KR20010112306A - Catalyst composition and method for making a polymer or copolymer - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 2가 그룹 R(여기서, R은 치환되지 않거나 치환된 C1-C20직쇄, 측쇄 또는 사이클릭 알킬렌 그룹, 아릴렌, 알크아릴렌 또는 아르알킬렌 그룹이다)을 통해 지지체에 의해 지지되어 있는 리간드가 평균 하나 이상 배위결합되어 있는 전이금속 또는 전이금속 화합물을 포함하며, 실온에서 고체인 촉매 복합물에 관한 것이다. 바람직하게는, M은 Cu(I)이고 Y는 Cl 또는 Br이고, 각각의 리간드는 유기 디이민 그룹, 예를 들면, 1,4-디아자-1,3-부타디엔, 2,2'-비피리딘, 피리딘-2-카복스알데히드 이민, 옥사졸리돈 또는 퀴놀린 카브알데히드 그룹을 함유하며, 지지체는 유기 또는 실록산 중합체 또는 망상 구조물이다. 또한, 본 발명은 비닐 함유 단량체를 개시제 및 본 발명에 따르는 촉매 복합물의 존재하에 중합시킴을 특징으로 하여 중합을 조절함으로써 중합체 또는 공중합체를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention is directed to a support via a divalent group R, wherein R is an unsubstituted or substituted C 1 -C 20 straight, branched or cyclic alkylene group, arylene, alkaryl or aralkylene group. It relates to a catalyst complex comprising a transition metal or transition metal compound having an average of one or more coordination ligands supported by the ligand. Preferably, M is Cu (I) and Y is Cl or Br and each ligand is an organic diimine group such as 1,4-diaza-1,3-butadiene, 2,2'-ratio Pyridine, pyridine-2-carboxaldehyde imine, oxazolidone or quinoline carbaldehyde group, and the support is an organic or siloxane polymer or network structure. The present invention also relates to a process for preparing a polymer or copolymer by controlling the polymerization, characterized in that the vinyl containing monomer is polymerized in the presence of an initiator and a catalyst composite according to the invention.
Description
본 발명은 촉매 복합물, 및 중합체 또는 공중합체의 제조방법, 특히 촉매 복합물, 및 비닐 함유 단량체의 중합을 조절함으로써 중합체 또는 공중합체를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst composite and a process for producing a polymer or copolymer, in particular a method for producing a polymer or copolymer by controlling the polymerization of a catalyst composite and a vinyl containing monomer.
중합 시스템의 조절은 거대분자 화학 분야에서 상당히 중요시되는데, 그 이유는 이와 같이 조절된 중합 시스템이 특정한 바람직한 양상을 갖는 중합체의 제조를 조절할 수 있기 때문이다. 예를 들면, 단량체 대 개시제 농도의 비를 조절함으로써, 생성되는 중합체의 분자량, 분자량 분포, 작용성, 위상기하학 및/또는 차원 구조를 조절할 수 있다.Control of the polymerization system is of great importance in the field of macromolecular chemistry because such controlled polymerization systems can control the preparation of polymers having certain desirable aspects. For example, by controlling the ratio of monomer to initiator concentration, the molecular weight, molecular weight distribution, functionality, topology, and / or dimensional structure of the resulting polymer can be controlled.
고분자량 중합체를 제조하는 데 있어서, 자유 라디칼 중합방법이 오랜 기간 상업적으로 중요한 공정이었다. 광범위한 단량체가 비교적 단순한 조건하에서 용매 없이 또는 용액, 유액, 현탁액 또는 분산액 중에서 자유 라디칼 중합에 의해 중합 또는 공중합될 수 있다. 그러나, 기존의 자유 라디칼 중합의 단점은 생성되는 중합체의 양상을 조절하기가 어렵다는 데 있다.In preparing high molecular weight polymers, free radical polymerization has long been a commercially important process. A wide range of monomers can be polymerized or copolymerized without solvent or under free radical polymerization in solutions, emulsions, suspensions or dispersions under relatively simple conditions. However, a disadvantage of the existing free radical polymerization is that it is difficult to control the aspect of the resulting polymer.
라디칼 중합을 조절하는 방법이 제안되어 있다. 예를 들면, WO 96/30421, WO 97/18247 및 WO 98/01480에는 스티렌, (메트)아크릴레이트 및 기타 라디칼 중합가능한 단량체의 라디칼 중합을 조절하는 원자 전달 라디칼 중합(ATRP)을 기본으로 하는 중합방법이 기재되어 있다. 당해 방법은, (i) 라디칼 전달 가능한 원자 또는 그룹을 갖는 개시제, 예를 들면, 1-페닐에틸 할라이드, 알킬 2-할로프로피오네이트, 또는 α,α-디할록실렌을 포함하는 개시 시스템, (ii) 전이금속 또는 전이금속 화합물, 예를 들면, Cu(I)Cl, Cu(I)Br, Ni(0), FeCl2, 또는 RuCl2및 (iii) 전이금속과 배위결합할 수 있는 C, N, O, S 또는 P 함유 리간드, 예를 들면, 비피리딘 또는 (알콕시)3P를 사용한다. 그러나, 이러한 방법은, 개시 시스템에 의해 형성된 전이금속 착물이 중합 시스템에서 단지 부분적으로 가용성이어서 불균질 중합을 일으킨다는 단점을 갖는다. 균질 원자 전달 라디칼 중합방법이 WO 97/47661에 제안되어 있는데, 여기서는 디이민 리간드 함유 촉매, 예를 들면, 1,4-디아자-1,3-부타디엔 및 2-피리딘카브-알데히드가 사용된다. 그러나, 이러한 방법에서는 생성되는 중합체 중의 촉매의 잔여량이 허용될 수 없을 정도로 높으며, 중합체 생성물로부터 촉매를 제거하기도 어렵다. 따라서, 당해 방법은 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라, 생성물 중의 잔여 촉매의 존재로 인해 바람직하지 않게도 착색 중합체 생성물이 생성될 수 있다.A method of controlling radical polymerization has been proposed. For example, in WO 96/30421, WO 97/18247 and WO 98/01480, polymerization based on atom transfer radical polymerization (ATRP) which controls radical polymerization of styrene, (meth) acrylates and other radically polymerizable monomers The method is described. The process comprises (i) an initiator system having an radical or radically transferable atom or group, for example 1-phenylethyl halide, alkyl 2-halopropionate, or α, α-dihaloxylene, ii) a transition metal or transition metal compound, for example Cu (I) Cl, Cu (I) Br, Ni (0), FeCl 2 , or RuCl 2 and (iii) a C capable of coordinating with the transition metal, N, O, S or P containing ligands such as bipyridine or (alkoxy) 3 P are used. However, this method has the disadvantage that the transition metal complex formed by the initiating system is only partially soluble in the polymerization system, resulting in heterogeneous polymerization. A homogeneous atom transfer radical polymerization method is proposed in WO 97/47661, in which diimine ligand containing catalysts are used, for example 1,4-diaza-1,3-butadiene and 2-pyridinecarb-aldehyde. However, in this method the residual amount of catalyst in the resulting polymer is unacceptably high and it is difficult to remove the catalyst from the polymer product. Thus, the process is not only costly, but also undesirably the colored polymer product can be produced due to the presence of the residual catalyst in the product.
문헌[참고: Chem. Commun., 1999, 99-100 Haddleton et al]에는, 중합체 생성물로부터 제거하기 용이하여 재사용할 수 있는 것으로 추정되는, 고체 지지된 구리 촉매와, 메틸 메타크릴레이트의 원자 전달 중합에서의 이의 용도가 기재되어 있다. 그러나, 중합체 생성물의 이론적 분자량과 실험에 의한 분자량 사이의 차이가크다는 점으로부터 설명되는 바와 같이, 중합반응의 조절이 제대로 이루어지고 있지 않다는 결과가 나타났다.See Chem. Commun., 1999, 99-100 Haddleton et al, describe solid supported copper catalysts and their use in atom transfer polymerization of methyl methacrylate, which are believed to be reusable and easy to remove from polymer products. It is. However, as explained from the fact that the difference between the theoretical molecular weight of the polymer product and the experimental molecular weight is large, it was found that the control of the polymerization reaction was not performed properly.
본 발명자들은, 지지된 전이금속 화합물을 포함하며 상술한 선행 기술의 조성물에 비해 성능이 개선된 촉매 복합물을 제조하였다.We have prepared catalyst composites that include supported transition metal compounds and have improved performance compared to the compositions of the prior art described above.
본원에서 사용되는 용어 "포함하다"는 "함유하다", "구성되다" 및 "이루어지다"를 포괄하는 가장 넓은 의미로 사용된다.As used herein, the term "comprises" is used in its broadest sense to encompass "contains", "consists of" and "consists of."
본 발명에 따르는 양태 1에서, 2가 그룹 R(여기서, R은 치환되지 않거나 치환된 C1-C20직쇄, 측쇄 또는 사이클릭 알킬렌 그룹, 아릴렌, 알크아릴렌 또는 아르알킬렌 그룹이다)을 통해 지지체에 의해 지지되어 있는 리간드가 평균 하나 이상 배위결합되어 있는 전이금속 또는 전이금속 화합물을 포함하며 실온에서 고체인 촉매 복합물이 제공된다.In embodiment 1 according to the invention, the divalent group R, wherein R is an unsubstituted or substituted C 1 -C 20 straight, branched or cyclic alkylene group, arylene, alkarylene or aralkylene group There is provided a catalyst complex comprising a transition metal or transition metal compound having an average of one or more coordination ligands supported by the support, and which is solid at room temperature.
전이금속은, 예를 들면, 구리, 철, 루테늄, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 로듐, 코발트, 레늄, 니켈, 망간, 바나듐, 아연, 금 및 은 중에서 선택될 수 있다. 적합한 전이금속 화합물은 화학식 MY의 화합물(여기서, M은 전이금속 양이온이고, Y는 짝 음이온이다)을 포함한다. M은 바람직하게는 Cu(I), Fe(II), Co(II), Ru(II) 및 Ni(II) 중에서 선택되며, 가장 바람직하게는 Cu(I)이다. Y는, 예를 들면, Cl, Br, F, I, NO3, PF6, BF4, SO4, CN, SPh, SCN, SePh 또는 트리플레이트(CF3SO3)이고, 가장 바람직하게는 Cl 또는 Br이다.The transition metal may be selected from, for example, copper, iron, ruthenium, chromium, molybdenum, tungsten, rhodium, cobalt, rhenium, nickel, manganese, vanadium, zinc, gold and silver. Suitable transition metal compounds include compounds of the formula MY wherein M is a transition metal cation and Y is a counter anion. M is preferably selected from Cu (I), Fe (II), Co (II), Ru (II) and Ni (II), most preferably Cu (I). Y is, for example, Cl, Br, F, I, NO 3 , PF 6 , BF 4 , SO 4 , CN, SPh, SCN, SePh or triflate (CF 3 SO 3 ), most preferably Cl Or Br.
촉매 복합물은 전이금속 또는 전이금속 화합물과 배위결합된 평균 하나 이상의 리간드를 포함하며, 바람직하게는 2개 이상의 배위결합된 리간드를 포함한다. 적합한 리간드는 전이금속 또는 전이금속 화합물과 배위결합할 수 있는, C, N, O, P 및 S 함유 리간드를 포함한다. WO 97/47661, WO 96/30421, WO 97/18247 및 WO 98/01480에는 적합한 리간드에 대한 다수의 예가 기재되어 있다. 바람직한 리간드는 유기 디이민 그룹, 특히 화학식 I의 1,4-디아자-1,3-부타디엔, 화학식 II의 2,2'-비피리딘, 화학식 III의 피리딘-2-카복스알데히드 이민, 화학식 IV의 옥사졸리돈 또는 화학식 V의 퀴놀린 카브알데히드를 함유하는 것들이다.The catalyst complex includes an average of one or more ligands coordinated with the transition metal or transition metal compound, and preferably includes two or more coordinated ligands. Suitable ligands include C, N, O, P, and S containing ligands that are capable of coordinating with the transition metal or transition metal compound. WO 97/47661, WO 96/30421, WO 97/18247 and WO 98/01480 describe a number of examples of suitable ligands. Preferred ligands are organic diimine groups, in particular 1,4-diaza-1,3-butadiene of formula I, 2,2'-bipyridine of formula II, pyridine-2-carboxaldehyde imine of formula III, formula IV Oxazolidone or quinoline carbaldehyde of the formula (V).
위의 화학식 I 내지 V에서,In the above formulas (I) to (V),
R1은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환되거나 치환되지 않은 C1-C20직쇄, 측쇄 또는 사이클릭 알킬 그룹, 아릴, 알크아릴, 아르알킬 그룹 또는 할로겐 원자이고, 바람직하게는, 수소 원자 또는 치환되지 않은 C1-C12알킬 그룹이며,Each R 1 is independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C 1 -C 20 straight chain, branched or cyclic alkyl group, aryl, alkaryl, aralkyl group or halogen atom, preferably hydrogen atom or substituted Unsubstituted C 1 -C 12 alkyl group,
R2는 각각 독립적으로 R1그룹이거나 C1-C20알콕시 그룹, NO2-, CN- 또는 카보닐 그룹이다.Each R 2 is independently an R 1 group or a C 1 -C 20 alkoxy group, NO 2 —, CN- or carbonyl group.
하나 이상의 인접한 R1과 R2그룹, 그리고 2개의 R2은 C5-C8사이클로알킬, 사이클로알케닐, 폴리사이클로알킬, 폴리사이클로알케닐 또는 사이클릭 아릴 그룹, 예를 들면, 사이클로헥실, 사이클로헥세닐 또는 노르보르네일 그룹을 형성할 수 있다. 화학식 III의 2-피리딘카브알데히드 이민 화합물은 피리딘 그룹 상의 융합 환을 포함할 수 있다.At least one contiguous R 1 and R 2 group, and two R 2 are C 5 -C 8 cycloalkyl, cycloalkenyl, polycycloalkyl, polycycloalkenyl or cyclic aryl groups such as cyclohexyl, cyclo Hexenyl or norbornale groups may be formed. The 2-pyridinecarbaldehyde imine compound of Formula III may comprise a fused ring on a pyridine group.
바람직한 유기 디이민 함유 그룹은 각각의 R2가 수소 원자인 화학식 III의 그룹이다.Preferred organic diimine containing groups are groups of formula III wherein each R 2 is a hydrogen atom.
2가 R은 바람직하게는 치환되지 않은 C1-C6직쇄 또는 측쇄 알킬렌 그룹(예: 프로필렌 그룹)이거나 아르알킬렌 또는 알크아릴렌 그룹(예: 벤질렌 또는 톨릴렌 그룹)이다.The divalent R is preferably an unsubstituted C 1 -C 6 straight or branched alkylene group (eg propylene group) or an aralkylene or alxarylene group (eg benzylene or tolylene group).
지지체는 무기 또는 유기 망상 구조물 또는 중합체일 수 있다. 적합한 무기 망상구조물 또는 중합체는 Si, Zr, Al 또는 Ti의 산화물과 이들의 혼합 산화물(예: 제올라이트)로 이루어진다. 바람직한 무기 지지체는 화학식 (R3 3SiO1/2)a(R3 2SiO2/2)b(R3SiO3/2)c(SiO4/2)d의 단위를 갖는 실록산 중합체 또는 망상구조물[여기서, R3은 각각 독립적으로 알킬 그룹(바람직하게는, 메틸 그룹), 하이드록시 그룹 또는 알콕시 그룹이고, a, b, c 및 d는 각각 독립적으로 0 또는 양의 정수이고, a + b + c + d는 10 이상의 정수이다]이다. 당해 실록산 중합체 및 망상구조물은 규소 함유 단량체 또는 올리고머, 예를 들면, 유기 작용성 실란, 실리카 및 화학식 (R4 2Si)e의 유기 사이클로실록산(여기서, R4는 알킬 그룹, 예를 들면, C1-C6알킬 그룹, 가장 바람직하게는 메틸 그룹이다)의 중합 또는 가교결합에 의해 형성될 수 있다.The support may be an inorganic or organic network structure or polymer. Suitable inorganic networks or polymers consist of oxides of Si, Zr, Al or Ti and mixed oxides thereof (eg zeolites). Preferred inorganic supports are siloxane polymers or networks having units of the formula (R 3 3 SiO 1/2 ) a (R 3 2 SiO 2/2 ) b (R 3 SiO 3/2 ) c (SiO 4/2 ) d . [Wherein R 3 is each independently an alkyl group (preferably a methyl group), a hydroxy group or an alkoxy group, a, b, c and d are each independently 0 or a positive integer and a + b + c + d is an integer of 10 or more]. Such siloxane polymers and networks can include silicon-containing monomers or oligomers, such as organic functional silanes, silica and organic cyclosiloxanes of formula (R 4 2 Si) e , wherein R 4 is an alkyl group, for example C 1- C 6 alkyl group, most preferably methyl group).
적합한 유기 망상구조물 또는 중합체 지지체는, 실온에서 당해 촉매 복합물을 고체 상태로 유지시킬 수 있으며 당해 촉매 복합물이 촉매로 작용하는 어떠한 중합반응도 방해하지 않는 임의의 유기 재료를 포함할 수 있다. 적합한 유기 망상구조물 또는 중합체의 예는 폴리올레핀, 폴리올레핀 할라이드, 산화물 및 글리콜, 폴리메타크릴레이트, 폴리아릴렌 및 폴리에스테르를 포함한다.Suitable organic network or polymer supports can include any organic material that can maintain the catalyst composite in a solid state at room temperature and does not interfere with any polymerization reaction in which the catalyst composite acts as a catalyst. Examples of suitable organic networks or polymers include polyolefins, polyolefin halides, oxides and glycols, polymethacrylates, polyarylenes and polyesters.
당해 리간드는 2가 그룹 R을 통해 지지체에 물리적으로 또는 화학적으로 결합될 수 있으나, 당해 리간드는 2가 결합 R을 통한 지지체에 화학결합하는 것이 바람직하다.The ligand may be physically or chemically bound to the support via a divalent group R, but the ligand is preferably chemically bound to the support via a divalent bond R.
본 발명의 양태 1의 특히 바람직한 촉매 복합물은 다음 화학식 VI 및 화학식 VII에 따르는 것이다.Particularly preferred catalyst composites of embodiment 1 of the present invention are those according to formulas VI and VII.
위의 화학식 VI 및 VII에서,In the above formulas VI and VII,
실록산 중합체 또는 망상구조물은 화학식 (R3 3SiO1/2)a(R3 2SiO2/2)b(R3SiO3/2)c(SiO4/2)d의 단위(여기서, R3, a, b, c 및 d는 위에서 정의한 바와 같으며, n은 양의 정수이다)를 갖는다.The siloxane polymer or network structure is a unit of formula (R 3 3 SiO 1/2 ) a (R 3 2 SiO 2/2 ) b (R 3 SiO 3/2 ) c (SiO 4/2 ) d , wherein R 3 , a, b, c and d are as defined above and n is a positive integer).
따라서, 본 발명에 따라, 실온에서 고체이고 2개의 피리딘-2-카복스알데히드 이민 리간드와 배위결합되어 있는 Cu(I) 화합물을 포함하는 촉매 복합물이 제공되며, 이러한 리간드는 각각 (R3 3SiO1/2)a(R3 2SiO2/2)b(R3SiO3/2)c(SiO4/2)d의 단위(여기서, R3, a, b, c 및 d는 위에서 정의한 바와 같다)를 갖는 실록산 중합체 또는 망상구조물, 또는 폴리스티렌 중합체 또는 망상구조물에 의해 지지되어 있다.Thus, according to the present invention there is provided a catalyst complex comprising a Cu (I) compound that is solid at room temperature and is coordinated with two pyridine-2-carboxaldehyde imine ligands, each of which is a (R 3 3 SiO). 1/2 ) a (R 3 2 SiO 2/2 ) b (R 3 SiO 3/2 ) c (SiO 4/2 ) d , where R 3 , a, b, c and d are as defined above Is supported by a siloxane polymer or network, or a polystyrene polymer or network.
본 발명의 양태 1의 촉매 복합물은 당해 분야의 숙련가들에게 공지된 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 촉매 복합물을 제조하는 데 사용되는 시약들은,촉매 복합물에서 전이금속 또는 전이금속 화합물이 평균 하나 이상의 리간드와 배위결합되도록 하는 몰 비로 사용되어야 한다.The catalyst composite of Embodiment 1 of the present invention may be prepared by conventional methods known to those skilled in the art. The reagents used to prepare the catalyst complex should be used in a molar ratio such that in the catalyst complex the transition metal or transition metal compound is coordinated with an average of one or more ligands.
예를 들면, 디아자부타디엔인 유기 디이민 함유 그룹은, 반응식 1에 나타낸 바와 같이, 글리옥살을 아닐린 유도체와 반응시킴으로써 제조될 수 있다.For example, an organic diimine-containing group, which is a diazabutadiene, can be prepared by reacting glyoxal with an aniline derivative, as shown in Scheme 1.
위의 반응식 1에서,In Scheme 1 above,
X는 이탈 그룹, 예를 들면, 하이드록시 그룹, 알콕시 그룹 또는 할로겐 원자이다.X is a leaving group, for example a hydroxy group, an alkoxy group or a halogen atom.
이와 같이 제조된 디아자부타디엔은, 예를 들면, 반응식 2에 나타낸 바와 같이, 후속적으로 적합한 지지체 물질 및 전이금속 화합물과 반응하여 촉매 복합물을 형성시킨다:The diazabutadiene thus prepared is subsequently reacted with a suitable support material and transition metal compound to form a catalyst complex, for example as shown in Scheme 2:
위의 반응식 2에서,In Scheme 2 above,
n은 위에서 정의한 바와 같다.n is as defined above.
또 다른 예로서, 화학식 III의 피리딘-2-카복스알데히드 이민인 유기 디이민 함유 그룹은, 반응식 3에서 나타낸 바와 같이, 에탄올아민을 피리딘-2-카복스알데히드와 반응시킴으로써 제조할 수 있다:As another example, an organic diimine containing group, which is pyridine-2-carboxaldehyde imine of Formula III, can be prepared by reacting ethanolamine with pyridine-2-carboxaldehyde, as shown in Scheme 3:
이와 같이 제조된 피리딘-2-카복스알데히드 이민은 후속적으로 적합한 지지체 물질 및 전이금속 화합물과 반응하여, 위에서 도시한 바와 같이, 촉매 복합물을 형성한다.The pyridine-2-carboxaldehyde imine thus prepared is subsequently reacted with a suitable support material and transition metal compound to form a catalyst complex, as shown above.
본 발명의 양태 1에 따르는 촉매 복합물은 비닐 함유 단량체의 중합을 촉매로 조절함으로써 중합체 또는 공중합체를 제조하는 방법에서 특히 유용하다.Catalyst composites according to embodiment 1 of the present invention are particularly useful in the process for preparing polymers or copolymers by controlling the polymerization of vinyl containing monomers with a catalyst.
따라서, 본 발명에 따르는 양태 2에서, 비닐 함유 단량체를 개시제 및 본 발명의 양태 1에 따르는 촉매의 존재하에 중합시키는 공정을 포함하여 중합을 조절함으로써 중합체 또는 공중합체를 제조하는 방법이 제공된다.Thus, in embodiment 2 according to the present invention, a method is provided for producing a polymer or copolymer by controlling the polymerization, including the step of polymerizing a vinyl containing monomer in the presence of an initiator and a catalyst according to embodiment 1 of the present invention.
본 발명의 양태 2의 방법의 이점은, 양태 2의 방법에 사용되는 본 발명의 양태 1의 촉매 복합물이 실온에서 고체이므로 중합체 생성물로부터 회수되어 재사용될 수 있기 때문에 중합 반응에 대해 고도의 조절이 이루어질 수 있다는 점이다. 특히 유리한 촉매 복합물은, 실온에서 고체일 뿐만 아니라 중합 반응이 일어나는 온도 미만의 융점을 갖는 것들이다. 특히 효과적인 중합반응은, 촉매 복합물이 실온에서 반응 혼합물 속에서 액체이어서 전이금속 화합물이 반응 혼합물 속으로 보다 용이하게 혼합되어서 반응의 촉매작용을 효과적으로 수행하는 방식으로 수행될수 있다. 반응이 촉매 복합물의 융점 미만에서 수행된 후 생성물의 온도가 냉각됨에 따라, 촉매가 반응 혼합물로부터 회수될 수 있다.An advantage of the method of embodiment 2 of the present invention is that the catalyst composite of embodiment 1 of the present invention used in the method of embodiment 2 is a solid at room temperature and can therefore be recovered and reused from the polymer product for a high degree of control over the polymerization reaction. Can be. Particularly advantageous catalyst composites are those which are not only solid at room temperature but also have a melting point below the temperature at which the polymerization reaction takes place. Particularly effective polymerization can be carried out in such a way that the catalyst complex is a liquid in the reaction mixture at room temperature so that the transition metal compound is more easily mixed into the reaction mixture to effectively carry out the catalysis of the reaction. As the temperature of the product is cooled after the reaction is carried out below the melting point of the catalyst composite, the catalyst can be recovered from the reaction mixture.
비닐 함유 단량체는 메타크릴레이트, 아크릴레이트, 스티렌, 메타크릴로니트릴 또는 디엔일 수 있다. 비닐 함유 단량체의 예는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트 및 기타 알킬 메타크릴레이트와 상응하는 아크릴레이트를 포함하며, 여기에는 글리시딜 메타크릴레이트, 트리메톡시실릴프로필 메타크릴레이트, 알릴 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 하이드록시프로필 메타크릴레이트, 디알킬아미노알킬 메타크릴레이트, 및 플루오로알킬 (메트)아크릴레이트를 포함하는 유기 작용성 메타크릴레이트 및 아크릴레이트가 포함된다. 기타 적합한 비닐 함유 단량체는 메타크릴산, 아크릴산, 푸마르산 및 에스테르, 이타콘산(및 에스테르), 말레산 무수물, 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐 할라이드(예: 비닐 클로라이드 및 비닐 플루오라이드), 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 화학식 CH2=C(할로겐)2의 비닐리덴 할라이드(여기서, 할로겐은 Cl 또는 F이다), 화학식 CH2=CR5-CR5=CH2의 치환되지 않거나 치환된 부타디엔(여기서, R5는 각각 독립적으로 H, C1-C10알킬 그룹, Cl 또는 F이다), 화학식 CH2=CHCONR6 2의 아크릴아미드 또는 이의 유도체(여기서, R6은 H, C1-C10알킬 그룹 또는 Cl이다) 및 화학식 CH2=C(CH3)CONR6 2의 메타크릴아미드 또는 이의 유도체(여기서,R6은 H, C1-C10알킬 그룹 또는 Cl이다)를 포함한다. 상이한 단량체들의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.The vinyl containing monomer may be methacrylate, acrylate, styrene, methacrylonitrile or diene. Examples of vinyl containing monomers include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate and other alkyl methacrylates and corresponding acrylates, including glycidyl methacrylate, tri Organic functionality including methoxysilylpropyl methacrylate, allyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, dialkylaminoalkyl methacrylate, and fluoroalkyl (meth) acrylates Methacrylates and acrylates are included. Other suitable vinyl containing monomers include methacrylic acid, acrylic acid, fumaric acid and esters, itaconic acid (and esters), maleic anhydride, styrene, α-methylstyrene, vinyl halides (e.g. vinyl chloride and vinyl fluoride), acrylonitrile , Methacrylonitrile, vinylidene halide of formula CH 2 = C (halogen) 2 , wherein halogen is Cl or F, unsubstituted or substituted butadiene of formula CH 2 = CR 5 -CR 5 = CH 2 Wherein R 5 is each independently H, a C 1 -C 10 alkyl group, Cl or F), an acrylamide of the formula CH 2 = CHCONR 6 2 or a derivative thereof, wherein R 6 is H, C 1 -C 10 Alkyl group or Cl) and methacrylamide of the formula CH 2 = C (CH 3 ) CONR 6 2 or a derivative thereof, wherein R 6 is H, a C 1 -C 10 alkyl group or Cl. Mixtures of different monomers can also be used.
본 발명의 양태 2의 방법에서 사용되는 개시제는 중합반응을 조절하는 본 발명의 양태 1의 촉매 복합물과 함께 사용하기에 적합한 임의의 통상적인 개시제일 수 있다. 이러한 개시제의 예는 1-페닐에틸 클로라이드 및 브로마이드, 클로로포름, 사염화탄소, 2-클로로프로피온니트릴, 2-할로-C1-C6-카복실산의 C1-C6에스테르(예: 2-클로로 또는 2-브로모프로피온산 및 2-클로로 또는 2-브로모이소부티르산), 1-페닐에틸클로라이드 및 브로마이드, 메틸 및 에틸 2-클로로프로피오네이트, 메틸 및 에틸 2-브로모프로피오네이트, 에틸 2-이소부티레이트, α,α'-디클로로 및 α,α'-디브로모크실렌 및 헥사키스(α-브로모메틸)벤젠을 포함한다. 기타 적합한 개시제는 상술한 WO 97/47661, WO 96/30421, WO 97/18247 및 WO 98/01480에 기재되어 있다.The initiator used in the method of embodiment 2 of the present invention may be any conventional initiator suitable for use with the catalyst composite of embodiment 1 of the present invention controlling the polymerization. Examples of such initiators are C 1 -C 6 esters of 1-phenylethyl chloride and bromide, chloroform, carbon tetrachloride, 2-chloropropionnitrile, 2-halo-C 1 -C 6 -carboxylic acids, such as 2-chloro or 2- Bromopropionic acid and 2-chloro or 2-bromoisobutyric acid), 1-phenylethylchloride and bromide, methyl and ethyl 2-chloropropionate, methyl and ethyl 2-bromopropionate, ethyl 2-isobutyrate , α, α'-dichloro and α, α'-dibromoxylene and hexakis (α-bromomethyl) benzene. Other suitable initiators are described in WO 97/47661, WO 96/30421, WO 97/18247 and WO 98/01480 described above.
본 발명의 양태 2의 방법에 사용되는 바람직한 개시제는 화학식 -D-CR8 2X'의 하나 이상의 그룹(여기서, D는 산소 또는 질소 헤테로원자를 함유하고/하거나 카보닐 그룹에 의해 치환된 2가 직쇄 또는 측쇄 알킬렌 그룹이고, R8은 각각 독립적으로 알킬 그룹 또는 수소 원자이고, X'는 할로겐 원자이다)과 화학식 (R7 3SiO1/2),(R7 2SiO2/2), (R7SiO3/2) 및/또는 (SiO4/2)의 단위(여기서, R7은 각각 독립적으로 화학식 -D-CR8 2X'의 그룹 또는 치환되거나 치환되지 않은 탄화수소 그룹이다)를 포함한다.Preferred initiators used in the process of embodiment 2 of the present invention include one or more groups of the formula -D-CR 8 2 X 'wherein D contains an oxygen or nitrogen heteroatom and / or is substituted by a carbonyl group A straight or branched alkylene group, R 8 is each independently an alkyl group or a hydrogen atom, X ′ is a halogen atom), a chemical formula (R 7 3 SiO 1/2 ), (R 7 2 SiO 2/2 ), A unit of (R 7 SiO 3/2 ) and / or (SiO 4/2 ), wherein R 7 is each independently a group of formula —D—CR 8 2 X ′ or a substituted or unsubstituted hydrocarbon group Include.
바람직한 개시제는 직쇄, 측쇄, 사이클릭 또는 수지상 실록산일 수 있다.Preferred initiators may be straight, branched, cyclic or dendritic siloxanes.
R7은 알킬 그룹(예: 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸 또는 헥실 그룹), 치환된 알킬 그룹(예: 플루오로프로필 그룹), 알케닐 그룹(예: 비닐 또는 헥세닐 그룹), 아릴 그룹(예: 페닐 그룹), 아르알킬 그룹(예: 벤질 그룹) 또는 알크아릴 그룹(예: 톨릴 그룹)일 수 있으며, C1-C6알킬 그룹이 바람직하다.R 7 is an alkyl group (eg methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl or hexyl group), substituted alkyl group (eg fluoropropyl group), alkenyl group (eg vinyl or hexenyl group), aryl group (Eg phenyl groups), aralkyl groups (eg benzyl groups) or alkaryl groups (eg tolyl groups), with C 1 -C 6 alkyl groups being preferred.
바람직하게는, 화학식 -D-CR8 2X'의 각각의 그룹에서 그룹 R8중의 하나 이상이 알킬 그룹이다. 즉, X'는 바람직하게는 2급 또는 3급 할로겐 원자이다. 보다 바람직하게는, 화학식 -D-CR8 2X'의 각각의 그룹에서 2개의 그룹 R8이 모두 알킬 그룹이다. 즉, X'는 보다 바람직하게는 3급 할로겐 원자이다. 특히 바람직한 양태에서, 각각의 R8은 메틸 그룹이다.Preferably, at least one of the groups R 8 in each group of the formula —D—CR 8 2 X ′ is an alkyl group. That is, X 'is preferably a secondary or tertiary halogen atom. More preferably, in each group of the formula -D-CR 8 2 X 'both groups R 8 are both alkyl groups. That is, X 'is more preferably a tertiary halogen atom. In a particularly preferred embodiment each R 8 is a methyl group.
X는 바람직하게는 브롬 원자이다.X is preferably a bromine atom.
2가 그룹 D의 바람직한 예는 화학식의 그룹과 화학식의 그룹(여기서, R9는 알킬 그룹, 예를 들면, 메틸이거나 수소 원자이고, R10은 각각 독립적으로 직쇄 또는 측쇄 알킬렌 그룹이고, r은 1 내지 4의 정수이다)을 포함한다.Preferred examples of divalent group D include Chemical formula and group of Wherein R 9 is an alkyl group, for example methyl or a hydrogen atom, R 10 is each independently a straight or branched alkylene group, and r is an integer from 1 to 4.
본 발명의 양태 2의 방법에 사용되는 바람직한 개시제는 화학식 R7 3SiO(SiR7 2O)qSiR7 3의 화합물(여기서, R7은 위에서 정의한 바와 같고, q는 0 또는 양의 정수, 예를 들면, 10 내지 100이다)이다.Preferred initiators used in the process of Embodiment 2 of the invention are compounds of the formula R 7 3 SiO (SiR 7 2 O) q SiR 7 3 , wherein R 7 is as defined above and q is 0 or a positive integer, eg For example, 10 to 100).
특히 바람직한 개시제는 다음 화학식 VIII을 갖는다.Particularly preferred initiators have the formula
위의 화학식 VIII에서,In the above formula (VIII),
R7, R8, D, X' 및 q는 위에서 정의한 바와 같다.R 7 , R 8 , D, X 'and q are as defined above.
화학식 VIII의 개시제의 예는 다음과 같다:Examples of initiators of formula VIII are as follows:
, ,
, ,
및 And
(여기서, s는 0 또는 양의 정수, 예를 들면, 1 내지 100이고, t는 양의 정수, 예를 들면, 1 내지 10이다).(Where s is 0 or a positive integer, for example 1 to 100, and t is a positive integer, for example 1 to 10).
본 발명의 양태 2의 방법에 사용되는 바람직한 개시제는, 하나 이상의 그룹 R11을 갖고 화학식 (R11 3SiO1/2), (R11 2SiO2/2), (R11SiO3/2) 및/또는 (SiO4/2)의 단위(여기서, 하나 이상의 그룹 R11은 아미노 그룹, 하이드록시 그룹 또는 알콕시 그룹이거나 아미노, 하이드록시 또는 알콕시로 치환된 알킬 그룹이고, 나머지 그룹 R11은 각각 독립적으로 위에서 정의한 바와 같은 그룹 R7이다)를 포함하는 실록산(i)과 화학식 X'CR8 2-E의 화합물(여기서, E는 아미노 그룹, 하이드록시 그룹 또는 알콕시 그룹과 축합반응하거나 아미노, 하이드록시 또는 알콕시로 치환된 알킬 그룹과 축합반응하는 데 참여하여 산소 또는 질소 헤테로원자를 함유하고/하거나 카보닐 그룹에의해 치환된 2가 직쇄 또는 측쇄 알킬렌 그룹을 형성할 수 있는 그룹이고, R8과 X'는 위에서 정의한 바와 같다)(ii)과의 축합반응을 수행함을 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.Preferred initiators used in the process of Embodiment 2 of the present invention have at least one group R11 and include formulas (R 11 3 SiO 1/2 ), (R 11 2 SiO 2/2 ), (R 11 SiO 3/2 ) and And / or units of (SiO 4/2 ), wherein at least one group R 11 is an amino group, a hydroxy group or an alkoxy group or an alkyl group substituted with amino, hydroxy or alkoxy and the remaining groups R 11 are each independently A siloxane (i) comprising a group R 7 as defined above and a compound of formula X'CR 8 2 -E, wherein E is condensed with an amino group, hydroxy group or alkoxy group, or amino, hydroxy or A group which participates in condensation reaction with an alkoxy substituted alkyl group to form a divalent straight or branched alkylene group containing an oxygen or nitrogen heteroatom and / or substituted by a carbonyl group, R 8 and X 'Jung from above A condensation reaction with a bar like) (ii) it may be prepared by a process comprising performing a.
개시제를 제조하는 방법에서 사용되는 위에서 정의한 바와 같은 특정 시약(i) 및 (ii)는 물론 제조하고자 하는 특정한 개시제에 따라 좌우될 것이다. 예를 들면, 위에서 정의한 바와 같은 2가 그룹 D가 펩티드 결합을 포함하는 개시제를 제조하기 위해, 다음 반응식 4에 도시되어 있는 바와 같이 아미노알킬 치환된 실록산과 아실 할라이드 사이에 축합반응이 수행될 수 있다.The particular reagents (i) and (ii) as defined above used in the method of preparing the initiator will of course depend on the particular initiator to be prepared. For example, to prepare an initiator wherein the divalent group D comprises a peptide bond as defined above, a condensation reaction can be performed between the aminoalkyl substituted siloxane and acyl halide, as shown in Scheme 4 below. .
추가의 예를 들면, 2가 그룹 D가 카복시 결합을 포함한다면, 다음 반응식 5에 도시되어 있는 바와 같이 하이드록시알킬 치환된 실록산과 아실 할라이드 사이에 축합반응이 수행될 수 있다.For further example, if the divalent group D comprises a carboxy bond, a condensation reaction can be carried out between the hydroxyalkyl substituted siloxane and the acyl halide as shown in Scheme 5 below.
축합반응은 실온 또는 그 이상, 예를 들면, 50 내지 100℃에서 수행될 수 있다.The condensation reaction can be carried out at room temperature or higher, for example 50 to 100 ° C.
본 발명의 양태 2의 방법은 다양한 범위의 온도, 예를 들면, 실온 내지 200℃, 특히 실온 내지 130℃, 가장 바람직하게는 80 내지 100℃에서 수행될 수 있다.The method of embodiment 2 of the invention can be carried out at a wide range of temperatures, for example from room temperature to 200 ° C., in particular from room temperature to 130 ° C., most preferably from 80 to 100 ° C.
양태 2의 방법은 용매의 존재 또는 부재하에 수행될 수 있다. 적합한 용매는 물과, 프로피오니트릴, 헥산, 헵탄, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로푸란, 에틸아세테이트, 디에틸에테르, N,N-디메틸포름아미드, 아니솔, 아세토니트릴, 디페닐에테르, 메틸이소부티레이트, 부탄-2-온, 톨루엔 및 크실렌을 포함하는 양성자성 및 비양성자성 용매를 포함하며, 톨루엔 및 크실렌이 바람직하다.The method of embodiment 2 can be carried out in the presence or absence of a solvent. Suitable solvents are water, propionitrile, hexane, heptane, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, ethyl acetate, diethyl ether, N, N-dimethylformamide, anisole, acetonitrile, diphenyl ether Protic and aprotic solvents, including methyl isobutyrate, butan-2-one, toluene and xylene, with toluene and xylene being preferred.
당해 방법은 불활성 대기하에서, 예를 들면, 아르곤 또는 질소 대기하에서 수행될 수 있다.The process can be carried out under an inert atmosphere, for example under an argon or nitrogen atmosphere.
당해 촉매 복합물은 단량체의 1 내지 50중량%, 바람직하게는 1 내지 20중량%, 보다 바람직하게는 5 내지 10중량%의 양으로 사용될 수 있다.The catalyst composite may be used in an amount of 1 to 50% by weight, preferably 1 to 20% by weight, more preferably 5 to 10% by weight of the monomers.
본 발명의 양태 2의 방법은 다양한 중합체 및 공중합체를 제조하는 데 사용될 수 있다. 매우 다양한 단량체들이 중합되어 단독중합체, 랜덤 또는 구배 공중합체, 주기적 공중합체, 블록 공중합체, 작용성화 중합체, 과분지화 및 분지화 중합체, 그래프트 또는 콤(comb) 중합체 및 폴리실록산 유기 공중합체를 제공할 수 있다. 폴리실록산 유기 공중합체는 여러 가지 잠재적인 용도를 갖는다. 예를 들면, 폴리실록산-폴리하이드록시알킬 아크릴레이트 블록 및 그래프트 공중합체는 소프트 컨택트 렌즈 분야에서 사용되고, 폴리실록산-아미노아크릴레이트 공중합체는 발포방지제 및 이염방지제로서 유용하며, 단쇄 아미노아크릴레이트 블록을 갖는 폴리실록산-아미노아크릴레이트 공중합체는 섬유처리제로서 유용하고, 폴리알콕시실릴알킬아크릴레이트-폴리실록산과 폴리에폭시글리시딜아크릴레이트-폴리실록산 공중합체가 에폭시 수지용 첨가제, 경화성 분말 피복제 및 밀봉제로서 유용하며, 장쇄 알킬 메타크릴레이트 또는 아크릴레이트-폴리실록산 공중합체가 폴리올레핀 및 폴리에스테르-폴리아크릴레이트 공중합체용 표면 개질제 또는 첨가제로서 유용하고, ABA 메타크릴레이트 또는 아크릴레이트-폴리실록산 블록 공중합체가 플라즈마 가교결합성 산소 차단 도료로서 유용할 수 있으며, 포스포베타인 또는 설포베타인-폴리실록산 이오노머는 생혼화성으로서, 예를 들면, 샴푸 및 기타 모발처리제에서 사용할 수 있다.The method of embodiment 2 of the present invention can be used to prepare a variety of polymers and copolymers. A wide variety of monomers can be polymerized to provide homopolymers, random or gradient copolymers, periodic copolymers, block copolymers, functionalized polymers, hyperbranched and branched polymers, graft or comb polymers and polysiloxane organic copolymers. have. Polysiloxane organic copolymers have several potential uses. For example, polysiloxane-polyhydroxyalkyl acrylate blocks and graft copolymers are used in the field of soft contact lenses, and polysiloxane-aminoacrylate copolymers are useful as antifoaming and anti-inflammatory agents, and polysiloxanes with short-chain aminoacrylate blocks. -Aminoacrylate copolymers are useful as fiber treatment agents, polyalkoxysilylalkylacrylate-polysiloxanes and polyepoxyglycidylacrylate-polysiloxane copolymers are useful as additives for epoxy resins, curable powder coatings and sealants, Long chain alkyl methacrylate or acrylate-polysiloxane copolymers are useful as surface modifiers or additives for polyolefins and polyester-polyacrylate copolymers, and ABA methacrylate or acrylate-polysiloxane block copolymers Crosslinking may be useful as an oxygen barrier coating, phosphonic Phoebe other person or sulfonic Phoebe-polysiloxane ionomer as saenghon resistance, for example, it can be used in shampoos and other hair treatment agent.
본 발명에 대해 이제 실시예를 통해 설명하고자 한다.The present invention will now be described by way of examples.
실시예 1 - 고체 지지된 구리 촉매 1의 제조Example 1 Preparation of Solid Supported Copper Catalyst 1
자기 교반기와 응축기가 구비된 100ml 들이 플라스크에서 테트라하이드로푸란 62ml 속에 2-피리딘 카복시알데히드 20.0g(186.7mmol)과 CuBr 10.7g(74.6mmol)을 혼합한다. 불용성 물질은 3-아미노프로필트리메톡시실란 33.5g(186.8mmol)을 첨가하여 용해시킨다. 당해 반응은 짙은 적색 용액을 형성시키는 발열반응이며, 실온으로 냉각시킨 다음, 물 1.7ml에 희석된 NH4F 0.07g(1.9mmol)을 첨가한다. 이어서, 생성된 용액을 60℃에서 24시간 동안 교반하면서 가열한다. 휘발성 물질은 진공하에 증발시키고, 생성된 고체를 제분하여 에테르로 세척한 다음 80℃에서 진공하에 건조시키면 적갈색 분말[Cu(%m/m) = 8.92%, 톨루엔, 크실렌 및 아세톤 중에서 불용성임) 45.5g이 수득된다.In a 100 ml flask equipped with a magnetic stirrer and a condenser, 20.0 g (186.7 mmol) of 2-pyridine carboxyaldehyde and 10.7 g (74.6 mmol) of CuBr are mixed in 62 ml of tetrahydrofuran. Insoluble matter is dissolved by adding 33.5 g (186.8 mmol) of 3-aminopropyltrimethoxysilane. The reaction is an exothermic reaction that forms a dark red solution, cooled to room temperature and then 0.07 g (1.9 mmol) of NH 4 F diluted in 1.7 ml of water is added. The resulting solution is then heated with stirring at 60 ° C. for 24 hours. The volatiles were evaporated under vacuum, the resulting solid was milled, washed with ether and dried under vacuum at 80 ° C. to give a reddish brown powder [Cu (% m / m) = 8.92%, insoluble in toluene, xylene and acetone) 45.5 g is obtained.
참조 실시예 1 - 브로모이소부티릴아미드로 말단이 캡핑된 폴리디메틸실록산(PDMS) 거대분자 개시제의 제조Reference Example 1 Preparation of Polydimethylsiloxane (PDMS) Macromolecular Initiators End-capped with Bromoisobutyrylamide
자기 교반기, 응축기 및 첨가 깔대기가 구비되어 있는 250ml 들이 플라스크에서 N2하에 톨루엔 40ml 중의 테트라메틸아자실라사이클로펜탄 9.0g(62.9mmol)의 용액에, 톨루엔 40ml 중의 하이드록시 말단화 PDMS[중합도(Dp) = 45] 100.0g을 실온에서 적가한다. 2시간 동안 50℃에서 가열한 후, 휘발성 물질은 진공하에 제거하면 무색 액체 93.0g이 수득된다.13C,29Si NMR 및 FTIR에 의해 분석한 결과에 따르면, 수득된 액체는 아민으로 말단이 캡핑된 PDMS(Dp= 45)로 확인된다.In a 250 ml flask equipped with a magnetic stirrer, a condenser and an addition funnel, to a solution of 9.0 g (62.9 mmol) of tetramethylazasilacyclopentane in 40 ml of toluene under N 2 in hydroxy terminated PDMS [40 degree of polymerization (D p) ) = 45] 100.0 g is added dropwise at room temperature. After heating at 50 ° C. for 2 hours, volatiles were removed under vacuum to yield 93.0 g of a colorless liquid. According to the results analyzed by 13 C, 29 Si NMR and FTIR, the obtained liquid was identified as PDMS (D p = 45) end capped with amine.
이어서, 자기 교반기, 응축기 및 첨가 깔대기가 구비되어 있는 100ml 들이플라스크에서 트리에틸아민 50ml 중의 아민으로 말단이 캡핑된 PDMS 30g에, 톨루엔 20ml 중의 브로모이소부티릴브로마이드 4.25g(18.5mmol)을 N2하에 실온에서 적가한다. 혼합물을 교반하면서 1시간 동안 90℃로 유지시킨 다음, 진공하에서 염을 여과하고 용매를 증발시킨다. 수득된 중합체를 톨루엔 및 물로 세척한다. 유기 상을 황산마그네슘으로 건조시키고 여과한 다음 휘발물을 제거하면 담황색 액체 27.8g(86% 수율)이 수득된다. 수득된 액체에 대해1H,13C 및29Si NMR 특성을 분석한 결과에 따르면, 당해 액체는 N-브로모이소부틸릴, N-메틸아미노, 2-메틸프로필 말단 차단된 PDMS(Br(CH3)2CCON(CH3)CH2CH(CH3)CH2)-)를 형성하는 것으로 확인된다.Then, a magnetic stirrer, condenser and addition funnel is bromo cattle feeders butyryl bromide 4.25g in 100ml to the terminal is capped with an amine of triethylamine in 50ml PDMS 30g in the flask, 20ml of toluene, which provided (18.5mmol) N 2 Drop wise at room temperature. The mixture is kept at 90 ° C. for 1 hour with stirring, then the salts are filtered under vacuum and the solvent is evaporated. The polymer obtained is washed with toluene and water. The organic phase was dried over magnesium sulfate, filtered and the volatiles removed to give 27.8 g (86% yield) of a pale yellow liquid. 1 H, 13 C and 29 Si NMR characteristics of the obtained liquid showed that the liquid was N-bromoisobutylyl, N-methylamino, 2-methylpropyl end-blocked PDMS (Br (CH 3 ) 2 CCON (CH 3 ) CH 2 CH (CH 3 ) CH 2 )-).
실시예 2 - 메틸메타크릴레이트의 중합Example 2 Polymerization of Methyl Methacrylate
무수 p-크실렌 11.5ml 중의 메틸메타크릴레이트(MMA) 5.39g(53.9mmol)을 슈렝크 튜브에서 상기 실시예 1에서 제조된 촉매 0.66g에 첨가한다. 생성된 혼합물을 동결-펌프-해동 주기를 1회 거치게 함으로써 탈산소화시킨 후, 실온에서 상기 참조 실시예 1에서 제조된 거대분자 개시제 1.0g을 첨가한다. 생성된 용액을 90℃에서 6시간 동안 N2하에 가열하고 시간 간격을 두고 샘플을 취하여1H NMR 분석을 수행한다. 최종 중합체 및 촉매는 종이로 간단히 여과하여 분리한다. 최종 중합체를 진공하에 건조시켜 담황색 고체 3.9g을 수득한다.1H NMR에 의해 관찰되는 단량체의 전환율은 59%이다. 당해 촉매를 톨루엔 및 에테르로 세척하고 진공하에건조시켜 추가의 중합반응에서 재사용할 수 있는 활성 구리 촉매 0.51g을 수득한다. 그 결과는 다음 표 1에 제시하였는데, 이는 분자량 이론치와 실험치 사이에 매우 우수한 상관관계가 수립되어 중합이 조절되었음을 나타낸다.5.39 g (53.9 mmol) of methyl methacrylate (MMA) in 11.5 mL of anhydrous p-xylene are added to 0.66 g of the catalyst prepared in Example 1 above in a Schlenk tube. The resulting mixture is deoxygenated by one freeze-pump-thaw cycle, and then 1.0 g of the macromolecular initiator prepared in Reference Example 1 above is added at room temperature. The resulting solution is heated at 90 ° C. for 6 hours under N 2 and samples are taken at timed intervals to conduct 1 H NMR analysis. The final polymer and catalyst are separated by simple filtration with paper. The final polymer is dried under vacuum to yield 3.9 g of a pale yellow solid. The conversion of monomers as observed by 1 H NMR is 59%. The catalyst is washed with toluene and ether and dried in vacuo to give 0.51 g of active copper catalyst which can be reused in further polymerization. The results are presented in Table 1, which shows that a very good correlation was established between the theoretical molecular weight and the experimental value to control the polymerization.
Mn = 수 평균 분자량Mn = number average molecular weight
Mnth= 수 평균 분자량 이론치Mn th = number average molecular weight theory
실시예 3 - 재순환된 촉매를 사용하는 MMA의 중합Example 3 Polymerization of MMA Using Recycled Catalyst
무수 p-크실렌 8.6ml 중의 MMA 4.01g(40.1mmol)을 슈렝크 튜브에서 상기 실시예 2로부터 재순환된 구리 촉매 0.49g에 첨가한다. 생성된 혼합물을 동결-펌프-해동 주기를 1회 거치게 함으로써 탈산소화시킨 후, 상기 참조 실시예 1에서 제조된 거대분자 개시제 0.744g을 첨가한다. 생성된 용액을 90℃에서 24시간 동안 N2하에 가열하고 시간 간격을 두고 샘플을 취하여1H NMR 분석을 수행한다. 그 결과는 다음 표 2에 제시하였는데, 이는 분자량 이론치와 실험치 사이에 매우 우수한 상관관계가 수립되어 중합이 조절되었음을 나타낸다.4.01 g (40.1 mmol) of MMA in 8.6 ml of dry p-xylene is added to 0.49 g of the copper catalyst recycled from Example 2 above in a Schlenk tube. After the resulting mixture is deoxygenated by one freeze-pump-thaw cycle, 0.744 g of the macromolecular initiator prepared in Reference Example 1 above are added. The resulting solution is heated at 90 ° C. for 24 h under N 2 and samples are taken at timed intervals to conduct 1 H NMR analysis. The results are shown in Table 2, which shows that a very good correlation between molecular weight theory and experimental value was established, indicating that polymerization was controlled.
실시예 4 - 고체 지지된 구리 촉매 2의 제조Example 4 Preparation of Solid Supported Copper Catalyst 2
자기 교반기와 응축기가 구비된 1ℓ 플라스크에서 3-아미노프로필트리메톡시실란 100.4g(560.0mmol) 및 2-피리딘 카복시알데히드 63.0g(558.2mmol)을 혼합한다. 10분 동안 교반한 후, CuBr 26.8g(186.8mmol), 테트라메톡시실란 170.4g(1119.4mmol), 물 45.2g(2511.1mmol) 및 NH4F 0.6g(16.2mmol)을 플라스크에 연속적으로 첨가한다. 강한 발열반응이 관찰되며, 실온에서 균질한 암색 용액이 수득된다. 48시간 후, 당해 용액이 연질 겔로 겔화된다. 이러한 고체를 1주일 동안 시효처리한 후, 진공하에 증발에 의해 휘발물을 제거한다. 생성된 고체를 제분하고 에테르로 세척한 다음 진공하에 80℃에서 8시간 동안 건조시켜 적갈색 분말 202.5g을 수득한다.In a 1 L flask equipped with a magnetic stirrer and condenser, 100.4 g (560.0 mmol) of 3-aminopropyltrimethoxysilane and 63.0 g (558.2 mmol) of 2-pyridine carboxyaldehyde are mixed. After stirring for 10 minutes, 26.8 g (186.8 mmol) CuBr, 170.4 g (1119.4 mmol) tetramethoxysilane, 45.2 g (2511.1 mmol) water and 0.6 g (16.2 mmol) NH 4 F are added continuously to the flask. . A strong exothermic reaction is observed and a homogeneous dark solution is obtained at room temperature. After 48 hours, the solution gels with a soft gel. After aging this solid for one week, the volatiles are removed by evaporation under vacuum. The resulting solid is milled, washed with ether and dried under vacuum at 80 ° C. for 8 hours to give 202.5 g of reddish brown powder.
참조 실시예 2 - 브로모이소부티레이트로 말단이 캡핑된 PDMS 거대분자 개시제의 제조Reference Example 2 Preparation of PDMS Macromolecular Initiators End-capped with Bromoisobutyrate
톨루엔 20ml가 내장되어 있으며 자기 교반기, 응축기 및 첨가 깔대기가 구비되어 있는 100ml 플라스크 속으로 -Si(CH3)2-(CH2)2-o-(CH2)3CH2OH 말단 단위를 가지며 수 평균 분자량이 2084(OH 0.049mol)인 PDMS 51g을 장전한다. 브로모부티레이트브로마이드 12.37g(0.053mol)을 실온에서 적가하고, 당해 반응물을 실온에서 밤새 반응시킨 후, 염을 여과하고 용매를 증발시킨다. 중합체를 톨루엔과 물로 세척한다. 유기 상을 황산마그네슘으로 건조시키고 여과한 다음, 휘발물을 감압하에 제거한다.1H NMR 스펙트럼을 분석하면, 카비놀 작용기(δ = 3.56ppm)가 모두 사라지고 4.19ppm에서 -Si(CH3)2-(CH2)2-o-(CH2)3CH2OCOC(CH3)2Br가 나타나는 것으로 확인된다.Into a 100 ml flask with 20 ml of toluene and a magnetic stirrer, condenser and addition funnel, -Si (CH 3 ) 2- (CH 2 ) 2 -o- (CH 2 ) 3 CH 2 OH terminal units 51 g PDMS with an average molecular weight of 2084 (OH 0.049 mol) is loaded. 12.37 g (0.053 mol) of bromobutyrate bromide is added dropwise at room temperature, the reaction is allowed to react overnight at room temperature, the salts are filtered off and the solvent is evaporated. The polymer is washed with toluene and water. The organic phase is dried over magnesium sulfate, filtered and the volatiles are removed under reduced pressure. Analysis of 1 H NMR spectra revealed that all carbinol functional groups (δ = 3.56 ppm) disappeared and -Si (CH 3 ) 2- (CH 2 ) 2 -o- (CH 2 ) 3 CH 2 OCOC (CH 3 ) at 4.19 ppm 2 Br appears.
실시예 5 - MMA의 중합Example 5-Polymerization of MMA
무수 p-크실렌 300ml 중의 MMA 190g(1.9mmol)을 500ml 들이 슈렝크 튜브에서 상기 실시예 5에서 제조된 촉매(속슬렛 속에서 6시간 동안 p-크실렌으로 미리 추출해 놓은 것) 10g에 첨가한다. 생성된 혼합물을 동결-펌프-해동 주기를 1회 거치게 함으로써 탈산소화시키고 90℃에서 가열한 후, 상기 실시예 6에서 제조된 거대분자 개시제 10g을 첨가한다. 90℃에서 30시간 동안 계속 반응시킨다. 시간 간격을 두고 샘플을 취하여1H NMR 분석을 수행한다. 중합 동안, 용액의 점도가 매우 높아지지만 투명한 상태를 유지하며, 촉매는 중합체 용액 속에 육안으로 식별 가능한 상태로 남아 있다. 중합 후, 고체 촉매를 여과에 의해 제거한다.1H NMR에 의해 관찰되는 단량체의 전환율은 44%이고,1H NMR에 의해 측정되는 Mn은 20,900이다. 당해 촉매를 속슬렛 속에서 6시간 동안 p-톨루엔으로 추출하여 추가의 중합반응에서 재사용할 수 있다. 중합체를 GPC 분석한 바에 따르면, 출발 폴리실록산 거대분자 개시제의 분자량 분포(Mnth/Mn = 1.5)에 비해 분자량 분포가 더 좁은 것(Mnth/Mn = 1.29)으로 나타난다.190 g (1.9 mmol) of MMA in 300 ml of dry p-xylene are added to 10 g of the catalyst prepared in Example 5 (pre-extracted with p-xylene for 6 hours in a soxhlet) in a 500 ml Schlenk tube. The resulting mixture is deoxygenated by one freeze-pump-thaw cycle and heated at 90 ° C., followed by the addition of 10 g of the macromolecular initiator prepared in Example 6. The reaction is continued for 30 hours at 90 ° C. Samples are taken at timed intervals to perform 1 H NMR analysis. During the polymerization, the viscosity of the solution becomes very high but remains transparent, and the catalyst remains visible in the polymer solution. After the polymerization, the solid catalyst is removed by filtration. The conversion of monomers observed by 1 H NMR is 44% and Mn measured by 1 H NMR is 20,900. The catalyst can be extracted with p-toluene for 6 hours in a soxhlet and reused for further polymerization. GPC analysis of the polymer showed a narrower molecular weight distribution (Mn th / Mn = 1.29) compared to the molecular weight distribution of the starting polysiloxane macromolecular initiator (Mn th / Mn = 1.5).
실시예 6 - 재순환된 촉매를 사용하는 MMA의 중합Example 6-Polymerization of MMA with Recycled Catalyst
무수 p-크실렌 30ml 중의 MMA 30g(0.3mmol)을 100ml 들이 슈렝크 튜브에서 상기 실시예 7에서 수집한 촉매(속슬렛 속에서 6시간 동안 p-크실렌으로 미리 추출해 놓은 것) 2.3g에 첨가한다. 생성된 혼합물을 동결-펌프-해동 주기를 1회 거치게 함으로써 탈산소화시키고 90℃에서 가열한 후, 실온에서 상기 실시예 6에서 제조된 거대분자 개시제 3g을 첨가한다. 90℃에서 44시간 동안 계속 반응시킨다. 시간 간격을 두고 샘플을 취하여1H NMR 분석을 수행한다. 중합 동안, 용액의 점도가 매우 높아지지만 투명한 상태를 유지하며, 촉매는 중합체 용액 속에 육안으로 식별 가능한 상태로 남아 있다. 중합 후, 고체 촉매를 여과에 의해 제거한다. 결과는 다음 표 3에 제시하였는데, 이는 분자량 이론치와 실험치 사이에 매우 우수한 상관관계가 수립되어 중합이 조절되었음을 나타낸다.30 g (0.3 mmol) of MMA in 30 ml of anhydrous p-xylene are added to 2.3 g of the catalyst (extracted with p-xylene for 6 hours in a soxhlet) collected in Example 7 above in a 100 ml Schlenk tube. The resulting mixture is deoxygenated by one freeze-pump-thaw cycle and heated at 90 ° C., followed by addition of 3 g of the macromolecular initiator prepared in Example 6 above at room temperature. The reaction is continued for 44 hours at 90 ° C. Samples are taken at timed intervals to perform 1 H NMR analysis. During the polymerization, the viscosity of the solution becomes very high but remains transparent, and the catalyst remains visible in the polymer solution. After the polymerization, the solid catalyst is removed by filtration. The results are presented in Table 3, which shows that a very good correlation between the molecular weight theory and the experimental value was established to control the polymerization.
실시예 7 - 고체 지지된 구리 촉매 3의 제조Example 7 Preparation of Solid Supported Copper Catalyst 3
아미노메틸폴리스티렌 5g(0.01mol - NH2) 및 피리딘카복시알데히드 1.2g(0.012mol)을 디에틸에테르 50ml가 내장되어 있는 플라스크 100ml에 실온에서 첨가하고, 질소하에 밤새 반응시킨다. 반응 후, 담황색 분말을 수거하고 디클로로메탄 및 톨루엔으로 세척하고 65℃에서 2시간 동안 건조시킨다. 분말 4.5g을 아세톤 50ml 속의 CuBr 1.02g과 함께 혼합하고, 모든 분말이 흑색으로 변할 때까지 교반한다. 아세톤 환류하에 3시간 동안 계속 반응시킨다. 반응 후, 분말을 물로 세척하고 7시간 동안 속슬렛에서 메탄올로 추출한다. 고체 상태의13C NMR 분석 결과 이민 그룹이 존재하고 아민 그룹이 부재한다는 사실이 확인된다.5 g of aminomethylpolystyrene (0.01 mol-NH 2 ) and 1.2 g (0.012 mol) of pyridinecarboxyaldehyde are added to 100 ml of a flask containing 50 ml of diethyl ether at room temperature and reacted under nitrogen overnight. After the reaction, the pale yellow powder is collected, washed with dichloromethane and toluene and dried at 65 ° C. for 2 hours. 4.5 g of powder are mixed with 1.02 g of CuBr in 50 ml of acetone and stirred until all the powder turns black. The reaction is continued for 3 hours under acetone reflux. After the reaction, the powder is washed with water and extracted with methanol in soxhlet for 7 hours. 13 C NMR analysis in the solid state confirms the presence of imine groups and the absence of amine groups.
실시예 8 - MMA의 중합Example 8-Polymerization of MMA
무수 p-크실렌 20ml 및 MMA 10g(1.9mol)을 상기 실시예 9에 따라 제조된 구리 촉매 5.3g이 내장되어 있는 100ml 슈렝크 튜브에 첨가한다. 생성된 혼합물을 동결-펌프-해동 주기를 1회 거치게 함으로써 탈산소화시키고 90℃에서 가열한 후, 상기 실시예 6에서 제조된 거대분자 개시제 1.01g을 첨가한다. 90℃에서 5시간 동안 계속 반응시키고, 시간 간격을 두고 샘플을 취한다. 중합 동안, 용액의 점도가 매우 높아지지만 투명한 상태를 유지한다. 촉매 입자는 중합체 용액 속에 육안으로 식별 가능한 상태로 남아 있다. 5시간 동안 중합한 후,1H NMR에 의해 관찰되는 단량체의 전환율은 33%이고, Mn은 7,100이다.20 ml of dry p-xylene and 10 g (1.9 mol) of MMA are added to a 100 ml Schlenk tube containing 5.3 g of a copper catalyst prepared according to Example 9 above. The resulting mixture was deoxygenated by one freeze-pump-thaw cycle and heated at 90 ° C., followed by addition of 1.01 g of the macromolecular initiator prepared in Example 6 above. The reaction is continued at 90 ° C. for 5 hours and samples are taken at timed intervals. During the polymerization, the viscosity of the solution becomes very high but remains transparent. The catalyst particles remain visually identifiable in the polymer solution. After polymerization for 5 hours, the conversion of monomers observed by 1 H NMR is 33% and Mn is 7,100.
실시예 9 - MMA의 중합Example 9-Polymerization of MMA
무수 p-크실렌 50ml 중의 MMA 47.4g(0.47mmol)을 250ml 들이 슈렝크 튜브에서 상기 실시예 5에 따라 제조한 구리 촉매 19.4g에 첨가한다. 생성된 혼합물을 동결-펌프-해동 주기를 1회 거치게 함으로써 탈산소화시키고 90℃에서 가열한 후, 상기 실시예 6에 따라 제조된 거대분자 개시제 5.0g을 첨가한다. 90℃에서 4시간 동안 N2하에 계속 반응시킨다. 시간 간격을 두고 샘플을 취하여1H NMR 분석을 수행한다. 중합 동안, 용액의 점도가 매우 높아지며, 촉매는 중합체 용액 속에 육안으로 식별 가능한 상태로 남아 있다. 결과는 다음 표 4에 제시하였는데, 이는 분자량 이론치와 실험치 사이에 매우 우수한 상관관계가 수립되어 중합이 조절되었음을 나타낸다.47.4 g (0.47 mmol) of MMA in 50 ml of dry p-xylene are added to 19.4 g of the copper catalyst prepared according to Example 5 above in a 250 ml Schlenk tube. The resulting mixture is deoxygenated by one freeze-pump-thaw cycle and heated at 90 ° C., followed by addition of 5.0 g of the macromolecular initiator prepared according to Example 6. The reaction is continued under N 2 at 90 ° C. for 4 hours. Samples are taken at timed intervals to perform 1 H NMR analysis. During the polymerization, the viscosity of the solution becomes very high and the catalyst remains visible in the polymer solution. The results are presented in Table 4, which shows that a very good correlation between the molecular weight theory and the experimental value was established, indicating that the polymerization was controlled.
참조 실시예 3 - 측쇄 브로모이소부티레이트 그룹을 갖는 PDMS 거대분자 개시제의 제조Reference Example 3 Preparation of PDMS Macromolecular Initiators Having Side Chain Bromoisobutyrate Groups
적가 깔대기, 온도계 및 자기 교반기가 구비되어 있는 500ml 들이 3구 반응플라스크에 중합도가 100이고 NH20.018mol을 함유하는 디메톡시에톡시로 말단이 차단된 디메틸메틸(아미노프로필)실록산 80.5g과 p-크실렌 100ml를 장전한다. 균질화 후, 트리에틸아민 3.35ml(0.024mol)을 첨가하고, 브로모이소부티릴 브로마이드 5.53g(0.024mol)을 실온에서 서서히 주입한다. 50℃에서 3시간 동안 교반하면서 반응을 수행한다. 반응 후, p-크실렌을 증발시키고 n-헥산 300ml를 첨가하여 트리에틸암모늄염을 침전시킨다. 이러한 단계에 이어서, 여과 후 헥산을 증발시킨다. 생성물은 투명한 황색의 고점성 중합체이다.1H NMR 분광계에 따르면 아민 작용기가 사라지고, CH2CH 2NH2의 피크가 3.99ppm에서 3.30ppm으로 이동하고, -NH-COC(CH3)2Br에 상응하는 새로운 시그널이 6.99ppm에서 나타나는 것으로 확인된다. 일부 말단 에톡시 그룹이 가수분해됨에도 불구하고, 브롬화 수율은 100%이다.80.5 g of dimethylmethyl (aminopropyl) siloxane, terminated with dimethoxyethoxy, having a polymerization degree of 100 and NH 2 0.018 mol in a 500 ml three-necked reaction flask equipped with a dropping funnel, a thermometer and a magnetic stirrer, and p- Load 100 ml of xylene. After homogenization, 3.35 ml (0.024 mol) of triethylamine are added and 5.53 g (0.024 mol) of bromoisobutyryl bromide is slowly injected at room temperature. The reaction is carried out with stirring at 50 ° C. for 3 hours. After the reaction, p-xylene is evaporated and triethylammonium salt is precipitated by adding 300 ml of n-hexane. Following this step, the hexanes are evaporated after filtration. The product is a clear yellow high viscosity polymer. According to the 1 H NMR spectrometer, the amine functionality disappears, the peak of CH 2 C H 2 NH 2 shifts from 3.99 ppm to 3.30 ppm, and a new signal corresponding to -N H -COC (CH 3 ) 2 Br at 6.99 ppm It is confirmed to appear. Although some terminal ethoxy groups are hydrolyzed, the bromination yield is 100%.
실시예 10 - 고체 지지된 구리 촉매 4의 제조Example 10 Preparation of Solid Supported Copper Catalyst 4
적가 깔대기, 온도계 및 환류 응축기가 구비된 2000ml 들이 3구 반응 플라스크에 아미노프로필트리메톡시실란 246g(1.37mol) 및 p-크실렌 300ml를 장전한다. 이어서, 물 75g(4.16mol)을 60분에 걸쳐서 첨가하면서 메탄올을 증류 제거한다. 메탄올을 제거한 후, p-크실렌을 감압하에 스트리핑으로 제거하면 백색 취성 고체가 수득된다. 고체 84g과 p-크실렌 300ml를 1000ml 들이 반응 플라스크 속으로 장전하고, 2-피리딘 카복시알데히드 70g(1.0 mol)을 냉각하면서 서서히 첨가한다. 2-피리딘 카복시알데히드를 첨가한 후, CuBr 57g을 강하게 교반하면서 첨가하며,이때 온도는 30℃ 미만으로 유지시킨다. 유리 Cu(I)의 녹색상이 완전히 사라질 때까지 계속 교반한다. 반응이 종결된 후, 생성된 고체를 용매로부터 분리하여 톨루엔으로 세척한 다음, 추가의 추출 없이 사용한다. 이론적 CuBr w/w % = 29.In a 2000 ml three-necked reaction flask equipped with a dropping funnel, thermometer and reflux condenser, 246 g (1.37 mol) of aminopropyltrimethoxysilane and 300 ml of p-xylene were loaded. The methanol is then distilled off while 75 g (4.16 mol) of water are added over 60 minutes. After the methanol is removed, the p-xylene is removed by stripping under reduced pressure to give a white brittle solid. 84 g of solid and 300 ml of p-xylene are loaded into a 1000 ml reaction flask and slowly added 70 g (1.0 mol) of 2-pyridine carboxyaldehyde while cooling. After 2-pyridine carboxyaldehyde is added, 57 g of CuBr is added with vigorous stirring, at which time the temperature is kept below 30 ° C. Stirring is continued until the green phase of free Cu (I) disappears completely. After the reaction is complete, the resulting solid is separated from the solvent, washed with toluene and used without further extraction. Theoretical CuBr w / w% = 29.
실시예 11 - MMA의 중합Example 11-Polymerization of MMA
250ml 들이 슈렝크 반응 플라스크에 상기 실시예 10에서 제조한 촉매 2.65g(0.76mol)과 상기 참조 실시예 3에서 제조한 거대분자 개시제 4.85g(1.2mmol)을 장전한다. 플라스크의 내용물을 80℃에서 진공 건조한 다음, 질소 블랭킷으로 덮는다. 이어서, MMA 28g을 질소하에 첨가한다. 생성된 혼합물을 액체 질소 중에서 동결-해동 펌프 주기를 1회 거치게 함으로써 탈산소화시킨다. 이어서, 플라스크를 오일 욕 중에서 반응 온도 90℃로 급속 가열한다. 중합 반응 동안, 점도가 증가하고 촉매의 고체 입자는 현탁액으로서 중합체 용액 속에 남아 있다. 중합 후, 중합체 용액을 여과하고, 잔여 단량체를 증발시킨 다음,1H NMR 및/또는 SEC에 의해 중합체를 분석하여 수평균 분자량과 다분산도를 측정한다. 100% 단량체 전환율과 거대분자 개시제 총 전환율을 기준으로 하여, 이론적 중합도는 233이다.1H NMR 계산으로부터, 실험적 중합도는 4시간 후 113이다.In a 250 ml Schlenk reaction flask, 2.65 g (0.76 mol) of the catalyst prepared in Example 10 and 4.85 g (1.2 mmol) of the macromolecular initiator prepared in Reference Example 3 were loaded. The contents of the flask are vacuum dried at 80 ° C. and then covered with a nitrogen blanket. Then 28 g of MMA are added under nitrogen. The resulting mixture is deoxygenated by one freeze-thaw pump cycle in liquid nitrogen. The flask is then rapidly heated to a reaction temperature of 90 ° C. in an oil bath. During the polymerization reaction, the viscosity increases and the solid particles of the catalyst remain in the polymer solution as a suspension. After polymerization, the polymer solution is filtered, the residual monomer is evaporated and the polymer is analyzed by 1 H NMR and / or SEC to determine the number average molecular weight and polydispersity. Based on 100% monomer conversion and total molecular initiator total conversion, the theoretical degree of polymerization is 233. From the 1 H NMR calculations, the experimental degree of polymerization is 113 after 4 hours.
참조 실시예 4 - 브로모이소부티릴아미드 작용성 MT 수지 거대분자 개시제의 제조Reference Example 4 Preparation of Bromoisobutyrylamide Functional MT Resin Macromolecular Initiators
자기 교반기, 응축기 및 적가 깔대기가 구비된 500ml 들이 플라스크에서, N2하의 톨루엔 200ml 중의 OH 작용기 3.6중량%를 함유하는 MeSiO3/2수지 100.0g(1.45mol)의 용액에, 톨루엔 50ml 중의 테트라메틸아자실라사이클로펜탄 32.2g(225.2mmol, 과량)을 실온에서 적가한다. 60℃에서 1시간 동안 가열한 후, 휘발성 물질을 진공하에 제거하면 무색 액체 114.0g이 수득된다.13C,29Si NMR 및 FTIR에 의해 분석한 바에 따르면, 수득된 액체는 -NMeH 작용기 4.75중량%를 함유하는 아민 작용성 MT 수지인 것으로 확인된다.In a 500 ml flask equipped with a magnetic stirrer, a condenser and a dropping funnel, in a solution of 100.0 g (1.45 mol) of MeSiO 3/2 resin containing 3.6% by weight of OH functionality in 200 ml of toluene under N 2 , tetramethylaza in 50 ml of toluene 32.2 g (225.2 mmol, excess) of silacyclopentane are added dropwise at room temperature. After heating at 60 ° C. for 1 hour, volatiles are removed under vacuum to yield 114.0 g of a colorless liquid. Analysis by 13 C, 29 Si NMR and FTIR confirmed that the obtained liquid was an amine functional MT resin containing 4.75% by weight of -NMeH functionality.
이어서, 자기 교반기, 응축기 및 적가 깔대기가 구비된 500ml 들이 플라스크에서, 트리에틸아민 200ml 중의 아민 작용성 MT 수지 112.7g에, 톨루엔 150ml 중의 브로모이소부티릴브로마이드 50.0g(217.5mmol)을 N2하에 실온에서 적가한다. 당해 혼합물을 교반하면서 2시간 동안 60℃에서 유지한 다음, 진공하에 염을 여과하고 용매를 증발시킨다. 작용화한 MT 수지를 톨루엔 및 물로 세척한다. 유기 상을 황산마그네슘으로 건조시키고 여과한 다음, 휘발물을 제거하면, 황색 점성 액체 108.2g이 수득된다. 수득된 액체의1H,13C 및29Si NMR 특성을 분석한 바에 따르면, Br 9.89중량%를 함유하는 N-브로모이소부티릴, N-메틸아미노, 2-메틸프로필 작용성 MT 수지(Br(CH3)2CCON(CH3)CH2CH(CH3)CH2)-)가 형성된 것으로 확인된다.Subsequently, in a 500 ml flask equipped with a magnetic stirrer, a condenser and a dropping funnel, to 112.7 g of amine functional MT resin in 200 ml of triethylamine, 50.0 g (217.5 mmol) of bromoisobutyryl bromide in 150 ml of toluene were added under N 2 . Dropwise at room temperature. The mixture is kept at 60 ° C. for 2 hours with stirring, then the salts are filtered under vacuum and the solvent is evaporated. The functionalized MT resin is washed with toluene and water. The organic phase is dried over magnesium sulfate, filtered and the volatiles removed to give 108.2 g of a yellow viscous liquid. The 1 H, 13 C and 29 Si NMR properties of the obtained liquid were analyzed to show that N-bromoisobutyryl, N-methylamino, 2-methylpropyl functional MT resin (Br containing 9.89% by weight of Br). It is confirmed that (CH 3 ) 2 CCON (CH 3 ) CH 2 CH (CH 3 ) CH 2 )-) is formed.
참조 실시예 12 - 고체 지지된 구리 촉매 5의 제조Reference Example 12 Preparation of Solid Supported Copper Catalyst 5
적가 깔대기, 온도계 및 환류 응축기가 구비된 500ml 들이 3구 반응 플라스크에 아미노프로필트리메톡시 실란 50g(279.3mmol) 및 p-크실렌 200ml를 장전한다. 물 18g(1.25mol)을 60분에 걸쳐 가하면서 메탄올을 증류 제거한다. 메탄올을 제거한 후, p-크실렌을 감압하에 제거하고 백색 고체를 수득한다. 이어서, 톨루엔 200ml를 고체에 가하고, 플라스크에 딘 앤 스타크(Dean & Stark) 장치를 장착한다. 반응물을 4시간 동안 120℃에서 가열함으로써 반응물로부터 물을 공비 증류한다. 톨루엔을 감압하에 제거하면 백색 취성 고체가 수득되며, 이는 속슬렛 추출기에서 p-크실렌으로 4시간 동안 추출한 다음, 진공 오븐 속에서 4시간 동안 120℃에서 건조시킨다.In a 500 ml three-necked reaction flask equipped with a dropping funnel, a thermometer and a reflux condenser, 50 g (279.3 mmol) of aminopropyltrimethoxy silane and 200 ml of p-xylene were loaded. Methanol is distilled off while 18 g (1.25 mol) of water are added over 60 minutes. After methanol is removed, p-xylene is removed under reduced pressure to give a white solid. 200 ml of toluene is then added to the solid, and the flask is equipped with a Dean & Stark apparatus. The water is azeotropically distilled from the reaction by heating the reaction at 120 ° C. for 4 hours. Removal of toluene under reduced pressure yields a white brittle solid which is extracted with p-xylene for 4 hours in a Soxhlet extractor and then dried at 120 ° C. for 4 hours in a vacuum oven.
백색 고체 10g과 p-크실렌 50ml를 250ml 들이 반응 플라스크에 장전하고 2-피리딘 카복시알데히드 8.6g(69.9mol)을 서서히 첨가한 다음, 밤새 정치시켜 반응시킨다. 여과에 의해 오렌지색 고체를 회수하고 p-크실렌으로 세척한다.10 g of a white solid and 50 ml of p-xylene were loaded into a 250 ml reaction flask, and slowly added 8.6 g (69.9 mol) of 2-pyridine carboxyaldehyde, followed by standing overnight for reaction. The orange solid is recovered by filtration and washed with p-xylene.
상기 오렌지색 고체 8.6g, CuBr 3.5g(24.5mmol) 및 p-크실렌 30ml를 100ml 들이 플라스크에 첨가하고 80℃에서 4시간 동안 가열한다. 냉각시킨 후, 용매는 무색이며, 유리 CuBr을 지시하는 녹색상이 사라진다. 반응 생성물을 여과하면 흑색 고체가 수득되며, 이를 속슬렛 추출기에서 4시간 동안 p-크실렌으로 추출하고 진공 오븐 속에서 50℃에서 6시간 동안 건조시킨다(이론적 CuBr%(w/w) = 35).8.6 g of the orange solid, 3.5 g (24.5 mmol) of CuBr and 30 ml of p-xylene are added to a 100 ml flask and heated at 80 ° C. for 4 hours. After cooling, the solvent is colorless and the green phase indicating free CuBr disappears. Filtration of the reaction product afforded a black solid which was extracted with p-xylene for 4 hours in a Soxhlet extractor and dried for 6 hours at 50 ° C. in a vacuum oven (theoretical CuBr% (w / w) = 35).
실시예 13 - MMA의 중합Example 13-Polymerization of MMA
참조 실시예 4에서 제조한 거대분자 개시제 2.7(1.17mmol) 및 실시예 12에서 제조한 촉매 3.55g을 계량하여 슈렝크 용기에 장전하고, 진공에 30분 동안 노출시킴으로써 탈산소화시킨다. 증류된 메틸메타크릴레이트 23.6g(0.236mol)을 질소하에 첨가하고 동결-펌프-해동 주기를 3회 반복함으로써 탈기시킨다. 생성된 용액을 90℃에서 195분 동안 가열하고, 샘플을 회수한다. 중합 동안, 용액을 고도의 점성을 지니게 되며, 이로 인해 샘플을 회수하지 못하게 한다. 195분 동안 중합반응을 수행한 후,1H NMR에 의해 측정된 단량체의 전환율은 77%이다.2.7 (1.17 mmol) of the macromolecular initiator prepared in Reference Example 4 and 3.55 g of the catalyst prepared in Example 12 were weighed, loaded into a Schlenk vessel, and deoxygenated by exposure to vacuum for 30 minutes. 23.6 g (0.236 mol) of distilled methylmethacrylate are added under nitrogen and degassed by repeating the freeze-pump-thaw cycle three times. The resulting solution is heated at 90 ° C. for 195 minutes and the sample is recovered. During the polymerization, the solution becomes highly viscous, which makes it impossible to recover the sample. After polymerization for 195 minutes, the conversion of monomer measured by 1 H NMR is 77%.
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