JP6598683B2 - 重合方法およびこの方法を用いて作られるポリマー - Google Patents

重合方法およびこの方法を用いて作られるポリマー Download PDF

Info

Publication number
JP6598683B2
JP6598683B2 JP2015545516A JP2015545516A JP6598683B2 JP 6598683 B2 JP6598683 B2 JP 6598683B2 JP 2015545516 A JP2015545516 A JP 2015545516A JP 2015545516 A JP2015545516 A JP 2015545516A JP 6598683 B2 JP6598683 B2 JP 6598683B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
formula
independently
substituent
monomer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015545516A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016506424A (ja
Inventor
ドン,ジャージャー
フォーキン,バレリー
クラスノワ,ラリサ
クウィスネク,ルーク・アール
オークデイル,ジェームズ・エス
シャープレス,ケイ・バリー
Original Assignee
ザ スクリプス リサーチ インスティテュート
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ザ スクリプス リサーチ インスティテュート filed Critical ザ スクリプス リサーチ インスティテュート
Publication of JP2016506424A publication Critical patent/JP2016506424A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6598683B2 publication Critical patent/JP6598683B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/04Aromatic polycarbonates
    • C08G64/06Aromatic polycarbonates not containing aliphatic unsaturation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/20General preparatory processes
    • C08G64/22General preparatory processes using carbonyl halides
    • C08G64/24General preparatory processes using carbonyl halides and phenols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/34Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives
    • C08G65/38Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives derived from phenols
    • C08G65/40Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives derived from phenols from phenols (I) and other compounds (II), e.g. OH-Ar-OH + X-Ar-X, where X is halogen atom, i.e. leaving group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/34Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives
    • C08G65/38Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives derived from phenols
    • C08G65/40Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives derived from phenols from phenols (I) and other compounds (II), e.g. OH-Ar-OH + X-Ar-X, where X is halogen atom, i.e. leaving group
    • C08G65/4012Other compound (II) containing a ketone group, e.g. X-Ar-C(=O)-Ar-X for polyetherketones
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2650/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2650/28Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule characterised by the polymer type
    • C08G2650/38Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule characterised by the polymer type containing oxygen in addition to the ether group
    • C08G2650/40Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule characterised by the polymer type containing oxygen in addition to the ether group containing ketone groups, e.g. polyarylethylketones, PEEK or PEK
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2369/00Characterised by the use of polycarbonates; Derivatives of polycarbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2381/00Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon only; Polysulfones; Derivatives of such polymers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)
  • Polyethers (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2012年12月3日に出願された米国仮出願第61/732,727号の利益を請求し、この全体が参照として本明細書に組み込まれる。
政府の支援
本発明は、National Institutes of Health、Grant No.GM−087620およびNational Science Foundation、Grant No.CHE−0848982からの政府支援によって行われた。米国連邦政府は、本発明に特定の権利を有する。
本発明は、ポリマー、およびポリマーを製造する方法に関する。さらに具体的には、本発明は、塩基性触媒存在下、フッ素化モノマーとシリル化モノマーの縮合を介してポリマーを製造する方法、およびこの方法によって得ることが可能なポリマーに関する。
ポリマー材料は、近代の材料科学において重要な役割を果たす。合成縮合ポリマー(例えば、有機スルホン型、有機サルフェート型、有機カーボネート型、有機カルバメート型、有機尿素型、または有機エステル型のポリマー骨格を有する材料)は、例えば、包装、高性能エンジニアリング材料、医療用装具およびインプラント、光学用品および消費者向けプラスチック物品を含め、種々の製品および産業で利用される。高い価値、高い特殊性を有する用途のための材料(例えば、医療用装具およびインプラント、エンジニアリング材料または光学用品)を含め、ポリマー材料、特に、固体ポリマー(例えば、プラスチック)を調製する新規方法の必要性が依然として存在する。本明細書に記載する重合方法およびポリマーは、これらの必要性に対処する。
一握りの反応が、数百トンのポリマー産業のコアとなっている。ほとんどのポリマー商品は、炭素−炭素骨格を作ることによってオレフィンから合成され、一方、エンジニアリングポリマーは、一般的に、活性化されたカルボニル基またはこの等価物を含むモノマーと適切な求核試薬との縮合反応を経て調製され、これにより炭素−ヘテロ原子結合を作成する。ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタンおよびポリイミドは、この様式で製造される。骨格構造が多様であるにもかかわらず、硫黄(VI)「−SO−」接続部を含むポリマーは、事実上、文献には存在せず、スルホン基がモノマー内にすでに存在するポリスルホンを除き、産業用途ではほとんど使用されない(例えば、Garbassi,Kirk−Othmer Encyclopedia of Chemical Technology;Fifth Edition;John Wiley & Sons:2007;Vol.10を参照)。
驚くべきことではないが、最も報告されている硫黄(VI)含有ポリマーを合成する試みは、カルボニル基に基づく縮合(即ち、塩化スルホニルと求核試薬との反応)を模倣する反応によるものであり(例えば、(a)Goldberg et al.、米国特許第3,236,808号;(b)Firth、米国特許第3,895,045号;(c)Thomson et al.,J.Pol.Sci.,Part A 1964,2:1051;(d)Worket et al.,Polym.Sci.,Part A:Polym.Chem.1968,6:2022;(e)Schlott et al.,Addition and Condensation Polymerization Processes;American Chemical Society:1969;91:703−716)、かなり少ないが、フリーデルクラフツスルホニル化によるものである(例えば、Cudby et al.,Polymer 1965、6:589を参照)。これらの方法によって得られるポリマーは魅力的な特性を有するが(例えば、良好な熱安定性および加水分解安定性および機械的弾性(Thompson et al.(同上)、Worket et al.(同上)およびSchlott et al.(同上)を参照)、加水分解を受けやすく、容易に酸化還元変換、特に塩素化に関与するといった塩化硫黄(VI)の非選択的な反応性は、これらの方法および材料の有用性を顕著に制限する。
多くのシリル化化合物とフッ素化化合物の反応が有機合成で知られており、ポリマー化学でも知られている。1983年に、Kricheldorfは、Si−F結合の強度およびフッ化シリル副生成物の無害な性質を利用するポリアリールエーテル合成のための「シリル方法」を導入した(Kricheldorf et al.,J.Pol.Sci.:Pol.Chem.Ed.1983、21:2283;Bier et al.、米国特許第4,474,932号)。2008年には、Gembusは、触媒量のDBU存在下、フッ化スルホニル(R−SOF)がシリルエーテルと反応し、アリールスルホネートを生成することを示した(Gembus et al.,Synlett.2008、1463)。
フッ化硫黄(VI)、特にフッ化スルフリル(SO)およびこのモノフッ素化誘導体、フッ化スルホニル(RSO−F)、フッ化スルファモイル(RNSO−F)およびフルオロサルフェート(ROSO−F)(Rは有機部分である)は、他のフッ化硫黄(VI)とは際だって異なる。これらの硫黄オキソフルオリドは、加水分解にかなり安定であり、酸化還元で反応せず、ハロゲン化剤として作用しない。しかしながら、これらの選択的な反応性は、正しい条件下で適切な求核試薬が存在するときに発揮することができる。1970年代初期に、Firthは、BPAのフルオロサルフェート(BPAおよびSOから得られる)およびビスフェノールの二ナトリウム塩からポリ(アリールサルフェート)ビスフェノールA(BPA)ポリマーを調製した(例えば、Firth,J.Pol.Sci.,Part B 1972,10:637;およびFirth、米国特許第3,733,304号を参照)。この重合は、長時間の加熱を必要とし、かなりの量(12%から22%)の副生成物を生成し、Firthは、これが環状オリゴマーであることを示した。副生成物の除去は、メタノール中でジメチルホルムアミド(DMF)からのポリマーの沈殿を繰り返す必要があった。
米国特許第3,236,808号明細書 米国特許第3,895,045号明細書 米国特許第4,474,932号明細書 米国特許第3,733,304号明細書
Garbassi,Kirk−Othmer Encyclopedia of Chemical Technology;Fifth Edition;John Wiley & Sons:2007;Vol.10 Thomson et al.,J.Pol.Sci.,Part A 1964、2:1051 Worket et al.,Polym.Sci.,Part A:Polym.Chem.1968,6:2022 Schlott et al.,Addition and Condensation Polymerization Processes;American Chemical Society:1969;91:703−716 Cudby et al.,Polymer 1965,6:589 Kricheldorf et al.,J.Pol.Sci.:Pol.Chem.Ed.1983,21:2283 Gembus et al.,Synlett.2008,1463 Firth,J.Pol.Sci.,Part B 1972,10:637
多目的に使用可能であり、形式的に縮合ポリマーであると考えられる材料を含め、多種多様なポリマー構造を比較的穏和でスケールアップ可能な条件で、製造することができる新規重合方法の必要性が依然として存在する。さらに、例えば、構造物用途、包装用途および繊維用途のため、および特殊用途のために官能基化することができる余分な妨害しない基を有するモノマーを許容する方法からのポリマーのための新規ポリマーの必要性も存在する。本明細書に記載する方法およびポリマーは、これらの必要性に対処する。有用な特性を有するポリマーのための実際的な経路を与えることに加え、本明細書に記載する並外れて容易な有機サルフェートの合成は、特に、有機化学において、サルフェート接続部の正しく評価されていない潜在能力と、硫黄(VI)オキソフルオリドの固有の反応特徴を強調する。本明細書に記載するポリマーおよび方法は、異なる研究にわたる迅速な用途が見つかるはずである。
本明細書に記載する重合方法は、穏和な反応条件下、活性化されたフルオロ置換モノマーとシリル置換モノマーの触媒重合による、比較的分子量が大きいポリマーの直接的な合成を提供する。驚くべきことに、分子量が大きいポリマーは、化学量論量、温度および溶媒環境について予測できないほど固定された条件下で達成される。フルオロサルフェート、フルオロスルホネート、フッ化カルボニルおよび特定のヘテロ環フルオリドモノマーは、シリルエーテル、シリルアミン(特に、C(=O)Fモノマーと)およびシリルスルフィドモノマーと穏和な条件で反応し、例えば、ポリサルフェート、ポリカーボネート、ポリスルホネートおよび関連する材料を含め、多種多様なポリマー材料を生成する。この方法の選択率は、多くの包装用ポリマーおよびエンジニアリングポリマーにおいて見出される技術的に有用なビルディングブロックを含有するポリマーおよびコポリマーの首尾良い生成によって示される。1つの好ましい実施形態において、ポリサルフェートポリマーは、アリールビス−フルオロサルフェートとアリールビス−シリルエーテルから穏和な反応条件で調製され、これを塊状(つまり、無溶媒)重合に修正することができる。このポリマーは、実質的に線状であってもよく、または、ある実施形態において、単一のポリマー鎖の末端基が結合して大きな環を形成した環状ポリマー鎖を含んでいてもよく、またはこの環状ポリマー鎖からなっていてもよい。
フルオロ置換モノマーとシリル置換モノマーを含有するモノマー組成物を塩基性触媒存在下で縮合させ、ポリマー鎖と、ポリマー生成物から容易に分離可能なフッ化シリル副生成物を作成する。モノマー組成物は、式F−X−Fの少なくとも1種類の化合物と、式(RSi−Z−Si(Rの少なくとも1種類の化合物を含む。各Rは、独立して、ヒドロカルビル基であり;Xは、式−A(−R−A)n−を有し;各Aは、独立して、SO、C(=O)またはHet、好ましくは、SOであり;Rは、第1の有機部分を含み;nは、0または1であり;Hetは、ヘテロ芳香族環に少なくとも2個の炭素原子と少なくとも1個の窒素原子を含む芳香族ヘテロ環であり(好ましくは、1,3,5−トリアジン)、AがHetである場合、F置換基は、このヘテロ芳香族環の炭素原子に接続しており;Zは、式−L−R−L−を有し;各Lは、独立して、O、SまたはN(R)、好ましくは、Oであり;Rは、第2の有機部分を含み、Rは、好ましくは、少なくとも1種類のアリール部分またはヘテロアリール部分を含み;各L基は、好ましくは、Rのアリール部分またはヘテロアリール部分に直接的に結合しており;各Rは、独立して、Hまたは第3の有機部分である。または、モノマー組成物は、F−X−Fおよび(RSi−Z−Si(Rの組み合わせに加え、またはこれに代えて、式F−X−Z−Si(Rの少なくとも1種類の化合物も含んでいてもよい。
重合中、モノマーのそれぞれのA基とL基とが合わさってX−Zポリマー鎖を形成し、F置換基と(RSi置換基が、式(RSi−Fのフッ化シリル副生成物を形成し、この副生成物は、ポリマー生成物から容易に分離可能であり、再利用することができる。好ましい実施形態において、ポリマーは、比較的安定なフルオロ置換末端基を有し、所望な場合、これを選択的な反応条件で修飾することができる。塩基性触媒は、アミジン、グアニジン、ホスファゼン、窒素−ヘテロ環カルベン、三級アルコキシド、フッ化物塩、または上述の2つ以上の組み合わせであってもよい。驚くべきことに、ビス−シリルモノマーとビス−フルオロモノマーの混合物は、塩基触媒が存在しない状態では、高温でも反応しない。
この重合方法は、穏和で収率の高い条件でアリールポリサルフェート、例えば、ビスフェノールポリサルフェートを調製し、例えば、材料用途(例えば、エンジニアリング材料、包装材料など)に適した分子量および物理特性を有するポリマーを得るのに特に有用である。アリールポリサルフェートを含め、本明細書に記載される方法によって作られるポリマーの利点の1つは、多くの場合、ポリマーの末端基がフルオロ基を含み、これが別個に反応し、従来の方法によっては簡単に達成することができない様式でポリマー鎖末端を官能基化することができることである。アリールポリサルフェートの場合には、−OSOF末端基および−SOF末端基は、驚くほど安定であるが、フェノール性OH基およびアミノ基との反応で選択的に扱うことができ、または、本明細書に記載するように、簡単に制御可能な条件でそれぞれ−OH基および−SO 基に加水分解することができる。
フッ化シリル副生成物は、フェノール性モノマー前駆体(例えば、ビスフェノールA)の塩(例えば、ナトリウム塩またはカリウム塩)との反応によって再利用され、有用なビス−シリル化モノマー(例えば、ビス−シリルビスフェノールA)およびフッ化物塩(例えば、フッ化ナトリウム)を作成することができる。ビス−シリル化モノマーを別の重合反応に利用することができる。
本明細書で記載する重合方法の一実施形態は、塩基性触媒存在下、ビス−フッ素化された第1のモノマーと、ビス−シリル化された第2のモノマーとを反応させ、ポリマー鎖とフッ化シリル副生成物を作成することを伴う。第1のモノマーのフルオロ置換基は、電子不測基、例えば、スルホニル、カルボニルまたはヘテロアリールの活性化する基(好ましくは、スルホニル)に接続し、第2のモノマーのシリル置換基は、酸素原子、硫黄原子または窒素原子(好ましくは、酸素原子)を介して有機コア部分に接続する。第1のモノマーおよび第2のモノマーが触媒と合わさると、第1のモノマーのフルオリド置換基が、第2のモノマーのシリル置換基と反応してフッ化シリルを生成し、第1のモノマーの電子不測性の活性化する基が、第2のモノマーの連結原子と縮合し、ポリマー鎖を生成する。第1のモノマーは、場合により、有機コア基も含んでいてもよい。
ある実施形態において、この方法は、塩基性触媒存在下、式F−X−F(好ましくは、FSOF)の少なくとも1種類の化合物を含む第1のモノマー組成物と、式(RSi−Z−Si(Rの少なくとも1種類の化合物を含む第2のモノマー組成物とを反応させ、交互X−Zポリマー鎖と、式(RSi−Fのフッ化シリル副生成物を生成する工程を含む。第1のモノマーのX部分は、式−A(−R−A)n−を有し、各Aは、独立して、SO、C(=O)またはHet、好ましくは、SOであり:Rは、第1の有機部分を含み;nは、0または1であり;Hetは、ヘテロ芳香族環に少なくとも2個の炭素原子と少なくとも1個の窒素原子を含む芳香族ヘテロ環であり(好ましくは、1,3,5−トリアジン)、ここで、各Fは、ヘテロ芳香族環の炭素原子に接続する。第2のモノマーの各Rは、独立して、ヒドロカルビル基(例えば、直鎖または分枝鎖のアルキル、フェニルなど)であり;Zは、式−L−R−L−を有し、各Lは、独立して、O、SまたはN(R)、好ましくは、Oであり;Rは、第2の有機部分を含み、Rは、好ましくは、少なくとも1種類のアリール部分またはヘテロアリール部分を含み;各L基は、好ましくは、Rのアリール部分またはヘテロアリール部分に直接的に結合し;Rは、Hまたは第3の有機部分である。重合中、第1のモノマーおよび第2のモノマーのそれぞれのF置換基および(RSi置換基は、フッ化シリルを形成し、一方、第1のモノマーおよび第2のモノマーのそれぞれのA基およびL基は、交互に縮合し、交互X−Zポリマー鎖を生成する。nが0である場合、第1のモノマーの各F置換基は、同じA基に接続する。
本明細書に記載される重合方法で用いられる塩基性触媒は、アミジン、グアニジン、ホスファゼン、窒素−ヘテロ環(N−ヘテロ環)カルベン、三級アルコキシドおよびフッ化物塩からなる群から選択される少なくとも1種類の材料を含む。例えば、塩基性触媒は、アミジン塩基(例えば、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU)など)、グアニジン(例えば、1,1,3,3−テトラメチルグアニジン(TMG)、1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン(TBD)および7−メチル−1,5,7−トリアザビシクロ−[4.4.0]デカ−5−エン(MTBD)など)、ホスファゼン塩基(例えば、2−tert−ブチルイミノ−2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチルペルヒドロ−1,3,2−ジアザホスホリン(BEMP)、1−tert−ブチル−4,4,4−トリス−(ジメチルアミノ)−2,2−ビス[トリス(ジメチルアミノ)−ホスホラニリデンアミノ]−2λ,4λ−カテナジ(ホスファゼン)(P−t−Bu)など)、窒素−ヘテロ環カルベン(例えば、イミダゾール−2−イリデン、1,2,4−トリアゾール−5−イリデン、チアゾール−2−イリデン、イミダゾリン−2−イリデンなど)、三級アルコキシド(例えば、カリウム tert−ブトキシドなど)、またはフルオリド含有塩(例えば、CsF、CsFHF、KF、フッ化テトラブチルアンモニウム(TBAF)、トリス(ジメチルアミノ)スルホニウム−ジフルオロトリメチルシリケート(TASF)など)、またはこれら2つ以上の組み合わせを含んでいてもよい。好ましくは、塩基は、アミジンまたはホスファゼン、またはこの両方を含む。所望な場合、触媒の組み合わせを混合物として、または順次加えてもよい。
好ましくは、第1のモノマーおよび第2のモノマーをほぼ等モル量で反応させるか、または過剰量の(例えば、0.01mol%過剰から約10mol%過剰までの)第1の(即ち、フッ素化)モノマーを用いて反応させる。第1のモノマーおよび第2のモノマーを互いに無希釈(無溶媒または塊状)の形態で接触させるか、または溶媒(例えば、ハロゲン化炭化水素、アセトニトリル、ピリジン、N−メチルピロリドンなど)中、溶媒の組み合わせ(例えば、一緒に加えるか、または順次加える)、または無溶媒条件と溶媒条件の組み合わせ(例えば、順次)において接触させることができる。典型的には、重合は、約20℃から約200℃の範囲の温度で約0.5時間から約48時間行われる。重合反応は、驚くべきことに容易であり、典型的には、比較的穏やかな熱反応を示す。さらに、この反応条件およびモノマーは、驚くべきことに、多くの種類の有機部分および置換基を許容する。このことは、通常の酸−塩基反応を妨害することが知られている基を含め、「AA」および「BB」モノマー成分の選択が先例のないほど自由であり、得られるポリマーの官能性を非常に高い程度まで調整する能力と言い換えられる。
第1のモノマーは、式F−X−Fに従う単一の化合物、または異なるX基を有する化合物の混合物であってもよい。同様に、第2のモノマーは、式(RSi−Z−Si(Rに従う単一の化合物、または異なるR基、Z基を有するか、またはこの両方を有する化合物の混合物であってもよい。このようなモノマーの混合物は、任意の望ましい比率で、任意の望ましいX基およびZ基を有するように配合され、得られるポリマーに望ましい特性、例えば、望ましい分子量、望ましい分子量分布、望ましい物理特性または機械特性(例えば、ガラス転移温度、加水分解安定性、引張強度、耐衝撃性、延性、弾性、可塑性など)、または生分解性を付与することができる。
一実施形態において、第1のモノマーは、式F−A−Fを有する。この実施形態において、第1のモノマーは、例えば、FSOF、FC(O)F、またはF−Het−F(好ましくは、FSOF)であってもよい。本明細書に記載されるように、Hetは、ヘテロ芳香族環に少なくとも2個の炭素原子と少なくとも1個の窒素原子を含む芳香族ヘテロ環であり、ここで、各Fは、ヘテロ芳香族環の炭素原子に接続する。例示的なヘテロ環は、1,3,5−トリアジンであり、F置換基は、2位、4位および6位のうち2つ以上で炭素原子に共有結合する。FSOFのような気体状モノマーが利用される場合、この反応は、所望な場合、1大気圧より大きな圧力で操作可能な反応器中で行うことができる。
他の実施形態において、第1のモノマーは、式F−A−R−A−Fの材料である。Rは、第1の有機部分であり、有機コア材料、例えば、炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体など、またはこれら2つ以上の任意の組み合わせを含んでいてもよく、またはこれらからなっていてもよく、一方、A基は、上述のように、スルホニル、カルボニル、またはヘテロアリール(Het)、好ましくは、SOから選択される。ある実施形態において、Rは、式−L−R−L−によって表すことができ、ここで、各Lは、独立して、O、SおよびN(R)からなる群から選択され、好ましくは、Oであり;各Rは、独立して、第1の有機部分を含み:各Rは、独立して、Hまたは第3の有機部分を含む。これに代えて、またはこれに加え、Rは、式−L−R−によって表すことができ、各Lおよび各Rは、上に定義したとおりである。
本発明の方法によって製造されるポリマーは、式(I):(−A(−R−A)n−L−R−L)x−によって表すことができるポリマー鎖を含み、式中、各Aは、独立して、SO、C(=O)またはHet、好ましくは、SOであり:各Rは、独立して、第1の有機部分を含み;各nは、独立して、0または1であり;各Hetは、独立して、ヘテロ芳香族環に少なくとも2個の炭素原子と少なくとも1個の窒素原子を含む芳香族ヘテロ環であり;各Lは、独立して、O、SまたはN(R)、好ましくは、Oであり;各Rは、第2の有機部分を含み、Rは、好ましくは、少なくとも1種類のアリール部分またはヘテロアリール部分を含み;各L基は、好ましくは、Rのアリール部分またはヘテロアリール部分に直接的に結合し;各Rは、独立して、Hまたは第3の有機部分であり;xは、ポリマー中の繰り返し単位の平均数であり、少なくとも10(例えば、10から100,000以上)の値を有する。ポリマー鎖は、第1のモノマーから誘導される少なくとも1種類の末端基、即ち、式E−A−の部分を含む末端基、例えば、E−A(−R−A)n−を有し、ここで、Eは、好ましくは、フルオロ置換基(F)であるか、または、Eは、「A」部分からFの求核***換によって得ることができる官能基、例えば、アジド、アミノ、アルキルアミノ、アリールアミノ、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオおよび同様の基である。ある実施形態において、Eは、フルオロ、OR、NHR、N(R、アジド、CN、またはSRから選択され、各Rは、独立して、有機部分である。AがHetである場合、各L基は、このヘテロ芳香族環の炭素原子に接続する。
これに代えて、またはこれに加え、ポリマーは、式(II):(−A−R−A−L−R−L)y−によって表すことができるポリマー鎖を含み、式中、各Aは、独立して、SO、C(=O)またはHet、好ましくは、SOであり;各Rは、独立して、第1の有機部分を含み;各Hetは、独立して、ヘテロ芳香族環に少なくとも2個の炭素原子と少なくとも1個の窒素原子を含む芳香族ヘテロ環であり(好ましくは、1,3,5−トリアジン);各Lは、独立して、O、SまたはN(R)、好ましくは、Oであり;各Rは、第2の有機部分を含み、Rは、好ましくは、少なくとも1種類のアリール部分またはヘテロアリール部分を含み;各L基は、好ましくは、Rのアリール部分またはヘテロアリール部分に直接的に結合し;各Rは、独立して、Hまたは第3の有機部分であり;yは、ポリマー中の繰り返し単位の平均数であり、少なくとも10(例えば、10から100,000以上)の値を有する。ポリマー鎖は、第1のモノマーから誘導される少なくとも1種類の末端基、即ち、式E−A−の部分を含む末端基、例えば、E−A−R−A−を有し、ここで、Eは、好ましくは、フルオロ置換基(F)であるか、または、Eは、「A」部分からFの求核***換によって得ることができる官能基、例えば、アジド、アミノ、アルキルアミノ、アリールアミノ、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオおよび同様の基である。ある実施形態において、Eは、フルオロ、OR、NHR、N(R、アジド、CN、またはSRから選択され、各Rは、独立して、有機部分である。AがHetである場合、各L基は、このヘテロ芳香族環の炭素原子に接続する。
幾つかの他の実施形態において、ポリマーは、式(III):(−A−L−R−L−A−L−R−L)z−によって表すことができるポリマー鎖を含み、式中、各Aは、独立して、SO、C(=O)またはHet、好ましくは、SOであり;各Rは、独立して、第1の有機部分を含み;各Hetは、独立して、ヘテロ芳香族環に少なくとも2個の炭素原子と少なくとも1個の窒素原子を含む芳香族ヘテロ環、好ましくは、1,3,5−トリアジンであり;各Lおよび各Lは、独立して、O、SまたはN(R)、好ましくは、Oであり;各Rは、第2の有機部分を含み、Rは、好ましくは、少なくとも1種類のアリール部分またはヘテロアリール部分を含み;各L基は、好ましくは、Rのアリール部分またはヘテロアリール部分に直接的に結合し;各Rは、独立して、Hまたは第3の有機部分であり;zは、ポリマー中の繰り返し単位の平均数であり、少なくとも10(例えば、10から100,000以上)の値を有する。ポリマー鎖は、第1のモノマーから誘導される少なくとも1種類の末端基、即ち、式E−A−の部分を含む末端基、例えば、E−A−L−R−L−A−を有し、ここで、Eは、好ましくは、フルオロ置換基(F)であるか、または、Eは、「A」部分からFの求核***換によって得ることができる官能基、例えば、アジド、アミノ、アルキルアミノ、アリールアミノ、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオおよび同様の基である。ある実施形態において、Eは、フルオロ、OR、NHR、N(R、アジド、CNまたはSRから選択され、各Rは、独立して、有機部分である。AがHetである場合、各L基および各L基は、このヘテロ芳香族環の炭素原子に接続する。
さらに他の実施形態において、ポリマーは、式(IV):(−A−L−R−A−L−R−L)m−によって表すことができるポリマーを含み、式中、各Aは、独立して、SO、C(=O)またはHet、好ましくは、SOであり;各Rは、独立して、第1の有機部分を含み;各Hetは、独立して、ヘテロ芳香族環に少なくとも2個の炭素原子と少なくとも1個の窒素原子を含む芳香族ヘテロ環であり;各Lおよび各Lは、独立して、O、SまたはN(R)、好ましくは、Oであり;各Rは、第2の有機部分を含み、Rは、好ましくは、少なくとも1種類のアリール部分またはヘテロアリール部分を含み;各L基は、好ましくは、Rのアリール部分またはヘテロアリール部分に直接的に結合し;各Rは、独立して、Hまたは第3の有機部分であり;mは、ポリマー中の繰り返し単位の平均数であり、少なくとも10(例えば、10から100,000以上)の値を有する。ポリマー鎖は、第1のモノマーから誘導される少なくとも1種類の末端基、即ち、式E−A−の部分を含む末端基、例えば、E−A−L−R−A−を有し、ここで、Eは、好ましくは、フルオロ置換基(F)であるか、または、Eは、「A」部分からFの求核***換によって得ることができる官能基、例えば、アジド、アミノ、アルキルアミノ、アリールアミノ、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオおよび同様の基である。ある実施形態において、Eは、フルオロ、OR、NHR、N(R、アジド、CNまたはSRから選択され、各Rは、独立して、有機部分である。AがHet(例えば、1,3,5−トリアジン)である場合、各L基および各L基は、このヘテロ芳香族環の炭素原子に接続する。
幾つかの他の実施形態において、ポリマーは、式(V):(−A−L−R−L)p−によって表すことができるポリマー鎖を含み、式中、各Aは、独立して、SO、C(=O)またはHet、好ましくは、SOであり;各Hetは、独立して、ヘテロ芳香族環に少なくとも2個の炭素原子と少なくとも1個の窒素原子を含む芳香族ヘテロ環であり;各Lは、独立して、O、SまたはN(R)、好ましくは、Oであり;各Rは、第2の有機部分を含み、Rは、好ましくは、少なくとも1種類のアリール部分またはヘテロアリール部分を含み;各L基は、好ましくは、Rのアリール部分またはヘテロアリール部分に直接的に結合し;各Rは、Hまたは別の有機部分であり;pは、ポリマー中の繰り返し単位の平均数であり、少なくとも10(例えば、10から100,000)の値を有する。ポリマー鎖は、第1のモノマーから誘導される少なくとも1種類の末端基、即ち、式E−A−の部分を含む末端基を有し、ここで、Eは、好ましくは、フルオロ置換基(F)であるか、または、Eは、好ましくは、フルオロ置換基(F)であるか、または、Eは、「A」部分からFの求核***換によって得ることができる官能基、例えば、アジド、アミノ、アルキルアミノ、アリールアミノ、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオおよび同様の基である。ある実施形態において、Eは、フルオロ、OR、NHR、N(R、アジド、CNまたはSRから選択され、各Rは、独立して、有機部分である。AがHet(例えば、1,3,5−トリアジン)である場合、各L基は、このヘテロ芳香族環の炭素原子に接続する。
さらに他の実施形態において、ポリマーは、式(VI):(−A−R−A−L−R−L)a−(−A−L−R−L−A−L−R−L)b−(A−L−R−A−L−R−L)c−(−A−L−R−L)d−によって表すことができ、式中、a、b、cおよびdは、ポリマー中のそれぞれの繰り返し単位の平均数を表し、a、b、cおよびdの合計が少なくとも10(例えば、10から100,000以上)を有する限り、a、b、cおよびdのいずれかは、0以上であってもよく、ポリマーは、第1のモノマーから誘導される少なくとも1種類の末端基、即ち、式E−A−、E−A−L−R−A−、E−A−L−R−L−A−、E−A−R−A−、またはE−A(−R−A)n−の末端基を含み、ここで、Eは、好ましくは、フルオロ置換基(F)であるか、または、Eは、「A」部分からFの求核***換によって得ることができる官能基、例えば、アジド、アミノ、アルキルアミノ、アリールアミノ、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオおよび同様の基である。ある実施形態において、Eは、フルオロ、OR、NHR、N(R、アジド、CNまたはSRから選択され、各Rは、独立して、有機部分である。A、L、L、R、RおよびRは、それぞれ独立して、本明細書に記載する他のポリマーおよびモノマーの実施形態について定義したように定義される。
ある実施形態において、第1のモノマーの少なくとも一部は、式F−X−Fの分岐モノマーを含み、式中、Xは、スルホニル、カルボニルまたはヘテロアリールの活性化する基AにさらなるF置換基を含み、この結果、さらなるF置換基は、第2のモノマーの酸素原子、硫黄原子または窒素原子の連結基の上にあるシリル置換基とも反応してフッ化シリルを生成し、第1のモノマーの活性化する基は、第2のモノマーの連結基と縮合し、ポリマー中に少なくとも1種類の分岐点を導入する。これに代えて、またはこれに加え、第2のモノマーは、Zが、酸素原子、硫黄原子または窒素原子の連結基の上にさらなるシリル置換基を含む分岐モノマーを含んでいてもよく、この結果、さらなるシリル置換基は、第1のモノマーのスルホニル、カルボニルまたはヘテロアリールの活性化する基の上にあるF置換基と反応してフッ化シリルを生成し、第2のモノマーの連結基は、第1のモノマーの活性化する基と縮合し、ポリマー中に少なくとも1種類の分岐点を導入する。
本明細書に記載するいずれかの重合方法およびポリマーにおいて、モノマーのそれぞれの有機部分、例えば、R、R、R、R、RおよびRは、独立して、炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体およびこれら2つ以上の組み合わせからなる群から選択されてもよい。ある実施形態において、R、R、R、RおよびRは、1つ以上の置換基、例えば、ヒドロキシル、ハロゲン、ニトロ、−C(O)R、−C(O)OR、−C(O)N(R、−CN、−SO、−SON(R、RSON(R)−、−N(R)SO、−SO、−N(R、−N(R)OR、−N(R)C(O)R、−N(R)C(O)OR、−N(R)C(O)N(R、−OC(O)N(R、−OC(O)OR、アジド、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、フルオロアルキル、フルオロアルコキシ、アリール、アリールオキシ、ヘテロアリール、ポリ(エチレンオキシ)、末端がアルキニルのポリ(エチレンオキシ)、脂肪酸、炭水化物、アミノ酸およびポリペプチドを含んでいてもよく;各Rは、独立して、H、アルキルまたはアリールであり、vは、0、1または2である。
本発明は、本明細書に記載する方法によって調製されるポリマーも提供する。ポリマーは、以下
式(I):(−A(−R−A)n−L−R−L)x−;
式(II):(−A−R−A−L−R−L)y−;
式(III):(−A−L−R−L−A−L−R−L)z−;
式(IV):(−A−L−R−A−L−R−L)m−;
式(V):(−A−L−R−L)p−;および
式(VI):
(−A−R−A−L−R−L)a−(−A−L−R−L−A−L−R−L)b−(A−L−R−A−L−R−L)c−(−A−L−R−L)d−
、および上述のように、第1のモノマーから誘導される少なくとも1種類の末端基(即ち、少なくとも1種類の官能基「E−A−」)からなる群から選択される式を有するポリマー鎖を含み、Eは、好ましくは、フルオロ置換基(F)であるか、または、Eは、「A」部分からFの求核***換によって得ることができる官能基、例えば、アジド、アミノ、アルキルアミノ、アリールアミノ、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオおよび同様の基である。ある実施形態において、Eは、フルオロ、OR、NHR、N(R、アジド、CNまたはSRから選択され、各Rは、独立して、有機部分である。
上の式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)および(VI)において、各Aは、独立して、SO、C(=O)またはHet、好ましくは、SOであり;各Rおよび各Rは、独立して、第1の有機部分を含み;各Hetは、独立して、ヘテロ芳香族環に少なくとも2個の炭素原子と少なくとも1個の窒素原子を含む芳香族ヘテロ環であり(好ましくは、1,3,5−トリアジン);各Lおよび各Lは、独立して、O、SまたはN(R)、好ましくは、Oであり;各Rおよび各Rは、独立して、第2の有機部分を含み;各Rは、独立して、第3の有機部分であり;x、y、z、m、a、b、cおよびdは、それぞれ、ポリマー鎖中のそれぞれの繰り返し単位の平均数であり;x、y、z、mおよびpは、それぞれ、少なくとも10(例えば、10から100,000以上)の値を有し;a、b、cおよびdの合計が少なくとも10(例えば、10から100,000以上)の値を有する限り、a、b、cおよびdはそれぞれ0以上であってもよい。A、L、L、R、RおよびRは、それぞれ独立して、モノマーの式について上に記載したように定義される。
本明細書に記載する任意のポリマーにおいて、それぞれの有機部分、例えば、R、R、R、RおよびRは、独立して、炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体およびこれら2つ以上の組み合わせからなる群から選択されてもよい。さらに、R、R、R、RおよびRは、1つ以上の官能基で置換されていてもよい。このような官能基の非限定例としては、例えば、ヒドロキシル、ハロゲン、ニトロ、−C(O)R、−C(O)OR、−C(O)N(R、−CN、−SO、−SON(R、RSON(R)−、−N(R)SO、−SO、−N(R、−N(R)OR、−N(R)C(O)R、−N(R)C(O)OR、−N(R)C(O)N(R、−OC(O)N(R、−OC(O)OR、アジド、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、フルオロアルキル、フルオロアルコキシ、アリール、アリールオキシ、ヘテロアリール、ポリ(エチレンオキシ)、末端がアルキニルのポリ(エチレンオキシ)、脂肪酸、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチドが挙げられ;各Rは、独立して、H、アルキルまたはアリールであり、vは、0、1または2である。
ある実施形態において、好ましいモノマーとしては、ビスフェノールフルオロサルフェート(例えば、ビスフェノールAフルオロサルフェート、ビスフェノールAビスフェノールAFフルオロサルフェート、ビスフェノールSフルオロサルフェートおよび一緒に接続された2個のフェノール基を有する関連するモノマー)およびビスフェノールシリルエーテル(例えば、ビスフェノールAシリルエーテル、ビスフェノールAビスフェノールAFシリルエーテル、ビスフェノールSシリルエーテルおよび一緒に接続された2個のフェノール基を有する関連するモノマー)が挙げられる。
本明細書に記載するポリマーは、典型的には、多様な機械的部品および構造要素に容易に成型可能であり、熱成形可能な熱可塑性材料である。ポリ(ビスフェノールAサルフェート)ポリマーは、加水分解に耐性であり、比較的大きな誘電率、良好な耐衝撃性を有し、ポリカーボネートと同様の引張強度、弾性率および伸び率を有する。このようなポリマーは、包装材料、建築材料などに使用するためのシートおよび膜を製造することができ、例えば、自動車および飛行機の要素(例えば、フロントガラスなど)、医療用装具、安全眼鏡および容器(例えば、コップ、瓶など)の用途に使用することができる。
(A)フッ素化モノマーの非限定例を示し、これらは、本明細書に記載する重合方法に利用することができる。 (B)シリル化モノマーの非限定例を示し、これらは、本明細書に記載する重合方法に利用することができる。 (C)フルオロ基およびシリル基の両方を含むモノマーの非限定例を示し、これらは、本明細書に記載する重合方法に利用することができる。 パネル(a)において、選択されたビスフェノールAモノマーの合成を、パネル(b)において、このモノマーからのポリ(ビスフェノールAサルフェート)の合成を模式的に示す。 (A)前駆体物質からの窒素−ヘテロ環カルベン型塩基性触媒の調製、および(B)さまざまな種類の窒素−ヘテロ環カルベンの構造を示す。 モノマー2aおよび2bの重合によって異なるモノマー濃度で調製されたポリ(ビスフェノールAサルフェート)の正規化されたGPCトレースを示す。 モノマー2a+2b(下側の曲線)およびモノマー2a+2c(上側の曲線)の溶液重合に対する温度および触媒含有量の影響を示す。 表2のポリマーに関連する選択されたGPCトレースを示す。 異なる条件で調製され、異なる分子量特徴を有する(即ち、MALS M値が2.5kDa(最も低い曲線)、40kDaおよび59kDa(2つの重なり合う上側の曲線))ポリマーについて一致した熱分解特性を示す、代表的なポリ(ビスフェノールAサルフェート)ポリマーサンプルの熱重量分析(TGA)のサーモグラムを示す。 代表的なポリ(ビスフェノールAサルフェート)ポリマーサンプルの示差走査熱量測定(DSC)の2回目の加熱サーモグラム(挿入図)およびこのポリマーの対応するGPC M 対 Tのグラフを示す。 同様の様式で圧縮成型された市販のLEXANポリカーボネートと比較した、圧縮成型されたポリ(ビスフェノールAサルフェート)の引張応力−歪み曲線を示す。 本明細書に記載する重合方法によるポリ(ビスフェノールAカーボネート)の調製を模式的に示す。 本明細書に記載する広範囲にわたる重合方法を示す、異なるモノマーの組み合わせから合成される選択されたスルホネートポリマーおよびサルフェートポリマーの化学構造式を示す。 ポリマー鎖末端に染料(Nile Red)を接続するための、本明細書に記載する重合方法によって調製されるポリ(ビスフェノールAサルフェート)のフルオロサルフェート末端基の修飾を示す。 図12に示されるNile Red染料で末端が保護されたポリ(ビスフェノールAサルフェート)のUV/可視光スペクトルを示す。 ポリ(ビスフェノールAサルフェート)のdn/dcを決定するための屈折率 対 濃度のグラフを示す。本明細書の実施例11に記載するように、パネル(a)は、1回目の試行のデータを示し、パネル(b)は、2回目の試行のデータを示す。 (A)Firth(US3,733,304)の方法によって調製されたポリ(ビスフェノールAサルフェート)のGPCトレース;および(B)本明細書の実施例1に記載された塊状重合方法に従って調製されたポリ(ビスフェノールAサルフェート)のGPCトレースを示す。 異なる反応スケールで、同じ目標条件で調製された種々のバッチから得たポリ(ビスフェノールAサルフェート)および単離後に加熱または処理されたサンプルのGPCトレースを示す。 (A)フッ化エチレンスルホニル(ESF)を用いた処理によるアミンからのフッ化スルホニルモノマーの合成;(b)(A)のスキームに従って調製された、選択されたモノマー;および(C)フッ化スルホニルモノマーから調製された、選択されたコポリマーを示す。
本発明の重合方法は、多種多様なモノマー構造、官能的な置換基、モノマーとモノマー結合を与えることができる。ある実施形態において、この重合方法は、少なくとも1種類のビス−フッ素化された第1のモノマーF−X−Fと、少なくとも1種類のビス−シリル化された第2のモノマー(RSi−Z−Si(Rとを塩基性触媒存在下、接触させることを含み、接触させることを本質的に含むか、または接触させることからなる。第1のモノマーのフルオロ置換基は、Xのスルホニル部分、カルボニル部分またはヘテロアリール部分に接続し、第2のモノマーのシリル基は、Zの酸素原子、硫黄原子または窒素原子に接続する。塩基性触媒存在下、第1のモノマーのフルオロ置換基と、第2のモノマーのシリル置換基とが反応し、フッ化シリル化合物を生成する。同時に、第1のモノマーのスルホニル基、カルボニル基またはヘテロアリール基が、シリル基が接続した第2のモノマーの酸素原子、硫黄原子または窒素原子と縮合し、これによって、X−Z繰り返し単位を有する直鎖の交互ポリマー鎖を生成する。
本明細書に詳細に記載するように、第1のモノマーは、式F−A(−R−A)n−Fによって表すことができ、式中、各Aは、独立して、SO、C(=O)またはHetであり;Rは、第1の有機部分を含み;nは、0または1であり;Hetは、ヘテロ芳香族環に少なくとも2個の炭素原子(例えば、2個から4個)と少なくとも1個の(例えば、1個から4個の)窒素原子を含む芳香族ヘテロ環である。AがHetである場合、各Fは、ヘテロ芳香族環の炭素原子に接続する。特に好ましいA基は、SOである。nが0である場合、第1のモノマーは、式F−A−Fによって表すことができる(即ち、FSOF、FC(O)FおよびF−Het−F)。nが1である場合、第1のモノマーは、式F−A−R−A−Fによって表すことができる。ある実施形態において、第1の有機部分Rは、式−L−R−L−によって表すことができ、式中、各Lは、独立して、O、SおよびN(R)からなる群から選択され;Rは、第1の有機部分を含み、Rは、Hまたは第3の有機部分である。幾つかの実施形態において、第1の有機部分Rは、式−L−R−によって表すことができ、式中、Lは、独立して、O、SおよびN(R)からなる群から選択され;Rは、第1の有機部分を含み、Rは、Hまたは第3の有機部分である。
第2のモノマー(RSi−Z−Si(Rは、式(RSi−L−R−L−Si(Rによって表すことができ、式中、各Lは、独立して、O、SまたはN(R)であり;Rは、第2の有機部分を含み;Rは、Hまたは第3の有機部分である。
図1は、(A)フッ素化モノマー、(B)シリル化モノマーおよび(C)フルオロ基およびシリル基の両方を含むモノマーの非限定例を示し、これらは、本明細書に記載する重合方法に利用することができる。
ポリマー鎖のX部分およびZ部分は、−SO−L−、−C(=O)−L−、−Het−L−、−L−SO−L−、−L−C(=O)−L−、または−L−Het−L−のような結合を介して互いに接続し、ここで、各Lおよび各Lは、独立して、O、SおよびN(R)からなる群から選択され;各Rは、独立して、Hまたは有機部分を含む。本明細書に記載されるように、Zは、酸素原子、硫黄原子または窒素原子を有する有機部分を含み、Xは、スルホニル、カルボニルまたはヘテロアリールの活性化する基であってもよく、または、Xは、スルホニル、カルボニルまたはヘテロアリールの活性化する基を有する有機コア基を含んでいてもよい。幾つかのポリマー実施形態において、Xのスルホニル、カルボニルおよびヘテロアリールの活性化する基は、X中の第1の有機部分(存在する場合)の炭素原子に直接的に結合する。これに代えて、またはこれに加え、Xのスルホニル基、カルボニル基およびヘテロアリール基は、硫黄原子、酸素原子または窒素原子を介し、有機部分に接続していてもよい。
第1のモノマーのフルオロ置換基が接続していてもよいヘテロアリール基(本明細書で、ヘテロ芳香族基または「Het」とも呼ばれる)は、芳香族環(例えば、5員環芳香族環または6員環の芳香族環)に少なくとも1個の窒素原子(例えば、1個から4個の窒素原子)と少なくとも2個の炭素原子(例えば、2個から4個の炭素原子)を含む任意のヘテロ環部分を含み、フルオロ置換基は、芳香族環の炭素原子に接続する。
6員環のヘテロ芳香族環を含む適切なヘテロアリール基Hetの非限定例としては、アザベンゼンヘテロ環基、例えば、ピリジン、ジアジン(例えば、1.2−ジアジン、1,3−ジアジンまたは1,4−ジアジン)およびトリアジン(例えば、1,3,5−トリアジン);アザナフタレン基、例えば、1−アザナフタレン(キノリンとしても知られる)、2−アザナフタレン(イソキノリンとしても知られる)、1,2−ジアザナフタレン(シンノリンとしても知られる)、2,3−ジアザナフタレン(フタラジンとしても知られる)、1,3−ジアザナフタレン(キナゾリンとしても知られる)、1,4−ジアザナフタレン(キノキサリンとしても知られる)、1,5−ジアザナフタレン、1,6−ジアザナフタレン、1,7−ジアザナフタレン、1,8−ジアザナフタレン、1,3,5−トリアザナフタリン、1,3,8−トリアザナフタレンおよび1,3,5,8−テトラアザナフタリン(プテリジンとしても知られる)、アザフェナントロリン基、例えば、1,10−ジアザフェナントロリンなどが挙げられる。5員環ヘテロ芳香族環を含む適切なヘテロアリール基Hetの非限定例としては、ピロール、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ピラゾール、イソオキサゾール、イソチアゾール、および縮合した5員環および6員環のヘテロ環、例えば、インドール、イソインドール、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール、プリンなどが挙げられる。
本明細書に記載されるように、重合に対するモノマーの反応性は、主に、塩基性触媒によって、また、第1のモノマーの活性化するスルホニル基、カルボニル基およびヘテロアリール基、第2のモノマーの酸素原子、硫黄原子および窒素原子および第1のモノマーおよび第2のモノマーのそれぞれのフルオロ置換基およびシリル置換基からの熱力学的に安定なフッ化シリル副生成物の生成の組み合わせによって制御されるため、第2のモノマーのZ部分、および場合により、第1のモノマーのX部分は、本明細書に記載する式中に任意の有機部分(例えば、R、R、RおよびR)基を含んでいてもよい。
本明細書に記載する方法で利用可能なビス−フッ素化モノマーおよびビス−シリル化モノマーの非限定例は、図1に示される。図1のパネルAは、選択されたフッ素化モノマーを示し、図1のパネルBは、選択されたシリルモノマーを示し、一方、図1のパネルCは、フルオロ置換基とシリル置換基の両方を含む選択されたモノマーを示す。
本発明を記述する内容において(特に、以下の特許請求の範囲の内容において)、「1つの(a)」、「1つの(an)」および「前記(the)」という用語、および同様の指示語の使用は、本明細書に特に指示がないか、または内容と明らかに矛盾しない限り、単数形および複数形の両方を包含すると解釈すべきである。「を含む(comprising」、「を有する(having)」、「を含む(including)」および「を含有する(containing)」という用語は、特記しない限り、非限定的な用語(即ち、「を含むが、これに限定されない」を意味する)と解釈すべきである。本明細書の値の範囲の引用は、本明細書に特に指示のない限り、単に、この範囲に入るそれぞれの別個の値を個々に指し示す短く記載する方法として機能することを意図しており、それぞれの別個の値が、本明細書に個別に引用されているかのように本明細書に組み込まれる。測定によって得られるあらゆる数値(例えば、重量、濃度、物理的な寸法、除去率、流速など)は、絶対的に正確な値であると解釈すべきではなく、当該技術分野で一般的に用いられる測定技術の既知の測定限界内の値を包含すると考えるべきである。本明細書に記載するあらゆる方法は、本明細書に特に指示がないか、または内容と明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で行うことができる。本明細書に与えられる任意の例およびすべての例、または例示的な用語(例えば、「例えば」)の使用は、単に本発明の特定の態様をより良く説明することを意図しており、特許請求の範囲に記載されていない限り、本発明の範囲を限定しない。明細書中のいかなる言葉も、請求項に記載されていない要素が本発明の実施に必須のものを示すと解釈すべきではない。
本明細書で使用する場合、「有機」という用語およびこの文法的な変形語は、ある基または部分に言及するとき、典型的には、少なくとも幾つかの水素と組み合わせて、場合により、1つ以上の他の元素、例えば、酸素、硫黄、窒素、リン、ハロゲン、または周期律表のII−A族(例えば、B)、IV−A族(例えば、Si)、V−A族(例えば、As)、VI−A族(例えば、Se)の別の非金属または金属元素を含み、炭素を含む材料を指す。「有機」という用語は、有機金属材料(例えば、炭素原子に共有結合する遷移金属原子の1つ以上の主要な基を含む)として従来から記載されている材料、および有機部分との複合体または塩として金属元素を含む材料も指す。有機部分または有機基の非限定例としては、炭化水素、ヘテロ環(少なくとも1種類の炭素原子および1つ以上の他の元素を含む、少なくとも1種類の飽和、不飽和および/または芳香族の環を含む材料を含む)、炭水化物(糖および多糖を含む)、アミノ酸、ポリペプチド(ペプチド結合を介して結合した少なくとも2個のアミノ酸基を含むタンパク質および他の材料を含む)ペプチド類似体(ペプチド結合以外の結合、例えば、エステル結合によって接続する2個以上のアミノ酸を含む材料を含む)、およびこれら2つ以上の組み合わせが挙げられる。
さらに、有機部分R、R、R、RおよびRは、1つ以上の官能基で置換されていてもよい。このような官能基の非限定例としては、例えば、ヒドロキシル、ハロゲン、ニトロ、−C(O)R、−C(O)OR、−C(O)N(R、−CN、−SO、−SON(R、RSON(R)−、−N(R)SO、−SO、−N(R、−N(R)OR、−N(R)C(O)R、−N(R)C(O)OR、−N(R)C(O)N(R、−OC(O)N(R、−OC(O)OR、アジド、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、フルオロアルキル、フルオロアルコキシ、アリール、アリールオキシ、ヘテロアリール、ポリ(エチレンオキシ)、末端がアルキニルのポリ(エチレンオキシ)、脂肪酸、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチドが挙げられ;各Rは、独立して、H、アルキルまたはアリールであり、vは、0、1または2である。
「炭化水素」という用語およびこの文法的な変形語は、当該技術分野でよく知られており、完全に水素および炭素からなる有機化合物を指す。炭化水素は、飽和であってもよく(多重結合を含まない)、不飽和であってもよく(少なくとも1個の二重結合または三重結合を含む)、または芳香族であってもよい(芳香族環系、例えば、ベンゼン環、または縮合した芳香族環系、例えば、ナフタレン、アントラセンおよび同様の系を含む)。炭化水素は、炭素原子の直鎖、炭素原子の分枝鎖、炭素原子の環、またはこれらの任意の組み合わせを含んでいてもよい。炭化水素の非限定例としては、アルカン、アルケン、アルキン、シクロアルカンおよびアルキン系化合物が挙げられる。
「ヒドロカルビル」という用語およびこの文法的な変形語は、炭化水素から炭素原子を除去することによって作られる一価の基、例えば、エチル、フェニルを指す。
「炭水化物」という用語およびこの文法的な変形語は、当該技術分野でよく知られており、例えば、経験的な元素式(CHO)x(xは1より大きい)を形式的に有するポリヒドロキシル化化合物を指す。炭水化物の非限定例としては、糖類(例えば、グルコース、マルトース)、多糖(例えば、デンプン、セルロース)および糖および多糖の修飾された態様(例えば、ヒドロキシル基の代わりに、またはこれに代えて、1つ以上の官能基、例えば、アミノ、エーテル、エステルを含む)、およびデオキシ糖およびデオキシ多糖(即ち、OHがHと置き換わった糖および多糖)などが挙げられる。炭水化物は、天然に発生する材料、合成材料、またはこれらの組み合わせであってもよい。
「アミノ酸」という用語およびこの文法的な変形語は、当該技術分野でよく知られており、例えば、少なくとも1個のアミノ基と少なくとも1個のカルボン酸基を含む有機化合物を指す。アミノ酸の例としては、天然または合成のα−アミノ酸(例えば、一般的なタンパク質を構成するアミノ酸、およびタンパク質を構成しないアミノ酸、例えば、オルニチンであり、キラル材料であってもよい、例えば、levo立体異性体またはdextro立体異性体、またはこれらの混合物、または構造によってはアキラル材料であってもよい)、およびアミノ基とカルボン酸基が1個より多い炭素によって分割されている化合物が挙げられる。
「ポリペプチド」という用語およびこの文法的な変形語は、当該技術分野でよく知られており、例えば、2個以上のアミノ酸(一般的にα−アミノ酸)が、あるアミノ酸のカルボン酸基(典型的にはα−カルボン酸基)と、別のアミノ酸のアミノ基(典型的にはα−アミノ基)との間のペプチド(アミド)結合によって一緒に結合した材料を指す。本明細書で使用する場合、ポリペプチドという用語は、タンパク質、およびポリペプチド骨格に付属するさらなる官能基または保護基を有するポリペプチドコア構造を有する材料も包含する。「ペプチド類似体」という用語およびこの文法的な変形語は、1つ以上のペプチド結合が、非ペプチド結合、例えば、エステル、エーテルと置き換わった、ポリペプチドに似た材料を指す。
分子量、例えば、数平均分子量(M)および重量平均分子量(M)、および本明細書で使用される多分散指数値(「PDI」、即ち、M/M)は、別段の定めがない限り、例えば、以下の実施例11に記載されるように、ポリスチレン標準に対するゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)、または多角度光散乱(MALS)と接続したGPCのいずれかに基づく。GPCまたはMALSの値であると明白な記載がないか、または内容から暗示がない場合の分子量パラメータは、GPCから誘導される値であると解釈すべきである。分子量の値は、g/mol(ダルトン、「Da」とも呼ばれる)またはKg/mol(kDaとも呼ばれる)の単位で報告される。
驚くべきことに、本明細書に記載する重合方法は、種々の比較的穏和な反応条件で行うことができる。反応は、通常、周囲の室温(例えば、約20℃から25℃)から、約200℃までの範囲の温度で行うことができる。重合が、溶媒なし(未希釈)で行われる場合、モノマーを溶融させるのに十分な温度が望ましいだろう。好ましくは、第1のモノマーと第2のモノマーを(存在するF置換基とシリル置換基のモル数に基づいて)ほぼ等モル量で反応させるか、またはフッ素化された第1のモノマーを過剰量(例えば、0.01mol%から約10mol%過剰まで)で反応させる。
本明細書に記載されるように、第1のモノマーと第2のモノマーを、互いに未希釈で、または溶媒中で接触させてもよい。適切な溶媒の非限定例としては、ハロゲン化炭化水素(例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ペルクロロエタン、クロロフルオロカーボン、フルオロカーボンなど)、エーテル(例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタンなど)、エステル(例えば、酢酸エチル)、ニトリル(例えば、アセトニトリルなど)、ケトン(例えば、アセトン、メチルエチルケトン)、ピリジン(例えば、ピリジン、ピコリンなど)、アミド(例えば、N−メチルピロリドン、アセトアミド、ジメチルアセトアミドなど)、スルホキシド(例えば、ジメチルスルホキシドなど)およびスルホン(例えば、スルホラン、ジメチルスルホンなど)が挙げられる。好ましくは、溶媒は、非水性で非プロトン性である。所望な場合、混合溶媒系を使用してもよく、または、重合反応を異なる溶媒中で順次行ってもよく、または無溶媒条件と溶媒条件を組み合わせて行ってもよい(例えば、ある溶媒中(または無溶媒)で開始し、別の溶媒中で重合を終了させる)。
重合のフッ化シリル副生成物は、化学分野の当業者によく知られている多くの方法のいずれかによって、ポリマー生成物から容易に分離可能である。例えば、フッ化シリルの沸点に依存して、周囲の大気圧または減圧のいずれかで、フッ化シリルを蒸留またはエバポレーションによって除去することができる。これに代えて、またはこれに加え、フッ化シリル副生成物は、比較的非極性の傾向があり、フッ化シリルを溶解するが、ポリマー生成物を溶解しない溶媒(例えば、炭化水素溶媒)を用いて洗浄することによって、ポリマーから除去することができる。フッ化シリル副生成物は、ビス−フェノール性モノマー前駆体(例えば、ビスフェノールA)の塩との反応によって再利用し、ビス−シリルエーテル型モノマーを作成することもできる。
本明細書に記載する方法から得られるポリマー材料は、好ましくは、重合度(即ち、モノマー単位の平均数)が、少なくとも約10、さらに好ましくは、10より大きく(例えば、10から、約100、200、300、400、500、1,000、10,000、100,000以上)である。
本明細書に記載する方法において、第1のモノマーおよび第2のモノマーは、それぞれ単一のモノマー材料を含んでいてもよく、または2種類以上のモノマー材料を混合物として含んでいてもよく、または重合反応に順次添加してもよい。例えば、第1のモノマーF−X−Fは、異なるX基を有する2種類以上のモノマー材料の組み合わせを含んでいてもよい。同様に、第2のモノマー(RSi−Z−Si(Rは、異なるR基、異なるZ基、またはこれら両方を有する2種類以上のモノマー材料の組み合わせを含んでいてもよい。このようなモノマーの組み合わせが、本明細書に記載されるように任意の望ましい比率で配合されてもよく、または、重合混合物に別個に添加されてもよい。このようなモノマー材料の組み合わせから得られるポリマーは、ランダムに分布した組み合わせ単位を含んでいてもよく、または同じ構造のモノマー単位が繰り返すブロックを含んでいてもよく、または、種々のモノマーの相対的な反応性、異なるモノマー材料を最初に混合したかどうか、または、逐次的な様式で接触させたかどうか、または混合して加え、順次添加することをある程度組み合わせたかどうかに依存して、ランダムセグメントとブロックセグメントの両方を含んでいてもよい。
非限定的な例として、第1のモノマーの混合物は、90モル%(mol%)のF−SO−Fと、10mol%のF−SO−CH−Ph−SO−Fとを含んでいてもよい。次いで、この第1のモノマーの混合物と、式MeSi−O−Ph−CMe−Ph−O−SiMeの第2のモノマーとの反応から、経験式:−(SO−O−Ph−CMe−Ph−O−)e−(SO−CH−Ph−SO−O−Ph−CMe−Ph−O−)f−を有し、SO−O−Ph−CMe−Ph−O繰り返し単位とSO−CH−Ph−SO−O−Ph−CMe−Ph−O繰り返し単位のおおよその比率e:fが約9:1で、ポリマー鎖全体にランダムな様式で分布していると思われるポリマーを与えるだろう。または、ブロックコポリマーは、ある量(例えば、9モル)の単一の第1のモノマー組成物F−SO−Fと、もっと多いモル量(例えば、10モル)の単一の第2のモノマー組成物MeSi−O−Ph−CMe−Ph−O−SiMeを接触させ、第1の均一なポリマー鎖セグメント−(SO−O−Ph−CMe−Ph−O−)eを作成し、次いで、残りの量の第2のモノマーと反応するのに十分な量(例えば、1モル)の異なる第1のモノマーF−SO−CH−Ph−SO−Fと反応させ、第2のポリマー鎖セグメント(例えば、−(SO−CH−Ph−SO−O−Ph−CMe−Ph−O−)f)を作成し、おおよそのモル比a:b(即ち、この実施例で約9:1)のブロックセグメントを有するブロックコポリマーを得ることによって作成することができる。ポリマー分野の当業者によって理解されるように、繰り返し単位の複数の組み合わせを有するポリマー、例えば、一般式−(X−Z)g−(X−Z)h−(X−Z)i−(X−Z)k...−(X’−Z’)w−(g、h、i、kおよびwは、重合反応混合物中に存在するそれぞれの異なる第1のモノマーおよび第2のモノマーの相対量に比例する)のポリマーを製造するために、第2のモノマーは、さらに、またはこれに代えて、異なるZ基を有する複数の化合物を含んでいてもよい。
ある実施形態において、第1のモノマーの少なくとも一部は、式F−X−Fの分岐モノマーを含み、式中、Xは、本明細書の他の箇所で定義されるようにSO、C(=O)およびHetから選択される活性化する基の上にさらなるF置換基を含み、この結果、さらなるF置換基は、第2のモノマーのシリル置換基とも反応してフッ化シリルを作成し、さらなる活性化する基は、第2のモノマーのL基と縮合し、ポリマーに少なくとも1つの分岐点を導入する。例えば、第1のモノマーは、3つの活性化されたフルオロ置換基によって置換された有機コア基(例えば、フェニル基)を有する分岐モノマー、例えば、1,3,5−トリス−フルオロスルホニルベンゼン、または2,4,6−トリフルオロ−1,3,5−トリアジンを含むか、またはこの分岐モノマーからなっていてもよく、トリアジンは、活性化する基(Het)と有機コア基の両方を含む。さらに、またはこれに代えて、第2のモノマーは、酸素原子、硫黄原子または窒素原子に接続するさらなるシリル置換基を有する分岐モノマーを含んでいてもよい。本明細書に記載するように、分岐する第2のモノマーの反応から、酸素原子、硫黄原子または窒素原子と、第1のモノマーのスルホニル、カルボニルまたはヘテロアリールの活性化する基との縮合と、同時に起こるフルオロ置換基とシリル置換基の反応によって、ポリマーに少なくとも1つの分岐点が導入され、フッ化シリルを生成する。
本明細書に記載する重合方法のいずれかの実施形態において、有機部分、例えば、R、R、R、RおよびRは、炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体、およびこれら2つ以上の組み合わせからなる群から選択されてもよい。ある実施形態において、R、R、R、RおよびRは、1つより多い置換基、例えば、ヒドロキシル、ハロゲン、ニトロ、−C(O)R、−C(O)OR、−C(O)N(R、−CN、−SO、−SON(R、RSON(R)−、−N(R)SO、−SO、−N(R、−N(R)OR、−N(R)C(O)R、−N(R)C(O)OR、−N(R)C(O)N(R、−OC(O)N(R、−OC(O)OR、アジド、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、フルオロアルキル、フルオロアルコキシ、アリール、アリールオキシ、ヘテロアリール、ポリ(エチレンオキシ)、末端がアルキニルのポリ(エチレンオキシ)、脂肪酸、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチドを含んでいてもよく;各Rは、独立して、H、アルキルまたはアリールであり、vは、0、1または2である。
本明細書に記載する重合方法の興味深く有用な特徴は、得られる生成物が、第1の(フッ素化)モノマーから誘導される鎖の少なくとも片方、一般的に両方の末端を有するポリマー鎖を含むことであり、この結果、調製されるポリマーは、フルオロ置換末端基(例えば、SOF、COFまたはHetF)を含む。フルオロ置換末端基を用い、例えば、酸素、窒素、硫黄系の求核試薬によるF置換基の求核***換によって、ポリマー鎖の末端を官能的に修飾することができる。この末端基の修飾は、重合方法終了時に重合混合物中で行うことができ(例えば、重合を溶液中で行う場合)、または得られたフルオロで保護されたポリマーを、最初に生成したポリマーが単離された後に、別個の反応で求核試薬と反応させることができる。F置換基と交換するための適切な求核試薬の非限定例としては、ヒドロキシ置換材料(例えば、アルコールおよびフェノール性化合物)、アミン、アジド、チオールなどが挙げられる。
幾つかの実施形態において、本明細書に記載する方法によって調製されるポリマーは、以下:
式(I):(−A(−R−A)n−L−R−L)x−;
式(II):(−A−R−A−L−R−L)y−;
式(III):(−A−L−R−L−A−L−R−L)z−;
式(IV):(−A−L−R−A−L−R−L)m−;
式(V):(−A−L−R−L)p−;および
式(VI):
(−A−R−A−L−R−L)a−(−A−L−R−L−A−L−R−L)b−(A−L−R−A−L−R−L)c−(−A−L−R−L)d−
からなる群から選択される式を有するポリマー鎖を含む。
上の式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)および(VI)において、各Aは、独立して、SO、C(=O)またはHet、好ましくは、SOであり;各Rおよび各Rは、独立して、第1の有機部分を含み;各Hetは、独立して、ヘテロ芳香族環に少なくとも2個の炭素原子と1個から4個の窒素原子を含む芳香族ヘテロ環であり、各Lは、ヘテロ芳香族環の炭素原子に接続し;各Lは、独立して、O、SまたはN(R)、好ましくは、Oであり;各Rは、独立して、第2の有機部分を含み;各Rは、独立して、Hまたは第3の有機部分である。式(I)、(II)、(III)、(IV)および(V)において、x、y、z、mおよびpは、それぞれ、ポリマー中の繰り返し単位の平均数であり、少なくとも10(例えば、10から約100、200、300、400、500、1,000、10,000、100,000以上)の値を有する。式(VI)において、a、b、cおよびdは、それぞれ、それぞれの繰り返し単位の平均数であり、独立して、0以上であってもよく、但し、a、b、cおよびdの合計は、少なくとも10(例えば、10から約100、200、300、400、500、1,000、10,000、100,000以上)である。式(I)、(II)、(III)、(IV)および(V)のポリマー鎖は、第1のモノマーから誘導される少なくとも1個の末端基、好ましくは、2個の末端基、即ち、部分E−A−を含む末端基を含み、Eは、好ましくは、フルオロ置換基(F)であるか、または、Eは、「A」部分からFの求核***換によって得ることができる官能基、例えば、アジド、アミノ、アルキルアミノ、アリールアミノ、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオおよび同様の基である。ある実施形態において、Eは、フルオロ、OR、NHR、N(R、アジド、CNまたはSRから選択され、各Rは、独立して、R、R、R、RおよびRについて本明細書に記載するような有機部分である。
本明細書に記載する方法によって製造可能なポリマーの一種の例は、本明細書の実施例で詳細に記載されるように、ポリ(有機サルフェート)、例えば、ポリ(ビスフェノールサルフェート)である。一実施形態において、ポリ(ビスフェノールサルフェート)は、式(IV)によって表され、式中、各Aは、SOであり、各Lは、Oであり、各Rは、式:−Ph−C(R−Ph−の化合物であり、式中、各Phは、1,4−フェニレン基であり、各Rは、H、(C−C)アルキル(例えば、メチル、エチルおよびプロピル)、またはハロゲン化(C−C)アルキル(例えば、トリフルオロメチル)である。
本明細書に記載するポリマーにおいて、有機部分、例えば、R、R、R、RおよびRは、炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチドおよびこれら2つ以上の組み合わせからなる群から選択されてもよい。さらに、R、R、RおよびRは、少なくとも1個の官能基で置換されていてもよい。このような官能基の非限定例としては、例えば、ヒドロキシル、ハロゲン、ニトロ、−C(O)R、−C(O)OR、−C(O)N(R、−CN、−SO、−SON(R、RSON(R)−、−N(R)SO、−SO、−N(R、−N(R)OR、−N(R)C(O)R、−N(R)C(O)OR、−N(R)C(O)N(R、−OC(O)N(R
−OC(O)OR、アジド、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、フルオロアルキル、フルオロアルコキシ、アリール、アリールオキシ、ヘテロアリール、ポリ(エチレンオキシ)、末端がアルキニルのポリ(エチレンオキシ)、脂肪酸、炭水化物、アミノ酸およびポリペプチドが挙げられ;各Rは、独立して、H、アルキルまたはアリールであり、vは、0、1または2である。
好ましい実施形態において、第1のモノマーおよび第2のモノマーは、2個のフェノール性基(フルオロスルホニル基またはシリル基のいずれかで保護されている)が、連結する結合または連結基(例えば、酸素、硫黄、窒素、カルボニル、または置換または非置換であってもよい飽和または不飽和のアルキレン基)によって固定されたビスフェノール型化合物、例えば、式VIIの第1のモノマーおよび式VIIIの第2のモノマーを含んでいてもよい。
Figure 0006598683
式中、各Rは、独立して、ヒドロカルビル基であり、Rは、独立して、共有結合、C(CH、C(CFまたはSOである。
好ましいポリマーは、式IXの化合物
Figure 0006598683
であり、式中、tは、モノマー単位の平均数であり、少なくとも10(例えば、10から約100、200、300、400、500、1,000、10,000、100,000以上)であり、Eは、Fであるか、または「A」部分からFの求核***換によって得ることができる官能基、例えば、アジド、アミノ、アルキルアミノ、アリールアミノ、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオおよび同様の基である。ある実施形態において、Eは、フルオロ、OR、NHR、N(R、アジド、CNまたはSRから選択され、各Rは、独立して、R、R、R、RおよびRについて本明細書に記載するような有機部分である。
本明細書に記載する方法および材料の特定の非限定的な実施形態を以下に示す。
実施形態Aは、液体モノマー組成物と塩基性触媒とを接触させる工程を含む重合方法であり、モノマー組成物は、式F−X−Fの少なくとも1種類の化合物と、式(RSi−Z−Si(Rの少なくとも1種類の化合物を含み、各Rは、独立して、ヒドロカルビル基であり;Xは、式−A(−R−A)n−を有し;各Aは、独立して、SO、C(=O)またはHetであり;Rは、第1の有機部分を含み;nは、0または1であり;Hetは、ヘテロ芳香族環に少なくとも2個の炭素原子と少なくとも1個の窒素原子を含む芳香族ヘテロ環であり、AがHetである場合、F置換基は、このヘテロ芳香族環の炭素原子に接続しており;Zは、式−L−R−L−を有し;各Lは、独立して、O、SまたはN(R)であり;Rは、第2の有機部分を含み;各Rは、独立して、Hまたは第3の有機部分であり;F置換基と(RSi置換基は、モノマーのそれぞれのA基およびL基が、縮合してX−Zポリマー鎖を生成するため、式(RSi−Fのフッ化シリル副生成物を生成し;塩基性触媒は、アミジン、グアニジン、ホスファゼン、窒素ヘテロ環カルベン、三級アルコキシドおよびフッ化物塩からなる群から選択される少なくとも1種類の材料を含む。
実施形態Bは、各Rは、独立して、アルキル基またはアリール基であり;Xは、式−A(−R−A)n−を有し;各Aは、SOであり;Rは、第1の有機部分を含み;nは、0または1であり;Zは、式−L−R−L−を有し;各Lは、独立して、Oであり;Rは、各Lに直接的に結合した少なくとも1個のアリール基またはヘテロアリール基を含む第2の有機部分を含む、実施形態Aの方法である。
実施形態Cは、nが0である、実施形態AまたはBの方法である。
実施形態Dは、Hetが1,3,5−トリアジンである、実施形態AからCのいずれか一つの方法である。
実施形態Eは、モノマー組成物は、Xが、スルホニル、カルボニルまたはヘテロアリールの活性化する基Aの上にさらなるF置換基を含む化合物を含み、この結果、さらなるF置換基は、酸素原子、硫黄原子または窒素原子の連結基Lの上にある(RSi置換基とも反応してフッ化シリルを生成し、前記活性化する基は、連結基と縮合し、ポリマーに分岐点を導入する、実施形態AからDのいずれか一つの方法である。
実施形態Fは、モノマー組成物は、Zが、酸素原子、硫黄原子または窒素原子の連結基Lの上にさらなるシリル置換基(RSiを含む化合物を含み、この結果、さらなるシリル置換基は、スルホニル、カルボニルまたはヘテロアリールの活性化する基Aの上にあるF置換基とも反応してフッ化シリルを生成し、連結基は、活性化する基と縮合し、ポリマーに分岐点を導入する、実施形態AからEのいずれか一つの方法である。
実施形態Gは、nが1であり;Rが−L−R−L−であり;各Lは、独立して、O、SおよびN(R)からなる群から選択され;各Rは、独立して、Hまたは第3の有機部分であり、Rは、有機部分を含む、実施形態AからFのいずれか一つの方法である。
実施形態Hは、nが1であり;Rが−L−R−であり;Lは、O、SおよびN(R)からなる群から選択され;Rは、Hまたは第3の有機部分であり;Rは、有機部分である、実施形態AからGのいずれか一つの方法である。
実施形態Iは、塩基性触媒が、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU)を含む、実施形態AからHのいずれか一つの方法である。
実施形態Jは、塩基性触媒が、2−tert−ブチルイミノ−2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチルペルヒドロ−1,3,2−ジアザホスホリン(BEMP)および1−tert−ブチル−4,4,4−トリス−(ジメチルアミノ)−2,2−ビス[トリス(ジメチルアミノ)−ホスホラニリデンアミノ]−2λ,4λ−カテナジ(ホスファゼン)(P−t−Bu)からなる群から選択される少なくとも1種類のホスファゼンを含む、実施形態AからIのいずれか一つの方法である。
実施形態Kは、塩基性触媒が、CsF、CsFHF、KF、フッ化テトラブチルアンモニウム(TBAF)およびトリス(ジメチルアミノ)スルホニウム−ジフルオロトリメチルシリケート(TASF)からなる群から選択される少なくとも1種類のフッ化物塩を含む、実施形態AからJのいずれか一つの方法である。
実施形態Lは、塩基性触媒が、1,1,3,3−テトラメチルグアニジン(TMG)、1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン(TBD)および7−メチル−1,5,7−トリアザビシクロ−[4.4.0]デカ−5−エン(MTBD)からなる群から選択される少なくとも1種類のグアニジンを含む、実施形態AからKのいずれか一つの方法である。
実施形態Mは、塩基性触媒が、イミダゾール−2−イリデン、1,2,4−トリアゾール−5−イリデン、チアゾール−2−イリデンおよびイミダゾリン−2−イリデンからなる群から選択される少なくとも1種類の窒素−ヘテロ環カルベンを含む、実施形態AからLのいずれか一つの方法である。
実施形態Nは、各AがSOである、実施形態AからMのいずれか一つの方法である。
実施形態Oは、各Rは、A基に直接的に結合するアリール部分もしくはヘテロアリール部分、またはアリール部分もしくはヘテロアリール部分に接続する酸素原子を介してA基に結合するアリール部分もしくはヘテロアリール部分を含む、実施形態AからNのいずれか一つの方法である。
実施形態Pは、ポリマーが、以下:
式(I):(−A(−R−A)n−L−R−L)x−;
式(II):(−A−R−A−L−R−L)y−;
式(III):(−A−L−R−L−A−L−R−L)z−;
式(IV):(−A−L−R−A−L−R−L)m−;
式(V):(−A−L−R−L)p−;および
式(VI):
(−A−R−A−L−R−L)a−(−A−L−R−L−A−L−R−L)b−(A−L−R−A−L−R−L)c−(−A−L−R−L)d−
からなる群から選択される式によって表されるポリマー鎖を含み、
式中、各Aは、独立して、SO、C(=O)またはHetであり;各Lおよび各Lは、独立して、O、SまたはN(R)であり;各Rおよび各Rは、独立して、第1の有機部分を含み;各Rは、第2の有機部分を含み;各Rは、独立して、Hまたは第3の有機部分であり;各nは、独立して、0または1であり;各Hetは、独立して、ヘテロ芳香族環に少なくとも2個の炭素原子と少なくとも1個の窒素原子を含む芳香族ヘテロ環であり、AがHetである場合、F置換基は、このヘテロ芳香族環の炭素原子に接続しており;x、y、z、mおよびpはそれぞれ、ポリマー中の繰り返し単位の平均数であり、少なくとも10の値を有し;a、b、cおよびdはそれぞれ、それぞれの繰り返し単位の平均数であり、独立して、0以上であってもよく、但し、a、b、cおよびdの合計は少なくとも10である、実施形態AからOのいずれか一つの方法である。
実施形態Qは、R、R、RおよびRの1つ以上が、炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体およびこれら2つ以上の組み合わせからなる群から選択される部分を含む、実施形態AからPのいずれか一つの方法である。
実施形態Rは、R、R、R、RおよびRの1つ以上が、ヒドロキシル、ハロゲン、ニトロ、−C(O)R、−C(O)OR、−C(O)N(R、−CN、−SO、−SON(R、RSON(R)−、−N(R)SO、−SO、−N(R、−N(R)OR、−N(R)C(O)R、−N(R)C(O)OR、−N(R)C(O)N(R、−OC(O)N(R、−OC(O)OR、アジド、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、フルオロアルキル、フルオロアルコキシ、アリール、アリールオキシ、ヘテロアリール、ポリ(エチレンオキシ)、末端がアルキニルのポリ(エチレンオキシ)、脂肪酸、炭水化物、アミノ酸およびポリペプチドからなる群から選択される少なくとも1種類の置換基によって置換され;各Rは、独立して、H、アルキルまたはアリールであり、vは、0、1または2である、実施形態AからQのいずれか一つの方法である。
実施形態Sは、モノマー組成物が、(a)式F−X−Fの2種類以上の異なる化合物、(b)式(RSi−Z−Si(Rの2種類以上の異なる化合物、または(c)(a)および(b)両方の組み合わせを含む、実施形態AからRのいずれか一つの方法である。
実施形態Tは、式(RSi−Z−Si(Rの2種類以上の異なる化合物が、RまたはZの選択、またはRおよびZ両方の選択という点で異なる、実施形態Sの方法である。
実施形態Uは、モノマー組成物が、式VIIの少なくとも1種類の化合物と、式VIIIの少なくとも1種類の化合物とを含み、
Figure 0006598683
式中、各Rは、独立して、アルキル基またはアリール基であり、各Rは、独立して、共有結合、C(CH、C(CFまたはSOである、実施形態AからTのいずれか一つの方法である。
実施形態Vは、液体モノマー混合物が、溶媒に溶解したモノマー混合物を含む、実施形態AからUのいずれか一つの方法である。
実施形態Wは、液体モノマー混合物が、溶融したモノマー混合物を含む、実施形態AからVのいずれか一つの方法である。
実施形態Xは、F−X−Fモノマーが、フッ化スルフリル(FSOF)を含む、実施形態AからWのいずれか一つの方法である。
実施形態Yは、F−X−Fモノマーが、式F−SO−CHCH−N(R11)−CHCH−SO−Fのビスフルオロスルホニルモノマーを含み、R11は、有機部分を含む、実施形態AからWのいずれか一つの方法である。
実施形態Zは、R11が、炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体およびこれら2つ以上の組み合わせからなる群から選択される部分を含む、実施形態Yの方法である。
実施形態AAは、R11が、ヒドロキシル、ハロゲン、ニトロ、−C(O)R、−C(O)OR、−C(O)N(R、−CN、−SO、−SON(R、RSON(R)−、−N(R)SO、−SO、−N(R、−N(R)OR、−N(R)C(O)R、−N(R)C(O)OR、−N(R)C(O)N(R、−OC(O)N(R、−OC(O)OR、アジド、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、フルオロアルキル、フルオロアルコキシ、アリール、アリールオキシ、ヘテロアリール、ポリ(エチレンオキシ)、末端がアルキニルのポリ(エチレンオキシ)、脂肪酸、炭水化物、アミノ酸およびポリペプチドからなる群から選択される少なくとも1種類の置換基によって置換され;各Rは、独立して、H、アルキルまたはアリールであり、vは、0、1または2である、実施形態Yまたは実施形態Zの方法である。
実施形態ABは、ポリマーであって、以下:
式(I):(−A(−R−A)n−L−R−L)x−;
式(II):(−A−R−A−L−R−L)y−;
式(III):(−A−L−R−L−A−L−R−L)z−;
式(IV):(−A−L−R−A−L−R−L)m−;
式(V):(−A−L−R−L)p−;および
式(VI):
(−A−R−A−L−R−L)a−(−A−L−R−L−A−L−R−L)b−(A−L−R−A−L−R−L)c−(−A−L−R−L)d−
からなる群から選択される式を有するポリマー鎖を含み、
式中、各Aは、独立して、SO、C(=O)またはHetであり;各Lおよび各Lは、独立して、O、SまたはN(R)であり;各Rおよび各Rは、独立して、第1の有機部分を含み;各Rは、第2の有機部分を含み;各Rは、独立して、Hまたは第3の有機部分であり;各nは、独立して、0または1であり;各Hetは、独立して、ヘテロ芳香族環に少なくとも2個の炭素原子と少なくとも1個の窒素原子を含む芳香族ヘテロ環であり、AがHetである場合、F置換基は、このヘテロ芳香族環の炭素原子に接続しており;x、y、z、mおよびpはそれぞれ、ポリマー中の繰り返し単位の平均数であり、少なくとも10の値を有し;a、b、cおよびdはそれぞれ、それぞれの繰り返し単位の平均数であり、独立して、0以上であってもよく、但し、a、b、cおよびdの合計は少なくとも10であり;ポリマーは、ポリマー鎖の片方または両方の末端に式E−A−の基を含み、各Eは、独立して、フルオロ、OR、NHR、N(R、アジド、CNまたはSRであり、各Rは、独立して有機部分である、ポリマーである。
実施形態ACは、有機部分R、R、R、RおよびRの1つ以上が、炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体およびこれら2つ以上の組み合わせからなる群から選択される、実施形態ABのポリマーである。
実施形態ADは、R、R、R、RおよびRの1つ以上が、ヒドロキシル、ハロゲン、ニトロ、−C(O)R、−C(O)OR、−C(O)N(R、−CN、−SO、−SON(R、RSON(R)−、−N(R)SO、−SO、−N(R、−N(R)OR、−N(R)C(O)R、−N(R)C(O)OR、−N(R)C(O)N(R、−OC(O)N(R、−OC(O)OR、アジド、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、フルオロアルキル、フルオロアルコキシ、アリール、アリールオキシ、ヘテロアリール、ポリ(エチレンオキシ)、末端がアルキニルのポリ(エチレンオキシ)、脂肪酸、炭水化物、アミノ酸およびポリペプチドからなる群から選択される少なくとも1種類の置換基によって置換され;各Rは、独立して、H、アルキルまたはアリールであり、vは、0、1または2である、実施形態ABまたはACのポリマーである。
実施形態AEは、ポリマーが、式IX:
Figure 0006598683
の化合物を含み、
式中、tは、モノマー単位の平均数であり、少なくとも10であり、各Eは、独立して、フルオロ、OR、NHR、N(R、アジド、CNまたはSRであり、各Rは、独立して有機部分である、実施形態ABのポリマーである。
実施形態AFは、ポリマーが、式(I):(−A(−R−A)n−L−R−L)x−を有し、式中、各Aは、SOであり、各Rは、独立して、−CHCH−N(R11)−CHCH−であり、式中、R11は、有機部分を含む、実施形態ABからADのいずれか1つのポリマーである。
実施形態AGは、R11が、炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体およびこれら2つ以上の組み合わせからなる群から選択される部分を含む、実施形態AFのポリマーである。
実施形態AHは、R11が、ヒドロキシル、ハロゲン、ニトロ、−C(O)R、−C(O)OR、−C(O)N(R、−CN、−SO、−SON(R、RSON(R)−、−N(R)SO、−SO、−N(R、−N(R)OR、−N(R)C(O)R、−N(R)C(O)OR、−N(R)C(O)N(R、−OC(O)N(R、−OC(O)OR、アジド、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、フルオロアルキル、フルオロアルコキシ、アリール、アリールオキシ、ヘテロアリール、ポリ(エチレンオキシ)、末端がアルキニルのポリ(エチレンオキシ)、脂肪酸、炭水化物、アミノ酸およびポリペプチドからなる群から選択される少なくとも1種類の置換基によって置換され;各Rは、独立して、H、アルキルまたはアリールであり、vは、0、1または2である、実施形態AFまたはAGのポリマーである。
実施形態AIは、ポリマーは、分子量多分散指数(PDI)が、ポリスチレン標準を用いたゲル浸透クロマトグラフィーに基づき約2.2未満であり、約5重量%未満の環状オリゴマーを含む、実施形態ABのポリマーである。
実施形態AJは、ポリマーがポリ(ビスフェノールAサルフェート)である、実施形態AIのポリマーである。
実施形態AKは、ポリ(ビスフェノールAサルフェート)を含む、透明で実質的に無色の膜またはシートである。
実施形態ALは、ポリ(ビスフェノールAサルフェート)をペレット化することと、このガラス転移温度より高い温度で、高圧下、ペレットを圧縮することとを含む、実施形態AKの膜またはシートを調製する方法である。
実施形態AMは、高圧が、少なくとも約25,000ポンド/平方インチ(psi)であり、温度が、約200℃から250℃の範囲である、実施形態ALの方法である。
本明細書に記載するいずれかの実施形態において、フッ素化モノマーF−X−FのA基(即ち、SO、C(=O)またはHet)の1つ以上を、式S(=O)(=NR12)の基と置き換え、即ち、SOF基、C(=O)F基またはHet−F基の代わりに、−S(=O)(=NR12)F官能基を有するモノマーを作成することができる。
本明細書に記載する方法およびポリマーの特定の態様および特徴を以下の非限定例でさらに説明する。
[実施例1]
例示的なポリ(ビスフェノールAサルフェート)の調製
プロパン−2,2−ジイルビス(4,1−フェニレン)ジフルオロスルホネート(2a)の大スケール調製。2リットルの一ツ口丸底フラスコにビスフェノールA(114.9g、0.5mol)、CHCl(DCM;1L)およびトリエチルアミン(EtN;174mL、1.25mol、2.5当量)を投入した。混合物を室温で10分(min)攪拌した。次いで、反応フラスコをセプタムで密閉し、上述の雰囲気で、弱減圧状態で溶液を除去し、SO気体(フッ化スルフリル、VIKANE)を充填した風船から、針によってSO気体を導入した。このような大スケール反応の場合、この風船からのフッ化スルフリルの枯渇は容易に観察され、必要なときは、新しい風船を用い、さらに試薬を導入した。小スケール反応の場合、SOを過剰に使用した。これらの反応は、薄層クロマトグラフィー(TLC)によって簡単に追うことができる。
反応混合物を室温で2時間から4時間、GC−MSおよびTLCによって監視しつつ、激しく攪拌した。終了後、溶媒をロータリーエバポレーションによって除去し、残渣を酢酸エチル(EtOAc;1L)に溶解し、溶液を1N HCl(500mL×2回)および塩水(500mL×2回)で洗浄した。有機相を無水NaSOで脱水し、濃縮した。得られた固体を60℃、高減圧状態で一晩かけて乾燥し、望ましい化合物を白色結晶性個体として定量的な収率で得た(197.1g、収率100%)。融点(mp)48−49℃。H NMR(400MHz,CDCl) δ 7.34−7.32(m,2H)、7.28−7.26(m,2H)、1.72(s,3H);13C NMR(101MHz,CDCl) δ 150.4、148.2、128.7、120.5、42.9、28.4、30.7;19F NMR(376MHz,CDCl) δ +37.0;GC−MS(t):7.2分;EI−MS(m/z):392[M]
(プロパン−2,2−ジイルビス(4,1−フェニレン))ビス(オキシ))ビス(tert−ブチルジメチルシラン(2c)の大スケール調製。2Lフラスコ中、88.4グラム(2.6eq.、1.3mol)のイミダゾールを、ビスフェノールA(114.2gram、0.5mol)のDCM(1000mL)溶液に加え、この溶液を室温で10分間攪拌した。次に、181グラムのt−ブチルジメチルシリルクロリド(TBSCl;2.4当量、1.2mol)を200mLのDCMに溶解し、得られたTBSCl溶液を、滴下漏斗によって30分かけて上のビスフェノールAに加えた。反応物を室温で24時間攪拌した。反応をTLCまたはGCMSによって監視した。次いで、DCM溶媒をロータリーエバポレーションによって除去し、1000mLのEtOAcを加えて残渣を再び溶解させ、EtOAc溶液を500mLの飽和炭酸水素ナトリウム溶液で2回、500mLの塩水で2回洗浄し、次いで、有機相を無水NaSOで脱水した。ロータリーエバポレーションによって溶媒を除去した。得られた生成物を高減圧下、70℃で24時間乾燥させた。純粋なビス−TBSビスフェノールA化合物を、重合反応の前にさらに精製する必要のない白色個体として得た(225.2グラム、収率98.5%)。mp 78−80℃;HNMR:(400MHz,CDCl,23℃):δ 7.10−7.07(m,4H)、6.76−6.73(m,4H)、1.65(s,6H)、1.01(s,18H)、0.22(s,12H)。13CNMR:(100MHz,CDCl,23℃):δ 153.2、143.7、127.7、119.2、41.7、31.1、25.7、18.2、−4.39。GCMS:8.38分,MS m/z 456.3(M+)。
ポリ(ビスフェノールAサルフェート)の大スケールの塊状重合−(0.5molスケール)。1,000mLの三ツ口丸底フラスコに環流コンデンサ、2つのゴムセプタム(1つは、内部測定のためのサーモメータに含まれている。)およびTeflonコーティングされた磁気攪拌棒を取り付け、2a(98.1g、0.25mol)および2c(114.5g、0.25mol)を投入した。反応容器を油浴に入れ、135℃にした。モノマーが溶融したら(内部温度120℃)、1mol%のBEMPを1Mヘキサン溶液(5mL、5mmol)として加えた。5分以内に、tert−ブチルジメチルフルオロシラン(TBSF)の環流が観察された。約45分後、反応混合物が固化し、攪拌が止まった。120℃での加熱をさらに45分続け、この時点で、環流コンデンサを蒸留ヘッドに交換し、TBSFを留去した(56gを単離した)。次いで、DMF(300mL)を固体の未精製BPA−ポリサルフェート生成物に加え、攪拌が回復し、すべてのポリマーが溶解するまで130℃で加熱を続けた。得られた透明無色のDMF溶液を約60℃まで冷却し、次いで、周囲温度で、激しく攪拌した(オーバーヘッドスターラー)メタノール3Lが入ったビーカーに連続した一定速度でゆっくりと注ぎ、長い繊維状のBPA−ポリサルフェート紐状物を得た。この材料(144g、99.3%)を減圧オーブン中、80℃で一晩乾燥させ、GPCによって分析した。PDI=1.7;ポリスチレン標準を参照し、M=120,000Da;MALSによって決定してM=58,000;T=98℃;H NMR(400MHz,DMSO−d) δ 7.31(app s,8H)、1.61(2,6H);(C1514S)について計算値:C、62.05;H、4.86;S、11.04。実測値:C、61.98;H、4.80;S、10.84;F、0.33。
本明細書に記載する重合反応は、きわめて効率がよく、ビス(アリールフルオロサルフェート)2aおよびビス(アリールシリル)エーテル2b−eを使用すると、高分子量ポリマーが生成する(図2)。この反応は、有機塩基、例えば、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU)または2−tert−ブチルイミノ−2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチルペルヒドロ−1,3,2−ジアザ−ホスホリン(BEMP)、またはフッ化物塩、例えば、CsFによって触媒される。この反応は、本質的に定量的な収率で進み、多くの官能基に適合し、特別な装置または準備を必要としない。
フルオロサルフェートモノマーおよびシリルエーテルモノマーは、両方ともBPAから簡単に得られた(図2、パネル(a))。トリエチルアミン存在下、SO気体を用いて処理すると、ビス(フルオロサルフェート)2aが生成し、これを、クロマトグラフィー精製の必要がない単純な作業手順に従って、貯蔵時に安定な白色結晶性固体としてモルスケールで、高収率で単離した。ビス(シリルエーテル)モノマー2b−eは、市販されている(2b)か、または標準的な手順(2c−e)に従って、大スケールで簡単に調製された。
20mol%のDBU存在下、異なる溶媒中のモノマー2aと2b(モノマー中1M)の反応の初期実験によって、ポリサルフェートの調製のために最適な溶媒としてN−メチルピロリドン(NMP)およびジメチルホルムアミド(DMF)を特定した(図2、パネル(b))。メタノールから沈殿させた後、BPA−ポリサルフェート(BPA−PS)を白色粉末として収率95%で回収した(GPC M=30,900g/mol、ポリスチレン標準を参照して)。この結果は、TBSモノマー(2c)を使用したときと同様であった(GPC M=24,600g/mol)。後者の場合には、液体のtert−ブチルフルオロジメチルシラン(3c、TBSF)副生成物が生成し、蒸留によって除去した。
[実施例2]
触媒の評価
アセトニトリル中、一官能フルオロサルフェート(PhOSOF)およびTBS保護されたフェノール(PhOTBS)を用い、種々の有機および無機の塩基、求核試薬、ルイス酸およびフッ素源を評価した。この結果から、アミジン、グアニジンおよびホスファゼンが、特に有用な触媒であることがわかった。さらなる活性な触媒は、有機源および無機源によって導入されるフルオリドおよび非求核性tert−ブトキシド塩基(KOt−Bu)であった。
次いで、活性な触媒を、BPA−フルオロサルフェートモノマー(2a)と、TMS(2b)およびTBS(2c)で保護されたBPAモノマーとの重合に室温で適用した(表1を参照)。TMSモノマー系(2a+2b)は、Mがおおよそ30,000g/molから35,000g/molまで(GPCに基づく)のBPA−ポリサルフェートを与え、一方、TBSモノマー系(2a+2c)は、もっと広範囲にわたる得られたM値を示した。アミジン触媒の中で、表1のエントリー1から3において、DBNおよびPMDBDがほとんどオリゴマーを与えたため、DBUは、ポリマーを作成するのに最も効果的であった。グアニジン(エントリー4から6)は、DBU(2a+2c系)と比較した場合、MTBDが半分の触媒含有量で2倍のMのBPA−ポリサルフェートを与えるという点で、アミジン触媒より優れていないとしても、大部分は匹敵するものであった。ホスファゼン(エントリー7から8)は、BEMPによって製造される55,400g/molのポリサルフェートによって実証されるように、最も大きな触媒活性を示した。最後に、触媒的なKOt−Bu(エントリー9)およびフッ化物(エントリー10から11)は、TBS系を用いた場合のみポリサルフェートを与え、一方、TMS系を用いると、低分子量(MW)オリゴマーが得られた。これらの研究および他の初期の研究から、フェノール性ヒドロキシ置換基の上にもっと安定なTBS保護基を有する2cは、約35,000g/molに明らかなMの上限を示した2b(TMS系)と比較したとき、もっとMが大きいポリサルフェートを調製する能力を与えることが明らかであった。これら2つの系の違いは、TMSフェノールと比較して、TBSフェノールの塩基安定性がかなり高いことに関係があるだろう。
Figure 0006598683
表1において、重合条件は、以下のとおりであった。触媒含有量[a]20mol%または[b]10mol%;モル濃度NMP[c]約1Mまたは[d]約0.5M;反応時間[e]24時間または[f]48時間。材料をメタノール沈殿から単離し、GPCによって分析した。ポリスチレン標準を参照したM。省略語:DBU=1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン;DBN=1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−ノナ−5−エン;PMDBD=1,2,3,4,4a,5,6,7−オクタヒドロ−2,2,4a,7,7−ペンタメチルナフチリジン;TMG=1,1,3,3−テトラメチルグアニジン;TBD=1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン;MTBD=7−メチル−1,5,7−トリアザビシクロ−[4.4.0]デカ−5−エン;BEMP=2−tert−ブチルイミノ−2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチルペルヒドロ−1,3,2−ジアザホスホリン;P−t−Bu=1−tert−ブチル−4,4,4−トリス−(ジメチルアミノ)−2,2−ビス[トリス(ジメチルアミノ)−ホスホラニリデンアミノ]−2λ,4λ−カテナジ(ホスファゼン);KOt−Bu、カリウム tert−ブトキシド;CsF=フッ化セシウム;TASF=トリス(ジメチルアミノ)スルホニウム−ジフルオロトリメチルシリケート。
窒素−ヘテロ環カルベンも本明細書に記載する重合方法に触媒として使用することができる。図3は、塩および両性イオン中間体からの窒素−ヘテロ環カルベンの調製(パネルA)を示し、幾つかの種類のヘテロ環カルベンを示す(パネルB、イミダゾール−2−イリデン、1,2,4−トリアゾール−5−イリデン、チアゾール−2−イリデンおよびイミダゾリン−2−イリデンを示す)。代表的なカルベンは、1,3−(ジ−(2,4,6−トリメチルフェニル)−2,3−ジヒドロ−1H−イミダゾール−2−イリデンである。これらのカルベン塩基およびこの調製は、Enders et al.,Chem.Rev.2007,107:5606−5655に詳細に記載されており、この全体が本明細書に参照として組み込まれる。モノマー2aおよび2cと1,3−(ジ−(2,4,6−トリメチルフェニル)−2,3−ジヒドロ−1H−イミダゾール−2−イリデンの両性イオン性カルボキシレート前駆体との反応(図3を参照)は、加熱するとCOを放出し、系中で活性な触媒を生成する。2mmolスケールで、得られたポリマーのGPC Mは、56,000Da(ポリスチレン標準)であり、PDIは1.4であった。
触媒作用の機構は、まだ理解されていない。予備的な研究は、F/HF を用いたシリルエーテルの活性化、および超原子価ケイ素誘導体への変換が、おそらく、観察されたシリルエーテルとフルオロサルフェートの反応性に少なくとも部分的に関与していることを示唆する。DBUおよび同様の触媒とフルオロスルホニル基との相互作用も、これに加え、またはこれに代えて、反応に何らかの役割を果たすだろう。
[実施例3]
濃度、温度および触媒含有量の評価
濃度の影響を、TMS系(2a+2b)を用いて調べた。分子量は、塊状重合で最も高く(約150℃、Tである約90℃から98℃よりも十分に高い)、濃度が低下するにつれて低下した(図4を参照)。塊状重合は、GPCで約23分に溶出することが示された環状オリゴマー副生成物であると考えられるものの量が最も少ないことも示した。GPCによって決定された場合、狭いPDIおよび低いMは、この副生成物が環状の形態であることを示す。環状オリゴマーは、有機溶媒への可溶性がポリマーよりも低い。実際の構造はまだ同定されていないが、この環状物は、対称形のNMRを示し、元素分析は、分子式が(C1514S)(62.32%C、1.89%H、11.03%S)であることを示す。環状副生成物の量は、濃度が低下するにつれて増加した。環状副生成物生成の増加は、低濃度で分子内反応に向かう傾向の増加に起因すると予想される。同様の影響が、BPA−ポリカーボネートについて観察されている。2aおよび2bを、DBUを含有する希釈アセトニトリル溶液に滴下することによって達成される低濃度で、生成物は、ほぼ純粋な環状オリゴマーである。上述の塊状重合条件での活性について他の触媒のスクリーニングは、BEMP、CsFおよびカリウム tert−ブトキシドを含んでいた。上述の結果と同様に、BEMPおよびCsFは、両方とも、DBUよりも大きなMを与えた。興味深いことに、カリウム tert−ブトキシドは、溶液中で活性を示すが、効果的ではなかった。
この後、NMP中の溶液系重合に対する温度の影響を調べた。触媒含有量は、20%DBUの一定に保持した。TMS系は、図5(下側の曲線)に示されるように加熱に応答せず、GPC Mは、ほぼ35,000g/molであった。このTMS系の塊状重合は、Mを上げると予想されたが、わずかに約40,000g/molであった。対照的に、TBS系(図5、上側の曲線)は、反応温度を室温から50℃まで上げると、Mの顕著な増加を示した。温度をさらに上げると、Mがわずかに増加し、これらの上昇した温度で、Mは、ほぼ50,000g/molであった。調べた最も高い温度である150℃では、Mは低下し、これは分解に起因すると思われる。
触媒含有量を変える影響も調べた。室温で、NMP中、TMS系(2a+2b)は、使用したDBUのmol%にかかわらず、GPC Mの本質的な変化を示さなかった。TBS系において、DBU含有量を上げると、Mが上昇した。最初の室温(RT)から50℃に温度を上げたときと同様に、DBU含有量を20%から50%に最初に上げると、Mが大幅に上昇した。DBUをもっと増やすと、Mがさらに上昇したが、あまり顕著ではない様式であり、Mは、ほぼ50,000g/molから55,000g/molに達した。150℃での塊状重合において、触媒含有量は、Mに明らかな影響はなく、見かけ上の平均は65,000g/molから70,000g/molに留まっていた。
TBS系は、GPC Mの増加に明確な限界を示すTMS系よりも異なる条件に大きく応答した。塊状重合において、TBS系は、最も高い分子量を有するポリマーを生成した。塊状重合は、最も少ない量の環状副生成物を与え、おそらく、無駄が最も少なく、最も効果的な方法である。これらの理由のため、塊状重合条件の範囲をさらに広げた。
さらなる研究は、ポリマーの分子量が、触媒の性質、触媒の含有量、シリル基の性質に依存することを示した(表2、図6)。TBSモノマー2cは、一貫して最も大きなポリマーを生成し、BEMP触媒を使用したときにGPC Mは100,000g/molを超えた(表2、エントリー4から6)。DBUは、一般的に、70,000g/mol未満のポリマーを生じ、低い含有量では効果的ではなかった(エントリー4と7を比較)。TMSモノマー2bから得られるポリマーは、TBSとは対照的に、重合条件にかかわらず、40,000g/molを超えなかった。TBDPS(2d)およびTIPS(2e)のBPAエーテルも、塊状重合で首尾良く重合し、さまざまなMを有するポリサルフェートを生成した(エントリー11および13)が、もっと多い含有量のBEMP触媒が必要であった(エントリー10と11を比較)。従って、TBSエーテル2cは、「ゴルディロックス(goldilocks)」モノマーとして現れ、異なる条件で、低い触媒含有量で大きなモノマーが得られる。最終的に、分子量の絶対値を決定するために、数種類のサンプルに多角度光散乱(MALS)分析を行った。BPA−ポリカーボネートについて報告されているように、ポリスチレン標準は、ポリサルフェートの分子量を顕著に大きく概算してしまうようである。この点は、分子量が低い方のポリマー(表2のエントリー1から3)で特に顕著であり、誤差は、分子量が高い方(エントリー4および9を参照)では、約2分の1まで小さくなった。図6は、表2でA、B、CおよびDと付けられたポリマーの代表的なGPCトレースを与える(それぞれ、エントリー1、3、8および4)。
Figure 0006598683
表2の注釈:重合条件:無溶媒、150℃、2時間(h)。操作:DMFに溶解した後、メタノールから沈殿。M MALSは、GPCと接続した多角度光散乱によって決定されたMを指す。M PSは、ポリスチレン標準を参照してGPCによって決定されたMを指す。n/d=決定されず。
[実施例4]
ポリ(ビスフェノールAサルフェート)の物理特性の決定
この実施例で得られたポリ(ビスフェノールAサルフェート)ポリマーの物理特性を評価した。熱重量分析(TGA)の測定を、MALS Mが約2,500g/mol、40,000g/molおよび58,000g/molのポリマーについて行った。
特に、BPA−ポリサルフェートサンプルの熱分解を、TA Q5000IR TGAを用い、10℃/分の加熱速度で測定した。種々のポリマーサンプルのガラス転移温度(T)を、TA Q2000示差走査熱量測定(DSC)装置を用いて決定した。0℃から220℃の範囲で、10℃/分での加熱/冷却/加熱プログラムを使用した。2回目の加熱スキャンからTを得た。
TGA結果は、ポリサルフェートが、優れた熱安定性を示し、図7に示すように、非常によく似た分解曲線を有することを示しており、2,500g/molのサンプルの曲線が、最も下の曲線であり、40,000g/molおよび58,000g/molのサンプルは、上側の重なり合った曲線である。熱分解温度は、Mが大きくなってもわずかしか増加しないが、それぞれの材料は、熱的に丈夫であり、ほぼ350℃でも重量損失はわずか約5%であった。
数種類の別個のポリ(ビスフェノールAサルフェート)サンプルの代表的なDSCサーモグラムを図8(挿入)に与え、ここで、MALS M値がそれぞれ2.5kDa、10.6kDa、20kDa、38kDaおよび58kDaのポリマーを評価し、上側の曲線から下側の曲線まで順に並んだ。T値は、これらのポリマーについて約72℃から98℃の範囲であり、Mが最も小さいポリマーは、最も低いTを有し、Mが最も大きいポリマーは、最も高いTを有する。結晶性の溶融または結晶化のピークは特定されず、このことは、BPAポリサルフェートがアモルファスであることを示す。芳香族サルフェート骨格は、加水分解に安定であることもわかった。図8は、M 対 Tのグラフも提供する。図8のデータは、MALS Mが約20kDa(GPC Mが約60kDa)を超えると、約95℃から約100℃のT値で平坦部を示す。このことは、ポリ(ビスフェノールAサルフェート)ポリマーについて、MALS Mが約20kDa(またはGPC Mが約60kDa)は、完全に絡み合ったポリマーを製造するのに適した最低限の分子の大きさを表すことを示す。結晶性の溶融または結晶化のピークは特定されず、このことは、試験したポリ(ビスフェノールAサルフェート)ポリマーがアモルファスであることを示す。
が120,000g/molのサンプル(ポリスチレン標準に対するGPCに基づく)も、最初に、分子量の絶対値を決定するために、実施例11において以下に記載するものといくらか異なる分析パラメータおよび分析条件を用い、多角度光散乱(MALS)検出器および示差屈折率(dRI)検出器と接続したGPCによって分析した。結果(DMF中での分析)は、このポリマーの分子量が、M=84,740g/mol;M=111,500g/mol;PDI=1.31であり、実施例11において以下に記載するように決定された58,000g/molの値よりもいくらかMが高いことを示す。これらの異なる結果は、分子量決定に用いられる特定の条件および方法に対するポリマー分子量決定についてよく知られた感度を示す。従って、本明細書に記載するポリマーについて測定された分子量パラメータは、測定値を得るために用いられる技術に基づいて変動するだろう。相対的なGPC分子量は、操作が比較的容易であり、装置、適切な標準およびよく開発された方法論が入手可能なことに起因して、内部整合性があり、通常の評価に適していると考えられる。
[実施例5]
ポリ(ビスフェノールAサルフェート)の機械特性の評価
2aおよび2cの塊状重合を0.5モルスケールにスケールアップした。1mol%のBEMP触媒を用い、この反応を120℃で2時間行った。一連の反応中に、顕著な内温の変化は観察されなかった。Mが58,000Da(MALS)のBPA−PSを定量的な収率で得た(145g)。このポリマーは、クロロホルム、ジクロロメタンおよびアセトンを含む広範囲の有機溶媒に少し可溶性であり、一方、最良の溶解度は、DMSOおよびDMF中で観察された(加熱すると、2mLのDMFあたり、約1g)。ポリサルフェートを、50/50の10%NaOH/EtOH溶液を用いて80℃で16時間処理しても、Mの変化は観察されず、ポリカーボネートとは対照的に優れた加水分解性を示す。
大スケールのポリ(ビスフェノールAAサルフェート)のバッチをペレット化し、種々の物理的分析および機械的分析のために圧縮成型した。LEXANポリカーボネートサンプルを同様の条件で圧縮成型し、比較のために使用した。薄くなるまで加圧すると、実質的に無色で透明、柔軟性はあるが硬い膜が得られた。このままの薄膜/シートを気体透過性測定に使用した。引張強度測定に使用するようなもっと厚いサンプルは、不透明で褐色を示した。
特に、ポリサルフェートの繊維および粉末をメルトフローインデックス試験機に200℃で通し、押出成型した。薄い押出成型物を室温まで冷却し、ハサミを用いて手でペレット化した。230℃に設定したCarver圧縮機を用い、合計20分間(10分間加圧なし、この後、25,000psiで10分間)、ポリサルフェートペレットを圧縮成型し、薄膜および他のサンプル成形品とした。圧縮機からサンプルを取り出し、水で急冷した。Carver圧縮機の鋭い鋼鉄製の「クッキーカッター」型を用い、ポリサルフェート板から引張り試験用のドッグボーン型を室温で型抜きした。比較のために、同じ条件で、グレードが特定されていないBPA−ポリカーボネート(LEXAN)を調製した。
引張特性、酸素透過性および密度を評価した。ポリサルフェートポリマーおよびポリカーボネートポリマー両方のエンジニアリング応力歪み挙動を図9に示す。引張特性を、2.5kNのロードセルを取り付けたMTS INSIGHT 10電気機械試験フレームで測定した。10%/分の歪み速度で、周囲温度で試験を3回行った。分析用天秤を用い、室温でArchimedes法を用いて密度を決定した。質量は、4回の測定値の平均をとり、小数点以下4桁まで記録した。密度は、1.310g/ccとして小数点以下3桁まで計算した。ポリマーの酸素透過性は、ASTM(D3985)によって承認された連続流試験セル法を用い、MOCON OX−TRAN 2/21装置で決定した。23℃および相対湿度(RH)0%の両方で、2つの別個のBPA−ポリサルフェート膜サンプルについて測定を行った。この方法のさらなる詳細は、(a)Sekelik et al.,Journal of Polymer Science Part B:Polymer Physics 1999;37:847−857;および(b)Kwisnek et al.,Macromolecules 2009,42:7031−7041に記載されている。
ポリカーボネートと同様に、ポリサルフェートは、降伏後にくびれ生成、安定化および伝播を示す。予備的にいうと、ポリサルフェートは、少なくとも使用した特定の条件下では、ポリカーボネートと比較して、弾性率が高く、降伏応力はわずかに低いようである。ポリサルフェートの破壊時の歪みは、50%超に達したが、サンプルの破壊によって制限された。真の伸び率は、もっと顕著に高いだろう。降伏およびくびれ生成は、一般的に、周囲温度で、熱可塑性アモルファスポリマーでは典型的ではない。ポリカーボネートおよびポリスルホンは、一般的に用いられる例である。この観察は、ポリサルフェートが、この降伏応力を超える応力では延性脆性遷移を示すことを暗示し、このポリマーが、延性でもあるが非常に硬いことを明確に示す。弾性率が大きいことは、周囲温度でポリサルフェート中に存在する自由体積が少ないことに関係があるだろう。
気体透過性測定(表3)は、自由体積の決定に役立った。ポリサルフェートの酸素透過性は、驚くべきことに、ポリカーボネートよりも約5分の1小さいことがわかり、このことから、ポリサルフェートは、例えば、酸素に感受性が高い材料の包装用途に有用である。酸素透過性の低下は、自由体積が小さいことに起因するだろう。周囲温度で、ポリサルフェートは、過剰な孔自由体積が少なく、これは低いTから生じる。BPA−ポリサルフェートは、約1.310グラム/立方センチメートル(g/cc)の密度を示すか、またはポリカーボネートと比べてほぼ9%密度が高い。硫黄含有ポリマーおよび網目構造について一般的であるように、繰り返し単位中の重い硫黄原子が、かなり密度の高い材料を作り出している。実際には、ポリサルフェートは、ポリカーボネートと比べ、他の潜在的な利点を与える。ポリサルフェートの低いTは、処理を容易にするだろう。また、ポリサルフェートの塩基安定性は、加水分解することが知られているポリカーボネートと比べ、顕著な改良である。
Figure 0006598683
[実施例6]
ポリ(ビスフェノールAカーボネート)の調製
図10は、本明細書に記載する方法によるビスフェノールAポリカーボネートポリマーの調製の模式的な説明を与える。Olofson,Tetrahedron Letters,2002;34:4275−4279に記載される方法に従って、フルオロホスゲン(COF)を、アセトニトリル中、ビス−トリクロロメチルカーボネート(「トリホスゲン」)とフッ化カリウムおよび1.5%の18−クラウン−6から作成した。特に、氷水浴によって冷却したフラスコ中、トリホスゲン(2g、6.8mmol)およびスプレー乾燥したKF(3.23g、55mmol)のアセトニトリル(30mL)中の混合物を攪拌し、これに18−クラウン−6(200mg)のアセトニトリル(5mL)溶液を滴下した。このフラスコにドライアイス/アセトンコールドフィンガーコンデンサを取り付け、発生したCOF気体を、ビス−トリメチルシリル−ビスフェノールA(全体で約1グラム)の1M NMP溶液を含む反応容器に通した。このNMPにシリンジによって約0.1mLのDBUを入れた。DBUを添加すると、溶液がすぐに深紫色に変化した。得られた混合物を周囲温度(約20℃から22℃)で約12時間攪拌した。反応混合物は、粘着性のゲルを生成し、これをメタノールで希釈すると、灰色の繊維状ポリ(ビスフェノールAカーボネート)がほぼ定量的な収率で生成した(約690mg)。このポリカーボネートを、ポリスチレン標準に対してGPCによって分析し、Mが約159860、Mが約70539(PDIが約2.27)であることを示した。
[実施例7]
さらなる重合例
種々の二官能フェノールは、図2に示すものと同様の反応スキームに従って、末端基の変換および重合を受けた。トリフルオロメチル化BPAモノマーを使用し、良好な品質および高い分子量を有するホモポリマーおよびコポリマーを作成した。
重合反応とさまざまな官能基の適合性を調べた。モノマー4から13を、図2に示すものと同様の手順に従って調製し、ビスフェノールAF(4a/b)、ナフタレン(5a/b)、エーテル(6a/c)、エステル(9a/cおよび12c)、スルフィド(8a/c)、ケトン(9a/c)、アミド(10a/cおよび13c)およびビスフェノールS(スルホン、11a/c)誘導体を含んでいた。重合反応を、20mol%のDBUを含む1M NMP中、室温で24時間行った。表4が示すように、種々のホモポリマーおよびBPAコポリマーを得て、このことは、この反応と異なる官能基との適合性を示している。ポリスチレン標準を参照して観察された分子量は、同じ一般的な範囲内にあり、異なるモノマーファミリーの相対的な反応性について記載しているという結論には導かれない。同様の構造のBPA−コポリマーの中で、シリルエーテルモノマーのパラ電子供与基(表4のエントリー5と6、11と12を比較)、または電子吸引基(エントリー8と9、14と15を比較)が存在する場合、分子量が低下した。この反応の選択率は、他のエンジニアリングポリマー中に見出される技術的に有用なブロックを含むコ−ポリサルフェートの首尾良い生成によって示される。ビス−スルホニルフルオリドからポリマーも得られた(エントリー23)。フッ化スルホニルモノマー14は、アセトニトリル中の飽和KHF水溶液を室温で用い、容易な変換によって、4,4’−ビフェニルビス−スルホニルクロリドから直接的に得られた。
Figure 0006598683
表4の注釈:[a]80℃で重合;[b]温度を100℃まで上げると、GPC M 46,100、PDI 1.5が得られた;[c]オリゴマー性生成物;[d]温度を100℃まで上げると、GPC M 43,200、PDI 1.4が得られた。
図11は、本明細書に記載する方法によって調製されたスルホニルおよびサルフェートのポリマー構造の代表的なサンプリングを与える。有用な特性および多様な構造要素を有するポリマーへの実際的な経路を与えることに加え、ここに記載されるポリ(有機サルフェート)の並外れて容易な合成は、有機化学および材料化学におけるサルフェート接続部の正しく評価されていない潜在能力と、硫黄(VI)オキソフルオリドの固有の反応性特徴を強調する。この新しい成功した反応は、異なる研究にわたる迅速な用途が見つかるはずである。
[実施例8]
モノマーの化学量論量の影響
ビス−シリルエーテルまたはビス−フルオロサルフェート2aのいずれかが過剰であるとき、化学量論量の不整合の影響を調べるために、シリルエーテル官能基およびフルオロサルフェート官能基を有するBPAモノマー両方の過剰量を、0.0(つまり、不整合なし)から、1.0(つまり、100%の化学量論的な不均衡)まで徐々にさまざまに変えた。これらの結果を表5にまとめている。過剰量のシリルエーテル(この場合には、ビス−OTBS BPAモノマー2c)は、GPCに基づき、MおよびPDIの両方が低下した。このMの低下は、従来の段階的な成長の規則に起因して予測された。それぞれのほとんどの場合で、90%を超える収率が得られ、この限定するモノマーが完全に消費されたことを示す。1.0モル過剰な場合、沈殿中に低分子オリゴマーが失われることに起因し、収率は顕著に低かった。過剰なフルオロサルフェートモノマーの場合、完全に異なる結果が観察された。ビス−フルオロサルフェートが0.05モル過剰の場合、Mは、不整合がないコントロール系と同等であるか、または良好であった。次いで、Mは、この最大から、さらに過剰なビス−フルオロサルフェートを使用するにつれて低下する方向へ進んだ。しかし、それぞれの場合に、Mは、同じモル当量分ビス−シリルエーテルを過剰にしたときよりも高かった。興味深いことに、収率も増加し、最大過剰量のビス−フルオロサルフェートを用いた重合について100%を超えた。従って、この重合について、「A−A」(ビス−フルオロサルフェート)が主に「B−B」(ビス−シリルエーテル)と反応する一方、A−AもA−Aと反応することができることが明らかである。この結果が、従来の段階的に成長する重合の規則の著しい例外であるだけではなく、得られたポリマーは、直鎖ポリマー鎖の両末端にフルオロサルフェート官能基が存在するようである。従来の段階的に成長するエンジニアリングポリマーの場合には、末端基は、多くは、A官能基とB官能基の統計的な混合物である。これらの基は、一官能試薬でいずれかの末端が保護されているか、または、簡単に分解するか、または反応性が弱すぎて有用ではない。余分の操作または長い変換を行わずに段階的に成長するポリマーの末端に安定で、準備ができている官能基を確保することは、エンジニアリングポリマーの重要な目的の1つである。
Figure 0006598683
[実施例9]
ポリマー末端基の修飾
実施例8(表5のエントリー2)で調製したGPC Mが約71,000g/molのポリ(ビスフェノールAサルフェート)約200mgを、図12に示すように約100mgのTBS保護されたNile Red染料および約20マイクロリットルのDBUと共に約4mLのDMFに溶解した。混合物を約40℃で約1.5時間攪拌し、ポリマー末端基に接続したNile Red染料を含むポリマーを得た。染料を含むポリマーを、約20mLのメタノールで希釈することによって沈殿させた。得られた沈殿したポリマーは、Nile Red末端基に起因して特徴的なマゼンタ色を有していた。このポリマーへの染料の共有結合は、染料を含むポリマーサンプルをDMFに再び溶解し、200nmから800nmの複数の波長でのUV−Vis検出によってGPC分離を行うことによって確認した。GPCトレースは、567nmの検出器波長でのトレースが、ポリマー骨格の波長(203nm)を使用したときに同じ溶出時間でのピークを示すことを示した。ポリマーへの染料の接続も、染料を含むポリマーを含むシリル化されたNile Red染料と、単一のビスフェノールA化合物にサルフェート結合によって接続した単一のNile Red分子を含むモノマー材料とのUV−可視光スペクトルの比較によって確認した(図13を参照)。このポリマーおよびビスフェノールA−Nile Red接合化合物は、視覚的に同じUV/Visスペクトルを有し、一方、シリル化Nile Redのスペクトルは、染料を含むポリマーおよび染料を含むモノマー材料に対し、浅色側にシフトした(図14を参照)。従って、ポリマーに染料が共有結合する能力は、ポリマー上のフルオロサルフェート末端基の存在を確認する。
Figure 0006598683
[実施例10]
フッ素NMR末端基分析
19F NMR末端基分析を利用し、ポリ(ビスフェノールAFサルフェート)について、重合度(DP)の独立した概算値を得て、これにより、Mの概算値を得た。
Figure 0006598683
これらのポリマーサンプルを、溶媒としてNMP中で調製し、次いで、NMR分析のためにd7−DMFに溶解した。モノマー混合物を用いた実験は、ポリマー鎖のCFシグナルに対するOSOFの末端基シグナルを定量するための感度は、少なくとも約1:600(ピーク積算値による)であることを確認し、これは、DP(n)が約200に対応し、すべてのポリマーが線形であり、2個のOSOF末端基を含むことを推定する。触媒としてDBU存在下、ビス(t−ブチルジメチルシリル)ビスフェノールAFおよび過剰量のビス(フルオロスルホニル)ビスフェノールAFを用い、周囲温度で約16時間、NMP中、約1M濃度で反応を行った。5種類の異なる量のビス(フルオロスルホニル)ビスフェノールAF(5mol%、10mol%、20mol%、50mol%および100mol%過剰)を用い、実験を行った。これらの評価から得られたDP値は、環状ポリマー/オリゴマーの存在が、結果を見かけDPが高くなる方にゆがめてしまう場合があるため、上限値である。5mol%過剰のビス(フルオロスルホニル)ビスフェノールAFは、200より大きいDP(約78000g/molより大きいM)を与え、即ち、検出可能な末端基のシグナルを有さず、10mol%過剰だと、DPが約90(Mが約35100)、20mol%過剰だと、DPが約26(Mが約10140)、50mol%過剰だと、DPが約13(Mが約5070)、100mol%過剰だと、DPが約7(Mが約2730)であった。塊状重合で調製したポリマーのサンプル(無溶媒)は、検出可能なOSOF末端基シグナルを示さず、DPが200より大きく、および/または潜在的に大きな環状構造を示している。
[実施例11]
モノマーおよびポリマーの合成の詳細な記載
[実施例11A]
材料および方法
Hおよび13C NMRスペクトルを、特記しない限り、295Kで、AMX−400(Bruker)装置およびINOVA−400(Varian)装置で記録した。化学シフト(δ)は、内部標準としての残留CHCl、アセトンまたはDMSOに対するパーツパーミリオンで表現される。プロトン磁気共鳴(H NMR)スペクトルを400MHzで記録した。炭素磁気共鳴(13C NMR)スペクトルを100MHzで記録した。省略形は、以下のとおりである。s、一重線;d、二重線;t、三重線;q、四重線;p、五重線;sex、六重線;sept、七重線;app、明確。赤外線スペクトルをAVATAR 370 Fourier変換赤外分光計(ThermoNicolet)で測定し、波数(cm−1)で表現する。融点(mp)を融点装置(Thomas−Hoover)で決定し、補正していない。GCMSデータを、電子衝突(EI+)モードで操作する5975C Inert MSDシステム(Agilent)を備える7890A GCシステム(Agilent)で記録した[T=50℃で2.25分;300℃まで60℃/分で上昇;300℃に4分保持]。HPLC分析を、1100 SL質量分光計(Agilent;electrospray ionization、ES)を備え、0.1%トリフルオロ酢酸HO溶液および0.05%トリフルオロ酢酸CHCN溶液で溶出する1100 LC/MSD(Agilent)で行った。あらかじめコーティングされたF−254シリカゲルプレート(Merck)を薄層分析クロマトグラフィー(TLC)のために使用し、短波長のUV光または過マンガン酸カリウム染色を用いて視覚化した。EMD(Merck)Silica Gel 60(40−63μm)を使用してカラムクロマトグラフィーを行った。ダイオードアレイおよび屈折率検出器および直列で接続したSTYRAGEL HR−3およびHR−4カラム(Waters;5μm粒径、7.2mm直径)を備え、カラムオーブンに配置されたLC20 HPLCシステム(Shimadzu)でGPC分析を行った。このシステムを、READYCALポリスチレン標準(M範囲が500g/molから600,000g/mol)で較正し、改質剤として0.1%(wt.)のLiBrを含むHPLCグレードのDMFを用いて溶出する。較正の精度を規則的な間隔で確認した。多角度光散乱(MALS)分析のために、MINIDAWN TREOS検出器(Wyatt)を使用した。特記しない限り、すべての出発物質および溶媒をAldrich、Acros Organics、Fisher、TCI、Alfa AesarまたはStrem Chemicalsから購入し、受領したまま使用した。ジメチルホルムアミド(DMF)およびN−メチル−2−ピロリドン(NMP)をAcros Organicsから「99.5%Extra Dry over Molecular Sieves」として得た。1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU)をAlfa Aesarから得て、受領したまま使用した。2−tert−ブチルイミノ−2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチルペルヒドロ−1,3,2−ジアザ−ホスホリン(BEMP)をSigma Aldrichから1Mヘキサン溶液として得た。フッ化スルフリル気体(SO、商品名VIKANEで市販される)をDow Agroから贈与された。
[実施例11B]
一般的な重合手順
(a)小スケールの塊状重合(表2を参照)
A−A(2a;1−5mmol)モノマーおよびB−B(2b−e;1−5mmol)モノマーを、Teflonコーティングされた磁気攪拌棒を入れた16mLの厚いガラス壁を有するネジ蓋付き容器中で合わせ、PTFE/シリコーンセプタムで密閉した。次いで、この反応器を、攪拌しながら150℃油浴に入れ、モノマーが溶融したら、触媒を入れて重合を開始させた。加熱を2時間続け、この時点で、固化した混合物を冷却し、ポリマー1gあたり、約1mLから2mLのDMFで希釈した。ヒートガンを用いて、または150℃の油浴に再び入れることによって、激しく加熱することによって溶解を補助した。完全に溶解したら、DMF溶液を、ポリマー1gあたり約100mLのメタノールに注ぎ、分子量に依存して、繊維状物または粉末のいずれかとして白色BPA−ポリサルフェートが沈殿した。次いで、得られたポリマーを減圧オーブン中、65℃で乾燥させ、GPC分析を行った。
(b)重合反応におけるモノマー構造の許容性(表4を参照)
ビス(フルオロサルフェート)(4−11aおよび14;1−3mmol)およびビス(シリルエーテル)モノマー(TMS 2b、4b−5bおよびTBS 2c、6−13c;1−3mmol)の対を、Teflonコーティングされた磁気攪拌棒を入れた16mLの厚いガラス壁を有するネジ蓋付き容器中で合わせ、PTFE/シリコーンセプタムで密閉した。これらの混合物を、1mmolの基質あたり1mLのNMPに溶解し(それぞれのモノマーに対して約1M溶液)、20mol%のDBUで処理した。室温で攪拌を24時間続けた。次いで、反応混合物をヒートガンで加熱し、沈殿したポリマーを溶解させ、得られた均一溶液(ある場合には、完全な溶解を達成するために、さらなるDMFが必要であった。)を、周囲温度で、ポリマー1gあたり、約100mLのメタノールに直接加え、ポリサルフェートコポリマーを沈殿させた。
(c)分子量の決定
GPCを使用し、数平均分子量(M)、重量平均分子量(M)および多分散性指数(PDI)を決定した。このシステムを、分子量が狭いポリスチレン標準で較正した。幾つかのサンプルについて、MINIDAWN TREOS検出器(Wyatt)を用いて多角度光散乱を決定した。移動相は、0.1%(wt.)のLiBr改質剤を含むHPLCグレードのDMFであった。表6の主なポリマーサンプルについて、代表的なGPCトレースおよびMALS分析レポートが与えられる。
Figure 0006598683
MALS分析について、バッチ方法を用い、さまざまな溶液濃度についてポリマー溶液の屈折率をプロットすることによって、示差屈折率(dn/dc)を決定した。dn/dc決定、この後のMALS分析のためのBPA−ポリサルフェート(「サンプルD」、ポリスチレン標準に基づいてMn=120,000Da)を分析するために用いられる移動相は、0.1%のLiBr(wt.)を含むHPLCグレードのDMFであった。dn/dcを2回ずつ得た。1回目の試行において、dn/dcは、0.13009であると決定された。2回目の試行において、dn/dcは、0.12623であると決定された(表7および図14、パネル(a)−1回目の試行およびパネル(b)−2回目の試行を参照)。
Figure 0006598683
[実施例11C]
モノマーの調製
表4で用いられるビス−フルオロサルフェート「AA」モノマーを調製するための具体的な一般手順を以下に与える(即ち、化合物2aの調製)。
4,4’−(プロパン−2,2−ジイル)ビス(4,1−フェニレン)ジスルホフルオリデート(2a)。攪拌棒の入った500mLの丸底フラスコ中、ビスフェノールA(1;20g、0.088mol)およびトリエチルアミン(30mL、21.8g、0.216mol)をCHCl(200mL)に溶解した。反応容器のヘッドスペースを排気し、風船に接続した針によって導入されるフッ化スルフリル気体で充填した。反応物を室温で12時間攪拌し、この時点で、GC−MS分析は、完全な変換を示した。次いで、反応混合物を減圧下で濃縮し、300mLのEtOAcに再び溶解し、300mLの0.6M HCl(1回)、200mLの飽和NaHCO(1回)、200mLの飽和NaCl(1回)で順次洗浄し、NaSOで脱水した。揮発物質を除去し、2aを黄色油状物として得て、これを白色固体として結晶化させ、この後、減圧下で乾燥させた(33.3g、84.9mmol、98%):mp 49−52℃;IR(無希釈)λmax 1499、1441、1409、1368、1229、1186、1137、1083、1015、949、911、840、812、793、772、599、564、538、502、472cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 7.32−7.25(m,8H)、1.71(s,6H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 150.6、148.4、128.9、120.7、43.1、30.9;19F NMR(376MHz,CDCl) δ 37.2;GC−MS(EI)m/z=392.1[M]
表4で用いられるビス−シリル「BB」モノマーを調製するための具体的な一般手順を以下に提示する(即ち、化合物2cの調製)。なお、化合物2cに用いられるHCl洗液を、トリメチルシリルモノマーを調製するためのさらなるNaHCO洗液と置き換える。
(4,4’−(プロパン−2,2−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ビス(オキシ)ビス(tert−ブチルジメチルシラン)(2c)。攪拌棒を備えた3L丸底フラスコ中、ビスフェノールA(1;50g、0.219mol)、イミダゾール(45g、0.662mol)および4−ジメチルアミノピリジン(1.3g、0.11mol)を、500mLのCHClおよび40mLのジメチルホルムアミドの混合物に溶解した。tert−ブチルジメチルシリルクロリド(69g、0.46mol)を反応物に滴下して加え、すぐに白色沈殿が生成した。反応混合物を3時間攪拌し、濾過してすべての固体(イミダゾール−HCl)を除去し、減圧下で濃縮した。得られた油状物を750mLのEtOAcに溶解し、700mLの1M HCl(1回)、400mLの飽和NaHCO(1回)、500mLの飽和NaCl(1回)で順次洗浄し、次いで、NaSOで脱水した。揮発物質を除去し、2cを無色油状物として得て、これが結晶化した無色固体となり、この後、減圧下で乾燥させた(96.3g、0.211mmol、96%)。mp 84−87℃;IR(無希釈)λmax 2953、1501、1441、1230、1184、1137、1015、911、828、810、773、592、563、539cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 7.07(d,J=8.8Hz,4H)、6.72(d,J=8.8Hz,4H)、1.62(s,6H)、0.98(s,18H)、0.19(s,12H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 153.4、143.8、127.8、119.3、41.9、31.2、25.8、18.3、−4.3;GC−MS(EI)m/z=456.4[M]
(4,4’−(プロパン−2,2−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ビス(オキシ)ビス(トリメチルシラン)(2b)をGelest,Inc.から購入し、受領したまま使用した。
(4,4’−(プロパン−2,2−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ビス(オキシ)ビス(tert−ブチルジフェニルシラン)(2d)を、ビス−シリル「BB」モノマーを調製するための一般手順に従って、tert−ブチルジメチルシリルクロリドをtert−ブチルジフェニルシリルクロリドに置き換え、(4,4’−(プロパン−2,2−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ビス(オキシ)ビス(トリメチルシラン)から調製した。フラッシュクロマトグラフィーによる精製(SiO、0→5%EtOAc−ヘキサン;10%EtOAc−ヘキサンでR=0.5)によって、2dを白色結晶性固体として得た(約27.8g、39.4mmol、90%)。mp 94−98℃;IR(無希釈)λmax 1501、1442、1230、1164、1138、913、822、797、773、742、700、594、563、541、502cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 7.86(dd,J=1.6,8.0Hz,8H)、7.57−7.38(m,12H)、7.01(d,J=8.9Hz,4H)、6.79(d,J=8.8Hz,4H)、1.63(s,6H)、1.25(s,18H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 153.4、143.6、135.7、133.3、129.9、127.8、127.6、119.0、41.7、31.1、26.7、19.6。
(4,4’−(プロパン−2,2−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ビス(オキシ)ビス(トリイソプロピルシラン)(2e)を、ビス−シリル「BB」モノマーを調製するための一般手順に従って、tert−ブチルジメチルシリルクロリドをトリイソプロピルシリルクロリドに置き換え、(4,4’−(プロパン−2,2−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ビス(オキシ)ビス(トリメチルシラン)から調製した。2eを無色粘性油状物として単離した(23.1g、42.5mmol、97%)。IR(無希釈)λmax 2943、2864、1604、1504、1462、1257、1176、1106、1012、912、882、833、743、680、609、559、482cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 7.07(d,J=8.7Hz,4H)、6.79(d,J=8.7Hz,4H)、1.64(s,6H)、1.36−1.18(m,6H)、1.13(d,J=7.2Hz,36H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 153.8、143.7、127.8、119.3、41.9、31.3、18.1、12.8;LRMS(EI)m/z=497.4[M−CH(CH
ビスフェノールAF(2,2−ビス(4−ヒドロキシフェノール)ヘキサフルオロプロパン)をOakwood Chemicalsから得て、受領したまま使用した。
4,4’−(ペルフルオロプロパン−2,2−ジイル)ビス(4,1−フェニレン)ジスルホフルオリデート(4a)を、ビス−フルオロサルフェート「AA」モノマーを調製するための一般手順に従って、ビスフェノールAFから調製した。4aを白色結晶性固体として単離した。mp 128−130℃;IR(無希釈)λmax 1506、1450、1261、1240、1208、1163、1144、1019、968、911、840、805、768、737、697、645、575、536cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 7.53(app d,J=9.0Hz,4H)、7.42(dd,J=0.6,9.2Hz,4H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 150.4、133.6、132.6、123.7(q,J=E287.5Hz)、121.3、64.2(app t,J=25.8Hz);19F NMR(376MHz,CDCl) δ 38.2、−64.1;LRMS(EI)m/z=500.0[M]
(4,4’−(ペルフルオロプロパン−2,2−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ビス(オキシ)ビス(トリメチルシラン)(4b)を、ビス−シリル「BB」モノマーを調製するための一般手順に従って、tert−ブチルジメチルシリルクロリドをトリメチルシリルクロリドに置き換え、HCl洗浄を省き、ビスフェノールAFから調製した。4bをベージュ色固体として単離した。mp 46−50℃;IR(無希釈)λmax 2959、1611、1513、1450、1242、1204、1168、1135、967、912、828、753、737、700、545、505cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 7.25(d,J=9.2Hz,4H)、6.81(d,J=9.1Hz,4H)、0.29(s,4H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 155.9、131.7、126.4、124.6(q,J=287.8Hz)、119.6、63.9(t,J=25.5Hz)、−0.32;19F NMR(376MHz,CDCl) δ −64.4;LRMS(EI)m/z=480.2[M]
(4,4’−(ペルフルオロプロパン−2,2−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ビス(オキシ)ビス(tert−ブチルジメチルシラン)4cを、ビス−シリル「BB」モノマーを調製するための一般手順に従って、ビスフェノールAFから調製した。4cを白色結晶性固体として単離した。mp 167−170℃;IR(無希釈)λmax 2952、2932、2859、1611、1513、1468、1275、1244、1202、1168、1134、968、911、830、804、777、727、701、667、556cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 7.24(d,J=8.7,4H)、6.80(d,J=9.0Hz,4H)、0.99(s,18H)、0.23(s,12H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 156.2、131.7、126.3、124.6(app d,J=285.1Hz)、119.6、63.8(t,J=25.2Hz)、25.8、18.3、−4.3;19F NMR(376MHz,CDCl) δ −64.4;LRMS(EI)m/z=451.0[M−Si(Me)t−Bu]
ナフタレン−2,7−ジオールをAcros Organicsから購入し、受領したまま使用した。
ナフタレン−2,7−ジイルジスルホフルオリデート5aを、ビス−フルオロサルフェート「AA」モノマーを調製するための一般手順に従って、ナフタレン−2,7−ジオールから調製した。5aを白色粉末として単離した(12.3g、38mmol、87%)。mp 122−124℃;IR(無希釈)λmax 1439、1365、1219、1187、1137、1115、960、922、896、839、801、637、582、530、470cm−1H NMR(400MHz,DMSO−d) δ 8.36(d,J=2.2Hz,2H)、8.28(d,J=9.1Hz,2H)、7.82(dd,J=2.4,9.1Hz,2H);13C NMR(100MHz,DMSO−d) δ 148.3、133.3、131.6、120.9、119.5;19F NMR(376MHz,DMSO−d) δ 38.1;LRMS(EI)m/z=324.0[M]
2,7−ビス(トリメチルシリルオキシ)ナフタレン5bを、ビス−シリル「BB」モノマーを調製するための一般手順に従って、tert−ブチルジメチルシリルクロリドをトリメチルシリルクロリドに置き換え、ナフタレン−2,7−ジオールから調製した。5bを黄色油状物として単離した(13.1g、43.5mmol、99%)。IR(無希釈)λmax 2958、2856、1630、1604、1507、1460、1427、1365、1250、1211、1151、1110、909、833、743、697、612、489cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 7.69(d,J=8.9Hz,2H)、7.12(d,J=2.3Hz,2H)、6.99(dd,J=2.3,8.8Hz,2H)、0.37(s,18H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 153.6、136.2、129.3、125.4、120.0、114.0、−0.42;LRMS(EI)m/z=304.1[M]
4,4’−オキシジフェノールをAK Scientificから購入し、受領したまま使用した。
4,4’−オキシビス(4,1−フェニレン)ジスルホフルオリデート6aを、ビス−フルオロサルフェート「AA」モノマーを調製するための一般手順に従って、4,4’−オキシジフェノールから調製した。6aを白色結晶性固体として単離した(8.2g、22.5mmol、75%)。mp 53−55℃;IR(無希釈)λmax 1499、1443、1230、1162、1132、1100、909、839、818、768、754、602、540、501cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 7.36(dtd,J=0.9,3.7,10.6Hz,4H)、7.11(dt,J=3.7,9.3Hz,4H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 156.4、145.8、122.9、120.6;19F NMR(376MHz,CDCl) δ 36.9;LRMS(EI)m/z=366.0[M]
(4,4’−オキシビス(4,1−フェニレン)ビス(オキシ))ビス(tert−ブチルジメチルシラン)(6c)を、ビス−シリル「BB」モノマーを調製するための一般手順に従って、4,4’−オキシジフェノールから調製した。6cを透明無色粘性油状物として単離した(11.9g、27.8mmol、93%)。IR(無希釈)λmax 2930、2857、1491、1451、1251、1213、1144、1096、908、871、835、778、691、504cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 6.89−6.82(m,4H)、6.80−6.77(m,4H)、0.99(s,18H)、0.19(s,12H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 152.1、151.3、120.9、119.6、25.8、18.3、−4.3;LRMS(EI)m/z=430.3[M]
4−ヒドロキシフェニル 4−ヒドロキシベンゾエートを、Goldfinger et al.のWO2009023759 A2号によって記載されるように、ヒドロキノンと4−ヒドロキシ安息香酸の縮合によって調製した。
4−(フルオロスルホニルオキシ)フェニル 4−(フルオロスルホニルオキシ)ベンゾエート(7a)を、ビス−フルオロサルフェート「AA」モノマーを調製するための一般手順に従って、4−ヒドロキシフェニル 4−ヒドロキシベンゾエートから調製した。フラッシュクロマトグラフィーによる精製(SiO、5→15%EtOAc−ヘキサン;20%EtOAc−ヘキサンでR=0.52)によって、7aを白色粉末として得た(1.77g、4.5mmol、45%)。mp 103−105℃;IR(無希釈)λmax 1740、1497、1443、1260、1230、1135、1068、1015、909、801、757、689、612、540、491cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 8.34(d,J=9.0Hz,1H)、7.52(dd,J=0.7,9.0,1H)、7.47−7.40(m,1H)、7.36(d,J=9.3Hz,1H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 163.2、153.6、150.3、147.5、132.9、129.5、123.7、122.5、121.5;19F NMR(376MHz,CDCl) δ 38.8、37.24;LRMS(EI)m/z=393.8[M]
4−(tert−ブチルジメチルシリルオキシ)フェニル 4−(tert−ブチルジメチルシリルオキシ)ベンゾエート(7c)を、ビス−シリル「BB」モノマーを調製するための一般手順に従って、4−ヒドロキシフェニル 4−ヒドロキシベンゾエートから調製した。フラッシュクロマトグラフィーによる精製(SiO、2%EtOAc−ヘキサン;5%EtOAc−ヘキサンでR=0.56)によって、7cを白色粉末として得た(2.05g、4.4mmol、45%)。mp 69−73℃;IR(無希釈)λmax 2956、2928、2857、1737、1601、1501、1442、1252、1232、1187、1160、1067、1010、904、822、782、692、540、501cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 8.10(d,J=8.9Hz,2H)、7.06(d,J=9.0Hz,2H)、6.93(d,J=8.9Hz,2H)、6.87(d,J=9.0Hz,2H)、1.01(s,9H)、1.00(s,9H)、0.26(s,6H)、0.22(s,6H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 165.3、160.7、153.3、145.2、132.3、122.8、122.6、120.7、120.2、25.8、25.8、18.4、18.3、−4.2、−4.3;LRMS(EI)m/z=458.2[M]
4,4’−チオジフェノールをAlfa Aesarから購入し、受領したまま使用した。
4,4’−チオビス(4,1−フェニレン)ジスルホフルオリデート(8a)を、ビス−フルオロサルフェート「AA」モノマーを調製するための一般手順に従って、4,4’−チオジフェノールから調製した。8aをオフホワイト色結晶性固体として単離した(17.1g、44.7mmol、98%)。mp 54−56℃;IR(無希釈)λmax 1485、1442、1230、1177、1139、1101、1014、909、835、803、769、581、540、496cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 7.44(d,J=9.0Hz,4H)、7.32(dd,J=0.9,9.0Hz,4H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 149.3、136.2、133.0、122.2;19F NMR(376MHz,CDCl) δ 37.7;LRMS(EI)m/z=382.0[M]
(4,4’−チオビス(4,1−フェニレン)ビス(オキシ))ビス(tert−ブチルジメチルシラン)(9c)を、ビス−シリル「BB」モノマーを調製するための一般手順に従って、4,4’−チオジフェノールから調製した。9cを透明無色粘性油状物として単離した(20.3g、46mmol、99%)。IR(無希釈)λmax 2929、2856、1586、1485、1444、1254、1231、1140、1072、1013、907、821、804、772、739、673、585、521、498cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 7.20(d,J=8.7Hz,2H)、6.77(d,J=8.7Hz,2H)、0.98(s,9H)、0.19(s,6H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 155.2、132.7、128.1、121.0、25.8、18.3、−4.3;LRMS(EI)m/z=446.3[M]
ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタノンをAK Scientificから購入し、受領したまま使用した。
4,4’−カルボニルビス(4,1−フェニレン)ジスルホフルオリデート(9a)を、ビス−フルオロサルフェート「AA」モノマーを調製するための一般手順に従って、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタノンから調製した。9aを白色結晶性固体として単離した(11.1g、29.3mmol、98%)。mp 91−94℃;IR(無希釈)λmax 1672、1591、1440、1409、1268、1231、1138、1015、907、808、761、667、632、540、494、466cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 7.97−7.87(m,4H)、7.60−7.45(m,4H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 192.8、152.7、137.0、132.3、121.3;19F NMR(376MHz,CDCl) δ 38.6;LRMS(EI)m/z=378.0[M]
ビス(4−(tert−ブチルジメチルシリルオキシ)フェニル)メタノン(9c)を、ビス−シリル「BB」モノマーを調製するための一般手順に従って、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタノンから調製した。9cを無色低融点固体として単離した(13.3g、30mmol、99%)。IR(無希釈)λmax 2960、2930、2857、1651、1596、1505、1466、1254、1160、1105、904、836、803、773、713、682、494cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 7.73(app d,J=8.8Hz,4H)、6.90(app d)、J=8.8Hz,4H)、1.00(s,18H)、0.25(s,12H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 194.9、159.7、132.3、131.4、119.8、25.7、18.4、−4.2;LRMS(EI)m/z=442.3[M]
4−ヒドロキシ−(4−ヒドロキシフェニル)ベンズアミドを、(a)C.H.Roehrig,C.Loch,J.−Y.Guan,G.Siegal,M.Overhand,ChemMedChem 2007,2,1054−1070;(b)P.W.Elsinghorst,J.S.Cieslik,K.Mohr,C.Traenkle,M.Guetschow,Journal of Medicinal Chemistry 2007,50,5685−5695に記載されるように、4−ヒドロキシ安息香酸および4−アミノフェノールから4工程で調製した。
4−(フルオロスルホニルオキシ)−N−(4−(フルオロスルホニルオキシ)フェニル)ベンズアミド(10a)を、ビス−フルオロサルフェート「AA」モノマーを調製するための一般手順に従って、4−ヒドロキシ−(4−ヒドロキシフェニル)ベンズアミドから調製した。フラッシュクロマトグラフィーによる精製によって、10aを白色粉末として得た(1.86g、4.7mmol、50%)。mp 160−167℃;IR(無希釈)λmax 3417、1677、1600、1524、1503、1437、1405、1309、1258、1225、1176、1138、1104、1018、910、864、849、833、804、775、694、616、542、510、469cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 10.70(s,1H)、8.15(d,J=8.9Hz,2H)、7.96(d,J=9.3Hz,2H)、7.80(d,J=8.6Hz,2H)、7.60(d,J=9.0Hz,2H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 164.5、151.5、145.2、139.5、135.4、130.6、121.9、121.4;19F NMR(376MHz,CDCl) δ 39.6,38.27;LRMS(EI)m/z=393.0[M]
4−(tert−ブチルジメチルシリルオキシ)−N−(4−(tert−ブチルジメチルシリルオキシ)フェニル)ベンズアミド(10c)を、ビス−シリル「BB」モノマーを調製するための一般手順に従って、4−ヒドロキシ−(4−ヒドロキシフェニル)ベンズアミドから調製した。フラッシュクロマトグラフィーによる精製によって、10cを白色粉末として得た(2.26g、4.9mmol、61%)。mp 209−210℃;IR(無希釈)λmax 3298、2952、2929、2889、2856、1640、1603、1505、1469、1406、1254、1168、1101、1009、909、833、777、733、690、505cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 7.81(s,1H)、7.75(d,J=8.7Hz,2H)、7.46(d,J=8.8Hz,2H)、6.88(d,J=8.6Hz,2H)、6.81(d,J=8.8Hz,2H)、0.99(s,9H)、0.98(s,9H)、0.22(s,6H)、0.19(s,6H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 165.4、159.0、152.5、131.9、128.9、128.0、122.0、120.5、120.3、25.7、25.7、18.4、18.3、4.3、4.3;LRMS(EI)m/z=457.3[M]
4,4’−スルホニルジフェノールをAlfa Aesarから購入し、受領したまま使用した。
4,4’−スルホニルビス(4,1−フェニレン)ジスルホフルオリデート(11a)を、ビス−フルオロサルフェート「AA」モノマーを調製するための一般手順に従って、4,4’−スルホニルジフェノールから調製した。11aを白色粉末として単離した(7.5g、91%)。mp 118−122℃;IR(無希釈)λmax 1586、1486、1451、1405、1324、1291、1231、1178、1139、1103、1015、907、850、810、783、688、589、574、538、509、466cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 8.10(d,J=9.1Hz,4H)、7.53(d,J=8.3Hz,1H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 153.1、141.3、130.7、122.5;19F NMR(376MHz,CDCl) δ 39.2;LRMS(EI)m/z=413.9[M]
(4,4’−スルホニルビス(4,1−フェニレン)ビス(オキシ))ビス(tert−ブチルジメチルシラン)(11c)を、ビス−シリル「BB」モノマーを調製するための一般手順に従って、tert−ブチルジメチルシリルクロリドをトリメチルシリルクロリドに置き換え、4,4’−スルホニルジフェノールから調製した。11cを白色粉末として単離した(8.8g、92%)。mp 135−137℃;IR(無希釈)λmax 2930、2857、1587、1492、1469、1314、1273、1151、1105、902、838、781、757、679、645、616、574、542cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 7.79(d,J=8.8Hz,4H)、6.88(d,J=8.8Hz,4H)、0.96(s,18H)、0.2(s,12H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 160.0、134.5、129.6、120.1、25.6、18.3、−4.3;LRMS(EI)m/z=478.2[M]
4,4’−(3−オキソ−1,3−ジヒドロイソベンゾフラン−1,1−ジイル)ビス(4,1−フェニレン)ジスルホフルオリデート(12a)を、ビス−シリル「BB」モノマーを調製するための一般手順に従って、tert−ブチルジメチルシリルクロリドをトリメチルシリルクロリドに置き換え、フェノールフタレインから調製した。12aを白色固体として単離した。mp 93−98℃;IR(無希釈)λmax 1761、1500、1443、1410、1288、1229、1139、1081、1016、974、938、906、846、802、753、691、638、571、534、503、476cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 8.00(ddd,J=0.8,1.1,7.7Hz,1H)、7.79(td,J=1.2,7.5Hz,1H)、7.65(td,J=0.9,7.5Hz,1H)、7.57(dt,J=0.8,7.8Hz,1H)、7.47(d,J=9.1Hz,4H)、7.35(dd,J=0.8,9.1Hz,4H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 168.7、150.4、150.2、141.1、135.0、130.4、129.4、126.8、125.4、124.0、121.5、89.7;19F NMR(376MHz,CDCl) δ 37.9;LRMS(EI)m/z=489.1[M]
3,5−ビス(tert−ブチルジメチルシリルオキシ)安息香酸を、M.E.El−Khouly,E.S.Kang,K.−Y.Kay,C.S.Choi,Y.Aaraki,O.Ito,Chem.Eur.J.2007,13,2854−2863によって記載されるように、3,5−ジヒドロキシ安息香酸の全体的なTBS保護、この後、酸部分の選択的な遊離によって調製した。
ブチル−3,5−ビス(tert−ブチルジメチルシリルオキシ)ベンズアミド(13c)。攪拌棒およびゴムセプタムを取り付けた50mLの丸底フラスコに、3,5−ビス(tert−ブチルジメチルシリルオキシ)安息香酸(0.76g、2.0mmol)を投入し、アルゴン下に置いた。15mLの乾燥DCMを加え、次いで、セプタムを部分的に外すことによって、ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBT;0.3g、2.2mmol)およびN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC;0.45g、2.2mmol)をこの順で加えた。得られたスラリーを室温で10分攪拌した。次いで、ブタン−1−アミン(0.3mL、0.22g、3.0mmol)を滴下し、反応混合物を一晩攪拌した。次いで、得られた不均一溶液をブフナー漏斗で濾過し、濾液をさらにDCMで希釈し、0.5M HClで洗浄した。水層をDCMでもう1回抽出し、合わせた有機物をNaSOで脱水した。次いで、未精製反応混合物をロータリーエバポレーションによってシリカゲル上で濃縮し、フラッシュクロマトグラフィー(SiO、10%EtOAc−ヘキサン;10%EtOAc−ヘキサンでR=0.3)によって、13cを白色結晶性固体として得た(0.76g、1.8mmol)。mp 114−117℃;IR(無希釈)λmax 3294、2929、2857、1632、1583、1543、1438、1334、1253、1163、1027、1004、935、829、778、692、667、486cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 6.81(d,J=2.1Hz,2H)、6.43(t,J=2.1Hz,1H)、6.02(app s,1H)、3.41(q,J=7.1Hz,2H)、1.58(p,J=7.7Hz,2H)、1.39(sex,J=7.2Hz,2H)、0.97(s,18H)、0.95(t,J=7.3Hz,3H)、0.19(s,12H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 167.3、156.8、137.1、114.9、112.1、39.9、31.8、25.8、20.3、18.3、13.9、−4.3;LRMS(EI)m/z=437.3[M]
ビフェニル−4,4’−ジスルホニルジフルオリド(14)。ビフェニル−4,4’−ジスルホニルクロリド(TCI chemicalsから購入、5.0g、0.014mol)を、攪拌しつつ、40mLのアセトニトリルおよび5mLの水に溶解した。この混合物に、4当量の飽和KHF水溶液(1.2g)を加えた。反応を3時間進めた。混合物を30mLの酢酸エチルで2回抽出した。有機フラクションを合わせ、水、塩水で洗浄し、次いで、MgSO4で脱水した。溶媒を減圧下で除去し、14を黄色固体として得た(4.1g、90%)。mp 194−197℃;IR(無希釈)λmax 1589、1405、1205、1095、816、771、750、709、569、535、493cm−1H NMR(400MHz,CDCl) δ 8.16(d,J=8.5Hz,4H)、7.88(dd,J=0.7,8.7Hz,4H);13C NMR(100MHz,CDCl) δ 145.9、133.4(d,J=15.2Hz)、129.4、128.9;19F NMR(376MHz,CDCl) δ 66.1;LRMS(EI)m/z=318.0[M]
[実施例12]
フェニルフルオロサルフェート(15)およびtert−ブチルジメチル(p−トリルオキシ)シラン(16)の反応による触媒スクリーニング。
実験設定:出発試薬の0.5Mアセトニトリルストック溶液を以下の様式で調製した。フェニルフルオロサルフェート(15)(2.667g、12.0mmol)、tert−ブチルジメチル(p−トリルオキシ)シラン(16)(2.112g、12.0mmol)およびジフェニルメタン(標準、0.403g、2.4mmol)を十分な乾燥アセトニトリルに溶解し、24mL(合計mL)のストック溶液を得て、この後、アルゴン雰囲気下に置いた。0.4mLのアリコートを1mLのシンチレーションバイアルに封入し、これによって、60個の異なる0.2mmol反応物を得た。次いで、表8に示すように、約10mol%または20mol%の触媒を反応バイアルに加えた。ヘッドスペースにアルゴンを流し、反応混合物を室温で24時間振とうした。最後に、各反応混合物の15μLのアリコートを1mLのEtOAcで希釈し、存在する場合には、フェニルトリルサルフェート(17)および副生成物4−メチルフェノール(18)のGC/MS終点分析を行って収率を決定した。表8に示す計算された終点は、単離によって確認されず、「未精製」であると考えられる。表8に示されるパーセントは、±5%変動してもよく、この反応に有効な触媒の一般的な観察として役立つことを意味している。
Figure 0006598683
Figure 0006598683
表8において、触媒の量は、10mol%または20mol%に実際に可能な限り近くなるように測定した。化合物17から誘導されるモル濃度に基づく較正曲線から、未精製反応混合物の生成物の割合を計算した。収率は、±5%変動する場合がある。残った出発物質の割合は、ジフェニルメタン(内部標準)を参照し、初期の反応混合物濃度から誘導した。15および16の実際の収率は、±5%変動する場合がある。4−メチルフェノール18の割合は、出発物質16を参照した値であり、即ち、18の実際の収率は、±5%変動する場合がある。ある場合には、観察された生成物は、フェノールおよびピペリジン(化合物19)、またはジフェニルサルフェート20の混合した硫酸エステル/スルファモイル誘導体であった。
Figure 0006598683
[実施例13]
本発明の重合方法と、ポリ(ビスフェノールAサルフェート)を調製するためのFirth(US3,733,304)の方法との比較
ポリ(ビスフェノールAサルフェート)を、Firth(US3,733,304)の方法によって、即ち、クロロベンゼン中、約150℃から165℃での二ナトリウムビスフェノールAとビスフェノールA−ビスフルオロサルフェートとの反応によって調製した。得られた生成物は、Firthに記載されるように水中で沈殿し、次いで、本明細書に記載するように、これをポリスチレン標準に対するGPCによって分析した。GPCトレースを図15のパネルAに示す。Firth法によって調製したポリマーの多分散性は、約22分の溶出時間の環状オリゴマーピークと組み合わせたとき、約6であった。比較のために、本明細書の実施例1の大スケール調製から、本発明に従って調製したポリ(ビスフェノールAサルフェート)のGPCを図15のパネルBに示す。本発明の方法の2つのGPCトレースから明らかなように、かなり狭い多分散性を有し、環状オリゴマー副生成物が顕著に少ない、分子量の大きな生成物を与える。
[実施例14]
種々の処理条件に対するポリ(ビスフェノールAサルフェート)の安定性
2mmol、20mmolおよび250mmolスケールで、ポリ(ビスフェノールAサルフェート)を塊状の無溶媒条件で調製した(モノマー2aおよび2cの無希釈溶融物、溶媒を用いず、120℃で1%BEMP触媒を用いる)。ポリマーサンプルをDMFに溶解し、これらの材料のGPCトレースを、実施例5からの薄膜(実施例1の大スケールポリマーから製造したもの)を再び溶解させたサンプルと比較した。GPCトレースを図16に示し、実質的に同じ分子量プロフィールを有するポリマーがそれぞれのスケールで得られたことを明確に示す。ポリマーを膜に処理することは、分子量プロフィールに顕著な影響を与えないことも明らかである。これに加え、実施例1からの大スケールポリマーのサンプルをヒートガンで長期間加熱し、別のサンプルを加熱し、0.45ミクロンフィルタに強制的に通し、いずれも、サンプルの分子量プロフィールに顕著に影響を与えなかった(図16を参照)。
[実施例15]
ビス−シリル−ビスフェノールAおよびフッ化スルフリルからのポリ(ビスフェノールAサルフェート)の調製
研磨したガラス製の栓を有し、攪拌棒およびゴムセプタムを備えた100mLのシュレンクフラスコを減圧下(7mm Hg)でフレームドライした。室温まで冷却し、反応容器を計量し(内部雰囲気として)、フッ化スルフリル気体(SO)を入れ、最後に再び計量し、SOの量を決定した(752mg、7.37mmol)。((プロパン−2,2−ジイルビス(4,1−フェニレン))ビス(オキシ))ビス(tert−ブチルジメチルシラン)(3.30g、7.22mmol)を7mLの無水DMFに溶解し、次いで、2−tert−ブチルイミノ−2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチルペルヒドロ−1,3,2−ジアザホスホリン(BEMP;368μL、101mg、0.368mmol)を1Mヘキサン溶液として反応容器にこの順序で加え、得られた混合物を、閉じられた(雰囲気に対して)系として室温で20分間攪拌した。次いで、反応容器を150℃の油浴に入れ、このすぐ後に、低沸点溶媒の蒸発(おそらく、ヘキサンおよびtert−ブチルフルオロジメチルシラン(TBSF))が、反応容器の壁面に見えた。閉じた系として、反応を150℃で30分進め、この時点で、栓を開くことによって、気体状のヘキサンおよびTBSFを放出させ、この後、開放系として、加熱をさらに2時間続けた。次いで、反応混合物を粘性のわずかに黄色の透明液体として油浴からはずし、室温まで冷却した。反応混合物を200mLのMeOHに直接添加し、BPA−ポリサルフェートが白色の繊維状固体として沈殿した。減圧下、80℃で3時間乾燥させ、ポリスチレン標準に基づき、Mが95,000Daの1.966g(94%)を得た。
[実施例16]
エチレンスルホニルフルオリド(ESF)との反応によって、一級アミンから調製したフルオロスルホニルモノマー
図17のパネルAは、DCMまたは酢酸中、一級アミンとESFとの反応によるビス(2−フルオロスルホニルエチル)アミンの容易な合成を示す。図17のパネルBは、この様式で調製されたこのようなモノマーの4つの例を示す。図17のパネルCは、これらのモノマーおよびビス−シリル−ビスフェノールAモノマーから調製されたポリマーの幾つかの例を示す。
ESFと一級アミンおよび二級アミンの反応の一般手順。出発アミン(1当量)をDCMに溶解し(基質中、約0.1Mから0.5M)、Hyatt et al.(J.Org.Chem.,1979,44:3847−3858)から応用した手順に従い、ESF(約1から2.5当量)で処理した。LCMSによって転化率を測定しつつ、反応混合物を室温で数分から1時間攪拌した。終了したら、DCMおよび過剰量のESFを、ロータリーエバポレーターを用いて除去し、乾燥させ、実質的に不純物を含まない生成物を得た。特定の場合に、カラムクロマトグラフィーを使用し、ESF付加物の分析的に純粋なサンプルを得ることができる。
Figure 0006598683
2,2’−((2−(1H−インドール−3−イル)エチル)アザンジイル)ジエタンスルホニルフルオリド。上述の一般手順に従って、2当量のESFを用い、反応混合物を室温で3時間攪拌し、分析的に純粋なサンプルが、フラッシュカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/EtOAc−9/1から6/4)によって得られた。生成物を黄色油状物として定量的な収率で得た(1.9g)。H NMR(400MHz,CDCl) δ(ppm):8.04(s,1H)、7.57(d,J=7.8Hz,1H)、7.37(d,J=7.9Hz,1H)、7.23(t,J=7.5Hz,1H)、7.16(t,J=7.4Hz,1H)、7.01(br s,1H)、3.48−3.39(m,4H)、3.15−3.05(m,4H)、2.96−2.89(m,2H)、2.89−2.80(m,2H);13C NMR(101MHz,CDCl) δ(ppm):136.3、127.1、122.3、122.2、122.1、119.6、118.5、113.0、111.5、54.2、49.4(d,J=13.2Hz)、47.9、23.3;19F NMR(376MHz,CDCl) δ(ppm):+57.9;R(ヘキサン/EtOAc−7/3):0.27;ESI−MS(m/z):381[MH]
Figure 0006598683
2,2’−((フラン−2−イルメチル)アザンジイル)ジエタンスルホニルフルオリド。上述の一般手順に従って、DCM(0.33M)中、2当量のESF存在下、未精製生成物を得て、これをカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/EtOAc−95/5から7/3)によって精製した。生成物を黄色油状物として収率99%で得た(1.6g)。H NMR(400MHz,CDCl) δ(ppm):7.41(dd,J=1.9,0.8Hz,1H)、6.37(dd,J=3.2,1.9Hz,1H)、6.28(dd,J=3.2,0.7Hz,1H)、3.81(s,2H)、3.53(td,J=6.9,3.6Hz,4H)、3.16(td,J=7.0,1.2Hz,4H);13C NMR(101MHz,CDCl) δ(ppm):149.9、143.1、110.7、110.1、49.6、49.4(d,J=11.1Hz)、47.9;19F NMR(376MHz,CDCl) δ(ppm):+57.9;R(ヘキサン/EtOAc−7/3):0.47;ESI−MS(m/z):340[MNa]
Figure 0006598683
2,2’−((3−エチニルフェニル)アザンジイル)ジエタンスルホニルフルオリド(Hyatt et al.J.Org.Chem.,1979,44:3847−3858から応用)。ESF(1.8mL;20mmol)を、氷酢酸(3mL)中、アニリン(1.17g;10mmol)に加え、反応混合物を50℃で24時間攪拌した。終了したら、未精製生成物を濾過によって単離し、ヘキサンで洗浄し、CCl−DCMから再結晶化させた。生成物を淡褐色結晶として収率87%で得た(2.94g)。融点98−100℃。H NMR(400MHz,CDCl) δ(ppm):7.31(t,J=8.0Hz,1H),7.10−7.06(m,1H)、6.85−6.82(m,1H)、6.78−6.73(m,1H)、4.01(t,J=6.4Hz,4H)、3.67−3.59(m,4H)、3.10(s,1H);13C NMR(101MHz,CDCl) δ(ppm):144.0、130.5、124.3、124.2、117.6、115.0、83.3、78.0、48.3(d,J=14.4Hz)、46.8;19F NMR(376MHz,CDCl) δ(ppm):+57.2;ESI−MS(m/z):338[MH]
ESFと、スルホンアミドおよびアルコールとの反応の一般手順。出発物質(1当量)およびトリフェニルホスフィン(0.1当量)をDCMに溶解し(基質中0.33M)、ESF(約1から2.5当量)で処理した。LCMS/GCMS/TLCによって転化率を監視しつつ、反応混合物を室温で一晩攪拌した。終了したら、DCMおよび過剰量のESFを、ロータリーエバポレーターを用いて除去し、未精製生成物を短いカラムクロマトグラフィーによって精製した。
Figure 0006598683
ESFとスルホンアミドとの反応の一般手順に従って、2−(4−メチル−N−(プロパ−2−イン−1−イル)フェニルスルホンアミド)エタンスルホニルフルオリドを白色固体として収率78%で得た(251mg)。R(ヘキサン/EtOAc−5/1):0.25;融点125−126℃;H NMR(400MHz,CDCl) δ(ppm):7.74(d,J=8.3Hz,2H)、7.35(d,J=8.5Hz,2H)、4.15(d,J=2.5Hz,2H)、3.87−3.80(m,2H)、3.71−3.65(m,2H)、2.45(s,3H)、2.19(t,J=2.5Hz,1H);13C NMR(101MHz,CDCl) δ(ppm):144.8、134.5、130.1、127.9、76.2、75.0、50.4(d,J=16.0Hz)、41.9、38.8、21.8;19F NMR(376MHz,CDCl) δ(ppm):55.9;ESI−MS(m/z):320[MH]
Figure 0006598683
ESFとスルホンアミドとの反応の一般手順に従って、2,2’−(((4−(3−フェニル−5−(トリフルオロメチル)−1H−ピラゾール−1−イル)フェニル)スルホニル)アザンジイル)−ジエタンスルホニルフルオリドを白色固体として収率60%で得た(175mg)。R(ヘキサン/EtOAc−5/1):0.21;融点135−137℃;H NMR(400MHz,CDCl) δ(ppm):7.84(d,J=8.6Hz,2H)、7.58(d,J=8.6Hz,2H)、7.47−7.43(m,1H)、7.43−7.39(m,1H)、7.28−7.23(m,3H)、6.80(s,1H)、3.86−3.80(m,4H)、3.71−3.66(m,4H);13C NMR(101MHz,CDCl) δ(ppm):145.4、144.8(d,J=38.3Hz)、143.9、135.7、130.0、129.4、129.0、128.8、128.6、117.4(d,J=336.3Hz)、107.2、50.7、50.6(d,J=16.1Hz)、45.6;19F NMR(376MHz,CDCl) δ(ppm):+59.4,−62.8;ESI−MS(m/z):588[MH]
刊行物、特許明細書および特許を含め、本明細書に引用するあらゆる参考文献は、それぞれの参考文献が個々に、特定的に示され、参照として組み込まれ、この全体が記載されているのと同じ程度まで、本明細書に参照として組み込まれる。
本発明を実施するために本願発明者らが知っている最良の形態を含め、本発明の好ましい実施形態が本明細書に記載される。これらの好ましい実施形態の変形は、上の記載を読めば当業者には明らかであろう。本願発明者らは、当業者がこのような変形例を適切なものとして使用すると予想し、本願発明者らは、本発明が、本明細書に具体的に記載されている以外の方法で実施されることを意図する。従って、本発明は、適用可能な法律に許容されているような、添付の特許請求の範囲に引用される主題のあらゆる改変例および均等物を含む。さらに、あらゆる可能な変形例における上述の要素の任意の組み合わせは、本明細書に特に指示のないか、または内容から明らかに矛盾しない限り、本発明に包含される。

Claims (34)

  1. 重合方法であって、液体モノマー組成物と塩基性触媒とを接触させる工程を含み、前記液体モノマー組成物が、式F−X−Fの少なくとも1種類の化合物と、式(RSi−Z−Si(Rの少なくとも1種類の化合物を含み、式中、
    各Rは、独立して、ヒドロカルビル基であり;
    Xは、式−A(−R−A)n−を有し;
    各Aは、独立して、SO、C(=O)またはHetであり;
    は、炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体、およびこれらの2種以上の組み合わせからなる群から選択される、第1の有機部分を含み;
    nは、0または1であり;
    Hetが、ヘテロ芳香族環に少なくとも2個の炭素原子と少なくとも1個の窒素原子を含む芳香族ヘテロ環であり、AがHetである場合、F置換基が、このヘテロ芳香族環の炭素原子に接続しており;
    Zは、式−L−R−L−を有し;
    各Lは、独立して、O、SまたはN(R)であり;
    は、炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体、およびこれらの2種以上の組み合わせからなる群から選択される、第2の有機部分を含み;
    各Rは、独立して、H、または炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体、およびこれらの2種以上の組み合わせからなる群から選択される、第3の有機部分であり;
    前記F置換基と(RSi置換基は、モノマーのそれぞれのA基およびL基が、縮合してX−Zポリマー鎖を生成するため、式(RSi−Fのフッ化シリル副生成物を生成し;
    前記塩基性触媒が、
    (a)1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU);
    (b)2−tert−ブチルイミノ−2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチルペルヒドロ−1,3,2−ジアザホスホリン(BEMP)および1−tert−ブチル−4,4,4−トリス−(ジメチルアミノ)−2,2−ビス[トリス(ジメチルアミノ)−ホスホラニリデンアミノ]−2λ,4λ−カテナジ(ホスファゼン)(P−t−Bu)からなる群から選択される少なくとも1種類のホスファゼン;
    (c)1,1,3,3−テトラメチルグアニジン(TMG)、1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン(TBD)および7−メチル−1,5,7−トリアザビシクロ−[4.4.0]デカ−5−エン(MTBD)からなる群から選択される少なくとも1種類のグアニジン;ならびに
    (d)イミダゾール−2−イリデン、1,2,4−トリアゾール−5−イリデン、チアゾール−2−イリデンおよびイミダゾリン−2−イリデンからなる群から選択される少なくとも1種類の窒素−ヘテロ環カルベンからなる群から選択される、重合方法。
  2. 各Rが、独立して、アルキル基またはアリール基であり;
    各Aが、SOであり;
    が、各Lに直接的に結合した少なくとも1個のアリール基またはヘテロアリール基を含む、請求項1に記載の方法。
  3. nが0である、請求項1または2に記載の方法。
  4. Hetが1,3,5−トリアジンである、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記モノマー組成物は、Xが、スルホニル、カルボニルまたはヘテロアリールの活性化する基Aの上にさらなるF置換基を含む化合物を含み、この結果、前記さらなるF置換基が、酸素原子、硫黄原子または窒素原子の連結基Lの上にある(RSi置換基とも反応してフッ化シリルを生成し、前記活性化する基は、前記連結基と縮合し、ポリマーに分岐点を導入する、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記モノマー組成物は、Zが、酸素原子、硫黄原子または窒素原子の連結基Lの上にさらなるシリル置換基(RSiを含む化合物を含み、この結果、前記さらなるシリル置換基が、スルホニル、カルボニルまたはヘテロアリールの活性化する基Aの上にあるF置換基とも反応してフッ化シリルを生成し、前記連結基は、前記活性化する基と縮合し、ポリマーに分岐点を導入する、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  7. nが1であり;Rが−L−R−L−であり;各Lが、独立して、O、SおよびN(R)からなる群から選択され;Rが、炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体、およびこれらの2種以上の組み合わせからなる群から選択される、有機部分を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 各AがSOである、請求項1および3から7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 各Rが、A基に直接的に結合するアリール部分もしくはヘテロアリール部分、またはアリール部分もしくはヘテロアリール部分に接続する酸素原子を介してA基に結合するアリール部分もしくはヘテロアリール部分を含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
  10. ポリマーが、以下:
    式(I):(−A(−R−A)n−L−R−L)x−;
    式(II):(−A−R−A−L−R−L)y−;
    式(III):(−A−L−R−L−A−L−R−L)z−;
    式(IV):(−A−L−R−A−L−R−L)m−;
    式(V):(−A−L−R−L)p−;および
    式(VI):
    (−A−R−A−L−R−L)a−(−A−L−R−L−A−L−R−L)b−(A−L−R−A−L−R−L)c−(−A−L−R−L)d−
    からなる群から選択される式によって表されるポリマー鎖を含み、
    式中、
    各Aは、独立して、SO、C(=O)またはHetであり;
    各Lおよび各Lは、独立して、O、SまたはN(R)であり;
    各Rおよび各Rは、独立して、炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体、およびこれらの2種以上の組み合わせからなる群から選択される、第1の有機部分を含み;
    各Rは、炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体、およびこれらの2種以上の組合せからなる群から選択される、第2の有機部分を含み;
    各Rは、独立して、H、または炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体、およびこれらの2種以上の組み合わせからなる群から選択される、第3の有機部分であり;
    各nは、独立して、0または1であり;
    各Hetは、独立して、ヘテロ芳香族環に少なくとも2個の炭素原子と少なくとも1個の窒素原子を含む芳香族ヘテロ環であり、AがHetである場合、F置換基は、このヘテロ芳香族環の炭素原子に接続しており;
    x、y、z、mおよびpはそれぞれ、ポリマー中の繰り返し単位の平均数であり、少なくとも10の値を有し;
    a、b、cおよびdはそれぞれ、それぞれの繰り返し単位の平均数であり、独立して、0以上であってもよく、但し、a、b、cおよびdの合計は少なくとも10である、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 、R、R、RおよびRの1つ以上が、ヒドロキシル、ハロゲン、ニトロ、−C(O)R、−C(O)OR、−C(O)N(R、−CN、−SO、−SON(R、RSON(R)−、−N(R)SO、−SO、−N(R、−N(R)OR、−N(R)C(O)R、−N(R)C(O)OR、−N(R)C(O)N(R、−OC(O)N(R、−OC(O)OR、アジド、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、フルオロアルキル、フルオロアルコキシ、アリール、アリールオキシ、ヘテロアリール、ポリ(エチレンオキシ)、末端がアルキニルのポリ(エチレンオキシ)、脂肪酸、炭水化物、アミノ酸およびポリペプチドからなる群から選択される少なくとも1種類の置換基によって置換され;各Rが、独立して、H、アルキルまたはアリールであり、vが、0、1または2である、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記モノマー組成物が、(a)式F−X−Fの2種類以上の異なる化合物、(b)式(RSi−Z−Si(Rの2種類以上の異なる化合物、または(c)(a)および(b)両方の組み合わせを含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記式(RSi−Z−Si(Rの2種類以上の異なる化合物が、RまたはZの選択、またはRおよびZ両方の選択という点で異なる、請求項12に記載の方法。
  14. 前記モノマー組成物が、式VIIの少なくとも1種類の化合物と、式VIIIの少なくとも1種類の化合物とを含み、
    Figure 0006598683
    式中、各Rは、独立して、アルキル基またはアリール基であり、各Rは、独立して、共有結合、C(CH、C(CFまたはSOである、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記式F−X−Fの化合物が、フッ化スルフリル(FSOF)を含む、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
  16. 前記式F−X−Fの化合物が、式F−SO−CHCH−N(R11)−CHCH−SO−Fのビスフルオロスルホニルモノマーを含み、式中、R11は、炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体、およびこれらの2種以上の組み合わせからなる群から選択される、有機部分を含む、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
  17. 11が、ヒドロキシル、ハロゲン、ニトロ、−C(O)R、−C(O)OR、−C(O)N(R、−CN、−SO、−SON(R、RSON(R)−、−N(R)SO、−SO、−N(R、−N(R)OR、−N(R)C(O)R、−N(R)C(O)OR、−N(R)C(O)N(R、−OC(O)N(R、−OC(O)OR、アジド、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、フルオロアルキル、フルオロアルコキシ、アリール、アリールオキシ、ヘテロアリール、ポリ(エチレンオキシ)、末端がアルキニルのポリ(エチレンオキシ)、脂肪酸、炭水化物、アミノ酸およびポリペプチドからなる群から選択される少なくとも1種類の置換基によって置換され;各Rが、独立して、H、アルキルまたはアリールであり、vが、0、1または2である、請求項16に記載の方法。
  18. 前記液体モノマー混合物が、溶媒に溶解したモノマー混合物を含む、請求項1から17のいずれか一項に記載の方法。
  19. 前記液体モノマー混合物が、溶融したモノマー混合物を含む、請求項1から17のいずれか一項に記載の方法。
  20. 重合方法であって、液体モノマー組成物と塩基性触媒とを接触させる工程を含み、前記液体モノマー組成物が、式F−X−Fの少なくとも1種類の化合物と、式(RSi−Z−Si(Rの少なくとも1種類の化合物を含み、式中、
    各Rは、独立して、ヒドロカルビル基であり;
    Xは、式−A(−R−A)n−を有し;
    各Aは、独立して、1,3,5−トリアジンであり;
    は、炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体、およびこれらの2種以上の組み合わせからなる群から選択される、第1の有機部分を含み;
    nは、0または1であり;
    F−X−Fの各F置換基が、1,3,5−トリアジン基であるAの炭素原子に接続しており;
    Zは、式−L−R−L−を有し;
    各Lは、独立して、O、SまたはN(R)であり;
    は、炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体、およびこれらの2種以上の組み合わせからなる群から選択される、第2の有機部分を含み;
    各Rは、独立して、H、または炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体、およびこれらの2種以上の組み合わせからなる群から選択される、第3の有機部分であり;
    前記F置換基と(RSi置換基は、モノマーのそれぞれのA基およびL基が、縮合してX−Zポリマー鎖を生成するため、式(RSi−Fのフッ化シリル副生成物を生成し;
    前記塩基性触媒が、アミジン、グアニジン、ホスファゼン、窒素ヘテロ環カルベン、三級アルコキシドおよびフッ化物塩からなる群から選択される少なくとも1種の材料を含む、重合方法。
  21. 前記塩基性触媒が、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU)を含む、請求項20に記載の方法。
  22. 前記塩基性触媒が、2−tert−ブチルイミノ−2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチルペルヒドロ−1,3,2−ジアザホスホリン(BEMP)および1−tert−ブチル−4,4,4−トリス−(ジメチルアミノ)−2,2−ビス[トリス(ジメチルアミノ)−ホスホラニリデンアミノ]−2λ,4λ−カテナジ(ホスファゼン)(P−t−Bu)からなる群から選択される少なくとも1種類のホスファゼンを含む、請求項20に記載の方法。
  23. 前記塩基性触媒が、CsF、CsFHF、KF、フッ化テトラブチルアンモニウム(TBAF)およびトリス(ジメチルアミノ)スルホニウム−ジフルオロトリメチルシリケート(TASF)からなる群から選択される少なくとも1種類のフッ化物塩を含む、請求項20に記載の方法。
  24. 前記塩基性触媒が、1,1,3,3−テトラメチルグアニジン(TMG)、1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン(TBD)および7−メチル−1,5,7−トリアザビシクロ−[4.4.0]デカ−5−エン(MTBD)からなる群から選択される少なくとも1種類のグアニジンを含む、請求項20に記載の方法。
  25. 前記塩基性触媒が、イミダゾール−2−イリデン、1,2,4−トリアゾール−5−イリデン、チアゾール−2−イリデンおよびイミダゾリン−2−イリデンからなる群から選択される少なくとも1種類の窒素−ヘテロ環カルベンを含む、請求項20に記載の方法。
  26. 各Rが、A基に直接的に結合するアリール部分もしくはヘテロアリール部分、またはアリール部分もしくはヘテロアリール部分に接続する酸素原子を介してA基に結合するアリール部分もしくはヘテロアリール部分を含む、請求項20から25のいずれか一項に記載の方法。
  27. ポリマーが、以下:
    式(I):(−A(−R−A)n−L−R−L)x−;
    式(II):(−A−R−A−L−R−L)y−;
    式(III):(−A−L−R−L−A−L−R−L)z−;
    式(IV):(−A−L−R−A−L−R−L)m−;
    式(V):(−A−L−R−L)p−;および
    式(VI):
    (−A−R−A−L−R−L)a−(−A−L−R−L−A−L−R−L)b−(A−L−R−A−L−R−L)c−(−A−L−R−L)d−
    からなる群から選択される式によって表されるポリマー鎖を含み、
    式中、
    各Aは、独立して、1,3,5-トリアジンであり;
    各Lおよび各Lは、独立して、O、SまたはN(R)であり;
    各Rおよび各Rは、独立して、炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体、およびこれらの2種以上の組み合わせからなる群から選択される、第1の有機部分を含み;
    各Rは、炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体、およびこれらの2種以上の組み合わせからなる群から選択される、第2の有機部分を含み;
    各Rは、独立して、H、または炭化水素、ヘテロ環、炭水化物、アミノ酸、ポリペプチド、ペプチド類似体、およびこれらの2種以上の組み合わせからなる群から選択される、第3の有機部分であり;
    各nは、独立して、0または1であり;
    F−X−FのF置換基は、1,3,5−トリアジン基であるAの炭素原子に接続しており
    x、y、z、mおよびpはそれぞれ、ポリマー中の繰り返し単位の平均数であり、少なくとも10の値を有し;
    a、b、cおよびdはそれぞれ、それぞれの繰り返し単位の平均数であり、独立して、0以上であってもよく、但し、a、b、cおよびdの合計は少なくとも10である、請求項20から25のいずれか一項に記載の方法。
  28. 、R、R、RおよびRの1つ以上が、ヒドロキシル、ハロゲン、ニトロ、−C(O)R、−C(O)OR、−C(O)N(R、−CN、−SO、−SON(R、RSON(R)−、−N(R)SO、−SO、−N(R、−N(R)OR、−N(R)C(O)R、−N(R)C(O)OR、−N(R)C(O)N(R、−OC(O)N(R、−OC(O)OR、アジド、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、フルオロアルキル、フルオロアルコキシ、アリール、アリールオキシ、ヘテロアリール、ポリ(エチレンオキシ)、末端がアルキニルのポリ(エチレンオキシ)、脂肪酸、炭水化物、アミノ酸およびポリペプチドからなる群から選択される少なくとも1種類の置換基によって置換され;各Rが、独立して、H、アルキルまたはアリールであり、vが、0、1または2である、請求項20から27のいずれか一項に記載の方法。
  29. 前記モノマー組成物が、(a)式F−X−Fの2種類以上の異なる化合物、(b)式(RSi−Z−Si(Rの2種類以上の異なる化合物、または(c)(a)および(b)両方の組み合わせを含む、請求項20から28のいずれか一項に記載の方法。
  30. 前記式(RSi−Z−Si(Rの2種類以上の異なる化合物が、RまたはZの選択、またはRおよびZ両方の選択という点で異なる、請求項29に記載の方法。
  31. 前記モノマー組成物は、Xが、スルホニル、カルボニルまたはヘテロアリールの活性化する基Aの上にさらなるF置換基を含む化合物を含み、この結果、前記さらなるF置換基が、酸素原子、硫黄原子または窒素原子の連結基Lの上にある(RSi置換基とも反応してフッ化シリルを生成し、前記活性化する基は、前記連結基と縮合し、ポリマーに分岐点を導入する、請求項20から30のいずれか一項に記載の方法。
  32. 前記モノマー組成物は、Zが、酸素原子、硫黄原子または窒素原子の連結基Lの上にさらなるシリル置換基(RSiを含む化合物を含み、この結果、前記さらなるシリル置換基が、スルホニル、カルボニルまたはヘテロアリールの活性化する基Aの上にあるF置換基とも反応してフッ化シリルを生成し、前記連結基は、前記活性化する基と縮合し、ポリマーに分岐点を導入する、請求項20から31のいずれか一項に記載の方法。
  33. 前記液体モノマー混合物が、溶媒に溶解したモノマー混合物を含む、請求項20から32のいずれか一項に記載の方法。
  34. 前記液体モノマー混合物が、溶融したモノマー混合物を含む、請求項20から32のいずれか一項に記載の方法。
JP2015545516A 2012-12-03 2013-12-03 重合方法およびこの方法を用いて作られるポリマー Active JP6598683B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261732727P 2012-12-03 2012-12-03
US61/732,727 2012-12-03
PCT/US2013/072871 WO2014089078A1 (en) 2012-12-03 2013-12-03 Polymerization method and polymers formed therewith

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016506424A JP2016506424A (ja) 2016-03-03
JP6598683B2 true JP6598683B2 (ja) 2019-10-30

Family

ID=50883938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015545516A Active JP6598683B2 (ja) 2012-12-03 2013-12-03 重合方法およびこの方法を用いて作られるポリマー

Country Status (6)

Country Link
US (3) US9447243B2 (ja)
EP (1) EP2925803B1 (ja)
JP (1) JP6598683B2 (ja)
CN (1) CN104955874B (ja)
ES (1) ES2661381T3 (ja)
WO (1) WO2014089078A1 (ja)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101734942B1 (ko) 2015-05-18 2017-05-15 서울대학교산학협력단 디페닐설페이트 유도체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 형광바이오센서
ES2887584T3 (es) * 2015-06-22 2021-12-23 Scripps Research Inst Polimerización de monómeros que contienen sililo y fluoro
US9574046B1 (en) 2015-08-18 2017-02-21 Dow Global Technologies Llc Method of forming polyaryl polymers and polymers formed thereby
US9527790B1 (en) * 2015-08-18 2016-12-27 Dow Global Technologies Llc Fluorosulfonyl-substituted bis(aryl)acetal compounds
KR102062848B1 (ko) * 2018-03-06 2020-01-06 서울대학교산학협력단 선택적으로 기능화된 타이로신을 가지는 생체 물질의 제조방법, 선택적으로 기능화된 타이로신을 가지는 생체 물질 및 이를 유효성분으로 함유하는 약학적 조성물
WO2019201254A1 (zh) * 2018-04-16 2019-10-24 白银图微新材料科技有限公司 硫酸(胺)酯类连接子聚合物的聚合方法
WO2020092214A1 (en) * 2018-10-29 2020-05-07 PolyJoule, Inc. Triazine-based polymer
CN110407722A (zh) * 2019-07-24 2019-11-05 江苏国泰超威新材料有限公司 一种双氟磺酰双酚苯基酯的制备方法
CN110804183B (zh) * 2019-12-09 2022-04-05 乌海图微新材料科技有限公司 一种共聚聚硫酸酯及其制备方法
CN110922598B (zh) * 2019-12-19 2022-04-19 乌海图微新材料科技有限公司 一种苯二酚衍生物型聚硫酸酯的合成方法
US20230032020A1 (en) * 2019-12-19 2023-02-02 The Trustees Of Indiana University Small-molecule covalent inhibition of ral gtpases
CN110922597B (zh) * 2019-12-19 2022-05-06 乌海图微新材料科技有限公司 一种双酚s衍生物型聚硫酸酯的合成方法
WO2022216681A1 (en) * 2021-04-07 2022-10-13 Board Of Trustees Of Michigan State University Methods for chemical recycling of condensation polymers
WO2024091684A1 (en) * 2022-10-28 2024-05-02 The Scripps Research Institute Polysulfate and polysulfonate polymers
WO2024091675A1 (en) * 2022-10-28 2024-05-02 The Scripps Research Institute High temperature dielectric polymers and films

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3236808A (en) 1961-01-03 1966-02-22 Borg Warner Polysulfonate copolymers
GB1151599A (en) * 1966-07-19 1969-05-07 Borg Warner Carboxylate-Sulfonate Copolymers
US3733304A (en) * 1971-04-01 1973-05-15 American Cyanamid Co Aryl sulfate polymers and methods for their production
US3895045A (en) 1971-06-16 1975-07-15 American Cyanamid Co Bis-phenol sulfate esters
DE3211421A1 (de) * 1982-03-27 1983-09-29 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Verfahren zur herstellung von aromatischen aethern und aromatischen polyaethern
US4503168A (en) * 1983-05-25 1985-03-05 Union Carbide Corporation Cookware made from polyarylethersulfone
US4628081A (en) * 1985-11-12 1986-12-09 General Electric Company Polycarbonate exhibiting improved impact properties
DE4100802A1 (de) * 1991-01-14 1992-07-16 Hoechst Ag Heteroaromatischer polyether
NZ256972A (en) * 1992-10-02 1997-04-24 Cargill Inc Film formed from melt-stable poly(lactide) composition, the poly(lactide) having a number average molecular weight of at least 10,000
US5451632A (en) * 1992-10-26 1995-09-19 Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. Polycarbonate-polyorganosiloxane copolymer and a resin composition
WO2000050481A1 (en) * 1999-02-22 2000-08-31 The Standard Oil Company Thermally melt processable multipolymers of acrylonitrile and olefinically unsaturated monomers
JP2001342345A (ja) * 2000-06-05 2001-12-14 Japan Epoxy Resin Kk 半導体封止用樹脂組成物
JP2003261670A (ja) * 2002-03-08 2003-09-19 Mitsui Chemicals Inc 芳香族ポリカーボネートの製造方法
US7585805B2 (en) * 2005-11-22 2009-09-08 Bridgestone Corporation Nickel-based catalyst composition
JP4831324B2 (ja) * 2006-07-06 2011-12-07 日産化学工業株式会社 スルホンを含有するレジスト下層膜形成組成物
US8388860B2 (en) 2007-08-15 2013-03-05 E I Du Pont De Nemours And Company Chiral compounds, liquid crystal compositions and polymer networks derived therefrom
JP5760312B2 (ja) * 2008-05-08 2015-08-05 東洋紡株式会社 新規スルホン酸基含有セグメント化ブロック共重合体ポリマー及びその用途、新規ブロック共重合体ポリマーの製造方法
US20120129076A1 (en) * 2009-08-03 2012-05-24 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha Novel Sulfonic Acid Group-Containing Segmented Block Copolymer and Use Thereof

Also Published As

Publication number Publication date
EP2925803B1 (en) 2017-11-29
CN104955874B (zh) 2017-05-10
CN104955874A (zh) 2015-09-30
US9447243B2 (en) 2016-09-20
JP2016506424A (ja) 2016-03-03
ES2661381T3 (es) 2018-03-28
WO2014089078A1 (en) 2014-06-12
US9896547B2 (en) 2018-02-20
US20150315340A1 (en) 2015-11-05
EP2925803A4 (en) 2016-06-29
US20170218127A1 (en) 2017-08-03
EP2925803A1 (en) 2015-10-07
US9624344B2 (en) 2017-04-18
US20170002148A1 (en) 2017-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6598683B2 (ja) 重合方法およびこの方法を用いて作られるポリマー
US9206271B2 (en) Fully backbone degradable and functionalizable polymers derived from the ring-opening metathesis polymerization (ROMP)
CA2990625C (en) Polymerization of silyl- and fluoro-containing monomers
RU2413713C2 (ru) Мономер для поликонденсации
Jin et al. High-performance polymers adapted to facile melt processing through structure design of benzocyclobutene-containing precursors
EP3412702B1 (en) Aromatic polysulfone, prepreg, and method for producing prepreg
CN107406379B (zh) 非***性双磺酰叠氮化物
RU2605554C1 (ru) Мономер для поликонденсации
EP2430027A1 (fr) Polymeres triazoles/tetrazoles issus de la cyclo addition de monomeres derives de dianhydrohexitol fonctionnalises, composes intermediaires, leurs procedes de preparation et leurs applications
JPS6040454B2 (ja) ポリアリ−レンポリエ−テルスルホンの改良重合方法
US8754260B2 (en) Method for preparing fluoroacylated arylamine
JP5411995B2 (ja) 化合物合成方法、高分子化合物および環状化合物
EP3412703A1 (en) Aromatic polysulfone, prepreg, and method for producing prepreg
RU2676767C2 (ru) Политриазол и способ его получения
JP2024056627A (ja) 9,9-ビス(6-ヒドロキシ-2-ナフチル)フルオレンの結晶およびその製造方法
RU2621351C2 (ru) Мономер для получения поликонденсационных полимеров
JP3849147B2 (ja) ベンゾ〔1,2−d:5,4−d′〕ビス−2(3H)−オキサゾロン誘導体の製造方法
JP2516046B2 (ja) 新規芳香族ポリスルホン及びその製造方法
JP4654179B2 (ja) ナフタレン環を有するオキセタン化合物
JP2018162239A (ja) 芳香族化合物およびその製造方法
JPS5876423A (ja) ポリサルフアイドカ−ボネ−トの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161114

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170720

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170725

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20171019

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180306

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180604

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180731

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20181012

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20190402

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190726

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20190726

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20190819

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190917

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191001

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6598683

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250