JP5000904B2 - 末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体の製造方法 - Google Patents
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下記の一般式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)および(VI):
(式中R1〜R7はそれぞれ、置換基を有してもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有してもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、Ar1〜Ar4はそれぞれ、置換基を有してもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、Xは、置換基を有してもよい炭素数1〜30の2価の脂肪族炭化水素基、置換基を有してもよい炭素数6〜20の2価の芳香族炭化水素基を表す。)
からなる群から選ばれた少なくとも1種のジチオ炭酸誘導体(A)の存在下に1級または2級カルボン酸ビニルエステルを重合し、ついで3級カルボン酸ビニルエステル、置換基を有してもよい安息香酸ビニルエステル、またはエチレンをブロック共重合して得たカルボン酸ビニルエステル系重合体を鹸化することを特徴とする下記の一般式(VII)、(VIII)、(IX)または(X):
(式中R8は水素または1級もしくは2級アシル基、R9は3級アルキル基、または置換されていてもよいフェニル基を表す。また、一般式(VII)または(VIII)のポリビニルアルコール系重合体におけるm、および一般式(IX)または(X)のポリビニルアルコール系重合体におけるlとmとの合計が、50〜4000であり、一般式(VII)または(VIII)のポリビニルアルコール系重合体におけるn、および一般式(IX)または(X)のポリビニルアルコール系重合体におけるkとnとの合計が、1〜10である。)
で表される、末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体の製造方法に関する。
下記の一般式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)および(VI):
(式中R1〜R7はそれぞれ、置換基を有してもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有してもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、Ar1〜Ar4はそれぞれ、置換基を有してもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、Xは、置換基を有してもよい炭素数1〜30の2価の脂肪族炭化水素基、置換基を有してもよい炭素数6〜20の2価の芳香族炭化水素基を表す。)
からなる群から選ばれた少なくとも1種のジチオ炭酸誘導体(A)の存在下に1級カルボン酸ビニルエステルまたは2級カルボン酸ビニルエステルを重合し、ついで3級カルボン酸ビニルエステル、置換基を有してもよい安息香酸ビニルエステル、またはエチレンをブロック共重合して得たカルボン酸ビニルエステル系重合体を鹸化することにより、下記の一般式(VII)、(VIII)、(IX)または(X)
(式中R8は水素、1級アシル基または2級アシル基、R9は3級アルキル基、または置換されていてもよいフェニル基を表す。また、一般式(VII)または(VIII)のポリビニルアルコール系重合体におけるm、および一般式(IX)または(X)のポリビニルアルコール系重合体におけるlとmとの合計が、50〜4000であり、一般式(VII)または(VIII)のポリビニルアルコール系重合体におけるn、および一般式(IX)または(X)のポリビニルアルコール系重合体におけるkとnとの合計が、1〜10である。)
で表される末端にメルカプト基を有するポリマーを得る。本発明に用いるジチオ炭酸誘導体(A)は、一般式(I)および(II)のジチオ炭酸エステル、並びに一般式(III)〜(VI)のジチオ炭酸アミドからなる。中でも、一般式(I)のジチオ炭酸エステルまたは一般式(III)もしくは(V)のジチオ炭酸アミドを用いると、一般式(VII)または(VIII)の片末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体が得られ、一般式(II)のジチオ炭酸エステルまたは一般式(IV)もしくは一般式(VI)のジチオ炭酸アミドを用いると、一般式(IX)または(X)の両末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体が得られる。この重合反応は、一般式(I)、(III)および(V)のジチオ炭酸エステルまたはジチオ炭酸アミドにおいてR1とS原子との間、一般式(II)、(IV)または(VI)のジチオ炭酸エステルまたはジチオ炭酸アミドにおいてXとその両側のS原子との間に、逐次、1級カルボン酸ビニルエステルまたは2級カルボン酸ビニルエステル、次いで3級カルボン酸ビニルエステル、置換基を有してもよい安息香酸ビニルエステルまたはエチレンが挿入されるリビングラジカル重合の機構により進行する。
核磁気共鳴装置(JEOL社製、JNM−LAMBDA−400)を用い、1H−NMRを測定した。
カラム(東ソー社製、TSKgelGMHHR−MおよびTSKgelG2000HHR)および示差屈折率計(東ソー社製、RI−8020)を備えたゲル浸透クロマトグラフ(東ソー社製)により、40℃、テトラヒドロフラン溶媒中で、ビニルエステル系重合体の数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)および分散度〔重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)〕をポリスチレン換算で求めた。
重合体末端のメルカプト基は、重合体をヨウ素水溶液と反応させ、チオ硫酸ナトリウム水溶液により滴定して求めた。
重合体末端へのメルカプト基の導入率(以下、これをfと略称する)は、下記の数式により算出した。
f=S×Mn
(式中、Sは重合体1g当りのメルカプト基の当量、Mnは重合体の数平均分子量を表す。)
メルカプト基が重合体の片末端に100%導入された場合にはfは1.0となり、官能基が重合体の両末端に100%導入された場合にはfは2.0となる。
合成例1<ジチオ炭酸エステル(XI)の合成>
1H−NMR(CDCl3):δ4.72(q,2H),3.89(s, 2H),1.48(t,3H)
反応溶液から未反応の酢酸ビニルを留去し、カラムクロマトグラフィーにより精製して標記のジチオ炭酸エステルを得た(収量:6.47g,収率:68%)。
1H−NMR(CDCl3):δ6.68(t、1H)、4.63(q、2H)、2.55(m、2H),2.37(m、2H)、2.13(s、3H)、1.42(t、3H)
1H−NMR(CDCl3):δ4.65(q、4H)、4.45(t、2H)、1.95(m、4H)、1.59(br、4H)、1.46(t、6H)、1.29(br、6H)
反応溶液から未反応の酢酸ビニルを留去し、カラムクロマトグラフィーにより精製して標記のジチオ炭酸エステルを得た(収量:1.71g,収率:58%)。
1H−NMR(CDCl3):δ6.72(dd、2H)、4.63(dq、4H)、2.71(m、2H)、2.99-2.18(m、4H)、2.13(s、6H)、1.64(m、4H)、1.54(br、4H)、1.43(t、6H)、1.27(br、6H)
アルゴン置換した100mLオートクレーブに酢酸ビニル(27.7mL、300mmol)、ジチオ炭酸エステル(XI)(484mg、3.0mmol)、および1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)(7.3mg、0.03mmoL)を加えて100℃で7時間撹拌した。7時間後、ピバリン酸ビニル(4.44mL、30mmol)を加え、10分後室温に戻し反応液をヘキサン中に投入し、ポリ酢酸ビニル系重合体を得た(収量:22.7g)。Mn=8,400;Mw/Mn=1.57。この重合体をメタノール中NaOHを用いて40℃で鹸化し、ポリビニルアルコール系重合体を得た。末端のメルカプト基導入率fは0.91であった。
アルゴン置換した100mLオートクレーブに酢酸ビニル(27.7mL、300mmol)、ジチオ炭酸エステル(XII)(742mg、3.0mmol)、および1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)(7.3mg、0.03mmoL)を加えて100℃で7時間撹拌した。7時間後、安息香酸ビニル(4.15mL、30mmol)を加え、10分後室温に戻し反応液をヘキサン中に投入し、ポリ酢酸ビニル系重合体を得た(収量:23.8g)。Mn=8,800;Mw/Mn=1.47。この重合体をメタノール中NaOHを用いて40℃で鹸化し、ポリビニルアルコール系重合体を得た。末端のメルカプト基導入率fは0.94であった。
アルゴン置換した100mLオートクレーブに酢酸ビニル(27.7mL、300mmol)、ジチオ炭酸エステル(XIII)(1.26g、3.0mmol)、および1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)(14.7mg、0.06mmoL)を加えて100℃で7時間撹拌した。7時間後、ピバリン酸ビニル(4.44mL、30mmol)を加え、10分後室温に戻し反応液をヘキサン中に投入し、ポリ酢酸ビニル系重合体を得た(収量:20.5g)。Mn=8,000;Mw/Mn=1.51。この重合体をメタノール中NaOHを用いて40℃で鹸化し、ポリビニルアルコール系重合体を得た。末端のメルカプト基導入率fは1.82であった。
アルゴン置換した100mLオートクレーブに酢酸ビニル(27.7mL、300mmol)、ジチオ炭酸エステル(XIII)(1.77g、3.0mmol)、および1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)(14.7mg、0.06mmoL)を加えて100℃で7時間撹拌した。7時間後、エチレン(5atm)を加え、10分後室温に戻し反応液をヘキサン中に投入し、ポリ酢酸ビニル系重合体を得た(収量:22.3g)。Mn=8,400;Mw/Mn=1.38。この重合体をメタノール中NaOHを用いて40℃で鹸化し、ポリビニルアルコール系重合体を得た。末端のメルカプト基導入率fは1.88であった。
アルゴン置換した100mLオートクレーブに酢酸ビニル(27.7mL、300mmol)、チオ酢酸(228mg、3.0mmol)、および1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)(7.3mg、0.03mmoL)を加えて100℃で7時間撹拌した。7時間後室温に戻し反応液をヘキサン中に投入し、ポリ酢酸ビニル系重合体を得た(収量:21.2g)。Mn=10,300;Mw/Mn=1.79。この重合体をメタノール中NaOHを用いて40℃で鹸化し、ポリビニルアルコール系重合体を得た。末端のメルカプト基導入率fは0.76であった。
アルゴン置換した100mLオートクレーブに酢酸ビニル(27.7mL、300mmol)、チオ酢酸(228mg、3.0mmol)、およびジベンゾイルスルフィド(919mg、3.0mmoL)を加えて60℃で7時間撹拌した。7時間後室温に戻し反応液をヘキサン中に投入し、ポリ酢酸ビニル系重合体を得た(収量:8.52g)。Mn=8,500;Mw/Mn=1.89。この重合体をメタノール中NaOHを用いて40℃で鹸化し、ポリビニルアルコール系重合体を得た。末端のメルカプト基導入率fは1.47であった。
Claims (5)
- 下記の一般式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)および(VI):
(式中R1〜R7はそれぞれ、置換基を有してもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有してもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、Ar1〜Ar4はそれぞれ、置換基を有してもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、Xは、置換基を有してもよい炭素数1〜30の2価の脂肪族炭化水素基、置換基を有してもよい炭素数6〜20の2価の芳香族炭化水素基を表す。)
からなる群から選ばれた少なくとも1種のジチオ炭酸誘導体(A)の存在下に1級または2級カルボン酸ビニルエステルを重合し、ついで3級カルボン酸ビニルエステル、置換基を有してもよい安息香酸ビニルエステル、またはエチレンをブロック共重合して得たカルボン酸ビニルエステル系重合体を鹸化することを特徴とする下記の一般式(VII)、(VIII)、(IX)または(X):
(式中R8は水素または1級もしくは2級アシル基、R9は3級アルキル基、または置換されていてもよいフェニル基を表す。また、一般式(VII)または(VIII)のポリビニルアルコール系重合体におけるm、および一般式(IX)または(X)のポリビニルアルコール系重合体におけるlとmとの合計が、50〜4000であり、一般式(VII)または(VIII)のポリビニルアルコール系重合体におけるn、および一般式(IX)または(X)のポリビニルアルコール系重合体におけるkとnとの合計が、1〜10である。)
で表される、末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体の製造方法。 - 前記一般式(I)および(II)
からなる群から選ばれた少なくとも1種のジチオ炭酸誘導体(A)の存在下に1級または2級カルボン酸ビニルエステルを重合し、ついで3級カルボン酸ビニルエステル、置換基を有してもよい安息香酸ビニルエステル、またはエチレンをブロック共重合して得たカルボン酸ビニルエステル系重合体を鹸化することを特徴とする前記一般式(VII)、(VIII)、(IX)または(X)
で表される、請求項1に記載の末端にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体の製造方法。 - 1級または2級カルボン酸ビニルエステルが、酢酸ビニルである請求項1または2に記載のポリビニルアルコール系重合体の製造方法。
- 3級カルボン酸ビニルエステルがピバリン酸ビニルである請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリビニルアルコール系重合体の製造方法。
- 置換されていてもよい安息香酸ビニルエステルが安息香酸ビニルエステルである請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリビニルアルコール系重合体の製造方法。
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