - 하나 이상의 4차 암모늄기를 가진 아크릴 모노머 및 그것의 폴리머를 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

1분자당 1개의 에틸렌형 불포화기와 2개 이상의 4차 암모늄기를 가진 모노머를 제조하는 방법으로서,
(a) 1분자당 하나 이상의 에틸렌형 불포화기와 하나 이상의 3차 아미노기를 가진 과량의 모노머 반응제를 할로하이드록시알킬(트리알킬) 4차 암모늄염과 수계 매질 중에서 반응시키는 단계,
(b) 늦어도 모든 반응제가 상기 수계 매질에 첨가된 시점으로부터 반응이 완결될 때까지 상기 수계 매질의 pH를 모니터하는 단계, 및
(c) 모든 반응제가 상기 수계 매질에 첨가된 후, 반응 혼합물이 겉보기 pH 최저치를 나타내는 시점부터 반응이 완결될 때까지, 상기 수계 매질의 pH를 9 이상으로 조절하고, 9 이상의 pH 값으로 유지하는 단계
를 포함하는, 모노머의 제조 방법.
4차 암모늄기, 아크릴 모노머, 에틸렌형 불포화기, 할로하이드록시알킬(트리알킬) 4차 암모늄염, 겉보기 pH

Description

하나 이상의 4차 암모늄기를 가진 아크릴 모노머 및 그것의 폴리머를 제조하는 방법{PROCESS FOR MAKING AN ACRYLIC MONOMER HAVING ONE OR MORE QUATERNARY AMMONIUM GROUPS AND ITS POLYMERS}
본 발명은 하나 이상의 4차 암모늄기를 가진 아크릴 모노머 및 그러한 모노머로부터 폴리머를 제조하는 방법에 관한 것이다.
디-4차 아크릴 모노머는, 미국 특허 제4,495,367호에 기재되어 있는 바와 같이, 그것의 3차 아민을 (3-클로로-2-하이드록시프로필)트리알킬암모늄 클로라이드와 반응시킴으로써 제조될 수 있다.
디-4차 모노머로부터 유도된 모노머 단위를 가진 폴리머는 수처리, 오일 분야, 및 예를 들면 미국 특허 제4,387,017호에 기재되어 있는 바와 같이, 역청(bitumen) 함유 에멀젼에 대한 해유화제(demulsifier), 미국 특허출원 번호 2003/223,951호에 기재되어 있는 바와 같은 헤어 컨디셔너, 그리고 미국 특허 제6,596,261호에 기재되어 있는 바와 같은 세정 조성물 중의 첨가제와 같은 소비자 응용 분야에서 이용되어 왔다. 그러나, 공지된 디-4차 모노머는 전형적으로 미반응 (3-클로로-2-하이드록시프로필)트리메틸암모늄 클로라이드를 비롯하여 반응 중간체인 미반응 글리시딜트리알킬암모늄 클로라이드를 잔류물로서 함유한다. 이러 한 불순물은 상기 모노머로부터 분리하기가 어렵고, 따라서 전형적으로는 그러한 모노머로부터 제조된 폴리머에 내포된다. 상기 염화물 불순물은 모두 독성인 것으로 알려져 있으므로, 상기 폴리머에 그러한 불순물이 존재하는 것은 바람직하지 않다.
발명의 요약
제1 측면에서, 본 발명은 1분자당 1개의 에틸렌형 불포화기와 2개 이상의 4차 암모늄기를 가진 모노머("다중-4차 모노머(multi-quaternary monomer)")를 제조하는 방법으로서,
(a) 1분자당 하나 이상의 에틸렌형 불포화기와 하나 이상의 3차 아미노기를 가진 과량의 모노머 반응제를 할로하이드록시알킬(트리알킬) 4차 암모늄염과 수계 매질(aqueous medium) 중에서 반응시키는 단계,
(b) 늦어도 모든 반응제가 상기 수계 매질에 첨가된 때로부터 반응이 완결될 때까지 상기 수계 매질의 pH를 모니터하는 단계, 및
(c) 모든 반응제가 상기 수계 매질에 첨가된 후, 반응 혼합물이 겉보기 pH 최저치(apparent pH minimum)를 나타내는 시점부터 반응이 완결될 때까지, 상기 수계 매질의 pH를 9 이상으로 조절하고, 9 이상의 pH 값으로 유지하는 단계
를 포함하는, 모노머의 제조 방법을 제공한다.
제2 측면에서, 본 발명은, 폴리머의 하나 이상의 모노머 단위가 각각 모노머 단위 1개당 2개 이상의 4차 암모늄기를 포함하는 폴리머를 제조하는 방법으로서,
(a) (i) 1분자당 하나 이상의 에틸렌형 불포화기와 하나 이상의 3차 아민기를 가진 과량의 모노머를 할로하이드록시알킬(트리알킬) 4차 암모늄염과 수계 매질 중에서 반응시키는 단계,
(ii) 늦어도 모든 반응제가 상기 수계 매질에 첨가된 시점으로부터 반응이 완결될 때까지 상기 수계 매질의 pH를 모니터하는 단계, 및
(ⅲ) 모든 반응제가 상기 수계 매질에 첨가된 후, 반응 혼합물이 겉보기 pH 최저치를 나타내는 시점부터 반응이 완결될 때까지, 상기 수계 매질의 pH를 9 이상으로 조절하고, 9 이상의 pH 값으로 유지하는 단계
에 의해, 1분자당 하나의 에틸렌형 불포화기와 2개 이상의 4차 암모늄기를 가진 모노머를 제조하는 단계, 및
(b) 상기 단계(a)에서 형성된 모노머를 중합 개시제 혼합물의 존재 하에서 중합시키는 단계
를 포함하는, 폴리머의 제조 방법을 제공한다.
상기 모노머 및 상기 폴리머에서는 일반적으로는, 검출할 수 없는 정도의 미반응 할로하이드록시알킬(트리알킬) 4차 암모늄염 및 검출할 수 없는 정도의 글리시딜트리알킬암모늄 클로라이드인 불순물의 함유율이 감소된 것으로 나타난다.
본 발명 및 바람직한 실시예의 상세한 설명
본 명세서에서, 유기기와 관련하여 사용하는 용어 "(Cx-Cy)"(여기서, x 및 y는 각각 정수임)는 상기 기가 1개의 기당 x개 내지 y개의 탄소 원자를 함유할 수 있다는 것을 나타낸다.
본 명세서에서 사용하는 "알킬"이라는 용어는 1가의 직쇄형 또는 분지형 포화 탄화수소기, 전형적으로는 1가의 포화 (C1-C6) 탄화수소기를 의미하며, 예를 들면 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸, t-부틸, 펜틸 또는 n-헥실이다.
본 명세서에서 사용하는 "알킬렌"이라는 용어는 2가의 직쇄형 또는 분지형 포화 탄화수소기, 보다 전형적으로는 2가의 포화 (C1-C6) 탄화수소기를 의미하며, 예를 들면 메틸렌, 디메틸렌, 및 트리메틸렌이다.
수계 매질은 물과, 선택적으로는, 약 90체적% 이하의 수 혼화성 유기 액체, 예를 들면 메탄올 또는 에탄올과 같은 알코올을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 반응은 할로하이드록시알킬(트리알킬) 4차 암모늄염의 총량에 대해 1몰당 제1 모노머 반응제 총량으로서 약 1.01몰 이상, 보다 전형적으로는 약 1.01몰 내지 약 1.5몰을 사용하여 수행된다.
반응제는 각각 하나 이상의 분리된 부분으로서 반응 혼합물에 도입되거나, 또는 반응 과정에 걸쳐 반응 혼합물 내로의 공급물로서 도입되거나, 또는 예를 들면 제1 부분의 초기 공급에 이어서 나머지 부분을 공급물로서 공급 도입하는 것과 같이 상기 두 가지 방법을 조합하여 도입될 수 있다.
일 실시예에서, 수계 매질 및 모노머 반응제의 총량은 각각 반응의 시작 시점에 반응기에 존재하고, 할로하이드록시알킬(트리알킬) 4차 암모늄염은 경시적으로 반응기 내로 공급된다.
일 실시예에서, 다중 4차(multiquaternary) 모노머를 제조하기 위한 반응을 일으키기 위한 반응 혼합물은 생성물인 다중 4차 모노머를 합성하는 동안 반응제 모노머 및/또는 생성물 모노머의 중합을 억제하는 하나 이상의 하이드로퀴논 화합물과 같은 중합 억제제를 추가로 포함한다. 적합한 하이드로퀴논으로는, 예를 들면 하이드로퀴논 및 메틸하이드로퀴논이 포함된다.
일 실시예에서, 다중 4차 모노머를 제조하기 위한 반응은 생성물인 다중 4차 모노머를 합성하는 동안 반응제 모노머 및/또는 생성물 모노머의 중합을 억제하기 위해 공기를 살포(sparge)하면서 수행된다.
일 실시예에서, 1분자당 하나 이상의 에틸렌형 불포화기 및 하나 이상의 아미노알킬 작용기를 가진 모노머와 할로하이드록시알킬(트리알킬) 4차 암모늄염의 반응은 약 50℃ 내지 약 90℃, 보다 전형적으로는 약 55℃ 내지 약 75℃의 온도 범위에서 수행된다. 전형적으로는, 상기 반응은 약 1시간 내지 약 8시간, 보다 전형적으로는 약 3시간 내지 약 6시간의 반응 시간 동안 진행된다.
일 실시예에서, 1분자당 하나의 에틸렌형 불포화기와 2개 이상의 4차 암모늄기를 가진 모노머를 제조하는 방법은, 스킴 A:
Figure 112009057309850-pct00001
에 따라 구조(I)로 표시되는 과량의 모노머를 반응시켜 1분자당 하나의 에틸렌형 불포화기 및 2개의 4차 암모늄기를 가진 모노머(IV)(여기서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R9, R10, 및 R11은 각각 앞에 기재된 것임)를 형성함으로써 이루어진다.
식에서,
R1은 2가의 유기 연결기(linking group), 보다 전형적으로는 카르보닐 또는 알킬렌으로서, 선택적으로 하나 이상의 탄소 원자에 치환체가 존재하거나 헤테로원자가 하나 이상의 위치에 개재될 수 있고,
R2는 알킬렌, 보다 전형적으로는 (C2-C6)알킬렌으로서, 선택적으로 하나 이상의 탄소 원자에 치환체가 존재하거나 헤테로원자가 하나 이상의 위치에 개재될 수 있고, 또는 하기 식으로 표시되는 기이고:
Figure 112009057309850-pct00002
(상기 식에서,
R12는 알킬렌, 보다 전형적으로는 (C2-C6)알킬렌으로서, 선택적으로 하나 이상의 탄소 원자에 치환체가 존재하거나 헤테로원자가 하나 이상의 위치에 개재될 수 있고,
R13 및 R14는 각각 독립적으로 알킬, 보다 전형적으로는 (C1-C6)알킬이고,
m은 1 내지 6의 정수임),
R3은 H 또는 (C1-C6)알킬, 보다 전형적으로는 H 또는 (C1-C2)알킬이고,
R4는 H 또는 (C1-C6)알킬, 보다 전형적으로는 H 또는 (C1-C2)알킬이고,
R5 및 R6은 각각 독립적으로 (C1-C6)알킬임)
와 구조(II)로 표시되는 할로알킬(트리알킬) 4차 암모늄염
(여기서,
R7은 2가의 유기 연결기, 전형적으로는 알킬렌, 보다 전형적으로는 (C2-C6)알킬렌이고,
R8은 할로, 보다 전형적으로는 클로로이고,
R9, R10, 및 R11은 각각 독립적으로 알킬, 보다 전형적으로는 (C1-C6)알킬이고,
X-는 음이온, 보다 전형적으로는 Cl-임).
수계 매질의 pH는 늦어도 모든 반응제가 상기 수계 매질에 첨가된 시점으로부터 반응이 완결될 때까지 모니터된다. 모든 반응제가 수계 매질에 첨가된 후의 시점에서, pH 값은 겉보기 최소치, 즉 초기의 pH 강하를 나타내고, 겉보기 최소치를 통과한 다음 증가되기 시작한다.
본 발명의 방법의 pH 조절 단계가 없는 경우에, 스킴 A에 따른 반응이 진행되는 속도는, 반응 매질이 pH 최소를 나타낸 시점 이후에 현저히 느려지고, 제한적 반응제 종(reactant species)의 완전한 변환에 도달하지 못하는 것으로 관찰되었다.
pH가 겉보기 최소치를 나타낸 다음 증가되기 시작하면, pH를 9 이상의 값으로 조절하기 위해 염기를 반응 매질에 첨가한다. pH를 상향 조절하면 반응 속도가 증가되고, 반응은 정방향으로 진행되어 생성물 화합물(IV)이 생성되고, 전형적으로는 제한적 반응제인 화합물(II)의 변환이 완결된다.
일 실시예에서, 염기는 알칼리 금속 수산화물, 보다 전형적으로는 NaOH 또는 KOH, MgOH, 4차 수산화암모늄, 더 전형적으로는 NaOH이다. 전형적으로, pH 값을 9 이상의 값으로 조절하기 위해 약 100ppm 내지 약 10,000ppm, 보다 전형적으로는 약 500ppm 내지 약 2,000ppm의 염기가 반응 혼합물에 첨가된다.
이론에 구속되려는 것은 아니지만, 스킴 A에 따른 반응과 병행하여, 화합물(II)은 또한 내부 폐환 반응을 거침으로써 구조(III):
Figure 112009057309850-pct00003
(여기서, R7, R9, R10, 및 R11은 각각 앞에 기재된 것과 같음)
으로 표시되는 에폭사이드 작용성 중간체를 생성하는 경향이 있으며, 상기 중간체(III)는 이어서 모노머(I)와 반응하여 얻고자 하는 생성물(IV) 및 수산 이온을 형성하는 것으로 생각된다. 그러나, 중간체 화합물(III)을 통한 화합물(IV)로의 병행 경로는 반응제의 완전한 변환에 못미치는 반응 실속점(point of stalling reaction)까지 화합물(IV)의 생성 속도를 지연시키는 산 잔류물(acid residue)을 생성시킨다. 이론에 구속되려는 것은 아니지만, 본 발명자들은 본 발명의 방법의 pH 조절 단계가 산 잔류물을 중화시켜 반응 속도에 미치는 관련된 억제 효과가 극복되는 것으로 생각한다.
적합한 중합 개시제는 공지되어 있고, 예를 들면 아조 화합물, 과산화물, 및 과황산나트륨과 같은 과황산염과 같이, 분해되어 유리 라디칼 종을 생성하는 화합물이 포함된다. 일 실시예에서, 중합 개시제는 과황산나트륨과 메타중황산나트륨(sodium metabisulfate)을 포함하는 산화환원 개시제 커플을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 중합 반응은 수계 매질, 보다 전형적으로는 수중에서 수행된다.
일 실시예에서, 상기 중합 반응은 25℃ 내지 150℃, 보다 전형적으로는 50℃ 내지 100℃의 온도 범위 내에서, 약 1시간 내지 약 20시간, 보다 전형적으로는 약 3시간 내지 약 8시간의 반응 시간 동안 수행된다.
일 실시예에서, 상기 중합은 불활성 분위기 하에, 전형적으로는 질소 분위기에서 수행된다.
일 실시예에서, 폴리머는, 스킴 B:
Figure 112009057309850-pct00004
에 따라, 구조(IV)(여기서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R9, R10, R11 및 X-는 각각 앞에 기재된 것과 같음)로 표시되는 모노머를, 중합 개시제의 존재 하에서 중합하여, 구조(V)(여기서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R9, R10, R11 및 X-는 각각 앞에 기재된 것과 같고, m은 2 내지 약 30,000의 정수, 보다 전형적으로는 2 내지 약 4,000의 정수임)로 표시되는 호모폴리머를 형성함으로써 제조된다.
일 실시예에서, 폴리머의 하나 이상의 모노머 단위가 각각 1개의 모노머 단위당 2개의 4차 암모늄기를 포함하는 폴리머는, 스킴 C:
Figure 112015043531231-pct00016
에 따라, 구조(IV)(여기서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R9, R10, R11 및 X-는 각각 앞에 기재된 것과 같음)로 표시되는 모노머와 코모노머(VI)(여기서, R15는 H 또는 (C1-C6)알킬, 보다 전형적으로는 H 또는 (C1-C2)알킬이고, R16은 하이드록실임)를, 중합 개시제의 존재 하에서 공중합하여, 구조(VII)(여기서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R9, R10, R11, R15, R16 및 X-는 각각 앞에 기재된 것과 같고, p와 q는 각각 1 내지 약 100,000의 정수, 보다 전형적으로는 1 내지 약 10,000의 정수임)로 표시되는 코폴리머를 형성함으로써 제조된다.
실시예 1
1분자당 하나의 에틸렌형 불포화기와 2개의 4차 암모늄기를 가진 모노머를 스킴 A-1에 따라 제조한다.
Figure 112009057309850-pct00006
기계식 교반기, 열전대, 가스 주입구, 공급구 및 pH 프로브가 장착된 500ml 둥근 바닥 플라스크에 디메틸아미노프로필메타크릴아미드(II) 57.0g을 투입했다. 플라스크의 내용물을 공기를 분무하면서 62℃ 내지 63℃ 범위의 온도로 가열했다. 온도가 60℃에 도달했을 때, DowQuat 188(I)의 공급을 시작했다. 증류수 29.77g에 희석된 화합물(I) 93.08g을 2시간에 걸쳐 플라스크에 공급했다. 냉각 또는 가열에 의해 온도를 60℃ 내지 63℃로 제어하고, 반응물의 pH를 계속적으로 모니터했다. pH는 11로부터 급격히 저하되고 8.5 근방에서 유지되었다. 상기 첨가를 완료했을 때, 공급구와 라인을 증류수 3g으로 세정했다. 이어서, 반응 혼합물을 약 30분 동안 60℃ 내지 63℃로 유지했다. pH는 약 8의 최소치까지 저하된 다음 증가되기 시 작했다. 25% NaOH 0.60g을 반응 플라스크에 가하고, 온도를 60℃ 내지 63℃로 유지하고, pH가 9보다 높아지고 일정해질 때까지 모니터했다.
실시예 2
폴리머의 하나 이상의 모노머 단위가 각각 모노머 단위 1개당 2개의 4차 암모늄기를 포함하는 코폴리머를 스킴 C-1:
Figure 112009057309850-pct00007
에 따라, 아크릴산(VI-a)을 실시예 1에 따라 제조된 디-4차 모노머(IV-a)와 반응시켜 디-4차 모노머로부터 유도된 제1 모노머 단위 및 아크릴산으로부터 유도된 제2 모노머 단위를 가진 코폴리머(VII-a)를 형성함으로써 제조했는데, 여기서, m은 800∼6,000의 정수이고 n은 400∼3,000의 정수이다.
응축기, 기계식 교반기, 열전대 및 가스 주입구가 장착된 1리터 플라스크에 아크릴산(BASF) 52.1g, 실시예 1에 따라 제조된 디-4차 모노머 193.4g, 및 증류수 593.9g을 넣었다. 내용물을 교반하고 질소를 살포하면서 70℃ 내지 72℃ 범위의 온도로 가열했다. 반응이 진행되는 동안 교반과 질소 살포를 유지했다. 내용물을 1시간 동안 살포시킨 후, 물 2ml 중의 과황산나트륨 0.094g을 가했다. 발열 반응이 시작되고, 냉각 또는 가열을 이용하여 온도를 70℃ 내지 72℃ 범위로 유지했다. 2 시간 동안 반응시킨 후, 물 1ml 중의 메타중아황산나트륨 0.23g을 가했다. 배치(batch) 온도를 63℃ 내지 65℃로 1시간에 걸쳐 점진적으로 낮추었다. 이어서, 물 2ml 중의 메타중아황산나트륨 0.40g을 가한 다음, 물 1ml 중의 과황산나트륨 0.08g을 가하고, 배치의 온도를 1시간 동안 63℃ 내지 65℃로 유지했다. 미반응 잔류 모노머가 10ppm 미만이 될 때까지 상기 최종 단계를 반복했다.

Claims (9)

1분자당 1개의 에틸렌형 불포화기와 2개 이상의 4차 암모늄기를 가진 모노머를 제조하는 방법으로서,
(a) 구조(I)로 표시되는 1분자당 하나 이상의 에틸렌형 불포화기와 하나 이상의 3차 아미노기를 가진 과량의 모노머 반응제를 구조(II)로 표시되는 할로하이드록시알킬(트리알킬) 4차 암모늄염과 수계 매질 중에서 반응시키는 단계,
(b) 늦어도 모든 반응제가 상기 수계 매질에 첨가된 시점으로부터 반응이 완결될 때까지, 상기 수계 매질의 pH를 모니터하는 단계, 및
(c) 모든 반응제가 상기 수계 매질에 첨가된 후, 반응 혼합물이 겉보기 pH 최저치를 나타내는 시점부터 반응이 완결될 때까지, 상기 수계 매질의 pH를 9 이상으로 조절하고, 9 이상의 pH 값으로 유지하는 단계
를 포함하는, 모노머의 제조 방법:
Figure 112015043531231-pct00017
R1은 2가의 유기 연결기(linking group)로서, 선택적으로 하나 이상의 탄소 원자에 치환체가 존재하거나 헤테로원자가 하나 이상의 위치에 개재될 수 있고,
R2는 알킬렌으로서, 선택적으로 하나 이상의 탄소 원자에 치환체가 존재하거나 헤테로원자가 하나 이상의 위치에 개재될 수 있고, 또는 하기 식으로 표시되는 기이고:
Figure 112015043531231-pct00018
(상기 식에서,
R12는 알킬렌으로서, 선택적으로 하나 이상의 탄소 원자에 치환체가 존재하거나 헤테로원자가 하나 이상의 위치에 개재될 수 있고,
R13 및 R14는 각각 독립적으로 알킬이고,
m은 1 내지 6의 정수임),
R3은 H 또는 (C1-C6)알킬이고,
R4는 H 또는 (C1-C6)알킬이고,
R5 및 R6은 각각 독립적으로 (C1-C6)알킬이고,
Figure 112015043531231-pct00019
R7은 2가의 유기 연결기이고,
R8은 할로이고,
R9, R10, 및 R11은 각각 독립적으로 알킬이고,
X-는 음이온임.
제1항에 있어서,
모노머(IV)가, 스킴 A:
Figure 112015043531231-pct00008
에 따라 구조(I)로 표시되는 과량의 모노머와 구조(II)로 표시되는 할로알킬(트리알킬) 4차 암모늄염을 반응시킴으로써 제조되는, 모노머의 제조 방법.
제1항에 있어서,
모노머(IV-a)가, 스킴 A-1:
Figure 112009057309850-pct00010
에 따라, 과량의 모노머(I-a)를 할로알킬(트리알킬) 4차 암모늄염(II-a)(여기서, R8은 할로이고, X-는 음이온임)과 반응시킴으로써 제조되는, 모노머의 제조 방법.
제3항에 있어서,
R8이 클로로이고, X-가 Cl-인, 모노머의 제조 방법.
폴리머의 하나 이상의 모노머 단위가 각각 모노머 단위 1개당 2개 이상의 4차 암모늄기를 포함하는 폴리머를 제조하는 방법으로서,
(a) (i) 구조(I)로 표시되는 1분자당 하나 이상의 에틸렌형 불포화기와 하나 이상의 3차 아민기를 가진 과량의 모노머를 구조(II)로 표시되는 할로하이드록시알킬(트리알킬) 4차 암모늄염과 수계 매질 중에서 반응시키는 단계,
(ii) 늦어도 모든 반응제가 상기 수계 매질에 첨가된 시점으로부터 반응이 완결될 때까지, 상기 수계 매질의 pH를 모니터하는 단계, 및
(ⅲ) 모든 반응제가 상기 수계 매질에 첨가된 후, 반응 혼합물이 겉보기 pH 최저치를 나타내는 시점부터 반응이 완결될 때까지, 상기 수계 매질의 pH를 9 이상으로 조절하고, 9 이상의 pH 값으로 유지하는 단계
에 의해, 1분자당 하나의 에틸렌형 불포화기와 2개 이상의 4차 암모늄기를 가진 모노머를 제조하는 단계, 및
(b) 상기 단계(a)에서 형성된 모노머를 중합 개시제 혼합물의 존재 하에서 중합시키는 단계
를 포함하는, 폴리머의 제조 방법:
Figure 112015043531231-pct00020
R1은 2가의 유기 연결기(linking group)로서, 선택적으로 하나 이상의 탄소 원자에 치환체가 존재하거나 헤테로원자가 하나 이상의 위치에 개재될 수 있고,
R2는 알킬렌으로서, 선택적으로 하나 이상의 탄소 원자에 치환체가 존재하거나 헤테로원자가 하나 이상의 위치에 개재될 수 있고, 또는 하기 식으로 표시되는 기이고:
Figure 112015043531231-pct00021
(상기 식에서,
R12는 알킬렌으로서, 선택적으로 하나 이상의 탄소 원자에 치환체가 존재하거나 헤테로원자가 하나 이상의 위치에 개재될 수 있고,
R13 및 R14는 각각 독립적으로 알킬이고,
m은 1 내지 6의 정수임),
R3은 H 또는 (C1-C6)알킬이고,
R4는 H 또는 (C1-C6)알킬이고,
R5 및 R6은 각각 독립적으로 (C1-C6)알킬이고,
Figure 112015043531231-pct00022
R7은 2가의 유기 연결기이고,
R8은 할로이고,
R9, R10, 및 R11은 각각 독립적으로 알킬이고,
X-는 음이온임.
제5항에 있어서,
상기 폴리머가, 스킴 B:
Figure 112009057309850-pct00011
에 따라, 구조(IV)로 표시되는 모노머를, 중합 개시제의 존재 하에서 중합하여, 구조(V)로 표시되는 호모폴리머를 형성함으로써 제조되는, 폴리머의 제조 방법:
식에서,
R1은 2가의 유기 연결기로서, 선택적으로 하나 이상의 탄소 원자에 치환체가 존재하거나 헤테로원자가 하나 이상의 위치에 개재될 수 있고,
R2는 알킬렌으로서, 선택적으로 하나 이상의 탄소 원자에 치환체가 존재하거나 헤테로원자가 하나 이상의 위치에 개재될 수 있고, 또는 하기 식으로 표시되는 기이고:
Figure 112009057309850-pct00012
(상기 식에서,
R12는 알킬렌으로서, 선택적으로 하나 이상의 탄소 원자에 치환체가 존재하거나 헤테로원자가 하나 이상의 위치에 개재될 수 있고,
R13 및 R14는 각각 독립적으로 알킬이고,
m은 1 내지 6의 정수임),
R3은 H 또는 (C1-C6)알킬이고,
R4는 H 또는 (C1-C6)알킬이고,
R5 및 R6은 각각 독립적으로 (C1-C6)알킬이고,
R7은 2가의 유기 연결기이고,
R8은 할로이고,
R9, R10, 및 R11은 각각 독립적으로 알킬이고,
X-는 음이온이고,
m은 2 내지 약 30,000의 정수임.
제5항에 있어서,
상기 폴리머가, 스킴 C:
Figure 112015043531231-pct00023
에 따라, 구조(IV)로 표시되는 모노머를, 중합 개시제의 존재 하에서 코모노머(VI)와 공중합함으로써 구조(VII)로 표시되는 공중합체를 형성함으로써 제조되는, 폴리머의 제조 방법:
식에서,
R1은 2가의 유기 연결기로서, 선택적으로 하나 이상의 탄소 원자에 치환체가 존재하거나 헤테로원자가 하나 이상의 위치에 개재될 수 있고,
R2는 알킬렌으로서, 선택적으로 하나 이상의 탄소 원자에 치환체가 존재하거나 헤테로원자가 하나 이상의 위치에 개재될 수 있고, 또는 하기 식으로 표시되는 기이고:
Figure 112015043531231-pct00014
(상기 식에서,
R12는 알킬렌으로서, 선택적으로 하나 이상의 탄소 원자에 치환체가 존재하거나 헤테로원자가 하나 이상의 위치에 개재될 수 있고,
R13 및 R14는 각각 독립적으로 알킬이고,
m은 1 내지 6의 정수임),
R3은 H 또는 (C1-C6)알킬이고,
R4는 H 또는 (C1-C6)알킬이고,
R5 및 R6은 각각 독립적으로 (C1-C6)알킬이고,
R7은 2가의 유기 연결기이고,
R8은 할로이고,
R9, R10, 및 R11은 각각 독립적으로 알킬이고,
X-는 음이온이고,
R15는 H 또는 (C1-C6)알킬이고, R16은 하이드록실이고,
p 및 q는 각각 1 내지 약 100,000의 정수임.
제7항에 있어서,
폴리머(VII-a)가, 스킴 C-1:
Figure 112009057309850-pct00015
에 따라, 아크릴산(VI-a)을 디-4차 모노머(IV-a)(여기서, X-는 음이온이고, m은 약 800 내지 6,000의 정수이고, n은 약 400 내지 3,000의 정수임)와 반응시킴으로써 제조되는, 폴리머의 제조 방법.
제8항에 있어서,
X-가 Cl-인, 폴리머의 제조 방법.
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