SE510088C2 - Syntetisering av en dendritisk polyalkohol - Google Patents

Description

510 oss 2 Strukturer såsom stjärnfcirgrenade, täta stjärnförgrenade, dendrimerer och hyperförgrenade dendritiska molekyler och makromolekyler kan från dessa och ett stort antal liknande verk publicerade under 1950-, 1960- och speciellt 1970-talet enkelt visualiseras men inte enkelt syntetiseras.

Olika hyperförgrenade och dendritiska material har under det senaste årtiondet eller de två senaste årtiondena dragit till sig allmän uppmärksamhet. Patent, patentansökningar och andra arbeten utfärdade eller publicerade under de senaste årtiondena summeras av till exempel H.

Galina mfl. iPolymery, engelsk översättning i Int. Polym. Sci. Tech. 1995, 22, 70.

Hyperförgrenade dendritiska makromolekyler, inklusive dendrimerer, kan allmänt beskrivas som tredimensionella kraftigt förgrenade molekyler med en trädliknande struktur. Dendrimerer är krafiigt symmetriska, medan liknande makromolekyler benänmda som hyperförgrenade eller dendritiska till en viss grad kan vara asymmetriska, dock med bibehållen krañigt förgrenad trädlik struktur. Dendrimerer kan sägas vara monodispersa - verklig molekylvikt (MW) / nominell molekylvikt (Mn) = 1 - eller huvudsakligen monodispersa (MW/Mn z 1) hyperförgrenade makromolekyler. Hyperförgrenade och dendritiska makromolekyler består normalt av en initiator eller kärna med en eller flera reaktiva områden samt av ett antal förgrenande skikt och eventuellt ett skikt av terminerande molekyler. Fortsatt replicering av förgrenande skikt ger ökad förgreningsgrad och, där så är relevant eller önskvärt, ökat antal tenninalgrupper. Skikten kallas vanligen generationer och grenarna dendroner, vilket är benämningar som används här-efter.

Syntes av perfekta dendritiska material, det vill säga huvudsakligen monodispersa molekyler innefattande symmetriska trädlilcnande (dendritiska) grenar, vilka eventuellt utgår syrnrnetriskt så väl som koncentriskt från en kärn- eller initiatormolekyl, är en utmanande uppgifi då högt utbyte och hög selektivitet erfordras i alla reaktionssteg. Olika förfaranden har föreslagits för dendritiska, nästan dendritiska och perfekt dendritiska produkter, men komplexa och otillfredsställande synteser är fortfarande ett hinder för teknisk och kommersiell användning av monodispersa dendritiska produkter. De flesta av de visade förfarandena resulterar antingen i polydispersa och/eller alltför dyra produkter. Ett antal patent och patentansökningar som visar på olika hyperförgrenade och/eller dendritiska makromolekyler och förfaranden för syntes därav har avseende olika typer av produkter utfärdats eller publicerats samt innefattar EP 0 ll5 771, SE 468 771, WO 93/18075, EP 0 575 569, SE 503 342 och US 5,56l,214.

EP 0 ll5 771 avser en tät stjärnpolymer med minst tre symmetriska kärngrenar, varvid varje kämgren har minst en tenninalgrupp och varvid förhållandet terminalgrupper till kämgrenar är större än 2:1. Egenskapema hos avsedd polymer specificeras genom jämförelse med en ospecificerad och föregivit känd stjärnpolymer. Kravet l kan beroende på inoperativa 3 510 oss terminalgruppsbestämningar och Ospecificerad jämförelse inte tolkas. EP O 115 771 avser vidare ett förfarande, vilket förfarande även i huvudsak kan utläsas ur US 4,410,688, för syntes av en symmetrisk tät stjämpolymer. Förfarandet visar på upprepad och altemerande addition av alkylakrylat och alkylendiarnin till en kärna bestående av ammoniak.

SE 468 771 visar på en hyperförgrenad dendritisk makromolekyl vilken huvudsakligen är uppbyggd av esterenheter samt ett förfarande för syntes av nämnda makromolekyl.

Makromolekylen är uppbyggd från en initiator, vilken har minst en hydroxylgrupp, till vilken initiator minst en förgrenade generation innefattande minst en kedjeförlängare, vilken har minst en karboxylgrupp och minst två hydroxylgrupper, adderats. Makromolekylen är eventuellt kedjeterminerad. Förfarandet för syntes av nämnda makromolekyl visar på samförestring av initiatom och kedjeförlängaren, eventuellt följt av kedjeterrninering.

Förfarandet resulterar i billiga polydispersa hyperförgrenade dendritiska makromolekyler.

WO 93/18075 visar på en hyperförgrenad polymer med minst sex terminala hydroxyl- eller karboxylgrupper samt ett förfarande för dess syntes. Den hyperförgrenade polyrneren syntetiseras genom upprepad och altemerande addition till en kärna, vilken har minst en hydroxylgrupp, av en förening med minst en anhydridgrupp följt av en förening med minst en epoxidgrupp.

EP 0 575 596 visar på en dendritisk makromolekyl innefattande en kärna, vilken har 1-10 funktionella grupper, och grenar, syntetiserade från vinylcyanidenheter, sarnt ett förfarande för syntes därav. Förfarandet innefattar tre upprepade steg vilka börjar med en reaktion mellan kärnan och en monomer vinylcyanidenhet följt av reduktion av inkorporerade nitrilgrupper till aniingrupper. I ett tredje steg reageras nämnda amingrupper med monomera vinylcyanidenheter.

SE 503 342 visar på en hyperförgrenad dendritisk makromolekyl av polyestertyp och ett förfarande för syntes av nämnda makromolekyl. Makromolekylen är huvudsakligen uppbyggd från en kärna, vilken har minst en epoxidgrupp, till vilken kärna minst en förgrenande generation innefattande minst en kedjeförlängare, vilken har minst tre reaktiva funktioner av vilka minst en är en karboxyl- eller epoxidgrupp och minst en är en hydroxylgrupp, adderats.

Makromolekylen är eventuellt kedjeterrninerad. Förfarandet visar på självkondensation av de kedjeförlängande molekylema vilket resulterar i en dendron (kärngren), vilken dendron i ett andra steg adderas till käman. F örfarandet innefattar även en eventuell vidare kedjeförlängning genom addition av utsträckande eller förgrenande kedjeförlängare och/eller en eventuell kedjetenninering. Förfarandet resulterar i billiga polydispersa hyperförgrenade dendritiska makromolekyler. 510 088 4 US 5,561,214 avser krafiigt asymrnetriska hyperförgrenade polydispersa polyaspartatestrar samt ett förfarande för dessas syntes. Förfarandet innefattar självkondensation, via omestring, av minst en del av hydroxyl- eller estergruppema hos hydroxiaspartat.

Den senaste utvecklingen inom syntes och karakterisering av dendritiska molekyler ges i till exempel "Synthesis, Characterization, and lH-NMR Self-Diffusion Studies of Dendritic Aliphatic Polyesters Based on 2,2-Bis(hydroxymethyl)propionic acid and l,l,l-Tris(hydroxyphenyl)ethane" by Henrik Ihrc mfl. publicerad i J. Am. Chem. Soc. vol. 118 (1996) sid. 6388-6395, vari en, två, tre och fyra generationers dendritiska polyestrar syntetiseras och karakteriseras. Dendrimerema syntetiseras enligt konvergent förfarande, varvid dendroner (kärngrenar) först syntetiseras från acylerad 2,2-bis(hydroximetyl)propionsyra och sedan kopplas till en polyfin-llrtionell fenolisk kärnrnolekyl. En ytterligare nedteclcrling av den senaste utvecklingen är "Hyperbranched Aliphatic Polyesters - Synthesis, Charaterization and Applications" by Eva Malmström, Kungliga Tekniska Högskolan, Stockholm 1996, vari hyperförgrenade dendritiska polyestrar av den typ som visas i SE 468 771 studeras och diskuteras.

Hyperförgrenade dendritiska, inklusive dendrimerer, polyalkoholer vilka huvudsakligen är uppbyggda av polyesterenheter ger, beroende på den symmetriska eller nästa symmetriska kraftigt förgrenade strukturen, stora fördelar i jämförelse med vanliga polyalkoholer och slumpmässigt förgrenade polyesterpolyalkoholer. Nämnda hyperförgrenade dendritiska polyalkoholer uppvisar en låg dispersitet och kan, beroende på strukturen, formuleras för att ge en mycket hög molekylvikt och ändå uppvisa en mycket låg viskositet. Hyperförgrenade dendritiska, inklusive dendrimerer, polyesterpolyalkoholer kan med fördel användas för vidare processbearbeting, såsom kedjeterminering och/eller fiinktionalisering och sålunda resultera i dendritiska produkter med till exempel fettsyraterminering, alkenylgrupper, såsom allyl, vinyl eller ala-yl, primära eller sekundära epoxidgrupper, isocyanatgrupper och/eller undergå liknande omvandling av eller reaktion med hydroxylgrupperna hos närrmda polyalkohol.

De billiga, lättåtkomliga och lätthanterliga material som används i förfarandet enligt föreliggande uppfinning tillhandahåller helt oväntat en möjlighet att formulera ett enkelt, pålitligt och reproducerban förfarande för syntes av monodispersa eller huvudsakligen monodispersa polyesteralkoholer, det vill säga dendritiska polyestrar med teiminala oskyddade eller skyddade hydroxylgrupper. Förfarandet enligt föreliggande uppfinning är enkelt och lämpligt att anpassa till önskade processbetingelser och önskad slutstruktur och önskade slutegenskaper hos erhâllen dendritisk polyalkohol.

Föreliggande uppfinning hänför sig till en dubbelstegs konvergent syntes av en polymer polyalkohol med reaktiva eller skyddade terrninala hydroxylgrupper, vilken polymera alkohol 510 088 är uppbyggd från en monomer eller polyrner kärna, vilken har n reaktiva hydroxyl- eller epoxidgrupper (A), till vilka n dendritiska grenar (dendroner) kopplats genom addition, varvid varje gren består av g förgrenande generationer och varvid n och g är heltal och minst l.

Dendronema syntetiseras först och kopplas/adderas sedan till nämnda käma. De förgrenande generationema hos nämnda dendron innefattar minst en polymer eller monomer förgrenande kedjeförlängare, vilken har tre funktionella grupper av vilka två är reaktiva hydroxylgrupper (B) och en är en reaktiv karboxylgrupp (C). De två hydroxylgruppema hos den förgrenande kedjeförlängaren är ketalskyddade under addition. Ketaler erhålls tillsammans med vatten från en reaktion mellan en alkohol, vilken har minst två hydroxylgrupper, och en keton, såsom aceton.

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning innefattar två olika typer av monomera eller polymera förgrenande kedjeförlängare, en vari nämnda två hydroxylgrupper (B) är två ketalskyddade hydroxylgrupper (B') och en vari nämnda karboxylgrupp är en skyddad, företrädesvis esterskyddad, karboxylgrupp (C'). Ketalskydd - steg (i) - erhålls genom reaktion mellan närnnda två hydroxylgrupper (B) och en keton, varvid en förgrenande kedjeförlängare med två ketalskyddade hydroxylgrupper (B') och en reaktiv karboxylgrupp erhålls. Skydd, esterskydd, av karboxylgruppen - steg (ii) - erhålls genom att reagera nämnda karboxylgrupp med en karboxylskyddande förening, såsom en alkyl- eller arylhalid, företrädesvis bensylklorid, bensylbromid, allylklorid, allylbromid eller kombinationer därav, eller genom reaktion med en alkohol, såsom allyl- eller bensylalkohol, varvid en förgrenande kedjeförlängare med två reaktiva hydroxylgrupper (B) och en skyddad karboxylgrupp (C') erhålls. De förgrenande kedjeförlängarna erhållna i närrmda steg (i) och (ii) reageras i ett steg (iii) vid ett molförhållande reaktiva karboxylgrupper (C) till reaktiva hydroxylgrupper (B) av minst 1:1, varvid en polymer med fyra ketalskyddade hydroxylgrupper (B') och en skyddad karboxylgrupp (C') erhålls. De skyddade hydroxylgruppema (B') hos en polymer erhållen enligt steg (iii) avskyddas i ett fjärde steg - steg (iv) -, varvid en polymer med fyra reaktiva hydroxylgrupper (B) och en skyddad karboxylgrupp (C') erhålls. Den skyddade karboxylgruppen hos en steg (iii) polymer avskyddas i ett eventuellt steg (v), varvid en polymer med ketalskyddade hydroxylgrupper (B') och en reaktiv karboxylgrupp erhålls. I fall då g > 1 innefattar föreliggande förfarande ett sjätte steg - steg (vi) - vari produkten erhållen i steg (iv), ett antal gånger resulterande i g förgrenande generationer, eller en hydroxylavskyddad produkt erhållen i föreliggande steg (vi) reageras med produkten erhållen i steg (i) eller steg (v) vid ett molförhållande reaktiva hydroxylgrupper (B) till reaktiva karboxylgrupper (C) av minst 1:1, varvid en produkt med ketalskyddade hydroxylgrupper (B') och en reaktiv karboxylgrupp (C) eller en skyddad karboxylgrupp (C') erhålls. Den i den sista upprepningen av steg (vi), dvs. steget som resulterar i generation g, erhållna dendronen eller dendronen erhållen i steg (iii) adderas nu i ett steg (vii), efter avskyddande av den eventuellt skyddade karboxylgruppen (C'), till kärnan vid ett molförhållande kärna till nämnda steg (vi) 510 088 produkt av 1:1 till lzn, varvid en polymer med minst en dendritisk gren utgående fiån nämnda kärna erhålls. Ett eventuellt steg (viii) innefattar avskyddande av de ketalskyddade hydroxylgruppema (B') hos den hyperförgrenade dendritiska polyalkoholen erhållen i steg (vii), varvid tenninala reaktiva hydroxylgrupper (B) erhålls.

Varje addition av en törgrenade generation - steg (iii) eller steg (vi) -till en initialt syntetiserad dendron kan enligt olika utiöringsfonner individuellt innefatta en ketalskyddad förgrenande kedjeförlängare, vilken är en reaktionsprodukt mellan samma eller olika förgrenande kedjetörlängare och/eller samma eller olika ketoner, så väl som innefatta en skyddad förgrenande kedjeiörlängare, vilken är en reaktionsprodukt mellan samma eller olika förgrenande kedj eförlängare och/eller samma eller olika karboxylskyddande föreningar, såsom nämnda alkyl- eller arylhalid.

Heltaletsvärdet för n är i föredragna utföringsforrner mellan 1 och 20, företrädesvis mellan 2 och 12 och helst mellan 2 och 8 och heltalsvärdet för g är i likaledes föredragna utföringsfonner mellan l och 50, företrädesvis mellan 2 och 20 och helst mellan 2 och 8.

Den polyrnera polyalkoholen som erhålls genom förfarandet enligt föreliggande uppfinning har i sina föredragna utföringsforrner n identiska och/eller syrnrnetriska dendritiska grenar, varvid n är ett heltal och minst 2. Dendroner med upprepad iörgrening resulterar i dessa utföringsformer i polymera polyalkoholer med ökad förgreningsgrad och ökat antal reaktiva hydroxylgrupper (B) eller ketalskyddade hydroxylgrupper (B').

Addition av förgrenande generationer och addition av nämnda dendroner, till exempel produkter erhållna i steg (iii) eller steg (vi), till nämnda kärna utförs företrädesvis vid en temperatur av -30-I50°C, såsom -l0-80°C eller 10-50°C.

Speciellt föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning innefattar ketalskyddade förgrenande kedjeförlängare ur gruppen dihydroxifiurlctionella monokarboxylsyror eller addukter mellan dihydroxifunktionella monokarboxylsyror och minst en alkylenoxid, vilken addukt har två hydroxylgrupper och en karboxylgrupp. Föredragna alkylenoxider är etylenoxid, propylenoxid, butylenoxid, fenyletylenoxid och blandningar därav.

Den förgrenande kedjeiörlängaren använd för att tillverka den ketalskyddade förgrenande kedjeförlängaren är i de mest föredragna utföringsformema av föreliggande uppfinning en dihydroxifunktionell monokarboxylsyra, såsom 2,2-bis(hydroximetyl)propansyra, 2,2-bis- (hydroximetyl)butansyra, 2,2-bis(hydroximetyl)pentansyra eller 2,3-dihydroxipropionsyra. 7 51 o o s s Esterskydd, såsom bensylesterskydd, kan lämpligen erhållas genom att först bilda ett alkalimetallsalt och i ett andra steg reagera saltet med till exempel bensylbromid eller genom reaktion med till exempel bensylalkohol. Bensylestergruppen kan avlägsnas selektivt med mycket högt utbyte genom katalytisk hydrogenolys utan att påverka esterbindningama bildade i syntetiserad dendritisk polymer. Avskyddande kan utföras vid atmosfärstryck i närvaro av en katalysator, såsom en palladiumkatalysator på aktivt kol (Pd/C). Lämpliga till ovan metoder för skyddande/avskyddande alternativa metoder för skyddande/avskyddande av karboxylgrupper redovisas i till exempel "Protective Groups in Organic Synthesis" av 'Iheodora W. Greene och Peter G.M. Wuts, Kapitel 5 "Protection for the Carboxyl Group" - John Wiley & Sons Inc., New York 1991.

Aktivering av karboxylfuriktionella kedjeíörlängare, som ovan beskrivits, för acylering (íörestring), det vill säga addition till reaktiva grupper (A) eller (B), innefattar aktivering som (a) anhydrid, bildad in situ, med hjälp av till exempel dicyklohexylkarbodiimid, eller prefabricerad, (b) syraklorid, till exempel från oxalylklorid, (c) blandad anhydrid, till exempel karboxylsyra och trifluoroättiksyra, eller (d) som imidazolid. Acylering utförs företrädesvis i närvaro av ett lösningsmedel eller en lösningsmedelskombination, såsom metylenklorid, etylenklorid, kloroform, pyridin, toluen, dimetoxietan, dietyleter, dipropyleter, trietylamin, nitrobensen, klorobensen och/eller acetonitril. Förestring utförs med fördel i till exempel diklormetan genom dicyklohexylkarbodiimidkoppling varvid 4-(dimetylarnino)pyridin 4-toluensulfonat används som katalysator.

Avskyddande av de två ketalskyddade hydroxylgrupperna hos den monomera eller polymera förgrenande kedjeförlängaren utförs lämpligen genom mild solvolytisk nedbrytning, såsom metanolys, under sura betingelser. Nedbrytning av uppbyggda dendrimerer och dendritiska strukturer är därvid ej speciellt trolig och ej observerad under avskyddande. Acetonidskydd av hydroxylgrupper kan till exempel enkelt tas bort genom ornröra acetonidderivatet in metanol i närvaro av till exempel ett Dowex® H* harts.

Kärnan är företrädesvis ur gruppen alifatiska, cykloalifatiska eller aromatiska mono-, di-, tri- eller polyalkoholer och addukter därav, såsom hydroxisubstituerade allyletrar, formaler och alkoxylater, eller ur gruppen glycidyletrar, glycidylestrar, epoxider av omättade karboxylsyror och triglycerider, alifatiska, cykloalifatiska eller aromatiska epoxipolymerer och epoxiderade polyolefiner. Lämpliga kärnor är till exempel 4-hydroximetyl-lß-dioxolan, 5-metyl-5- -hydroximetyl-lß-dioxan, S-etyl-S-hydroximetyl-l,3-dioxan, etylenglykol, dietylenglykol, trietylenglykol, polyetylenglykol, propylenglykol, dipropylenglykol, tripropylenglykol, polypropylenglykol, neopentylglykol, dimetylolpropan, 5,5-dihydroximetyl-l,3-dioxan, glycerol, trimetyloletan, trimetylolpropan, pentaerytritol, ditrimetyloletan, ditrimetylolpropan, anhydroennea-heptitol, dipentaerytritol, sorbitol och mannitol; hydroxisubstituerade allyletrar, 51Ü 088 såsom glycerolmonoallyleter, glyceroldiallyleter, trimetylolpropanmonoallyleter, trimetylolpropandiallyleter, pentaerytritolrnonoallyleter, pentaerytritoldiallyleter eller pentaerytritoltriallyleter; och alkoxylater av nämnda alkoholer och nämnda hydroxisubstituerade allyletrar.

Alkoxylater är addukter mellan en alkohol och en alkylenoxid, såsom etylenoxid, propylenoxid, butylenoxid och/eller fenyletylenoxid, och kan lämpligen exemplifieras med glycerolpropoxylater, trimetyloletanetoxylater, trimetyloletanpropoxylater, trimetylolpropan- etoxylater, trimetylolpropanpropoxylater, pentaerytritoletoxylater och pentaerytritol- propoxylater så väl som etoxylater och propoxylater av hydroxisubstituerade allyletrar, såsom trimetylolpropandiallyleter.

Ytterligare föredragna utföringsformer innefattar som kärna fenoliska alkoholer, såsom xylylenalkoholer, hydroxifenylalkaner och hydroxibensener. Dessa kärnor kan med fördel exemplifieras med xylylenglykol, l,l,l-(trihydroxifenyl)etan, dihydroxibensen och trihydroxibensen.

Kämrnolekyler, såsom 1,3-dioxan- och lß-dioxolanalkoholer, vilka är fonnaler med två skyddade hydroxylgrupper, kan efier avslutad addition av förgrenande kedjeforlängare avskyddas, vilket resulterar i hydroxylgrupper, enligt metoder beskrivna i till exempel "Protective Groups in Organic Syntesens" av Theodora W. Greene och Peter G.M. Wuts, Kapitel 2 "Protection for the Hydroxyl Group" - John Wiley & Sons Inc., New York 1991.

Epoxifuriktionella kärnor kan exemplifieras med glycidyletrar, såsom 3-allyloxi-l,2-epoxipropan, 1,2-epoxi-3-fenoxipropan och l-glycidyloxi-Z-etylhexan; glycidyletrar av fenoler eller reaktionsprodukter därav, såsom kondensationsprodukter av minst en fenol och minst en aldehyd eller keton; mono-, di- eller trisubstituerade isocyanurater; och glycidylestrar, såsom Cardura® föreningarna, vilka föreningar är glycidylestrar av krafiigt förgrenade syntetiska monokarboxylsyror benänmda Versatic® syra (Cardura och Versatic är varumärken tillhörande Shell Chemicals).

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning erbjuder många fördelar av tekniskt och kommersiellt värde. Mest noterad är den oväntat höga reaktiviteten hos ketalskyddade acyleringsmedel, såsom acetonidskyddade dihydroxifunktionella monokarboxylsyror, använda enligt föreliggande uppfinning som kedjefórlängare och förgreningsfragment i uppbyggnaden av dendrimerer och hyperförgrenade dendiitiska strukturer. Hydroxifimlctionella karboxylsyror skyddade med andra grupper, såsom acetat eller bensyl uppvisar inte samma reaktivitet, varför 9 510 oss uppbyggnad av dendrimerer från sådana molekyler är ytterst komplicerat och utan praktisk betydelse.

Dessa och andra aspekter samt vidhängande fördelar kommer att bättre förstås genom följande detaljerade beskrivning, vilken avges i samband med utföringsexempel 1-9. Det antas, utan ytterligare förklaring att den som häri är förfaren kan genom föregående beskxivning utöva föreliggande uppfinning fullt ut. Följande föredragna utföringsformer är därför avsedda att vara enbart illustrerande och inte på något sätt begränsa återstående nedteckning.

Utföringsexempel 1 visar syntes av en ketalskyddad förgrenande kedjeförlängare och exempel 2 visar syntes av en esterskyddad förgrenande kedjeförlängare, båda använda i utföringsforrner av föreliggande uppfinning. Exempel 3-7 visar olika steg i syntesen av en hyperförgrenad dendron och exempel 8 och 9 visar syntes av en hyperfórgrenad dendritisk polyalkohol med tre dendroner. Exemplen är enligt en föredragen utföringsfonn av förfarandet enligt föreliggande uppfinning.

Det visades med 'H-NMR och UC-NMR att genom exempel 1-9 erhållna produkter var angivna skyddade förgrenande kedjeförlängare (exempel 1-2), dendroner med angivet antal förgrenande generationer och terrninala skydda hydroxylgrupper (exempel 3-7) samt en hyperfórgrenad dendritisk polyesterpolyalkohol med angivet antal dendritiska grenar med huvudsakligen identisk och symmetrisk struktur och angivet antal skyddade eller reaktiva hydroxylgrupper (exempel 8 och 9).

Exempel l Syntes av isopropyliden-2,2-bis(metoxi)propansyra. 10,0 g 2,2-bis(hydroximetyl)propansyra, 13,8 ml 2,2-dirnetoxipropan och 0,71 g av monohydratet av p-toluensulfonsyra som katalysator löstes i 50 ml aceton.

Reaktionsblandningen omrördes under 2 timmar vid rumstemperatur. Katalysatom neutraliserades sedan genom tillsats av z 1 ml av en lösning av ammoniak i etanol (50:50).

Lösningsmedlet avdrevs vid rumstemperatur och återstoden löstes i 250 ml diklonnetan och extraherades med två portioner om 20 ml vatten. Den organiska fasen torkades med MgSO4 och avdunstades vilket gav 12,0 g isopropyliden-2,2-bis(metoxi)propansyra som vita kristaller.

Utbyte: 92%. 510 oss w Exempel 2 Syntes av bensyl-2,2-bis(metylol)propanoat. 10,0 g 2,2-bis(hydroximetyl)propansyra och 4,3 g kaliumhydroxid löstes i 50 ml dimetylforrnarnid. Kaliumsaltet tilläts att bildas vid 100°C under 1 timme. 13,8 g bensylbromid tillsattes sedan och reaktionsblandningen ornrördes vid 100°C under 15 timmar, varefter tillsatt dimetylforrnarnid avdrevs. Återstoden löstes i 200 ml diklormetan och extraherades med två portioner om 50 ml vatten. Råprodukten omlcristalliserades från hexari/diklorrnetan varvid 10,0 g bensyl-2,2-bis(metylol)propanoat erhölls som vita kristaller.

Utbyte: 67%.

Exempel 3 Syntes av en dendron, av två generationer och med skyddade hydroxyl- och karboxylgrupper, från produktema enligt exempel 1 och 2. 6,52 g av produkten enligt exempel 1, 4,00 g av produkten enligt exempel 2 och 2,10 g 4-(dimetylarnino)pyridin 4-toluensulfonat som katalysator satsades i en reaktionskolv och löstes i 60 ml diklormetan. Reaktionskolven spolades med argon under några minuter följt av tillsats av 9,20 g dicyklohexylkarbodiimid. Reaktionsblandningen ornrördes, under argonatrnosfar, vid rumstemperatur under 15 timmar. Dicyklohexylkarbodiimidurea avlägsnades genom filtrering då reaktionen fullbordats samt tvättades med mindre volymer diklorrnetan. Råprodukten renades genom vätskekromatografi på silikagel eluerande med hexan gradvis ökande till 40:60 etylacetat/hexan. 8,00 g av en dendron av två generationer vilken hade fyra ketalskyddade hydroxylgrupper och en esterskyddad karboxylgrupp erhölls efter närrmda rening. Utbyte: 84%.

Exempel 4 Avskyddande av den esterskyddade karboxylgruppen på produkt enligt exempel 3.

En lösning av 3,60 g produkt enligt exempel 3 i 30 ml etylacetat och 0,36 g Pd/C (10%) - palladium katalysator på aktivt kol, 10% Pd - satsades i en apparatur för katalytisk hydrogenolys. Apparaturen evakuerades på lufi och fylldes med väte. Cirka 170 ml väte förbrukades under hydrogenolysen. Katalysatom avlägsnades genom filtrering efier avslutad n 510 ossi hydogenolys samt tvättades noggrant med etylacetat. Filtratet avdunstades varvid 2,90 g dendron av två generationer och med fyra ketalskyddade hydroxylgrupper och en reaktív karboxylgrupp erhölls i form av vita kristaller. Utbyte: 97%.

Exempel 5 Avskyddande av de ketalskyddade hydroxylgrupperna på produkt enligt exempel 3. 4,00 g produkt enligt exempel 3 löstes i 50 ml metanol och en tesked Dowex® H* harts tillsattes. Reaktionsblandningen ornrördes vid rumstemperatur under 3 timmar. Dowex® H* hartset avlägsnades, då reaktionen var avslutad, genom filtreríng samt tvättades noga med metanol. Filtratet avdunstades varvid 3,35 g dendron av två generationer och med fyra reaktíva hydroxylgrupper och en esterskyddad karboxylgrupp erhölls i form av vita kristaller. Utbyte: 98%.

Exempel 6 Syntes av en dendron, av fyra generationer och med skyddade hydroxyl- och karboxylgrupper, från produktema enligt exempel 4 och 5. ll,742 g av produkten enligt exempel 4, 2,00 g av produkten enligt exempel 5, 5,16 g 4-(dimetylarnino)pyn'din 4-toluensulfonat och 5,88 g dicyklohexylkarbodiimid reagerades enligt förfarandet som visas i exempel 3. Reaktionstiden vid rumstemperatur var 48 timmar i 100 ml torr diklormetan. Råprodukten renades genom vätskekromatografi på silikagel eluerande med hexan gradvis ökande till 80:20 etylacetat/hexan. 8,70 g av en dendron av fyra generationer vilken hade sexton ketalskyddade hydroxylgrupper och en esterskyddad karboxylgrupp erhölls efier nämnda rening. Utbyte: 91%.

Exempel 7 Avskyddande av den esterskyddade karboxylgruppen på produkten enligt exempel 6. 8,28 g av produkten enligt exempel 6 löstes i 120 ml etylacetat och 0,36 g Pd/C (10%) tillsattes. Avskyddande utfördes i enligt med exempel 4 varvid 7,44 g dendron av fyra generationer och med sexton ketalskyddade hydroxylgrupper och en reaktiv karboxylgrupp erhölls i form av en viskös olja. Utbyte: 97%. 510 088 12 Exempel 8 Syntes av en tridendron hyperförgrenad dendritisk polyalkohol, vari kärnan är en fenolisk alkohol och dendronerna utgörs av produkten enligt exempel 7. 7,22 g av produkten enligt exempel 7, 272 mg l,l,l-tris(hydroxifenyl)etan, 782 mg 4-(dimetylarnino)pyridin 4-toluensulfönat sam katalysator och 732 mg dicyklohexyl- karbodiimid reagerades, i enlighet med förfarandet i exempel 3, under 24 timmar i 10 ml diklormetan. Råprodukten renades genom vätskekromatografi på silikagel eluerande med hexan gradvis ökande till 100% etylacetat, varvid en hyperförgrenad dendritisk polyalkohol med 48 ketalskyddade hydroxylgrupper på tre dendroner om vardera 4 generationer och 16 hydroxylgrupper erhölls i form av en färglös viskös olja. Utbyte: 85%.

Produkten karakteriserades, vid sidan om NMR, genom elementaranalys avseende kol och väte, vilket gav resultat inom förväntade intervall, samt SEC (Size Exclusive Chromatography) vilket gav nedan resultat. Då adekvat SEC-standard inte är tillgänglig användes linjär polystyren som standard. Analyserad molekylvikt var som förväntat inte överensstämmande med den teoretiska molekylvikten. Detta förklaras med skillnaderna i hydrodynamisk volym mellan linjär polystyrenstandard och den syntetiserade hyperförgrenade dendritiska produkten (dendrimeren). SEC-analysema uppvisade ett polydispersitetsvärde (MW/Mn) nära det för linjär polystyrenstandard (MW/Mn = 1,02).

Teoretisk molekylvikt 6493 Analyserad molekylvikt (MW), SEC: 4395 Nominal molekylvikt (Mn), SEC: 4267 Polydispersitetsvärde (MW/Mn), SEC: 1,03 13 510 088 Exempel 9 Avskyddande av de ketalskyddade hydroxylgrupperna på produkten enligt exempel 8. 4,50 g av produkten enligt exempel 8 löstes i 100 ml metanol och de ketalskyddade hydroxylgrupperna avskyddades enligt förfarandet i exempel 5, varvid 3,60 g av en hyperíörgrenad dendritisk polyalkohol med 48 reaktiva hydroxylgrupper på tre dendroner om vardera fyra generationer och 16 reaktiva hydroxylgrupper erhölls efier 48 timmars reaktion i form av vita kristaller. Utbyte: 92%.

Teoretisk molekylvikt: 5531

Claims (1)

1. 510 088 14 PATENTKRAV 1. Förfarande för dubbelstegs konvergent syntes av en dendritisk polymer polyalkohol med reaktiva eller skyddade hydroxylgrupper, vilken polymera polyalkohol har n dendritiska grenar utgående från en monomer eller polymer kärna med n reaktiva hydroxyl- eller epoxidgrupper (A), varvid varje gren innefattar g fórgrenande generationer och varje generation innefattar minst en polymer eller monomer forgrenande kedjeforlängare med tre reaktiva grupper av vilka två är reaktiva hydroxylgrupper (B) och en är en reaktiv karboxylgrupp (C) och varvid n och g är heltal och minst 1, kännetecknat av, att förfarande innefattar stegen i) iii) iv) vi) ketalskydd av de två hydroxylgmpperna (B) på en monomer eller polymer fórgrenande kedjeförlängare genom reaktion med minst en keton, varvid en förgrenande kedjefcârlängare med två ketalskyddade hydroxylgrupper (B') och en reaktiv karboxylgrupp (C) erhålls, skyddande av karboxylgruppen (C) på en polymer eller monomer kedjeforlängare genom reaktion med en karboxylskyddande förening, varvid en fórgrenande kedjefórlängare med två reaktiva hydroxylgrupper (B) och en skyddad karboxylgrupp (C') erhålls, reaktion mellan den fórgrenande kedjefdrlängaren erhållen i steg (i) och den fdrgrenande kedjefórlängaren erhållen i steg (ii) vid ett molfórhållande reaktiva karboxylgrupper (C) till reaktiva hydroxylgrupper (B) av minst 1:1, varvid en polymer med fyra ketalskyddade hydroxylgrupper (B') och en skyddad karboxylgrupp (C') erhålls, avskyddande av de ketalskyddade hydroxylgrupperna (B') på en polyrner tillverkad enligt steg (iii), varvid en polymer med fyra reaktiva hydroxylgrupper (B) och en skyddad karboxylgrupp (C') erhålls, eventuellt avskyddande av den skyddade karboxylgruppen (C') på en polymer tillverkad enligt steg (iii), varvid en polymer med ketalskyddade hydroxylgrupper (B') och en reaktiv karboxylgrupp (C) erhålls, reaktion, i fall då g > l och i ett antal upprepade steg varigenom g fórgrenade generationer erhålls, mellan produkt erhållen i steg (iv) eller en hydroxylavskyddad produkt erhållen i föreliggande steg (vi) och produkt erhållen i steg (i) eller steg (v) vid ett molförhållande reaktiva hydroxylgrupper (B) till reaktiva karboxylgrupper (C) av minst 1:1, varvid en produkt med ketalskyddade hydroxylgmpper (B') och en reaktiv kaboxylgrupp (C) eller en skyddad karboxylgrupp (C') erhålls, 15 5 1 o 0 s s vii) addition, efter avskyddande av eventuellt skyddad karboxylgrupp (C'), av produkt erhållen i steg (iii) eller (vi) till en käma vid ett molförhållande kärna till nämnda steg (ii) eller steg (vi) produkt av lzl till lzn, varvid en dendritisk polymer med minst en dendritisk gren utgående från nämnda käma erhålls, och viii) eventuellt avskyddande av ketalskyddade hydroxylgrupper (B') på produkt erhållen i steg (vii), varvid terminala reaktiva hydroxylgrupper erhålls. Ett förfarande enligt krav l kännetecknat av, att n är ett heltal mellan l och 20, företrädesvis mellan 2 och 12 och helst mellan 2 och 8. Ett forfarande enligt krav l eller 2 kännetecknat av, att g är ett heltal mellan l och 50, företrädesvis mellan 2 och 20 och helst mellan 2 och 8. Ett förfarande enligt något av kraven l-3 kännetecknat av, att den polymera polyalkoholen är uppbyggd av polyesterenheter, eventuellt i kombination med eter- eller polyeterenheter. Ett förfarande enligt något av kraven 1-4 kännetecknat av, att den polymera polyalkoholen har två eller flera identiska och/eller symrnetriska dendritiska grenar och att upprepad törgrening resulterar i en polymer polyalkohol med ökad förgreningsgrad och ökat antal reaktiva hydroxylgrupper (B) eller ketalskyddade hydroxylgmpper (B'). Ett förfarande enligt något av kraven 1-5 kännetecknat av, att varje addition av en förgrenande generation individuellt innefattar en ketalskyddad förgrenande kedjeförlängare vilken är en reaktionsprodukt mellan samma eller olika förgrenande kedj eförlängare och/eller samma eller olika ketoner. Ett förfarande enligt något av kraven l-6 kännetecknat av, att ketonen är aceton, cyklohexanon och/eller 2,2-dimetoxipropan. Ett förfarande enligt något av kraven 1-7 kännetecknat av, att den skyddade karboxylgruppen (C') är esterskyddad. 510 088 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16 Ett förfarande enligt något av kraven l-8 kännetecknat av, att den karboxylskyddande föreningen är en alkyl- eller arylhalid. Ett förfarande enligt lcav 9 kännetecknat av, att alkyl- eller arylhaliden är allylklorid, allylbromid, bensylklorid, bensylbromid eller kombinationer därav. Ett förfarande enligt något av kraven l-8 kännetecknat av, att den karboxylskyddande föreningen är allyl- eller bensylalkohol. Ett förfarande enligt något av kraven 1-11 kännetecknat av, att varje addition innefattande en skyddad förgrenande generation individuellt innefattar en skyddad förgrenande kedjeförlängare vilken är en reaktionsprodukt mellan samma eller olika förgrenande kedjeforlängare och/eller samma eller olika kaboxylskyddande föreningar. Ett förfarande enligt något av kraven 1-12 kännetecknat av, att addition av törgrenande generationer och addition till nänmda kärna av steg (iii) eller steg (vi) produkt utförs vid en temperatur av -30-150°C, såsom -10-80°C eller 10-50°C. Ett förfarande enligt något av haven l-13 kännetecknat av, att den förgrenande kedj eförlängaren är en dihydroxifiirilctionell monokarboxylsyra eller en addukt av en dihydroxifuriktionell monokarboxylsyra och minst en alkylenoxid, vilken addukt har två hydroxylgrupper och en karboxylgnipp. Ett förfarande enligt krav 14 kännetecknat av, att den förgrenande kedjefórlängaren är 2,2-bis(hydroximetyl)propansyra, 2,2-bis(hydroxi- metyl)butansyra, 2,2-bis(hydroximetyl)pentansyra eller Zß-dihydroxipropansyra. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 1, 510 oss Ett förfarande enligt krav 14 kännetecknat av, att alkylenoxiden är etylenoxid, propylenoxid, butylenoxíd, fenyletylenoxid eller en blandning därav. Ett förfarande enligt något av kraven 1-16 kännetecknat av, att den förgrenande kedjeförlängaren aktiveras för acylering som anhydrid, som syraklorid, som blandad anhydrid eller som imidazolid. Ett förfarande enligt krav 17 kännetecknat av, att acylering utförs i närvaro av ett lösningsmedel eller en lösningsmedelskombination ur gruppen metylenklorid, etylenklorid, kloroform, pyridin, toluen, dimetoxietan, dietyleter, dipropyleter, etoxietanol, nitrobensen och acetonítril. Ett förfarande enligt något av kraven 1-18 kännetecknat av, att avskyddande av ketalskyddade hydroxylgrupper (B') utförs genom solvolytisk nedbrytning, såsom metanolys, under sura betingelser. Ett förfarande enligt något av kraven 1-19 kännetecknat av, att di-, tri- eller polyalkohol eller en addukt, såsom en hydroxisubstituerad allyleter, ett alkoXylat eller en formal, därav. käman är en alifatisk, en cykloalifatisk eller en aromatisk mono-, Ett förfarande enligt krav 20 kännetecknat av, att kärnan är ett alkoxylat vilket erhållits genom att reagear glycerol, trimetyloletan, trímetylolpropan eller pentaerytritol med minst en alkylenoxid. Ett förfarande enligt krav 21 kännetecknat av, att alkylenoxiden är etylenoxid, propylenoxid, butylenoxid, fenyletylenoxid eller en blandning därav. 510 088 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 18 Ett förfarande enligt krav 20 känuetecknat av, att kärnan är en hydroxisubstituerad allyleter, såsom glycerolrnonoallyleter, glycerol- diallyleter, trimetylolpropanmonoallyleter, trimetylolpropandiallyleter, pentaerytxitol- rnonoallyleter, pentaerytritoldiallyleter eller pentaerytritoltriallyleter. Ett forfarande enligt något av kraven 20-23 kännetecknat av, att kärnan är etylenglykol, dietylenglykol, trietylenglykol, polyetylenglykol, propylenglykol, dipropylenglykol, tripropylenglykol, polypropylenglykol, neopentylglykol, i pentaerytñtol, arrhydroennea-heptitol, dipentaerytritol, sorbitol, dimetylolpropan, glycerol, trimetyloletan, trimetylolpropan, ditrimetyloletan, ditrimetylolpropan, trimetylolpropantrietoxylat, marmitol, trimetylolpropantripropoxylat, pentaerytritol- trietoxylat eller pentaerytritolpentaetoxylat. Ett förfarande enligt krav 20 kännetecknat av, att kärnan är en formal såsom en lß-dioxan- eller en lß-dioxolanalkohol. Ett förfarande enligt krav 20 kännetecknat av, att 4-hydroximetyl-l ß-dioxolan, formalen är S-metyl-S-hydroxirnetyl-l,3-dioxan, S-etyl-S-hydroximetyl-lß-dioxan eller 5,5-dihydroximetyl-l,3-dioxan. Ett förfarande enligt krav 25 eller 26 kännetecknat av, att forrnalen eñer avslutad addition av fórgrenarxde kedj eforlängare bryts ned varvid reaktiva hydroxylgrupper erhålls. Ett forfarande enligt något av kraven 1-20 kännetecknat av, att kärnan är en fenolisk alkohol, såsom en xylylenalkohol eller en hydroxifenylalkan. Ett forfarande enligt krav 28 kännetecknat av, att hydroxifenylalkanen 'ar dihydroxibensen, trihydroxibensen eller 1,1 ,1-tris(hydroxi- fenyl)etan. 19 510 oss 30. Ett förfarande enligt något av kraven 1-20 kännetecknat av, att kärnan är ur gruppen bestående av glycidyletrar, glycidylestrar, epoxider av omättade karboxylsyror eller triglycerider, alifatiska epoxipolymerer, cykloalifatíska epoxipolyznerer, aromatiska epoxípolymerer och epoxiderade polyolefiner.