JPS5835526B2 - ポリ−2,3−ジヒドロフランの製造方法 - Google Patents

ポリ−2,3−ジヒドロフランの製造方法

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JPS5835526B2
JPS5835526B2 JP7449976A JP7449976A JPS5835526B2 JP S5835526 B2 JPS5835526 B2 JP S5835526B2 JP 7449976 A JP7449976 A JP 7449976A JP 7449976 A JP7449976 A JP 7449976A JP S5835526 B2 JPS5835526 B2 JP S5835526B2
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dihydrofuran
manufacturing
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friedel
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信一 井村
雅昭 大鶴
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Tosoh Corp
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Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Polymerization Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、2,5−ジヒドロフランからポリ−2,3−
ジヒドロフランを製造する方法に関するものであり、更
に詳しくは、2,5−ジヒドロフランを原料として、単
量体異性化重合により一段でポリ−2,3−ジヒドロフ
ランを製造する方法に関するものである。
2.3−ジヒドロフランをカチオン重合させてポリ−2
,3−ジヒドロフランを製造することは公知である(D
、A、 Barr及びJ、B、 Roee、 J。
Chem−) 5oc−[London]、 1954
) 3766)。
しかし、2,3−ジヒドロフランは不安定な化合物で貯
蔵安定性に乏しく、また常温付近では重合反応が瞬間的
に進むため、その制御が困難である上に生成物が着色す
るなどの不都合がある。
このため反応温度を充分低く保つ必要があった。
一方、2,3−ヒドロフランの異性体である2゜5−ジ
ヒドロフランは比較的安定な化合物であり、単独ではほ
とんど重合能を示さないが、異性化反応により2,3−
ジヒドロフランに転化することが知られている(例えば
、A、J、 Hubert etal、、 J−Che
m、 、 Ferkin II、 1972 (4)
、 366)ので、2,5−ジヒドロフランを異性化し
て2゜3−ジヒドロフランとし、これを重合させてポリ
2.3−ジヒドロフランとすることが考えられる。
しかし、2,5−ジヒドロフランの異性化反応は、例え
ば前述のA、J、 Hubertの方法では光の照射下
、鉄ペンタカルボニルの様な異性化触媒をかなり多量(
2,5−ジヒドロフランに対して10重量%程度)に使
用するなどの点で問題がある。
また、2,3−ジヒドロフランの重合の際の・螢前述し
た問題点も依然として残る。
本発明は、2,5−ジヒドロフランの異性化と、異性化
によって生ずる2、3−ジヒドロフランの重合を同時に
実施することにより、すなわち、2゜5−ジヒドロフラ
ンの単量体異性化重合を行なうことにより、これらの問
題点を解決したものである。
本発明は、鉄ペンタカルボニル並びにフリーデルクラフ
ト型触媒及び/又はアルキル金属化合物の存在下で、か
つ、光の照射下で、2,5−ジヒドロフランを単量体異
性化重合させることにより、効率よくポリ−2,3−ジ
ヒドロフランを得る方法にある。
本発明の方法の重合反応を反応式で説明すると以下の通
りである。
本発明で用いるフリーデルクラフト型触媒としては、三
フッ化ホウ素、三フッ化ホウ素のエーテル、アルコール
、フェノール、アミン等との錯体、四塩化スズ、四塩化
チタン、塩化アルミニウム、塩化亜鉛などを例示するこ
とができる。
また、アルキル金属化合物としては、塩化ジエチルアル
ミニウム、二塩化エチルアルミニウム、セスキ塩化エチ
ルアルミニウムなどのアルキルアルミニウム化合物を例
示することができる。
鉄ペンタカルボニル並びにフリーデルクラフト型触媒及
び/又はアルキル金属化合物の使用量は、いずれも2,
5−ジヒドロフランに対して0.01乃至2重量%、好
ましくは、0.05乃至1重量%の範囲である。
これらの範囲は必ずしも臨界的ではないが、これより少
ないと反応の進行が遅い。
またこれを超える場合は、かえって、収量が低下し経済
性の面からしても得策でない。
触媒として用いる鉄ペンタカルボニル及び両触媒の使用
量の割合及びその添加順序については格別の限定はなく
、各触媒共に上記の使用量の範囲内で任意に選んで、か
つ、任意の順序で添加してよい。
本発明の単量体異性化重合反応は、光の照射のもとで行
なうことが必要である。
光源としては、直射日光、タリウム灯、タングステン灯
、超高圧水銀灯及び高圧水銀灯などを使用してよいが、
150μmから580μmまでの波長の光、望ましくは
紫外光を含む光を照射することのできる高圧または超高
圧水銀灯、タリウム灯などを使用するのが好ましい。
本発明の単量体異性化重合反応は、無溶媒で塊状重合法
によって行なってもよいが、好ましくは溶媒の存在下で
行なう。
溶媒としては、ベンゼン、トルエン、クロルベンゼン、
メチルクロリド、メチレンクロリド、クロロホルム、四
塩化炭素、ジクロルエタン、トリクロルエタン、ヘキサ
ン及びヘプタンなどが使用できる。
使用量は限定的でないが、重合反応系中の全液量のうち
、約9乃至約95容量%を占めるよう添加するのが便利
である。
本発明の単量体異性化重合反応は、水分との接触を避け
て、好ましくは窒素、アルゴンなどの不活性気体の雰囲
気下で行なう。
使用する溶媒等のガス雰囲気下で行なってもよい。
空気の存在は必ずしも禁止的ではないが、触媒等と反応
する恐れがあるので避けるのが好ましい。
また反応は通常温度約−90℃乃至約60℃、好ましく
は約−30℃乃至約40℃で行なう。
本発明の単量体異性化重合により生成したポリマーは、
白色粉末であり公知の方法(D、A、 Barrand
J、B、 Rose、 J、 Chem−Soc、、
[London、〕1954、 3766)にしたが
って、2,3−ジヒドロフランのカチオン重合によって
得たポIJ−2,3ジヒドロフランと核磁気共鳴吸収ス
ペクトル、赤外吸収スペクトル、元素分析及び軟化点等
が一致する。
従ってこのポリマーは、エーテル環が開裂して重合した
化合物ではなく、前述した反応式中に記載した通り、二
重結合部分が付加重合した構造をもつものである。
こうして得たポリ−2,3−ヒドロフランは、種々の用
途に例えばフィルムや成型品として、あるいは他のポリ
マーの改質剤等として利用できる。
特に、ポリ塩化ビニルに対しては、その良溶媒であるテ
トラヒドロフランに構造が類似していることから、良い
相溶性を示す。
本発明の方法によれば、前述した公知方法の組合せによ
る場合、すなわち、2,5−ジヒドロフランを異性化し
て2,3−ジヒドロフランとし、これを更に重合させて
ポIJ −−2、3−ジヒドロフランとする場合に比べ
て、工程を短縮できる。
また、異性化触媒である鉄ペンタカルボニルの使用量が
、2,5−ジヒドロフランを単に異性化して2.3−ジ
ヒドロフランを得る場合の1/1000乃至1/2で充
分であるという予期し得ない効果を有する。
更にまた、本発明の異性化反応は、常温又はそれ以上の
温度でも安定に実施することができ、2,3−ジヒドロ
フランの重合の際、問題となる重合速度の制御の困難さ
などを完全に避けることができる。
以下、実施例で本発明を具体的に説明するが、本発明は
これによって限定されるものではない。
実施例 1 窒素置換した内容積50rrllの硬質ガラス製重合管
に精製ベンゼン5d、三フッ化ホウ素エーテラート0.
01069、鉄ペンタカルボニル0.01959及び2
,5−ジヒドロフラン2.789を順次添加したのち封
管し、理化学用高圧水銀灯(100W。
東京芝浦電機株式会社製、 5HL−100UV 2
)を水中に装備しである20℃の恒温水槽中に沈漬静置
し、この高圧水銀灯から紫外線を照射して単量体異性化
重合を行なった。
ノ 24時間反応を継続した後開封し、内容物をn−へキサ
ン中に投入し、析出した沈殿を分離して室温で真空乾燥
し、白色粉末ポリマー269牙を得た。
仕込んだ2,5−ジヒドロフランに対する転化率は93
.9%、クロロホルム中30℃で測定した極限粘度は0
.40dL/9である。
得られたポリマーは、クロロホルム、四塩化炭素、テト
ラヒドロフラン、ジオキサン、ベンゼンなどに可溶であ
り、水、メタノール、n−ヘキサン、アセトン、ジメチ
ルスルフオキシド、ジメチルホルムアミド、エチルエー
テルなどには不溶であった。
このポリマーについて赤外吸収スペクトルと核磁気共鳴
吸収スペクトルを測定したところ、赤外吸収スペクトル
からは、2,3−ジヒドロフランの場合と同じく波数9
10CTL−1と1060CrrL−”に−C−0−C
−に起因する吸収が見られ、かつ、1630CrrL−
’の二重結合による吸収は消失していることがわかった
また、核磁気共鳴吸収スペクトルからは1.9ppmと
3.8ppmとにスペクトグラム上で等面積を占める二
つの吸収が見られ、これらについてはそれぞれ後者を酸
素に隣接したメチンとメチレンのプロトンに、前者をそ
れ以外のメチンとメチレンのプロトンに帰属させること
ができる。
これらの結果からこのものは二重結合への付加により重
合が進行し生成したポリマーであることが確認された。
このポリマーの元素分析値は、C;67.26%、H;
8.41%であり、2,3−ジヒドロフランのポリマー
(C4H60)として計算した値C; 68.59%、
H;8.74%とほぼ一致した。
軟化点は約120℃であった。
このような特性、すなわち、溶媒に対する溶解性、赤外
吸収スペクトル、核磁気共鳴吸収スペクトル及び軟化点
等のすべては公知方法で得られたポリ−2,3−ジヒド
ロフランのそれと一致する。
従ってこのポリマーは、ポリ−2,3−ジヒドロフラン
と確認された。
実施例 2 三フッ化ホウ素エーテラートの代わりに塩化ジエチルア
ルミニウム0.01819を用いた以外は実施例1と同
様にして2,5−ジヒドロフランの単量体異性化重合を
行ない、白色粉末1.869を得た。
仕込んだ2,5−ジヒドロフランに対する転化率は66
.9%であった。
またクロロホルム中30℃にて測定した極限粘度は0.
25dt/’Jであった。
得られた白色粉末は実施例1と同様にしてポリ−2,3
−ジヒドロフランであることを確認した。
実施例 3 三フッ化ホウ素エーテラートの代わりに四塩化スズ0.
0391g−を用いた以外は、実施例1と同様にして2
,5−ジヒドロフランの単量体異性化重合を行ない、白
色粉末1.559を得た。
仕込んだ2,5−ジヒドロフランに対する転化率は55
.7%であった。
またクロロホルム中30℃にて測定した極限粘度はo、
15d、/、/9であった。
得られた白色粉末は実施例1と同様にしてポリ2.3−
ジヒドロフランであることを確認した。
実施例 4 三フッ化ホウ素エーテラートの代わりに四塩化チタン0
.02859を用い、またベンゼンの代わりにn−へブ
タンを用いた以外は実施例1と同様にして2,5−ジヒ
ドロフランの単量体異性化重合を行ない、白色粉末1.
599を得た。
仕込んだ2.5−ジヒドロフランに対する転化率は57
.2%であった。
またクロロホルム中30℃にて測定した極限粘度はo、
25d、/、/lであった。
得られた白色粉末は実施例1と同様にしてポIJ−2,
3ジヒドロフランであることを確認した。
実施例 5 内容積700−のガラス製内部照射型反応容器に光源と
して高圧水銀灯(100W理工科学産業株式会社製UV
L−300P)を挿入し、反応容器内を窒素雰囲気とし
たのち、これにベンゼン230就、鉄ペンタカルボニル
0.2949.三フッ化ホウ素エーテラート0.426
9及び2,5−ジヒドロフラン250分を順次添加した
この反応容器を低湛恒湛槽に浸し、高圧水銀灯を照射し
て異性化重合を18時間行なった。
重合反応の間冷媒湛度の調節によって重合温度を5℃に
維持した。
反応終了後、実施例1と全く同様にして生成物の分離を
行ない、白色粉末210.59を得た。
仕込んだ2,5−ジヒドロフランに対する転化率は84
.2%であった。
これを実施例1と同様にして同定を行ない、更に高速液
体クロマトグラフィ(東洋曹達工業株式会社製カラムG
3000H6、移動相テトラヒドロフラン、検出器UV
254nm)で測定したところ、重合度200乃至15
00にわたって幅広い分子量分布を持つポIJ−2,3
−ジヒドロフランであることが推定された。
比較例 1 三フフ化ホウ素エーテラートを添加しない他は実施例1
と全く同様にして2,5−ジヒドロフランを反応させた
ガスクロマトグラフィによって2.3−ジヒドロフラン
への転化率を測定したところ約5%であった。
またこの反応によっては固形物は得られなかった。
比較例 2 鉄ペンタカルボニルを添加しない他は実施例1と全く同
様にして2,5−ジヒドロフランの重合を試みたが固形
物は得られなかった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 光の照射下、鉄ペンタカルボニル並びにフリーデル
    クラフト型触媒及び/又はアルキル金属化合物の存在下
    で、2,5−ジヒドロフランを単量体異性化重合させる
    ことを特徴とするポリ−2゜3−ジヒドロフランの製造
    方法。 2 光が紫外光及び/又は可視光である特許請求の範囲
    第1項記載の製造方法。 3 フリーデルクラフト型触媒及び/又はアルキル金属
    化合物が三フッ化ホウ素若しくはその錯体、四塩化スズ
    、四塩化チタン、塩化アルミニウム、塩化亜鉛又はこれ
    らの混合物である特許請求の範囲第1項又は第2項記載
    の製造方法。 4 フリーデルクラフト型触媒及び/又はアルキル金属
    化合物が塩化ジエチルアルミニウム、二塩化エチルアル
    ミニウム又はセスキ塩化エチルアルミニウムである特許
    請求の範囲第1項又は第2項記載の製造方法。 5 触媒として用いる鉄ペンタカルボニルの使用量が原
    料の2,5−ジヒドロフランに対して0.01乃至2重
    量%である特許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれか
    の項記載の製造方法。 6 フリーデルクラフト型触媒及び/又はアルキル金属
    化合物の使用量が原料の2,5−ジヒドロフランに対し
    て0.01乃至2重量%である特許請求の範囲第1項乃
    至第5項のいずれかの項記載の製造方法。 7 反応を溶媒の存在下で行なう特許請求の範囲第1項
    乃至第6項のいずれかの項記載の製造方法。 8 溶媒がベンゼン、トルエン、クロルベンゼン、四塩
    化炭素、ジクロルエタン、クロルメタン、トリクロルエ
    タン、ヘキサン又はヘプタンである特許請求の範囲第7
    項記載の製造方法。 9 溶媒の使用量が反応系全液量の約9乃至約95容量
    %である特許請求の範囲第1項又は第8項記載の製造方
    法。 10反応を温度約−90℃乃至約60℃で行なう特許請
    求の範囲第1項乃至第9項のいずれかの項記載の製造方
    法。 11反応を不活性気体雰囲気中で行なう特許請求の範囲
    第1項乃至第10項のいずれかの項記載の製造方法
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