JPH0244313B2 - - Google Patents

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JPH0244313B2
JPH0244313B2 JP57046417A JP4641782A JPH0244313B2 JP H0244313 B2 JPH0244313 B2 JP H0244313B2 JP 57046417 A JP57046417 A JP 57046417A JP 4641782 A JP4641782 A JP 4641782A JP H0244313 B2 JPH0244313 B2 JP H0244313B2
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JP
Japan
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compound
reaction
group
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JP57046417A
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JPS58164592A (ja
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Kyokazu Mizutani
Hitoshi Kato
Yoshihisa Ogasawara
Takeshi Endo
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Toagosei Co Ltd
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Toagosei Co Ltd
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  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は新規化合物であり、下記一般式〔1〕
で示される2−ヒドロキシメチル−1,4,6−
トリオキサスピロ〔4,m〕アルカン(ここでは
mは4〜6の整数を表わす。)さらに具体的には
2−ヒドロキシメチル−1,4,6−トリオキサ
スピロ〔4,4〕ノナン、2−ヒドロキシメチル
−1,4,6−トリオキサスピロ〔4,5〕デカ
ンおよび2−ヒドロキシメチル−1,4,6−ト
リオキサスピロ〔4,6〕ウンデカンを提供する
ものであつて、本発明に係るこれらの化合物(以
下化合物〔1〕と総称する)は、例えば重合性単
量体およびスピロオルソエステル基含有化合物の
合成原料として有用である。 (ここでmは4〜6の整数を表わす。) 化合物〔1〕はγ−ブチロラクトン、δ−バレ
ロラクトンおよびε−カプロラクトンから選ばれ
るラクトン類とグリシドールとの付加反応によつ
て製造することができ、この反応を示すと以下の
ごとくになる。 (ここでmは4〜6の整数を表わす。) 化合物〔1〕を製造するに際しては、グリシド
ール1モルに対して好ましくはラクトン類1モル
以上、さらに好ましくは1.2〜5モルのラクトン
過剰で反応させるのが適当であり、これらを例え
ば塩化メチレンやテトラヒドロフラン等のごとき
溶媒中で、触媒としてBF3OEt2、SnCl4、TiCl4
FeCl3等のごときルイス酸を使用して反応させ
る。反応温度に特に制限はないが、0℃〜60℃で
行なうのが望ましい。 望ましい製造方法の1例としては、ラクトン類
とラクトン類に対して1〜10重量倍量の溶媒とを
反応器に仕込み、液温を所定温度に維持しつつ、
通常ラクトン類と溶媒からなる溶媒に対して0.03
〜3重量%(ラクトン類に対しては0.05〜10重量
%)の触媒を添加し、続いてグリシドールを単独
でまた5重量倍程度までの溶媒との溶液として滴
下する方法がある。 反応の進行程度は反応液を例えばガスクロマト
グラフまたは液体クロマトグラフで分析すること
によつて容易に知ることができ、反応終了時には
反応後にアルカリを加えて酸触媒を中和する。反
応液からの化合物〔1〕の分離取得は、例えばつ
ぎのようにして行なわれる。反応後を氷水により
冷却しながら、これにアルカリ水溶液例えば稀水
酸化ナトリウム水溶液を添加し撹拌混合後、水層
と有機層に分別する。有機層中の未反応ラクトン
がほぼ零になるまで上記操作を繰り返した後有機
層を水洗し、次に硫酸マグネシウムにより有機層
を脱水する。つぎに溶媒を留去し、残渣を減圧蒸
留することにより、化合物〔1〕を取得する。 スピロオルソエステル化合物のカチオン重合に
関しては、ジヤーナル・オブ・マクロモレキユラ
ー・サイエンス、ケミストリイ(Journal of
Macromolecular Science、Chemistry)、A9(5)、
849〜865(1975)などに記載されているが、本発
明の化合物〔1〕も同様にカチオン重合し、重合
物を与える。 本発明の化合物〔1〕のカチオン重合は、一般
によく知られている方法、すなわちカチオン重合
開始剤の存在下例えば紫外線、赤外線、熱または
マイクロ波などによつて行なわれる。 紫外線照射の場合のカチオン重合触媒として、
例えば φ−N≡N・PE6 -、φ−N≡N・BF4 -などの
芳香族ジアゾニウム塩;φ−I−φ・BF4 -等の
芳香族ハロニウム塩; 等の周期律表第Va族元素の芳香族オニウム塩;
【式】等の周期律表第 a族元素の芳香族オニウム塩;
【式】等の周期律表第 a−a族元素のジカルボニル錯化合物が使用
されうる。 また、その他合カチオン重合触媒としては、例
えばBF3、FeCl3、SnCl4、SbF3、TiCl4などのル
イス酸;BF3OEt2、BF3−アニリンコンブレツク
ス等のごときルイス酸とO、S、Nなどを有する
化合物との配位化合物;ルイス酸のオキソニウム
塩、ジアゾニウム塩、カルボニウム塩;ハロゲン
化合物、混合ハロゲン化合物または過ハロゲン酸
誘導体などがあげられる。 触媒の使用量は一般に重合しようとする単量体
に対し、0.001〜10重量%好ましくは0.1から5重
量%の範囲が好適である。 重合温度に関する制限は特にないが、通常常温
〜200℃で行なわれる。 重合時に溶媒を使用する場合は、生長カチオン
と反応してその活性を低下させない化合物を選ぶ
ことが望ましい。使用に適した溶媒としては、ヘ
キサン、オクタン等の脂肪族炭化水素;トルエ
ン、キシレン等の芳香族炭化水素;塩化メチレ
ン、1,1−ジクロルエタン等のハロゲン化炭化
水素その他がある。 また本発明の化合物〔1〕の官能基(OH基)
を利用して、求核反応により種々のスピロオルソ
エステル基を含有する化合物を合成する事が出来
る。 その化合物を例示すると、例えば次の一般式
〔2〕で示されるラジカル重合体基をもつ単量体
(以下化合物〔2〕という)がある。 (ここでRは水原子又はメチル基を表わし、mは
4〜6の整数を表わす。) 化合物〔2〕は化合物〔1〕とアクリル酸クロ
ライドまたはメタクリル酸クロライド(以下(メ
タ)アクリル酸クロライドと略記する)との脱塩
化水素反応により合成され、その反応式を示すと
以下のごとくになる。 (ここでRは、mは一般式〔2〕と同義である。)
上記反応は例えば化合物〔1〕を適当な溶媒中
で、トリエチルアミン等の有機塩基性物質の存在
下、(メタ)アクリル酸クロライドを滴下して脱
塩化水素させる。 上記化合物〔2〕は、(メタ)アクリロイル基
を利用して、単独でまたはエチレン性不飽和化合
物とラジカル重合させることにより、重合物にス
ピロオルソエステル基を導入することができる有
用な化合物である。 また他の例としては、化合物〔1〕とイソシア
ネート化合物と反応させることにより、スピロオ
ルソエステル基を含有すする下記一般式〔3〕で
示されるウレタン化合物(以下化合物〔3〕とい
う)がある。 (ここでQはイソシアネートまたはウレタン化合
物残基を表わし、mは4〜6の整数を表わしnは
1以上の整数を表わす。) 化合物〔3〕の整造法に関して説明すると以下
の()または()の方法がある。 () イソシアネート化合物と化合物〔1〕のウ
レタン化反応。 () 下記化合物(A)、(B)および(C)のウレタン化反
応。 (A) イソシアネート基を少なくとも2個有する
ポリイソシアネート化合物の少なくとも1
種。 (B) ヒドロキシル基を少なくとも2個有するポ
リヒドロキシ化合物の少なくとも1種。 (C) 一般式〔1〕で示されるスピロオルソエス
テルの少なくとも1種。 上記()、()で使用されうるイソシアネー
ト化合物としては、脂肪族および芳香族モノイソ
シアネートあるいは分子内に2個以上のイソシア
ネート基を有する脂肪族、脂環族および芳香族ポ
リイソシアネートがあり、また他の原料である二
つ以上のヒドロキシル基をもつポリヒドロキシ化
合物としては、多価アルコール、ポリエステルポ
リオール、ポリエーテルポリオール、ポリマーポ
リオールがある。 それらの化合物を具体的に例示するとモノイソ
シアネートとしては特開昭56−167688号公報第2
頁左下欄13行目から同頁右下欄6行目に記載され
ている、また分子内に2個以上のイソシアネート
基を有するイソシアネートおよびポリヒドロキシ
化合物としては特開昭57−21417号公報第5頁左
上欄下から3行目から第6頁右上欄下から4行目
に記載されている化合物等であり、これらのいず
れを用いてもよい。 上記()の化合物(A)、(B)および(C)をウレタン
化反応させることにより、ウレタン基をもつスピ
ロオルソエステルを製造する方法の1例を例示す
ると代表的な方法は二段反応による製法で、まず
第1の工程で、ポリイソシアネート化合物とポリ
ヒドロキシ化合物とのウレタン化反応により末端
および/または側鎖にイソシアネート基を有する
部分ウレタン化物を製造する。このときポリヒド
ロキシ化合物に含まれる水酸基1当量に対て、ポ
リイソシアネート化合物のイソシアネート基は約
1.1当量以上の割合で反応させるのがよく、この
当量比を変化させることにより、最終の生成組成
物の分子量を調節することができる。水酸基1当
量に対して、イソシアネート基が約1.1当量より
低い割合で使用されたときは、最終生成組成物の
分子量が著しく大きくなり粘度が増大したり、硬
化性が充分でない場合がある。 また水酸基に対するイソシアネート基の当量比
を大きくする事により、最終生成組成物におい
て、部分ウレタン化ポリイソシアネート化合物の
イソシアネート基を化合物〔1〕でウレタン化た
下記化合物〔4〕で示される化合物(以下化合物
〔4〕という。)の割合を大きくする事が出来る。 Y(−NH−COO−X)f 〔4〕 (ここでXは
【式】 で示される基を、Yは部分ウレタン化ポリイソシ
アネート残基を、fはポリイソシアネート化合物
の価数に相当する整数を、またmは4〜6の整数
を表わす。) この化合物〔4〕は2個以上のスピロオルソエ
ステル基を有することになり、これは多官能重合
性化合物であるから最終の生成組成物を硬化させ
るとき、橋かけ結合の生成度を増大させるのに役
立つ。 該ウレタン化反応は、、発熱による急激な温度
上昇をさけるために、必要に応じポリイソシアネ
ート化合物にポリヒドロキシ化合物を分割添加、
または滴下することによつて温度を調節しながら
行なう。 次に第2の工程では、第1の工程でえられた部
分ウレタン化物の末端および/または側鎖のイソ
シアネート基に化合物〔1〕を反応させ結合させ
る。なお、この種の部分ウレタン化物のある物は
市販されており、本発明においてはかかる市販品
を利用することもできる。 この部分ウレタン化物に化合物〔1〕を添加す
る割合は、部分ウレタン化物中の残存イソシアネ
ート基の当量数と化合物〔1〕の水酸基の当量数
とが等しくなるようにするのが一般的である。目
的により化合物〔1〕の割合を当量数以上にする
こともできる。 該ウレタン化反応は発熱による急激な温度上昇
をさけるため、部分ウレタン化物に化合物〔1〕
を分割添加または滴下することによつて、温度を
調節しながら進める。 一般に従来のカチオン重合性モノマーは重合時
に例えばエチレンオキシド23%、プロピレンオキ
シド17%、スチレンオキシド9%、エピクロルヒ
ドリン12%等と非常に大きな体積収縮を伴う。重
合時の体績収縮が大きいと、例えば成形材料とし
て使用した場合に寸法精度ができないとか、注型
材料として利用した場合にはうめこみ物に収縮に
よるひずみがかかるとか、型との接着力の低下や
隙間が生じるなどの問題がある。また、塗料とし
て使用した場合、内部ひずみによる塗板との密着
性の低下やそりがおこるとか、接着剤として使用
した場合、内部ひずみによる接着力の低下やそ
り、変形などの使用上の問題を生ずる。 本発明の化合物〔1〕、化合物〔1〕から誘導
される化合物〔2〕の重合体、および化合物
〔1〕から製造される化合物〔3〕等は、いずれ
もスピロオルソエステル基がカチオン開環重合を
し、しかも重合時の体積収縮が非常に小さいとい
う特長をもつている。従つて本発明の化合物
〔1〕及び化合物〔1〕より誘導される各種の化
合物は、成形材料、複合材料、接着剤、注型材
料、塗料などに利用出来る極めて有用な化合物で
ある。 つぎに本発明の実施例、参考例を掲げ本発明を
具体的に説明する。 実施例 1 撹拌機、コンデンサー、温度計及び滴下ロート
を備えた4つ口2フラスコに、γ−ブチロラク
トン215.2g(2.5モル)及び塩化メチレン1000ml
を仕込み、滴下ロートにグリシドール74.1g(1
モル)及び塩化メチレン150mlを仕込んだ。釜液
を氷水で10℃に冷却後、BF3、OEt2を1.5ml添加
した。釜液を撹拌しながら約1.5時間かけて、グ
リシドール溶液を滴下した。滴下後さらに5時間
撹拌した。なお反応の間釜液は水で冷却し、約10
℃に保持した。次にトリエチルアミン3mlを加
え、触媒を失活させた。次に反応液を氷水で冷却
し、撹拌しながら10%NaOH水溶液1000mlを
徐々に加え、添加完了後30分間撹拌した後、アル
カリ水溶液層と有機層を分離した。この有機層を
500mlの水で洗浄した。次に硫酸マグネシウムで
脱水した後、、脱溶剤をした。その残渣にトリ
(n−オクチル)アミン0.2gを添加した後、減圧
蒸留し、沸点83℃/0.7mmHgにおいて、2−ヒド
ロキシメチル−1,4,6−トリオキサスピロ
〔4,4〕ノナン11.9g(収率7.4%)を得た。 その物性値は下記の通りである。 Γ沸点;83℃/0.7mmHg Γ比重;1.196(25℃) ΓIR(赤外吸収スペクトル);3450cm-1(O−H)、
1334cm-1、1247cm-1、1132cm-1、1042cm-1
954cm-1 ΓNMR(核磁気共鳴スペクトル)(CDCl3中); δ(ppm);3.4〜4.6(7H、3CH2−O、CH−
O)、1.8〜2.3(4H、C−CH2−CH2) 実施例 2 実施例1と同様なフラスコにε−カプロラクト
ン285g(2.5モル)、塩化メチレン1000ml及びト
リエチルアミン0.7mlを仕込み、滴下ロートにグ
リシドール74.1g(1モル)及び塩化メチレン
150mlを仕込んだ。釜液を氷水10℃に冷却後、
BF3OEt2を1.5ml添加した。釜液を撹拌しながら
約2時間かけてグリシドール溶液を滴下した。さ
らに5時間撹拌した。なお反応の間釜液は水で冷
却し、約10℃に保持した。次にトリエチルアミン
3mlを加え触媒を失活させた。次に反応液を氷水
で冷却しながら10%NaOH水溶液1000mlを徐々
に加え、30分撹拌した後、アルカリ水溶液と有機
層を分離した。この有機層を500mlの水で洗浄し
遠心分離により分離する操作を2回行なつた後、
硫酸マグネシウムで脱水した。 次にトリ(n−オクチル)アミン0.2gを添加
後脱溶剤を行ない、さらに減圧蒸留し沸点95℃/
0.7mmHgにおいて、2−ヒドロキシメチル−1,
4,6−トリオキサスピロ〔4,6〕ウンデカン
13.3g(収率7.1%)を得た。 その物性値は下記の通りである。 Γ沸点;95℃/0.7mmHg Γ比重;1.161/25℃ ΓIR;3450cm-1(O−H)、1240cm-1、1133cm-1
1072cm- 1、1037cm-1、960cm-1 ΓNMR(CDCl3中); δ(ppm);3.4〜4.5(7H、3CH2−O、CH−O)
1.9〜2.1(2H、
【式】)1.4〜1.9 (6H、CH2−CH2−CH2) Γ質量スペクトル(GC−MS); 親ピーク;m/e=188 参考例 1 実施例1で得た化合物にカチオン重合触媒とし
てBF3OEt2を3モル%添加て80℃において3時
間加熱し透明のやわらかい重合物を得た。 この重合物はIR分析より1730cm-1のエステル
の吸収が認められた。重合による体積収縮率ほ
ぼゞ0であつた。 参考例 2 実施例2で得られた化合物にカチオン重合触媒
としてBF3OEt2を3モル%添加して80℃におい
て3時間加熱し透明のやわらかい重合物を得た。 この重合物はIR分析により1730cm-1のエステ
ルの吸収が認められた。また重合による体積収縮
率はほぼ0であつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1で得た2−ヒドロキシメチル
−1,4,6−トリオキサスピロ〔4,4〕ノナ
ンのIR図であり、第2図は同化合物のNMR図で
あり、第3図は実施例2で得た2−ヒドロキシメ
チル−1,4,6−トリオキサスピロ〔4,6〕
ウンデカンのIR図であり、第4図は同化合物の
NMR図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 下記一般式〔1〕で示される2−ヒドロキシ
    メチル−1,4,6−トリオキサスピロ〔4,
    m〕アルカン。 (ここでmは4〜6の整数を表わす。)
JP57046417A 1982-03-25 1982-03-25 2−ヒドロキシメチル−1,4,6−トリオキサスピロ〔4,m〕アルカン Granted JPS58164592A (ja)

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JP57046417A JPS58164592A (ja) 1982-03-25 1982-03-25 2−ヒドロキシメチル−1,4,6−トリオキサスピロ〔4,m〕アルカン

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JPS58164592A JPS58164592A (ja) 1983-09-29
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JPS61243823A (ja) * 1985-04-23 1986-10-30 Dainippon Ink & Chem Inc 高分岐ポリエステルエ−テル共重合体ならびにそれを含んで成る硬化性組成物
US5231197A (en) * 1992-06-01 1993-07-27 General Electric Company Method for producing ethylenically unsaturated graftable orthoesters

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