JP7306313B2 - (ポリ)チオフェン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマー及びその製造方法 - Google Patents
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Description
下記式(1)で表される構造を含む、(ポリ)チオフェン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマー。
<2>
下記式(2)で表される、<1>に記載の(ポリ)チオフェン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマー。
<3>
R1が互いに独立に、水素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1~12のアルキル基、炭素数6~12のアリール基又は炭素数1~3のアルコキシ基であり、2つのR1の間で結合を形成していてもよい、<1>又は<2>に記載の(ポリ)チオフェン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマー。
<4>
(A)下記式(3)で表されるチオフェン化合物と、(B)下記式(4)で示されるヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンとをイリジウム錯体および水素受容体の存在下で反応させる工程を有する、<1>~<3>のいずれか1つに記載の(ポリ)チオフェン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマーの製造方法。
<5>
イリジウム錯体が、炭素数6~30の芳香族炭化水素化合物、炭素数2~30のヘテロ環化合物、窒素含有官能基を有する炭素数1~30の炭化水素化合物、酸素含有官能基を有する炭素数1~30の炭化水素化合物、硫黄含有官能基を有する炭素数1~30の炭化水素化合物、及びリン含有官能基を有する炭素数1~30の炭化水素化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物を配位子とする錯体である、<4>に記載の(ポリ)チオフェン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマーの製造方法。
<6>
イリジウム錯体が、炭素数2~30のヘテロ環化合物又はリン含有官能基を有する炭素数1~30の炭化水素化合物を配位子とする錯体である、<5>に記載の(ポリ)チオフェン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマーの製造方法。
<7>
水素受容体が、炭素-炭素不飽和結合を有する炭素数2~20の炭化水素化合物である、<4>~<6>のいずれか1つに記載の(ポリ)チオフェン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマーの製造方法。
本発明の(ポリ)アリーレン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマーは、(ポリ)シロキサンに起因する柔軟性に加え、芳香環に起因する耐熱性を有するポリマーであるので、熱媒体、離型剤、樹脂改質剤、耐熱添加剤などの用途に有用である。
本発明の(ポリ)チオフェン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマーは、下記式(1)で表される構造を含むものであり、好ましくは、下記式(2)で表される(ポリ)チオフェン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマーである。
本発明の(ポリ)チオフェン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマーの製造方法(以下、「本発明の製造方法」と略す場合がある。)は、「芳香族化合物中の少なくとも2つのC-H結合を有するチオフェン化合物」と「ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン」とを、「イリジウム錯体」及び「水素受容体」の存在下で反応させる工程を有する。
本発明の製造方法は、芳香族化合物中の少なくとも2つのC-H結合を有するチオフェン化合物(以下、「チオフェン化合物」と略す場合がある。)をヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンと反応させることを特徴とする。チオフェン化合物の種類は特に限定されず、製造目的である(ポリ)チオフェン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマーに基づいて適宜選択される。基本的に製造目的である(ポリ)チオフェン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマーの芳香環部分と同一の構造を有するチオフェン化合物が選択され、該チオフェン化合物としては、具体的には、非置換又は置換チオフェンが挙げられる。なお、置換基は製造目的である(ポリ)チオフェン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマーのR1と同一のものを有することが好ましい。R1は、例えば、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1~20の炭化水素基又は炭素数1~10のアルコキシ基であり、2つのR1の間で結合を形成していてもよい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。炭素数1~20の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、及びエイコシル基等のアルキル基;シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基、及びトリル基等のアリール基;ビニル基、及びアリル基等のアルケニル基;及びこれらの基の炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部が、塩素、フッ素等のハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基等が挙げられる。炭素数1~10のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。2つのR1の間で結合を形成している置換基としては、3,4-エチレンジオキシ基等が挙げられる。
本発明で用いられる好適なチオフェン化合物としては、例えば、チオフェン、2,2’-ビチオフェン、α-ターチオフェン等が挙げられる。
本発明の製造方法は、チオフェン化合物をヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンと反応させることを特徴とする。ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンの種類は特に限定されず、製造目的である(ポリ)チオフェン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマーに基づいて適宜選択される。基本的に製造目的である(ポリ)チオフェン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマーのシロキサン(-R2 2SiO-)部分と同一の構造を有するヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンが選択される。
なお、本発明によって製造される(ポリ)チオフェン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマーのシロキサン(-R2 2SiO-)中のR2は、互いに独立に、炭素数1~20の炭化水素基である。炭素数1~20の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、及びエイコシル基等のアルキル基;シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基、及びトリル基等のアリール基;ビニル基、及びアリル基等のアルケニル基;及びこれらの基の炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部が、塩素、フッ素等のハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基等が挙げられる。
本発明の製造方法は、イリジウム錯体の存在下で行われることを特徴とする。イリジウム錯体の種類は特に限定されず、公知のイリジウム錯体を適宜利用することができる。例えばイリジウム原子に配位する配位子としては、ベンゼン、ナフタレン等の構造を有する芳香族炭化水素化合物;チオフェン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、フェナントロリン、チアゾール、オキサゾール、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール等の構造を有するヘテロ環化合物;アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、イミノ基等の窒素含有官能基を有する炭化水素化合物;アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、シリルオキシ基、カルボニル基、エーテル基等の酸素含有官能基を有する炭化水素化合物;アルキルチオ基、アリールチオ基、チオエーテル基等の硫黄含有官能基を有する炭化水素化合物;及びジアルキルホスフィノ基、ジアリールホスフィノ基、トリアルキルホスフィン、トリアリールホスフィン、ホスフィニン基等のリン含有官能基を有する炭化水素化合物等が挙げられる。
本発明の製造方法におけるイリジウム錯体の配位子としては、炭素数6~30、好ましくは炭素数6~26、より好ましくは炭素数10~24の芳香族炭化水素化合物;炭素数2~30、好ましくは炭素数2~16のヘテロ環化合物;窒素含有官能基を有する炭素数1~30、好ましくは炭素数3~16の炭化水素化合物;酸素含有官能基を有する炭素数1~30、好ましくは炭素数3~16の炭化水素化合物;硫黄含有官能基を有する炭素数1~30、好ましくは炭素数3~20の炭化水素化合物;及びリン含有官能基を有する炭素数1~30、好ましくは炭素数3~27の炭化水素化合物;からなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物である。これらの配位子の中でも、炭素数2~30のヘテロ環化合物又はリン含有官能基を有する炭素数1~30の炭化水素化合物が好ましく、具体的には2-メチル-1,10-フェナントロリン、4,4’-ジ-tert-ブチルビピリジン(dtbpy)、2,2’-ビピリジル、1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン(dppp)がより好ましい。
本発明の製造方法は、水素受容体の存在下で行われることを特徴とする。水素受容体は化学的な反応によって水素原子(H)を2つ以上取り込むことができる物質であれば、その種類は特に限定されない。具体的な水素受容体としては、付加反応によって水素原子(H)を取り込むことができる炭素-炭素不飽和結合を有する炭素数2~20、好ましくは炭素数2~10の炭化水素化合物が挙げられる。炭素-炭素不飽和結合を有する炭化水素化合物の具体例としては、シクロヘキセン、ノルボルネン、t-ブチルアルケン、1-オクテン、trans-スチルベン、1,5-シクロオクタジエン、フェニルアセチレン、及びジフェニルアセチレン等が挙げられ、これらの炭化水素化合物を1種又は2種以上用いることが好ましい。
本発明の製造方法は、チオフェン化合物とヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンを反応させることを特徴とする。本発明の製造方法において、反応温度、反応時間、使用する溶媒等の反応条件は特に限定されない。
反応温度は、25~200℃が好ましく70~150℃がより好ましく、100~110℃が最も好ましい。反応温度が上記範囲内であれば、(ポリ)チオフェン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマーを高転化率で製造することができる。
反応時間は、1~60時間が好ましいく、2~48時間がより好ましく、10~24時間が最も好ましい。
溶媒は使用してもしなくてもよいが、チオフェン化合物及びヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンが何れも反応温度において固体である場合には、溶媒を使用することが好ましい。使用する溶媒としては、チオフェン化合物及びヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンの両方が溶解するものであれば特に制限はないが、具体的には、テトラヒドロフラン、デカン、オクタン等が挙げられる。
また、重量平均分子量は、下記条件によるポリスチレンを標準物質としたGPC(ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー)分析による値である。
[測定条件]
展開溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
流量:0.6mL/min
検出器:示差屈折率検出器(RI)
カラム:TSK Guardcolumn SuperH-H
TSKgel SuperHM-N(6.0mmI.D.×15cm×1)
TSKgel SuperH2500(6.0mmI.D.×15cm×1)
(いずれも東ソー社製)
カラム温度:40℃
試料注入量:50μL(濃度0.3重量%のTHF溶液)
なお、以下の実施例で記載した構造式において、Meはメチル基、hexylはn-ヘキシル基を示す。
温度計、撹拌装置、還流冷却器及び窒素ガス導入管を備えた200mLセパラブルフラスコに、2-メチル-1,10-フェナントロリン61.3mg、チオフェン7.30g、シクロヘキセン12.96g、テトラヒドロフラン1.05g、及び下記平均式(5)で表される両末端ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン81.25gを仕込んだ後、窒素雰囲気下、25℃、撹拌状態で[Ir(OMe)(cod)]2104.6mgを投入し、100℃で9時間加熱還流を行った。1H-NMRによって両末端ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンの転化率が98%以上であることを確認した後、低沸点物質を内温80℃で減圧留去し、前記セパラブルフラスコにシリカゲル60N(関東化学株式会社製)30gを加えて撹拌し、加圧ろ過することで褐色透明液体を得た。収量80.28g。重量平均分子量:50,400。1H-NMRにより下記平均式(6)で表される化合物であることを確認した。
0.07ppm(2160H)、0.40ppm(360H)、7.17ppm(2H)、7.26ppm(29H)、7.31ppm(2H)、7.35ppm(29H)、7.59ppm(2H)
温度計、撹拌装置、還流冷却器及び窒素ガス導入管を備えた50mLセパラブルフラスコに、2-メチル-1,10-フェナントロリン16.9mg、2,2’-ビチオフェン1.99g、シクロヘキセン1.79g、テトラヒドロフラン0.29g、及び下記平均式(5)で表される両末端ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン12.52gを仕込んだ後、窒素雰囲気下、25℃、撹拌状態で[Ir(OMe)(cod)]228.9mgを投入し、100℃で5時間加熱還流を行った。1H-NMRによって両末端ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンの転化率が98%以上であることを確認した後、低沸点物質を内温80℃で減圧留去し、前記セパラブルフラスコにシリカゲル60N(関東化学株式会社製)10gを加えて撹拌し、加圧ろ過することで褐色透明液体を得た。収量8.42g。重量平均分子量:30,300。1H-NMRにより下記平均式(7)で表される化合物であることを確認した。
0.07ppm(792H)、0.41ppm(132H)、7.01ppm(2H)、7.19ppm(24H)、7.24ppm(24H)
温度計、撹拌装置、還流冷却器及び窒素ガス導入管を備えた50mLセパラブルフラスコに、2-メチル-1,10-フェナントロリン19.5mg、α-ターチオフェン3.43g、シクロヘキセン2.06g、テトラヒドロフラン0.33g、及び下記平均式(5)で表される両末端ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン14.43gを仕込んだ後、窒素雰囲気下、25℃、撹拌状態で[Ir(OMe)(cod)]233.3mgを投入し、100℃で5時間加熱還流を行った。1H-NMRによって両末端ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンの転化率が98%以上であることを確認した後、低沸点物質を内温80℃で減圧留去し、前記セパラブルフラスコにシリカゲル60N(関東化学株式会社製)10gを加えて撹拌し、加圧ろ過することで褐色透明液体を得た。収量10.0g。重量平均分子量:46,900。1H-NMRにより下記平均式(8)で表される化合物であることを確認した。
0.09ppm(720H)、0.42ppm(120H)、7.02ppm(2H)、7.10ppm(22H)、7.19ppm(22H)、7.22ppm(22H)
温度計、撹拌装置、還流冷却器及び窒素ガス導入管を備えた50mLセパラブルフラスコに、2-メチル-1,10-フェナントロリン1.15mg、ポリ(3-ヘキシルチオフェン-2,5-ジイル)(regioregular)1.84g(Aldrich製、Mw:18,400)、シクロヘキセン0.0164g、テトラヒドロフラン10g、及び下記平均式(5)で表される両末端ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン0.103gを仕込んだ後、窒素雰囲気下、25℃、撹拌状態で[Ir(OMe)(cod)]22.0mgを投入し、100℃で6時間加熱還流を行った。1H-NMRによって両末端ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンの転化率が98%以上であることを確認した後、低沸点物質を内温80℃で減圧留去し、黒緑色固体を得た。重量平均分子量:29,500。1H-NMRにより下記平均式(9)で表される化合物であることを確認した。
0.00ppm(84H)、0.80ppm(111H)、1.20-1.40ppm(296H)、3.70ppm(74H)、6.90ppm(37H)
Claims (4)
- R1が互いに独立に、水素原子又は炭素数1~12のアルキル基である、請求項1又は2に記載の(ポリ)チオフェン-(ポリ)シロキサンブロックコポリマー。
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