JP2010519343A - 少なくとも一種の環状モノマーのコポリマーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スルホン酸基を有する化合物の存在下で、ラクトン、ラクタム、ラクチドおよびグリコリドの中から選択される少なくとも一種の環式モノマーを重合体開始剤(マクロイニシエータ、macroinitiator)と反応させる段階を有することを特徴とするラクトン、ラクタム、ラクチドおよびグリコリドの中から選択される少なくとも一種の環式モノマーのコポリマーの製造方法と、この方法で得られるポリマー組成物と、その帯電防止剤としての使用。
Description
この方法は腐蝕性のある酸を比較的多量に使用するため、必要する機器に有害な影響を及ぼすことがある。
本発明の他の対象は、以下で詳細に記載する上記方法で得られるポリマー組成物にある。
本明細書で「〜」という記載は両方の境界を含むものと理解しなければならない。
「重合体開始剤(マクロイニシエータ、macroinitiator)」とは、本明細書では少なくとも一つのヒドロキシル基または少なくとも一つのチオール基を有する化合物を意味する。「重合体」とは基本的に低分子量の分子から(任意タイプの重合反応によって)効率的または概念的に誘導される単位の多重反復物から成る構造を有する分子を意味する。この用語には重合体(ポリマー)とオリゴマーが含まれる。後者は前者より低分子量である。
反応媒体中の環式モノマーの濃度はある程度まで変化できる。例えば、重合度が約40の場合、モノマー濃度を高くすることで重合体開始剤による重合の開始をよりよく制御し、重合をよりよく制御することができる。逆に、重合度を高くする(特に、100以上にする)場合には、媒体中にモノマーを希釈することで制御がより有利になる。例えば、反応媒体中の環式モノマーの濃度は0.01〜9モル/l、好ましくは0.45〜3モル/l、より好ましくは0.45〜2.7モル/lにすることができる。
(1)オキソ基およびハロー基、例えばフッ素、塩素、臭素または沃素の中からそれぞれ独立して選択される一つまたは複数の置換基によって置換されていてもよい1〜20の炭素原子を有する直鎖アルキル基または3〜20の炭素原子を有する分岐鎖または環式のアルキル基、
(2)下記(a)〜(c)によって置換されていてもよいアリール基:
(a)1〜20の炭素原子を有する少なくとも一つの直鎖のアルキル置換基または3〜20の炭素原子を有する少なくとも一つの分岐鎖または環式のアルキル基、上記アルキル置換基自体はフッ素、塩素、臭素または沃素の中から選択される少なくとも一つのハロゲン基またはニトロ基で置換されていてもよく、または、
(b)フッ素、塩素、臭素または沃素の中から選択される少なくとも一つのハロゲン基、または、
(c)少なくとも一つのニトロ基。
本発明方法に従って製造されたコポリマーはゲルパーミエーションクロマトグラフィ(またはGPC)で測定した数平均分子量Mn(これは重合体開始剤に対するモノマーのモル比で制御できる)が9000グラム/モル以上であり、および/または、ポリマー鎖長の均一性を反映する多分散性指数は1.5以下である。
本発明はさらに、液体または気体の流体の処理用メンブレンの製造または電気化学エネルギー貯蔵システムおよび医薬品または化粧品分野での生体適合材料、樹脂の衝撃強度改善剤、PVCの可塑剤、または、織物繊維の製造での本発明組成物の使用にも関するものである。
ε−カプロラクトンコポリマーの製造
以下の方法は下記の一般的手順に従って実行した。
アルコールとトルエンはナトリウム上で蒸留した。ε−カプロラクトンは水素化カルシウム(CaH2)上で蒸留して乾燥した。MPEGとPEGは乾燥機中でP205の存在下で減圧下で乾燥した。PTMGは減圧下で80℃で乾燥した。
スルホン酸は追加の精製なしで使用した。ジイソプロピルエチルアミン(DIEA)はカルシウム二水素化物(CaH2)上で蒸留して乾燥し、水酸化カリウム(KOH)上で保存した。
反応はBruker Avance 300装置を使用した1HNMRと、Waters 712WISP装置を使用したGPC(40℃に制御、1ml/分、ポリスチレンで較正)とでモニターした。そのためにサンプルを採取し、DIEAで中和し、蒸発し、特徴付け用溶剤中に取った。1HNMRは、最初に開始剤上にしったOH基を有する−CH2−基のプロトンの信号に対するC=O基を有する-CH2-基の信号の成分値の比を求めてモノマーの重合度(DP)を定量できる。スペクトルは300MHz分光計で重水素化ロロホルムで記録した。THF中のGPCでサンプルの数平均分子量Mnと多分散性(PDI)とを決定できる。
11mlのトルエン中の1.32g(1eq.)のPEG(Mnは約17000 g/モル、PDI=1.07)の溶液中に、580μ1のε−カプロラクトン(40eq.、0.45mol.l-1)と、12μ1のトリフルオロメタンスルホン酸(1eq.)とを加えた。NMRでモノマーが変換したことが確認される(すなわち4時間後)まで反応媒体をアルゴン下で50℃で撹拌した。
変換率:≧ 99%
1HNMR:DP=41
GPO:Mn=25350g/モル、PDI=1.14
5.5mlのトルエン中の0.17g(1eq.)のPTMG(Mn=2610g/モル、PDI= 2.09)の溶液中に、610μlのε-カプロラクトン(40eq.、0.9mol.1-1)と、9μ1のメタンスルホン酸(1eq.)とを加えた。NMRでモノマーが変換したことが確認される(すなわち1時間後)まで反応媒体をアルゴン下で30℃で撹拌する。
変換率:≧99%
1HNMR:DP=40
GPO:Mn=10380g/モル、PDI=1.16
5mlのトルエン中の0.265g(1eq.)のPMPA(乾燥Mn=3450g/モル、PDI = 2.01)の溶液中に、560μ1のε−カプロラクトン(45eq.、0.9mol.l-1)と11μ1のトリフルオロメタンスルホン酸(1eq.)とを加えた。NMRでモノマーが変換したことが確認される(すなわち1時間後)まで反応媒体をアルゴン下で30℃で撹拌する。
変換率:≧ 99%
1HNMR:DP=42
GPO:Mn=11260g/モル、PDI=1.20
5mlのトルエン中の0.135g(1eq.)のPBA(乾燥Mn=2160グラム/モル、PDI== 1.90)の溶液に、550 μ1のε-カプロラクトン(40eq.、0.9mol.l-1)と、11μ1のトリフルオロメタンスルホン酸(1eq.)とを加えた。NMRでモノマーが変換したことが確認される(すなわち1時間30分後)まで反応媒体をアルゴン下で30℃で撹拌する。
変換率:≧ 99%
1HNMR:DP=39
GPO:Mn=9660g/モル、PDI=1.16
8.9mlのトルエン中の0.50g(1eq.)のMPEG(Mn=8100g/モル、PDI=1.05)の溶液中に、440μ1のε−カプロラクトン(40eq.、0.45mol.1-1)と、9μ1のトリフルオロメタンスルホン酸(1eq.)とを加えた。NMRでモノマーが変換したことが確認される(すなわち3時間後)まで反応媒体をアルゴン下で50℃で撹拌する。
変換率:≧98%
1HNMR:DP=40
GPO:Mn=15080/モル、PDI=1.15
4.5mlのトルエン中の68mg(1eq.)のポリブタジエンPoly bd(登録商標) R20LM (Sartomer社からの低分子量のα、ω−ヒドロキシル化ポリブタジエン)(Mは約1200グラム/モル、Mnは約2300g/モル、PDI=2.54)の溶液に、500μ1のε−カプロラクトン(80eq.、0.9mol.1-1)と、4μ1のメタンスルホン酸(1eq.)とを加える。反応媒体をアルゴン下で30℃で4時間撹拌する(変換率:100%)。媒体を中和し、蒸発する。得られた製品を1HNMRで特徴付けした:
DP=65
GPO:Mn=14850g/モル、PDI=1.40
4.7mlのトルエン中の164mg(1eq.)のPoly Bd(登録商標)R45(Sartomer社からの低分子量ヒドロキシル化ポリブタジエン、M=2800グラム/モル、Mn=5400g/モル、PDI = 2.45)の溶液に、520μ1のε−カプロラクトン(80eq.、0.9mol.1-1)と、4μ1のメタンスルホン酸(1eq.)とを加える。反応媒体をアルゴン下で30℃で4時間撹拌する(変換率:100%)。媒体を中和し、蒸発する。
NMR:DP=53
GPO:Mn=19800g/モル、PDI=1.36
Claims (22)
- スルホン酸基を有する化合物の存在下で、ラクトン、ラクタム、ラクチドおよびグリコリドの中から選択される少なくとも一種の環式モノマーを重合体開始剤と反応させる段階を有することを特徴とする上記環式モノマーのコポリマーの製造方法。
- ラクトンがε−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、β−ブチロラクトンおよびγへブチロラクトンの中から選択される請求項1に記載の方法。
- ラクトンがε−カプロラクトンである請求項2に記載の方法。
- ラクタムがカプロラクタム、エナントラクタム、ラウリン ラクタム、ピロリジノンおよびピペリドンの中から選択される請求項1に記載の方法。
- 環式モノマーがラセミ体、エナンチオマー的に純粋かメゾ形のラクチドおよびグリコリドの中から選択される請求項1に記載の方法。
- 重合体開始剤が少なくとも一つのヒドロキシル基を有するポリマーから成る請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 重合体開始剤が(アルコキシ)ポリアルキレングリコール、ポリ(アルキル)アルキレンアジペートジオール、水素化されていてもよいα−ヒドロキシル化またはα、ω−ジヒドロキシレート化ポリジエン、モノ−またはポリ−ヒドロキシル化ポリアルキレン、末端ヒドロキシル基を有するポリラクチド、ポリヒドロキシアルカノエート、変性または未変性の多糖およびこれらの混合物の中から選択をされるモノ−またはポリ−ヒドロキシル化されたオリゴマーまたはポリマーである請求項6に記載の方法。
- 少なくとも一つのヒドロキシル基を有する上記ポリマーが(メトオキシ)ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリ(2−メチル−1,3−プロピレンアジペート)ジオール、ポリ(l,4−ブチレンアジペートジオール、α、ω−ジヒドロキシレート化ポリブタジエン、α、ω−ジヒドロキシレート化ポリイソプレン、モノ−またはポリ−ヒドロキシル化ポリイソブチレン、ポリ(3−ヒドロキシブチレート)、ポリ(3−ヒドロキシバレレート)、デンプン、キチン、キトサン、デキストラン、セルロースおよびこれらの混合物の中から選択される請求項7に記載の方法。
- 重合体開始剤が少なくとも一つのチオール基を有するポリマーである請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 重合体開始剤がα−チオール化またはα、ω−チオール化ポリスチレン、α−チオール化またはα、ω−チオール化ポリ(メタ)アクリレート、α−チオール化またはα、ω−チオール化ポリブタジエンおよびこれらの混合物の中から選択をされる請求項9に記載の方法。
- 重合体開始剤がアクリル、メタアクリル、スチレンまたはジエンモノマーと水酸基またはチオール基を有する機能性モノマーとの共重合で得られるアクリル、メタアクリル、スチレンまたはジエンポリマーのファミリのビニル共オリゴマーまたはコポリマーである請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- スルホン酸基を有する化合物が、Rが下記(1)または(2)を表す式:R−SO3Hの化合物である請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法:
(1)オキソ基およびハロ基、例えばフッ素、塩素、臭素または沃素の中から選択される一つまたは複数の置換基によってそれぞれに独立して置換基によって置換されていてもよい1〜20の炭素原子を有する直鎖のアルキル基または3〜20の炭素原子を有する分岐鎖または環式のアルキル基、または、
(2)下記(a)〜(c)で置換されていてもよいアリール基:
(a)少なくとも一種の1〜20の炭素原子を有する直鎖のアルキル置換基、少なくとも一種の3〜20の炭素原子を有する分岐鎖または環式のアルキル基、上記アルキル置換基自体は必要に応じてフッ素、塩素、臭素または沃素から選択される少なくとも一つのハロゲン基またはニトロ基によって置換されていてもよく、または、
(b)フッ素、塩素、臭素または沃素の中から選択される一つのハロゲン基、または、
(c)一つのニトロ基。 - スルホン酸基を有する化合物が(トリフルオロ)メタンスルホン酸またはパラトルエンスルホン酸である請求項12に記載の方法。
- 重合体開始剤に対する環式モノマーのモル比が5〜500、好ましくは10〜200、より好ましくは40〜100である請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 非塩素化溶剤中で実行する請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 非塩素化芳香族溶剤、例えばトルエン、エチルベンゼンまたはキシレン中で実行する請求項155に記載の方法。
- 無水媒体中で実行する請求項1〜16のいずれか一項に記載の方法。
- 重合体開始剤の各ヒドロキシル基またはチオール基に対するスルホン酸基を有する化合物のモル比が1である請求項1〜17のいずれか一項に記載の方法。
- 20℃〜105℃、好ましくは25℃〜65℃、より好ましくは25℃〜50℃の温度で実行する請求項1〜18のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜19のいずれか一項に記載の方法で得られるポリマー組成物。
- 請求項20に記載の組成物のポリマー樹脂での帯電防止剤としての使用。
- 請求項20に記載の組成物の液体または気体の流体の処理用メンブレンの製造での使用または電気化学エネルギー貯蔵システムでの使用、医薬品または化粧品分野の生体適合材料としての使用、樹脂の衝撃強度改善剤としての使用、PVCの可塑剤としての使用または織物繊維の製造での使用。
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