KR20010020536A - 이상 중합 방법 - Google Patents

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KR20010020536A
KR20010020536A KR1019997012366A KR19997012366A KR20010020536A KR 20010020536 A KR20010020536 A KR 20010020536A KR 1019997012366 A KR1019997012366 A KR 1019997012366A KR 19997012366 A KR19997012366 A KR 19997012366A KR 20010020536 A KR20010020536 A KR 20010020536A
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조지 엘. 브로드
조아킴 비. 콘
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인테그라 라이프사이언시스 아이, 리미티드
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Abstract

본 발명은 pH 약 6 미만 또는 pH 약 8 초과에서 가수분해에 불안정한 제 1 단량체의 수용액을 물-비혼화성 유기 용매와 혼합하고, 3차 아민, 4차 아민 및 포스포늄 촉매로 구성된 군으로부터 선택된 촉매, 제 1 단량체를 위한 산형성 보조 단량체 및 산 스캐빈저를 생성된 혼합물에 첨가하고, 및 생성된 중합체를 수거하는 이상 중합 방법에서, pH 약 6 내지 약 8의 수용액을 제공하고, 상기 생성된 혼합물의 pH를 약 6 내지 8의 범위로 유지시키기에 효과적인 상대적인 양으로 산형성 보조 단량체와 산 스캐빈저를 혼합물에 첨가함을 포함하는 이상 중합 방법에 관한 것이다. 촉매는 생성되는 중합체에 소정의 중량편균 분자량 또는 수평균 분자량을 제공하기에 효과적인 몰 비율로 첨가될 수 있다. pH에 민감하지 않은 단량체에 대한 이상 중합 방법이 또한 개시되고 있다.

Description

이상 중합 방법{BIPHASIC POLYMERIZATION PROCESS}
비스페놀을 포스겐으로 이상 중합시키는 방법은 폴리카르보네이트의 제조에 일반적인 방법이다. 일반적으로 폴리카르보네이트의 제조는 불활성 유기 용매 및 전형적으로 아민 촉매의 존재하에 비스페놀의 알칼리성 수용액의 포스겐화를 포함한다. pH는 과량의 알칼리성 염기가 사용되는 경우에 아주 높거나(＞12), pH 8 내지 10으로 조절될 수 있다. 이러한 경우에서 pH는 물질의 최종 광학(즉, 색) 특성을 조절하는데 이용된다. 모든 경우에 있어서, 비스페놀은 전체 pH 범위에 걸쳐서 가수분해에 매우 안정하며, 분자량은 일작용성 말단 캐핑 시약을 사용함으로써 조절된다.
베크라프트(Becraft) 및 람세이(Ramsey)의 미국특허 제5,416,185호는 폴리카르보네이트를 제조하는 통상적인 방법에 관한 것이다. 특히, 상기 특허는 메틸렌 클로라이드와 같은 유기 용매와 수성 수산화물을 함유하는 이상 반응 매질중의 포스겐과 비스페놀의 상간 반응에 의한 폴리카르보네이트의 제조방법을 개시하고 있다. 상기 특허에 의하면, 화학양론적으로 예상되는 양 보다 약 15몰%의 과량의 포스겐 사용을 불필요하게 하였는데, 매질의 pH를 8 내지 10으로 조절하고 반응 매질중의 물의 양을 조절하여 포스겐화의 종료시에 높은 염 상태에 이르게 함으로써 불필요하게 하였다. 상기 특허에서 특별히 예시된 비스페놀, 즉, 비스페놀-A는 높은 pH에서 가수분해에 안정하다.
미국특허 제5,198,507호는 미국특허 제5,099,060호에서 개시하고 있는 아미노산 유도된 디페놀으로부터 제조된 생분해 가능한 폴리카르보네이트를 개시하고 있다. 상기 미국특허 제5,198,507호 및 제5,099,060호의 모든 내용을 본 발명에서 참조로 인용한다. 미국특허 제5,099,060호에 개시된 특히 유용한 디페놀 단량체는 데스아미노티로실 티로신 에틸 에스테르(DTE)이다.
DTE는 pH에 아주 민감한 비스페놀계 단량체이다. 이러한 비스페놀계 단량체를 통상의 이상 중합 방법을 통해서 포스겐으로 중합시키고자 하는 시험에서는 심한 단량체 가수분해가 유발되었으며, 결과적으로 목적하는 폴리(DTE 카르보네이트)를 합성하는데 실패하였다. 이러한 문제는 일반적으로 미국특허 제5,099,060호에 개시된 디페놀 단량체에서 발생된다. pH 민감성 단량체를 사용하여 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리아미드 및 이상 중합 방법으로 제조될 수 있는 그밖의 중합체를 합성하기에 적합한 이상 중합 방법이 요구되고 있다.
발명의 요약
본 발명에 의하면, 정확한 pH 조절을 이상 방법에 적용시킴으로써 pH 민감성 단량체를 중합시켜서 광범위하게 다양한 중합체 생성물을 형성시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다.
따라서, 본 발명의 한가지 관점에 따르면, 본 발명은 pH 약 6 미만 또는 pH 약 8 초과에서 가수분해에 불안정한 제 1 단량체의 수용액을 물-비혼화성 유기 용매와 혼합하는 단계; 3차 아민, 4차 아민 및 포스포늄 촉매로 구성된 군으로부터 선택된 촉매, 제 1 단량체를 위한 산형성 보조 단량체 및 산 스캐빈저를 생성된 혼합물에 첨가하는 단계; 및 생성된 중합체를 수거하는 단계를 포함하는 이상 중합 방법에서, pH 약 6 내지 약 8의 수용액을 제공하는 단계, 및 상기 생성된 혼합물의 pH를 약 6 내지 8의 범위로 유지시키기에 효과적인 상대적인 양으로 산형성 보조 단량체와 산 스캐빈저를 혼합물에 첨가하는 단계를 포함하는 이상 중합 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 본 발명은 pH 약 6 미만 또는 pH 약 8 초과에서 가수분해에 불안정한 제 1 단량체의 수용액을 물-비혼화성 유기 용매와 혼합하는 단계; 3차 아민, 4차 아민 및 포스포늄 촉매로 구성된 군으로부터 선택된 촉매, 제 1 단량체를 위한 산형성 보조 단량체 및 산 스캐빈저를 생성된 혼합물에 첨가하는 단계; 및 생성된 중합체를 수거하는 단계를 포함하는 이상 중합 방법에서, pH 약 6 내지 약 8의 수용액을 제공하는 단계, 및 상기 생성된 혼합물의 pH를 약 6 내지 9의 범위로 유지시키기에 효과적인 상대적인 양, 즉, 산형성 보조 단량체 대 제 1 단량체의 몰 비율이 1.4:1 이상이 되도록 산형성 보조 단량체와 산 스캐빈저를 혼합물에 첨가하는 단계를 포함하는 이상 중합 방법에 관한 것이다.
본 발명의 이상 중합 방법은 가수분해에 불안정한 디올, 특히 디페놀의 중합에 특히 유용하다. 비스페놀의 경우에, 보조 단량체는 전형적으로 하기 화학식으로부터 선택된 디할라이드이다:
상기 식에서,
X는 할로겐이며,
R은 탄소 또는 황이고, Z는 탄소수 18 이하의 아릴, 알킬, 아킬아릴, 알킬 에테르, 아릴 에테르 또는 알킬아릴 에테르기이다.
pH 민감성 단량체가 디페놀이고 디할라이드가 포스겐인 경우, 생성되는 중합체는 폴리카르보네이트이다.
본 발명은 바람직한 6 내지 8의 좁은 pH 범위가 촉매에 의한 최종 중량평균 분자량의 조절을 가능하게 한다는 예측 불가능한 발견을 포함한다. 특히, 본 발명에 의하면 중량평균 및 수평균 중합체 분자량과 아민 촉매 대 제 1 단량체의 몰 비율 사이에 대체적인 선형 관계가 존재한다는 것이 발혀졌다. 이러한 관계는 대체적인 선형관계이기 때문에, 불필요한 실험을 하지 않고서도 중합체 분자량을 조절하는데 있어서 촉매 및 제 1 단량체 농도를 이용할 수 있다.
특정의 이론으로 제한하는 것은 아니지만, 약 6 내지 약 8의 바람직한 pH 범위가 촉매에 의한 중합체 분자량의 조절을 가능하게 하는데, 그 이유는 이러한 pH 범위내에서의 촉매 대 제 1 단량체의 특정화된 몰 비율에서 촉매가 반응 동안에 불활성화되기 때문인 것으로 사료된다. 중합의 범위 및 그로 인한 중합체 분자량의 범위는 제 1 단량체에 대한 촉매의 양에 의해 조절된다. 8을 초과하는 pH에서는, 촉매가 재생되고, 이러한 양의 촉매는 최종 중합체 분자량을 조절하는데 요구되는 양으로서 이용될 수 없다.
본 발명은 따라서 말단 캐핑 시약을 사용하지 않고 반응물의 화학양론을 조절하지 않으면서 일반적으로 이상 제조된 중합체의 최종 중량평균 또는 수평균 분자량을 조절하는 방법을 제공한다. 따라서, 본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 본 발명은 제 1 단량체의 수용액을 물-비혼화성 유기 용매와 혼합하는 단계, 3차 아민, 사차 아민 및 포스포늄 촉매로 이루어진 군으로부터 선택된 촉매, 제 1 단량체를 위한 산형성 보조 단량체 및 산 스캐빈저를 생성된 혼합물에 첨가하는 단계, 및 생성된 중합체를 수거하는 단계를 포함하는 이상 중합 방법에서, pH 약 6 내지 약 8의 수용액을 제공하는 단계, 생성된 중합체의 소정의 중량평균 분자량 또는 수평균 분자량을 제공하기에 효과적인 촉매 대 제 1 단량체의 몰 비율로 아민 촉매를 혼합물에 가하는 단계, 및 혼합물의 pH를 약 6 내지 8의 범위로 유지시키기에 효과적인 상대적인 양의 산형성 보조 단량체와 산 스캐빈저를 혼합물에 첨가하는 단계를 포함하는 이상 중합 방법에 관한 것이다.
최종 중합체 분자량을 결정하는데 있어서 아민 촉매 농도 및 정확한 pH 조절을 이용하는 방법이 일반적으로 이상 중합 단량체에 적용되고, 가수분해에 불안정한 단량체 및 가수분해에 안정한 단량체에 적용된다. 본 발명에서는 말단 작용성화된 중합체의 중합을 가능하게 하며 추가의 유도체화를 가능하게 하는 이상 중합 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 특징은 본 발명의 원리 및 이러한 원리를 수행하는 최상의 방식를 개시하고 있는 하기의 설명 및 청구범위에서 설명될 것이다.
본 발명은 중합체의 이상(biphasic) 중합 방법에 관한 것이며, 더욱 특히 pH 민감성 단량체를 사용한 이상 중합 방법에 관한 것이다.
본 발명의 보다 완전한 이해 및 그밖의 많은 이점은 본 발명의 상세한 설명을 참조로 하여, 본 발명에 따른 중합 과정에 따라 촉매 대 단량체의 몰 비율과 중량평균 분자량 사이의 상호관계를 나타내고 있는 도면과 함께 고려하면 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이러한 도면은 또한 폴리카르보네이트에 대한 포스겐 대 단량체의 몰 비율이 3:1 포스겐-단량체 비율 이상에서 중합체 분자량에 영향이 없음을 예시하고 있다.
본 발명의 한 가지 관점에 따른 이상 중합은 약 6 미만의 pH 또는 약 8 초과의 pH에서 가수분해에 불안정한 제 1 단량체의 수용액을 물-비혼화성 유기 용매와 혼합한다. 전형적으로, 단량체, 물 및 유기 용매는 격렬하게 교반시키면서 서서히 첨가된다. 반응 혼합물은 바람직하게는 약 0℃로 냉각내며, 이어서 촉매가 첨가된다. 단량체 수용액이 용매와 접촉되기 전에 약 6 내지 약 8의 pH를 지녀야 하지만, 이러한 상황은 통상적인 상황이며, pH는 전형적으로 산형성 보조 단량체가 반응 혼합물에 첨가된 후까지 이러한 범위 이하로 떨어지지 않는다.
온도는 약 0℃ 내지 약 15℃ 사이로 유지되며, 바람직하게는 약 0℃ 내지 약 5℃ 사이로 유지되면서, 제 1 단량체를 위한 산형성 보조 단량체가 반응 혼합물에 첨가된다. 산형성 보조 단량체가 제 1 단량체와 반응함에 따라서, 반응 혼합물의 pH는 저하된다. 산 스캐빈저, 전형적으로는 가성 물질이 약 6 내지 약 9, 바람직하게는 약 6 내지 약 8, 가장 바람직하게는 약 7의 pH가 유지되도록 첨가된다. 산형성 보조 단량체와 산 스캐빈저의 첨가량은 pH 균형이 유지되도록 조심스럽게 조절된다.
이상 혼합물은 격렬하게 진탕되며, 이상은 초기에 제 1 단량체, 보조 단량체 및 촉매가 방응성으로 접촉되게 하는 방법으로 혼합된다. 격렬한 진탕은 기계적인 수단 또는 그밖의 통상의 액체-액체 접촉 기술에 의해서 수행된다.
약간 과량, 전형적으로는 약 120중량%가 바람직하지만, 제 1 단량체 대 수성상의 비율은 중요하지 않다. 포스겐의 경우에 있어서의 산형성 보조 단량체 대 제 1 단량체의 비율은 바람직하게는 약 1:1 내지 약 3:1, 더욱 바람직하게는 약 1.4:1 내지 약 3:1이다.
물-비혼화성 유기상에 대한 유기 용매에는 메틸렌 클로라이드, 클로로포름, 및 1,2-디클로로에탄 등과 같은 염소화된 용매가 포함된다. 바람직한 물-비혼화성 유기 용매는 메틸렌 클로라이드이다. 바람직하게는, 용매는 생성되는 중합체를 용해시킬 수 있다. 이러한 용매는 불필요한 시험없이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 확인될 수 있으며, 상기된 메틸렌 클로라이드가 포함된다. 물-혼화성 유기 용매의 양은 유기 용매에 대한 제 1 단량체의 양이 약 10 내지 약 20중량/용적%, 바람직하게는 약 15 중량/용적%의 양이 되도록 선택된다.
산 스캐빈저는 전형적으로는 통상의 유기 또는 무기 염기이다. 알칼리 또는 알칼리토금속 수산화물, 알칼리 또는 알칼리토금속 카르보네이트, 또는 알칼리 또는 알칼리토금속 바이카르보네이트와 같은 무기 염기가 적합하며, 알칼리 금속 수산화물 및 카르보네이트가 바람직하다. 탄산칼륨 및 수산화나트륨이 각각 더욱 바람직하며, 수산화나트륨이 가장 바람직하다. 루이스 염기가 또한 사용될 수 있다. 전형적으로 약 0.5N 내지 약 10.0N 농도의 산 스캐빈저가 반응 혼합물에 첨가되어 약 6 내지 약 8의 pH를 유지시킨다. 1.0N의 산 스캐빈저 농도가 바람직하다.
이상 중합 과정에 대한 촉매는 공지되어 있으며 통상적인 것이고, 상 전이 촉매를 포함한다. 이러한 촉매는 제 1 단량체에 관하여 약 0.01:1 내지 약 2.13:1의 비율로 존재한다.
공지된 3차 아민, 4차 아민 및 포스포늄 촉매가 사용되는데, 그 이유는 이러한 물질은 이상 중합 반응이 약 6 내지 약 8의 바람직하게 좁은 pH 범위에서 수행되는 경우에 최종 중합체 분자량을 조절하는 것으로 밝혀졌기 때문이다. 3차 아민 및 4차 아민이 바람직하다. 바람직한 촉매에는 트리에틸아민, 아도진464(ADOGEN464: 메틸 C8-C10트리알킬 암모늄 클로라이드), 테트라부틸 암모늄 요오디드, 벤질트리에틸암모늄 클로라이드 및 피리딘과 같은 이상 중합에 전형적으로 사용되는 촉매가 포함된다. 트리에틸아민, 아도진464 및 테트라부틸 암모늄 요오디드가 더욱 바람직하고, 트리에틸아민이 특히 바람직하다.
그 밖의 적합한 상 전이 촉매에는 테트라에틸암모늄 클로라이드 모노하이드레이트, 테트라에틸암모늄 브로미드, 테트라에틸암모늄 요오디드, 테트라에틸암모늄 테트라플루오로보레이트, 테트라에틸암모늄 p-톨루엔술포네이트, 테트라에틸암모늄 히드록시드, 알릴 트리에틸암모늄 브로미드, n-헥실 트리메틸암모늄 브로미드, 페닐 트리메틸암모늄 클로라이드, 페닐 트리메틸암모늄 요오디드, 벤질 트리메틸암모늄 브로미드, 벤질 트리메틸암모늄 요오디드, n-옥틸 트리메틸암모늄 브로미드, 테트라-n-프로필암모늄 브로미드, 테트라-n-프로필암모늄 히드로진 술페이트, 테트라-n-프로필암모늄 트리플루오로메탄술포네이트, 벤질 트리에틸암모늄 브로미드, 벤질 트리에틸암모늄 테트라플루오로보레이트, n-도데실 트리메틸암모늄 브로미드, 테트라-n-부틸암모늄 클로라이드, 테트라-n-부틸암모늄 브로미드, 테트라-n-부틸암모늄 히드로진 술페이트, 테트라-n-부틸암모늄 히드록시드, 테트라-n-부틸암모늄 트리플루오로메탄술포네이트, n-헥사데실 트리메틸암모늄 브로미드, 벤질 트리-n-프로필암모늄 클로라이드, 벤질 트리-n-부틸암모늄 클로라이드, 벤질 트리-n-부틸암모늄 브로미드, 테트라-n-부틸포스포늄 브로미드, 테트라페닐포스포늄 클로라이드, 테트라페닐포스포늄 브로미드, 테트라페닐포스포늄 요오디드, 테트라페닐포스포늄헥사플루오로안티모네이트, 테트라페닐포스포늄 테트라플루오로보레이트, n-헥사데실 피리디늄 클로라이드 모노하이드레이트, n-헥사데실피리디늄 브로미드, 테트라-n-헥실암모늄 브로미드, 테트라-n-헥실암모늄 히드로진 술페이트, n-헥사데실 트리-n-부틸포스포늄 브로미드, 트리페닐메틸 트리페닐포스포늄 클로라이드, 테트라-n-옥틸-암모늄 브로미드, 및 테트라-n-도데실암모늄 요오디드가 포함된다.
약 6 내지 약 8의 pH 범위내에서, 촉매 농도와 중합체의 최종 중량평균 분자량 또는 수평균 분자량 사이에 대체적인 선형관계가 있다. 첨부된 도면은 DTE와 포스겐으로부터의 폴리(DTE 카르보네이트)의 이상 중합을 도시하는 도면이다. 첨부된 도면으로부터, 폴리(DTE 카르보네이트)의 목적하는 분자량에 있어서, 소정의 분자량을 지닌 폴리(DTE 카르보네이트)를 생성시킬 수 있는 트리에틸아민 대 DTE의 몰 비율을 선택하는 것이 가능할 수 있다.
관련되고 있는 중합 원리로 인해서, 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 이러한 선형관계가 이상 중합으로 반응하는 어떠한 단량체에 확대 적용될 수 있다는 것을 예측할 수 있다. 관계가 선형이기 때문에, 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 단지 몇 번의 대표적인 중합반응을 수행함으로써 촉매 농도와 중합체 분자량 사이의 관계를 나타내는 어떠한 3차 아민, 4차 아민 또는 포스포늄 촉매와 이상 중합 단량체에 대한 그래프를 그릴 수 있을 것이다. 따라서, 주어진 촉매와 주어진 단량체에 대한 촉매 농도와 최종 중합체 분자량 사이의 전체적인 관계가 불필요한 실험 없이도 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 측정될 수 있다.
따라서, 첨부된 도면에서 도시되고 있는 바와 같이, 트리에틸아민 대 DTE의 몰 비율은 약 2.1:1.0일 경우에, 폴리(DTE 카르보네이트)의 최종 중량평균 분자량은 약 180K 달톤이다. 몰 비율이 약 0.9:1.0이면, 분자량은 약 105K 달톤이다. 몰 비율이 약 0.3:1.0 이면, 분자량은 약 50K 달톤이다.
따라서, 반응 혼합물의 pH의 정확한 조절은 pH 민감성 단량체의 가수분해에 의한 분해를 방지할 뿐만 아니라, 이상 중합반응 촉매가 3차 또는 4차 아민 또는 포스포늄 화합물인 경우에서의 단량체의 최종 분자량을 측정하는데 이용될 수 있다. 3차 또는 4차 아민 또는 포스포늄 화합물 촉매의 사용 및 정확한 pH 조절은 pH에 민감하지 않은 가수분해에 안정한 단량체로부터 제조된 중합체의 최종 분자량을 측정하는데 이용될 수 있다.
가수분해에 안정한 단량체에는, 이로 한정되는 것은 아니지만, 비스페놀 A, 히드로퀴논, 디히드록시벤조페논, 디히드록시페닐술피드, 디히드록시페닐술폰, 및 비스페놀 F등을 포함한 폴리카르보네이트의 제조에 사용되는 디페닐이 포함된다.
가수분해에 분안정한 단량체에는, 이로 한정되는 것은 아니지만, 미국특허 제5,099,060호에 기재된 아미노산 유도된 디페놀이 포함된다. 이러한 가수분해에 불안정한 디페놀은 하기 화학식(I)의 화합물이다:
(화학식I)
상기 식에서,
R1및 R2는 독립적으로 -CH=CH- 및 (-CH2-)n이며,
n은 0 내지 6이고,
R3은 탄소수 18 이하의 알킬 및 알킬 아릴기, 및 생물학적 및 약제학적 활성제로부터 선택된다.
상기 화학식(I)에서, R1및 R2는 바람직하게는 (-CH2-)n이며, n은 독립적으로 1 또는 2이다. R3이 알킬 또는 알킬아릴기이면, 에틸 및 벤질기로부터 선택되는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는, R1은 -CH2-CH2이고, R2는 -CH2-이다. 가장 바람직한 화합물은 데스아미노티로실 티로신 알킬 또는 알킬아릴 에스테르로 공지된 티로신 디펩티드 유사체이다. 데스아미노티로신은 식물에서 천연적으로 생성된다. 데스아미노티로신은 또한 클로스트리디움 스포로진스(Clostridium sporogenes)으로부터 생성되는 티로신의 최종 대사 생성물, 즉, 사람 장내세균총의 표준 구성원이다. 이러한 바람직한 그룹에서, 디페놀은 N-말단 아미노기가 제거된 티로실-티로신 디펩티드의 유도체로 여겨질 수 있다. 에틸 에스테르 디페놀이 가장 바람직하다. 디페놀의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 예를들어, 데스아미노티로실 티로신의 에틸 및 벤질 에스테르의 혼합물이 사용될 수 있다. 가수분해에 불안정한 바람직한 디페놀 단량체를 제조하는 방법은 미국특허 제5,587,507 및 1996년 3월 29일자 출원된 미국특허원 제08/625,763호에 기재되어 있으며, 본 발명에서는 상기 특허 및 특허원의 모든 내용을 참조로 인용한다.
본 발명의 반응에서 제 1 단량체와 반응된 산형성 보조 단량체는 불필요한 시험 없이도 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 용이하게 확인될 수 있다. 제 1 단량체가 디페놀인 경우, 산형성 보조 단량체는 전형적으로 하기 화학식으로부터 선택되는 디할라이드이다:
상기 식에서,
X는 할로겐이고,
R은 탄소 또는 황이며,
Z는 탄소수 18 이하의 알킬, 아릴, 알킬아릴, 알킬 에테르, 아릴 에테르 또는 알킬아릴 에테르기이다.
바람직한 디할라이드는 포스겐(카르보닐 디클로라이드로도 공지됨), 디포스겐, 트리포스겐, 아디포일 클로라이드, 및 세바코일 클로라이드 등을 포함한다. 상기된 바와 같이, 제 1 단량체가 디페놀이고, 디할라이드가 포스겐인 경우에, 생성되는 중합체는 폴리카르보네이트이다.
디페닐과 포스겐으로부터의 폴리카르보네이트의 중합방법이 참조되고 있지만, 본 발명은 사용된 단량체가 가수분해에 불안정하거나 가수분해에 안정함에 관계없이 어떠한 이상 중합 과정에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법은 폴리카르보네이트의 제조에 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 폴리티오카르보네이트, 폴리아미노카르보네이트, 폴리(카르복실산 에스테르), 폴리(티올 에스테르), 폴리(아릴레이트), 폴리(에스테르 술포네이트), 폴리(에스테르 무수물), 코폴리(에스테르 카르보네이트) 및 폴리(에테르 카르보네이트) 등을 제조하는데 사용될 수 있다.
폴리카르보네이트와 관련하여, 본 발명의 중합과정은 기본적으로는 통상적이며, 문헌[Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience, New York 1964 and Millich and Carraher, Interfacial Synthesis, Marcel Dekker, New York, 1977]에 교시된 방법을 이용하고 있다. 본 발명에서는 상기 문헌의 모든 내용을 참조로 인용한다.
상기 주지된 바와 같이, 3차 및 4차 아민 또는 포스포늄 화합물 촉매는 약 6 내지 약 8의 pH 범위내에서 사용되는 경우에, 소정의 분자량을 지닌 폴리카르보네이트 및 그밖의 중합체가 말단 캐핑 시약의 사용 없이 중합될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 말단기가 중합체 특성의 조절, 즉, 열안정성등에 중요한 경우에는 말단 캐핑 시약이 사용될 수 있다. 또한, 말단 캐핑 시약은 추가의 유도체화를 위한 말단 작용성화된 중합체를 제조하는데 사용될 수 있다. 따라서, 화학식 E-OH를 지닌 말단 캐핑 시약이 사용될 수 있다. 말단 캐핑 시약이 중합체 특성 조절을 위해 사용되는 경우에, E는 중합체 말단을 캐핑하기 위한 이상 중합 반응에서 통상적으로 사용되는 비반응성 잔기이며, 전형적으로는 탄소수 18 이하의 알킬, 알킬아릴, 또는 아릴기이다. 바람직한 말단 캐핑 시약에는 파라벤(히드록시벤조산 에스테르)가 포함되며, 가장 바람직하게는 에틸 4-히드록시벤조에이트가 포함된다.
말단 캐핑이 추가의 유도체화를 위한 중합체를 말단 작용성화시키기 위해서 수행되는 경우에, E는 중합체를 유도체화시키는 후-중합반응에서 반응될 수 있는 이상 비반응성 잔기, 전형적으로는 치화된 알킬, 알킬아릴 및 아릴기, 예컨대, 히드록시벤조산 에스테르, 아크릴로일 클로라이드 및 메타크릴로일 클로라이드이다.
본 발명에 따른 또 다른 방법은 3차 및 4차 아민 촉매를 포함한 전형적인 촉매의 염기성의 이점이 있으며, 이러한 물질이 상기된 알칼리 금속 알콕시드 및 그밖의 통상의 유기 또는 무기 염기와 함께 산 스캐빈저로서 본 발명의 방법에 사용된다. 또 다른 방법은 촉매를 상기된 산 스캐빈저와 예비 배합하며, 예비 배합된 혼합물이 pH 약 6 내지 약 8의 반응혼합물을 유지시키기에 효과적인 산형성 보조 단량체의 첨가량에 상대적인 첨가량으로 반응 혼합물에 첨가된다.
말단 캐핑 시약은 3차 및 4차 아민 및 포스포늄 촉매가 사용되는 경우에 있어서의 본 발명에 따른 최종 중합체 분자량을 측정하는데 사용될 수 있다. 그러나, 최종 중합체 분자량을 조절하고, 동시에 유도체화 가능한 말단 작용성화된 중합체를 제공하는 능력은 중합체 배합 기술 분야에서 상당한 진보를 나타내어, 예를들어, 두 가지의 비혼화성 또는 부분적인 혼화성 시스템 사이의 유착을 증가시키는 혼화제의 제조를 가능하게 한다. 예를들어, 지금까지는 통상의 이상 또는 연속 중합 방법에 의해서 합성될 수 없었던, A-B 또는 A-B-A 형의 디- 또는 트리-블록 혼화제가 용이하게 제조될 수 있다.
분자량 조절은 중합 시스템의 최종 적용을 측정하는데 중요하다. 많은 중합체의 특성은 분자량에 좌우되며, 선택된 최적의 특성은 특정의 분자량에서 달성된다. 예를들어, 기계적인 특성 및 성향은 분자량에 의해서 크게 영향을 받으며, 특정의 사용에서의 유용성을 측정하는데 도움을 준다. 분자량을 결정하는 기능은 강력한 수단이며, 새로운 기술 및 방법으로 사료되고 있다. 이러한 사실은 가수분해가 용이한 단량체 시스템의 경우에 특히 요구되어, 반응 조건이 염기 구조 또는 반복단위가 손상되지 않으면서 중합이 수행되도록 고안되는 것이 필요하다.
일반적으로 산형성 보조 단량체 대 제 1 단량체의 몰 비율은 약 1.4:1 이상으로 하여 많은 용도에 적합한 기계적인 특성을 제공하기에 충분히 큰 분자량의 중합체를 얻는 것이 바람직하다.
요구되는 포스겐(COCl2)의 최소량은 1) 표지화 최대 분자량(초기 TEA 농도를 이용한 분자량 조절의 경우), 또는 2) 실험실 반응(p)에에서 쇄 캐핑 시약, 예를 들어, 에틸 4-히드록시벤조에이트("EP")의 첨가에 의해 예측되는 바와 같은 최대 분자량이 달성되게 하는 양이다.
상기 2)의 경우에, 주어진 분자량에 필요한 EP의 양을 측정하기 위해서는, 화학양론적 불균형(r)이 계산되어야 하고, 전형적인 복잡 분산도(Mw/Mn)가 추정되어야 하며, 반응의 범위(p)가 산정되어야 한다. 실험적으로는, 복잡 분산도 및 반응 범위가 주어진 조건에 대해서 비교적 일치되고 있다.
실험적으로는, 방정식(1), 즉, Mn/FWRU=Xn=(1+r)/(1+r-2rp)이 성립되며, p가 1.000인 경우에는 방정식 (2), 즉, Xn=(1+r)/(1-r)로 간단하게 된다. 상기 방정식에서, Mn은 수평균 분자량이고, FWRU는 중합체 반복단위의 중량이며, Xn은 수평균 중합도이고, r은 양론적 불균형으로서 Na/(Na+2Nb)이며, Na는 이작용성 시약의 몰이고, Nb는 일작용성 시약의 몰이며, p는 반응 범위이다. 일반적으로, p가 1.000이 되게 하는 것은 시간 관점으로 시판용으로는 가능하지 않다. 그러나, 주어진 분자량을 얻기 위해서는 최소한의 반응 범위가 얻어져야 한다.
말단 캐핑이 이용되거나 이용되지 않는 것에 관계없이, 중합체 분리 및 정제는 본 발명의 방법에 의해서 몇가지 방식으로 수행된다. 전형적으로는, 이상 반응 혼합물을 감압하에 놓고 유기 용매를 제거하여, 분리 수율이 전형적으로는 95%를 초과하게 하면서 물 침전된 중합체를 백색의 아주 강한 유착물질로서 얻는다. 또 다른 방법으로는, 이상 반응 혼합물을 상 분리하여 수성층을 제거하고, 유기층을 몇 분획의 물로 세척하고, 계속하여 상 분리을 수행하여 염을 제거할 수 있다. 2-프로판올, 바람직하게는, 1부의 유기 용매당 4 내지 12부, 바람직하게는 8부의 알콜중에서 응집시킨 다음, 공기, 열 및/또는 진공 건조시켜서, 80 내지 95%의 전형적인 분리 수율로 백색의 자유롭게 흐르는 생성물을 분리할 수 있다.
생성된 중합체는 합성 수지 분야에서 일반적으로 사용되는 공지된 방법에 의해 후처리될 수 있는 수지를 형성하여, 유용한 물리 및 화학적 특성을 지닌 광범위하게 다양한 제품을 생성시킬 수 있다. 미국특허 제5,099,060호 및 이의 관련 특허에 개시된 디페놀은 의료용으로 사용될 수 있는 무독성 분해 생성물로 가수분해될 수 있는 중합체를 제공한다. 이러한 중합체로 제조된 제품은 특히 생의학 보철 및 이식체로서 유용하다. 본 발명의 방법에 의해 제조된 분해 가능한 중합체는 생물학적 또는 약리학적 활성제가 중합체 매트릭스에 물리적으로 삽입 또는 분산되거나, 중합체와 함께 물리적으로 혼합되는 조절된 약물 전달 시스템에서 매트릭스 중합체로서 사용될 수 있다. 적합한 생물학적 또는 약리학적 활성제에는 일반적으로 장시간 동안 반복 투여되어야 하는 활성제가 포함된다. 생물학적 또는 약리학적 활성제는 또한 중합되기 전에 제 1 단량체에 공유결합되고, 약 6 내지 약 8의 pH 에서 이상 중합반응이 요구될 수 있다. 따라서, 화학식(I)의 R3은 생물학적 및 약리학적 활성제일 수 있다.
이하 설명되고 있는 실시예는 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니며, 본발명의 특정의 양태를 예시하고 있는 것이다. 모든 부(part) 및 백분율은 달리 명시되지 않는 한 중량을 기준으로 한 것이고, 모든 온도는 섭씨 온도이다. 데스아미노티로실티로신 에틸 에스테르(DTE) 및 데스아미노티로실 티로신벤질 에스테르(DT 벤질)은 미국특허 제5,587,507호에 기재된 방법을 이용함으로써 제조되며, 본 발명에서는 상기 특허의 모든 내용을 참조로 인용한다. 메틸렌 클로라이드 및 수산화나트륨은 피셔 사이언티픽(Fisher Scientific)으로부터 얻었다. 트리에틸아민은 알드리치 케미칼 캄파니 인코포레이티드(Aldrich Chemical Co., Inc.)로부터 얻었다. 포스겐은 메테슨 가스 프로덕츠(Matheson Gas Products)로부터 얻었다. 모든 용매는 HPLC 등급이었다. 모든 다른 시약은 분석용 등급이며, 입수한 상태로 사용하였다.
분자량은 퍼킨-엘머 모델 410 펌프(Perkin-Elmer Model 410 pump), 워터스 모델 410 리프렉티브 인덱스 디텍터(Waters Model 410 Refractive Index Detector) 및 퍼킨-엘머 모델 2600 컴퓨터 데이터 스테이션(Perkin-Elmer Model 2600 computerized data station)으로 구성된 크로마토그래피 시스템상에서 겔 침투 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정하였다. 두개의 STYRALGEL GPC 컬럼(105및 103옴스트롱 기공)이 일련으로 유속 1 ml/분으로 용리액으로서 테트라히드로푸란(THF)에 의해 작동된다. 중합체 용액(7mg/ml)을 제조하고, 여과(0.45 마이크로 막 필터)하고, 주입전에 30분 동안 평형화시켰다. 주입 용적은 20 마이크로리터이다. 분자량은 추가의 보정 없이 폴리스티렌 표준(폴리머 라보라토리즈, 인코포레이티드: Polymer Laboratories, Inc.)에 대해서 계산된다.
실시예 1
1ℓ의 삼목 몰튼 플라스크(Morton flask)에 가스 불투과 상부 교반기, pH 프로브, 및 가성 물질 첨가 펀넬이 부착된 두개의 "Y"형 어뎁터, 내부 온도계, 표면하 가스 공급 테플론 튜브, 및 가성 물질/트리에틸아민 스크러버에 결합된 가스출구를 장착하였다. 3g의 DTE 단량체, 30㎖의 메틸렌 클로라이드 및 10㎖의 물을 반응기에 넣고, 0℃로 냉각시키고, 1.80 g의 트리에틸아민을 첨가하였다. 온도를 0 내지 5℃로 유지시키고, 포스겐 가스와 1N 수산화나트륨의 첨가량을 조절하여 pH를 6 내지 8로 유지시켰다. 생성된 중합체를 침전 및 여과하여 수거하고, 물로 세척하였다. 분자량은 상기된 바와 같이 측정하였으며, Mw는 173,700 달톤이고 Mn은 114,712 달톤이었다.
실시예 2
250㎖ 플라스크를 사용함을 제외하고는 실시예 1에서와 같이 3g의 DTE 단량체, 30㎖의 메틸렌 클로라이드 및 10㎖의 물을 반응기에 넣고, 0℃로 냉각시켰다. 0.73g의 트리에틸아민을 첨가하였다. 온도를 0 내지 5℃로 유지시키고, 포스겐 가스와 1N 수산화나트륨의 첨가량을 조절하여 pH를 6 내지 8로 유지시켰다. 생성된 중합체를 실시예 1에서와 같이 수거하였다. 분자량은 Mw가 107,302 달톤이고 Mn이 59,460 달톤이었다.
실시예 3
250㎖ 플라스크를 사용함을 제외하고는 실시예 1에서와 같이 3 g의 DTE 단량체, 30㎖의 메틸렌 클로라이드 및 10㎖의 물을 반응기에 넣고, 0℃로 냉각시켰다. 0.22g의 트리에틸아민을 첨가하였다. 온도를 0 내지 5℃로 유지시키고, 포스겐 가스와 1N 수산화나트륨의 첨가 속도를 조절하여 pH를 6 내지 8로 유지시켰다. 생성된 중합체를 실시예 1에서와 같이 수거하였다. 분자량은 Mw가 46,311 달톤이고 Mn이 28,715 달톤이었다.
실시예 4
실시예 1에서와 같이 10g의 DTE 단량체, 100㎖의 메틸렌 클로라이드 및 50㎖의 물을 반응기에 넣고, 0℃로 냉각시켰다. 0.04g의 트리에틸아민을 첨가하였다. 온도를 0 내지 5℃로 유지시키고, 포스겐 가스와 1N 수산화나트륨의 첨가 속도를 조절하여 pH를 6 내지 8로 유지시켰다. 생성된 중합체를 실시예 1에서와 같이 수거하였다. 분자량은 Mw가 4,503 달톤이고 Mn이 1,666 달톤이었다.
실시예 5
실시예 1에서와 같이 10g의 DTE 단량체, 80㎖의 메틸렌 클로라이드 및 15㎖의 물을 반응기에 넣고, 0℃로 냉각시켰다. 2.8g의 트리에틸아민을 첨가하였다. 온도를 0 내지 5℃로 유지시키고, 포스겐 가스 및 1N 수산화나트륨과 0.1N 트리에틸아민의 배합물의 첨가 속도를 조절하여 pH를 6 내지 8로 유지시켰다. 생성된 중합체를 실시예 1에서와 같이 수거하였다. 분자량은 Mw가 353,922 달톤이고 Mn이 188,731 달톤이었다.
실시예 6
실시예 1에서와 같이 35g의 DTE 단량체, 0.1025g의 에틸 4-히드록시벤조에이트, 300㎖의 메틸렌 클로라이드 및 50㎖의 물을 반응기에 넣고, 0℃로 냉각시켰다. 9.9g의 트리에틸아민을 첨가하였다. 온도를 0 내지 5℃로 유지시키고, 포스겐 가스 및 1.0N 수산화나트륨과 0.1N 트리메틸아민의 배합물의 첨가 속도를 조절하여 pH를 6 내지 8로 유지시켰다. 생성된 중합체를 실시예 1에서와 같이 수거하였다. 분자량은 Mw가 55,217 달톤이고 Mn이 34,237 달톤이었다.
실시예 7
실시예 1에서와 같이 70.5g의 DT 벤질 단량체, 60.0g의 DTE 단량체, 0.123g의 에틸 4-히드록시벤조에이트, 1300㎖의 메틸렌 클로라이드 및 200㎖의 물을 반응기에 넣고, 0℃로 냉각시켰다. 34.0g의 트리에틸아민을 첨가하였다. 온도를 0 내지 5℃로 유지시키고, 포스겐 가스 및 1.0N 수산화나트륨과 0.1N 트리메틸아민의 배합물의 첨가 속도를 조절하여 pH를 6 내지 8로 유지시켰다. 생성된 중합체를 실시예 1에서와 같이 수거하였다. 겔 침투 크로마토그래피에 의해 측정된 분자량은 Mw가 88,622 달톤이고 Mn이 49,788 달톤이었다.
실시예 8
5ℓ의 플라스크를 사용함을 제외하고는 실시예 1에서와 같이 30.0g의 DT 벤질 단량체, 0.016g의 에틸 4-히드록시벤조에이트, 300㎖의 메틸렌 클로라이드 및 50㎖의 물을 반응기에 넣고, 0℃로 냉각시켰다. 7.3g의 트리에틸아민을 첨가하였다. 온도를 0 내지 5℃로 유지시키고, 포스겐 가스 및 1.0N 수산화나트륨과 0.1N 트리메틸아민의 배합물의 첨가 속도를 조절하여 pH를 6 내지 8로 유지시켰다. 생성된 중합체를 실시예 1에서와 같이 수거하였다. 겔 침투 크로마토그래피에 의해 측정된 분자량은 Mw가 127,266 달톤이고 Mn이 75,596 달톤이었다.
실시예 9
250㎖의 플라스크를 사용함을 제외하고는 실시예 1에서와 같이 3.0g의 DTE 단량체, 15㎖의 메틸렌 클로라이드 및 10㎖의 물을 반응기에 넣고, 냉각시켰다. 0.9g의 트리에틸아민을 첨가하였다. 온도를 0 내지 5℃로 유지시키고, 1g의 세바코일 클로라이드(즉, DTE와 동일한 몰량)를 첨가하고, 혼합물을 추가로 30분 동안 교반시켰다. 생성된 중합체를 실시예 1에서와 같이 수거하였다. 겔 침투 크로마토그래피에 의해 측정된 분자량은 Mw가 182,636 달톤이고 Mn이 110,717 달톤이었다.
비교예
250㎖ 플라스크를 사용함을 제외하고는 실시예 1에서와 같이 5g의 DTE 단량체, 50㎖의 메틸렌 클로라이드 및 15㎖의 물을 반응기에 넣고, 0℃로 냉각시켰다. 촉매는 사용하지 않았다. 온도를 0 내지 5℃로 유지시키고, 포스겐 가스 및 1N 수산화나트륨의 첨가 속도를 조절하여 pH를 6 내지 8로 유지시켰다. 생성된 중합체를 실시예 1에서와 같이 수거하였다. 겔 침투 크로마토그래피에 의해 측정된 분자량은 Mw가 3,688 달톤이고 Mn이 2,405 달톤이었다. 상기된 실시예로부터, pH 6 내지 8에서 중량평균 분자량 및 수평균 분자량과 사용된 상 전이 촉매의 양 사이의 관계가 자명한데, 상 전이 촉매의 양이 증가할수록 분자량이 증가하였다. 상기된 결과로부터 주어진 양의 상 전이 촉매에 대한 최종 생성물 분자량이 용이하게 예측될 수 있다.
이상으로 제조된 중합체에 대한 시차 주사 열량계(DSC)는 80 내지 91℃ 범위의 유리 전이 온도(Tg's)를 나타냈다. 이러한 범위는 미국특허 제5,099,060호에 기재된 폴리(DTE 카르보네이트)와 비교된다. 열분석은 인듐으로 계산된 TA 인스트루먼트 910 시차 주사 열량계(TA Instruments 910 Differential Scanning Calorimeter)로 수행하였다. 8.7mg의 샘플을 175℃ 범위 이상으로 10℃/분의 가열 속도로 이중 작동 열량계에 가하였다.
실시예 1 내지 7의 중합체와 디아조메탄의 반응은 에틸 에스테르 치환체의 가수분해가 pH 6 내지 8에서의 이상 중합반응 동안에 발생되지 않았다. 가수분해는 유리 카르복실산, 즉, 디아조메탄이 메틸 에스테르의 형성에 아주 특이적인 시약인 잔기를 생성시킨다. 중합체를 디아조메탄과 반응시킴으로써, 가수분해의 범위가 생성된 메틸기의 양성자 핵자기공명(1H NMR) 분광분석에 의해 정량적으로 측정될 수 있다. 메틸 에스테르의 존재는 시스템내의 그밖의 공지된 공명에 대해 적분될 수 있는 3.7ppm에서의 단일 피크의 존재에 의해 확인된다. 실시예 1 내지 7의 중합체는 디아조메탄과 반응되고1H NMR에 의해 분석되는 경우 3.7ppm에서 메틸 에스테르를 전혀 나타내지 않아서, pH 6 내지 8의 중합 조건에서 에틸 에스테르 치환체의 가수분해를 억제됨을 나타냈다.
따라서, 트리에틸아민(TEA)은 DTE의 이상 중합에 아주 효과적인 촉매인 것으로 입증되었다. 최종 중합체 분자량은 실험실 규모의 실시에서 촉매 농도의 조절에 의해 용이하게 조절되는 것으로 밝혀졌다. TEA/DTE 몰 비율은 최종 분자량에 대단한 영향을 주는데, 높은 TEA/DTE 비율에 의해 분자량이 증가하는 선형관계를 나타냈다. 또한, 촉매로서 TEA를 사용함으로써 제조된 폴리(DTE 카르보네이트)의 복잡 분산도는 약 1.5 내지 약 1.8이었다.
TEA/DTE 비율은 또한 최대 분자량의 달성에 관련이 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 중합은 4 가지의 소정의 TEA 대 DTE의 비율로 수행되며, 각각의 TEA/DTE 비율에 있어서, 포스겐 대 DTE의 비율은 점진적으로 증가한다. 최대 분자량은 약 3몰 과량의 포스겐에서 얻어지는데, 추가의 포스겐에 의한 상당한 분자량의 증가는 없었다. 촉매의 양이 증가함에 따라 분자량이 증가하는 것이 또한 도면에서 입증되고 있다.
본 발명은 따라서 말단 캐핑이 요구되지 않으면서 소정의 분자량의 중합체를 제조하는 방법을 제공한다. 따라서, 말단 캐핑이 특성의 안정성(즉, 열 안정성)에 중요한 것으로 측정되는 경우에는, 캐핑이 보다 높은 TEA/DTE 비율과 함께 적용될 수 있다. 과량의 포스겐의 필요성은 혼합 효율과 속도의 함수인 포스겐 가수분해와 단량체/중합체 반응성 사이의 경쟁을 기본으로 할 수 있는 것으로 사료된다.
하기 실시예 10 내지 18은 데스아미노티로실 티로신 (에틸 에스테르) (DTE), 데스아미노티로실 티로신(벤질 에스테르) (DTBzl), 및 이의 혼합물의 중합에 대한 쇄 캐핑 시약의 사용에 의한 분자량 조절을 예시하고 있다.
실시예 10
상부 교반기, 표면하 가스 공급 튜브, 용액 계량 첨가기, pH 프로브, 온도 프로브 및 가성물질 스크러버가 장착된 1ℓ의 반응용기에, 35.0g의 DTE, 0.05g의 에틸 4-히드록시벤조에이트(EP), 0.25ℓ의 메틸렌 클로라이드 및 0.05ℓ의 물을 충전하였다. 혼합물을 5℃로 냉각시키고, 10.0g의 트리에틸아민(TEA)을 첨가하였다. 동시에 5 내지 10℃의 반응온도에서 포스겐과 1M NaOH/0.1M TEA의 용액의 첨가속도를 조절하여 2.0몰 과량의 포스겐 대 DTE가 달성될 때까지 pH 7 내지 8을 유지시켰다. 생성된 중합체를 2-프로판올내로 침전시키고 여과하여 수거하였다. 분리된 중합체의 분자량은 Mw가 103,089이고, Mn이 62,500이며, 수득량은 30.5g이었다.
실시예 11
상부 교반기, 표면하 가스 공급 튜브, 용액 계량 첨가기, pH 프로브, 온도 프로브 및 가성물질 스크러버가 장착된 5ℓ의 반응용기에, 200.0g의 DTE, 0.088g의 EP, 1.75ℓ의 메틸렌 클로라이드 및 0.30ℓ의 물을 충전하였다. 혼합물을 5℃로 냉각시키고, 56.7g의 트리에틸아민(TEA)을 첨가하였다. 동시에 5 내지 10℃의 반응온도에서 포스겐과 1M NaOH/0.1M TEA의 용액의 첨가속도를 조절하여 1.4몰 과량의 포스겐 대 DTE가 달성될 때까지 pH 7 내지 8을 유지시켰다. 소정의 시점에서 4개의 4.0g 및 5개의 7.6g의 TEA를 포스겐 첨가 완료 전에 첨가하였다. 생성된 중합체를 2-프로판올내로 침전시키고 여과하여 수거하였다. 분리된 중합체의 분자량은 Mw가 160,376이고, Mn이 88,438이며, 수득량은 182.0g이었다.
실시예 12
상부 교반기, 표면하 가스 공급 튜브, 용액 계량 첨가기, pH 프로브, 온도 프로브 및 가성물질 스크러버가 장착된 5ℓ의 반응용기에, 250.0g의 DTE, 0.136g의 EP, 2.0ℓ의 메틸렌 클로라이드 및 0.25ℓ의 물을 충전하였다. 혼합물을 5℃로 냉각시키고, 70.8g의 트리에틸아민(TEA)을 첨가하였다. 동시에 5 내지 10℃의 반응온도에서 포스겐과 1M NaOH/0.1M TEA의 용액의 첨가속도를 조절하여 1.6몰 과량의 포스겐 대 DTE가 달성될 때까지 pH 8을 유지시켰다. 생성된 중합체를 2-프로판올내로 침전시키고 여과하여 수거하였다. 분리된 중합체의 분자량은 Mw가 198,396이고, Mn이 104,877이며, 수득량은 227.0g이었다.
실시예 13
상부 교반기, 표면하 가스 공급 튜브, 용액 계량 첨가기, pH 프로브, 온도 프로브 및 가성물질 스크러버가 장착된 5ℓ의 반응용기에, 250.0g의 DTE, 0.547g의 EP, 2.0ℓ의 메틸렌 클로라이드 및 0.25ℓ의 물을 충전하였다. 혼합물을 5℃로 냉각시키고, 70.8g의 트리에틸아민(TEA)을 첨가하였다. 동시에 5 내지 10℃의 반응온도로 포스겐과 1M NaOH/0.1M TEA의 용액의 첨가속도를 조절하여 1.6몰 과량의 포스겐 대 DTE가 달성될 때까지 pH 8을 유지시켰다. 생성된 중합체를 2-프로판올내로 침전시키고 여과하여 수거하였다. 분리된 중합체의 분자량은 Mw가 101,088이고, Mn이 58,187이며, 수득량은 216g이었다.
실시예 14
상부 교반기, 표면하 가스 공급 튜브, 용액 계량 첨가기, pH 프로브, 온도 프로브 및 가성물질 스크러버가 장착된 5ℓ의 반응용기에, 588.0g의 DTE, 0.994g의 EP, 2.2ℓ의 메틸렌 클로라이드 및 0.25ℓ의 물을 충전하였다. 혼합물을 5℃로 냉각시키고, 170.1g의 트리에틸아민(TEA)을 첨가하였다. 동시에 5 내지 10℃의 반응온도에서 포스겐과 3M NaOH/0.04M TEA의 용액의 첨가속도를 조절하여 1.4몰 과량의 포스겐 대 DTE가 달성될 때까지 pH 8을 유지시켰다. 생성된 중합체를 2-프로판올내로 침전시키고 여과하여 수거하였다. 분리된 중합체의 분자량은 Mw가 91,185이고, Mn이 45,034이며, 수득량은 562.8g이었다.
실시예 15
상부 교반기, 표면하 가스 공급 튜브, 용액 계량 첨가기, pH 프로브, 온도 프로브 및 가성물질 스크러버가 장착된 5ℓ의 반응용기에, 590.0g의 DTE, 0.126g의 EP, 2.2ℓ의 메틸렌 클로라이드 및 0.25ℓ의 물을 충전하였다. 혼합물을 5℃로 냉각시키고, 167.1g의 트리에틸아민(TEA)을 첨가하였다. 동시에 5 내지 10℃의 반응온도에서 포스겐과 3M NaOH/0.04M TEA의 용액의 첨가속도를 조절하여 1.4몰 과량의 포스겐 대 DTE가 달성될 때까지 pH 8을 유지시켰다. 생성된 중합체를 2-프로판올내로 침전시키고 여과하여 수거하였다. 분리된 중합체의 분자량은 Mw가 181,529이고, Mn이 72,768이며, 수득량은 595.6g이었다.
실시예 16
상부 교반기, 표면하 가스 공급 튜브, 용액 계량 첨가기, pH 프로브, 온도 프로브 및 가성물질 스크러버가 장착된 1ℓ의 반응용기에, 35.0g의 DTE, 0.1025g의 EP, 0.30ℓ의 메틸렌 클로라이드 및 0.05ℓ의 물을 충전하였다. 혼합물을 5℃로 냉각시키고, 10.0g의 트리에틸아민(TEA)을 첨가하였다. 동시에 5 내지 10℃의 반응온도에서 포스겐과 1M NaOH/0.1M TEA의 용액의 첨가속도를 조절하여 2.2몰 과량의 포스겐 대 DTE가 달성될 때까지 pH 7을 유지시켰다. 생성된 중합체를 2-프로판올내로 침전시키고 여과하여 수거하였다. 분리된 중합체의 분자량은 Mw가 55,217이고, Mn이 34,237이며, 수득량은 30.5g이었다.
실시예 17
상부 교반기, 표면하 가스 공급 튜브, 용액 계량 첨가기, pH 프로브, 온도 프로브 및 가성물질 스크러버가 장착된 1ℓ의 반응용기에, 35.0g의 DTE, 0.062g의 EP, 0.25ℓ의 메틸렌 클로라이드 및 0.05ℓ의 물을 충전하였다. 혼합물을 5℃로 냉각시키고, 10.0g의 트리에틸아민(TEA)을 첨가하였다. 동시에 5 내지 10℃의 반응온도에서 포스겐과 1M NaOH/0.1M TEA의 용액의 첨가속도를 조절하여 4.9몰 과량의 포스겐 대 DTE가 달성될 때까지 pH 7을 유지시켰다. 생성된 중합체를 2-프로판올내로 침전시키고 여과하여 수거하였다. 분리된 중합체의 분자량은 Mw가 59,013이고, Mn이 33,356이며, 수득량은 29.6g이었다.
실시예 18
상부 교반기, 표면하 가스 공급 튜브, 용액 계량 첨가기, pH 프로브, 온도 프로브 및 가성물질 스크러버가 장착된 5ℓ의 반응용기에, 100.0g의 DTE, 0.1423g의 EP, 0.75ℓ의 메틸렌 클로라이드 및 0.15ℓ의 물을 충전하였다. 혼합물을 5℃로 냉각시키고, 28.7g의 트리에틸아민(TEA)을 첨가하였다. 동시에 5 내지 10℃의 반응온도에서 포스겐과 1M NaOH/0.1M TEA의 용액의 첨가속도를 조절하여 3.0몰 과량의 포스겐 대 DTE가 달성될 때까지 pH 7을 유지시켰다. 소정의 시점에서, 10.0g의 TEA를 포스겐 첨가 완료 전에 첨가하였다. 생성된 중합체를 2-프로판올내로 침전시키고 여과하여 수거하였다. 분리된 중합체의 분자량은 Mw가 88,373이고, Mn이 48,401이며, 수득량은 85.2g이었다.
상기된 실시예 및 바람직한 양대에 대한 설명은 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니라 단지 예시하고자 하는 것이다. 인지할 수 있는 바와 같이, 상기된 설명 및 실시예에 기재된 특징의 다양한 변화 및 조합이 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 가능할 것이다.

Claims (46)

  1. pH 약 6 미만 또는 pH 약 8 초과에서 가수분해에 불안정한 제 1 단량체를 포함하는 수용액을 물-비혼화성 유기 용매와 혼합하는 단계; 3차 아민, 4차 아민 및 포스포늄 촉매로부터 선택된 촉매, 제 1 단량체를 위한 산형성 보조 단량체 및 산 스캐빈저를 생성된 혼합물에 첨가하는 단계; 및 생성된 중합체를 수거하는 단계를 포함하는 이상 중합 방법에서, pH 약 6 내지 약 8의 수용액을 제공하는 단계, 및 상기 생성된 혼합물의 pH를 약 6 내지 8의 범위로 유지시키기에 효과적인 상대적인 양으로 산형성 보조 단량체와 산 스캐빈저를 혼합물에 첨가하는 단계를 포함하는 이상 중합 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 물 비혼화성 유기 용매가 메틸렌 클로라이드, 클로로포름 및 1,2-디클로로에탄으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 촉매가 상 전이 촉매임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 촉매가 트리에틸아민, 벤질트리에틸암모늄 클로라이드, 메틸 C8-C10트리알킬 암모늄 클로라이드 및 테트라부틸 암모늄 요오디드로 구성된 군으로부터 선택된 3차 또는 4차 아민 화합물임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 촉매가 생성되는 중합체에 대한 소정의 중량평균 분자량 또는 수평균 분자량을 제공하기에 효과적인 제 1 단량체에 대한 몰 비율로 존재함을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 산 스캐빈저가 알칼리금속 수산화물, 알칼리토금속 수산화물, 알칼리금속 탄산염, 알칼리토금속 탄산염, 알칼리금속 중탄산염 및 알칼리토금속 중탄산염으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 산 스캐빈저가 수산화나트륨임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 보조 단량체의 첨가량과 산 스캐빈저의 첨가량이 혼합물의 pH를 약 7로 유지시키기에 효과적임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 촉매 및 산 스캐빈저가 함께 배합되고, 혼합물의 pH를 약 6 내지 약 9로 유지시키기에 효과적인 보조 단량체의 첨가량에 대한 첨가량으로 혼합물에 첨가됨을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 제 1 단량체가 디페놀이고, 보조 단량체가 하기 화학식으로 구성된 군으로부터 선택된 디할라이드임을 특징으로 하는 이상 중합 방법:
    상기 식에서,
    X는 할로겐이고,
    R은 탄소 또는 황이며,
    Z는 탄소수 18 이하의 아릴, 알킬, 알킬아릴, 알킬 에테르, 아릴 에테르 또는 알킬아릴 에테르기이다.
  11. 제 10항에 있어서, 디할라이드가 포스겐, 디포스겐, 트리포스겐, 아디포일 클로라이드 및 세바코일 클로라이드로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 디할라이드가 포스겐임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  13. 제 10항에 있어서, 디페놀이 하기 화학식의 화합물임을 특징으로 하는 이상 중합 방법:
    상기 식에서,
    R1및 R2는 독립적으로 -CH=CH- 및 (-CH2-)n으로 구성된 군으로부터 선택되며,
    n은 0 내지 6이고,
    R3은 탄소수 18 이하의 알킬 및 알킬아릴기, 및 생물학적 및 약리학적 활성제로 구성된 군으로부터 선택된다.
  14. 제 13항에 있어서, R1및 R2는 독립적으로 (-CH2-)n이고, n은 1 또는 2이며, R3은 에틸 또는 벤질기임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  15. 제 14항에 있어서, R1은 -CH2-CH2-이고, R2는 -CH2-임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  16. 제 15항에 있어서, R3이 에틸기임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  17. 제 14항에 있어서, 디페놀이 제 1 페놀이고, 수용액이 하기 화학식의 제 2 디페놀을 포함함을 특징으로 하는 이상 중합 방법:
    상기 식에서,
    R1및 R2는 독립적으로 (-CH2-)n이고,
    n은 1 또는 2이며,
    R3은 에틸 또는 벤질기이다.
  18. 제 17항에 있어서, 제 1 및 제 2 디페놀에서의 R1이 -CH2-CH2-이고, 제 1 및 제 2 디페놀에서의 R2가 -CH2-이며, 제 1 디페놀에서의 R3이 에틸기이고, 제 2 디페놀에서의 R3이 벤질기임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  19. 제 1 단량체의 수용액을 물 비혼화성 유기 용매와 혼합하는 단계, 3차 아민, 4차 아민 및 포스포늄 촉매로 구성된 군으로부터 선택된 촉매, 제 1 단량체를 위한 산형성 보조 단량체 및 산 스캐빈저를 생성된 혼합물에 첨가하는 단계, 및 생성된 중합체를 수거하는 단계를 포함하는 이상 중합 방법에서, pH 약 6 내지 약 8의 수용액을 제공하는 단계, 생성되는 중합체에 소정의 중량평균 분자량 또는 수평균 분자량을 제공하기에 효과적인 제 1 단량체에 대한 몰 비율로 촉매를 혼합물에 첨가하는 단계, 및 상기 생성된 혼합물의 pH를 약 6 내지 8의 범위로 유지시키기에 효과적인 양의 산형성 보조 단량체와 산 스캐빈저를 혼합물에 가하는 단계를 포함하는 이상 중합 방법.
  20. 제 19항에 있어서, 물 비혼화성 유기 용매가 메틸렌 클로라이드, 클로로포름 및 1,2-디클로로에탄으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  21. 제 19항에 있어서, 촉매가 상 전이 촉매임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  22. 제 21항에 있어서, 촉매가 트리에틸아민, 벤질트리에틸암모늄 클로라이드, 메틸 C8-C10트리알킬 암모늄 클로라이드 및 테트라부틸 암모늄 요오디드로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  23. 제 19항에 있어서, 산 스캐빈저가 알칼리금속 수산화물, 알칼리토금속 수산화물, 알칼리금속 탄산염, 알칼리토금속 탄산염, 알칼리금속 중탄산염 및 알칼리토금속 중탄산염으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  24. 제 23항에 있어서, 산 스캐빈저가 수산화나트륨임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  25. 제 19항에 있어서, 제 1 단량체가 디페놀이고, 보조 단량체가 하기 화학식으로 구성된 군으로부터 선택된 디할라이드임을 특징으로 하는 이상 중합 방법:
    상기 식에서,
    X는 할로겐이고,
    R은 탄소 또는 황이며,
    Z는 탄소수 18 이하의 아릴, 알킬, 알킬아릴, 알킬 에테르, 아릴 에테르 또는 알킬아릴 에테르기이다.
  26. 제 25항에 있어서, 디할라이드가 포스겐, 디포스겐, 트리포스겐, 아디포일 클로라이드 및 세바코일 클로라이드로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  27. 제 26항에 있어서, 디할라이드가 포스겐임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  28. 제 19항에 있어서, 디페놀이 비스페놀 A, 히드로퀴논, 디히드록시벤조페논, 디히드록시페닐술피드, 디히드록시페닐술폰, 및 비스페놀 F으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  29. pH 약 6 미만 또는 pH 약 8 초과에서 가수분해에 불안정한 제 1 단량체를 포함하는 수용액을 물 비혼화성 유기 용매와 혼합하는 단계, 3차 아민, 4차 아민 및 포스포늄 촉매로 구성된 군으로부터 선택된 촉매, 제 1 단량체를 위한 산형성 보조 단량체 및 산 스캐빈저를 생성된 혼합물에 첨가하는 단계, 및 생성된 중합체를 수거하는 단계를 포함하는 이상 중합 방법에서, pH 약 6 내지 약 8의 수용액을 제공하는 단계, 및 상기 생성된 혼합물의 pH를 약 6 내지 9의 범위로 유지시키기에 효과적인 상대적인 양, 즉, 산형성 보조 단량체 대 제 1 단량체의 몰 비율이 1.4:1 이상이 되도록 산형성 보조 단량체와 산 스캐빈저를 혼합물에 가하는 단계를 포함하는 이상 중합 방법.
  30. 제 29항에 있어서, 물 비혼화성 유기 용매가 메틸렌 클로라이드, 클로로포름 및 1,2-디클로로에탄으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  31. 제 29항에 있어서, 촉매가 상 전이 촉매임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  32. 제 29항에 있어서, 촉매가 트리에틸아민, 벤질트리에틸암모늄 클로라이드, 메틸 C8-C10트리알킬 암모늄 클로라이드 및 테트라부틸 암모늄 요오디드로 구성된 군으로부터 선택된 3차 또는 4차 아민 화합물임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  33. 제 29항에 있어서, 산 스캐빈저가 알칼리금속 수산화물, 알칼리토금속 수산화물, 알칼리금속 탄산염, 알칼리토금속 탄산염, 알칼리금속 중탄산염 및 알칼리토금속 중탄산염으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  34. 제 33항에 있어서, 산 스캐빈저가 수산화나트륨임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  35. 제 29항에 있어서, 보조 단량체의 첨가 속도와 산 스캐빈저의 첨가 속도가 혼합물의 pH를 약 7로 유지시키기에 효과적임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  36. 제 29항에 있어서, 촉매 및 산 스캐빈저가 함께 배합되고, 혼합물의 pH를 약 6 내지 약 9로 유지시키기에 효과적인 보조 단량체의 첨가량에 대한 첨가량으로 혼합물에 첨가됨을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  37. 제 29항에 있어서, 제 1 단량체가 디페놀이고, 보조 단량체가 하기 화학식으로 구성된 군으로부터 선택된 디할라이드임을 특징으로 하는 이상 중합 방법:
    상기 식에서,
    X는 할로겐이고,
    R은 탄소 또는 황이며,
    Z는 탄소수 18 이하의 아릴, 알킬, 알킬아릴, 알킬 에테르, 아릴 에테르 또는 알킬아릴 에테르기이다.
  38. 제 37항에 있어서, 디할라이드가 포스겐, 디포스겐, 트리포스겐, 아디포일 클로라이드 및 세바코일 클로라이드로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  39. 제 38항에 있어서, 디할라이드가 포스겐임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  40. 제 37항에 있어서, 디페놀이 하기 화학식의 화합물임을 특징으로 하는 이상 중합 방법:
    상기 식에서,
    R1및 R2는 독립적으로 -CH=CH- 및 (-CH2-)n으로 구성된 군으로부터 선택되며,
    n은 0 내지 6이고,
    R3은 탄소수 18 이하의 알킬 및 알킬아릴기, 및 생물학적 및 약리학적 활성제로 구성된 군으로부터 선택된다.
  41. 제 40항에 있어서, R1및 R2는 독립적으로 (-CH2-)n이고, n은 1 또는 2이며, R3은 에틸 또는 벤질기임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  42. 제 41항에 있어서, R1은 -CH2-CH2-이고, R2는 -CH2-임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  43. 제 42항에 있어서, R3이 에틸기임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  44. 제 41항에 있어서, 디페놀이 제 1 페놀이고, 수용액이 하기 화학식의 제 2 디페놀을 추가로 포함함을 특징으로 하는 이상 중합 방법:
    상기 식에서,
    R1및 R2는 독립적으로 (-CH2-)n이고,
    n은 1 또는 2이며,
    R3은 에틸 또는 벤질기이다.
  45. 제 44항에 있어서, 제 1 및 제 2 디페놀에서의 R1이 -CH2-CH2-이고, 제 1 및 제 2 디페놀에서의 R2가 -CH2-이며, 제 1 디페놀에서의 R3이 에틸기이고, 제 2 디페놀에서의 R3이 벤질기임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
  46. 제 29항에 있어서, 산형성 보조 단량체 대 제 1 단량체의 몰 비율이 약 3:1임을 특징으로 하는 이상 중합 방법.
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