JP5798277B1 - シクロアルキルノルボルネンモノマー、これに由来するポリマー、およびパーベーパレーションにおけるその使用 - Google Patents
シクロアルキルノルボルネンモノマー、これに由来するポリマー、およびパーベーパレーションにおけるその使用 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本出願は、2012年8月7日出願の米国仮特許出願第61/680,439号および2013年3月14日出願の米国仮特許出願第61/781,437号に基づく利益を主張し、それらの全内容は参照により本明細書に援用されている。
本発明に係る実施形態は、広範な「多環式」繰返し単位を含むポリマーの調製に好適である。本明細書において定義されるところ、「多環式オレフィン」または「ポリシクロオレフィン」という用語は意味を同じくし、本発明の化合物を表すのに同義的に用いられる。このような化合物またはモノマーの代表的な例は「ノルボルネン型」モノマーであり、一般に本明細書においては付加重合性モノマー(または、これにより得られる繰返し単位)あるいは開環メタセシス重合性モノマー(ROMP)として参照され、以下に示されるようなノルボルネン部分を少なくとも1つ含む。
Xの各々は、独立して、−CH2−、−CH2−CH2−、O、Sおよび−NH−を表し;
mは0〜5の整数(両端点を含む)であり;
R1、R2、R3およびR4の少なくとも1つは、独立して、−L−(C7〜C14)トリシクロアルキル基または式(A)の基:
Yの各々は、独立して、−CH2−、−CH2−CH2−、O、Sおよび−NH−を表し;
nは0〜5の整数(両端点を含む)であり;そして
R5、R6、R7およびR8は、独立して、水素、メチル、エチル、直鎖または分岐鎖(C3〜C12)アルキル、(C3〜C12)シクロアルキル、(C6〜C12)ビシクロアルキル、(C7〜C14)トリシクロアルキル、(C6〜C10)アリール、(C6〜C10)アリール(C1〜C3)アルキル、(C5〜C10)ヘテロアリール、(C5〜C10)ヘテロアリール(C1〜C3)アルキル、ヒドロキシ、(C1〜C12)アルコキシ、(C3〜C12)シクロアルコキシ、(C6〜C12)ビシクロアルコキシ、(C7〜C14)トリシクロアルコキシ、(C6〜C10)アリールオキシ(C1〜C3)アルキル、(C5〜C10)ヘテロアリールオキシ(C1〜C3)アルキル、(C6〜C10)アリールオキシ、(C5〜C10)ヘテロアリールオキシ、(C1〜C6)アシルオキシおよびハロゲンを表し;
Lは、結合、(CH2)o、((CH2)pO)q、((CH2)pO(CH2)q)、−C6H4CH2OCH2C6H4−、−C6H4OCH2C6H4−、−C6H4CH2OC6H4−または−C6H4OC6H4−を表し、ここでo、pおよびqは、独立して、0〜3の整数(両端点を含む)である)
を表し;または
R1およびR3は、これらが結合している炭素原子と一緒になって、置換または非置換の(C5〜C7)シクロアルキル環または(C6〜C12)ビシクロアルキル環を形成し;
残りのR1、R2、R3およびR4の1つ以上は、独立して、水素、メチル、エチル、直鎖または分岐鎖(C3〜C12)アルキル、(C3〜C12)シクロアルキル、(C6〜C12)ビシクロアルキル、(C7〜C14)トリシクロアルキル、(C6〜C10)アリール、(C6〜C10)アリール(C1〜C3)アルキル、(C5〜C10)ヘテロアリール、(C5〜C10)ヘテロアリール(C1〜C3)アルキル、ヒドロキシ、(C1〜C12)アルコキシ、(C3〜C12)シクロアルコキシ、(C6〜C12)ビシクロアルコキシ、(C7〜C14)トリシクロアルコキシ、(C6〜C10)アリールオキシ(C1〜C3)アルキル、(C5〜C10)ヘテロアリールオキシ(C1〜C3)アルキル、(C6〜C10)アリールオキシ、(C5〜C10)ヘテロアリールオキシ、(C1〜C6)アシルオキシおよびハロゲンを表し;
ここで、前述の基の各々は、原子価により許容される場合、(C1〜C6)アルキル、(C3〜C7)シクロアルキル、(C1〜C6)パーフルオロアルキル、ハロゲン、ヒドロキシ、アセトキシ、フェニル、ヒドロキシフェニル、アセトキシフェニルおよび式(B)の基:
Dは、(CH2)r(式中、rは0〜5の整数(両端点を含む)である)、フェニレン、C6H4(CH2)s(式中、sは1〜3の整数(両端点を含む)である)または((CH2)t−O)u(式中、tおよびuは、独立して、1〜4の整数(両端点を含む)である)であり;
Eはメチル、エチル、CF3またはC2F5であり;ならびに
R13は水素または(C1〜C5)アルキルである)
から選択される1つ以上の基で置換されていてもよい。)
R5、R6、R7およびR8の各々は、独立して、水素、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、CF3、フェニル、ベンジル、ヒドロキシ、アセトキシ、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、tert−ブトキシ、C6H4OH、C6H4OAc、C(CF3)2OH、CH2C(CF3)2OH、(CH2)2C(CF3)2OH、(CH2)3C(CF3)2OHおよびC6H4C(CF3)2OHを表す)
によって表される。
R5、R6、R7およびR8の各々は、独立して、水素、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、CF3、フェニル、ベンジル、ヒドロキシ、アセトキシ、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、tert−ブトキシ、C6H4OH、C6H4OAc、C(CF3)2OH、CH2C(CF3)2OH、(CH2)2C(CF3)2OH、(CH2)3C(CF3)2OHおよびC6H4C(CF3)2OHを表す)
によって表される。
R1は1−アダマンチルまたは2−アダマンチルであり、これはメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、CF3、フェニル、ベンジル、ハロゲン、ヒドロキシ、アセトキシ、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、tert−ブトキシ、C6H4OH、C6H4OAc、C(CF3)2OH、CH2C(CF3)2OH、(CH2)2C(CF3)2OH、(CH2)3C(CF3)2OHおよびC6H4C(CF3)2OHによって任意に1回以上置換されていてもよく;そして
R2、R3およびR4の各々は、独立して、水素、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、CF3、フェニル、ベンジル、ヒドロキシ、アセトキシ、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、tert−ブトキシ、C6H4OH、C6H4OAc、C(CF3)2OH、CH2C(CF3)2OH、(CH2)2C(CF3)2OH、(CH2)3C(CF3)2OHおよびC6H4C(CF3)2OHを表す)
によって表される。
本発明に係る実施形態はまた、式(IA)で表される第1のタイプの繰返し単位を含むポリマーを提供する。上記繰返し単位は、式(I)のモノマーに由来するものである。
Xの各々は、独立して、−CH2−、−CH2−CH2−、O、Sおよび−NH−を表し;
mは0〜5の整数(両端点を含む)であり;
R1、R2、R3およびR4の少なくとも1つは、独立して、−L−(C7〜C14)トリシクロアルキルまたは式(A)の基:
Yの各々は、独立して、−CH2−、−CH2−CH2−、O、Sおよび−NH−を表し;
nは0〜5の整数(両端点を含む)であり;そして
R5、R6、R7およびR8は、独立して、水素、メチル、エチル、直鎖または分岐鎖(C3〜C12)アルキル、(C3〜C12)シクロアルキル、(C6〜C12)ビシクロアルキル、(C7〜C14)トリシクロアルキル、(C6〜C10)アリール、(C6〜C10)アリール(C1〜C3)アルキル、(C5〜C10)ヘテロアリール、(C5〜C10)ヘテロアリール(C1〜C3)アルキル、ヒドロキシ、(C1〜C12)アルコキシ、(C3〜C12)シクロアルコキシ、(C6〜C12)ビシクロアルコキシ、(C7〜C14)トリシクロアルコキシ、(C6〜C10)アリールオキシ(C1〜C3)アルキル、(C5〜C10)ヘテロアリールオキシ(C1〜C3)アルキル、(C6〜C10)アリールオキシ、(C5〜C10)ヘテロアリールオキシ、(C1〜C6)アシルオキシおよびハロゲンを表し;
Lは、結合、(CH2)oまたは((CH2)pO)q、((CH2)pO(CH2)q)、−C6H4CH2OCH2C6H4−、−C6H4OCH2C6H4−、−C6H4CH2OC6H4−または−C6H4OC6H4−を表し、式中、o、pおよびqは、独立に、0〜3の整数(両端点を含む)である)
を表し;または
R1およびR3は、これらが結合している炭素原子と一緒になって、置換または非置換の(C5〜C7)シクロアルキル環または(C6〜C12)ビシクロアルキル環を形成し;
残りのR1、R2、R3およびR4の1つ以上は、独立して、水素、メチル、エチル、直鎖または分岐鎖(C3〜C12)アルキル、(C3〜C12)シクロアルキル、(C6〜C12)ビシクロアルキル、(C7〜C14)トリシクロアルキル、(C6〜C10)アリール、(C6〜C10)アリール(C1〜C3)アルキル、(C5〜C10)ヘテロアリール、(C5〜C10)ヘテロアリール(C1〜C3)アルキル、ヒドロキシ、(C1〜C12)アルコキシ、(C3〜C12)シクロアルコキシ、(C6〜C12)ビシクロアルコキシ、(C7〜C14)トリシクロアルコキシ、(C6〜C10)アリールオキシ(C1〜C3)アルキル、(C5〜C10)ヘテロアリールオキシ(C1〜C3)アルキル、(C6〜C10)アリールオキシ、(C5〜C10)ヘテロアリールオキシ、(C1〜C6)アシルオキシおよびハロゲンを表し;
ここで、前述の基の各々は、原子価により許容される場合、(C1〜C6)アルキル、(C3〜C7)シクロアルキル、(C1〜C6)パーフルオロアルキル、ハロゲン、ヒドロキシ、アセトキシ、フェニル、ヒドロキシフェニル、アセトキシフェニルおよび式(B)の基:
Dは、(CH2)r(式中、rは1〜5の整数(両端点を含む)である)、フェニレン、C6H4(CH2)s(式中、sは1〜3の整数(両端点を含む)である)または((CH2)t−O)u(式中、tおよびuは、独立して、1〜4の整数(両端点を含む)である)であり;
Eはメチル、エチル、CF3またはC2F5であり;ならびに
R13は水素または(C1〜C5)アルキルである)
から選択される基で任意に置換されていてもよい。)
Zの各々は、独立して、−CH2−、−CH2−CH2−、O、S、および−NH−を表し;
vは0〜5の整数(両端点を含む)であり;
R9、R10、R11およびR12は、独立して、水素、メチル、エチル、直鎖または分岐鎖(C3〜C12)アルキル、(C3〜C12)シクロアルキル、(C6〜C12)ビシクロアルキル、(C7〜C14)トリシクロアルキル、(C6〜C10)アリール、(C5〜C10)ヘテロアリール、ヒドロキシ、(C1〜C12)アルコキシ、(C3〜C12)シクロアルコキシ、(C6〜C12)ビシクロアルコキシ、(C7〜C14)トリシクロアルコキシ、(C6〜C10)アリールオキシ、(C5〜C10)ヘテロアリールオキシ、(C1〜C6)アシルオキシおよびハロゲンまたは式(B)の基:
Dは、(CH2)r(式中、rは1〜5の整数(両端点を含む)である)、フェニレン、C6H4(CH2)s(式中、sは1〜3の整数(両端点を含む)である)または((CH2)t−O)u(式中、tおよびuは、独立して、1〜4の整数(両端点を含む)である)であり;
Eはメチル、エチル、CF3またはC2F5であり;ならびに
R13は水素または(C1〜C5)アルキルである)
を表し;
ここで、前述の基の各々は、原子価により許容される場合、(C1〜C6)アルキル、(C3〜C7)シクロアルキル、(C6〜C12)ビシクロアルキル、(C7〜C14)トリシクロアルキル、(C6〜C10)アリール、(C1〜C6)パーフルオロアルキル、ハロゲン、ヒドロキシ、アセトキシ、フェニル、ヒドロキシフェニル、アセトキシフェニルおよび式(B)の基:
から選択される基で任意に置換されていてもよい。)
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)−5−フェニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)デカヒドロ−1,4:5,8−ジメタノナフタレン;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプテニル)−6−ビシクロ[2.2.1]ヘプチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン;
1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)アダマンタン;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)アダマンタン;
1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン;
7−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン;
1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.2]オクタン;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.2]オクタン;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)トリシクロ[2.2.1.02,6]ヘプタン;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)トリシクロ[3.2.1.02,4]オクタン;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)トリシクロ[4.2.1.02,5]ノナン;
1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)オクタヒドロ−1H−シクロプロパ[a]ペンタレン;
1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)オクタヒドロ−1H−4,7−メタノインデン;
1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)オクタヒドロ−1H−4,7−エタノインデン;
1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)デカヒドロシクロペンタ[cd]ペンタレン;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ドデカヒドロ−1H−フェナレン;
5’,5’,6’−トリメチル−2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン;
7’,7’−ジメチル−2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン;
2,3,4,4a,4b,5,8,8a,9,9a−デカヒドロ−1H−1,4:5,8−ジメタノフルオレン;
1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イルメトキシ)アダマンタン;
1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イルメチル)アダマンタン;
1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イルオキシ)アダマンタン;
5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イルメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン;
5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン;
5−((ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イルオキシ)メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン;
3−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)−6,6−ジメチルビシクロ[3.1.1]ヘプタン;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)デカヒドロナフタレン;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)デカヒドロ−1,4−メタノナフタレン;
5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)オクタヒドロ−1H−4,7−メタノインデン;ならびに
5−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)オクタヒドロ−1H−インデン。
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンとヒドロキシヘキサフルオロイソプロピルメチルノルボルネンとのコポリマー(NBNBA/HFANB);
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンとノルボルネンとのコポリマー(NBNBA/NB);
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)−5−フェニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタンとヒドロキシヘキサフルオロイソプロピルメチルノルボルネンとのコポリマー(NBNBAPh/HFANB);
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)デカヒドロ−1,4:5,8−ジメタノナフタレンとヒドロキシヘキサフルオロイソプロピルメチルノルボルネンとのコポリマー(NBDDMN/HFANB);
1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)アダマンタンとヒドロキシヘキサフルオロイソプロピルメチルノルボルネンとのコポリマー(NB−Ad/HFANB);
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)アダマンタンとヒドロキシヘキサフルオロイソプロピルメチルノルボルネンとのコポリマー(NB−2Ad/HFANB);
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンと5−(((1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−イル)オキシ)メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エンとのコポリマー(NBNBA/NBCH2OCH(CF3)2);ならびに
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンと5−n−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エンとのコポリマー(NBNBA/BuNB);
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンと5−n−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エンとのコポリマー(NBNBA/HexylNB);
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)デカヒドロ−1,4:5,8−ジメタノナフタレンと5−n−デシルビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エンとのコポリマー(NBDDMN/DecylNB);ならびに、
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンと2−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)フェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−オールとのコポリマー(NBNBA/NBPh(CF3)2OH)。
通常、本明細書に記載の式(I)のモノマー(特に、式(II)〜(IV)のモノマー)の1種以上を式(V)のモノマーの1種以上とともに重合することで、式(IA)または(VA)によってそれぞれ表されるモノマー繰返し単位を含む本発明のポリマーを形成することができる。本発明のポリマー組成物は、任意の重合方法を利用して形成することができる。例えば、種々のノルボルネン型モノマーの重合が、米国特許第5,929,181号明細書;同6,455,650号明細書;同6,825,307号明細書;および、同7,101,654号明細書に開示されている。通常、重合は、望ましい溶剤を用いて溶液中で、または塊状で実施可能であり、いずれの場合にも好ましくは触媒の存在下で行われる。式(I)の化合物または式(V)の化合物を重合させる公知の触媒系のいずれをも使用可能である。触媒は、一般に、所望のモノマー(すなわち、式(I)または(V)の化合物)を含有する反応媒体に、予め形成された単成分の触媒として添加される。また、インサイチュー(in situ)で触媒を形成することも可能である。
EaNi(C6F5)2
によって表され得る。ここで、式中のaは1または2であり、Eは中性の二電子供与配位子を表す。aが1である場合、Eは、一般に、トルエン、ベンゼンおよびメシチレンなどのπ−アレーン配位子である。aが2である場合、Eは、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、酢酸エチル(EtOAc)およびジオキサンから選択される。反応媒体におけるモノマー対触媒の比は、本発明の実施形態のいくつかにおいて約5000:1〜約50:1の範囲であり得、他の実施形態において約2000:1〜約100:1の範囲であり得る。この反応は、適切な溶媒中で、約0℃〜約70℃の範囲の温度行われ得る。上記温度は、いくつかの実施形態において約10℃〜約50℃の範囲であり得、他の実施形態において約20℃〜約40℃の範囲であり得る。上記式で表わされる触媒の例としては、(トルエン)ビス(パーフルオロフェニル)ニッケル、(メシチレン)ビス(パーフルオロフェニル)ニッケル、(ベンゼン)ビス(パーフルオロフェニル)ニッケル、ビス(テトラヒドロフラン)ビス(パーフルオロフェニル)ニッケル、ビス(酢酸エチル)ビス(パーフルオロフェニル)ニッケルおよびビス(ジオキサン)ビス(パーフルオロフェニル)ニッケルが挙げられる。
(アリル)Pd(P(R3)3)(L1)
によって表される。式中、Rは、イソプロピルおよびシクロヘキシルから選択され;そしてL1は、トリフルオロアセテートおよびトリフルオロメタンスルホネート(トリフレート)から選択される。このような式に従う代表的な前駆触媒化合物は、(アリル)パラジウム(トリシクロヘキシルホスフィン)トリフレート、(アリル)パラジウム(トリ−イソプロピル−ホスフィン)トリフレート、(アリル)パラジウム(トリ−シクロヘキシルホスフィン)トリフルオロアセテートおよび(アリル)パラジウム(トリ−イソプロピルホスフィン)トリフルオロアセテートである。
[(E(R)3)bPd(Q)(LB)c]d[WCA]e (C)
[(E(R)3)(E(R)2R*)Pd(LB)]d[WCA]e (D)
[Pd(OAc)(P(Cy)3)2(MeCN)][B(C6F5)4]、
[Pd(OAc)(P(Cy)2(CMe3))2(MeCN)][B(C6F5)4]、
[Pd(OAc)(P(i−Pr)(CMe3)2)2(MeCN)][B(C6F5)4]、
[Pd(OAc)2(P(i−Pr)2(CMe3))2(MeCN)][B(C6F5)4]、
[Pd(OAc)(P(i−Pr)3)2(MeCN)][B(C6F5)4]、
[Pd(O2C−t−Bu)(P(Cy)3)2(MeCN)][B(C6F5)4]、
[Pd(O2C−t−Bu)(P(Cy)2(CMe3))2(MeCN)][B(C6F5)4]、
[Pd(O2C−t−Bu)2(P(i−Pr)2(CMe3))2、
[Pd(O2C−t−Bu)(P(i−Pr)3)2(MeCN)][B(C6F5)4]、
cis−[Pd(P(i−Pr)3)(κ2−P,C−P(i−Pr)2(C(CH3)2)(MeCN)][B(C6F5)4]、および
cis−[Pd(P(i−Pr)3)(κ2−P,C−P(i−Pr)2(C(CH3)2)(NC5H5)][B(C6F5)4。
これらの式中、OAcはアセテートであり、Cyはシクロヘキシルであり、MeCNはアセトニトリルであり、Meはメチルであり、i−Prはイソプロピルであり、t−Buはtert−ブチルであり、そしてκ2は二座である。
RuCl3/水混合物;
RuCl3/エタノール混合物;
(P(Ph)3)2(Cl)2(Ru=CH−CH=C(Ph)2);
(P(C6H11)3)2(Cl)2(Ru=CHPh);
[1,3−ビス−(2,4,6−トリメチルフェニル)−2−イミダゾリジニリデン]−(P(C6H11)3)(Cl)2(Ru=CHPh);
[1,3−ビス−(2,4,6−トリメチルフェニル)−2−ジヒドロイミダゾリジニリデン]−(P(C6H11)3)(Cl)2(Ru=CHPh);
[1,3−ビス−(2,4,6−トリメチルフェニル)−2−ジヒドロイミダゾリジニリデン]−(3−ブロモピリジン)2(Cl)2(Ru=CHPh)。
2,6−ジイソプロピルフェニルイミドネオフィリデンモリブデン(VI)ビス(t−ブトキシド);
2,6−ジイソプロピルフェニルイミドネオフィリデンモリブデン(VI)ビス(ヘキサフルオロ−t−ブトキシド)(Schrock触媒としても公知である);
2,6−ジイソプロピルフェニルイミドネオフィリデンモリブデン(VI)ビス(トリフルオロメタンスルホン酸)ジメトキシエタン付加物;
2,6−ジイソプロピルフェニルイミドネオフィリデン[ラセミ−BIPHEN]モリブデン(VI);
2,6−ジイソプロピルフェニルイミドネオフィリデン[(R)−(+)−BIPHEN]モリブデン(VI);および
2,6−ジイソプロピルフェニルイミドネオフィリデン[(S)−(−)−BIPHEN]モリブデン(VI)。
ノルボルネン(NB);
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(NBNBA);
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)−5−フェニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(NBNBAPh);
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)デカヒドロ−1,4:5,8−ジメタノナフタレン(NBDDMN);
1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)アダマンタン(NB−Ad);
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)アダマンタン(NB−2Ad);
5−n−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン(BuNB);
5−n−ヘキシルビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン(HexylNB);
5−n−デシルビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン(DecylNB);
ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピルメチルノルボルネン(HFANB);および
5−(((1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−イル)オキシ)メチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン。
本発明の好適なポリマーは、式(I)および/または式(V)のポリシクロアルキルノルボルネン型モノマーの所望の繰返し単位を含み、一般に、適切な有機溶剤に溶解して溶液を形成する。一実施形態において、ポリマー溶液は、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンとヒドロキシヘキサフルオロイソプロピルメチルノルボルネンとのコポリマー(NBNBA/HFANB)、または、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンとノルボルネンとのコポリマー(NBNBA/NB)、または、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンと5−n−ブチルノルボルネンとのコポリマー(NBNBA/BuNB)の溶液である。ポリマー溶液は、通常、任意の残留汚染物を除去するために、適切なフィルタで濾過される。濾過の後、トラップされたガスを除去することができる。次いで、ポリマー溶液は、当該技術分野において公知の任意の方法でフィルムに形成することができる。例えば、ポリマー溶液を基材上に注ぎ、展延(pull)してフィルムを形成する。次いで、フィルムは乾燥され、基材があれば該基材から取り外され、これにより使用可能となる。このようにして形成されるフィルムは、通常は一重フィルムと見なされ、この実施形態のさらなる具体例が後述されている。いくつかの実施形態において、フィルムは、最初に形成されたフィルムの上に第2の層のフィルムを形成することにより二重フィルムとしてキャストされる。いくつかの他の実施形態では、ポリマー溶液をポリマーウェブ上に付与することにより強化膜を形成し、これをシート上で行うことで支持付き膜を形成するか、あるいは基材パネル上で行うことで支持なし膜を形成する。他の実施形態において、ポリマー溶液は、適切にキャストされて管状複合体または中空糸を形成することができる。したがって、一実施形態において、本発明のパーベーパレーション膜は、管状複合体、中空糸、稠密(dense)フィルム平坦シートまたは薄膜複合体の形態である。
thfまたはTHF:テトラヒドロフラン、CAS:[109−99−9];
DME:1,2−ジメトキシエタン、CAS:[110−71−4];
MeOH:メタノール;
Tol:トルエン;
EA:酢酸エチル;
DANFABA:N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス−(ペンタフルオロフェニル)ボレート;
RT:室温;
CPD:シクロペンタジエン;
DCPD:ジシクロペンタジエン;
VAd:ビニルアダマンタン;
VNB:5−ビニルノルボルン−2−エンまたは5−ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、CAS:[3048−64−4];
VNBA:2−ビニルノルボルナンまたは2−ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプタン、CAS:[2146−39−6];
VNBAPh:2−フェニル−5−ビニルノルボルナンまたは2−フェニル−5−ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプタン;
VDDMN:2−ビニルデカヒドロ−1,4:5,8−ジメタノナフタレン;
NB:ノルボルネン;
EtNB:2−エチルノルボルン−2−エンまたは2−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、CAS:[15403−89−1];
EtNBA:2−エチルノルボルナンまたは2−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン、CAS:[2146−41−0];
TDNBA:テトラシクロドデセンノルボルナン;
NBNBA:2−ノルボルネニル−5−ノルボルナンまたは2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン;
HFANB:ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピルメチルノルボルネンまたは2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イルメチル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−オール、CAS:[196314−61−1];
BuNB:5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、CAS:[22094−81−1];
NBNBAPh:2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)−5−フェニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン;
NBDDMN:2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)デカヒドロ−1,4:5,8−ジメタノナフタレン;
NB−Ad: 1−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)アダマンタン;
NBCH2OCH(CF3)2:5−(((1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−イル)オキシ)メチル)ビシクロ[2.2.1]−ヘプタ−2−エン;
NBPh(CF3)2OH:2−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)フェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−プロパン−2−オール;
PDMS:ポリジメチルシロキサン;
PVDF:ポリ(フッ化ビニリデン);
PAN:ポリアクリロニトリル;
PGMEA:プロピレングリコールメチルエーテルアセテートCAS:[108−65−6];
GC:ガスクロマトグラフィ;
FID:水素炎イオン化検出器;
SEM:走査電子顕微鏡観察;
Mw:分子量;および
PDI:多分散性。
好適な装備を有する適切な大きさの反応容器に、endo−,exo−ビニルノルボルネン(n−、x−VNB)(4007g、33.3mol)、メタノール(メタノール4000mL、253gの0.5%アルミナ球担持Pd(Escat(商標)16(BASF))および酸化カルシウム(23.6g)を入れた。この反応混合物を窒素で3回フラッシュしながら撹拌し、攪拌を間欠的に停止させながら反応器を水素で3回フラッシュした。次いで、攪拌を276rpmに設定し、温度を14℃に維持しながら反応器に105psiの水素を充填した。反応により水素が消費されたことが圧力の低下によって示され、反応器に水素を再度充填した。水素化反応は発熱性であるため、反応中、冷却により温度を約14℃に維持した。反応混合物のアリコートを採取することによって、反応をGCにより連続的に監視した。約7時間後、GC分析により、0.4%のVNB、27%のexo−VNBA、69%のendo−VNBA、1.8%のEtNBA、および合計で1.8%の3種のビニルノルボルナン異性体が示された。反応器を空にして約8Lの材料を回収し、これを、補助的にメタノールですすぎながらCelite(登録商標)濾過助剤で濾過した。得られた10Lの液体から、下方のVNBAに富む相を約2L分離し、これを取り出した。
勾配:45℃で11分間保持し、次いで40℃/minで300℃に加熱し、300℃で4分間保持した。
インジェクタ:275℃。
検出器:350℃(FID)。
保持時間:5.237分(VNB)、6.679分(exo−VNBA)、7.075分(endo−VNBA)、7.211分(EtNBA)、8.127および8.288分(VNBA異性体)。
好適な装備を有する適切な大きさの反応容器に、exo−ビニルノルボルネン(x−VNB)(100g、0.832mol)、メタノール(100ml)、0.5%アルミナ球担持Pd(6.33g、Escat 16)および酸化カルシウム(0.59g)を入れた。毎回の水素による加圧後における圧力低下に伴って水素で数回加圧することにより、実施例1で述べた手法に実質的に従って水素化反応を行った。反応温度は室温程度に維持し、GCにより連続的に監視した。GC分析において0〜0.15%のVNB、0.5%のEtNB、92.5〜93.1%のexo−VNBA、4%のEtNBA、合計で2%の3種のビニルノルボルナン異性体および0.7%のVNB不純物が示された時点で反応を停止した。Celite(登録商標)を通して材料を濾過し、メタノールですすいだ。得られた乳白状の液体に500mLの塩水を添加した。上方の黄色の相を分離し、これを回収して87.2gの生成物を得た。残った水相に塩化ナトリウム(10g)を加え、次いで、約50℃に加熱しながら超音波処理に供した。追加で6.92gの有機相を分離した。これを先ほどの有機相と合わせて硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過して、0.4%のEtNB、4.8%のEtNBA、合計で2.6%の3種のビニルノルボルナン異性体および0.6%のVNB不純物を含有する、88.65g(収率87%)の91.6%exo−VNBAを得た。
勾配:45℃で10分間保持し、次いで15℃/minで120℃に加熱し、次いで、40℃/minで300℃に加熱し、300℃で2分間保持した。
インジェクタ:200℃。
検出器:350℃(FID)。
保持時間:7.590分(VNB)、7.953分(EtNB)、9.758(exo−VNBA)、9.876分(EtNBA)、10.791、10.957および11.090分(VNBA異性体)、15.565分(VNB不純物)。
好適な装備を有する適切な大きさの反応器に、endo−,exo−ビニルノルボルナン(n,x−VNBA)(2100グラム、17.18mol)を入れた。溶融したジシクロペンタジエン(DCPD、288グラム、2.18mol)を32グラムのn,x−VNBAと混合して2000mLのSchottボトルに入れた。次いで、このSchottボトルを、送出重量を監視できるように天秤に載せた。計量供給ラインをDCPD/VNBA混合物でフラッシュし、次いで反応器の入口ポートに固定し、シールした。シールした反応器を窒素で3回フラッシュし、そして最後に5psigの窒素圧でシールした。反応混合物を220℃に加熱しながら、混合物を300rpmで撹拌した。温度が220℃で安定したら、DCPD/VNBAの供給を1.39mL/minで開始した。計量供給は4時間で完了した。得られた最大圧力は76psigであった。混合物を25℃に冷却し、反応器から取り出して2380グラムの粗生成物を回収した。GC分析により、およそ0.2%のシクロペンタジエン(CPD)、0.06%のビニルノルボルネン(VNB)、63.2%のVNBA、2.4%のエチルノルボルナン(EtNBA)、3.3%の(VNBA)異性体、0.6%のDCPD、25%のendo−,exo−NBNBA、0.2%のCPD三量体および4.7%のテトラシクロドデセンノルボルナン(TDNBA)が示された。上記の仕込みを2回繰り返した。得られたendo−,exo−2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン粗材料の全体(6956グラム)を12Lの三口丸底フラスコに合わせ入れ、ステンレス鋼の金網を充填した2つの12インチガラスカラムセクションで精製した。減圧蒸留条件は、70〜76℃および0.9〜1.4torrであった。蒸留画分(収率57%)は、およそ0.1%のVNBA、0.04%のDCPD、99.25%のendo−,exo−NBNBAおよび0.28%のCPD三量体を含む、無色透明の液体であった。
勾配:70℃で1分間保持し、次いで10℃/minで240℃に加熱し、240℃で10分間保持した。
インジェクタ:200℃。
検出器:250℃(FID)。
保持時間:1.6分(CPD)、3.8分(VNB)、4.5〜4.68分(VNBA)、4.71分(EtNBA)、4.78〜5.08分(VNBA異性体)、5.7〜6.0分(DCPD)、12.1〜12.25分(endo−,exo−NBNBA)、13.2〜14.3分(CPD三量体)および18.5〜19分(TDNBA)。
適切な高圧チューブ反応器に、ビニルアダマンタン:シクロペンタジエン(VAd:CPD)を4:1、6:1および8:1という種々の化学量論的モル比で入れ、220℃に維持した熱油浴で加熱した。バッチ高圧チューブ反応を2〜4時間行った。反応の終了時には、高圧チューブを浴から取り出し、氷水浴で急冷した。得られた粗モノマーサンプルをGCにより分析した。各反応混合物から約2〜4%のNB−Adが生成した。
勾配:70℃で1分間保持し、次いで10℃/minで240℃に加熱し、240℃で10分間保持した。
インジェクタ:200℃。
検出器:250℃(FID)。
保持時間:1.78分(CPD)、6.3〜6.5分(DCPD)、10〜10.3分(VAd)、10.35〜10.4分(VAd異性体)、13.2〜14.3分(CPD三量体)、17.8〜17.9分(NB−Ad)、19〜22分(CPD四量体)。
VNBAの代わりにVNBAPhを用いた他は実施例3を実質的に繰り返して、表題の化合物を得た。
VNBAの代わりにVDDMNを用いた他は実施例3を実質的に繰り返して、表題の化合物を得た。
NBNBA(2.04g、0.011mol)およびHFANB(2.96g、0.011mol)をトルエンと酢酸エチルとの混合物(95/5)中に溶解させ、次いで適切な大きさの反応容器に仕込んだ。容器および溶液を窒素で30分間スパージして空気を全て除去した。DANFABA(0.0026mmol)をドライボックス中でモノマー溶液に添加した。この溶液を70℃に加熱し、DANFABAを完全に溶解させるため30分間撹拌した。ドライボックス中で0.0104gのPd1206(0.0086mmol)を無水トルエンと酢酸エチルとの(95/5)混合物0.2gに溶解させてPd触媒溶液を調製した。この触媒溶液を、シリンジを用いてモノマー溶液に注入した。モノマー対触媒比は2500:1に維持した。この反応混合物を、70℃に制御した油浴中で16時間撹拌した。この反応混合物に20gのテトラヒドロフランを加えて希釈した。次いで、反応混合物をMeOHにゆっくりと加えることにより、ポリマーを析出させて濾過した。白色のポリマー粉末を回収し、100℃の真空オーブン中で一晩乾燥させた。GCを用いて、モノマー転換率および得られたポリマーのモノマー組成を特定した。ポリマー組成はNBNBA/HFANB(64/36)であると特定された。ポリマーの分子量は300,000であり、PDIは2.3であった。
これらの実施例では、トルエン(Tol)および酢酸エチル(EA)を異なる比で含有する混合溶媒を用いた他は、実施例7を実質的に繰り返した。また、実施例8および実施例9において、0.5重量パーセントのトリブチルシランを連鎖移動剤(CTA)として使用した。反応時間は、実施例8〜13では16時間、実施例14では72時間とした。混合溶媒、CTA、NBNBA/HFANBの転換率、得られたコポリマーにおけるモノマー組成、MwおよびPDIを表1にまとめた。n.m.は、計測せず、を意味する。
HFANBの代わりに適切な量のNBPhC(CF3)2OHモノマーを用いた他は実施例7を実質的に繰り返して、NBNBA/NBPhC(CF3)2OHの50/50コポリマーを得た。ポリマーの分子量は266,000、PDIは4.4であった。
HFANBの代わりに適切な量のNBCH2OCH(CF3)2モノマーを用いた他は実施例7を実質的に繰り返して、NBNBA/NBCH2OCH(CF3)2の50/50コポリマーを得た。
HFANBの代わりに適切な量のBuNBモノマーを用いた他は実施例7を実質的に繰り返して、NBNBA/BuNBを90/10、80/20、70/30、60/40および50/50という種々の異なるモル比で含有するNBNBA/BuNBのコポリマーを得た。これらの実施例では、シクロヘキサンとEAとを異なる体積比(95/5、90/10および85/15)で含む混合溶媒を、調製したコポリマーに応じて利用した。このようにして得られたポリマーの重量平均分子量(Mw)は300,000〜400,000の範囲内であり、PDIは約2であった。
HFANBの代わりに適切な量のNBモノマーを用いた他は実施例7を実質的に繰り返して、NBNBA/NBのモル比が90/10のコポリマーを得た。本例における重合溶剤としては、シクロヘキサンとEAとの体積比85/15の混合物を採用した。
この実施例19では、モノマーとしてNBNBAのみを用いた他は実施例7を実質的に繰り返して、NBNBAのホモポリマーを得た。本例における重合溶剤としては、シクロヘキサンとEAとの体積比85/15の混合物を採用した。
NBNBAの代わりに適切な量のNBNBAPhモノマーを用いる他は実施例7を実質的に繰り返すことにより、NBNBAPh/HFANBのコポリマーが得られる。
NBNBAの代わりに適切な量のNBDDMNモノマーを用いる他は実施例7を実質的に繰り返すことにより、NBDDMN/HFANBのコポリマーが得られる。
NBNBAの代わりに適切な量のNB−Adモノマーを用いる他は実施例7を実質的に繰り返すことにより、NB−Ad/HFANBのコポリマーが得られる。
トルエンを脱気し、ナトリウムベンゾフェノンケチルとともに撹拌し、使用前に真空搬送した。NBANBおよびトリメチルホスフィン(PMe3)を脱気し、ナトリウムから真空搬送した。ポリマー合成中に用いた薬品はすべて、窒素雰囲気下のドライボックス中で保管および取り扱いを行った。Schrock型開始剤である2,6−ジイソプロピルフェニルイミド(ネオフィリデン)モリブデン(VI)ビス(tert−ブトキシド)(28mg、0.051mmol)をトルエンに溶解させ、丸底フラスコに加えた。PMe3(19mg、0.26mmol)をフラスコに加えて重合速度を遅らせた。次いで、4重量パーセントの初期モノマー濃度に相当するNBANB(4.76g、0.025mol)を添加した。フラスコをシールし、反応混合物を室温で75分間撹拌した。ベンズアルデヒド(0.54g、0.0051mol)で重合を停止させ、30分間撹拌した。過剰量のメタノール中でポリマーを析出させて回収した。ポリマーをトルエンに溶解させて過剰量のメタノール中で析出させる操作を繰り返すことにより、開始剤を除去した。得られた白色のポリマーを濾過により単離し、減圧下に室温で乾燥させた。分子量は、分布の狭い標準ポリスチレンで較正された示差屈折率検出器を備えたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。ポリスチレン換算の数平均分子量は150,000g/molであり、PDIは1.11でった。ポリマーのガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量測定法(DSC)により、10℃/minの加熱および冷却速度で測定した。第2の加熱勾配より、Tgは150℃であると特定した。
実施例23により得られた乾燥ポリマー(3.95g)を1.5Lのシクロヘキサンに溶解し、2Lの圧力容器に加えた。炭酸カルシウムに担持されたパラジウム(12.5g、5重量%Pd)を添加し、容器をシールし、窒素で、続いて水素でパージした。容器に400psiの水素を充填し、100℃に加熱し、14.5時間撹拌した。水素化反応をフーリエ変換型赤外分光光度計(FTIR)により監視した。濾過により触媒を除去し、過剰量のメタノール中でポリマーを析出させて回収した。このポリマーを濾過により単離し、145℃の真空オーブンで3時間乾燥させた。GPC分析では、水素化による分解は認められなかった。水素化ポリマーは、DSCにおいて116℃のTgを示した。
この実施例25では、適切な量のNBDDMNモノマーと、第1世代グラブス開始剤であるベンジリデンビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ジクロロルテニウム(IV)をトルエン中に室温で用いた他は、実施例23を実質的に繰り返した。重合は、過剰量のエチルビニルエーテルにより停止させた。ポリマーは、メタノール中に析出させ、続いて濾過することにより単離した。乾燥させたポリマーのTgは、DSCにより201℃であると計測された。
実施例25で得られた開環ポリ(NBDDMN)を用い、シクロヘキサン中、400psiの水素下で炭酸カルシウムに担持されたパラジウム(5重量%Pd)で水素化した他は、実施例24を実質的に繰り返した。水素化反応は、100℃で22時間進行させた。この水素化ポリマーのTgは、DSCにより165℃であると計測された。
一重フィルムまたは薄膜複合体(TFC)膜:
本発明に従って形成したポリマー、例えば実施例7〜26のいずれかにおいて具体的に開示されているポリマーを、有機溶剤に溶かして溶液を形成し、次いでこれを濾過する。濾過後、トラップされたガスを除去する。このポリマーを基材上に注ぎ、展延してフィルムを形成し、乾燥させ、使用可能とする。いくつかのケースでは、フィルムを乾燥させ、基材からはがして、支持なしフィルムとして使用することができる。
第1のフィルムを基材からはがす前に第2の層の溶液を第1のフィルム上に重ね、次いで第2のフィルムを展延する他は、一重フィルムと同様にして二重フィルムを調製する。2回目のパス(pass)を展延した後、二重フィルムを乾燥させ、次いで基材からはがし、使用可能とする。
カプセル中に備え付けるために膜を2インチの円形に切り取り、次いでこれをパーベーパレーション試験機に入れた。試験機中の投入液をバイパスモードで循環させて所望の温度に加熱し、次いで80mL/minで膜筐体に連続モードで循環させて、漏れ(リーク)がないかを確認した。確認が完了した後、膜の乾燥側を真空引きし、すべての透過物を冷却トラップ(液体窒素で冷却)中に集めた。このシステムを3時間稼働させ、集めた透過物を室温に温めて評価した。
上記で集めた室温の透過物は2相液体に分離しており、これを秤量したところ2.2gであった。この透過物に0.4gのMeOHを加えて相を混和させ、これにより単相の透過物とした。この単相透過物(1グラム)を、0.02gのPGMEAを含有するGCサンプリングバイアルに加え、完全に混合した。次いで、このバイアルからとったサンプルをガスクロマトグラフに注入し、ここでPGMEA標準に対するブタノールまたはフェノールのピーク面積を評価することにより、%ブタノールまたは%フェノールを特定した。
本発明に従って形成したポリマー、例えば実施例7〜26のいずれかにおいて具体的に開示されているポリマーを、有機溶剤に溶かし、濾過して粒子を除去する。次いで、この溶液を紡糸口金(spinneret)の外側の穴を通して圧送する一方で、同時に溶剤と塩との混合物を該紡糸口金の内側の穴を通して圧送する。これらの圧送された材料を析出浴に誘導して中空糸を得る。中空糸の寸法は、内側/外側穴の径および上記溶液を圧送する圧力により制御することができる。
一般的に、本発明に従って形成したポリマー、例えば実施例7〜26のいずれかにおいて具体的に開示されているポリマーを、適切な溶剤(例えばTHF)に適切な濃度(例えば10重量%)で溶かし、100ミクロンのフィルタで濾過して粒子を除去する。内腔(inner lumen)が詰まった中空糸精密濾過膜または限外濾過膜(例えば、0.1ミクロンPVDFまたは3000MWCOポリスルホン)をポリノルボルネン溶液に浸漬し、次いで該溶液から引き上げる。適切な条件(例えば、23〜60℃で0.5〜12時間)で繊維を乾燥させることにより溶剤を除去する。浴から取り出した中空糸の寸法はSEMにより確認可能である。
種々の水中ブタノール濃度について、200,000〜300,000のMwを有するNBNBA/HFANBコポリマーから形成された膜を用いて、60℃における分離係数(SF)および流束を測定した。その結果が図3〜6に示されている。フィードは、65℃に加熱し、0.4in Hgの減圧を装置に適用しながら70mL/minで投入した。膜のフィルム厚は3ミクロンであった。
フェノールフィードからのフェノール分離に対するpHの影響についてもNBNBA/HFANBコポリマーから形成された膜を用いて検討した。その結果が図7に示されている。フィードは、65℃に加熱し、0.4in Hgの減圧を装置に適用しながら70mL/minで投入した。膜のフィルム厚は3ミクロンであった。図7は、全体的にpHは、特に低〜中性pHでは流束に影響を及ぼさないが、約9以上のpHではいくらかの流束の増加が観察されたことを示している。透過物中のフェノールの割合もまた、低〜中性pHでは同じままであった。pHを約10に高めると、フェノール濃度は低下した。これらの検討は、種々のpH範囲における本発明の膜の実用性を実証するものである。
パーベーパレーション試験におけるイソブタノールおよびn−ブタノールの性能を観察することにより、異性体アルコールの比較を行った。検討した従属変数は、流束、分離係数および透過物中の異性体ブタノールの割合である。各試験においてフィード溶液の濃度を変更(n−ブタノールについては約1%および3%、イソブタノールについては約3%および6.7%)して、濃度の影響を検討する。2つの異なる温度を2回の異なる実験において用いた;加熱浴を用いて、フィード溶液を、第1の実験では約40℃に、そして第2の実験では約65℃に加熱した。熱損失により、それぞれ、約37℃または60℃の筐体温度が得られる。透過物サンプルを集めるために、液体窒素中の減圧トラップを用いた。減圧は0.4in Hgとした。フィード溶液をダイヤフラムポンプにより70mL/minでシステムに供給した。3%以上のフィード濃度については、3時間の試験によりサンプルを集めた。より濃度が低い場合には、分析に十分なサンプルを集めるためにより長い時間を要した。ポリマーフィルムは、実施例7に従って形成されたNBNBA/HFANBコポリマーにより作製した。これらを支持付き薄膜として用いた。フィルムの平均厚さは約3ミクロンであり、実効径は43.5mmであった。データは、表5および表6にまとめられている。
実施例8〜14により形成されたポリマーを用いて一重フィルム膜を形成した他は、実施例32を実質的に繰り返した。これらの実施のすべてにおいて、パーベーパレーションは60℃で行った。1%n−ブタノールフィードのパーベーパレーションにおけるこれらのフィルムの性能が表7にまとめられている。これらの結果から、実施例8〜14のポリマーから形成したフィルムのすべてが、1%n−ブタノールフィードからのn−ブタノールの分離について優れたパーベーパレーション特性を示すことが明らかである。
種々の濃度のフェノールフィードを用いた他は、実施例32を実質的に繰り返した。パーベーパレーション膜は、実施例7に従って形成されたNBNBA/HFANBのコポリマーにより作製した。その結果が表8にまとめられている。
種々の濃度のフェノールフィードを用いた他は、実施例32を実質的に繰り返した。パーベーパレーション膜は、実施例19に従って形成されたNBNBAのホモポリマーにより作製した。その結果が表9にまとめられている。
2%フェノールフィードを使用し、そして表10にまとめられた対応する実施例に従って形成された種々の組成のコポリマーから作製した膜を用いた他は、実施例32を実質的に繰り返した。すべてのパーベーパレーションの実施は、10torrの減圧および60℃の温度で行った。その結果が表10にまとめられている。
種々の濃度で塩を含有する2重量%フェノールフィードを用い、そして本明細書に記載された異なるポリマーから作製した膜を用いた他は、実施例32を実質的に繰り返した。その結果が表11にまとめられている。すべての実験は、60℃の温度、10torrの減圧で、2時間実施した。これらの実験の各々において、透過物中のフェノールの割合は、それぞれ、NBNBA/HFANBの50:50コポリマー膜については18.5%であり、NBNBAホモポリマー膜およびNBNBA/BuNBの80:20コポリマー膜については20%であった。
Claims (42)
- 2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン;および
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)−5−フェニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン;
からなる群から選択される、請求項1に記載の化合物。 - 式(IIIA)
前記第1のタイプの繰返し単位は、式(III)
R5、R6、R7およびR8の各々は、独立して、水素、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、CF3、フェニル、ベンジル、ヒドロキシ、アセトキシ、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、tert−ブトキシ、PhOH、PhOAc、C(CF3)2OH、CH2C(CF3)2OH、(CH2)2C(CF3)2OH、(CH2)3C(CF3)2OHまたはPhC(CF3)2OHを表す)
で表わされるモノマーに由来するものである、ポリマー。 - 前記R5がフェニルである、請求項3に記載のポリマー。
- 前記R6,R7およびR8の各々が水素である、請求項4に記載のポリマー。
- 前記R5,R6,R7およびR8の各々が水素である、請求項3に記載のポリマー。
- 式(VA)
前記第2の繰返し単位は、式(V)
Zの各々は、独立して、−CH2−または−CH2−CH2−を表し;
vは0〜5の整数(両端点を含む)であり;
R9、R10、R11およびR12は、独立して、水素、メチル、エチル、直鎖または分岐鎖(C3〜C12)アルキル、(C3〜C12)シクロアルキル、(C6〜C12)ビシクロアルキル、(C7〜C14)トリシクロアルキル、(C6〜C10)アリール、(C5〜C10)ヘテロアリール、ヒドロキシ、(C1〜C12)アルコキシ、(C3〜C12)シクロアルコキシ、(C6〜C12)ビシクロアルコキシ、(C7〜C14)トリシクロアルコキシ、(C6〜C10)アリールオキシ、(C5〜C10)ヘテロアリールオキシ、(C1〜C6)アシルオキシ、ハロゲンまたは式(B)の基:
Dは、(CH2)r(式中、rは1〜5の整数(両端点を含む)である)、フェニレン、C6H4(CH2)s(式中、sは1〜3の整数(両端点を含む)である)または((CH2)t−O)u(式中、tおよびuは、独立して、1〜4の整数(両端点を含む)である)であり;
Eはメチル、エチル、CF3またはC2F5であり;そして
R13は水素または(C1〜C5)アルキルである)
を表し;
ここで、前述の基の各々は、原子価により許容される場合、(C1〜C6)アルキル、(C3〜C7)シクロアルキル、(C6〜C12)ビシクロアルキル、(C7〜C14)トリシクロアルキル、(C6〜C10)アリール、(C1〜C6)パーフルオロアルキル、ハロゲン、ヒドロキシ、アセトキシ、フェニル、ヒドロキシフェニル、アセトキシフェニルおよび式(B)の基:
から選択される基で置換されていてもよい)
のモノマーに由来するものである、請求項3から6のいずれか一項に記載のポリマー。 - Zが−CH2−であり、vが0であり、R10、R11およびR12の各々が水素であり、そしてR9が−CH2C(CF3)2OHである、請求項7に記載のポリマー。
- 請求項3から8のいずれか一項に記載のポリマーを含む、パーベーパレーション膜。
- 管状複合体、中空糸、稠密フィルム平坦シートまたは薄膜複合体の形態を有する、請求項9に記載のパーベーパレーション膜。
- 水よりも揮発性有機物を優先的に透過させることが可能であり、
フィード流の有機物濃度が高くなるにつれて前記透過性が高くなる、請求項9または10に記載のパーベーパレーション膜。 - 前記揮発性有機物がブタノール、エタノールまたはフェノールを含む、請求項11に記載のパーベーパレーション膜。
- 前記揮発性有機物がブタノールを含む、請求項11に記載のパーベーパレーション膜。
- 前記揮発性有機物がフェノールを含む、請求項11に記載のパーベーパレーション膜。
- 少なくとも1重量%のブタノールを含む発酵培養液からのブタノール流束が少なくとも100g/(m2・h)であり、
ここで、前記ブタノール流束は、前記パーベーパレーション膜の単位面積(m2)を単位時間(h)当たりに流過するブタノールの量(g)である、請求項13に記載のパーベーパレーション膜。 - 2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンとヒドロキシヘキサフルオロイソプロピルメチルノルボルネンとのコポリマーを含む、請求項9から15のいずれか一項に記載のパーベーパレーション膜。
- 2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンとノルボルネンとのコポリマーを含む、請求項9から15のいずれか一項に記載のパーベーパレーション膜。
- 2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンのホモポリマーを含む、請求項9から15のいずれか一項に記載のパーベーパレーション膜。
- 2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンと5−n−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エンとのコポリマーを含む、請求項9から15のいずれか一項に記載のパーベーパレーション膜。
- 有機生成物を含有する発酵培養液から前記有機生成物を分離する方法であって:
請求項3に記載のポリマーにより形成されたパーベーパレーション膜を備えるパーベーパレーションモジュールに前記発酵培養液を投入すること;および
前記有機生成物を含有する透過物蒸気を前記パーベーパレーションモジュールから回収すること
を含む、方法。 - 前記パーベーパレーションモジュールに投入される前記発酵培養液の温度が30℃〜110℃である、請求項20に記載の方法。
- 前記パーベーパレーションモジュールに投入される前記発酵培養液の温度が40℃〜90℃である、請求項20に記載の方法。
- 前記パーベーパレーションモジュールに339Pa〜84.7kPaの減圧が適用される、請求項20または21に記載の方法。
- 前記パーベーパレーションモジュールに678Pa〜13.5kPaの減圧が適用される、請求項20または21に記載の方法。
- 前記パーベーパレーション膜が、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンとヒドロキシヘキサフルオロイソプロピルメチルノルボルネンとのコポリマーを含む、請求項20から24のいずれか一項に記載の方法。
- 前記有機生成物がブタノール、エタノールまたはフェノールである、請求項20から25のいずれか一項に記載の方法。
- ブタノールを含有する発酵培養液からブタノールを分離する方法であって:
請求項3に記載のポリマーにより形成されたパーベーパレーション膜を備えるパーベーパレーションモジュールに前記発酵培養液を投入すること;および
ブタノールを含有する透過物蒸気を前記パーベーパレーションモジュールから回収すること
を含む、方法。 - 前記パーベーパレーションモジュールに投入される前記発酵培養液の温度が30℃〜90℃である、請求項27に記載の方法。
- 前記パーベーパレーションモジュールに339Pa〜13.5kPaの減圧が適用される、請求項27または28に記載の方法。
- 前記パーベーパレーション膜が、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンとヒドロキシヘキサフルオロイソプロピルメチルノルボルネンとのコポリマーを含む、請求項27から29のいずれか一項に記載の方法。
- 前記パーベーパレーション膜は、少なくとも1重量%のブタノールを含有する発酵培養液からのブタノールの分離係数が少なくとも15である、請求項27から30のいずれか一項に記載の方法。
- 前記パーベーパレーション膜は、少なくとも1重量%のブタノールを含む発酵培養液からのブタノールの流束が少なくとも800g/(m2・h)である、請求項27から31のいずれか一項に記載の方法。
- 前記パーベーパレーション膜の厚さが0.1μm〜50μmである、請求項27から32のいずれか一項に記載の方法。
- 前記パーベーパレーションのフィード流がバイオブタノール発酵培養液を含む、請求項27から33のいずれか一項に記載の方法。
- フェノールを含有する発酵培養液からフェノールを分離する方法であって:
請求項3に記載のポリマーにより形成されたパーベーパレーション膜を備えるパーベーパレーションモジュールに前記発酵培養液を投入すること;および
フェノールを含有する透過物蒸気を前記パーベーパレーションモジュールから回収すること
を含む、方法。 - 前記パーベーパレーションモジュールに投入される前記発酵培養液の温度が40℃〜110℃である、請求項35に記載の方法。
- 前記パーベーパレーションモジュールに678Pa〜13.5kPaの減圧が適用される、請求項35または36に記載の方法。
- 前記パーベーパレーション膜が:
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンのホモポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンとヒドロキシヘキサフルオロイソプロピルメチルノルボルネンとのコポリマー;
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンとノルボルネンとのコポリマー;および
2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンと5−n−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エンとのコポリマー
から選択されるポリマーを含む、請求項35から37のいずれか一項に記載の方法。 - 前記パーベーパレーション膜は、少なくとも1重量%のフェノールを含有する発酵培養液からのフェノールの分離係数が少なくとも15である、請求項35から38のいずれか一項に記載の方法。
- 前記パーベーパレーション膜は、少なくとも1重量%のフェノールを含む発酵培養液からのフェノールの流束が少なくとも800g/(m2・h)である、請求項35から39のいずれか一項に記載の方法。
- 前記パーベーパレーション膜の厚さが0.1μm〜50μmである、請求項35から40のいずれか一項に記載の方法。
- 前記パーベーパレーションのフィード流がフェノール発酵培養液を含む、請求項35から41のいずれか一項に記載の方法。
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