JP2011202169A - フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーの制御された重合のための触媒法、およびそれによって製造される官能性高分子系 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ラジカル移動可能な原子または基を、開始剤または不活性ポリマーおよび生長しつつある活性ポリマー鎖末端へ、移動させることで、レドックス反応に関与する遷移金属コンプレックスにより仲介される、フリーラジカル(共)重合可能なモノマーの制御重合方法を、改良した。この方法を用いて、新規ポリマー材料を製造し、かつ原子移動結合反応を含めて機能性ポリマーの新規製造方法の範囲を拡大した。
【選択図】なし
Description
マクロ官能性を示すポリマーを開発するかまたは特異な化学的反応性を有する新しい官能性ポリマーを開発する高分子化学における継続的な努力が存在している。これらの開発は、ポリマーを加工し、続いての物質形成反応、例えば、共重合、鎖延長および架橋反応;および、分散された固体を含め、基質との相互作用における構築ブロックまたはそのための構成成分としてポリマーを使用する物質エンジニアに利用可能なコントロールレベルを拡張するであろう。商業的に有用であるために、これらの反応は、容易に利用可能な低コストモノマーから出発し、例えば、反応射出成形、配合または合金化;および、その他のプロセスによって、別個の操作の間または製造の間に反応性である物質を生成させて、調節可能で、かつ、制御可能な望ましい特性を有する被覆、繊維、フィルム、複合構造体または大きな物品を形成する。この努力において克服する必要のある著しい経済的なハードルは、制御された重合の利点を提供することであり、利用可能な商業的なプロセス設備において、ミクロ−およびマクロ−官能性の両方を示すこのような使用可能な低コストモノマーから物質を製造する過程でより大きな制御を生じさせることである。これらの長期に及ぶ課題は、これより早い出願において本発明者のある者によって開示された、ラジカル的に(共)重合可能なモノマーの制御された重合における継続的な進歩に対し、背景またはドライビングフォースを提供してきたし、原子移動ラジカル重合(ATRP)として公知の方法を拡張、簡略化およびより確固とするための刺激を提供する。
原子移動ラジカル重合法を簡略化し、それを商業的実施においてより適合させ、その方法によって製造される物質の製造のための全体としてのコストを低減するのに必要とされる幾つかの改良を開示および考察する。また、改良された本方法は、多数の有用な用途のための改良された官能性物質を提供する。
鉄基体の系を最初に考察することによって、有用性を説明するが、これは、フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーを制御した重合のための触媒として遷移金属塩の使用の応用性を何ら限定するものではない。現在までに、鉄基体のATRP触媒に使用されるリガンドは、好ましくは、ホスフィン類(例えば、トリブチルホスフィンおよびトリフェニルホスフィン)、脂肪族アミン類(例えば、トリブチルアミンおよびトリオクチルアミン)、置換されたビピリジン類(例えば、4,4’−ジノニル−2,2’−ビピリジン,dNbpy);テトラデントシッフ塩基または一酸化炭素およびシクロペンタジエニルの類から選択されている。前述のリガンドを有する鉄錯体は、好ましくは、四面体(例えば、トリフェニルホスフィンおよびトリブチルアミン)または平方平面(テトラデントシッフ塩基)配置を示す。Matyjaszewski,K;Wei, M.;Xia, J.;McDermott, N. E., Macromolecules, vol.30, p.8161(1997);Moineau, G.;Dubois, P.;Jerome, R.;Schninger, T.;Teyssie, P., Macromolecules, vol.31, p.545(1998);Wolfe, P. S.;Nguyen, S. T. Am. Chem. Soc., Polym. Prep., vol.39(2), p.552(1998);Kamigaito, M.;Sawamoto, M., Am. Chem. Soc. Polym. Prep., vol.40(2), p.325(1999);Kotani, Y.;Kamigaito, M.;Sawamoto,M, Am. Chem. Soc. Polym. Prep., vol.40(2), p.468(1999)参照。
錯体1および3(スキーム1)は、クロライドとブロマイドとの両方について単離されているが、他方、錯体2は、X=Clについてのみ公知である。塩素基体の錯体とは違って、4つより多い臭素原子を含む単核鉄(III)は、恐らくは、それらのより低い安定性により単離されていないことは、また、記載する価値がある。錯体1は、以下に記載する直接的なATRPプロセスに関する活性種の可能性が高い。錯体2は、2より低いオニウム塩/FeBr2比で存在するかもしれない。開始剤または高分子“休止状態の”種からハロゲン原子を引き抜くことにより、〔FeBr4〕2-錯体は、〔FeBr5〕2-種へと転化される。〔FeBr5〕2-は単離されていないが、それは、溶液中に存在しうる。〔FeBr5〕2-錯体アニオンの形成は、“逆”ATRP実験によって支持され、このことは、実施例4a−4cで考察するが、その第1の工程を概略的にスキーム2に示す。
遷移金属塩との“逆”ATRPにおいて、種々の錯体は、異なる塩/FeBr3比について得られる可変多分散性によって示されるように、対イオン/FeBr3比に依存して影響を受けるかもしれない。2より大きい塩/鉄比について得られるより低い多分散性は、〔FeBr5〕2-錯体の影響を示唆し、このことは、そのより低い安定性により臭素原子のより容易な除去を可能とし、したがって、より迅速な失活をもたらす。この場合に、生ずる〔FeBr4〕2-錯体は、活性化工程について役割を果たすことができる。
触媒または支持された触媒の比は、本発明に従う重合においてそれが活性である限り、特に制限はない。これは、重合媒体中で触媒が活性であるものの、他方、支持体固体と相互作用することを必要とするかもしれない。活性および相互作用は、全てのプロセスパラメータを考慮することによって均衡とされる。
本発明は、触媒錯体とイオン交換樹脂またはもう1つの固体支持体に結合された対イオンとの相互作用を介して固定化または(先に定義したように)結合された時に、触媒を固定床または流動床反応器内で使用可能とする。
PMDETAは、ここで、N,N,N’,N’’,N’’’−ペンタメチルジエチレン−トリアミンを意味するために使用し;
Me6TRENは、ここで、トリス[(ジメチルアミノ)エチル]アミンを意味するために使用する。〕
スキーム3:支持された対イオンとの対イオン交換
さらに、Cu(II)錯体については、放出されるBr-の量は、使用されるリガンドに依存する。事実、溶液中の遷移金属触媒(銅)間に生ずる平衡および固体支持媒体と強力に相互作用する位置は、遷移金属錯体のサイズ以外に、媒体の極性、交換錯体のイオン性、溶液のpH、イオン交換媒体中に存在する架橋の度合いまたは交換媒体の膨潤性/透過性;支持される対イオンの酸強度およびイオン交換樹脂のグロスサイズに依存することが示された。これらの変数に注意することは、対イオンとしてのイオン交換樹脂とのATRP反応を実施するためおよびイオン交換系によりリサイクルのために触媒を首尾よく除去するための両方について最適な結果を得るために重要である。
適したイオン交換樹脂としては、スルホニルアニオン性対イオンを含有する最も商業的に利用可能なカチオン***換樹脂が挙げられる。
交換は、大過剰のカチオン部位が利用可能な時には、溶剤に強く依存しない。
速度は、合計遷移金属対利用可能な部位のより低い相対比では、溶剤の極性とともに増大した。
プロセスエンジニアにとって利用可能なこれらの手段により、触媒、特にここではイオン交換樹脂が相互作用する米国特許5,807,937に考察されている固体の使用を介して、重合を行い、かつ、除去、リサイクルおよび再使用しやすい触媒パッケージを設計することが可能であろう。
この反応の能力を新規物質を製造するのにさらに定義すると、例えば、触媒的なカップリング反応についての結合分子として鎖に沿ってα−メチルスチリルまたはイソプロペニルベンゼン置換基を有する(コ)ポリマーを使用する場合、ポリマー骨格上の1つの特異な部位から生ずる2つの同様のグラフト(コ)ポリマーの可能性を有するグラフトコポリマーを生成するであろう。これは、フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーによって構成されるグラフトを有するコポリマーに対し、新しいタイプのグラフトコポリマーであろう。新しいグラフトコポリマーは、他のポリマー鎖の末端で骨格ポリマーにグラフトされているというよりもむしろ両方のポリマー鎖内でポリマーが相互にグラフトされているものである。事実、グラフティング部位が、本質的に、グラフトされた鎖の中点に位置するので、これら“内部でグラフトされた”コポリマーにおいてさらなる対称の度合いが存在するであろう。“内部でグラフトされた”2つのコポリマー鎖は、物質、特に、弾性物質内での嵩高い特性の発現において違いを生じ、種々の界面特性および拡散特性において違いを生ずる。界面特性および拡散特性における違いは、現在の商業的なグラフトコポリマーに対する場合のように、特に、1つのポリマー末端でグラフティングが生ずるグラフトコポリマーと比較する時、嵩高いグラフトコポリマーに対し、構成成分のようなまたは高分子界面活性剤のようなグラフトコポリマーを含有する複合体およびブレンドまたは合金における特性発現に対し、表面特性の改質または界面特性のコントロールに対し生ずる。“内部でグラフトする”のに特に適した2つのポリマー鎖としては、種々の容易に調節可能な組成、異なるフィリシティまたは異なるマクロ官能性およびグラフトポリマー鎖上の公知の官能基を有するポリマー鎖が挙げられる。
官能化の度合いを決定した。示された例において、アリルアルコールの添加後3時間で、官能化の度合いは、f=1.9であった。
ジビニル化合物のR結合基の構造は、第1のポリマーの溶解度パラメータおよび/またはスター(コ)ポリマーの所望される構造を反映するように選択することができる。また、選択したジビニル化合物と心の生成物の適用に対する特性をさらに特にあつらえられたものであろうとするモノマーとを(共)重合することにより心の構造をさらに改良することが可能である。
心が本質的にラジカル的に移動可能な原子を含まないアーム第1アプローチにより官能性スターコポリマーを形成したい場合、触媒的な原子移動カップリング反応について上記したように、ビニル置換基よりもむしろイソプロペニル置換基とのカップリング反応が実施されるであろう。
4,4’,4’’−トリス(5−ノニル)−2,2’:6’,2’’−テトラピリジン(tNtpy)は、以下に示すように、置換されたターピリジンであるが、その使用は、また、BMAの制御された重合をもたらす。
1. Cu(II)種の安定化、および、したがって、ATRPに対する高度に活性な触媒の形成。
触媒として錯体1を使用し種々の重合反応を試験したが、塊重合においては、リガンドとしての非帯電ポリアミンと比較した時、より高い高分子量の生成物をもたらす。しかし、触媒もまた低い活性を示した。
嵩高いPOSS部分を有するメタアクリロイルおよびスチリル基によって構成されるポリシロキサンモノマーをATRP系に適用した。文献記載の以前の研究は、Sty−POSSおよびMMA−POSSの慣用的なラジカル重合を報告している。POSS立方体のポリマー鎖への導入は、鎖易動度、熱挙動およびハイブリッド物質の全体としての機械的強さに影響を及ぼすことが立証された。しかし、POSS−基体の(コ)ポリマーの合成は、制御されたラジカル法を使用しては報告されていない。制御されたラジカル重合法を使用して製造されるPOSS−ポリマーは、重合を再開始することのできる末端基官能性を有するという利点を与える。これは、軟質の中央セグメントと周辺のPOSSとを有するPOSSのブロックコポリマー、例えば、熱可塑性エラストマーの合成を可能とする。さらに、制御されたラジカル重合を介してさらに複雑なトポロジーを達成することができ、スターポリマーおよびスターブロックコポリマーの合成を可能とする。かくして、POSS−基体のモノマーのATRPへの適用は、十分に定義された無機および有機ポリマーセグメントの両方を有する広い範囲のハイブリッド物質を生成させることができる。
ハイブリッド有機/無機シリケートナノ粒子の合成は、開始剤−官能化された粒子からビニルモノマーの重合を経てここに立証される。第1のアプローチは、開始剤としてのベンジルクロライド官能性シリケート粒子の使用であった(T. E. Patten, Polymer Preprints, vol.40(2), p.354)。ベンジルクロライド開始剤粒子からのスチレンのATRPのための条件を最適化することの困難性は、恐らくは、ベンジルクロライド基からの有効ではない開始に遭遇することであった。この困難性を克服するために、2−ブロモイソブチリル官能基を有するナノ粒子の合成を実行した。
ビニルアセテートの重合は、Fe(OAc)2/PMDETA(PMDETA=N,N,N’,N’’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン)錯体の存在で開始剤としてCCl4を使用して実施した。モノマーの初期濃度対開始剤の比を変えることにより、予想されるようにして、広い範囲の分子量を有するポリビニルアセテートを合成した。典型的なATRP触媒系を使用して、生ずるポリビニルアセテートをブロックコポリマーの合成のための有効なマクロ開始剤として使用した。
スキーム12:CCl4/Fe(OAc)2/PMDETAを用いたVOAcのテロ重合
CuBrに関して20mol%のCu(II)Br2の存在で、メチル2−ブロモプロピオネートおよびCuBr/PMDETAを使用して、ポリ(n−ブチルアクリレート)マクロ開始剤を製造した。開始剤と触媒/触媒レドックス共役体のこの組合せは、ESI−MS分析により測定して末端臭素基を有する十分に定義されたポリブチルアクリレートを与えた。メチルアクリレートによる鎖延長実験は、末端基官能性の高い度合いを支持した。これら2つの結果は、ポリブチルアクリレート中にブロモ−末端基が存在することを示す。室温で50体積%のエタノール中CuBrに関して20mol%のCu(II)Br2の存在で、CuBr/Me4−Cyclamを使用し、ポリブチルアクリレートマクロ開始剤をビニルアセテートと共重合させた。
本発明を全般的に記載したが、特定の具体例を参照するといっそうの理解が得られる。具体例は説明のために本明細書に示したものであり、別途明記しない限り限定ではない。
スチレン、メタクリル酸メチル(MMA)およびアクリル酸メチル(MA)は、CaH2から真空蒸留して−15℃に保存された。オニウム塩類(すべてAldrichから)は、90℃で少なくとも8時間乾燥され、デシケーター内で無水CaCl2上に保存された。臭化鉄(II)および臭化鉄(III)(Aldrichから)は、入手したままで使用された。1−フェニルエチルブロミド(PEBr)、2−ブロモプロピオン酸メチル(MBP)および2−ブロモイソ酪酸エチル(EBiB)(Aldrichから)は、入手したままで使用された。AIBNは50℃のメタノールから再結晶され、冷凍庫に保存された。溶媒はすべてそれ以上精製せずに使用された。多くの場合、モノマーおよび溶媒には重合直前に少なくとも15分間、アルゴンを吹き込んだ。
一点実験. ガラス試験管に固体化合物(FeBr2/オニウム塩、またはFeBr3/オニウム塩/AIBN)を装入し、ゴム膜で蓋をし、酸素を除去するために真空とアルゴンの間を3回循環させた。次いで予め脱泡したすべての液体成分(モノマー、溶媒、GC標準品、開始剤)をシリンジで添加した。試験管をアルゴン下でシールし、サーモスタットを目的温度に設定した油浴に入れた。一定時間後、試験管を冷却し、開放し、内容物をTHFまたはトルエンに溶解した。
モノマー転化率は、THF(スチレン、MMA)またはトルエン(MA)溶液中でクロロベンゼンまたはo−キシレンを内標準として用いるGCにより測定された。島津CR501 Chromatapacを含むJ&W Scientific DB−WAXカラムを備えた島津GC−14ガスクロマトグラフを用いた。分子量および多分散度(Mw/Mn)は、THF中のGPCにより、Waters 717 Plusオートサンプラー、PSSガード、105Å、1000Åおよび100Åのカラム、ならびにWaters 410示差屈折計を用いて測定された。
salt:塩類;
conv.(conversion):転化率;
solvent:溶媒;
ligand:リガンド;
initiator(system):開始剤(系);
initiating system:開始剤系;
bulk:塊状重合;
monomer:モノマー;
catalyst:触媒;
content:含量;
time:時間;
hr(h):時;
min:分;
Exp:実験番号;
experiment#:実験番号;
reaction time:反応時間;
temp(T):温度;
stylene:スチレン;
sample:試料;
terminal halogen:末端ハロゲン;
target:目標;
toluene:トルエン
catalytic system:触媒系。
本発明に従い、種々のモル比のFeBr2/オニウム塩(表I)を用いて重合を行い、塩の増加に伴って反応が遅くなり速度が低下することが示された。すべての場合、分子量は理論値と良く一致し、多分散度は1.2未満であった。モル比0.5の塩/FeBr2の場合、カチオン重合が起きたと思われ、いっそう低い分子量および二モード分子量分布になった。臭化テトラブチルアンモニウム(TBABr)および臭化テトラブチルホスホニウム(TBPBr)を塩類として用いた。両方の場合とも、FeBr2/塩の最適モル比は1〜1.5であった。反応混合物は室温および110℃で不均質であった。
FeBr2/TBABr=1/1.5の比率で実施した反応速度実験は非直線的一次反応速度プロットを示したが、Mnの理論値と実験値が良く一致し、多分散度は1.1〜1.2以内であった(図10および11)。
前記に詳述したように重合中の反応性がより低いある種のポリ鉄コンプレックスの形成は、反応速度が低いことの説明となりうる。そのようなコンプレックスがBu3P添加により分解して重合が促進されるかどうかを判定するために、以下の実験を行った(表IA)。
この結果は、Bu3P添加により反応速度が実際に増大したことを示す。この確認された増大は、重合反応を促進することが知られているFeBr2とBu3Pのコンプレックスが形成されたことによると思われる。
本発明に従い、キシレン中、種々のモル比のTBPBr/FeBr2で80℃において重合を行い、最適比率は約0.5〜1であることが示された。これらの条件下で実施した反応速度実験の結果を図12および13に示す。反応は速やかであったが(5時間後に80%の転化率)、一次反応速度プロットは直線的でなかった。これはおそらく停止反応反応があることを示すと思われる。分子量は転化率に伴って直線的に増大したが、それらは理論値より高かった。多分散度は反応初期に低下して最小値1.34に達し、60%転化後、再び増大した。
本発明に従って一点重合を実施し、塩素、臭素またはヨウ素アニオンを含むFeBr2コンプレックスがアクリル酸メチルATRPにおいて活性であることが示された(表II)。分子量実験値は理論値と良く一致し、多分散度は低く、制御プロセスであることを示した。多分散度指数は、コンプレックス形成ハライドイオンの性質に応じてCl->Br->I-の順に変化した。さらに、多分散度はテトラブチルホスホニウム塩の方が対応するテトラブチルアンモニウム塩より低かった。これは前者の方が溶解性が良いためであろう。同様な結果がアクリル酸ブチルの場合にも得られた。
FeBr2/TBPBr=1/1.5の比率で実施した反応速度実験は、アクリル酸メチルの反応がきわめて遅く、一次反応速度プロットは直線的でないことを示した(図14)。分子量は理論値ときわめて良く一致し、多分散度は転化率に伴って1.15にまで低下した(図15)。
”逆”ATRP反応における遷移金属使用の一般性を証明するために、鉄(III)塩および3種類のモノマーを用いて反応を行い、反応の性質を例示した。
最初に用いた反応条件および得られた結果を表IIIに示す。
得られたMWは理論値よりはるかに高かった(約2倍)。これはAIBNの分解が不完全であったことによる可能性がある。85℃でAIBNの半減期は約55分である。また反応混合物の粘度増大がケージ効果を高め、このため一次ラジカルの収率が低下する。FeBr3/TBPBの比率によれば、FeBr4 -はFeBr5 2-より弱い失活剤であると思われる(実施例14−2−3と14−4−5の対比)。
この場合、Mn実験値と理論値がはるかに良く一致した。この場合も、塩/FeBr3比が2より高い場合に最低の多分散度が得られた。
”逆”ATRPにより得たpMMAのGPCトレースは、一次反応速度プロットにおいて屈曲を示す。これは重合中に停止反応が起きたことを示す(図7)。これらの停止反応のため、GPCトレースにテイリングがみられ、MWは理論値より約10〜15%高い。低い転化率では多分散度は約1.3であり、次いで約1.45にまで増大する(図8)。
アクリル酸メチルの”逆”ATRPの結果を表Vに示す。
遷移金属塩による直接ATRPの場合のように、重合は遅く、同様な反応時間後に同様な転化率が得られる。さらに、MMAの重合について測定したように、2より大きいFeBr3/TBPB比について最低の多分散度が得られる。
反応条件および結果を表VIに示す。
この結果は、FeBr3の存在のため、無制御なカチオン重合が起きたことを示す。予め形成したコンプレックスにモノマーを添加することにより、この実験をやり直すべきである。
下記の条件下で1試験管実験を行った:MMA/o−キシレン=1/1 v/v;目標Mn=40K;2−Br−イソ酪酸/FeBr2/TBPB=0.75/1/1;温度=80℃;反応時間=2.25時間。結果は下記のとおりであった:転化率=42%;Mn.th=16800;Mn.SEC=25550;Mw/Mn=1.29。これらのデータに基づいて計算した開始剤効率は66%である。これらの結果を、同様な条件下で実施し、2−ブロモ酪酸エチルにより開始したMMA重合について前記で得た結果と比較すると、重合は遊離カルボン酸系開始剤によってさほど影響されないと結論できる。
MMAとメタクリル酸(5モル%)の共重合実験を試みた。反応をo−ジクロロベンゼン(MMAに対し1/1 v/v)中、目標Mn=30K、80℃で窒素下に21.5時間実施した。開始剤系はEBiB:FeBr2:TBPB=1:1:1であった。触媒を室温でDCB+MMA中において調製し、次いで脱泡メタクリル酸を添加し、最後にEBiBを添加した。転化率測定のため、種々の時間間隔で反応混合物から試料を取り出した。THFおよびDMF両方のラインで最終分子量および多分散度を測定した。試料を常法により処理した(アルミナカラムに通した)。結果を表VIIに示す。
THFラインから得た結果は、そのピークがポリマーのピークと重なる不純物の存在により影響を受けている。
以下の実施例は共有対イオンの使用により触媒を支持する本発明をより良く理解するために示すものであり、限定のためのものではない。DOWEX(商標)ナトリウム交換樹脂に支持された遷移金属触媒をアクリル酸メチルの重合に使用する例を示す。大部分の市販カチオン交換樹脂は、スルホン化架橋ポリスチレンジビニルベンゼンビーズからなる。カチオンは一般にH+、Na+またはこれら2種類の混合物であり、アニオン対イオンはスルホニル基である。ATRP活性銅コンプレックスとNa+の交換はH+との交換よりはるかに遅い。これはおそらくカチオンサイズの違いによるものであろう。イオン交換樹脂上のNa+部位をHNO3またはHClなどの強い鉱酸で処理することにより、H+部位に変換できる。Cu(I)およびCu(II)ATRP活性コンプレックスの効果的な分離は、大過剰のイオン交換樹脂、すなわち過剰の到達可能なH+部位を用いて達成できる。その場合、前記平衡は溶液から銅コンプレックスが完全に除かれるのに好都合な右へ移行する。ATRPに用いるCu(I)およびCu(II)コンプレックスが有色であるため、溶液中のそれらの濃度を監視するためにUV−Vis分光測定を用いた。
CuBr(99.999%,Aldrich)、CuBr2(99.999%)および2,2’−ビピリジン(99+%,Aldrich)を窒素雰囲気下でグローブボックス内に保存した。DOWEX MSC−1マクロ多孔質イオン交換樹脂(20〜50メッシュ、Aldrich)を脱イオンH2O、アセトンで洗浄し、48時間真空乾燥した。N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン(99%,Aldrich)、トリス−(2−ジメチルアミノエチル)アミン(周知の文献方法で合成)および全溶媒を、使用前に蒸留および脱酸素した。
UV/VIS/NIR分光計Lambda 900(Perkin Elmer)により、石英UVセル、またはSchlenkフラスコに接続した石英セルを用いて、分光測定を行った。試料をすべて酸素の不存在下で反応混合物から取り出し、ただしメタノール希釈およびUV−VIS分析の前2時間、空気に暴露した。反応溶媒0.5mLとメタノール4.5mLを混合することにより、ブランク溶液を調製した。
一般的な実験で、5.0gのDOWEX(商標)MSC−1マクロ多孔質イオン交換樹脂を500mLの1.6M HNO3で処理することによりH+形に変換した。次いで樹脂を中性になるまで蒸留水で洗浄し、吸引濾過し、空気中で乾燥させた。次いで樹脂を24時間真空乾燥して残留H2Oを除去した。乾燥樹脂(0.7274g)を200mLの三角フラスコ中へ秤量し、5%NaCl溶液中の0.1M NaOH 100mLと共に24時間放置した。次いでこの溶液20.0mLを0.1M H2SO4で逆滴定した。NaOH溶液の中和に6.2mLの酸が必要であった。次いで溶液中のNaOHの元の量と最終量に基づいて、乾燥H+形樹脂の装填容量を計算し、5.2×10-3mol Na+/g(乾燥H+形樹脂)となった。
上記と同様な方法を用い、ただしDOWEX(商標)MSC−1マクロ多孔質イオン交換樹脂をNaOHとの反応前に過剰のHNO3で処理しなかった。装填容量は5.0×10-3mol Na+/g(粗製形樹脂)と計算された。
一般的な実験で、0.0347g(2.420×10-4mol)のCuBrおよび0.05052mL(2.420×10-4mol)のN,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミンをSchlenkフラスコに入れ、20.0mLの溶媒(アクリル酸メチル、クロロベンゼン、エタノール、アセトンまたは種々の比率のアクリル酸メチルとクロロベンゼン、およびアクリル酸メチルとアセトン)を添加した。混合物を室温で3時間撹拌してコンプレックスを十分に形成させた。次いでこれを(カニューレで)0.815gのDOWEX(商標)MSC−1マクロ多孔質イオン交換樹脂に移した。種々の時間間隔で混合物から試料(0.5mL)を取り出し、UV/VIS分析前に空気に暴露し、5.0mLのメタノールで希釈した。Beer−Lambertプロットに基づいて、メタノール中における酸化形CuBr/[N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン]濃度を計算した(λmax=652nm,ε=143.22Lmol-1cm-1,R2=0.9998)。他のCu(I)およびCu(II)コンプレックスについても同様な実験方法を用いた。対応するBeer−Lambertプロットに基づいて濃度を計算した。
DOWEX(商標)ナトリウム交換樹脂にCu(I)を装填し、Me6TRENとコンプレックス形成させた。アクリル酸メチルおよびMBP開始剤を添加し、フラスコを60℃の油浴に入れた。この実験には下記の条件を用いた:MA:MBP:樹脂上Cu(I)=500:1:10。この反応はきわめて速やかであり、溶液は5分間以内の撹拌で粘稠になった。生成物をTHFに溶解し、樹脂から分離した。GPCトレースは、Mn=38100g/mol、Mw=43770g/mol、PDI=1.15(理論値、転化率99%について43030g/mol)のポリマーの存在を示した。
実施例8からの樹脂を再び同じ反応に、ただし室温で用いた。今回は溶液は3時間後にきわめて粘稠になった(撹拌が停止)。このポリマーは予想どおり低い分子量ピークをもっていたが、高い分子量ピークももっていた。これが撹拌しにい原因であった。反応が速やかでなければ反応を塊状で行うことはできないと考えられる。ラジカル鎖がCu(II)に到達してBrを抜き出すのが困難なためそれらが結合するので、より高い転化率では(50%から出発した場合ですら)鎖の結合が起きる可能性があるからである(本明細書の他の箇所で述べるように、この現象は支持体上のCu(II)濃度を高めることにより対処できる)。
実施例9からの樹脂をこの場合も再使用した。条件は下記のとおりであった:MA:MBP:樹脂上Cu(I)=1000:1:10。目的は、反応速度を低下させるためにより多量のモノマーを用い、反応を調べるのを可能にすることであった。これはより長い時間がかかるからである。この場合も、60℃で50分間の撹拌後、混合物はきわめて粘稠になった。得られたポリマーは予想どおり低い分子量ピーク(20,000g/mol)をもっていたが、高い分子量ピーク(900,000)ももっていた。これは、触媒系のCu(I)/Cu(II)平衡を形成する前に低い転化率で若干のレドックス開始重合が起きたことを示す。
ベンゼンを溶媒として用い、この場合も同じ樹脂/触媒を用いて反応を行った。反応体の比率はMA:MBP:樹脂上Cu(I):ベンゼン=1000:1:10:3000であり、反応を60℃で実施した。反応速度を調べるために、反応速度をGCで追跡した。その結果は、それが転化率に伴って分子量が直線的に増大する”リビング”系であることを示す。
実施例12.支持された遷移金属塩仲介によるATRP
以下の実験は、アニオン交換樹脂に支持されたFeBr3を用いてATRP反応を行う可能性を調べるためのものであった。これらの最初の実施例に続いて、支持された触媒をMMAの”逆”ATRPに用いる。
−DOWEX 1×8−400クロリド−これは200〜400メッシュのビーズサイズをもつゲルであり、イオン交換アニオンとしてクロリドをもつ;
−DOWEX MSA−1−これは20〜50メッシュのビーズサイズをもつマクロ多孔質タイプの樹脂である。市販製品は同様にイオン交換アニオンとしてクロリドをもつ;
1実験はクロリド形樹脂を用いて行われた。第2実験については、樹脂をカラムに装填し、NaBr水溶液をカラムに通し、脱イオン水およびメタノールで洗浄し、高真空下で乾燥させることにより、ブロミド形に変換した。
MMAの”逆”ATRPにおける支持された触媒の活性を証明するために、2つの実験を行った。
下記の条件を用いた:温度100℃;MMA/ジクロロベンゼン=1/2;目標Mn=30K。目標Mnは、下記の関係式を用いて計算された:
Mn=[MMA]0/2[AIBN]0×MWMMA×C%
反応に用いたすべてのFeBr3が支持されたと仮定して、FeBr3/AIBN 6/1を目標とした。実際に用いた量は下記のとおりであった:MMA=1.5ml;DCB=3ml;FeBr3=41mg;AIBN−4mg;マクロ多孔質樹脂−ブロミド形=0.4g。
実施例FM18Rと同じ条件を用い、ただし0.87gのゲルタイプ樹脂(クロリド)を使用した。反応の開始時にビーズを均一に分散させたが、反応混合物の粘度が増大した後は混合しにくくなった。結果を表IXに示す。
これらの実験の背後にある概念は、支持された触媒およびフッ素化溶媒のほか、ATRP触媒を再循環するための他の方法は、重合温度ではポリマーを溶解するが室温(またはそれ以下)では沈殿させる溶媒を使用するというものであった。ポリマーを濾過により回収し、溶存触媒を含有する濾液を再循環させる。
メタノールおよび無水エタノールをMMAのATRPのための溶媒として下記の条件下で用いた:目標Mn=30K;90℃;MMA/アルコール=1/2 v/v;EBiB/CuCl/dNbpy=1/1/2;7.16時間。結果を表Xに示す。
下記の条件を用いた:目標Mn=60K;90℃;MMA/ヘプタン=1/2;EBiB/CuCl/dNbpy=1/1/2;7.16時間。重合中にポリマーが沈殿した。転化率=14〜16%;Mn=11400;Mw/Mn=1.21。
開始剤としてのエチレングリコールモノ(2−ブロモイソ酪酸)および遷移金属触媒としての臭化銅(I)/N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)を用いるアクリル酸メチルの重合により、モデルポリマーを製造した。原子伝達結合反応の成功が表XIから分かる。実験75NB1においてα−ブロモ−ω−ヒドロキシ−ポリ(アクリル酸メチル)1モル当たりα−メチルスチレン0.5モルの使用により、数平均分子量(Mn)が本質的に2倍になることが示される。この結合反応について提示された機序を図6に示す。
ヒドロキシ含有開始剤エチレングリコールモノ(2−ブロモイソブチラート)を用い、臭化銅(I)/PMDETA触媒系によりアクリル酸メチルを重合させた。その際、p−ジメトキシベンゼンが溶媒として存在した。モノマー転化率80%に達した後、アリルアルコールを種々の濃度の銅(0)およびさらに可溶化性リガンドと共にポリマーに添加した。表XIに挙げた実験の詳細は、適切な条件下では本質的に”ホモ”−テレキレート(telechelic)α−ω−ジヒドロキシ−ポリマーが3時間以内に形成したことを示す。
Aldrichからの酢酸ビニルをCaH2上で蒸留し、アルゴン雰囲気下で−15℃に保存した。Fe(OAc)2(97%)をStrem Chemicalsから購入し、さらに精製せずに用いた。CCl4およびN,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)はAldrichから、酢酸エチル(EtOAc)(溶媒)はFisherからのものであった。それらをすべて入手したまま用いた。
乾燥丸底フラスコにFe(OAc)2を装入した。フラスコをゴム膜でシールし、酸素を除去するために真空とアルゴンの間を3回循環させた。脱泡したモノマー、溶媒およびアミンリガンドを脱ガスシリンジで添加した。フラスコを、サーモスタットにより目的温度に保持した油浴に浸漬した。次いで開始剤を添加し、時間計測を開始した。一定の時間間隔でフラスコから脱ガスシリンジにより試料を取り出し、THFに添加した。ガスクロマトグラフィー(GC)により、残留モノマー濃度からモノマー転化率を判定した。THFを溶離剤として用いるサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)により、分子量および分子量分布を測定した。SECカラムの検量のためにポリスチレン標準品を用いた。
標準ATRP条件下で、開始剤として2−ブロモプロピオン酸メチル、および触媒として2,2’−ビピリジン(bpy)またはN,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)とコンプレックス形成したCuBrを用い、50〜110℃の温度で一連の重合を実施したが、ポリ(酢酸ビニル)(pVOAc)の形成はみられなかった。他の一般的ATRP開始剤または交換ハロゲンとしての塩素を用いても同様な結果が得られた。VOAcのATRPに際して遭遇した難点は主に、下記により定められる平衡定数(Keq)が低いことによると思われる:
興味深いことに、触媒としてPMDETAによりコンプレックス形成したFe(OAc)2を用い、開始剤としてCCl4を用いた場合、ポリマーが得られた。代表的なサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)トレースを調べると、CCl4の使用量の減少に伴って高い分子量の方へ次第に移行することが示された。さらに、分子量の実験値(Mn.SEC)と理論値(Mn.SEC)の間にほぼ直線的な関係が得られた。CCl4から定量的に開始すると仮定して、理論値は開始剤に対する消費モノマーの比率に基づいて計算された。さらに、CCl4/Fe(OAc)2/PMDETA開始剤系により製造したポリ酢酸ビニル(Mn=3600およびMn/Mw=1.81)を、一般的なATRP触媒系を用いるn−アクリル酸ブチル(nBA)とスチレン(Sty)のブロックコポリマー(Mn=24300およびMn/Mw=1.42)の合成のための効率的なマクロ開始剤として使用した。明らかにブロックコポリマーのシグナルはより高い分子量の方へ移行し、多分散度は低下した。したがって、これら初期の試験的一点実験から、CCl4/Fe(OAc)2/PMDETA開始剤系によるVOAcの重合は制御されたと思われる。
重合をより良く調べるために、さらに詳細な反応速度試験を実施した。CCl4により開始し、Fe(OAc)2/PMDETAコンプレックスにより促進したVOAc重合の半対数プロットを調べると、重合が約60%モノマー転化率に達するまで生長反応種の濃度がほぼ一定であり、次いで重合速度が急激に低下することが分かった。転化率に対する分子量のプロットは、高分子量のポリマーが重合の初期段階で形成されること、および分子量実験値は反応全体を通して比較的一定であることを示した。さらに、転化率に関係なく比較的高い多分散度のポリマー(Mn/Mw約1.8〜2.0)が得られた。
種々の開始剤についても試験し、結果を表XIIIに示す。開始剤としてCCl4を用いると、形成されたpVOAcは理論値(Mn.SEC=6300)に近い分子量実験値(Mn.SEC=7800)をもっていた。理論値は、連鎖移動反応なしにCCl4から定量的に開始すると仮定して、開始剤に対する消費モノマーの比率に基づいて計算された。2,2−ジクロロ酢酸メチル(エントリー(entry)2)またはブロモホルム(エントリー5)を開始剤として用いても、同様な結果が得られた。しかし他の開始剤は高すぎる分子量のpVOAcを生成するか、またはオリゴマーを形成した。
ATRP活性である末端官能基を含むポリ酢酸ビニルの製造のために企画した実験の結果を表XIVにまとめる。
b Mn.Cal=([M]0/[In]0)×(MW)0×転化率,ここで[M]0および[In]0はモノマーおよび開始剤の初期濃度を表し、(MW)0はモノマーの分子量である。
材料
開始剤(Aldrich)を入手したままで用いた。ジエチレントリアミン(Aldrich)および1−(2−アミノエチル)ピペラジン(Aldrich)を入手したままで用いた。
撹拌バーを備えた10mLの丸底フラスコに固体を添加した。フラスコを排気し、窒素を充填した。液体を3回の凍結−ポンプ−融解サイクルで脱泡し、次いでシリンジで反応フラスコに添加した。反応混合物を重合温度に加熱し、次いで開始剤をシリンジで添加した。
島津GC−17Aを用い、内標準に対して転化率を測定した。Waters 717 Plusオートサンプラー、PSS SDV 105、103および102Åのカラム、ならびにWaters 410 RI検出器を備えたGPCを用い、ポリスチレンおよびポリ[メタクリル酸メチル]標準品に対して分子量を測定した。
2−ブロモプロピオン酸メチル(MBrP)により開始したCu(I)/PMDETAによるMAの重合は良好に制御されることが、先の出願で示された。しかし同じ反応条件下で(t−BA)の重合は良好に制御されない。表XVに、CuBr/PMDETA触媒系および開始剤としてのMBrPを用いた(t−BA)のATRPの結果を示す。
b [tBA]:[MBrP]:[CuBr]:[PMDETA]比=50:1:0.5:0.5
c [tBA]:[MBrP]:[CuBr]:[PMDETA]:[CuBr2]比=50:1:0.5:0.525:0.025
実施例18b)Cu/DETAによるMAの重合
Cu(I)、Cu(II)、DETA、および開始剤を用いるMAの塊状重合(エントリー1/表XIII)は、分子量制御を示さなかった。先の結果に基づいて、極性溶媒の添加はMA中の触媒の溶解度を高め、重合制御を改善することが確信された。種々の溶媒および異なる希釈度を用いて数例の反応を実施した。これらの実験の結果を表XVに示す。この表に示すように、反応は用いる溶媒の量にきわめて敏感であり、低濃度(5〜10%)の極性溶媒が最良の反応制御を与えると思われる。PMDETAによるt−BAの場合と同様に、極性溶媒の添加により溶液中の失活剤濃度が高まり、より制御された重合が得られると思われる。
b [MA]:[MBrP]:[CuBr]:[CuBr2]:[DETA]比=230:1:1:0.1:1.1
上記にエントリー4と表示した反応の速度および分子量プロットは、直線的一次反応速度を示し、推定値との良好な分子量一致を示した。
Cu(I)Br、AEPおよび開始剤によるn−BAおよびMMAの塊状重合についての初期実験は、無制御な分子量、幅広い分子量分布、および非直線的一次反応速度を示した。これらのモノマーの塊状重合は、モノマー中でのCu/AEP触媒の溶解度が限られるため、不均質反応混合物中で行われた。適切なリガンドの調製のための要件の理解が正しければ、溶媒を添加すると、PMDETAおよびDETAがより有効になったと同様に、このリガンドが有用になるであろう。種々の溶媒および種々の量の溶媒を用いて数例の実験を行った。これらの実験の結果を表XVIに示す。これらの反応も極性溶媒(この場合、DMFまたはアセトン)が重合の制御レベルを高めうることを示す。これらの反応は溶媒の添加量に対してきわめて敏感であり、最適量の溶媒を用いなければその反応は溶媒を添加しない反応にみられるのと同様な結果を示した。
b [MMA]:[EBriB]:[CuBr]:[AEP]比=100:1:1:1 50%ジフェニルエーテル中
n−BAおよびMMAの2種類の重合の反応速度および分子量のプロットは、分子量測定値とDP=[M]0/[I]0から推定した分子量との良好な一致、および低い多分散度を示す。
制御”/リビング”ラジカル重合法、たとえば原子移動ラジカル重合(ATRP)の出現は、ブロックコポリマーの製造しやすさを改善し、かつブロックコポリマーに取込ませることができるモノマーの範囲を拡大した。さらに、それは他の機序が水に対して敏感すぎて生存できない場合に水性系でブロックコポリマーを合成する可能性を開いた。
二相系での触媒の溶解度を調整するために、同様な条件下で、種々の置換基をもつリガンドを用いて一連の実験を行った。これらの実験の結果を次表XVIIにまとめる。
b 8%のCuBr2(Cu全量に対し)を添加
c dAbpy:dNbpyと(1)の比率1/1混合物
d 11%のCuBr2(Cu全量に対し)を添加
dHDbpyとコンプレックス形成した触媒は、この系に良好に溶解する。同じ条件下でリガンドとしてdNbpyまたはdAbpyを用いて得た結果と比較して、直接ATRPおよび逆ATRPともに、重合は遅い。BMAの直接ATRPについては、開始効率および多分散度はリガンドとしてdHDbpyを用いた場合の方がわずかに良好である。これは、有機相に、より多量のCu(II)があることを示す。BAの逆ATRPおよび重合については、dHDbpyとdAbpyの間で分子量制御の差は明らかでない。重合速度と分子量制御の両方の観点からみて、dNbpyはdHDbpyより良好であると思われる。
4,4’,4”−トリス(5−ノニル)−2,2’:6’,2”−ターピリジン(tNtpy)を用いると、置換ターピリジンもBMAを制御重合した。開始剤としてのEBiBを70℃で用いると、モノマー転化率は1.7時間後に84%に達した。得られたポリマーはMn=37,200、Mw/Mn=1.38をもっていた。この速い重合速度、および褐色から青色への急速な乳化混合物の色の変化は、比較的低い温度で同様に良好な制御重合を達成しうることを示唆する。
開始剤として脂肪族アミンを用いたアクリル酸ブチルの乳化重合例を表XVIIIに示す。
b Brij98,水に対し3%
実施例22.逆ATRP重合におけるATRP開始剤の使用
表XIXは、普通の前進ATRP重合の開始剤を”逆”ATRP乳化重合においてモノマーに添加した実験の結果を示す。この乳化重合の全体的制御は改善された。
適切な条件下で、開始効率は純粋な逆ATRPの0.2〜0.3からEBiBの存在下での約0.6に改善された。この乳濁液について測定した粒度は”逆”ATRP重合のものと類似していた。
ここには2つの異なる方法のATRPによるブロックコポリマーの合成に合わせた条件を報告する。第1に水性ブロックコポリマーを合成し、第2にアクリレート−メタクリレートジ−およびトリ−ブロックコポリマーをワンポット法で製造した。
モノマー(スチレン(STY)、アクリル酸n−ブチル(BA)、メタクリル酸メチル(MMA)、メタクリル酸n−ブチル(BMA))をアルミナカラムに通し、真空蒸留し、次いでN2下で−4℃に保存した。使用直前にそれらをN2で少なくとも30分間パージした。CuBrを精製し、先の報告に従ってリガンド(dAbpy、BPMODA)を合成した。リガンドであるヘキサメチルトリエチレンテトラミン(HMTETA)、ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)をAldrichから購入し、入手したままで用いた。2−ブロモプロピオン酸メチル(MeBrP)、2−ブロモイソ酪酸エチル(Et−2BriB)およびヘキサデカン(HEX)をAldrichから購入し、入手したままで用いた。島津GC14または17Aを用い、内標準に対してモノマー転化率を測定した。Waters 515ポンプ、Waters 717 Plusオートインジェクター、PSS 105、103、102Åのカラム、およびWaters 410 RIからなるGPC系で分子量を測定し、ポリスチレンまたはポリ(メタクリル酸メチル)標準品により検量した。Bruker AM 300MHz分光計によりCDCl3中で1H NMRスペクトルを求めた。
ポリ(アクリル酸n−ブチル)(PBA)マクロ開始剤を、60℃、2時間のBA、CuBr、MeBrPおよびPMDETA(モル比100/1/0.2/0.2)のATRPにより合成した。THFに溶解した後、触媒をアルミナによる濾過により分離し、過剰のモノマーを蒸発により分離した。数平均分子量(Mn)は9600、多分散度(Mw/Mn)は1.2であった。0.5〜1.0gのPBAを必要量の界面活性剤(Brij98またはTween20)の半分と共に丸底フラスコに移し、約半量の適切なモノマーに溶解した(N2で少なくとも30分間パージ)。CuBr、リガンド(dApyまたはBPMODA)および界面活性剤をSchlenkフラスコに添加し、3回の真空/N2サイクルで脱泡した。次いで他の半量のモノマーをN2下でSchlenkフラスコに添加し、触媒/界面活性剤を溶解した。次いで水(脱イオン、N2で少なくとも30分間パージ)をPBA溶液と触媒溶液の両方に均一に添加し、それぞれを約30〜60分間激しく撹拌した。次いでPBA溶液をカニューレでSchlenkフラスコに入れた。定期的に試料をN2洗浄ステンレス鋼シリンジで取り出した。Schlenk(または丸底フラスコ)をゴム膜でシールすると、反応終了時までにそれにモノマーが浸透することが認められた。したがってここに報告したすべての反応を全ガラス反応器内で実施した。
磁気撹拌バーを備え、3回の真空/N2サイクルで脱ガスしたSchlenkフラスコ中へCuBrを秤量した。n−BA(9mL,N2で30分間パージ)およびPMDETAを添加し、溶液を油浴に入れ、撹拌して触媒を溶解した。これらの溶液は淡緑色であり、肉眼では均質であった。開始剤(MeBrPまたは2,6−ジブロモヘプタンジカルボン酸(DMDBHD))を1mLのモノマーに添加し、次いでこれを撹拌し、カニューレでモノマー/触媒溶液に装入した。目的時間後、第2のMMA/CuCl/HMTETA溶液を調製した。これも均質であり、カニューレでSchlenkフラスコに入れた。溶液は急速に粘度低下したが、この第2モノマー添加後、30分以内にさらに粘稠になった。2回目の重合の後、THFをフラスコに装入してポリマーを溶解した。試料から触媒をアルミナによる濾過により分離し、メタノール/水混合物中へ沈殿させた。
ピコリルアミン類をリガンドとして用いてアクリル酸ブチルを標準条件下で重合した。結果を表XXIにまとめる。
実施例25.リガンドとしてピコリルアミン類を用いる乳化重合における、より活性の低いモノマーの使用
より活性の低いモノマーであるアクリル酸ブチルの重合について、2種類のリガンドを調べた。平衡定数が小さいため制御は改善された。結果を表XXIIにまとめる。
おそらくCu(II)コンプレックスの分配定数も役割をもつと思われる。BPMOAはアクリル酸ブチルの塊状重合では優れている(エントリー1)が、水性系では1.5より高い多分散度をもつポリマーが生成した。これは、有機相中の失活剤の溶解度が低いことを示す。BPMODAはより長い疎水鎖をもつので、Cu(II)種の溶解度を大幅に高める。その結果、リガンドとしてBPMODAを用いたアクリル酸ブチルの重合は、モノマー転化率に伴って分子量が直線的に増大すること、および重合全体を通して多分散度が1.3未満であることにより証明されるように、良好に制御された。
ピリジン−イミンリガンドをスチレンおよびアクリル酸メチルのATRPに拡張した結果を下記の表XXIIIに報告し、メタクリル酸メチルの重合についての結果と比較する。
b 塊状重合;[MA]0/[EBP]0=232;[EBP]0/[CuBr]0/[リガンド]0=1/1/2
c アニソール中50容量%;[MMA]0/[EBiB]0=200;[EBiB]0/[CuCl]0/[リガンド]0=1/1/2
d アニソール中50容量%;[MMA]0/[EBiB]0=200;[EBiB]0/[CuBr]0/[リガンド]0=1/1/2
実施例27.三座ピリジン−イミンベースのリガンドを用いる重合
ピリジン−イミン部分を含む2種類の三座リガンド、N−(2−ピリジルメチル)メタンイミン(PMPMI)およびN−(2−N−(ジメチル)エチル)−(2−ピリジル)メタンイミン(DMEPMI)を、二座リガンド第一級アミンと2−ピリジンカルボキシアルデヒドを用いる縮合反応により合成した。銅(I)と三座窒素リガンドのコンプレックスは一般に、大部分の銅(I)と二座窒素リガンドのコンプレックスにみられる四面体コンホメーションと異なるコンホメーション(たとえば四角ピラミッド状)を示す。その結果、最大重合速度を達成するためにリガンド対金属比1で十分である。表XXIVにこれら2種類の三座リガンドを用いたATRPの結果を示す。PMPMIをリガンドとして用いると、スチレンおよびMAの両方について良好に制御された重合が得られた;しかしMMAについては高い多分散度がみられた。DMEPMIをリガンドとして用いると、この場合もスチレンについては良好に制御された重合が得られ、MAについては多分散度がわずかに増大し、MMAについては多分散度が低下した。
b 塊状重合;[MA]0/[EBP]0=232;[EBP]0/[CuBr]0/[リガンド]0=1/1/1
c アニソール中50容量%;[MMA]0/[EBiB]0=200;[EBiB]0/[CuCl]0/[リガンド]0=1/1/1
PMPMIをリガンドとして用いたスチレンおよびMAの重合の反応速度プロットを描き、両モノマーについて時間に対するln([M]0/[M]t)の直線プロットがみられた。これは、生長ラジカルの濃度が一定であることを示す。分子量は転化率に伴って直線的増大を示し、分子量測定値はMAの計算値に近似していた。生成ポリマーの多分散度は重合期間中きわめて低く維持された(Mw/Mn約1.1〜1.2)。これは、活性部位と不活性種の交換が速やかであることを示す。
”標準”ATRP重合条件を用いて最初の一連の実験を行った。リガンドとしてのポリマー支持s−TERNについての結果を表XIXに報告する。
b 50容量%アニソール溶液
c [M]0/[I]0/[CuBr]0/[L]0=[MMA]0/[2−ブロモプロピオニトリル]0/[CuBr]0/[s−TREN]0
実施例28a)特製のポリマー支持されたリガンド
N,N−ビス(2−ピリジルメチル)−2−ヒドロキシエチルアミン(HO−BPMEA)を、ベンジルクロリド官能基を含む市販のMerrifield樹脂に固定化した。この樹脂はペプチド合成および小有機分子のコンビナトリアル合成に広く用いられている。HO−BPMEAは最も良く制御されたアクリル酸メチル(MA)溶液重合をもたらしたひとつなので、MAを試験に用いた。最初の実験では二モード分子量分布がSECによりみられた。二モード分子量分布の理由は直ちには分からないが、初期の生長ラジカルが失活剤に容易に近づくことができず、したがって無制御に重合して普通のフリーラジカル停止反応が起きると思われる(高分子量ピーク)。停止反応によって十分な量の失活剤が生成した後、次いで十分に制御された重合が進行する(低分子量ピーク)。
種々の量のCuBr2を重合に添加し、結果を表XXVIに示す。
b 反応物を加熱前に22℃で40分間撹拌した
c [M]0/[I]0/[CuBr]0/[CuBr2]0/[L]0=[モノマー]0/[2−ブロモプロピオネート]0/[CuBr]0/[CuBr2]0/[s−BPMEA]0
d 二モード分布
e 50容量%アニソール溶液
f [M]0/[I]0/[CuBr]0/[CuBr2]0/[L]0=[モノマー]0/[2−ブロモプロピオニトリル]0/[CuBr]0/[CuBr2]0/[s−BPMEA]0
以下の実施例は本発明を説明するために示すものであり、限定のためのものではない。
各枝の末端にエポキシ基をもつ星形ポリマーの合成を、三官能性開始剤からのMAのATRP、次いでこのポリマーの官能性アルケンへのATRAにより行った。ATRPで製造したポリ(アクリル酸メチル)星形の溶液をATRA反応に使用する前にアルミナに通すことにより、このポリマーを精製した。Cu(I)Br/PMDETA触媒、および開始剤としての1,1,1−トリス(2−ブロモイソブチリルオキシ)フェニルエタンを用いて、pMA星形の合成を行った。アルキルハライド鎖末端官能基の保持を確実にするために、70%モノマー転化率で重合を停止した。SECにより、線状PS標準品(Mn=7,390;Mw/Mn=1.08)を用いて星形ポリマーの分子質量を測定した。Cu(I)Br/dTbpy触媒を用いて、ATRA反応によるpMA星形の官能化を行った。官能化反応を1H NMR分析により監視した。その際、末端基メチンプロトン(m,1H,δ=4.2ppm)の消失およびグリシジルプロトン(s,3H,δ=2.9,2.7,2.5)の形成は、エポキシ官能化星形ポリマーが効率的に形成したことを示唆する。
Cu(I)Br/dTbpy触媒を用いてアクリル酸2−(2−ブロモプロピオニルオキシ)エチル(BPEA)のATRPにより超分枝ポリマーを製造した。SECおよび1H NMR分析の両方により、このポリマーは分枝度が高く、高度のアルキルハライド官能基をもつと推定された。次いでポリマーをTHFに溶解したのちアルミナで濾過することにより、ポリマーから残留触媒を分離した。次いで、さらにCu(I)Br/dTbpyを触媒として用い、精製pBPEAによる1,2−エポキシ−5−ヘキセンのATRAを行った。この反応から、ポリマー末端にエポキシ基をもつ超分枝pBPEAが得られた。ATRA官能化反応を1H NMR分析により監視した。その際、グリシジルプロトン共鳴(s,3H,δ=2.9,2.7,2.5)の形成と共に、臭素に隣接するメチルプロトン(d,3H,δ=1.8ppm)の消失がみられた。1H NMR分析により、アルキルハライド末端基からエポキシ基への高い転化率(p≧0.90)がみられた。δ=1.4〜2.2にみられた他の共鳴は、ポリマーへのラジカル付加後に形成されたアルケンからの脂肪族プロトンに帰属された。
アクリル酸t−ブチル(tBA)を5%NaOH溶液で洗浄して酸を除去し、次いで水相が中性になるまでH2Oで洗浄した。この溶液をCaCl2で乾燥させ、濾過し、次いで減圧下で蒸留した。モノマーを使用前は−20℃でアルゴン下に保存した。CuBrをUSP5,763,548に記載の公表された方法で精製した。他の試薬はすべて市販品であり、さらに精製せずにそのまま用いられた。
乾燥丸底フラスコに、CuBr(19.6mg,0.137mmol)、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)(28.5μL,0.137mmol)、tBA(2ml,13.7mmol)、アニソール(0.5mL)、および磁気撹拌バーを装入した。フラスコをゴム膜でシールし、3回の凍結−ポンプ−融解サイクルで脱泡した。次いでサーモスタットを60℃に設定した油浴にフラスコを浸漬し、2−ブロモプロピオン酸メチル(MBP)(30.4mL,0.272mmol)を徐々に添加した。一定の時間間隔で、ステンレス鋼針付きシリンジでアリコートの反応溶液を取り出し、THFに溶解し、転化率(GC)および分子量(SEC)を測定した。
25容量%p−ジメトキシベンゼン(DMB)溶液中、60℃で、前記方法によりPtBAマクロ開始剤を製造した。重合後、反応混合物をアセトンに溶解し、アルミナカラムに通した後、50容量%メタノール/H2O中で沈殿させて銅コンプレックスを分離した。試料をエチルエーテルに溶解し、次いで回転蒸発器により濃縮し、次いで室温で2日間真空乾燥した。
一般的実験で、ガラス試験管にCuBr(4.2mg,29.3μmol)、PMDETA(6.1μL,29.2μmol)、PtBAマクロ開始剤(0.2g,29.0μmol)、DVB(62.0μL,0.435mmol)、アニソール(0.5mL)、および磁気撹拌バーを装入した。ガラス試験管を3回の凍結−ポンプ−融解サイクルで脱泡し、真空下でシールした。サーモスタットを110℃に設定した油浴にガラス試験管を浸漬した。5時間後、ガラス試験管を取り出して破壊した。試料をTHFに溶解し、転化率(GC)および分子量(SEC)を測定した。
J&W Scientific DB−WAXカラム、およびヘリウムをキャリヤーガスとする炎イオン化検出器を備えた島津GC−14ガスクロマトグラフにより、残留モノマー濃度からモノマー転化率を判定した。分子量および分子量分布は、Waters 410示差屈折計と接続したPSS SDVカラム(105、103および102)により、THFを溶離剤として用いて測定された。データの分析にはPSS GPC科学ソフトウェア バージョン4.02を用いた。1H NMRはBruker WP300計測器により、CDCl3を溶離剤として用いて実施された。
先の出願に開示された方法に従って、触媒としてN,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)によりコンプレックス形成したCuBr、開始剤として2−ブロモプロピオン酸メチル(MBP)を用いて、tBAを重合した。一般的な反応条件下で、時間に対するモノマー転化率の直線的半対数プロットがみられた。これは、生長しつつある鎖の数が一定であることを示す。PtBAの分子量(Mn)は転化率に伴って直線的に増大し、開始剤分子それぞれが1つのポリマー鎖を生成したと仮定して、推定値と良く一致した。得られたポリマーのSECトレースは、モノマー転化率に伴って低下する狭い一モード分子量分布(Mw/Mn)を示した。これらの所見は、この重合が制御プロセスであることを示唆する。こうして製造されたマクロ開始剤として単離したPtBAのBr ω−官能性を、新たなtBAモノマーバッチを用いる連鎖延長反応、またはブロックコポリマーを形成するためのスチレン(St)への交差生長反応により評価した。PtBAマクロ開始剤、新たなtBAバッチへの連鎖延長後の生成PtBA−b−PtBAポリマー、およびPtBA−b−PStブロックコポリマーのSECトレースを重ねて調べると、SECトレースが明らかに高い分子量の方へ移行したのが示された。これは、大部分のPtBAマクロ開始剤鎖末端が反応性Br官能基をもつことを示す。
3種類の市販ジビニル系結合試薬、ジビニルベンゼン(DVB)、ジアクリル酸1,4−ブタンジオール(BDDA)、およびジメタクリル酸エチレングリコール(EGDMA)とPtBAマクロ開始剤(Mn.SEC=6900;Mw/Mn=1.18)を、触媒としてのCuBr/PMDETAにより、アニソール中、110℃で反応させた。DVB、BDDAおよびEGDMAを結合試薬として選んだのは、それらの構造がATRPに用いる3種類の一般的モノマー、スチレン、アクリレートおよびメタクリレートに類似するためである。反応条件下でEGDMAは1.5時間以内に反応混合物を完全にゲル化させ、一方BDDAおよびDVBは20時間後に有意のゲル化を生じなかった。BDDAを結合剤として用いた場合、反応媒質は急速に粘稠になったが、流体のままであった。SECトレースは、BDDAが有意の星形−星形結合を生じ、高い分子量および幅広い分子量分布をもつ星形ポリマーを生成することを示した。これに対しDVBは狭い分子量分布をもつ星形ポリマーを形成した。SEC分析ソフトウェアを用いて推定したように、20時間後に約5%の高次星形ポリマーが形成された。これらの結果は、類似の条件下でのPSt星形ポリマー形成についての先の試験と一致した。
種々の比率のDVB対PtBAマクロ開始剤により、DVBを結合試薬として用いる星形PtBA形成をより詳細に調べた。星形ポリマーの分子量は、DVB対PtBA比が増大するのに伴って増大した。DVB/PtBA比15が最適であり、分子量分布が有意に広がることなく高収率(すなわちマクロ開始剤の転化率が高い)の星形ポリマーが得られることが見出された。星形ポリマーの収率は、星形ポリマーとマクロ開始剤のSECピーク積分の比率から、SEC分析ソフトウェアにより得られる関数を用いて推定された。DVB対PtBA比が低いほど、低収率で星形ポリマーが得られた。たとえばDVB対PtBA比が5または10では、それぞれ収率82%および86%となった。より高いDVB/PtBA比20では、収率が有意に改善されることなく、有意に幅広い分子量分布になった。
星形ポリマー形成の収率をさらに向上させるために、重合に関係する他の要因を調節した。過剰のCu(II)失活剤の存在下ではラジカル結合反応がさらに抑制されるであろうと期待して、CuBr2を追加した(全Cuの20%)。しかし、得られたポリマーのSEC分析は、収率が向上しないことを示した。触媒としてのCDCl/PMDETAの使用を試験した。CDCl/リガンドの存在下でBr末端基をもつマクロ開始剤を用いたハライド交換反応により、ブロックコポリマー形成中の第2モノマーの生長反応と比較してマクロ開始剤開始が向上したと、先に報告されている。これは、短いDVBブロックを形成する交差生長反応に有利であり、他のポリマー鎖のDVBブロックにポリマーラジカル末端が付加する(交差結合してミクロゲル星形コアを形成する)のには不利であろう。C−Br結合が交差生長反応中に破壊され、交差結合反応中には主にC−Cl結合が開裂するからである。事実、CuBrの代わりにCuClを用いると、類似の分子量および分子量分布をもつPtBA星形ポリマーが得られた。この星形形成の収率は、CuBrの場合の90%と比較してさらに95%に向上した。
DVB/PtBA/CuCl/PMDETA比=15/1/1/1を用いて、星形形成の反応速度を調べた。DVBの転化率をGCにより測定した。5時間の反応時間が星形形成に最適と思われた。これより長い反応時間では星形−星形結合が生じた。これは7.5時間および20時間についてはSECトレースに高分子量肩が存在することから明らかであった。時間に対するDVB転化率の直線的半対数プロットは、反応時間5時間まではDVBについて一次反応速度を示し、次いで転化率は水平になった。これはSECデータと一致した。これは以下のことを示唆する。反応の最初の5時間は反応溶液中に立体的に接近可能な活性マクロ開始剤鎖末端および立体的に到達できる星形コアがあり、これが溶液中のDVB分子に、および他のポリマー鎖のDVBブロック上にある懸垂ビニル基に、付加し続けた。5時間後、交差結合していないマクロ開始剤鎖がほぼ枯渇し、星形コアが立体的に満たされた状態になった。その結果、DVBの消費および星形コアへのポリマーラジカルの付加の速度が次第に低下した。星形形成プロセスを1H NMRによっても追跡した。メトキシプロトン(Ha)および最後のtBA単位上のBr基に隣接するプロトン(Hb)を明瞭に見ることができた。星形形成中、Hbからの信号は反応時間に伴って減少し、最終的には消失した。これは、すべてのマクロ開始剤鎖が延長してDVBとのブロックコポリマーを形成したことを示す。DVB単位上の懸垂ビニルプロトン(Hc)およびフェニルプロトン(Hd)は最初は強度増大を示したが、反応時間に伴って低下し、DVB転化率から推定したものより有意に低い強度となった。これらの結果は、可動性PtBA枝およびDVBミクロゲルコアをもつ星形形ポリマーの形成と一致した。最初に形成された星形コアはルーズであり、ある程度の分子内運動性をもっていた。架橋反応の進行に伴って星形コアは硬化した。分子内運動性の喪失により、最終的にミクロゲルコアの1H NMR信号が幅広くなりすぎて検出できなくなった。
溶媒が星形形成プロセスに与える影響を調べるために、種々の溶媒中で反応を実施した。同じ反応時間(5時間)では、ベンゼン中で形成された星形ポリマーは極性溶媒中で実施した場合より有意に高い分子量および幅広い分子量分布を示した。この結果は、他の系と比較して相対的に高いDVB転化率、およびある不溶性ポリマー(ゲル)の形成により示される高い架橋度によって、さらに支持される。これらの所見は、ベンゼン中におけるCu(II)コンプレックスの溶解度が比較的低いことに起因する。低濃度のCu(II)コンプレックスは、より高濃度のラジカルおよびより高度のラジカル決定反応を生じた。極性溶媒、たとえば1,2−ジクロロベンゼンおよび酢酸エチルは、アニソールの場合と類似の分子量分布およびDVB転化率で星形ポリマーを形成した。溶媒としての2−ブトンは、わずかに低い分子量およびDVB転化率で星形ポリマーを形成した。これは、おそらくこの溶媒中でのCu(II)コンプレックスの溶解度が良好であること、および/またはポリスチレン単位の溶解度が比較的低いことによると思われる。
ATRPプロセスは種々の官能基を許容するので、種々の官能性開始剤をマクロ開始剤合成中に直接用いた。たとえば2−ブロモプロピオン酸1,2−エポキシプロピルを用いて、エポキシα−官能性末端および臭素ω−官能性末端をもつPtBAマクロ開始剤を製造した。単離したマクロ開始剤は、SECによればMn.SEC=5,600およびMw/Mn=1.22をもつ。あるいは、1H NMRを用い、側鎖上のプロトンの積分をα−またはω−官能基に隣接するものと比較することにより、分子量を測定した。NMRにより得た分子量(Mn.NMR=6,300)がSECによるものと一致したことは、PtBAマクロ開始剤の官能性が両ポリマー鎖末端において高いことを示唆する。この官能性マクロ開始剤をDVBと反応させると、エポキシ末端官能基をもつ官能性星形ポリマーが得られた。エポキシ官能性マクロ開始剤を用いた星形ポリマーの収率は、非官能性PtBAの場合と類似していた。これは、ATRP条件下での星形形成が官能基の存在により影響されなかったことを示唆する。エポキシ官能性星形ポリマーの1H NMRスペクトルは、エポキシ基の存在、および最後のtBA単位上のBr基に隣接するプロトン(Hf)からの信号の消失を示した。この場合も、DVBミクロゲルコアおよび懸垂ビニル結合からの信号は、前記に述べたようにDVB転化率から推定した値より低い強度をもっていた。これらのデータは、提唱した星形形成機序と一致した。同様に外層にヒドロキシ、アミノ、シアノおよび臭素末端官能基をもつ末端官能性星形が良好な収率で製造された。官能基の転化率はすべて1H NMRにより確認された。
ポリ(アクリル酸メチル)星形ポリマーおよび超分枝ポリ(アクリル酸2,2−(ブロモプロピオニルオキシ)エチル)(pBPEA,Mn=2950,Mw/Mn=4.8,PS標準品に対し)を、先の文献の報告に従って合成した。
4,4’−ジ−t−ブチル−2,2’−ビピリジル(dTbpy)、星形または超分枝ポリマーおよびCuBrの脱泡混合物に、脱泡1,2−エポキシ−5−ヘキセンを添加した。反応物を70℃で撹拌した。ポリマーをn−ヘキサン(10倍過剰)中への沈殿により回収した。
ポリ(アクリル酸t−ブチル)(PtBA)マクロ開始剤を前記方法で製造した。PtBA星形を製造するために、乾燥ガラス試験管に、CuBr、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)、PtBAマクロ開始剤、ジビニルベンゼン(DVB)、アニソール、および磁気撹拌バーを装入した。ガラス試験管を3回の凍結−ポンプ−融解サイクルで脱泡し、真空下でシールした。サーモスタットを110℃に設定した油浴にガラス試験管を浸漬した。一定時間後、ガラス試験管を取り出して破壊した。試料をTHFに溶解し、転化率(GC)および分子量(SEC)を測定した。
材料
アクリル酸メチルを水素化カルシウム上で減圧下に蒸留した。中間留分を採集し、窒素下で−18℃に保存した。窒素はDRIERITE(登録商標)に通すことにより乾燥された。臭化銅(I)を酢酸中で5日間撹拌し、1mmHg、100℃で3日間乾燥させることにより精製した。N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)を78℃、2mmHgでの分留により精製した。他のすべての試薬は入手したままで用いられた。
GCおよびGPC測定を文献法に従って実施した。ポリマー組成を1H NMRにより、Tecmagデータ取得ソフトウェアによって操作される300MHz Bruker分光計を用いて測定した。MALDI−TOF MSスペクトル(線形モードで)を、337nmのN2レーザーを備えたPerSeptive BiosystemsのVoyager Elite計測器により得た。Na+ドープしたTHF中0.1Mジトラノール(dithranol)をマトリックス溶液として用いた。エレクトロスプレーイオン化(ESI)MSを、八極子およびイオントラップ質量分析計を備えたFinnegan LCQにより行った。ポリマー溶液(Na+ドープしたメタノール中10-4M)を3μl/分で注入した。
適切な量のp−ジメトキシベンゼンおよび臭化銅(I)をSchlenkフラスコに入れ、ゴム膜でシールし、窒素で15分間パージした。窒素で15分間パージしたアクリル酸メチル約5mLを反応フラスコにシリンジで添加した。反応フラスコに3回の凍結/ポンプ/融解サイクルを施した。開始剤を添加した。反応混合物を60℃に加熱した。試料をシリンジで採集した。I:CuBr:PMDETA比は、開始剤(I)が2,6−ジブロモヘプタジカルボン酸ジメチルである場合は20:1:1、開始剤がエチレングリコールモノ(2−ブロモイソブチラート)である場合は10:1:1であった。
アクリル酸メチルの重合によりポリ(アクリル酸メチル)−ジオールをその場で製造した。転化率約80%の時点で、鎖末端に対し15当量のアリルアルコール、銅(0)、臭化銅(I)およびPMDETAを添加し、I:CuBr:PMDETA比を1:1:3.8:1にした。反応物を撹拌した。ESI−MSおよび1H NMR分析用に試料を取り出した。
ポリ(アクリル酸メチル)および臭化銅(I)を丸底フラスコに添加した。フラスコをシールし、窒素で15分間パージした。ベンゼン、PMDETA、および結合剤、たとえばm−ジイソプロペニルベンゼンまたはα−メチルスチレンを添加した。結合剤に対する鎖の比率を2から4まで変化させた。鎖:PMDETA:CuBr比は1:1:1であった。
より高い酸化状態の遷移金属のコンプレックスの存在下でATRPに通常のラジカル開始剤を用いることについて報告し、これを”逆”または”別法”ATRPと呼ぶ。このような”逆”ATRP反応に使用できる”標準フリーラジカル開始剤”の範囲を今回拡大して、過酸化物を含めることができる。この拡大は、開始剤として過酸化ベンゾイル(BPO)を用いる均質”逆”銅仲介ATRPの結果により証明される。これを提示し、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を用いた場合と比較する。
b [スチレン]0/[AIBN]0=160
c [スチレン]0/[BPO]0=96
d [スチレン]0/[BPO]0=160
AIBNとBPOの開始プロセスの相異については先に考察されており、これらの考察はAIBN/CuBr2およびBPO/CuBr開始剤系を用いたスチレン重合の反応速度試験の結果に基づいていた。両方の場合それぞれ、開始剤の分解によってより多量のラジカルが生成した結果、重合速度はAIBNまたはBPO濃度の増大に伴って増大したことを示す。分子量値は転化率に伴って直線的に増大した。AIBNについては、見掛けの開始剤効率(見掛けの開始剤効率=Mn.Cal/Mn.SEC)は[AIBN]0/[CuBr2/2dNbpy]0比の増大に伴ってわずかに低下した。これは、おそらく重合の始めにCuBr2による失活が不十分なことにより起きた停止反応のため生長鎖の数が減少したことによると思われる。BPOについては、鎖の数はすべての場合[BPO]0に基づいて見掛けの開始剤効率50%にほぼ相当した。これは、必ずしもすべての臭素がCuBrからポリマー頭部基に移動したわけでないことを意味し、活性化剤としてCuBrとCu(O2CPh)の両方の存在を示す可能性がある。低い開始剤効率は、一部はベンゾイルオキシラジカルの芳香族置換副反応のためかもしれない。
荷電リガンド(1)を触媒として用いた種々の重合反応、およびそれらの条件を表XXVIIに挙げる。
重合反応に際し、最初の緑色の不溶性コンプレックス2は溶解して、スチレンについては黄色、MMAおよびMAについては淡緑色に変化する。コンプレックス2はスチレンおよびMMAの重合には良好な活性を示したが、MAの重合は遅かった(表XXVIII)。アニソール中での重合反応は、110℃で初めて達成された。
前記に挙げた他の溶媒の使用は重合挙動に著しい影響をもち、あるものは90℃での重合を可能にする。
本出願の最初に、グラフト(コ)ポリマーがグラフトしたポリマー鎖内の主鎖(コ)ポリマーに結合した新規なグラフトコポリマーを開示した;普通のグラフトコポリマーの場合についてポリ(エチレン−co−メタクリル酸グリシジル)の修飾または後続重合によりある進歩が得られたことを、ここに記載する。クロロ酢酸によるエポキシド基の開環、ならびに後続のスチレンおよびアクリル酸ベンジルとの重合を記載する。後者のコポリマー中のベンジル基が加水分解されて両親媒性グラフトコポリマーが合成されることについての詳細も教示する。
8%(重量)GMA単位、クロロ酢酸およびクロロベンゼンを含有するポリ(エチレン−co−メタクリル酸グリシジル)(P(E−co−GMA))を、Aldrichから入手したままで用いた。スチレンおよびアクリル酸ベンジル(Aldrichから)を、使用前にそれぞれ水素化カルシウムおよび塩化カルシウムから蒸留した。塩化銅(CuCl)を氷酢酸で洗浄し、無水エタノールで洗浄し、真空乾燥した。4,4’−ジ−ノニル−2,2’−ビピリジン(dNdpy)を先に報告された方法で合成した。
テフロン(R)上にキャスティングしたポリマーフィルムのFTIRスペクトルを、ATI Mattson InfinityシリーズFTIRにより記録した。広い内径のキャピラリーカラム(DB−Wax,J&W Sci.)を備えた島津GC−14Aクロマトグラフにより、モノマー転化率を測定した。精製した試料の組成を、可変温度キャピラリー付き300MHz General Electric GN300分光計で、Tecmagデータ取得ソフトウェアを用いる1H NMRにより測定した。THF中でのサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)は、4つのPSSカラム(100Å、1000Å、105Å、およびガード)を備えたWaters 510液体クロマトグラフポンプをWaters 410示差屈折計と接続して用いて測定された。分子量分析をPSSソフトウェアにより計算した;検量は低い多分散度のポリスチレン標準品に基づいた。示差走査熱量測定(DSC)データをRheometrics DSC Plusから得た。元素分析をMidwest Microlabsにより測定した。
P(E−co−GMA)(5.0g,3.8mmol GMA)、クロロ酢酸(0.30g,3.2mmol)およびキシレン100mlをアルゴン下で115℃に加熱し、ポリマーが完全に溶解するまで撹拌した。エタノール0.72ml中の水酸化テトラブチルアンモニウム(0.28mmol)を添加し、反応物を115℃で43時間撹拌した。熱溶液を過剰のメタノール中へ沈殿させ、濾過により採集した。生成物を熱キシレンからメタノール中へ再沈殿させた。白色粉末を単離し、真空乾燥した。元素分析は51%のGMA基が官能化されたことを示した。
スチレンのATRPのために、0.2g(7.4×10-2mmolのCl)のマクロ開始剤、7.3mg(0.74mmol)のCuClおよび60mg(0.15mmol)のdNbpyを3つのガラスアンプルに入れ、3回の真空/アルゴンサイクルで脱泡した。各試験管にスチレン中5%クロロベンゼン1.0ml(8.7mmolのスチレン)を添加した。試験管を真空下でシールし、130℃の油浴に入れた。試験管を定期的に取り出した。GCによる転化率測定のために反応混合物をベンゼンと共にバイアルに入れた。各試験管からの生成物を熱トルエン溶液からメタノール中への2回の沈殿により精製した。白色粉末を室温で真空乾燥させた。
0.1gのポリ(エチレン−g−スチレン)を50mlの丸底フラスコに、10mlのTHFおよび0.45mlのメタノール中1M水酸化テトラブチルアンモニウム溶液と共に入れた。この溶液を16時間還流撹拌した。室温に冷却した時点でポリエチレンが溶液から沈殿した。液相を分離し、塩酸で中和し、ポリスチレンの分子量測定のためにSECクロマトグラフに注入した。この方法で官能化メタクリル酸グリシジルのエステル基およびアセテート部分を開裂させることができた。ポリスチレン鎖の分子量は重合中にモノマー転化率に伴って増大し、多分散度は低く、Mw/Mn<1.4であった。これらの反応は、クロロ酢酸ビニルからのスチレンのホモ重合が制御下に高い開始効率で行われた類似の系と一致した。SECクロマトグラムを調べることにより、ポリスチレンの生長が制御下に進行したことが明瞭に確認された;全ピークが反応度の増大に伴って高い分子量の方へ移行した。
ATRPには一般に乾燥箱の使用は不必要であるが、試料の取り出しをより容易にするために、この場合は使用した。ポリスチレンは反応温度の低下に伴って沈殿するので、多くの一般的ATRPの場合のように針で取り出すことができなかった。したがって酸素の混入がないように乾燥箱の中で反応器の蓋を取り、広い内径のシリンジまたはガラスピペットで試料を取り出した。
メタクリレートをポリエチレンにグラフトさせることができるように、水酸化テトラブチルアンモニウム(TBAH)で触媒するポリ(エチレン−co−メタクリル酸グリシジル)コポリマーとブロモイソ酪酸(BIBA)の反応により、ブロモイソブチリル基をもつマクロ開始剤を製造した。上記コポリマー(10g,7.75×10-3molのGMA)、BIBA(2.6g,15.5×10-3mol)および150mlのo−キシレンを、窒素下で115℃に加熱した。ポリマーが溶解した後、0.8mlのメタノール中1M TBAH(7.75×10-4mol)を添加し、反応混合物を115℃で38時間撹拌した。最終的な黄色混合物をポリマー回収のために大過剰のメタノールに注入した。熱トルエン溶液からメタノール中へさらに2回の沈殿により、マクロ開始剤を精製した。最終生成物を真空乾燥させた。元素分析は下記の組成を示した:C=79.92%;H=13.13%;Br=3.90%;O=3.15%。
前記により製造したマクロ開始剤をMMA重合の開始に用いた。キシレン溶液中、MMA/キシレン=1/2、90℃で、試験管内で窒素下に重合を行った。Br/CuCl/dNbpy=1/1/2。目標Mn.grafts=20K。キシレン/MMA中の触媒溶液をSchlenkフラスコ内で窒素下に調製し、次いで窒素下にマクロ開始剤を入れた試験管にアルゴン処理シリンジにより移した。試験管をシールし、90℃の油浴に入れた。一定の時間間隔で油浴から試験管を取り出し、冷却し、THFを分散剤として用いて内容物を20mlのバイアルに移した。THFに溶解するためにすべての試料を加熱し、次いで放冷した(分離が起きた)。すべての試料が熱THFに溶解した。次いでキシレンを内標準として用いてGCにより転化率を測定した。転化率は時間と共に増大し、制御重合であることを示した。
b 1H NMRにより測定
c MMA転化率から計算
P(E−g−MMA)試料のDSC分析は、ポリMMAグラフトのガラス転移温度(約125℃)の存在を示した。これは相分離を示唆する。MMA含量67重量%の試料では、ポリMMAのガラス転移温度がより明らかであった。
磁気撹拌バーを入れたガラス試験管に、MMA−POSS(200mg,0.194mmol)、開始剤(モノマーに対し10モル%)、Cu(I)Cl(0.0097mmol)、PMDETA(2.0μL,0.0097mmol)および脱泡1,2−ジクロロベンゼン(モノマーに対し50重量%)を添加した。試験管を液体窒素下で3回の凍結、ポンプ、融解サイクルにより排気し、真空下でシールした。次いで試験管を70℃の油浴に42時間入れた。メタノール(10倍過剰)中への沈殿によりポリマーを回収した。SEC分析(トルエン中、線状PSに対し)により、低い多分散度の低分子質量ポリマーの合成が確認された(Mn=9,590,Mw/Mn=1.14)。Mn.SECは理論推定値(Mn.theoretical=14,790)より著しく低かった。これはp(MA−POSS)と線状PS標準品との流体力学的体積差によるものと思われる。
磁気撹拌バーを入れたガラスバイアルに、MMA−POSS(200mg,0.194mmol)、開始剤(モノマーに対し10モル%)、Cu(I)Cl(0.0097mmol)を添加した。バイアルにゴム膜を取り付け、排気/アルゴン充填した(3回)。脱泡トルエン(モノマーおよびマクロ開始剤に対し50重量%)をシリンジで添加した。最後にPMDETA(2.0μL,0.0097mmol)をシリンジで添加した。次いで反応フラスコを60℃の油浴に24時間入れた。メタノール(10倍過剰)中への沈殿によりポリマーを回収した。
MMA−POSSのATRPと同様な方法を用いた。ただしSty−POSS(503mg,0.5mmol)、フェニルエチルブロミド(7.0μL,0.05mmol)、Cu(I)Br(3.6mg,0.025mmol)、PMDETA(5.3μL,0.0025mmol)、スチレン(471mg,4.5mmol)およびベンゼン(981mg,12.5mmol)を80℃で用いた。
[M]:[I]:[Cu(I)Cl]:[PMDETA]=0.39M:0.019M:0.011M:0.011M、110℃。
開始剤として2−ブロモイソ酪酸エチルを用いてp(MMA−POSS)ホモポリマーの合成を行った。低DPnを目標とし、1H NMRにより測定してp=0.50のモノマー転化率を得た。MMA−POSSの重合に単官能性ポリ(アクリル酸n−ブチル)マクロ開始剤(Mn=2200,Mw/Mn=1.3)を利用することにより、ABジブロックコポリマーを合成した。SEC分析により、このマクロ開始剤から効果的な連鎖延長がみられた。さらに、各モノマーの供給比9:1で、同様にスチレンとSty−POSSのランダムコポリマーが製造された。1H NMRにより測定して、種々のモノマー転化率で生長ポリマーへのSty−POSSの取込みは一定であることが認められた。POSS−モノマー(Mn>1000)は室温で固体であるので、すべての重合を溶媒としての1,2−ジクロロベンゼンまたはトルエン中で実施した。前記ポリマーのSECクロマトグラムを表XXXIに示す。
ζ THF中、線状Pstyに対して測定した見掛け分子質量
実施例42.MMA−POSSからの星形ブロックおよびトリブロックコポリマーの合成
先に述べたように、POSSベースポリマーの硬質セグメントと低いTgをもつ他のポリマーの軟質セグメントを含むブロックコポリマーの合成は、熱可塑性エラストマー製造のためのきわめて興味深い分野である。したがって、末端に硬質p−(MMA−POSS)セグメントをもつ星形ブロックおよびABAトリブロックコポリマーを製造した。星形ブロックコポリマーの合成は、三枝ポリ(アクリル酸メチル)マクロ開始剤(Mn=7,900,Mw/Mn=1.10)をMMA−POSSのATRPに利用することにより行われた。ブロックコポリマー合成に際し、連鎖延長反応についてDPn=20をも目標とした。SECクロマトグラム(THF中でのSEC、線状PMMAに対して)は、p−(MMA−POSS)を含む明瞭なブロックコポリマーが製造されたことを示した。
Stober法で官能性粒子を合成する一般法は下記のとおりであった:
TEOS(8mL,35mmol)を無水エタノール(120mL)および適切な濃度の水酸化アンモニウム(水溶液)(7.4mL)の撹拌溶液に添加し、7時間撹拌して白色の混濁した懸濁液を得た。被覆粒子を調製するために、官能性トリアルコキシシラン(1mL)を、TEOSから調製したアルコゾル35mLアリコートにシリンジで添加し、粒子表面に30分間吸着させた。次いで懸濁液を徐々に濃縮して(2時間かけて10mLを留去)、シリカ粒子への官能性シランの縮合反応を促進した。既に5〜10mLの体積に濃縮した被覆粒子アルコゾルから溶媒をストリッピングし、ヘプタン(10倍過剰)中へ沈殿させ、次いで2時間遠心分離することにより、粒子を単離した。得られた生成物は最初は白色ゲルであり、これが乾燥後に白色固体となった(収率10%)。次いで、粒子をトルエン(5mL)に懸濁し、ヘキサメチルジシラザン(1.0mL,4.7mmol)で処理して残留シラノール基を末端キャッピングした。しかしこの処理では粒子の溶解度は改善されなかった。よって、粒子を固体状態で単離した後、非極性溶媒(THF、トルエン)および極性溶媒(メタノール、エタノール)に溶解できなかった。
一連の実験から、アクリルアミドの重合に用いるリガンドは純粋でなければならないこと、および最終転化率は系に添加するCuClの量に依存することが分かった。
目標Mnは10Kであった。試験管内において、撹拌せずに室温で窒素下に実験を行った。結果を表XXXIIIに示す。
過剰のCuClを用いるとより高い収率を達成できるかどうかを調べるために、最初に装入するMe6Trenの量を一定に維持した状態で、遷移金属化合物を逐次添加した。各CuCl部分は、最初に装入するMe6Trenの量と等しかった。結果を表XXXIVに示す。
これらの結果は、限界転化率は触媒と開始剤の比率によることを示す。
実施例45.アクリルアミド重合
DMAAの重合については、溶媒の極性が限界転化率に影響を与える。極性の高い溶媒ほど限界転化率を低下させる(表XXXV)。
ジクロロベンゼンおよびDMF中では沈殿はみられなかったが、トルエンおよび酢酸エチルを溶媒として用いた場合は沈殿が生じた。
実施例45a)過剰の遷移金属化合物の添加
CuClを過剰に添加することにより、限界転化率は最初は増大し(MCP/CuCl=1/2)、次いで低下する(表XXXVII)。大過剰すぎるCuClは実際上、反応を停止させる。
実施例45b)遷移金属化合物の断続的添加
CuClの逐次添加により転化率および分子量が増大し、限界転化率段階で活性末端基が存在することを示した。
実施例45c)試薬/反応体の断続的添加
限界転化率段階に達するのに十分な時間間隔後、モノマーに溶解した新たな分の触媒(CuCl/Me6TREN)を添加すると、分子量が増大した(表XXXIX)。6.45時間後、反応混合物中に沈殿が生じ、これはモノマーに溶解した第2回分の触媒を添加すると溶解した。
実施例45d)レドックス結合体の添加
反応混合物に添加するCuCl2の量をごく最初から増加させると、重合速度が大幅に低下した(表XL)。試料はすべて重合開始時は均質であった。沈殿が生じる時間間隔は、CuCl2の添加量に依存するように思われた。CuCl2の量が多いほど、時間間隔は短い。
実施例45e)開始剤の添加
限界転化率段階で新たな分の開始剤を添加すると、ポリマーの製造ができなかった(表XLI)。したがって限界転化率段階では活性触媒が存在しない。
実施例45f)末端基の分析
NMR試験管中で、重水素化トルエンを溶媒として用い、種々の条件下で実施した重合は、重合中に活性連鎖末端基が部分的に失われることを示した。しかしこの結果は、転化率と末端基官能性の低下との間に直接相関はないことを示すと思われる。これは、末端基喪失を生じる副反応があることを示す可能性がある(表XLII〜XLIV)。ポリマーピークが2.09ppmでトルエンピークと重なったため、転化率はすべてやや過剰推定された。
ブロックコポリマーを製造するために、塩素末端基をもつポリ(アクリル酸メチル)(Mn=3600,D=1.23(PSt標準品,THFライン);Mn=4100,D=1.15(PMMA標準品,THFライン);Mn=6500,D=1.15(PMMA標準品,DMFライン))を用いてDMAA重合を開始した。DMAAブロックの目標Mnは10Kであり、反応を室温で実施し、トルエンが溶媒であった。比率Cu/CuCl/Me6Trenは1/1/1であった。結果を表XLVに示す。GPCのDMF系が8週間以上故障しているので、すべてのMnおよび多分散度があるわけではない。
MA−DMAA1:polyMAおよびCuClをSchlenkフラスコに装入し、真空と窒素の間で3回循環させた。次いで脱泡DMAA、脱泡クロロベンゼンおよび脱泡Me6Trenを添加した。
実施例46a)種々のリガンドの試験
Me6Trenの代わりにTPMA(ピリジン基をもつ三極リガンド)を用いることにより、転化率ははるかに低くなった(表XLVI)。22時間後、反応混合物の色は両方とも、Cu(II)に特徴的な緑色であった。したがって触媒の失活が起きた。
実施例47.触媒の溶解度/反応性を制御するためのアミンリガンドにおける置換
アミンリガンド上の種々の極性置換基の効果を調べるために製造した新たなリガンドの利用を評価するために、スチレン、MAおよびMMAのATRPを実施した。結果を次表に示す。比較のために、構造的に類似するリガンドを用いて得た結果も示す。予め実施した一点試験の結果は、置換線状トリアミンがMMAについてのみ制御重合を行ったことを示す。スチレンまたはMAについては、Mn実験値は計算値に近似していたが、Mw/Mnはかなり高かった。両方の置換リガンドとも、類似の結果を与えた。おそらく触媒中心の周囲の不都合な立体障害が重合の制御に影響を及ぼしていると思われる。ミカエル付加により製造したリガンドAが反応条件下で可溶性の銅触媒を生成しなかったことは、注目される。これに対し単純なアルキル置換リガンドBは均質触媒になった。
b 塊状重合;[MA]0/[EBP]0=232;[EBP]0/[CuBr]0/[リガンド]0=1/1/1
c アニソール中50容量%;[MMA]0/[EBIB]0=200;[EBIB]0/[CuBr]0/[リガンド]0=1/1/1
d アニソール中50容量%;[MMA]0/[BPN]0=200;[BPN]0/[CuBr]0/[リガンド]0=1/0.5/0.5
実施例48.表面からの重合
材料
トリクロロシランをGelestから入手した。10−ウンデカン−1−オールおよび2−ブロモイソブチリルブロミドをAldrichから入手した。スチレンを水素化カルシウムから蒸留した。アクリル酸メチルを5%水酸化ナトリウム溶液で3回、水で1回洗浄した。硫酸マグネシウムで乾燥させた後、塩化カルシウムから2回蒸留することにより、このモノマーを純粋な形で得た。アクリル酸3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロデシル(フルオロアクリレート)を90℃および4mmHgで蒸留した。これらのモノマーすべてを、蒸留直後に乾燥箱フリーザー内に保存した。アクリル酸t−ブチルもアクリル酸メチルと同じ方法で精製したが、塩化カルシウムから1回だけ蒸留した。このモノマーを乾燥箱外のフリーザーに保存した。Karstedt触媒をLewisらの方法で合成した。臭化銅(I)(CuBr)を氷酢酸中で一夜撹拌し、濾過し、無水エタノールでアルゴンブランケット下に洗浄した。この化合物を60℃で一夜、真空乾燥した。PMDETAを水素化カルシウムから蒸留し、室温で乾燥箱内に保存した。0.25g(1.1mmol)のCuBr2および0.92g(2.2mmol)のdnNbpyを、THFとアセトニトリルの1:1混合物中、室温で、均質な緑色溶液が生成するまで撹拌することにより、コンプレックス臭化銅(II)ビス(4,4’−ジ−n−ノニル−2,2’−ビピリジン)を製造した。溶媒をトラップ−トラップ蒸留により除去し、緑色固体を室温で一夜、真空乾燥した(1mmHg)。0.52g(2.4mmol)のCuBr2および0.41g(2.4mmol)のPMDETAを、メタノール中、室温で、均質な緑色溶液が生成するまで撹拌することにより、コンプレックス臭化銅(II)−N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミンを製造した。溶媒をトラップ−トラップ蒸留により除去し、緑色固体を室温で一夜、真空乾燥した(1mmHg)。その後、両化合物を乾燥箱内に保存した。クロロホルムを水素化カルシウムから蒸留し、乾燥箱内に保存した。接触角測定用の”3回蒸留”級の水をBarnstead Nanopure II洗浄系により得た。
入射角70°の633nm He/Neレーザーにより作動するGaertner L116B型楕円偏光測定器で、フィルム厚を測定した。種々の層について下記の屈折率を用いた:天然ケイ素については3.865、酸化ケイ素については1.465、ポリ(アクリル酸)については1.527、ポリ(アクリル酸t−ブチル)については1.466(ポリ(アクリル酸t−ブチル)からの数値)、ポリ(フルオロアクリレート)については1.339、ポリ(アクリル酸メチル)については1.5672、ポリスチレンについては1.59。各ウェーファー上3点、各点につき10回の測定により、測定値を求めた。X線光電子分光法(XPS)により10〜9mmHgでVG−Scientific Mg−KR X線源(hi)12535.6eV)を用いて、表面組成を測定した。放出電子エネルギーをFissions Clam II半球状分析器によりパスエネルギー50eVで測定した。シリコン支持体上で生長させたポリマーフィルムのIRスペクトルを、特注反射光学システムに接続したMattson RSI FT−IR分光計により外反射モードで測定した。法平面に対し80°の入射角のP−偏光を用いた。試料と清浄なシリコン標準品の両方からの4cm-1スペクトル分解能の各スペクトルにつき、合計1024回の走査を行った。水平および傾斜プラットフォーム法の両方による接触角測定値を、日立ビデオコピープロセッサーP71U型に接続したパナソニックGR−KR222ビデオカメラにより得た。各ウェーファー上3つの異なる点からの角度を10回測定し、統計処理した。易溶性ポリマーの分子量をTHF中で、Waters 410示差を屈折計と連結した4つのPolymer Standard Service(PSS)カラム(100Å、1000Å、線状およびガード)を備えたWaters 510液体クロマトグラフポンプを用いて測定した。分子量をPSSソフソウェアにより計算した;検量は低多分散度ポリスチレン標準品に基づいた。注入前に、THFまたはクロロホルムに溶解した試料を2cmのアルミナカラム、次いで0.2μmシリンジフィルターに通した。空気/湿度のない環境が必要な場合、Vacuum Atmospheres HE−33乾燥箱を用いた。酸素および水の濃度は、窒素雰囲気中で1ppm未満であった。
4.257g(25mmol)のω−ウンデシレニルアルコールの、乾燥テトラヒドロフラン25mL中における溶液に、2.1mLのピリジン(26.5mmol)を添加し、次いで3.10mLの2−ブロモイソブチリルブロミド(25mmol)を5分間かけて滴加した。混合物を室温で一夜撹拌し、次いでヘキサン(50mL)と共に蒸留し、2N HClおよび水(2回)で洗浄した。有機相を硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過した。濾液から溶媒を減圧下で除去し、無色の油性残留物をフラッシュクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル 25/1 v/v)により精製して、7.34g(92%)のエステルを無色の油として得た。
乾燥フラスコに1.35g(4.23mmol)の2−ブロモ−2−メチルプロピオン酸10−ウンデカン−1−イルおよび4.2mLのトリクロロシラン(42.6mmol)を添加し、次いでKarstedt触媒(4μL,100ppm Pt当量)を添加した。混合物を室温で撹拌し、その間、反応をGCにより監視した。反応は通常は5時間以内に完了した。溶液を速やかにシリカゲルプラグで濾過して触媒を分離した。過剰の試薬を減圧下で除去した。残留物は>95%の純度であることがGCにより認められ、これをそのまま使用した。この化合物をさらに真空蒸留により精製することもできる。使用しない場合、化合物を5℃の乾燥箱内に保存した。
一般的な反応媒質から試料を時間の関数として取り出す場合の重合については、乾燥箱内のサーモスタット付き油浴中においてねじ込み蓋付きガラスびん中で実験を行った。目的は、反応物を酸素に長時間暴露せずに個々のウェーファーを容易に取り出せることであった。代表例は下記のものである:4.5g(43mmol)のスチレンおよび36mg(3.4×10-2mmol)のCuBr2(dnNbpy)2を反応器に入れ、均質な紫色溶液が生成するまで撹拌した。次いで99mg(0.69mmol)のCuBr、560mg(1.4mmol)のdnNbpyおよび2.7g(26mmol)のスチレンを添加し、均質な栗色溶液が生成するまで撹拌した。次いでウェーファーを反応器に入れ、蓋をした装置を100℃の油浴中に保持した。ウェーファーを定期的に反応器から取り出し、クロロホルムですすいだ。反応終了時に、溶液中に偶然形成された吸着ポリマーを、トルエン中24〜48時間のソックスレー抽出によりウェーファーから分離した。ウェーファーを抽出器から取り出した後、アルゴンまたは窒素流中で乾燥させ、空気下に室温で保存した。溶液中で生長した鎖の対応分子量を調べる実験のために上記の操作を繰り返した。ただし、すべての試薬が消費されて均質になった後、11μL(7.3×−10-2mmol)の2−ブロモイソ酪酸をウェーファーの不存在下で添加した。溶液試薬をウェーファーの取り出しに対応する時点で取り出す方式で反応を実施した。次いでTHFに溶解したポリマー試料の分子量を測定した。1つのウェーファーのみから重合を行う場合は、異なる方法を採用した。10mLの丸底フラスコに3.0mg(1.3×10-2mmol)のCuBr2、49mg(0.34mmol)のCuBrおよび290mg(0.71mmol)のdnNbpyを入れた。これらの固体を室温で真空下に20分間脱ガスし、窒素を充填した。これに、20分間の窒素吹込みにより脱酸素したアクリル酸t−ブチル4.4g(34mmol)を添加し、混合物を60℃の油浴中で窒素下に30分間撹拌して、均質な栗色溶液の生成を促進した。この操作中に、予め形成したポリスチレン層を備えたシリコンウェーファーを25mLの側枝付き三角フラスコに入れ、ゴム膜で蓋をし、真空ゴム管でSchlenkフラスコラインに接続した。フラスコを15分間排気し、窒素を充填した。次いでこのモノマー/触媒溶液をカニューレで三角フラスコに移し、反応器を90℃の油浴に入れ、窒素下で撹拌した。4.5時間後、ウェーファーをフラスコから取り出し、クロロホルムですすいだ。次いでウェーファーをトルエンで20時間ソックスレー抽出し、窒素流下で乾燥させた。
ATRPにより製造したポリマーの機能を証明する他の方法は、それを同じモノマーまたは他のモノマーのATRPのためのマクロ開始剤として使用することである。臭素濃度の測定に際してXPSは決定的なものではなかったので、ポリスチレン層よりなる表面からのアクリル酸メチルの連鎖延長反応を実施した。バルクモノマーに溶解した1モル%のCuBr(dnNbpy)2および0.03モル%のCuBr2(dnNbpy)2を用いて、厚さ10nmのマクロ開始剤層から重合を開始した。表面結合した開始剤からの重合と同様に、層厚増大と反応時間の間に直線関係が成立することが示された。第2ブロックを添加した際の厚さの増大は、一部の鎖がATRPに関与できる末端臭素基を含んでいたことを示す。レドックス開始重合により製造したポリスチレン修飾表面と同様に、厚さ100nmを超える最終試料は青色の外観をもっていた。
イオン法やメタセシス法のような他の方法に優るラジカル重合法の利点は、多様なモノマーがこの方法に適合することである。したがって、モノマーの選択により表面の物理的特性を調節できる。そのような特性のひとつは疎水性である。同様に修飾したシリコンウェーファーからのATRPにより製造した一連のポリマーの水接触角を測定した。厚さ10nmのポリスチレン層は90°の接触角を示した。その表面をさらに12nmのポリ(アクリル酸t−ブチル)で連鎖延長すると、その表面はわずかに親水性が低下した(86°)。次いで、ウェーファー上で10%HCl水溶液を一夜還流することによりこのポリアクリレートを加水分解して、ポリ(アクリル酸)にした。楕円偏光測定器は厚さが16nmに低下したことを示した。これは、嵩高いt−ブチル基が除去された際に鎖が弛緩したためである可能性が最も高い。水接触角が86°から18°に著しく低下したことにより、酸の存在が確認された。
a)ニッケル
NiBr2およびテトラブチルホスホニウムブロミド(TBPB)を用い、80℃でキシレン溶液(MMA/キシレン=1/1 v/v)、目標Mn=30Kで、MMA重合を実施した。結果を表XLVIIIに示す。
試料は室温および80℃の両方で不均質であった。試料2〜6では、80℃で15分後に青色の沈殿が生じた。
ニッケルと同様な条件を用いた。結果を表XLIXに示す。
系MnCl2/TBACについてMnを転化率に対しプロットすることにより、転化率に伴って分子量が増大するのが認められた(図18)。
金属としてCrCl2をMMA重合に際して塩化テトラブチルアンモニウムと組み合わせて用いる実験を行った。結果を表Lに示す。
Claims (285)
- 制御された重合法であって、
ラジカル的に移動可能な原子または基を有する開始剤:および、
前記開始剤およびラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物の少なくとも1つと可逆的なサイクルに関与する触媒を;
最初に含む系の存在で、フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーを重合させ;
(コ)ポリマーを形成する;
各工程を含む方法。 - 開始剤が、第2の官能基を含有する、請求項1に記載の方法。
- 第2の官能基が、極性置換基を含む、請求項2に記載の方法。
- 極性置換基が、カルボン酸基である、請求項3に記載の方法。
- フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーが、アクリレート、(メタ)アクリレートおよび(メタ)アクリルアミドからなる群より選択される、請求項1に記載の方法。
- さらに、より高い酸化状態にあり、その遷移金属塩がラジカル的に移動可能な対イオンを含む遷移金属塩の存在で、第1の標準的なフリーラジカル開始剤をラジカルに分解することによって、ラジカル的に移動可能な原子または基を有する開始剤を生成させる工程を含み、
前記遷移金属塩が、ラジカル的に移動可能な対イオンを第1の開始剤のラジカルに移動させて、開始剤とより低い酸化状態の遷移金属塩とを形成する、請求項1に記載の方法。 - 触媒が、より低い酸化状態の遷移金属塩である、請求項6に記載の方法。
- 遷移金属が、錯体対イオンを含む、請求項7に記載の方法。
- 錯体対イオンが、オニウム基体の対イオンである、請求項8に記載の方法。
- 触媒が、遷移金属塩を含む、請求項1に記載の方法。
- 遷移金属塩が、鉄、銅、ニッケル、マンガンおよびクロムからなる群の少なくとも1つを基体とする、請求項10に記載の方法。
- 対イオンが、有機または無機の対イオンである、請求項10に記載の方法。
- 遷移金属塩が、錯体対イオンを含む、請求項10に記載の方法。
- 触媒が、溶剤で洗浄することによって、(コ)ポリマーから容易に除かれる、請求項10に記載の方法。
- 溶剤が、極性溶剤である、請求項14に記載の方法。
- 極性溶剤が、水である、請求項15に記載の方法。
- 錯体対イオンがオニウム基体の対イオンである、請求項13に記載の方法。
- オニウム基体の対イオンが、N、PまたはAsからなる群より選択される少なくとも1つの原子を含む帯電種である、請求項17に記載の方法。
- 対イオンが、脂肪族アミン、ホスフィンおよびアルセンからなる群より選択される物質を含む、請求項18に記載の方法。
- 対イオンが、テトラ−アルキルアルキルアンモニウム、テトラ−アルキルホスホニウムおよびテトラ−アルキルアルセオニウム対イオンからなる群より選択される物質を含む、請求項19に記載の方法。
- 遷移金属塩が、金属基体の対イオンを含む、請求項13に記載の方法。
- 遷移金属塩が、ハライド対イオンを含む、請求項13に記載の方法。
- 遷移金属塩が、対イオンと四面体および平方平面配置のうちの1つに配列されている、請求項13に記載の方法。
- 遷移金属対対イオンのモル比が、1より大である、請求項13に記載の方法。
- 遷移金属が鉄である、請求項24に記載の方法。
- さらに、中性リガンドを添加して、反応速度を増大させる工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 制御された重合法であって、
遷移金属塩が、錯体対イオン;および、
ラジカル的に移動可能な原子または基を含む遷移金属塩の存在で、第1の標準的なフリーラジカル開始剤を分解させ、その遷移金属塩が、前記ラジカル的に移動可能な原子または基を第1の開始剤の分解生成物に移動させて第2の開始剤を形成させることにより、ラジカル的に移動可能な原子および基を有する第2の開始剤を生成させ;
第2の開始剤;および、
前記第2の開始剤およびラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物の少なくとも1つと可逆的なサイクルに関与する触媒;
を最初に含む系の存在で、フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーを重合させる;
各工程を含む方法。 - 触媒が、遷移金属塩である、請求項27に記載の方法。
- 最初に存在する遷移金属塩が、平均の酸化状態が当モル比の開始剤と反応するのに必要なそれよりも低くなるように、より高い酸化状態の遷移金属と金属ゼロ状態の遷移金属とを含む、請求項28に記載の方法。
- 遷移金属が、鉄である、請求項28に記載の方法。
- 一端に第1の開始剤の一部残基を有するポリマーが形成される、請求項27に記載の方法。
- さらに、ポリマーを単離する工程を含む、請求項31に記載の方法。
- 本方法が、バルク系;適当な溶剤を含む系;懸濁液中;乳濁液中;または、バッチ、半−バッチもしくは連続式プロセスの固体支持体上のうちの1つで実施される、請求項27に記載の方法。
- 錯体対イオンが、帯電したリガンドを含む、請求項27に記載の方法。
- 制御された重合法であって、
遷移金属錯体が、ラジカル的に移動可能な原子または基を含む遷移金属塩の存在で、過酸化物を破壊させ、その遷移金属錯体が、前記ラジカル的に移動可能な原子または基を過酸化物の残基へと移動させて開始剤または発生剤を形成させることにより、ラジカル的に移動可能な原子または基を有する開始剤を生成させ;
開始剤;および、
前記開始剤およびラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物と可逆的なサイクルに関与する触媒;
を最初に含む系の存在で、フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーを重合させる;
各工程を含む方法。 - 遷移金属錯体が、遷移金属塩を含む、請求項35に記載の方法。
- 遷移金属が、銅である、請求項35に記載の方法。
- 遷移金属錯体が、より低い酸化状態の金属を含む、請求項35に記載の方法。
- 一端に過酸化物の一部残基を有するポリマーが形成される、請求項35に記載の方法。
- さらに、ポリマーを単離する工程を含む、請求項39に記載の方法。
- ラジカル的に(共)重合可能なモノマーの制御された重合のための方法であって、
フリーラジカル的に移動可能な原子および基とカルボン酸基とを有する開始剤;および、
前記開始剤またはラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物とレドックス反応を受けてラジカル的に重合可能な(コ)モノマーの開始剤への付加を可能とすることのできる遷移金属錯体;
を含む系の存在で、1種以上のフリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーを重合させる工程を含む方法。 - さらに、末端カルボン酸基と(コ)ポリマーを形成し;
その(コ)ポリマーを単離する工程を含む、請求項41に記載の方法。 - 遊離のカルボン酸基を含有するラジカル的に(共)重合可能なモノマーの制御された重合のための方法であって、
ラジカル的に移動可能な原子または基を含有する開始剤;および、
前記開始剤およびラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物とレドックス反応を受けてラジカル的に重合可能な(コ)モノマーの付加を可能とすることのできる遷移金属錯体;
の存在で、第1のフリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーと遊離のカルボン酸基を有する第2のフリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーとを重合させる工程を含む方法。 - さらに、ポリマー鎖内にカルボン酸基を含む(コ)ポリマーを形成させ;
(コ)ポリマーを単離する;
各工程を含む、請求項43に記載の方法。 - 原子または基移動重合の制御された重合法であって、
1種以上のラジカル的に移動可能な原子または基を有する開始剤;
遷移金属に対して、σ結合で配位することのできるN−、O−、P−またはS−含有リガンド、または、π結合で配位することのできる炭素含有リガンドと相互作用する固体支持体に結合された1種以上の対イオンを含む遷移金属化合物;
を最初に含有する系の存在で、1種以上のラジカル的に(共)重合可能なモノマーを重合させる工程を含み、
前記遷移金属化合物が、前記開始剤またはラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物と可逆的なレドックスサイクルに関与する方法。 - さらに、遷移金属化合物がラジカル的に移動可能な原子または基を含むより高い酸化状態の遷移金属化合物の存在で、第1の標準的なフリーラジカル開始剤をラジカルに分解させることによってラジカル的に移動可能な原子または基を有する開始剤を生成させる工程を含み、
その遷移金属化合物が、前記ラジカル的に移動可能な原子または基を第1の開始剤のラジカルへと移動させて、開始剤とより低い酸化状態の前記遷移金属塩とを形成する、請求項45に記載の方法。 - 遷移金属化合物が、イオン結合、物理的吸着、化学的吸着、ファンデルワールス力、配位結合または共有結合を介して、固体支持体の表面に、物理的、物理化学的または化学的に結合されている、請求項45に記載の方法。
- 原子または基移動重合の制御された重合法であって、
1種以上のラジカル的に移動可能な原子または基を有する開始剤;および、
固体支持体に結合された1種以上の対イオンを含む遷移金属塩;
を最初に含有する系の存在で、1種以上のラジカル的に(共)重合可能なモノマーを重合させる工程を含み、
前記遷移金属触媒が、前記開始剤またはラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物と可逆的なレドックスサイクルに関与する方法。 - 遷移金属塩が、錯体対イオンを含む、請求項48に記載の方法。
- 原子または基移動重合の制御された重合法であって、
1種以上のラジカル的に移動可能な原子または基を有する開始剤;
固体支持体に結合された1種以上の対イオンと、
遷移金属にσ結合で配位されたリガンドとを含む遷移金属塩;および、
遷移金属化合物のレドックス共役体を最初に含む系の存在で、1種以上のラジカル的に重合可能なモノマーを重合させる工程を含み、
遷移金属および遷移金属塩のレドックス共役体の少なくとも1つが、前記開始剤またはラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物の少なくとも1つとの可逆的なレドックスサイクルに関与する方法。 - 遷移金属のレドックス共役体が、重合プロセスで少なくとも一部溶解性である、請求項50に記載の方法。
- 固体支持体が、イオン交換樹脂である、請求項50に記載の方法。
- 本方法が、バッチ式反応器で実施される、請求項50に記載の方法。
- 本方法が、連続流系で実施される、請求項50に記載の方法。
- さらに、より高い酸化状態の遷移金属塩から形成されるフリーラジカルへとラジカル的に移動可能な原子または基を移動させることによって開始剤を形成する工程を含む、請求項50に記載の方法。
- 重合反応物から遷移金属触媒錯体を除去するための方法であって、
反応媒体をイオン交換媒体と接触させる工程を含み、前記反応媒体が、
ポリマー;および、
触媒錯体;
を含む方法。 - 反応媒体が、さらに、溶剤を含む、請求項56に記載の方法。
- 溶剤が、媒体から触媒錯体を除去する速度を高める極性を有する、請求項57に記載の方法。
- イオン交換樹脂が、架橋密度とビーズ寸法とを含み、架橋密度およびビーズ寸法の少なくとも1つが、触媒錯体の除去を高めるように選択される、請求項56に記載の方法。
- 触媒錯体が、溶液、乳濁液またはミニ乳濁液の少なくとも1つを含む反応媒体中に存在する、請求項56に記載の方法。
- 乳濁液またはミニ乳濁液が、無機液体の懸濁媒体を含む、請求項60に記載の方法。
- 乳濁液またはミニ乳濁液が、水の懸濁媒体を含む、請求項60に記載の方法。
- 触媒錯体が、
1つ以上の酸化状態の遷移金属;
リガンド;および、
対イオン;
を含む、請求項56に記載の方法。 - 触媒錯体が、イオン交換媒体上Rの共有対イオンを介してイオン交換媒体に結合されている、請求項63に記載の方法。
- 反応媒体が、イオン交換媒体床上に通される、請求項63に記載の方法。
- 触媒錯体上のリガンドが、イオン交換媒体によって、溶液から遷移金属錯体を十分に除去可能とするように選択される、請求項63に記載の方法。
- 反応媒体の温度が、反応媒体から遷移金属を除去する速度を調節するように制御される、請求項63に記載の方法。
- 遷移金属が、銅かまたは鉄のうちのいずれか1つである、請求項63に記載の方法。
- さらに、反応媒体からイオン交換媒体を分離する工程を含む、請求項63に記載の方法。
- さらに、触媒錯体を再生する工程を含む、請求項69に記載の方法。
- 触媒錯体を再生する工程が、
対イオンとしてラジカル的に移動可能な原子または基を含む酸または塩の1つを含有する再生媒体にイオン交換媒体に結合された遷移金属錯体を暴露し;
再生媒体をイオン交換樹脂から分離する;
各工程を含む、請求項70に記載の方法。 - 再生媒体が、フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーを含有する、請求項71に記載の方法。
- 溶液中の遷移金属錯体とイオン交換樹脂に結合された遷移金属錯体との間の平衡が、再生媒体の温度、再生媒体の極性、イオン交換樹脂のイオン特性、再生媒体のpH、イオン交換樹脂の架橋の度合いまたはイオン交換樹脂の膨潤性、イオン交換樹脂の膨潤性透過性、支持された対イオンの酸強度およびイオン交換樹脂のグロスサイズの1つ以上を調整することによって制御される、請求項71に記載の方法。
- 触媒錯体が、錯体塩を含む、請求項56に記載の方法。
- 触媒錯体が、
遷移金属;および、
錯体対イオン;
を含む、請求項56に記載の方法。 - イオン交換媒体が、イオン交換樹脂である、請求項75に記載の方法。
- イオン交換媒体が、酸性の対イオンを有する、請求項56に記載の方法。
- イオン交換媒体が、H+またはNa+の少なくとも1つのうちから選択されるカチオンを含む、請求項56に記載の方法。
- 触媒錯体が、イオン交換媒体上の共有対イオンを介してイオン交換媒体に結合されている、請求項56に記載の方法。
- 触媒錯体の実質的に全てが、反応媒体から除去される、請求項56に記載の方法。
- 制御された重合法であって、
ラジカル的に移動可能なハライドを有する開始剤;
遷移金属化合物;および、
窒素含有リガンド;
を含む系の存在で、フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーを重合させる工程を含む方法。 - フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーが、(メタ)アクリルアミドである、請求項81に記載の方法。
- リガンドが、第1級または第2級の直鎖アミンのうちの少なくとも1つである、請求項81に記載の方法。
- リガンドが、中性錯体を生成させるために極性溶剤によってさらに錯化されている、請求項83に記載の方法。
- リガンドが、帯電された種である、請求項81に記載の方法。
- オリゴマーまたはポリマーに官能性を付加するために原子移動ラジカル付加するための方法であって、
ラジカル的に移動可能な原子または基を除去した後、第1のオリゴマーまたはポリマーと可逆的なサイクルに関与する触媒を最初に含む系の存在で、ラジカル的に移動可能な原子または基を有する第1のオリゴマーまたはポリマーを、第1の所望される官能基を有し、第1のオリゴマーまたはポリマーと反応性の第2の化合物と反応させる工程を含む方法。 - 触媒が、遷移金属塩を含む、請求項86に記載の方法。
- 触媒が、遷移金属を含み、さらに、遷移金属をその金属ゼロ状態で添加する工程を含む、請求項86に記載の方法。
- 第2の化合物が、フリーラジカル的に重合可能なモノマーではない、請求項86に記載の方法。
- 第2の化合物が、α,α−二置換されたオレフィン基を含む、請求項89に記載の方法。
- 触媒が、遷移金属錯体である、請求項86に記載の方法。
- 遷移金属錯体が遷移金属とリガンドとを含み;さらに、さらなる遷移金属、および、所望により、さらなるリガンドを添加する工程を含む、請求項91に記載の方法。
- さらに、系中で重合可能でない第2のオリゴマーまたはポリマーを形成する工程を含む、請求項86に記載の方法。
- さらに、第2のオリゴマーまたはポリマーを第2のオリゴマーまたはポリマーと反応性の第2の化合物と反応させる工程を含み、第2の化合物が第2の所望される官能基を有する、請求項93に記載の方法。
- 第2の化合物がさらに第4の所望される官能基を含み、その官能基が、それによって、各反応鎖末端でポリマーに組込まれ、第3の化合物が、構造:
CH2=CR1−(CH2)n−X
〔式中、R1は、H、CH3またはアリールから選択される1つであり;
nは、整数であり;
Xは、官能基である。〕
を有する、請求項94に記載の方法。 - 第1のオリゴマーまたはポリマーが、複数のラジカル的に移動可能な原子または基を有する、請求項86に記載の方法。
- 第2のポリマーが、ホモテレキレート−ポリマーまたはヘテロテレキレートポリマーのうちの1つである、請求項93に記載の方法。
- 第2の所望される官能基が、さらなる反応条件に賦されて、第2の官能基を第3の官能基へと変換する、請求項97に記載の方法。
- 前記さらなる反応が二重結合を形成する、請求項98に記載の方法。
- 前記さらなる反応が、脱ハロゲン化水素反応を含む、請求項99に記載の方法。
- 反応が、酸受容体の存在によって補助される、請求項100に記載の方法。
- 第2の化合物が、フリーラジカル的に(共)重合可能ではない不飽和分子であり、ポリマー末端基である、請求項86に記載の方法。
- 不飽和分子が、第2の官能基を含む、請求項102に記載の方法。
- さらに、第3の官能基を含む第3の化合物を添加する工程を含み、第3の化合物がポリマーに組込まれた第1の官能基と反応する、請求項103に記載の方法。
- 不飽和分子が、α,α−二置換されたオレフィンまたはアリルの少なくとも1つである、請求項102に記載の方法。
- 第2の所望される官能基が、アリル、エポキシ、ヒドロキシ、アミノ、シアノ、カルボキシ、マスクされたカルボキシ、アルキル、パーハロアルキル、シリル、ケイ素含有部分またはリン含有部分のうちの1つを含む、請求項94に記載の方法。
- 1種以上のラジカル的に移動可能な原子または基を有するオリゴ/ポリマー物質を触媒原子移動官能化するための方法であって、
ラジカル的に移動可能な原子または基を有するポリマーを用意し;
ラジカル的に移動可能な原子または基とレドックス反応を受けることのできる遷移金属錯体の存在で、α,α−二置換されたオレフィン基を含有する化合物をポリマーに添加し、ラジカル的に移動可能な原子または基の部位にα,α−二置換されたオレフィン基を含有する化合物の付加;および、ラジカル的に移動可能な原子または基を含む脱離反応を生じさせて、反応性の不飽和基を形成する;
各工程を含む方法。 - α,α−二置換されたオレフィン基の置換基が個々に選択される、請求項107に記載の方法。
- さらに、反応性のexo−二重結合を有する官能性ポリマーを形成する工程を含み、置換基の1つがメチル基である、請求項108に記載の方法。
- さらに、endo−二重結合を有する官能性ポリマーを形成する工程を含む、請求項109に記載の方法。
- カップリング化合物が、α−アリールスチレンを含む、請求項110に記載の方法。
- α−アリールスチレンが、ジフェニルエチレン、1,3−ビス(1−フェニルエテニル)ベンゼンまたは2,2−ビス〔4−(1−フェニルエテニル)フェニル〕プロパンから選択される、請求項111に記載の方法。
- 高分子物質がオリゴマーである、請求項107に記載の方法。
- α,α−二置換されたオレフィン基上の1つの置換基がメチル基であり、形成される二重結合が主としてexo−二重結合である、請求項107に記載の方法。
- 反応性exo−二重結合を有するマクロモノマーが生成する、請求項114に記載の方法。
- 脱離反応が、酸受容体の添加によって高められる、請求項107に記載の方法。
- 酸受容体が、塩基性の有機分子、直鎖およびヘテロ環式N−含有化合物、イオン交換樹脂または無機酸受容体からなる群より選択される、請求項116に記載の方法。
- ポリマーの触媒的な原子移動カップリングのための方法であって、
第1のラジカル的に移動可能な原子または基を有する第1のポリマーを用意し;
第1のラジカル的に移動可能な原子または基とレドックス反応を受けることの可能な遷移金属錯体の存在で、1種以上のα,α−二置換されたオレフィン基を含有するカップリング化合物を第1のポリマーに添加し;
第1のラジカル的に移動可能な原子または基を有する部位で、α,α−二置換されたオレフィン基を含有するカップリング化合物の付加;および、ラジカル的に移動可能な原子または基を含む脱離反応を生じさせて、反応性の二重結合を形成させ;
遷移金属錯体の存在で、第2のラジカル的に移動可能な原子または基を有する第2のポリマーを反応性二重結合に付加させる;
各工程を含む方法。 - 第1のポリマーおよび第2のポリマーが、実質的に同一である、請求項118に記載の方法。
- さらに、endo−結合を有する官能性ポリマーを形成させる工程を含み、カップリング化合物がα−アルキルスチレンを含む、請求項119に記載の方法。
- カップリング化合物がα−メチルスチレンを含む、請求項120に記載の方法。
- さらに、エノール/ケトンを含む官能性ポリマーを形成させる工程を含み、α−置換基がヒドロキシル基を含む、請求項107に記載の方法。
- カップリング化合物が、イソプロペニル基を含む第2のポリマーである、請求項118に記載の方法。
- α,α−二置換されたオレフィン基が、第2のポリマーの官能性側基である、請求項123に記載の方法。
- グラフトコポリマーが、グラフトコポリマー鎖内の第2のコポリマーにグラフトされた第1のコポリマーを含む、請求項123に記載の方法。
- 第1のポリマーが、(コ)ポリマーの混合物である、請求項118に記載の方法。
- 第2のポリマーが、第1のポリマーと同一の組成および分子量を有する、請求項118に記載の方法。
- 第1のポリマーと第2のポリマーとの合計モル数対カップリング化合物のモル数のモル比が制御されて、第1のポリマーと第2のポリマーとの残基を含有する直鎖、スター、グラフトおよび鎖延長物質の少なくとも1つの配置を有する第3のポリマーを形成する、請求項118に記載の方法。
- 第1のポリマーが2つの移動可能な原子または基を含み、カップリング化合物が第1のポリマーの多数の単位を含有する網状構造コポリマーの形成を可能とする2つのα,α−二置換されたオレフィン基を含有する、請求項128に記載の方法。
- カップリング化合物が1つのα,α−二置換されたオレフィン基を含有し、第1のポリマーと第2のポリマーが1つのラジカル的に移動可能な原子または基を有し、第1のポリマーと第2のポリマーとの合計モル数対カップリング化合物のモル数のモル比が、本質的に、1:0.5である、請求項128に記載の方法。
- カップリング化合物が2つのα,α−二置換されたオレフィン基を含有し、第1のポリマーと第2のポリマーが、各々、1つのラジカル的に移動可能な原子または基を有し、第1のポリマーと第2のポリマーとの合計モル数対カップリング化合物のモル数のモル比が、本質的に、1:0.25である、請求項128に記載の方法。
- 第1のポリマーと第2のポリマーが分子量および組成の少なくとも1つで異なり、スターコポリマーが形成される、請求項131に記載の方法。
- ヘテロ−アームスターコポリマーが形成される、請求項132に記載の方法。
- 2つのα,α−二置換されたオレフィン基が反応性特性で異なる、請求項131に記載の方法。
- カップリング化合物がコンパクトな分子であり、かつ、3つのα,α−二置換されたオレフィン基を含有し、モル比が制御されて、6つ以下のアームを有するスターコポリマーを形成する、請求項128に記載の方法。
- カップリング化合物が異なる反応性を有する2つのα,α−二置換されたオレフィン基を含有し、第1のポリマーと第2のポリマーが、各々、2つのラジカル的に移動可能な原子または基を有し、延長された鎖または鎖内にα,α−二置換されたオレフィン基を含むカップリングされたポリマーを生ずる、請求項118に記載の方法。
- カップリング化合物が3つのα,α−二置換されたオレフィン基を含有し、第1のポリマーと第2のポリマーとの合計モル数対カップリング化合物のモル数のモル比が制御されて、6つ以下のアーム(枝)を有するスターポリマーを形成する、請求項126に記載の方法。
- モル比が1:0.167である、請求項128に記載の方法。
- カップリング化合物が第3のポリマーを含む、請求項118に記載の方法。
- フリーラジカル的に重合可能なモノマーのセグメントを含み、2つ以上のアームが他のアームとは異なる組成を有するスターコポリマー。
- 第1のポリマーと第2のポリマーとが異なる、請求項128に記載の方法によって製造されるスターコポリマー。
- 第1のポリマーが、分子量または組成の少なくとも1つで第2のポリマーと異なる、請求項141に記載のスターコポリマー。
- 組込まれたカップリング化合物と請求項118に記載の方法によって製造されるグラフトされたポリマーとを含む骨格ポリマーを有するグラフトコポリマー。
- 骨格ポリマーが、付加重合法または縮重合法によって製造される、請求項143に記載のグラフトコポリマー。
- 骨格ポリマーが、ポリオレフィンである、請求項143に記載のグラフトコポリマー。
- 骨格ポリマーが、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブタジエンまたはポリイソプレンのうちの少なくとも1つのブロックを含む、請求項143に記載のグラフトコポリマー。
- マクロモノマーとして使用するのに適したexo−二重結合を含み、α−置換基が、ポリマーの他の末端に公知の基を有し、250より大きい分子量を有するフリーラジカル的に(共)重合されたオリゴ/ポリマーであるα−置換されたオレフィン。
- 2つの置換基を含み、各置換基が250より大きい分子量を有するフリーラジカル的に(共)重合されたオリゴ/ポリマーであるα,β−二置換されたオレフィン。
- フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーから誘導される末端exo−二重結合を含有する官能基;
フリーラジカル重合法によって形成される物質の立体化学およびタクチシィティ;および、
1.5未満の対称単一ピーク分子量分布;
を含むマクロモノマー。 - 官能性が90mol%より大きい、請求項149に記載のマクロモノマー。
- 制御された重合法であって、
心形成化合物を活性原子移動ラジカル重合プロセスに添加し;
マルチ−アームスターコポリマーを形成させる;
各工程を含み、
ポリマーが心形成化合物と反応してスター化合物を形成する方法。 - さらに、複数の開始剤を添加する工程を含み、各開始剤が、
ラジカル的に移動可能な原子または基;および、
所望により、官能基;
を含む、請求項151に記載の方法。 - 心形成化合物が、ジビニル化合物である、請求項152に記載の方法。
- マルチ−アームスターポリマーが、1つの十分に定義された心を含む、請求項153に記載の方法。
- マルチ−アームスターポリマーが、心化合物カップリングのための心化合物を有する心を含む、請求項153に記載の方法。
- マルチ−アームスターポリマーがカップリングされた心化合物の網状構造を含む、請求項153に記載の方法。
- 生成するマルチ−アームスターポリマーが、ゲルまたは架橋された系のうちの1つである、請求項153に記載の方法。
- ジビニル化合物が、ジビニルアリール化合物、ジ−アクリレートまたはジ−メタクリレートのうちの1つである、請求項153に記載の方法。
- 心単位カップリングのための心単位を含む心;
心単位の少なくとも1つに結合されたラジカル的に重合可能なモノマーから合成された複数のアーム;および、
各ポリマー鎖の末端上の公知レベルの官能基;
を含む遠隔官能性のマルチ−アームスターコポリマー。 - 少なくとも2つの心単位;
心単位およびもう1つのアーム形成マトリックスの少なくとも1つに結合されたラジカル的に重合可能なモノマーから合成される複数のアーム;および、
マトリックス内の公知レベルの官能基;
を含む架橋されるかまたはゲル様の遠隔官能性のマルチ−アームスターコポリマー。 - 第1のポリマー当たりのラジカル的に移動可能な原子または基の平均数が1より大であり;
心化合物がジビニル化合物である、請求項141に記載の方法によって製造される遠隔官能性の網状構造コポリマー。 - コポリマーのアームが、種々の特性を示す異なるコポリマーによって構成されている遠隔官能性のマルチ−アームスターコポリマー。
- 予め決められた分子量範囲を有するポリビニルアセテートを製造するための重合またはテロ重合法であって、
ラジカル的に移動可能な原子または基を有し、開始剤内で連鎖移動剤としても作用することのできる開始剤;および、
ラジカル的に移動可能な原子または基を有する開始剤の少なくとも1つの原子または基とレドックス反応に関与し、
遷移金属;
遷移金属に配位して一部溶解性の遷移金属錯体を形成するリガンド;
を含む系の存在で、ビニルアセテートモノマーを重合させる工程を含む方法。 - さらに、1つのポリマー末端に、ラジカル的に移動可能な原子を有するポリビニルアセテートを形成し;
所望により、ポリビニルアセテートを単離する;
各工程を含む、請求項163に記載の方法。 - 系での開始剤の連鎖移動速度定数が約1であり、重合全体を通して実質的に一定のままである、請求項163に記載の方法。
- 開始剤が、カーボンテトラハライドまたはアルキルトリハライドのうちの少なくとも1つである、請求項163に記載の方法。
- ハライドが、臭化物または塩化物である、請求項166に記載の方法。
- 遷移金属が、鉄である、請求項163に記載の方法。
- リガンドが、直鎖アミンである、請求項168に記載の方法。
- リガンドが、テトラミンである、請求項169に記載の方法。
- 遷移金属錯体が、さらに、ラジカル的に移動可能な原子または基ではない対イオンを含む、請求項163に記載の方法。
- 対イオンが、アセテートである、請求項171に記載の方法。
- さらに、重合されるビニルアセテートの量に基づき、予め決められた量の開始剤を添加することによって重合を制御し;
予め決められた平均分子量を有するポリビニルアセテートを形成する;
各工程を含む、請求項163に記載の方法。 - 重合がテロ重合であり、さらに、
ポリビニルアセテートテロマーを形成する工程;
を含む、請求項163に記載の方法。 - さらに、テロ重合されるビニルアセテートの量に基づき予め決められた量の開始剤を添加することによってテロ重合を制御し、ここで、前記開始剤がカーボンテトラハライドまたは少なくとも1つのアルキルトリハライドを有する分子上のアルキルトリハライド基のうちの1つであり;
予め決められた平均分子量でポリビニルアセテートテロマーを形成する;
各工程を含む、請求項174に記載の方法。 - ポリビニルアセテートが、ラジカル的に移動可能な末端原子または基を有する、請求項175に記載の方法。
- ポリビニルアセテートテロマーの分子量が1,000,000未満である、請求項174に記載の方法。
- ポリビニルアセテートテロマーの分子量が1,000と100,000との間である、請求項174に記載の方法。
- さらに、ビニルアセテートテロマーをアルコキシアミンマクロ開始剤へと転化する工程を含む、請求項175に記載の方法。
- ビニルアセテートブロックコポリマーを製造するための方法であって、
ラジカル的に移動可能な原子または基を有するポリビニルアセテート基体のマクロ開始剤;および、
前記マクロ開始剤およびラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物の少なくとも1つと可逆的なサイクルに関与する触媒;
を最初に含む系の存在で、フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーを重合させる工程を含む方法。 - さらに、第2のラジカル的に移動可能な原子または基を有し、連鎖移動剤としても作用することの可能な第2の開始剤;および、
第2の開始剤とのレドックスサイクルおよびポリビニルアセテートマクロ開始剤またはラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物との可逆的なサイクルに関与し、
遷移金属;
遷移金属と配位したリガンドとを含んで遷移金属錯体を形成する一部溶解性の遷移金属触媒;
を含む第2の系の存在で、ビニルアセテートモノマーを重合させることを含むポリビニルアセテート基体のマクロ開始剤を最初に生成させる工程を含む、請求項180に記載の方法。 - 第2の開始剤がアルキルハライド基を含み、ポリビニルアセテート基体のマクロ開始剤が、ラジカル的に移動可能な原子または基を有する2つのテレキレートな基を含有する、請求項181に記載の方法。
- アルキルトリハライドがアルキルジクロロブロモ基であり、テレキレートな基が末端ブロモ基を有する、請求項182に記載の方法。
- ポリビニルアセテート基体のマクロ開始剤を製造する工程が、さらに、ポリビニルアセテート基体のマクロ開始剤を単離する工程を含む、請求項181に記載の方法。
- 触媒が、遷移金属錯体である、請求項181に記載の方法。
- ブロックコポリマーを製造するための方法であって、
ラジカル的に移動可能な原子または基を有し、連鎖移動剤としても作用することのできる開始剤;および、
前記開始剤およびラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物の少なくとも1つと可逆的なサイクルに関与する遷移金属錯体;
を含む第1の系の存在で、第1のラジカル的に(共)重合可能なモノマーを重合させることを含むラジカル的に(共)重合可能なポリマーを製造する工程;
ラジカル的に移動可能な原子または基を有し、開始剤としても作用するラジカル的に(共)重合可能なポリマー;および、
第2の系で少なくとも一部溶解性であり、前記ラジカル的に(共)重合可能なポリマーおよびラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物の少なくとも1つと可逆的なサイクルに関与する遷移金属錯体;
を最初に含む第2の系の存在で、第2のフリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーを添加および重合させ;
所望により、ブロックコポリマーを単離する;
各工程を含む方法。 - 第2の系が、さらに、第1のラジカル的に共重合可能なモノマーを含む、請求項186に記載の方法。
- ビニルアセテートモノマーから合成される第1のブロック;および、
第1のブロックに結合されたフリーラジカル的に共重合可能なモノマーの第2のブロック;
を含むブロックコポリマー。 - ブロックコポリマーを製造するための方法であって、
遷移金属によって触媒される第1の反応機構により第1の(コ)ポリマーブロックを重合させ;
遷移金属によって触媒される第2の反応機構により第2の(コ)ポリマーブロックを重合させる;
各工程を含み、
第1の反応機構が第2の反応機構と異なる方法。 - ビニルアセテートモノマーから合成される第1のブロック;および、
フリーラジカル的に共重合可能なモノマーから合成され、所望により、官能性末端基を有する第2のブロック;
を含むブロックコポリマー。 - ブロックコポリマーを製造する方法であって、
ビニルアセテートモノマーから合成される第1のブロック;および、
官能性末端基を有するフリーラジカル的に共重合可能なモノマーを有する第2のブロック;
を含むブロックコポリマーを用意し;
官能性末端基を異なる基へと変換させる;
各工程を含む方法。 - 官能性末端基を有するABAブロックコポリマーであって、
ビニルアセテートモノマーから合成される2つのAブロック;および、
フリーラジカル的に共重合可能なモノマーから合成されるBブロック;
を含むコポリマー。 - ABAブロックコポリマーを製造する方法であって、
ビニルアセテートモノマーから合成される2つのAブロック;および、
フリーラジカル的に共重合可能なモノマーから合成されるBブロック;
を含む官能性基を有するABAブロックコポリマーを用意し;
官能性末端基を異なる基へと変換する;
各工程を含む方法。 - ビニルアセテートモノマーから合成されるAブロック;および、
フリーラジカル的に共重合可能なモノマーから合成されるbブロック;
を含むABスターコポリマー。 - ビニルアセテートモノマーから合成される第1のブロック;および、
(メタ)アクリレートモノマーから合成される第2のブロック;
を含むブロックコポリマー。 - (メタ)アクリルアミドモノマーでホモポリマーおよびブロックポリマーを製造するための重合法であって、
ラジカル的に移動可能な原子または基を有する開始剤;および、
マクロ開始剤およびラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物の少なくとも1つと可逆的なレドックスサイクルに関与し、各可逆的なレドックスサイクルの間に数個のモノマー単位の付加を可能とする遷移金属錯体;
を最初に含む系の存在で、(メタ)アクリルアミドモノマーを共重合させ;
ポリマーを形成する;
各工程を含む方法。 - 開始剤が、マクロ開始剤である、請求項196に記載の方法。
- 請求項196に記載の重合法により製造される(メタ)アクリレート−ブロック−(メタ)アクリルアミドコポリマー。
- 制御された懸濁または乳化重合法であって、
懸濁媒体;
界面活性剤;
ラジカル的に移動可能な原子または基を有する開始剤;および、
前記開始剤およびラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物の少なくとも1つと可逆的なレドックスサイクルに関与する遷移金属錯体;
を最初に含む系の存在で、フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーを重合させる工程を含み、
触媒遷移金属のレドックス共役体が懸濁媒体に添加される方法。 - 遷移金属錯体の疎水性および親水性が、リガンドまたはリガンド上の置換基のうちの1つを選択することによって制御される、請求項199に記載の方法。
- さらに、第2のフリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーを添加し;
所望により、遷移金属錯体;遷移金属化合物;遷移金属レドックス共役体;第2のフリーラジカル的に移動可能な原子または基とリガンドとを含む対イオンの少なくとも1つを添加する;
工程を含む方法。 - 遷移金属錯体が、ピコリルアミンを含む、請求項199に記載の方法。
- 重合が、標準的なラジカル開始剤の分解によって開始される、請求項199に記載の方法。
- 乳化制御されたラジカル重合法であって、
懸濁媒体を用意し;
標準的なフリーラジカル開始剤を添加し、ラジカル的に(共)重合可能なモノマーの存在で、標準的なフリーラジカル開始剤を分解させることによって重合を開始させ;
ラジカル的に移動可能な原子または基を含むより高い酸化状態の遷移金属化合物を添加し、ラジカル的に移動可能な基を標準的なフリーラジカル開始剤の残基に移動させて第2の開始剤を形成させ;
ラジカル的に移動可能な原子または基を有する第3の開始剤を添加する;
各工程を含む方法。 - さらに、懸濁媒体中で乳濁液を形成させる工程を含み、
乳濁液の粒子寸法が標準的なフリーラジカル開始剤の分解によって制御され、重合プロセスが第2および第3の開始剤によって制御される、請求項204に記載の方法。 - 制御されたラジカル重合法であって、
複数のフリーラジカル的に重合可能なモノマー;および、
制御されたラジカル重合で繰り返し形成されるフリーラジカル;
を含む溶液に、固体表面に結合された開始剤を接触させる工程を含む方法。 - さらに、フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマー;および、
繰り返し形成されるフリーラジカルまたは失活剤;
を含む、請求項206に記載の方法。 - さらに、繰り返し形成されるフリーラジカルまたは失活剤として遷移金属化合物を含む、請求項207に記載の方法。
- 繰り返し形成されるフリーラジカルが溶液の1%より大である、請求項207に記載の方法。
- 繰り返し形成されるフリーラジカルが溶液の3%より大である、請求項207に記載の方法。
- 繰り返し形成されるフリーラジカルが系およびモノマーの1%より大である、請求項207に記載の方法。
- 繰り返し形成されるフリーラジカルが系およびモノマーの3%より大である、請求項207に記載の方法。
- 繰り返し形成されるフリーラジカルが遷移金属触媒のレドックス共役体である、請求項207に記載の方法。
- 繰り返し形成されるフリーラジカルが安定なフリーラジカルである、請求項207に記載の方法。
- 固体表面が無機物表面または無機粒子上の1つである、請求項207に記載の方法。
- 開始剤が、非芳香族基を介して固体表面に結合された官能基を含む、請求項207に記載の方法。
- 制御された重合法であって、
予め決められた溶剤濃度を含み、その溶剤濃度が繰り返し形成されるフリーラジカルまたは失活剤の濃度を制御するように予め決められる方法。 - 制御された重合法であって、
結合された多面体オリゴマーシルセスキオキサン基を有する不飽和モノマーを含む方法。 - 不飽和モノマーがビニル芳香族である、請求項218に記載の方法。
- 不飽和モノマーが(メタ)アクリレートである、請求項218に記載の方法。
- さらに、ポリマーを形成する工程を含む、請求項218に記載の方法。
- ポリマーが、ホモポリマー、コポリマー、ブロックコポリマーまたはスターブロックポリマーである、請求項221に記載の方法。
- 均質な逆原子移動重合法であって、
第1の標準的なラジカル開始剤であり、この第1の標準的なラジカル開始剤が分解される開始剤;
より低い状態にあり、ラジカル的に移動可能な原子または基を有し、このラジカル的に移動可能な原子または基が第2の開始剤を形成する第1の標準的なラジカル開始剤の残基へと移動する遷移金属錯体であり、この遷移金属錯体が第2の開始剤およびラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物との可逆的なサイクルに関与する遷移金属錯体;
を最初に含む系の存在で、フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーを重合させ;
ポリマーを形成する;
各工程を含む方法。 - 心化合物;
官能性末端と結合された末端とを有するフリーラジカル的に共重合可能なモノマーから合成され、その結合された末端が心化合物に結合された複数のポリマーアーム;および、
ポリマーアームの官能性末端に結合された官能基;
を含む多官能性スター(コ)ポリマー。 - ポリマーアームが制御された分子量を有し、スター(コ)ポリマーの外側の層上に存在する官能基が原子移動付加反応によって付加される、請求項224に記載の多官能性スター(コ)ポリマー。
- フリーラジカル的に共重合可能なモノマーが、(メタ)アクリレートおよび(メタ)アクリル酸を含む、請求項224に記載の方法。
- 官能基が、ヒドロキシ、エポキシ、アミノ、シアノ、ハライドから選択され、官能基が、ポリマーアームの官能性末端上に存在する、多官能性スター(コ)ポリマー。
- ブロックコポリマーを製造するための制御された重合法であって、
複数の第1のモノマーをポリマー鎖中に重合させ;
第2のモノマーを前記ポリマー鎖中に重合させる;
各工程を含み、
若干の第1のモノマーが重合されないまま、第2のモノマーが重合される方法。 - 第1および第2のモノマーがフリーラジカル的に重合可能なモノマーであり、第1および第2のモノマーを重合させる工程が繰り返し形成されるフリーラジカル;失活剤;または、触媒のレドックス共役体を含む、請求項228に記載の方法。
- 系が、さらに、溶剤を含む、請求項229に記載の方法。
- 第2のフリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーを添加し重合させる工程が、第1のモノマーの75%が重合した後に実施される、請求項228に記載の方法。
- 請求項231に記載の方法によって製造されるブロックコポリマー。
- 第2のフリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーを添加し重合させる工程が、第1のモノマーの50%が重合した後に実施される、請求項228に記載の方法。
- 請求項233に記載の方法によって製造されるブロックコポリマー。
- 第1のモノマーから合成される第1のブロック;
第2のモノマーから合成される第2のブロック;および、
第1および第2のモノマーから合成される第3のブロック;
を含むブロックコポリマー。 - 第3のブロックが、第1のモノマーの第1のブロックから第2のブロックまでの濃度勾配を含む、請求項235に記載のブロックコポリマー。
- 第3のブロックが、第1のモノマーの第2のブロックから第1のブロックまでの濃度勾配を含む、請求項236に記載のブロックコポリマー。
- ハイブリッドブロックコポリマーを製造するための方法であって、
ラジカル的に移動可能な原子または基を有する有機基体のマクロ開始剤;および、
前記マクロ開始剤およびラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物の少なくとも1つと可逆的なサイクルに関与する触媒;
を最初に含む系の存在で、フリーラジカル的に(共)重合可能な無機モノマーを重合させる工程を含む方法。 - さらに、末端基を修飾することによって、有機ポリマーをマクロ開始剤へと転化する工程を含む、請求項238に記載の方法。
- 末端基を修飾する工程が、第1の末端基を第2の末端基ヘと転化する工程を含む、請求項239に記載の方法。
- マクロ開始剤が、ホスホルアミンである、請求項238に記載の方法。
- グラフトポリマーを製造するための方法であって、
マクロモノマーと相溶性のマクロ開始剤の存在で、マクロモノマーを(共)重合させる工程を含む方法。 - (共)重合させる工程が、ラジカル重合プロセスを含み、マクロモノマーが、末端オレフィン結合を有する、請求項242に記載の方法。
- マクロモノマーが、末端α,α−二置換されたオレフィン基を含む、請求項243に記載の方法。
- マクロモノマーが、末端α−メチルスチリルまたはイソプロピルベンジル基を含む、請求項243に記載の方法。
- さらに、マクロ開始剤との可逆的なサイクルに関与する触媒を含み、マクロ開始剤がラジカル的に移動可能な原子または基を有するマクロ開始剤である、請求項242に記載の方法。
- 制御された重合法であって、
ラジカル的に移動可能な原子または基を有する開始剤;および、
前記開始剤およびラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物の少なくとも1つと可逆的なサイクルに関与する遷移金属触媒を含む遷移金属錯体であり、遷移金属錯体触媒が遷移金属に配位したリガンドを含み、そのリガンドが支持体に結合されている遷移金属錯体;
を最初に含む系の存在で、フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーを重合させ;
(コ)ポリマーを形成する;
各工程を含む方法。 - さらに、遷移金属のレドックス共役体を反応系に添加する工程を含む、請求項247に記載の方法。
- 遷移金属のレドックス共役体が、重合の開始前に、反応系に添加される、請求項248に記載の方法。
- 遷移金属が、より高い酸化状態とより低い酸化状態との両方にある、請求項247に記載の方法。
- 遷移金属のレドックス共役状態が、合計遷移金属の5重量%存在する、請求項250に記載の方法。
- リガンドが、直鎖アミンを含む、請求項247に記載の方法。
- 直鎖アミンが、直鎖テトラミンである、請求項252に記載の方法。
- 支持体が、高分子支持体である、請求項247に記載の方法。
- フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーから合成される少なくとも2つのブロックを含み、1つ以上のブロックが第2のモノマーを含む他のブロックにそのモノマーのコポリマーを含むブロックコポリマー。
- 第1のフリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーおよび第2のフリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーの少なくとも1つによって合成される少なくとも2つのモノマーブロックを含み、少なくとも1つのブロックがテーパー状のコポリマーを含むブロックコポリマー。
- 第1のフリーラジカル的に重合可能なモノマーから合成される第1のブロック;および、
第2のモノマーおよび第1のモノマーから合成される第2のブロックを含み;
第2のブロック中の第1のモノマーの濃度がポリマー鎖に沿う第1のブロックからの距離よりもより大きく増大するABブロックコポリマー。 - 第1のモノマーおよび第2の(コ)モノマーがフィリシティで異なる、請求項257に記載のブロックポリマー。
- 制御された重合法であって、
ラジカル的に移動可能な原子または基を有する開始剤;
前記開始剤およびラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物の少なくとも1つと可逆的なサイクルに関与する遷移金属錯体;および、
溶剤;
を最初に含む系の存在中、重合温度で、フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーを重合させ;
ポリマー〔そのポリマーは重合温度で溶剤に溶解性である。〕を形成させ;
温度、極性または系の圧力の少なくとも1つをポリマーが溶剤に溶解性でない沈殿温度に変える;
各工程を含む方法。 - 遷移金属錯体が、重合温度および沈殿温度で溶剤に溶解性である、請求項259に記載の方法。
- さらに、系からポリマーを分離する工程を含む、請求項260に記載の方法。
- ポリマーを分離する工程が、系からポリマーを濾過する工程を含む、請求項261に記載の方法。
- 溶剤が、極性溶剤である、請求項259に記載の方法。
- 溶剤が、非極性溶剤である、請求項259に記載の方法。
- 遷移金属錯体が、リガンドを含む、請求項259に記載の方法。
- 制御された重合法であって、
ラジカル的に移動可能な原子または基を有する開始剤;および
前記開始剤およびラジカル的に移動可能な原子または基の少なくとも1つと可逆的なサイクルに関与する触媒;
を最初に含む系の存在で、第1のフリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーおよびラジカル的に共重合可能なモノマーを重合させる工程を含む方法。 - 第2のフリーラジカル的に共重合可能なモノマーが第2の官能基を含む、請求項266に記載の方法。
- 第2の官能基が、極性置換基を含む、請求項267に記載の方法。
- 極性置換基が、カルボン酸基である、請求項268に記載の方法。
- 第1の末端と第2の末端とを有するフリーラジカル的に共重合可能なモノマーから合成されるポリマー;
前記第1の末端に結合された第1の官能基;
前記第2の末端基に結合された第2の官能基;
を含み、前記第2の官能基が前記第1の官能基とは異なる反応性を有するホモ−テレキレートなコポリマー。 - 遠隔官能性のマルチ−アームスターコポリマーを製造するための制御された重合法であって、
フリーラジカル的に共重合可能なモノマーから合成される遠隔官能性のマルチ−アームを有するスター開始剤、1つのラジカル的に移動可能な原子または基を有する第1の開始剤およびジビニル化合物;
を含む系の存在で、フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーを重合させる工程を含む方法。 - 第1の開始剤が、さらに、第2の官能基を含む、請求項271に記載の方法。
- 制御された重合法であって、
リガンドを含む遷移金属触媒を含む系の存在で、フリーラジカル的に(共)重合可能なモノマーを重合させる工程を含む方法。 - リガンドおよび置換基が、触媒の親水性および疎水性を制御するように選択される、請求項273に記載の方法。
- リガンドおよび置換基が、重合を制御するために、触媒のレドックス共役体の十分な濃度を系に分配するように選択される、請求項273に記載の方法。
- リガンドの構造が、重合系における触媒錯体のレドックス電位を制御するように選択される、請求項273に記載の方法。
- ポリオレフィン骨格ポリマー;および、
骨格ポリマー上にグラフトされたポリ(メタ)アクリレート;
を含むグラフトコポリマー。 - ポリ(メタ)アクリレートが、(メタ)アクリル酸単位を含む、請求項277に記載のグラフトコポリマー。
- 制御された重合法であって、
開始剤を含む系の存在中にフリーラジカル的に重合可能なモノマーを含み、
その開始剤が、非芳香族性結合基を介して粒子表面に結合されたラジカル的に移動可能な原子または基を含む方法。 - 複合構造体を製造するための方法であって、
シリカ粒子;および、
ラジカル的に移動可能な原子を含有する官能基;
を含む官能性シリカ粒子開始剤と;
前記開始剤およびラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物の少なくとも1つと可逆的なサイクルに関与する遷移金属錯体を含む触媒と;
を含む開始系の存在で、1種以上のフリーラジカル的に重合可能な(コ)モノマーを重合させる工程を含む方法。 - シリカ粒子が、単分散粒子である、請求項280に記載の方法。
- 複合構造体を製造するための方法であって、
ラジカル的に移動可能な原子を含む官能基を含む官能化されたナノチューブ開始剤;および、
前記開始剤およびラジカル的に移動可能な原子または基を有する化合物の少なくとも1つと可逆的なサイクルに関与する遷移金属錯体を含む触媒;
を含む開始系の存在で、1種以上のフリーラジカル的に重合可能な(コ)モノマーを重合させる工程を含む方法。 - フリーラジカル的に重合可能なモノマーから合成されたマトリックスを含む自己強化されたナノ複合体。
- 重合系から触媒を除去するための方法であって、
触媒;および、
ポリマー;
を含む重合系に化合物を添加し、
その化合物が、触媒との相互作用によってポリマー系から触媒の沈殿を生じさせ;
反応系を濾過して触媒を除去する;
各工程を含む方法。 - 重合系から触媒を除去するための方法であって、
触媒;および、
ポリマー;
を含む重合系の少なくとも1つのパラメータを変える工程;
〔ここで、そのパラメータは、重合系から触媒の沈殿を生ずる系の極性、温度および圧力からなる群より選択される。〕;および、
反応系を濾過して触媒を除去する工程;
の各工程を含む方法。
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