JP7113480B2 - 共重合体の製造方法 - Google Patents
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項1. 下記式(1):
で表されるモノマー(A)と、下記式(2):
で表される化合物、及び下記式(3):
で表される化合物の交互共重合体であって、末端基がX3又はX4であるマクロマー(B)とを、亜鉛(C)と、二価のニッケル、並びに配位子として2,2’-ビピリジル及び1,10-フェナントロリンを含む二価のニッケル錯体(D)との共存下で重合させる、共重合体の製造方法。
項2. 前記マクロマー(B)が、式(4):
で表される交互共重合体である、上記項1に記載の製造方法。
項3. 前記式(4)において、ZがC(CF3)2である、上記項2に記載の製造方法。
項4. 前記式(1)において、R1及びR2が、同一又は異なって、炭素数1~6のアルキレン基である、上記項1~3のいずれかに記載の製造方法。
項5. 前記式(1)において、R1及びR2が、1,3-プロピレン基である、上記項4に記載の製造方法。
項6. 前記二価のニッケル錯体(D)の配位子が、2,2’-ビピリジル及び1,10-フェナントロリンのみからなる、上記項1~5のいずれかに記載の製造方法。
項7. 前記二価のニッケル錯体(D)における2,2’-ビピリジルと1,10-フェナントロリンとの合計量に対する1,10-フェナントロリンの量が5~80モル%である、上記項1~6のいずれかに記載の製造方法。
モノマー(A)は、下記式(1):
で表される化合物である。
マクロマー(B)は、下記式(2):
で表される化合物、及び下記式(3):
で表される化合物の交互共重合体であって、末端基がX3又はX4である。
で表される交互共重合体(以下、「マクロマー(B1)」という。)であることが好ましい。
亜鉛(C)は、還元剤であり、下記の二価のニッケル錯体(D)中の二価ニッケルをゼロ価ニッケルに還元するために使用される。
二価のニッケル錯体(D)は、二価のニッケル、並びに配位子として2,2’-ビピリジル及び1,10-フェナントロリンを含む。
水分量の測定は、メトローム社製 カール・フィッシャークーロメーター 831型電量滴定式装置(陽極液:三菱化学株式会社製アクアミクロンAKX、陰極液:三菱化学株式会社製アクアミクロンCXU)を用いて行った。
カラム:TSKgel GMHHR-M(300×7.8mm)&TSKguardcolumn HHR-H(東ソー株式会社製)
カラム温度:40℃
移動相:臭化リチウム(東京化成工業株式会社製)(濃度:10mM)含有のN,N-ジメチルホルムアミド(和光純薬工業株式会社製)
流量:0.5mL/分
検出器:UV(300nm)
標準物質:ポリスチレン(東ソー株式会社製)
カラム:TSKgel SuperAWM-H(150×6mm)×2(東ソー株式会社製)
カラム温度:40℃
移動相:臭化リチウム(濃度:60mM)及びリン酸(和光純薬工業株式会社製)(濃度:60mM)含有のN,N-ジメチルアセトアミド(和光純薬工業株式会社製)
流量:0.6mL/分
検出器:RI
標準物質:ポリスチレン
カラム:OHpak SB-806M HQ(300×8mm)×2(昭和電工株式会社製)
カラム温度:40℃
移動相:臭化リチウム(濃度:60mM)及びリン酸(濃度:60mM)含有のN,N-ジメチルホルムアミド
流量:0.6mL/分
検出器:RI
標準物質:ポリスチレン
共鳴周波数:400MHz
測定温度:室温
積算回数:16回
溶媒:0.03vol%テトラメチルシラン含有重ジメチルスルホキシド0.75mL(関東化学株式会社製)
モノマー導入率は、モノマー由来の4ppm付近のメチレンプロトン(OCH2 CH 2 CH2)と7.4ppm付近のマクロマー由来の芳香族環由来のプロトンの積分比より算出した。
攪拌機、温度計、Dean-Stark管、窒素導入管、及び冷却管をとりつけた四口フラスコに、4,4'-ジクロロジフェニルスルホン(東京化成工業株式会社製)13.73g(47.8mmol)、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン(東京化成工業株式会社製)15.00g(44.6mmol)、炭酸カリウム(和光純薬工業株式会社製)13.4g(97mmol)、N,N-ジメチルアセトアミド(関東化学株式会社製)51g、及びトルエン27gを加えて攪拌した。
攪拌機、温度計、窒素導入管、及び冷却管をとりつけたセパラブルフラスコにおいて、窒素雰囲気下、エタノール1945g、特公昭57-48112号公報の実施例2の方法を用いて、5,5’-ジクロロ-2,2’-ジヒドロキシジフェニルスルフィド(東京化成工業株式会社製)から合成した5,5’-ジクロロ-2,2’-ジヒドロキシジフェニルスルホン270g(0.85mol)、及び水酸化ナトリウム108g(2.7mol)の混合溶液を50℃に昇温した後、エタノール2916gと1,3-プロパンスルトン(東京化成工業株式会社製)331g(2.7mol)との混合溶液を投入し、10時間還流した。反応液を室温に冷却した後、析出物を濾過し、エタノール水(質量比70:10)で洗浄し、エタノール水(質量比89:11)で懸濁した後、濾過して乾燥させ、粗製品372gを得た。この粗製品を水/エタノールで晶析し、析出物を濾過し、エタノール水(質量比85:15)で洗浄した後、減圧乾燥して、351gの下記式で表されるモノマーを得た。
攪拌子を入れたシュレンク管において、エタノール150gに塩化ニッケル六水和物(関東化学株式会社製)40.3g(170mmol)を溶解させ、エタノール185gに溶解させた2,2’-ビピリジル(bpy)(東京化成工業株式会社製)27.7g(177mmol)を加え、室温下で4時間攪拌した。その後、析出物を濾過し、エタノールで洗浄した後、減圧乾燥させ、35.37gのNiCl2(bpy)を得た。水分量は500ppm以下であった。
攪拌子を入れたシュレンク管において、窒素雰囲気下、メタノール35g中に無水塩化ニッケル(東京化成工業株式会社製)7.00g(54mmol)とN,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン(tmen)(東京化成工業株式会社製)6.34g(55mmol)とを加え、72℃に昇温し、14.5時間攪拌した。その後、反応液を濃縮した後、冷却して結晶を析出させた。結晶を濾過し、n-ヘキサンで洗浄した後、減圧乾燥させ、13.27gのNiCl2(tmen)を得た。水分量は30000ppmであった。
攪拌子を入れたシュレンク管において、無水エタノール63gに塩化ニッケル六水和物6.00g(25mmol)を溶解させ、無水エタノール100gに溶解させた1,10-フェナントロリン(phen)(シグマ-アルドリッチジャパン合同会社製)9.14g(51mmol)を加え、62℃に昇温し、2時間攪拌した。その後、析出物を濾過し、エタノールで洗浄した後、減圧乾燥させ、9.75gのNiCl2(phen)2を得た。水分量は440ppmであった。
(1)モノマー及びマクロマーの混合溶液の調製
攪拌子を入れたシュレンク管に、前記合成例2で合成したモノマー3.779g(6mmol)、及び前記マクロマー(B1-1)1.486g(Mw=19000、Mw/Mn=1.7)を仕込み、110℃/20mmHgで3時間減圧乾燥させた。その後、反応容器内を窒素置換した後、反応液を80℃に冷却した後、脱水ジメチルスルホキシド(関東化学株式会社製)24gを加えて溶解させ、窒素バブリングを実施し、モノマー及びマクロマーの混合溶液を得た。該溶液の水分量は320ppmであった。
攪拌機、温度計、及び窒素導入管をとりつけた四口フラスコにおいて、亜鉛末1.60g(24mmol)(Alfa Aesar製、325mesh)を110℃/20mmHgで3時間減圧乾燥した後、反応容器内を窒素置換し、室温に冷却した。その後、2,2’-ビピリジル2.40g(15mmol)、事前に減圧乾燥させ、水分量が260ppmの1,10-フェナントロリン0.92g(5mmol)、ヨウ素(和光純薬工業株式会社製)40mg(0.2mmol)、合成例3で調製したニッケル錯体NiCl2(bpy)4.87g(17mmol)、及び脱水ジメチルスルホキシド15gを加え、400rpmで溶解させ、窒素バブリングを実施した。その後、40℃で1時間保温し、ニッケル錯体溶液を得た。
40℃で、前記(2)で調製したニッケル錯体溶液に、前記(1)で調製したモノマー及びマクロマーの混合溶液を加え、65℃で24時間攪拌した。冷却した後、反応液を大量のイオン交換水に注ぐことによりポリマーを析出させ濾取した。その後、3M塩酸による洗浄及び濾過操作を2回繰り返した後、イオン交換水で洗浄し、減圧乾燥し、固体である共重合体3.75gを得た。得られた共重合体のGPCを測定したところ、Mw=76,000、Mw/Mn=36[GPC条件2]、1H-NMRより、モノマー導入率は100%であった。
(1)モノマー溶液の調製
攪拌子を入れたシュレンク管に、前記合成例2で合成したモノマー3.791g(6mmol)を仕込み、110℃/20mmHgで3時間減圧乾燥した後、反応容器内を窒素置換した。その後、反応液を80℃に冷却した後、脱水ジメチルスルホキシド15gを加えて溶解させ、窒素バブリングを実施し、モノマー溶液を得た。溶液の水分量は1100ppmであった。
攪拌子を入れたシュレンク管に、前記マクロマー(B1-1)1.486g(Mw=19000、Mw/Mn=1.7)を仕込み、110℃/20mmHgで3時間減圧乾燥した後、反応容器内を窒素置換。その後、反応液を80℃に冷却した後、脱水ジメチルスルホキシド9gを加えて溶解させ、窒素バブリングを実施し、マクロマー溶液を得た。溶液の水分量は950ppmであった。
攪拌機、温度計、及び窒素導入管をとりつけた四口フラスコにおいて、亜鉛末1.60g(24mmol)を110℃/20mmHgで3時間減圧乾燥した後、反応容器内を窒素置換した。その後、反応液を室温に冷却した後、事前に減圧乾燥させ、水分量が830ppmの1,10-フェナントロリン3.69g(21mmol)、ヨウ素40mg(0.2mmol)、合成例3で調製したニッケル錯体NiCl2(bpy)4.87g(17mmol)、及び脱水ジメチルスルホキシド15gを加え、400rpmで溶解させ、窒素バブリングを実施した。その後、40℃で1時間保温し、ニッケル錯体溶液を得た。
40℃で、前記(3)で調製したニッケル錯体溶液に、前記(1)で調製したモノマー溶液を加え、65℃で1時間攪拌した。その後、更に前記(2)で調製したマクロマー溶液を加えて、65℃で23時間攪拌した。反応液を冷却した後、実施例1と同様の後処理を実施し、固体である共重合体1.65gを得た。得られた共重合体のGPCを測定したところ、Mw=1,047,000、Mw/Mn=11[GPC条件3]、1H-NMRより、モノマー導入率は33%であった。
実施例1(2)のニッケル錯体溶液の調製において、2,2’-ビピリジル2.40g及び1,10-フェナントロリン0.92gの代わりに、事前に減圧乾燥させ、水分量が135ppmの1,10-フェナントロリン3.69g(21mmol)を使用してニッケル錯体溶液を調製した以外は実施例1と同様に実施し、固体である共重合体1.75gを得た。なお、モノマー及びマクロマーの混合溶液の水分量は1010ppmであった。得られた共重合体のGPCを測定したところ、Mw=574,000、Mw/Mn=2.0[GPC条件3]、1H-NMRより、モノマー導入率は7%であった。
マクロマー(B1-1)の代わりに前記マクロマー(B1-2)1.484g(Mw=18000、Mw/Mn=1.6)を用い、脱水ジメチルスルホキシドから脱水N,N-ジメチルアセトアミド(関東化学株式会社製)に変更した以外は実施例1の方法と同様にモノマー及びマクロマーの混合溶液を調製した。溶液の水分量は610ppmであった。
脱水N,N-ジメチルアセトアミドから脱水ジメチルスルホキシドに変更してモノマー及びマクロマーの混合溶液を調製した以外は、比較例1のニッケル錯体溶液と同様のニッケル錯体溶液を用いて比較例1と同様に実施し、固体である共重合体3.16gを得た。なお、モノマー及びマクロマーの混合溶液の水分量は1040ppmであった。得られた共重合体のGPCを測定したところ、Mw=36,000、Mw/Mn=6.0[GPC条件2]、1H-NMRより、モノマー導入率は83%であった。
比較例2で使用したニッケル錯体NiCl2(bpy)を合成例4で調製したニッケル錯体NiCl2(tmen)4.33g(17mmol)に変更してニッケル錯体溶液を調製した以外は、比較例2と同様の手順で実施し、固体である共重合体0.95gを得た。なお、モノマー及びマクロマーの混合溶液の水分量は620ppmであった。得られた共重合体のGPCを測定したところ、Mw=22,000、Mw/Mn=1.7[GPC条件3]、1H-NMRより、モノマー導入率は0%であった。
比較例2で使用した2,2’-ビピリジルを2,2’-ビピリジル-4,4’-ジカルボン酸ジメチル(CO2Me-bpy)5.57g(21mmol)に変更してニッケル錯体溶液を調製した以外は、比較例2と同様の手順で実施し、固体である共重合体0.80gを得た。なお、モノマー及びマクロマーの混合溶液の水分量は620ppmであった。得られた共重合体のGPCを測定したところ、Mw=21,000、Mw/Mn=1.1[GPC条件3]であり、1H-NMRより、モノマー導入率は0%であった。
比較例2で使用したニッケル錯体NiCl2(bpy)を合成例5で調製したニッケル錯体NiCl2(phen)28.36g(17mmol)に変更し、2,2’-ビピリジルを使用せずにニッケル錯体溶液を調製した以外は、比較例2と同様の手順で実施して、固体である共重合体3.89gを得た。なお、モノマー及びマクロマーの混合溶液の水分量は230ppmであった。得られた共重合体のGPCを測定したところ、Mw=19,000、Mw/Mn=14[GPC条件2]、1H-NMRより、モノマー導入率は100%であった。
Claims (7)
- 下記式(1):
で表されるモノマー(A)と、下記式(2):
で表される化合物、及び下記式(3):
[式中、Zは、CH2、C(CH3)2、C(CF3)2又はSO2を示す。]
で表される化合物の交互共重合体であって、末端基がX3又はX4であるマクロマー(B)とを、亜鉛(C)と、二価のニッケル、並びに配位子として2,2’-ビピリジル及び1,10-フェナントロリンを含む二価のニッケル錯体(D)との共存下で重合させる、共重合体の製造方法。 - 前記式(4)において、ZがC(CF3)2である、請求項2に記載の製造方法。
- 前記式(1)において、R1及びR2が、同一又は異なって、炭素数1~6のアルキレン基である、請求項1~3のいずれかに記載の製造方法。
- 前記式(1)において、R1及びR2が、1,3-プロピレン基である、請求項4に記載の製造方法。
- 前記二価のニッケル錯体(D)の配位子が、2,2’-ビピリジル及び1,10-フェナントロリンのみからなる、請求項1~5のいずれかに記載の製造方法。
- 前記二価のニッケル錯体(D)における2,2’-ビピリジルと1,10-フェナントロリンとの合計量に対する1,10-フェナントロリンの量が5~80モル%である、請求項1~6のいずれかに記載の製造方法。
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